新平觀測井水位異常特征分析

過建洪，龔艷，鐘智東，畢青

(1. 云南省新平縣防震減災(zāi)局，云南新平 653400； 2. 云南省通海縣防震減災(zāi)局，云南通海 652700；3. 江西省贛州市防震減災(zāi)局，江西贛州 341000； 4. 云南省玉溪市防震減災(zāi)局，云南玉溪 6531001)

新平觀測井水位異常特征分析

過建洪1，龔艷2，鐘智東3，畢青4

(1. 云南省新平縣防震減災(zāi)局，云南新平 653400； 2. 云南省通?？h防震減災(zāi)局，云南通海 652700；3. 江西省贛州市防震減災(zāi)局，江西贛州 341000； 4. 云南省玉溪市防震減災(zāi)局，云南玉溪 6531001)

整理、分析了新平觀測井水位2003年8月以來的干擾因素及其映震能力，對該井震前異?；咎卣鹘y(tǒng)計分析，有助于提高新平觀測井水位觀測數(shù)據(jù)在監(jiān)測預(yù)報中的應(yīng)用。

新平觀測井；水位；干擾因素；異常特征

0 引 言

1 新平觀測井及水位數(shù)據(jù)概況

1.1 井孔基本情況

新平觀測井位于川滇菱形斷塊西南邊緣、歐亞板塊和印支板塊的縫合線邊緣(哀牢山脈)，西南側(cè)臨紅河斷裂，東北側(cè)臨元謀—綠汁江斷裂，地質(zhì)構(gòu)造運動頻繁。觀測井成井于2002年6月，高程1 487 m，井深334 m，主要巖層是砂礫石層、泥質(zhì)粉砂巖(見圖1)，地形為淺切割低中山緩坡區(qū)，河流水系屬紅河水系。新平觀測井于2003年8月10日正式開始水位觀測，屬于靜水位觀測，所使用的觀測儀器是中國地震局分析預(yù)報中心研制的LN-3型數(shù)字水位儀，分辨率為1 mm；觀測精度為0.2% F.S；水位量程在0 m～10 m；采樣率為1次/分；傳感器置于井下7.450 m處。

1.2 新平觀測井水位宏觀動態(tài)特征

圖2是新平觀測井水位與降雨量對比圖。從整體上看，新平觀測井水位動態(tài)曲線有一定的年變特征，水位動態(tài)隨季節(jié)變化，表現(xiàn)為夏秋上升，冬春下降，特別是6～9月雨季井水位上升明顯?？傮w呈上升趨勢，這種變化趨勢與云南省多數(shù)地下流體變化趨勢相似，即地下水補給量大于流失量，致使水位觀測曲線逐年升高。新平觀測井水位隨固體潮汐力的變化而有規(guī)律起伏，其日變形態(tài)為雙峰雙谷型變化，潮差的大小隨朔望交替而改變。

1.3 新平觀測井水位的干擾因素分析

1.3.1 降雨影響

圖4(a)和圖4(b)分別逆變器橋臂上的主開關(guān)器件S1和S2進行狀態(tài)切換過程中承受的電壓uS1和uS2及所流經(jīng)的電流iS1和iS2的實驗波形，能看出S1和S2在開通過程中完成了零電壓軟開通動作，在關(guān)斷過程中完成了零電壓軟關(guān)斷動作.圖4(c)和圖4(d)分別為逆變器輔助開關(guān)Sa1和Sa4切換時端電壓uSa1和uSa4及所流經(jīng)的電流iSa1和iSa4的實驗波形，可看出Sa1和Sa4在開通過程中分別完成了零電壓軟開通動作和零電流軟開通動作，在關(guān)斷過程中分別完成了零電壓軟關(guān)斷動作和零電流軟關(guān)斷動作.

根據(jù)多年的觀測資料統(tǒng)計，新平觀測井水位與降雨有較好的相關(guān)性，從圖2可以看出，水位與降雨量為正相關(guān)關(guān)系，即水位觀測曲線的年變主要受降雨調(diào)制，當月降雨累計達到一定量值后，水位會出現(xiàn)緩慢上升，且伴有明顯的滯后性。2009至2012年，云南特別是滇東地區(qū)出現(xiàn)了連續(xù)3年的干旱，滇東地區(qū)水位出現(xiàn)群體低值異常，新平觀測井水位也呈下降狀態(tài)處于低水位，新平觀測井低水位與降水減少有一定的關(guān)系[2]。

