收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

地震引起的地下水位变化及其机理初步研究

杨竹转  
【摘要】:地震引起的地下水位变化也可称之为震后水位变化或地下水的震后效应,它是指大地震发生后的外围井点对其响应或被激发而形成的异常(汪成民,2001)。震后水位变化的研究对于减轻次生灾害、研究地壳活动规律、跟踪后续地震、追溯地震前兆等都具有重要的理论和实际意义。通过分析大量的水位记录资料,可从形态上将震后水位变化分为两类:快速的振荡变化和持续的单调变化。前一种类型即水震波,已有很多学者做过研究,本论文主要研究后一种类型的震后水位变化。 在工作中,首先研究一井多震的情况,即不同地震在同一口井引起的水位变化。选择云南思茅井和新疆乌鲁木齐新04井作为重点研究对象。它们分别代表了震后水位上升和震后水位下降两种类型,并且在几十年的井水位观测过程中,经历了多次在其周边发生的强震事件,可为深入研究提供资料保障。通过解剖它们各自震后水位变化特征,研究水位变幅与震级、距离的定量关系,分析影响井水位变化的因素和构造应力环境。然后,以2001年昆仑山Ms 8.1级地震在川滇地区引起的水位变化为例,综合研究一震多井的水位变化特征,应用有限元数值模拟方法对震后水位变化的原因进行初步的探讨性研究。 思茅观测井位于云南省思茅城东南11km处的倚象坝子中部,自从1990年以来,共有8次6级以上地震在云南思茅井引起了明显的水位变化(8cm以上),它们的共同特点是,无论地震在那一方位发生,无论地震力学机制如何,震后水位总是上升,并且很快达到峰值,然后缓慢下降,视上升幅值大小需要数天至数周时间才能恢复到变化前水位值。统计回归分析结果显示,震后思茅井水位上升的幅度(△h_i)与震级(M)、井震距(D)之间满足如下关系式 Lg△h_i=0.319M-0.375 LgD-0.087 当△h_i≧8cm时,可以进一步得到震级M和井震距的关系式: M≥3.104+1.176 LgD 有一些地震满足上述关系,但并未在思茅井引起8cm以上的水位变化,其原因可能是复杂的。1993年1月27日距思茅井38公里处发生了一个Ms6.2级,此后1994~1995年的4个地震都没有引起相应的水位上升变化,意味着井水位的响应可能受当地应力状态的影响。进一步分析还发现,在云南大姚、姚安、武定一带发生的地震在思茅井引起的水位上升幅度明显偏小,可能是由于红河断裂对地震波起到了较大的衰减或者屏蔽作用所致。 新04井在乌鲁木齐市水磨沟区温泉疗养院内,北东向延伸的压扭性大断裂 —水磨沟一白杨南沟断裂正从井区通过,井点位于断层上盘。新04井震后水 位变化以先下降后上升恢复为特征。从1990年以来有7个6.5级以上的地震在 新04井引起了水位明显下降(3IInn以上),其下降的幅度(乙h办与震级(动、井震 距(D)之间具有如下关系: Lg dh,二0.442护2.053 Lg介3.591 当兰边兰)3mm时,J哄妻一7.045+4.645Lg刀 进一步分析结果表明,在新04井附近,从1900至2003年6月的13年半的 时间内,前后期地震活动水平存在较大差异,对应新04井的震后水位效应也有 较大的不同。在地震活动水平较低的前期有4个地震应该引起3nun以上的水位下 降而未出现,在地震活动水平较高的后期所有6个地震都引起了3Inln以上的水位 下降。这进一步说明了地震引起的井水位变化可能与井孔所在区域的地应力水平 有关。 2001年昆仑山8.1级地震是中国50年来发生的最大地震,震后引起的地下 井水位变化分布范围非常广泛。考虑到川滇地区具有密度较高的地下水位观测点 以及特殊的构造环境和较丰富的地球物理、地质构造等方面的资料,所以选择该 区域为研究靶区。通过对观测资料的系统分析,(1)再次证明了前人的一个统计 结果:远震引起的井水位变化以上升为主。在川滇地区共有21口井的水位记录 曲线图上记录到了2001年昆仑山8.1级地震引起的水位变化,其中17口井记录 到的都是上升的变化形态,占81%;(2)发现了一个新的现象:震后水位下降井 只出现在一些特殊的构造部位。