采用相关分析法研究泾河流量对平凉C11井水位和水温的影响

史继平，田　野

(1.甘肃省地震局平凉地震台，甘肃　平凉　744000；2.甘肃省地震局，甘肃　兰州　730000)



采用相关分析法研究泾河流量对平凉C11井水位和水温的影响

史继平1，田野2

(1.甘肃省地震局平凉地震台，甘肃平凉744000；2.甘肃省地震局，甘肃兰州730000)

采用相关分析法对泾河流量与平凉C11井水位、水温观测资料进行研究，认为泾河流量对平凉C11井水位和水温观测有一定影响，雨季后表现尤为明显，存在一定的滞后效应。泾河水位对平凉C11井水位、水温观测资料也有的影响，该研究结果对其资料的使用具有重要意义。

相关分析；干扰因素；泾河流量

0　引言

平凉地震台C11流体观测井(简称平凉C11井)是西北电力设计院于1994年成孔的水文地质勘察井，深610.27 m。平凉台自1996年开始利用该井进行水位、水温等流体项目观测，至今已积累了近20年的观测资料。研究人员从水温和水位观测的监测效能、模拟水位与数字水位观测对比、水位观测的气压效应、同震效应等方面，对平凉C11井的流体观测资料进行了不同程度的分析[1-3]，认为平凉C11井水温和水位观测资料连续可靠，同震效应及特大地震后的震后效应明显，水位与气压之间存在较好的相关性且水位的固体潮汐效应明显，观测资料具有一定的研究价值。

我国水温和水位观测经过30多年的发展，已建立了比较完善的地震地下流体观测网，水温和水位观测作为重要的地震前兆观测手段被应用于地震预测实践[4-5]。曾文浩等研究认为2013年岷县漳县Ms6.6地震前平凉C11井水温和水位观测出现了明显的地震前兆异常[6]，且相关震例表明在许多地震发生前井水位均产生异常变化。因此，井水位观测被看做是地震预测、预报的有效手段之一[7]。

本文收集了2012年1月至2015年4月泾河水位的观测资料，对泾河水位及平凉C11井水温、水位观测资料的相关性进行分析研究，期望为今后C11井水温、水位观测资料的运用研究提供参考。

1　泾河及平凉C11井概况

泾河是渭河一级支流、黄河二级支流，发源于宁夏六盘山东麓。南源出于泾源县老龙潭；北源出于固原大湾镇，至平凉八里桥汇合；东流经平凉、泾川于杨家坪进入陕西长武县，再经政平、亭口、彬县、泾阳等，于高陵县陈家滩注入渭河。

平凉C11井地处祁、吕、贺山字形构造和陇西旋卷构造的交汇部位，属南北地震带的中北段、鄂尔多斯块体的西南缘，六盘山东侧，泾河南岸Ⅰ级阶地。该井由西北电力设计院为平凉电厂开展水文地质调查钻成，井深610.27 m，孔口标高1 340.168 m，井孔直径168 mm，套管深度310 m。C11井井孔结构及地层情况如下：16.9 m以上为沙砾卵石，顶部为灰黄色耕土，砂卵石层为杂色，成分以灰岩砂岩为主，多层次圆状，粒径约为2～40 mm，最大约80 mm，较松散；96.8 m以上为泥岩，橘黄色，含细砂，黏性较强，岩心较完整；162.76 m以上为砂质泥岩，棕褐色，块状，质地均匀，致密，近水平层局部夹有黄灰色泥岩薄层及细粉砂岩条带；202 m以上为砂岩，深褐色、棕红色粉砂岩，块状，致密，坚硬，成分以石英、长石为主，次含暗色岩屑，具有水平层理且层面分布呈散状云母片，由上至下粒度逐渐变粗，为钙质胶结，局部含砾；610.27 m以上为砾岩，褐灰色、紫杂色，角砾多为棱角及半圆状，粒径多为3～5 cm，最大可达8 cm，角砾成分以灰岩为主，钙质胶结，较坚硬，裂隙发育，岩心较破碎，局部夹有棕红色薄层，砂质泥岩。平凉及周边地区地震地质图如第7页图1所示。

图1　平凉及周边地区地震地质图Fig.1　Seismogeological map of Pingliang and its surrounding regions

2　计算方法

相关性分析是指对两个或多个具备相关性的变量进行分析，进而衡量两个变量因素的相关程度。相关程度用相关系数来衡量，一般用字母r表示。

假设某一时段的水位(水温)日观测值为y，泾河日流量为x，则两者之间存在y=f(x)的函数关系[8]。以泾河日流量x为横坐标，水位(水温)日值y为纵坐标做散点图，可从其线性关系看出二者间的拟合程度。因此根据y与x不同规律的变化，可求出相应的拟合方程，并得到二者的相关系数r。