圖1 新平觀測井鉆孔柱形圖

圖2 新平觀測井水位與降雨量對比圖

1.3.2 平甸河河床改造影響

新平觀測井南面約40 m，平甸河自西向東流過，夏秋流量大，冬春流量小。2009年2月1日河床鋪筑工程開工建設(shè)，2009年4月30日竣工后平甸河為三面光河道，河截面為梯形。施工期間，平甸河未斷流，工程采用左、右半邊河道輪換排水和施工。2009年水位一直呈下降狀態(tài)，打破往年正常年變形態(tài)，平甸河河床改造工程對新平觀測井水位下降造成一定的影響。

1.3.3 平甸河橡膠壩蓄水影響

2009年2月至2011年8月,在平甸河河道上先后建了4道橡膠擋水壩，距新平觀測井最近的一道橡膠壩約300 m，蓄水后壩址處水深2.2 m。橡膠壩建成后每年11月蓄水，次年5月放水，蓄水時間為6個月(蓄水期間常有放水情況)。之前平甸河河水處于自然流動狀態(tài)，2011年開始每年11月至次年5月橡膠壩不定期蓄放水，橡膠壩蓄放水可能對新平觀測井水位升降有一定干擾。

1.3.4 其他

每月中旬要對新平觀測井內(nèi)的LN-3型水位觀測儀進行標定，相對誤差|δ|≤2%屬于正常。2014年10月7日，景谷6.6級地震新平觀測井水位出現(xiàn)同震效應(yīng)，水位大幅度突升，導(dǎo)致LN-3型水位傳感器不穩(wěn)定，LN-3型水位觀標定結(jié)果相對誤差|δ|>2%，之后水位曲線出現(xiàn)蠕動，對水位觀測造成一定影響。

2 新平觀測井水位觀測數(shù)據(jù)分析

2.1 地震目錄選取

根據(jù)云南省震例研究表明，觀測到的異常多屬大范圍區(qū)域構(gòu)造活動的異常，地下水位異常的分布范圍很大，與地震震級大小密切相關(guān)[3]。作者選取了距新平觀測井200 km范圍內(nèi)5級地震、400 km范圍內(nèi)6級地震和云南及周邊地區(qū)7級地震，進行了地震目錄檢索[4-5]，剔除余震后共得到M≥5.0級地震14個(見表1)。

表1 新平觀測井水位與地震對應(yīng)關(guān)系

2.2 震例統(tǒng)計分析

由表1可以看出，新平觀測井水位有一定的映震能力，在統(tǒng)計到的14次地震中有11次有前兆異?；蛘鸷笮?yīng)(同震響應(yīng))，映震率達到了78.57%。在統(tǒng)計到的5.0≤M≤6.9地震有10次，有6次地震在震前有短臨異常，映震率達到了60%；也有6次地震有震后效應(yīng)(同震響應(yīng))，同時有震前短臨異常和震后效應(yīng)(同震響應(yīng))的地震3次；在統(tǒng)計到的4次7級地震中，有3次震后效應(yīng)(同震響應(yīng))，映震率達到了80%，同時有震前短臨異常和震后效應(yīng)(同震響應(yīng))的地震1次。

2.3 典型震例分析

2.3.1 大姚6.1級地震

2003年10月16日，楚雄州大姚縣發(fā)生6.1級地震，距新平觀測井216 km,震前8月20日(震前58天)新平觀測井水位開始緩慢下降，9月9日(震前38天)水位開始突升，至9月14日(震前33天)水位上升幅度達0.44 m，之后水位變化較為平穩(wěn)的下降上升，9月25日(震前21天)水位再次出現(xiàn)突升，上升幅度達0.15 m ，而后水位變化較為平穩(wěn)，基本上穩(wěn)定在日變正常背景值范圍內(nèi)，直到發(fā)震(圖3a)。

2.3.2 雙柏5.0級地震

2004年12月26日，楚雄州雙柏縣發(fā)生5.0級地震，距新平觀測井81 km。震前12月8日(震前18天)新平觀測井水位開始趨于上升，12月26日9時(震前6小時)開始突升，截止發(fā)震水位上升幅度達0.12 m，震后水位趨于正常(圖3b)。

2.3.3 姚安6.0級地震

2007年7月9日，楚雄州姚安縣發(fā)生6.0級地震，距新平觀測井191 km,震前5月16日(震前59天)，新平觀測井水位開始突降；截至5月18日(震前53天)，水位下降幅度達0.48 m；之后趨勢上升，震前7月5日6時(震前3天)，水位再次突降；至7月8日4時(震前1天)，水位下降幅度0.10 m,震時水位有同震效應(yīng)，震后水位大幅度上升；至7月11日10時，水位上升幅度達0.11 m,而后趨于平穩(wěn)(圖3c)。