这两种现象的出现不是偶然的,有其深刻的地球 动力学背景,有必要深入研究。 为了研究震后井水位普遍上升的机理,本论文在地质构造环境和水文地质条 件分析的基础上,收集了前人地质调查、深部地球物理探测及三维层析成像的成 果,以11级活动地块划分为框架,建立三维地质模型和流体一固体藕合的数学模 型,应用有限元数值模拟方法,模拟2001年昆仑山8.1级地震在川滇地区引起 的应力、应变和地下水位变化的分布规律,对震后井水位变化的机理进行初步的 分析研究。在计算中分别考虑了介质的弱化或强化以及它们与渗透系数增减4 种组合引起的水位变化。计算结果显示,岩石介质强化或弱化引起的体应变对渗 流场水头变化的影响很小,而渗透系数的微小变化则可以引起渗流场水头较大的 变化。渗透系数减小时的计算结果与实际观测资料比较吻合。 昆仑山地震后,川滇地区有4口井记录到了震后水位的下降变化,分析发现 这4口井与其它震后水位下降井(例如新疆04井)具有的共同特点是:位于11 活动地块的边界带内具有逆冲性质的断层上盘,并且多数井孔穿过了断层破碎 带。其原因可能是在这种特殊构造部位具备产生表层张性构造的条件,并且能为 地下水提供足够


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 金艳;高文海;郑熙铭;;东台子井水位的突升及其与地震的关系[J];防灾减灾工程学报;1989年04期
2 王永林;;辽宁昌图马场井水位动态异常的分析[J];东北地震研究;1990年02期
3 杨会年;通县井水位的多年连续下降原因分析[J];地震地质;1995年02期
4 张昭栋,刘庆国,魏焕,耿杰,王忠民;苍山5.2级地震前后井水位固体潮加卸载响应比的短临异常变化[J];地震学刊;1999年01期
5 车用太,刘五洲,鱼金子,高立新,纪建国,张淑亮,王爱英;井水位对地壳应力-应变响应灵敏度的研究[J];地震;2003年03期
6 文喜兰,郑熙铭;汉1井水位的临震异常[J];西北地震学报;1986年03期
7 韩永祯;刘忠佩;;J2—1井水位1985年下降原因的探讨[J];华北地震科学;1987年03期
8 万迪堃,贾化周,董守玉,兰秀贞,黄保大;马17井映震能力与异常机理探讨[J];地震;1990年03期
9 唐九安,常千军,白亚平,张幼敏;甘18井水位观测结果与景泰地震[J];地震地磁观测与研究;1995年03期
10 张昭栋,陈学忠,陈建民,苏鸾声,王忠民,石荣会,王学聚,王梅;井水位固体潮加卸载响应比的地震短临前兆[J];地震学报;1997年02期
11 郭上杭,范亚民,蒋秀芳;再论皖07井水位与地震的关系[J];地震学刊;2002年01期
12 邢西淳,邵辉成,毛娟,毛胜利,陈建民;三原井水位固体潮加卸载响应比的地震异常[J];华北地震科学;2002年04期
13 贾化周;万迪堃;董守玉;蓝秀英;王运启;;万全井水位几个有意义的图象分析[J];华北地震科学;1985年01期
14 李富;;吉6井水位的远震效应初探[J];东北地震研究;1989年03期
15 车用太,鱼金子,张大维;降雨对深井水位动态的影响[J];地震;1993年04期
16 张昭栋,刘庆国,耿杰;由承压井水位动态反演水井含水层的应力变化[J];华南地震;1999年01期
17 晏锐;;汶川8.0级地震引起的中国大陆井水位同震响应特征分析[J];国际地震动态;2009年04期
18 张翊;唐山余震期间我校机井水位的异常变化[J];西北地震学报;1981年02期
19 贾化周,董守玉,万迪堃;万全井水位非前兆应变信息的探讨[J];西北地震学报;1987年02期
20 刘学领;马建英;;天津地区咸水层水位映震能力的检验[J];华北地震科学;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨从杰;;再论句容16井水位对远大震的异常响应[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
