濮陽井水溫觀測干擾因素排除及水溫動態特征分析

陳繼闊++李桂清

摘 要：2003年9月，濮陽井進行了水位觀測儀器的改造，安裝了LN-3型水位議，開始了水位數字化觀測工作。同時，水位探頭安裝了水溫探測元件，也開始了同層水溫的數字化觀測工作。觀測數據結果表明，水溫觀測曲線呈現出夏低冬高的動態特征。一直以來，認為這種動態特征是濮陽井水溫的正常動態。通過認真分析研究，發現水溫觀測數據受溫度變化的影響，溫度升高，水溫下降，反之亦然。因此，觀測室溫度變化是濮陽井水溫觀測的一項干擾因素。計算了觀測室溫度對水溫觀測的影響系數，對水溫數據進行了定量處理，排除了溫度對水溫觀測的影響。排除溫度影響后，濮陽井水溫動態為直線型動態，這才是濮陽井水溫的正常動態，對比觀測證實了這一結論。產生水溫觀測數據變化的真正原因是觀測儀器不穩定造成的，溫度變化不應該引起觀測數據變化，因此，該儀器為不合格儀器，濮陽臺應維修或更換水溫觀測儀器。2014年水溫觀測結果較為平穩，未發現異常變化，估計2015年濮陽及鄰區發生5級以上地震的可能性不大。

關鍵詞：濮陽井；水溫觀測；動態特征；干擾因素排除；儀器穩定性

中圖分類號：P315 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0171-02

前言

地震前兆異常變化是地震預報的依據。在地震前兆觀測過程中，存在各種各樣的干擾因素，對觀測資料動態特征及變化規律產生影響，出現不同情況的異常變化。要對前兆觀測資料進行認真分析研究，掌握觀測資料正常的動態特征及變化規律，正確識別前兆異常性質，做好地震預報的基礎工作，才能不斷提高地震預報水平。

本文對濮陽井水溫觀測資料進行了深入細致的分析研究，發現觀測室溫度變化對水溫觀測產生較大影響。溫度升高，水溫下降，反之亦然。因此，溫度變化是水溫觀測的干擾因素。計算了溫度對水溫觀測的影響系數，對水溫數據進行了定量處理，開展了對比觀測，排除了溫度對水溫觀測的影響，得到了水溫的真實動態。

產生水溫觀測數據變化的真正原因是觀測儀器不穩定造成的，溫度變化不應該引起觀測數據變化，因此，該儀器為不合格儀器，濮陽臺應維修或更換水溫觀測儀器。

1 觀測井概況

濮陽井位于濮陽市地震臺院內，是水位、水溫、地震觀測井。該井處于市區范圍內，周圍為居民區和辦公區。濮陽井井深500m，最大井斜30'，采用泥球固井。0～80.27m為244mm套管（外徑），80.27～491.13m為130mm套管（外徑）。398.08～441.3m位置上下有兩層篩管。采用泥漿泵循環潛清泥漿后抽吸至水清，沉砂19cm。根據測井資料和周圍地層資料，解釋了各層巖性。0～439.55m為粉細砂與亞粘土互層，亞粘土單層厚度為3.5～31.5m，砂層厚度為2.5～31m，439.5m以下為巨厚層亞粘土。該井地下水水位、水文動態觀測采用了雙層含水層，上層含水層位于396.55～413.05m，厚度為16.5m，下層含水層位于425.55～439.55m，厚度為14.0m，兩含水層的總厚度為30.55m。

2 水溫觀測資料動態

2003年9月，濮陽井進行了水位觀測儀器的改造，安裝了LN-3型水位議，開始了水位數字化觀測工作。同時，水位探頭安裝了水溫探測元件，也開始了同層水溫的數字化觀測工作。觀測數據結果表明，水溫觀測曲線呈現出夏低冬高的動態特征。一直以來，認為這種動態特征是濮陽井水溫的正常動態。

3 水溫觀測資料分析及干擾因素判定

2003年9月開展水溫觀測以來，濮陽井水溫觀測數據呈現出夏低冬高的動態變化特征。對此變化特征一直存有疑問。2003年9月開始觀測時，水位深度為17.45m，水溫探頭在水面下2～6m（隨水位下降而變化）。探頭位置在地面下約20m處，水溫日變化達0.5℃以上，年變化1.5℃以上，對于水溫觀測來說，這么大的變化是不可能的。