2.3.4 景谷6.6級地震

2014年10月7日，普洱市景谷縣發(fā)生6.6級地震，距新平觀測井168 km。震前8月11日(震前57天)，新平觀測井水位打破正常變化形態(tài)開始下降；至9月21日(震前16天)，水位下降幅度達0.30 m；而后趨于平穩(wěn)直至發(fā)震，震時水位有同震效應(yīng)，震后水位大幅度上升；至10月8日8時，水位上升幅度達0.27 m,而后趨于平穩(wěn)(圖3d)。

(a)2013年8月～10月整點值曲線；(b)2004-11～2005-01整點值曲線；(c)2009年4月～7月整點值曲線；(d)2014年7月～11月整點值曲線;圖3 多次地震新平觀測井水位曲線

2.4 震前新平觀測井水位異?；咎卣?/p>

在統(tǒng)計的14個地震中，有7個地震在震前新平觀測井水位出現(xiàn)了異常，異常形態(tài)特征主要表現(xiàn)為突升突降、加速上升下降過程中轉(zhuǎn)折，震時特征主要表現(xiàn)為上升和平穩(wěn)(表1)。震級與異常持續(xù)時間成正比，震級越大，異常持續(xù)時間就越長，反之，震級越小，異常持續(xù)時間就越短。

3 結(jié)論與分析

(1)新平觀測井靈敏度較高，有一定的映震能力，200 km范圍內(nèi)5級地震、400 km范圍內(nèi)6級地震前出現(xiàn)短臨異常共有6次，映震率達60%(6/10)；7級以上地震震前出現(xiàn)短臨異常共1次，映震率達25%(1/4)；震前異常形態(tài)特征主要表現(xiàn)為突升突降、加速上升下降過程中轉(zhuǎn)折，震時特征主要表現(xiàn)為上升和平穩(wěn)。

(2)新平觀測井水位震后效應(yīng)(同震響應(yīng))在中強震和強震上有較好的顯示，水位通常表現(xiàn)為突升(震后井水位大幅度上升)。

(3)異常持續(xù)時間與震級大小成正比關(guān)系，異常出現(xiàn)后，持續(xù)時間越長，對應(yīng)地震震級越大，反之則相反。

[1] 陳亮,丁富雄.建水地下流體監(jiān)測井水位驟降異常分析[J].地震研究,2012,35(4):471-476.

[2] 畢青,馬麗霞.滇東地區(qū)低水位群井異常分析[J].云南大學(xué)學(xué)報,2012，34(S2):73-77.

[3] 國家地震局預(yù)測預(yù)防司．地下流體地震預(yù)報方法[M]．北京：地震出版社，1997：20-280.

[4] 國家地震局預(yù)測預(yù)防司．地震地下流體觀測技術(shù)[M]．北京：地震出版社，1995：15-260.

[5] 汪成明，車用太，董守玉，等.地下水微動態(tài)研究[M]．北京：地震出版社，1995：10-320.

ANALYSIS ON ABNORMAL CHARACTERISTICS OF XINPING OBSERVATION WELL LEVEL

GUO Jianhong1,GONG Yan2,ZHONG Zhidong3,BI Qing4

(1．EarthquakeDisasterMitigationBureauofXinpingCounty,YunnanProvince,Xinping653400,China；2．EarthquakeDisasterMitigationBureauofTonghaiCounty,YunnanProvince,Tonghai652700,China；3．EarthquakeDisasterMitigationBureauofGanzhouCity,JiangxiProvince,Ganzhou341000,China；4．EarthquakeDisasterMitigationBureauofYuxiCity,YunnanProvince,Yuxi653400,China)

The water level of Xinping observation well about interference factors and ability of reflecting earthquake are collected and analyzed since August 2003,and the basic characteristics of Xinping observation well before the earthquakes are analyzed , the results improved the water level data application in the earthquake monitoring and forecasting.

Xinping observation well; Water level; Reflecting earthquake effect; Abnormal characteristic

2016-01-28

過建洪(1985— )，男，云南麗江人，本科，工程師，2008年畢業(yè)于防災(zāi)科技學(xué)院，現(xiàn)主要從事地震監(jiān)測預(yù)報與震災(zāi)防御工作。

P315.72+3

A

1005-586X(2016)04-0044-05