2 张素欣;张子广;盛艳蕊;宫猛;冯向东;;一次显著的黄骅井水位远场短临异常[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
3 张淑亮;吕芳;李斌;;井水位前驱波普遍性问题的探讨[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
4 邓志辉;杨竹转;赵云旭;朱培耀;;井水位地震效应特征研究[A];中国地震学会第十次学术大会论文摘要专集[C];2004年
5 孙小龙;刘耀炜;;本溪自流井水位与水温变化关系的研究[A];2007年地震流体学术研讨会论文摘要集[C];2007年
6 贾化周;董守玉;万迪堃;;万全井水位非地震应变信息的探讨[A];中国地震学会第三次全国地震科学学术讨论会论文摘要汇编[C];1986年
7 李志雄;顾申宜;袁锡文;刘伟;明穗花;杨光;郭南;;海南地区三口井水位对苏门答腊两次大地震的同震记录及其特征分析[A];2007年地震流体学术研讨会论文摘要集[C];2007年
8 陈莹;刘序俨;倪晓寅;王林;陈光;郑小菁;;福建与北京两地对汶川大震的体应变响应分析[A];中国地震学会成立三十年学术研讨会论文摘要集[C];2009年
9 花晶;贺焕荣;;浅谈发震时间与潮汐引力的关系[A];中国地震学会第十次学术大会论文摘要专集[C];2004年
10 张淑亮;;井水位前驱波现象与震源成核之间关系的研究[A];2007年地震流体学术研讨会论文摘要集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 杨竹转;地震波引起的井水位水温同震变化及其机理研究[D];中国地震局地质研究所;2011年
2 刘成龙;汶川地震地下水前兆异常及同震响应研究[D];中国地质大学(北京);2012年
3 兰双双;深层地下水位动态对地震活动响应关系的研究[D];吉林大学;2010年
4 宋良;裂隙含沙渗流模型与应用研究[D];中国矿业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 王芳;福建安溪一号井水位的同震阶变响应[D];中国地震局地球物理研究所;2012年
2 赵丹;井水位的气压效应特征及其对含水层参数变化的指示[D];中国地质大学(北京);2013年
3 邓亮;地下水位的分解及震前异常识别研究[D];湖南师范大学;2010年
4 王金维;由井水位的固体潮效应反演含水层参数[D];中国地质大学(北京);2013年
5 晏锐;影响井水位变化的几种因素研究[D];中国地震局地震预测研究所;2008年
6 廖欣;承压井水位潮汐异常机理研究[D];湖南师范大学;2010年
7 方慧娜;利用地下水位气压效应反演汶川地震前后含水层参数的研究[D];中国地质大学(北京);2013年
8 樊春燕;基于小波分析的井水位典型干扰动态分析研究[D];中国地震局地震预测研究所;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 赵志成;加快抢险工作进度 追究相关人员责任[N];山西日报;2006年
2 谭松柏石乾华 本报记者 熊政;武胜“鸳鸯井”好神奇[N];广安日报;2007年
3 江西 龚路;剖析一款水位控制器[N];电子报;2007年
4 文刚通讯员 陈定;海南地震预报水平全国领先[N];海南日报;2008年
5 黄宣传 通讯员 石国栋;被困矿工营救遇难题[N];湖北日报;2007年
6 安宝文 本报记者 姚喜岱 采写;监管严重缺位 救援加紧进行[N];中国安全生产报;2005年
7 湖南 宋勇锋;自制污水井抽水装置[N];电子报;2006年
8 徐勐李震 韩向东;北郊镇“引孝补源”升级改造工程见实效[N];淄博日报;2008年
9 记者 张文君通讯员 许海平 杨世忠;河北金能井陉矿务局三矿复产工程启动[N];河北经济日报;2008年
10 周干峙 中国工程院院士、中国科学院院士;以水定城 量水发展[N];中国水利报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978