相关系数r取值在-1到1之间，当|r|=1时，称x、y完全相关；r=0时，称x、y不相关；|r|<1时，x的变化引起y的部分变化，r的绝对值越大，x的变化引起y的变化就越大。|r|>0.8时称为高度相关，|r|<0.3时称低度相关，其他为中度相关。

3　资料分析

收集了2012年1月至2015年11月泾河流量的观测资料，并对泾河流量与C11井水位和水温观测资料之间的关系采用相关分析法进行分析。

2012年1月至2013年8月，平凉C11井水位测值呈缓慢下降趋势，自2013年9月起快速上升。2012年1月至2013年6月泾河流量基本保持稳定，2012年1月至2015年11月平凉C11井水温测值呈现出较为平稳的上升趋势(见第8页图2)。

2012年至2015年泾河日流量最大为51.8 m3/s，最小为0.488 m3/s，对2012年1月至2015年4月平凉C11井水温和水位观测资料与泾河流量做了相关分析(见第8页图3)。计算结果表明，泾河流量与降雨直接相关，2012年和2015年泾河水流量与平凉C11井的水位和水温低度相关，2013和2014年中度相关(见表1)。当地2013、2014年夏季降雨较多，泾河流量也大。通过对观测资料相关性分析得出：年降水越大，泾河流量越大，就会对平凉水位和水温观测产生一定的影响。在当地降水较少的年份，泾河流量对平凉水位、水温影响不明显。因此，在研究应用C11井观测资料时，要考虑当地降雨及泾河流量的影响。

图2　日均值曲线图Fig.2　Daily mean values

图3　泾河流量与C11井水位、水温相关性散点图Fig.3　Correlation of Jing River flow with water level, water temperature of Well C11

表1　泾河流量与C11井水位、水温相关系数计算结果

4　结论与讨论

研究了解泾河水位对C11井水位、水温观测资料的干扰影响，对其资料的使用具有重要意义。通过对泾河流量与平凉C11井水位、水温观测相关性研究分析得出，泾河流量对平凉C11井水位和水温观测具有一定影响，影响程度的大小与当地降水有关。降水越多，对C11井水位和水温观测影响越大；反之，对其影响越小。因此，在应用C11井观测资料时，应考虑当地降雨及泾河流量等因素的影响。

[1]曹玲玲，高安泰.汶川Ms8.0地震引起的甘肃数字化水位、水温同震响应特征分析[J].地震学报,2010,32(3):290-299.

[2]杨斐，张彬，杨选辉，等.汶川8.0级和日本9.0级地震时甘肃境内井水位、井水温同震效应对比分析[J].中国地震,2013,29(3)：377-385.

[3]张昱，钟美娇，杨晓鹏，等.平凉C11井地下流体数字化水位观测资料的分析[J].地震，2008,28(4):128-135.

[4]杨兴悦，王燕，王建荣，等.甘东南地下流体异常与甘肃岷县6.6级地震关系探讨[J].地震工程学报,2013,35(4):808-815.

[5]王燕，杨兴悦，陈雪梅，等.甘肃模拟水位资料处理方法研究及映震效能评估[J].地震研究,2013,36(1):24-33.

[6]曾文浩，杨兴悦，史继平，等.2013年甘肃岷县漳县Ms6.6地震前甘东南地区前兆异常分析[J].地震研究,2015,38(3)：115-125.

[7]付虹，邬成栋，赵小艳，等.云南开远井水位异常分析[J].地震学报,2014,36(2):292-298.

[8]张清秀，陈莹，陈懿德，等.采用相关分析法研究降雨对水位的影响[J].华南地震,2012,32(2):104-111.

Effect of Flow of Jing River on Water Level and Water Temperature of Pingliang Well C11

SHI Ji-ping1, TIAN Ye2

(1.Pingliang Seismic Station of Earthquake Administration of Gansu Province, Pingliang, Gansu 744000, China;2.Earthquake Administration of Gansu Province, Lanzhou, Gansu 730000, China)

The relationship between water level, water temperature of Pingliang Well C11 and flow of Jinghe River is studied using correlation analysis method. It is considered that the flow of Jing River has a certain effect on the well water level and water temperature observation in Pingliang Well C11. The effect is particularly evident in the rainy season and has a certain lag. The effect of Jing River flow on the well water level and water temperature observation in Pingliang C11 has important significance for the use of the data.

Correlation analysis; Interference; Flow of Jing River

1000-6265(2016)03-0006-04

2016-06-15

中国地震局监测、预测、科研三结合课题(152802)。

史继平(1978—)，男，甘肃省平凉市人。1999年毕业于防灾科技学院，工程师。

P332.4

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