地下水潮汐现象的物理机制和统一数学方程

用新的分层承压含水层模式 ,不但考虑含水层的力学压缩性质 ,而且考虑含水层的渗流特性 ,并结合扰动信息源的频率特性 ,分别研究扰动源地球固体潮、大气潮和地表负荷潮对承压井水位和流量的影响机理 ,给出相应的偏微分方程。从方程的解释或数值解讨论扰动源与承压井含水层的力学压缩参数、渗流特性参数及与频率特性频数的关系 ,进而给出承压井水位和流量对地球固体潮、大气潮和地表负荷潮汐响应的统一数学方程及其潮汐响应函数 ,并揭示了上述几类潮汐扰动信息源对承压井水位和流量影响的物理机理。

井水位阶变与含水层所受体应力之间的定量关系

分析了井水位阶变与含水层所受的应力、水井含水层气压系数、体应变固体潮系数之间的定量关系．井水位阶变愈大，水井含水层气压系数愈大，体应变固体潮系数愈小，则含水层的应力变化愈大．给出了利用井水位阶变，通过承压井潮汐理论反演含水层应力变化的方法，讨论了这些方法的可行性．并以日本秋田７．７级地震引起中国井水位变化为例，估算了震时引起中国应力场的调整变化．

利用重力资料反演京津唐张地区震质中

流动重力观测结果显示 ,地震孕育过程中重力变化最大处往往不与震中重合 ,美国科学家J .T .Kuo(郭宗汾 )提出了孕震体质量变化中心震质源 (hypocentroid)和其在地表的投影震质中 (epicentroid)的概念 .本文采用球、椭球和圆柱体等 3种旋转体模型模拟孕震体 ,分别计算孕震体均匀膨胀引起的表面重力变化模型 ,并利用最小二乘法对 1981～ 2 0 0 0年发生在京津唐张测网内 16次M >4 .0地震进行震质中迭代反演 .计算精度表明 ,圆柱体模型为三者中的最隹模型 .研究了震中、震质中与断层之间的位置关系 ,发现京津唐张地区M 4～ 5地震震质中与震中的距离在 0～ 4 0km之间 ,震中一般发生在断层末端 ,或断层交汇处 ;而震质中大都发生在断层间的块体内 ,且成丛分布 .这意味着区域内存在小范围的构造地震孵化区 ,一次次地震在孵化区内孵化 ,但却在其周围发生 .其间 。

1985～2003京津唐张地区重力变化

本文分析了京津唐张地区1985～2003年详实的重复重力测量资料，重力变化的图像显示该地区的重力变化具有明显的区域性特征；最为显著的变化是测网南部地区出现的较大范围重力增加，增加幅值在(100～300)×10^(-8)m·s^(-2)之间，从可搜集到的高程及地下水资料分析，造成这一变化的主要原因是该地区大量开采地下流体而引起的大面积地面沉降；测网北部山区重力趋势性减小，19年减小幅值约30×10^(-87)m·s^(-2)，与香山绝对重力点的变化量相当，高程及地下水对此种趋势的影响不大，大面积山区继承性、同步性的构造运动可能是造成地表重力趋势性变化的主要原因；而东部地区重力变化的明显特征是1990年6月至1994年6月间有一重力的快速下降然后上升过程，这可能是与1995年10月滦县 M 5.9地震有关的重力变化．相比之下地下水位的变化对重力趋势的影响较微弱．

深井水位的固体潮效应

本文从体应变固体潮对深井水位影响的偏微分方程出发,考虑到含水层和井孔之间相互渗流的边界条件,用叠加原理、冲量定理和分离变量法等方法得出了方程的解.通过对这个解中水井含水层参数给予一些可能的值进行数值计算,讨论了水井固体潮系数和位相滞后与水井含水层参数间的关系,较好地解释了井水位对固体潮响应的位相滞后现象.计算表明,井孔的半径、含水层的孔隙度及固体骨架的体压缩系数愈大,含水的导水系数愈小,则水井水位的固体潮系数愈小,而水位对固体潮响应的位相滞后愈大.井水对长周期的潮汐响应比对短周期的更好.

