濮阳井水温观测干扰因素排除及水温动态特征分析

陈继阔++李桂清

摘 要：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。

关键词：濮阳井；水温观测；动态特征；干扰因素排除；仪器稳定性

中图分类号：P315 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0171-02

前言

地震前兆异常变化是地震预报的依据。在地震前兆观测过程中，存在各种各样的干扰因素，对观测资料动态特征及变化规律产生影响，出现不同情况的异常变化。要对前兆观测资料进行认真分析研究，掌握观测资料正常的动态特征及变化规律，正确识别前兆异常性质，做好地震预报的基础工作，才能不断提高地震预报水平。

本文对濮阳井水温观测资料进行了深入细致的分析研究，发现观测室温度变化对水温观测产生较大影响。温度升高，水温下降，反之亦然。因此，温度变化是水温观测的干扰因素。计算了温度对水温观测的影响系数，对水温数据进行了定量处理，开展了对比观测，排除了温度对水温观测的影响，得到了水温的真实动态。

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。

1 观测井概况

濮阳井位于濮阳市地震台院内，是水位、水温、地震观测井。该井处于市区范围内，周围为居民区和办公区。濮阳井井深500m，最大井斜30'，采用泥球固井。0～80.27m为244mm套管（外径），80.27～491.13m为130mm套管（外径）。398.08～441.3m位置上下有两层筛管。采用泥浆泵循环潜清泥浆后抽吸至水清，沉砂19cm。根据测井资料和周围地层资料，解释了各层岩性。0～439.55m为粉细砂与亚粘土互层，亚粘土单层厚度为3.5～31.5m，砂层厚度为2.5～31m，439.5m以下为巨厚层亚粘土。该井地下水水位、水文动态观测采用了双层含水层，上层含水层位于396.55～413.05m，厚度为16.5m，下层含水层位于425.55～439.55m，厚度为14.0m，两含水层的总厚度为30.55m。

2 水温观测资料动态

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。

3 水温观测资料分析及干扰因素判定

2003年9月开展水温观测以来，濮阳井水温观测数据呈现出夏低冬高的动态变化特征。对此变化特征一直存有疑问。2003年9月开始观测时，水位深度为17.45m，水温探头在水面下2～6m（随水位下降而变化）。探头位置在地面下约20m处，水温日变化达0.5℃以上，年变化1.5℃以上，对于水温观测来说，这么大的变化是不可能的。

近几年来，水温观测结果不时出现大幅度的跳动，观测数据变化剧烈。对此现象进行了认真分析研究，发现出现水位观测数据大幅波动时，观测室温度都发生了较大变化。室温升高时，水温观测数据下降，室温下降时，水温观测数据上升。这种情况多出现在气温突然变化、冬天供暖时暖气的开停、夏天空调的开关等时候。一次次的观测结果变化情况证实了这种变化关系。

4 引起水温变化的真正原因及仪器的稳定性分析

水温观测结果是由观测仪器产生的。该仪器的不稳定性还表现在仪器的匹配问题上。2011年底，“九五”观测仪器安装与“十五”数据并轨的数据转换协转器。协转器安装后，水位、水温观测不断出现停机、死机、坏数等情况，使观测无法进行。为正常开展水位、水温观测工作，2012年1月4日起，断开数据转换器，采用人工调数的方法，再把数据转入数据库，解决了仪器出现的故障。这是观测仪器不稳定的又一证据。

5 水温观测数据的温度校正（干扰排除）及真实动态

由以上分析可知，濮阳井水温观测结果受温度影响，呈现出夏低冬高的年变动态特征，该变化特征与温度有较好的对应关系。根据水温、气温（室温）观测结果，计算温度对水温的影响系数，a=0.088。以室温20℃为标准温度，对水温进行定量校正，计算公式：C水温=C测+（C室温-20）*0.088。图1为濮阳井室温、水温、校正水温曲线图。

由图1可知，通过温度校正，濮阳井水温观测曲线的夏高冬低年变动态消失，观测曲线基本为一直线，波动明显变小。曲线上的个别突跳为仪器其他故障所致，如出现的坏数、停电时发电供电出现的数据突跳等。

因此，濮阳井水温的动态特征应为较为稳定、变化波动不大的直线型动态。

6 水温对比观测

为验证上述结论，我们开展了濮阳井水温对比观测。购买了数字显示的温度测量仪和摄像头，下载了录像抓拍程序，于2014年7月15-18日，对濮阳井进行了水温对比观测。

2014年7月15日8点30分开始对比观测。首先测量了井孔内不同深度的温度，每5分钟测量一次。深度为5、15、25、30m米，温度为20.2、18.8、17.9、17.5℃，从井口向下不断降低。濮阳井静水位为30.5m，将探头下入33.0m，探头吃水深度2.5m，进行水温测量，水温温度为16.8℃。期间，井房温度28.1～28.6℃。下午14点55分检查测量结果，井房温度33.5℃，水温温度为16.9℃。此后，设置1分钟自动记录1次。虽然井房温度从28.6℃变化到35.7℃，但水温温度一直保持在16.9℃，并未随温度的变化而发生变化。

上述对比观测证实了LN-3型水位观测仪器的不稳定性，受温度影响使水温观测结果发生变化。同时证明，濮阳井水温动态为稳定的直线型动态特征。

7 结束语

（1）濮陽井水温观测结果受气温影响，呈现出的夏低冬高的动态特征是伪动态，不符合水温变化的实际情况。（2）水温观测数据可进行定量处理，排除气温的影响。通过数据处理，水温数据的动态特征表现为直线形的变化动态，数据更为稳定，变化幅度很小。对比观测表明，水温是稳定的，不随温度变化而变化，其变化小于0.1℃。这才是水温的正常动态。（3）气温变化对水温的影响，是观测仪器不稳定造成的，这种情况是不应该出现的，应对仪器进行维修或更换，以取得准确、可靠的观测数据，更好地应用于地震分析预报中。（4）观测数据是由观测仪器得到的，观测仪器要稳定可靠，才能取得准确、可靠的观测结果。（5）2014年水温观测结果较为平稳，未发现地震异常变化。

参考文献：

[1]张天雷.黑龙江省地震前兆地下流体观测情况研究[J].科技创新与应用，2016（25）：176.