• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

基于数值模拟与含水层垂向应力反演的静乐井水位异常分析

张淑亮 李宏伟 吕芳 陈慧

张淑亮, 李宏伟, 吕芳, 陈慧. 基于数值模拟与含水层垂向应力反演的静乐井水位异常分析[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(4): 854-868. doi: 10.11899/zzfy20190417
引用本文: 张淑亮, 李宏伟, 吕芳, 陈慧. 基于数值模拟与含水层垂向应力反演的静乐井水位异常分析[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(4): 854-868. doi: 10.11899/zzfy20190417
Zhang Shuliang, Li Hongwei, Lv Fang, Chen Hui. Analysis of the Jingle Well Water-level Anomaly Based on Numerical Simulation and Aquifer Stress Inversion[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(4): 854-868. doi: 10.11899/zzfy20190417
Citation: Zhang Shuliang, Li Hongwei, Lv Fang, Chen Hui. Analysis of the Jingle Well Water-level Anomaly Based on Numerical Simulation and Aquifer Stress Inversion[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(4): 854-868. doi: 10.11899/zzfy20190417

基于数值模拟与含水层垂向应力反演的静乐井水位异常分析

doi: 10.11899/zzfy20190417
基金项目: 

山西省地震局科技攻关项目 201903D321013

山西省地震局科技攻关项目 SBK-1936;SBK-1936-3

中国地震局震情跟踪项目 2018020304

详细信息
    作者简介:

    张淑亮, 女, 生于1963年。正研级高级工程师。主要从事地震综合预测与研究工作。E-mail:zzsl_009@163.com

Analysis of the Jingle Well Water-level Anomaly Based on Numerical Simulation and Aquifer Stress Inversion

  • 摘要: 利用数值模拟与含水层垂向应力反演的方法,对降雨与河流荷载作用下静乐井区应力进行定量计算,并从区域应力场与同一构造区其他前兆测项变化特征对2种方法计算结果进行分析。数值模拟结果显示,降雨与河流荷载的共同作用使静乐井所在区域产生的最大垂向位移约为0.7mm,最大垂向应力约为30hPa;同时段静乐井-含水层垂向应力反演结果显示静乐井-含水层最大垂向应力约为79hPa;数值模拟与静乐井-含水层垂向应力反演结果均表明,静乐井水位高值异常与同时段降雨量增多、河流荷载效应增强关系密切,但2种结果存在一定差异。通过可反映井区应力场变化特征的山西地震带3级地震缺震和b值、穿过静乐井的GPS基线、地震矩释放、同一构造单元同时段其他前兆测项与静乐井水位高值异常对比等分析结果可知,2017年静乐井水位高值异常期间井区应力场存在显著异常,推测静乐井水位高值异常除受降雨与河流荷载作用的影响外,也可能受构造活动增强的影响。
  • 图  1  井区地质构造

    Figure  1.  Well area tectonic map

    图  2  静乐井水位与降雨量和东碾河流量的对比

    Figure  2.  Comparison of Jingle well level with rainfall and Dongnian river discharge

    图  3  单降雨荷载作用下静乐井垂向位移和垂向应力

    Figure  3.  Vertical displacement and vertical stress of Jingle well under single rainfall load

    图  4  单河流荷载作用下静乐井垂向位移和垂向应力

    Figure  4.  Vertical displacement and vertical stress of Jingle well under single river load

    图  5  河流与降雨荷载共同作用下静乐井垂向位移和垂向应力

    Figure  5.  Vertical displacement and vertical stress of Jingle well under combined action of river and rainfall loads

    图  6  东碾河流量、静乐井-含水层垂向应力与降雨量的对比

    Figure  6.  Flow rate of Dongnian river, vertical stress of Jingle well-aquifer and rainfall comparison chart

    图  7  静乐井水位月均值与山西地震带3级地震缺震和b值的对比

    Figure  7.  Comparison chart of monthly average water level of jingle well with magnitude 3 earthquake deficiency and b value in Shanxi seismic belt

    图  8  山西岢岚-山西太原GPS基线时序曲线

    Figure  8.  GPS baseline timing curve of Kelan, Shanxi-Taiyuan, Shanxi

    图  9  静乐井所在区域地震矩加速释放时空图

    Figure  9.  Accelerated release diagram of seismic moment in jingle well area

    图  10  静乐井水位与同一构造区其它前兆测项对比图

    Figure  10.  Comparison between Jingle well water level and other precursor measurements in the same structure area

    表  1  静乐井-含水层多种参数计算结果

    Table  1.   Calculation results of various parameters of Jingle well-aquifer

    时间 气压系数/(mm·hPa−1 潮汐效率/(mm·10−9 体积压缩系数/pa−1 孔隙度/% 固体体积压缩系数/pa−1 水位变化量/m 含水层垂向应力/hPa
    2016-01 4.618 0.191 69.285 1.806 5.117 0.013 1.4019
    2016-02 2.522 0.330 9.766 2.442 0.751 0.007 0.5703
    2016-03 3.267 0.308 167.63 1.008 6.112 −0.004 −0.8453
    2016-04 5.997 0.180 960.22 0.434 18.121 −0.014 −5.9814
    2016-05 4.328 0.342 530.25 0.516 10.970 0.005 1.8874
    2016-06 5.032 0.264 4926.8 0.053 10.884 −0.0009 −3.2224
    2016-07 5.742 0.316 221.25 0.657 6.260 −0.003 −0.8655
    2016-08
    9.897 0.238 592.66 0.203 5.651 −0.017 −15.5497
    2016-09 3.960 0.167 170.08 1.215 8.059 −0.006 −0.9238
    2016-10 4.642 0.148 90.599 1.785 6.621 −0.007 −0.8333
    2016-11 2.459 0.269 162.6 1.366 6.875 0.002 0.2584
    2016-12 3.767 0.147 1709.5 0.106 6.9188 0.008 14.8921
    2017-01 4.007 0.154 123.43 1.52 7.348 0.007 0.8916
    2017-02 2.861 0.214 254.43 1.089 9.405 0.001 0.1522
    2017-03 2.784 0.227 1454.1 0.071 3.449 0.001 1.3134
    2017-04 3.808 0.292 148.14 0.997 5.684 −0.007 −1.3365
    2017-05 6.093 0.206 600.47 0.494 12.952 0.011 4.2036
    2017-06 4.756 0.285 84.983 1.233 4.318 0.005 0.8134
    2017-07 6.225 0.249 114.4 1.032 5.173 −0.004 −0.7851
    2017-08 18.400 0.191 4233.5 0.018 36.619 −0.03 −323.3068
    2017-09 15.148 0.164 751.41 0.388 14.207 −0.015 −7.5280
    2017-10 6.703 0.269 3324.2 0.055 8.1277 −0.012 −42.1179
    2017-11 3.473 0.161 813.31 0.676 20.424 0.010 2.9897
    2017-12 0.246
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  • 收稿日期:  2019-07-05
  • 刊出日期:  2019-12-01

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