采用相關(guān)分析法研究涇河流量對平?jīng)鯟11井水位和水溫的影響

史繼平，田　野

(1.甘肅省地震局平?jīng)龅卣鹋_，甘肅　平?jīng)觥?44000；2.甘肅省地震局，甘肅　蘭州　730000)

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采用相關(guān)分析法研究涇河流量對平?jīng)鯟11井水位和水溫的影響

史繼平1，田野2

(1.甘肅省地震局平?jīng)龅卣鹋_，甘肅平?jīng)?44000；2.甘肅省地震局，甘肅蘭州730000)

采用相關(guān)分析法對涇河流量與平?jīng)鯟11井水位、水溫觀測資料進(jìn)行研究，認(rèn)為涇河流量對平?jīng)鯟11井水位和水溫觀測有一定影響，雨季后表現(xiàn)尤為明顯，存在一定的滯后效應(yīng)。涇河水位對平?jīng)鯟11井水位、水溫觀測資料也有的影響，該研究結(jié)果對其資料的使用具有重要意義。

相關(guān)分析；干擾因素；涇河流量

0　引言

平?jīng)龅卣鹋_C11流體觀測井(簡稱平?jīng)鯟11井)是西北電力設(shè)計(jì)院于1994年成孔的水文地質(zhì)勘察井，深610.27 m。平?jīng)雠_自1996年開始利用該井進(jìn)行水位、水溫等流體項(xiàng)目觀測，至今已積累了近20年的觀測資料。研究人員從水溫和水位觀測的監(jiān)測效能、模擬水位與數(shù)字水位觀測對比、水位觀測的氣壓效應(yīng)、同震效應(yīng)等方面，對平?jīng)鯟11井的流體觀測資料進(jìn)行了不同程度的分析[1-3]，認(rèn)為平?jīng)鯟11井水溫和水位觀測資料連續(xù)可靠，同震效應(yīng)及特大地震后的震后效應(yīng)明顯，水位與氣壓之間存在較好的相關(guān)性且水位的固體潮汐效應(yīng)明顯，觀測資料具有一定的研究價(jià)值。

我國水溫和水位觀測經(jīng)過30多年的發(fā)展，已建立了比較完善的地震地下流體觀測網(wǎng)，水溫和水位觀測作為重要的地震前兆觀測手段被應(yīng)用于地震預(yù)測實(shí)踐[4-5]。曾文浩等研究認(rèn)為2013年岷縣漳縣Ms6.6地震前平?jīng)鯟11井水溫和水位觀測出現(xiàn)了明顯的地震前兆異常[6]，且相關(guān)震例表明在許多地震發(fā)生前井水位均產(chǎn)生異常變化。因此，井水位觀測被看做是地震預(yù)測、預(yù)報(bào)的有效手段之一[7]。

本文收集了2012年1月至2015年4月涇河水位的觀測資料，對涇河水位及平?jīng)鯟11井水溫、水位觀測資料的相關(guān)性進(jìn)行分析研究，期望為今后C11井水溫、水位觀測資料的運(yùn)用研究提供參考。

1　涇河及平?jīng)鯟11井概況

涇河是渭河一級支流、黃河二級支流，發(fā)源于寧夏六盤山東麓。南源出于涇源縣老龍?zhí)?；北源出于固原大灣?zhèn)，至平?jīng)霭死飿騾R合；東流經(jīng)平?jīng)觥艽ㄓ跅罴移哼M(jìn)入陜西長武縣，再經(jīng)政平、亭口、彬縣、涇陽等，于高陵縣陳家灘注入渭河。

平?jīng)鯟11井地處祁、呂、賀山字形構(gòu)造和隴西旋卷構(gòu)造的交匯部位，屬南北地震帶的中北段、鄂爾多斯塊體的西南緣，六盤山東側(cè)，涇河南岸Ⅰ級階地。該井由西北電力設(shè)計(jì)院為平?jīng)鲭姀S開展水文地質(zhì)調(diào)查鉆成，井深610.27 m，孔口標(biāo)高1 340.168 m，井孔直徑168 mm，套管深度310 m。C11井井孔結(jié)構(gòu)及地層情況如下：16.9 m以上為沙礫卵石，頂部為灰黃色耕土，砂卵石層為雜色，成分以灰?guī)r砂巖為主，多層次圓狀，粒徑約為2～40 mm，最大約80 mm，較松散；96.8 m以上為泥巖，橘黃色，含細(xì)砂，黏性較強(qiáng)，巖心較完整；162.76 m以上為砂質(zhì)泥巖，棕褐色，塊狀，質(zhì)地均勻，致密，近水平層局部夾有黃灰色泥巖薄層及細(xì)粉砂巖條帶；202 m以上為砂巖，深褐色、棕紅色粉砂巖，塊狀，致密，堅(jiān)硬，成分以石英、長石為主，次含暗色巖屑，具有水平層理且層面分布呈散狀云母片，由上至下粒度逐漸變粗，為鈣質(zhì)膠結(jié)，局部含礫；610.27 m以上為礫巖，褐灰色、紫雜色，角礫多為棱角及半圓狀，粒徑多為3～5 cm，最大可達(dá)8 cm，角礫成分以灰?guī)r為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，較堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，巖心較破碎，局部夾有棕紅色薄層，砂質(zhì)泥巖。平?jīng)黾爸苓叺貐^(qū)地震地質(zhì)圖如第7頁圖1所示。

