地震水温观测仪器热迟滞性、漏热效应和仪器漂移实验研究

参照IEC 60751和ASTM E644-11国际标准,在0~100℃、0~70℃和0~50℃温度范围对石英晶体型、铂电阻型和热敏电阻型地震水温观测仪器(简称测温仪)开展热迟滞性研究,明确局浸法校准漏热效应,分析两者对测量不确定度的贡献,并查明仪器漂移特征。结果表明,测温仪热迟滞性随着测量点温度降低而减小,最大值为0.025 5℃(铂电阻型,50℃测量点);在相同测量点,石英晶体型测温仪的热迟滞性小于铂电阻型和热敏电阻型。采用局浸法校准时,感温元件的浸没深度应不小于30 cm,漏热效应最大值约为0.01℃(100℃测量点)。热迟滞分量对铂电阻型测温仪测量不确定度的贡献最大(约60.7%),石英晶体型测温仪则表现出最佳的测量准确度。不同类型传感器的仪器漂移测量结果接近,极差仅为0.000 3℃/24 h。未来可通过替换感温元件、优化设计、提升工艺和使用大深度恒温槽、保温装置、修正公式等方法提高仪器稳定性,减小校准漏热效应。

会昌井水温观测资料内在质量提升分析研究

通过对会昌井水温观测数据动态特征进行分析,结合井水温梯度曲线分析水温观测传感器放置的最佳位置,并对2021年至2023年水温观测中存在的各类干扰变化及规律进行分析,得出对数据影响比较明显的是自然环境干扰、人为干扰、观测系统干扰等,最后总结提出提升水温观测资料质量的建议。

利用水温观测数据进行仪器性能分析

利用宁晋冀22井中层水温观测分钟采样数据,通过计算2种型号仪器各自连续4年观测数据的日均值、局部短时均值及其对应的极差和标准等特征量,并对结果进行分析比较。结果表明:①观测仪器性能会对观测数据造成影响;②仪器在运行环境中的性能表现可能与实验室标称性能存在差异,导致不能满足观测环境要求;③不同性能仪器的工作表现可通过大量数据的计算分析获得,所以根据观测数据可以推测不同仪器的实际运行性能差异。

肇东水温观测数据低值异常分析

2022年1月28日肇东地震台观测井水温出现低值异常,在现场核实过程中,逐一排除观测系统、观测环境、气象因素、地源热泵系统等干扰因素的影响。引入1套相同型号的水温观测仪进行同层水温比对观测,并与同井水位测项数据变化进行对比,且选取观测井周边200 km范围内震例进行水温日均值映震异常分析,结果发现,水温数据异常具有发生不规律、数据变化幅度较大等特点,应为观测技术系统故障影响所致,分析认为此次水温数据异常主要由水温仪老化所致,非地震前兆异常。此次异常核实工作可为地震台站观测资料异常的现场核实提供参考依据。

新30井不同深度下的水温观测试验及其结果

本文通过在新30号观测井孔里重新放置一套新的测温仪,使新、老水温监测仪在不同深度同时观测,发现在同一井孔中,不同深度的水温探头所记录到的井水温度变化曲线形态是不一样的,也就是观测井放置探头的深度与部位对井水温观测结果有明显的影响。通过对新30井水温试验仪观测数据分析,可以确定探头放置180～185m处,水温日变化有规律,有潮汐显示,而且与同井观测的井水位在日变形态上具有一定的同步性,表现为水位上升时水温上升,水位下降时水温也下降。另外,分析了该井水温探头在不同深度的日变形态和映震灵敏度,并初步确定该井放置水温探头较为合理的观测深度为180m。

河北赤城地震台水温观测对比分析

对赤城地震台同一观测深度上两套数字式温度计的观测资料运用曲线拟合、离散等方法进行分析得出,两套仪器产出的观测数据真实可靠,温度变化趋势特征一致,能反映井下温度的变化;两套水温观测仪进行同层温度的对比观测,可实现数据异常时影响因素的排查,有益于震前异常的准确判定。

高精度温度计在水温观测中的仪器稳定性分析

利用宁波地震台水温10年来的单测项、6年来的同层比测资料,对高精度温度计的仪器短期和长期稳定性进行分析对比。研究发现仪器长期存在漂移现象,漂移量的大小与每套仪器的系统特性有关,但随着观测时间的延续,漂移量逐渐减少,认为该现象对地震前兆观测影响不大;短期稳定性存在不明原因的阶跃和脉冲现象,但次数不多,幅度不大,如果不是并行观测,较难判别。因此,在资料分析时要考虑仪器的这些问题。有时仪器短期非常稳定,数天至20天整点值为同一测值。

濮阳井水温观测干扰因素排除及水温动态特征分析

2003年9月,濮阳井进行了水位观测仪器的改造,安装了LN-3型水位议,开始了水位数字化观测工作。同时,水位探头安装了水温探测元件,也开始了同层水温的数字化观测工作。观测数据结果表明,水温观测曲线呈现出夏低冬高的动态特征。一直以来,认为这种动态特征是濮阳井水温的正常动态。通过认真分析研究,发现水温观测数据受温度变化的影响,温度升高,水温下降,反之亦然。因此,观测室温度变化是濮阳井水温观测的一项干扰因素。计算了观测室温度对水温观测的影响系数,对水温数据进行了定量处理,排除了温度对水温观测的影响。排除温度影响后,濮阳井水温动态为直线型动态,这才是濮阳井水温的正常动态,对比观测证实了这一结论。产生水温观测数据变化的真正原因是观测仪器不稳定造成的,温度变化不应该引起观测数据变化,因此,该仪器为不合格仪器,濮阳台应维修或更换水温观测仪器。2014年水温观测结果较为平稳,未发现异常变化,估计2015年濮阳及邻区发生5级以上地震的可能性不大。

