三峡库区蓄水对秭归归州水井观测的影响*

袁 曲 黄 仲 蒋玲霞 张卫华

(1)中国地震局地震研究所，武汉 430071 2)地壳运动与地球观测实验室，武汉430071)

三峡库区蓄水对秭归归州水井观测的影响*

袁 曲1，2)黄 仲1，2)蒋玲霞1，2)张卫华1，2)

(1)中国地震局地震研究所，武汉 430071 2)地壳运动与地球观测实验室，武汉430071)

以秭归归州流体井观测资料为对象，结合当地水文地质概况，利用典型震例，研究井台流体正常动态变化规律、震前异常与蓄水效应特征，探讨三峡库区蓄水对秭归归州水井观测环境的影响，及秭归归州水井水温异常变化的原因。

三峡地区;库区蓄水;环境变化;干扰异常;地震前兆

1 前言

秭归归州台水温观测为宜昌台“十五”新增项目，2007年9月安装试运行，2008年投入正式观测，三峡水库实施175 m实验性蓄水前后，该台完整清晰地记录到了秭归郭家坝M3.2地震、秭归屈原镇M4.1地震、汶川M8.0地震。本文将通过对井孔环境特点、蓄水动态分析与地震震前异常排查，并结合3次地震时的水井水温变化，研究归州井水位随库区蓄水的动态演变特征，以及水温变化与地震的关系，探讨秭归归州水井的映震能力［1，2］。

2 归州井的基本情况

宜昌地震台秭归(流体)测点位于秭归县归州镇北的彭家湾村(北纬31.01°N，东经110.69°E)，海拔240 m。归州镇位于鄂西山区，地处长江北岸，在黄陵背斜西部的秭归向斜中部。归州属亚热带湿润季风气候，年平均气候17.9℃，极高气候42.0℃，极低气温-8.9℃，平均年降水量1 007 mm。归州井紧邻香溪河，水田坝断裂在附近穿过。

归州井由湖北省第七地质队钻成，岩性为侏罗系重庆群泥岩夹砂岩，孔口标高240 m，孔深554.24 m，倾角0～3°，单井涌日水量467吨，为碎屑岩类层间裂隙承压水类型，含碳酸钙镁等元素，水温13℃～17℃，矿化度为0.04～0.6 g/L，PH值5.6～8.3，井孔高出地面0.5 m，常年自流。

3 秭归归州井总体运行情况

归州井安装有SZW-1A水温仪和LN-3A水位仪各一套，并安装在同一井内。该观测成井于20世纪70年代初，2003年根据观测要求对其进行了修整和测试，2007年试记，2008年投入正常观测，运行以来仪器的运行情况及水温变化如表1所示。

表1 2008—2010年归州井仪器运行情况及水温变化Tab.1 Operating situlation of the instruments and water temperature changes of the Guizhou well from 2008 to 2010

从表1可知，归州台水温仪总体运行情况良好，3年来水温呈持续下降趋势，且年变幅逐年减小。在三峡库区175 m试验性蓄水的时间段(2010年)年变幅达到最小。

水位仪由于故障频发等原因，记录资料不可靠，故不作分析。

归州井没有进行气象三要素的辅助观测，分析中以离该井最近的郭家坝井的记录资料作为参考(图1)。

4 资料对比及典型震例分析

4.1 动态曲线分析法

选择地震平静时段的日观测值作为正常动态的基值，用观测误差作为异常界限判断异常［3］。图2 (a～c)分别是2008—2010年归州水温与三峡库水位整点值同轴时序曲线。正常情况下归州井的水温大致在每年4月前后的年变中出现拐点，呈趋势下降，并与三峡库水位变化具有一定的相关性，特别是三峡库水位短期变化幅度较大时，这种同步性更为明显。根据三峡水库运行调度方案，三峡坝前水位分为4个阶段;低水位控制期为6—9月，水位迅速上升期为10—11月，高水位保持期为12月前后，水位下降期为1—4月。归州井水温受三峡库水位影响在6—11月变化较大，其他时段观测值变化较小，以此作为正常动态的基值。

图1 降雨对归州井与郭家坝井干扰的对比Fig.1 Comparison between the disturbances of rainfall on the Guizhou well and Guojiaba well

图2 2008—2010年归州水温与三峡库水位整点值同轴时序曲线Fig.2 Co-axis sequential curves of water temperature of Guizhou well and the hourly well level of Three Gorges reservoir from 2008 to 2010