圖1　平?jīng)黾爸苓叺貐^(qū)地震地質(zhì)圖Fig.1　Seismogeological map of Pingliang and its surrounding regions

2　計(jì)算方法

相關(guān)性分析是指對兩個(gè)或多個(gè)具備相關(guān)性的變量進(jìn)行分析，進(jìn)而衡量兩個(gè)變量因素的相關(guān)程度。相關(guān)程度用相關(guān)系數(shù)來衡量，一般用字母r表示。

假設(shè)某一時(shí)段的水位(水溫)日觀測值為y，涇河日流量為x，則兩者之間存在y=f(x)的函數(shù)關(guān)系[8]。以涇河日流量x為橫坐標(biāo)，水位(水溫)日值y為縱坐標(biāo)做散點(diǎn)圖，可從其線性關(guān)系看出二者間的擬合程度。因此根據(jù)y與x不同規(guī)律的變化，可求出相應(yīng)的擬合方程，并得到二者的相關(guān)系數(shù)r。

相關(guān)系數(shù)r取值在-1到1之間，當(dāng)|r|=1時(shí)，稱x、y完全相關(guān)；r=0時(shí)，稱x、y不相關(guān)；|r|<1時(shí)，x的變化引起y的部分變化，r的絕對值越大，x的變化引起y的變化就越大。|r|>0.8時(shí)稱為高度相關(guān)，|r|<0.3時(shí)稱低度相關(guān)，其他為中度相關(guān)。

3　資料分析

收集了2012年1月至2015年11月涇河流量的觀測資料，并對涇河流量與C11井水位和水溫觀測資料之間的關(guān)系采用相關(guān)分析法進(jìn)行分析。

2012年1月至2013年8月，平?jīng)鯟11井水位測值呈緩慢下降趨勢，自2013年9月起快速上升。2012年1月至2013年6月涇河流量基本保持穩(wěn)定，2012年1月至2015年11月平?jīng)鯟11井水溫測值呈現(xiàn)出較為平穩(wěn)的上升趨勢(見第8頁圖2)。

2012年至2015年涇河日流量最大為51.8 m3/s，最小為0.488 m3/s，對2012年1月至2015年4月平?jīng)鯟11井水溫和水位觀測資料與涇河流量做了相關(guān)分析(見第8頁圖3)。計(jì)算結(jié)果表明，涇河流量與降雨直接相關(guān)，2012年和2015年涇河水流量與平?jīng)鯟11井的水位和水溫低度相關(guān)，2013和2014年中度相關(guān)(見表1)。當(dāng)?shù)?013、2014年夏季降雨較多，涇河流量也大。通過對觀測資料相關(guān)性分析得出：年降水越大，涇河流量越大，就會對平?jīng)鏊缓退疁赜^測產(chǎn)生一定的影響。在當(dāng)?shù)亟邓^少的年份，涇河流量對平?jīng)鏊?、水溫影響不明顯。因此，在研究應(yīng)用C11井觀測資料時(shí)，要考慮當(dāng)?shù)亟涤昙皼芎恿髁康挠绊憽?/p>

圖2　日均值曲線圖Fig.2　Daily mean values

圖3　涇河流量與C11井水位、水溫相關(guān)性散點(diǎn)圖Fig.3　Correlation of Jing River flow with water level, water temperature of Well C11

表1　涇河流量與C11井水位、水溫相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果

4　結(jié)論與討論

研究了解涇河水位對C11井水位、水溫觀測資料的干擾影響，對其資料的使用具有重要意義。通過對涇河流量與平?jīng)鯟11井水位、水溫觀測相關(guān)性研究分析得出，涇河流量對平?jīng)鯟11井水位和水溫觀測具有一定影響，影響程度的大小與當(dāng)?shù)亟邓嘘P(guān)。降水越多，對C11井水位和水溫觀測影響越大；反之，對其影響越小。因此，在應(yīng)用C11井觀測資料時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)亟涤昙皼芎恿髁康纫蛩氐挠绊憽?/p>

[1]曹玲玲，高安泰.汶川Ms8.0地震引起的甘肅數(shù)字化水位、水溫同震響應(yīng)特征分析[J].地震學(xué)報(bào),2010,32(3):290-299.

[2]楊斐，張彬，楊選輝，等.汶川8.0級和日本9.0級地震時(shí)甘肅境內(nèi)井水位、井水溫同震效應(yīng)對比分析[J].中國地震,2013,29(3)：377-385.

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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

中國地震局監(jiān)測、預(yù)測、科研三結(jié)合課題(152802)。

史繼平(1978—)，男，甘肅省平?jīng)鍪腥恕?999年畢業(yè)于防災(zāi)科技學(xué)院，工程師。

P332.4

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