水布垭水库及坝下河道水温观测分析

通过采用温盐深仪对水布垭水库库区、坝前、坝下水温进行观测,结果表明：水布垭水库坝前水体常年处于温度分层状态,夏季表层与底层温差较大,冬季温差很小;坝下观测断面比坝前断面取水口底板高程处水温高约0~8.0℃;大部分月份坝下断面水温相当于坝前取水口高度以上10~20 m处水温;坝前700 m断面与库中断面分层趋势基本一致;表层水温变化与气温具有较大相关性。

福建永安井水温观测中的干扰因素浅析

通过对永安井水温观测数据中存在的各类干扰变化及规律进行分析,得出对数据影响较为显著的是大气降水及降水带来的地表侧向补给、气压、仪器故障、人为干扰、地震响应等,最后提出了井孔套管改造的建议。

北汝河汝州市城区段河道水温观测分析

以北汝河汝州市城区段河道为例,采用相关规范所规定的温盐深剖面仪进行该段河道紫罗山水文站断面、妙水寺断面、耿庄龙王庙断面、张家湾断面、砂锅窑-寺沟断面水温的观测分析,结果表明,该段河道水体常年处于温度分层状态,且夏季表层和底层温差拉大,冬季缩小,且随着环境温度等的变化,表层水体温度基本稳定,深层水体温度存在较大变化。分析结果对北汝河汝州市城区段河道水资源开发利用具有借鉴参考价值。

井水温度观测中有待解决的若干基本问题

我国井水温度观测已初具规模,在地震监测与预测中发挥重要作用,也已记录到十分有价值的地球动力学信息,但同时也暴露出一些问题。主要问题有测项的命名、仪器的稳定性、传感器的最佳置深等。不解决这些基本问题,必然会影响水温监测技术的进一步发展及其在地震监测预测中发挥更加有效的作用。

山东诸城井深层水温对比观测研究

2015年11月至2016年8月诸城井完成了水温不同深度对比观测仪器安装调试与产出数据的试验,在对产出数据进行直观和定性分析的基础上,对不同深度、同层位、不同通道的2套地热水位综合观测仪产出数据进行了趋势、方差和均值的一致性检验。结果表明:诸城井不同深度水温观测数据与地温梯度测试结果基本一致,显示水温产出数据是可靠的;经一致性检验,同层位水温变化趋势、方差一致,但均值不一致,表明综合观测仪器产出数据间有一定的系统误差,数据变化本底值有一定的差异。

山西地下流体观测网井水温监测能力评价

本文首次对山西地下水温数据进行系统性研究,给出水温观测的环境状况,主要干扰因素、观测仪器运行过程中可能对观测数据造成的影响以及水温观测微动态响应能力;总结观测井温度梯度变化及水温传感器投放部位的不同对观测数据的影响。通过对山西地区水温观测资料的各类特征的综合研究,给出相应水温观测的评价结果,从而对观测网监测能力进行评价。

基于震例及实验的水温传感器分辨力选择与观测方法研究

统计全国56个5.0级以上地震前109条水温观测数据的异常变化情况,分析其强度分布特征,将其作为水温仪器分辨力选择的重要参考依据之一。在此基础上采用同型号仪器在单井不同深度开展对比观测实验,得到不同噪声水平和扰动条件下仪器分辨力选择的量化依据。同时定量分析云南水温观测台网、龙陵水温观测台阵在传感器分辨力选择过程中的细节问题。结果表明,云南水温观测台网能够有效监测到震前异常变化信号,龙陵水温观测台阵中传感器分辨力与环境条件的匹配程度需作进一步调整。

漫湾水电站水库水温分布观测与数学模型计算研究

近年来建设的高坝大库越来越多,下泄低温水的影响日趋严重,对水库下泄低温水的影响和减缓措施的研究应给予关注和不断加强。本文是对已投入运行的漫湾水电站库区的水温结构进行研究。通过2004年2月对漫湾水库进行水温分布现场观测,并辅以三维数值模型计算,获得了较详细的水温分布成果。研究结果表明,漫湾水库的水温结构既不属于典型分层型又不属于完全混合型,应属于局部分层型或过渡型。该成果对于流域梯级水电开发对水环境的影响研究,具有一定的代表性,可用于类比分析研究与漫湾水库条件类似的其它水电站。

从二次水位仪安装后水温记录差异研判宁波观测井的变化

宁波地震台ZK03井分别于2010年12月7日(LN-3A)和2015年3月2日(SWY-II)进行了水位仪的安装。第一次安装引起的水扰动被该井内2套水温仪记录到,第二次同样安装却未被记录。对观测井结构进行分析,找出了差异原因,认为该观测井需进行改造以保证观测质量,并提出改造方案及今后流体观测井成井的施工建议。

延寿地震台水温资料分析

延寿台1号井是“十五”项目实施期间所建的地下流体观测井。该文在延寿地震台16年资料的基础上,通过对延寿台水温的年变化、月变化和日变化进行分析,排除干扰后记录地震来临前水温的微动态,即水温的固体潮、水温同震效应,从而分析地震来临前对于延寿水温的影响。研究发现,延寿水温在地震来临前有短期异常显示。

水温自动观测系统在梯级电站水温影响研究中的应用

水温是水电开发影响的一个重要环境因子,科学评价梯级电站开发对水温的影响需全面了解各梯级水库及下游水温变化。由于常规水文站点空间分布的局限性,利用水文站水温数据往往不能满足水温影响评价要求,补充现场水温观测是获取水温数据的主要途径之一。本文以沅水流域梯级电站水温影响研究为例,分析了流域水温在线自动观测的效果,并对开展流域水温长期在线观测提出了建议。