对2008—2010年的秭归水温整点值对比，3年年变形态相似，年变转折点不同。

汶川地震前，即2008年4月26日水温开始变化，从18.988℃急速下降至5月11日的18.972℃，变化0.016℃，震后水温上升至19.005℃(2008年5月24日)，同震影响变化达0.033℃。

汶川地震12天后，2008年5月24日水温缓慢下降至18.946℃(2008年9月3日)，并于2008年9月28日下降至18.918℃，变化达0.028℃，9月27日05时秭归郭家坝发生3.2地震，9月28日00时三峡175米实验性蓄水开始，水温随库水位影响，出现同步波动，水位观测形态为上升-小降波动-上升，蓄水后第55天，2008年11月22日，秭归屈原镇发生蓄水以来最大地震(4.1级)。此次地震可能是汶川地震引发仙女山断裂带构造压应力增强，加之三峡水库175米试验性蓄水诱发因素加大而共同作用的结果［4］。

2008—2010年，归州井水温变化与三峡库水位日均值变化如表2所示。2008、2009年库区蓄水时段水温变化呈“M”型升降变化，2010年至2011年2月8日三峡库区170 m以上高水位运行119天，蓄水的时间比前两年长，库水位上升速度放缓，归州井的水温变化有所降低。

从表2可知，归州井水温变化与三峡库水位升降变化基本同步。

表2 归州井水温与三峡库水位同步变化Tab.2 Synchronous changes of water temperature of Guizhou well and water level of the Three Gorges Reservoir

4.2 方差分析法

方差又称均方差，其大小表示如下：

式中，xi为某一观测值为n个观测值的平均值。

分析采用归州井水温2007-09—2010-12月的日均值数据，2008—2010年归州井水温日均差的均值分别为0.003 50℃、0.003 54℃、0.002 89℃，2008、2009两年水温日均差变化相当，2009年秭归水温日均差值减小变化稳定，水温呈下降趋势。

用该时段五日均值计算其均方差，以均方差2倍作为异常界限阈值，归州井水温2007—2010年五日均值均方差连续曲线如图3所示。图3显示出汶川震前15日归州井水温五日均方差增大，地震发生时同震响应超出正常动态的4倍;2008年9月27日郭家坝3.2震前24日为超出正常动态的1.8倍。

图3 归州井水温2007—2010年五日均值均方差连续曲线Fig.3 Continuous curves of the mean RMS error by fiveday of the Guizhou well from 2007 to 2010

5 结论

汶川8.0地震震前归州井水温异常连续16天，水温变化达0.016℃;秭归郭家坝3.2震前，归州井水温异常连续24天，水温变化达0.028℃，排除三峡库区水位变化的影响，说明两次地震前的水温异常具有一定的可信度。

1 杜瑞林，等.三峡二期工程蓄水后的垂直形变场［J］.大地测量与地球动力学，2004，(1)：41-45.

2 孙少安，等.三峡坝区二次蓄水前后的局部重力场变化［J］.大地测量与地球动力学，2007，(5)：99-102.

3 车用太，等.地震地下流体学［M］.北京：气象出版社，2006.

4 车用太，等.长江三峡工程库首区胡家坪Ms4.1水库诱发地震研究［J］.地震，2009，29(4)：1-13.

INFLUENCE OF IMPOUNDMENT OF THREE GORGES RESERVOIR ON OBSERVATION OF GUIZHOU WELL，ZIGUI

Yuan Qu1，2)，Huang Zhong1，2)，Jiang Lingxia1，2)and Zhang Weihua1，2)

(1)Institute of Seismology，CEA，Wuhan 430071 2)Crustal Movement Laboratory，Wuhan430071)

Pointing to the observation data of the Guizhou well and combined with the local hydrogeologic essentials，the normal law of dynamic change of the fluid in the well and the anomalous change and the characteristics of impoundment effect are studied by the typical earthquake case.In the same time，the effect of the impoundment of the Three Gorges Reservoir on the observation environment of the Guizhou well and the cause of abnormal temperature change in the well are explored as well.

the Three Gorges area;impoundment of reservoir;environment change;disturbance anomaly;earthquake precusor

1671-5942(2011)Supp.-0064-04

2011-02-25

中国地震局三结合课题(1829)

袁曲，女，1971年生，工程师，长期从事地震监测、地震预报工作.E-mail：yq15430895@sina.com

P315.72+3

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