日本秋田地震(1983年7.7级)引起我国应力场的震时调整变化

本文通过水平分层承压含水层模型,推导出含水层的水头和含水层应力变化之间的定量关系.利用我国在日本秋田地震时有水位阶变的52口井孔的观测资料,通过水井水位的体应变固体潮系数,估算了震时引起我国应力场的调整变化.讨论了这种应力调整时应力增加区和降低区交替出现的可能原因。

1997～2003白家疃地震台记录的重力变化

本文从介绍白家疃台站的 Geodynamics TRG—1型潮汐重力仪数字化重力固体潮观测系统入手，对所记录到的1999.6～2002.6期间的重力变化及其与地震的关系进行了讨论．认为这一长达3年、变化幅度为130×10^(-8)m·S^(-2)的重力变化可能是2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震的远场前兆异常．

井水位的固体潮效应和气压效应与含水层参数间的定量关系

本文分析了水井水位的固体潮效应和气压效应与承压含水层参数之间的定量关系。结果表明,含水层的固体骨架体积压缩系数和孔隙度越小,水井水位的固体潮系数则越大;含水层的固体骨架的体积压缩系数越小,孔隙度越大,則水井水位的气压效率越大。本文还把理论结果和固体潮及气压的实际观测结果进行了对比,两者符合得较好。

承压井水位对气压动态过程的响应

本文从气压影响承压井水位的偏微分方程出发,考虑到井孔和含水层之间相互渗流的边界条件,得出了方程的解。给出了承压井水位对气庄动态过程响应的气压效率和位相滞后。讨论了气压效率和位相滞后与水井含水层系统各参数的关系。并指出气压效率越大的承压井,其含水层对应力应变的敏感程度越差。

从深井水位变化反演鲁西应力场在菏泽5.9级地震时的调整

本文给出了利用井水位的固定潮效应反演含水层应力变化的新方法。通过菏泽地震深井水位的变化,估算了鲁西应力场的调整变化。其中豫01井在这次地震中应力调整变化最大,达—1160hPa。利用井水位的固体潮效应反演含水层应力变化,比利用气压效应更接近实际情况。

水井水位的气压效率和降水荷载效率之间的定量关系

本文以完全弹性介质为基础,从弹性理论和地下流体动力学理论导出承压井气压效率和降水荷载效率之间的定量关系。并从弹性理论出发推论得出:气压应力通过含水层上覆地层向含水层传递时,应力的衰减是次要的,可以忽略的。也就是说,在一般气压这样小的变化范围内,水井含水层对气压变化的响应,可以用完全弹性介质来描述它。

井孔变径与水井含水层系统对地震波的响应

本文给出了井孔变径条件下水井含水层系统对地震波响应的微分方程,认为井孔变径相当于改变了井水柱的有效高度,从而影响到水井含水层系统的固有振动周期。当井孔水柱的总高度不变时,井孔变径次数越多,井孔变径系数越大,则井水位响应幅度的放大因子越大,而且系统的固有振动周期也越大。利用这一理论,可以用改变井径的办法使水井对地震波的响应变好。

北京重力地球潮参数和重力仪力学特性的测定

根据北京白家疃测站８台ＧＥＯ潮汐重力仪对比观测的资料，采用标准线性体流变模型模拟重力仪及记录系统的力学特性，计算各台仪器的格值改正系数、主潮汐波的振幅衰减系数和相位滞后；确定北京重力地球潮的振幅因子δ和相让滞后为δ（Ｍ２）＝１．１７８４，δ（Ｏ１）＝１．１８０４，δ（Ｍ２）／δ（Ｏ１）＝０．９９８３，（Ｍ２）＝０．０７°，（Ｏ１）＝０．１０°．