近幾年來，水溫觀測結果不時出現大幅度的跳動，觀測數據變化劇烈。對此現象進行了認真分析研究，發現出現水位觀測數據大幅波動時，觀測室溫度都發生了較大變化。室溫升高時，水溫觀測數據下降，室溫下降時，水溫觀測數據上升。這種情況多出現在氣溫突然變化、冬天供暖時暖氣的開停、夏天空調的開關等時候。一次次的觀測結果變化情況證實了這種變化關系。

4 引起水溫變化的真正原因及儀器的穩定性分析

水溫觀測結果是由觀測儀器產生的。該儀器的不穩定性還表現在儀器的匹配問題上。2011年底，“九五”觀測儀器安裝與“十五”數據并軌的數據轉換協轉器。協轉器安裝后，水位、水溫觀測不斷出現停機、死機、壞數等情況，使觀測無法進行。為正常開展水位、水溫觀測工作，2012年1月4日起，斷開數據轉換器，采用人工調數的方法，再把數據轉入數據庫，解決了儀器出現的故障。這是觀測儀器不穩定的又一證據。

5 水溫觀測數據的溫度校正（干擾排除）及真實動態

由以上分析可知，濮陽井水溫觀測結果受溫度影響，呈現出夏低冬高的年變動態特征，該變化特征與溫度有較好的對應關系。根據水溫、氣溫（室溫）觀測結果，計算溫度對水溫的影響系數，a=0.088。以室溫20℃為標準溫度，對水溫進行定量校正，計算公式：C水溫=C測+（C室溫-20）*0.088。圖1為濮陽井室溫、水溫、校正水溫曲線圖。

由圖1可知，通過溫度校正，濮陽井水溫觀測曲線的夏高冬低年變動態消失，觀測曲線基本為一直線，波動明顯變小。曲線上的個別突跳為儀器其他故障所致，如出現的壞數、停電時發電供電出現的數據突跳等。

因此，濮陽井水溫的動態特征應為較為穩定、變化波動不大的直線型動態。

6 水溫對比觀測

為驗證上述結論，我們開展了濮陽井水溫對比觀測。購買了數字顯示的溫度測量儀和攝像頭，下載了錄像抓拍程序，于2014年7月15-18日，對濮陽井進行了水溫對比觀測。

2014年7月15日8點30分開始對比觀測。首先測量了井孔內不同深度的溫度，每5分鐘測量一次。深度為5、15、25、30m米，溫度為20.2、18.8、17.9、17.5℃，從井口向下不斷降低。濮陽井靜水位為30.5m，將探頭下入33.0m，探頭吃水深度2.5m，進行水溫測量，水溫溫度為16.8℃。期間，井房溫度28.1～28.6℃。下午14點55分檢查測量結果，井房溫度33.5℃，水溫溫度為16.9℃。此后，設置1分鐘自動記錄1次。雖然井房溫度從28.6℃變化到35.7℃，但水溫溫度一直保持在16.9℃，并未隨溫度的變化而發生變化。

上述對比觀測證實了LN-3型水位觀測儀器的不穩定性，受溫度影響使水溫觀測結果發生變化。同時證明，濮陽井水溫動態為穩定的直線型動態特征。

7 結束語

（1）濮陽井水溫觀測結果受氣溫影響，呈現出的夏低冬高的動態特征是偽動態，不符合水溫變化的實際情況。（2）水溫觀測數據可進行定量處理，排除氣溫的影響。通過數據處理，水溫數據的動態特征表現為直線形的變化動態，數據更為穩定，變化幅度很小。對比觀測表明，水溫是穩定的，不隨溫度變化而變化，其變化小于0.1℃。這才是水溫的正常動態。（3）氣溫變化對水溫的影響，是觀測儀器不穩定造成的，這種情況是不應該出現的，應對儀器進行維修或更換，以取得準確、可靠的觀測數據，更好地應用于地震分析預報中。（4）觀測數據是由觀測儀器得到的，觀測儀器要穩定可靠，才能取得準確、可靠的觀測結果。（5）2014年水溫觀測結果較為平穩，未發現地震異常變化。

參考文獻：

[1]張天雷.黑龍江省地震前兆地下流體觀測情況研究[J].科技創新與應用，2016（25）：176.