深井水位的地表荷载效应及其与含水层物理力学参数关系初探

承压深井对含水层的应力应变反映较灵敏,某些地表荷载的变化,也会引起承压井水位发生相应的变化。以前对地表荷载效应多从排除干扰的角度出发,用回归统计等数学方法求出地表荷载与水井水位变化的关系。本文以降水荷载和海洋潮汐荷载为例,利用弹性理论和地下流体动力学原理,建立地表荷载影响承压含水层水头的偏微分方程,并从这些偏微分方程的解中讨论了降水荷载和海潮荷载对深井水位的影响及其与含水层物理力学参数间的定量关系。

大同-阳高地震重力异常

1989年10月18日,在大同-阳高之间发生了中强震群:一个6.1级及六个5级地震,震中区约在东经113°50＇,北纬39°53＇.这次地震在极震区引起了Ⅶ度的破坏,受灾较重的地区为册田(Ⅷ度).在震前的1982年,我们曾在距震中约10km 的西坪地震台实施过流动重力测量;地震发生之后,在国家地震局科技司的支持下立即进行复测.这两次测量,使我们可以比较地震区重力场是否发生过变化,并为震后的震情监视提供背景资料.

根据井水位阶变反演含水层应力变化的三种方法的对比

本文概述了利用理论模型和水井气压效应及固体潮效应三种反演含水层应力变化的方法。分别给出了这三种井水位阶变与其含水层所受的应力之间的定量关系,讨论了这三个方法的可行性和优缺点。

水井的频率特性及其对地震波的响应

通过对珍珠泉井、鲁04井和鲁29井的“SLUG”试验,得出了它们含水层的固有振荡周期和阻尼系数,分析了它们对地震波响应不同的原因。珍珠泉井含水层的固有振荡周期为20.4s,恰好在瑞雷波周期的中间。其阻尼系数只有0.0105s^(-1),它的渗流性强,因而对地震波的响应幅度最大。 三口井孔对地震波响应的观测结果与试验结果同理论研究结果一致。

水井含水层系统的潮汐响应函数

本文考虑井孔和含水层之间相互渗流的边界条件的固体潮效应、气压效应和海潮荷载效应的理论解，得出了水井含水层系统对三种不同机理的潮汐信号响应的内在联系─—水井含水层系统的潮汐响应函数，其中包括水井含水层系统的幅度响应函数和位相滞后函数。本文还讨论了两种函数与水井含水层参数之间的关系及与不排水时的情况进行了比较。

承压井水位对地表水潮汐的响应

本文以地表水潮汐影响承压井水位的偏微分方程为基础,考虑到井孔和含水层之间相互渗流的边界条件,得出方程的解。通过对解中水井含水层参数给予一些可能的值进行数值计算,绘出了承压井水位地表潮汐荷载效率与位相滞后曲线,讨论了这个效率和位相滞后水井含水层参数之间的关系。认为这个效率主要取决于含水层的孔隙度和固体骨架压缩系数;孔隙度愈小,压缩系数愈大,则效率也愈大。而位相滞后主要取决于含水层的渗透系数和厚度;这两个参数越大,则位相滞后越小。 本文还介绍了上海地区地下水位与地表水潮汐的观测结果。把这些观测结果和本文理论结果比较分析,两者符合得较好。

井水位对气压响应的滞后及其机理

通过井口空气压力变化对井水位影响的试验,分析了井水位对空气压力变化响应幅度和滞后时间,认为在相同的井口空气压差情况下,压力变化周期越大,井水位响应幅度也越大,而位相滞后越小。水平层状承压含水层的理论研究表明,井水位对气压响应的滞后时间主要取决于含水层的导水系数和气压变化的周期,这两种参数越大,则滞后时间越小。因此,井水位对气压响应的滞后是由于水压井孔与含水层间渗流需要一定时间造成的,而不是由于地面气压传递到含水层时产生衰减和滞后引起的。