華北地區數字化井水溫度潮汐響應初步研究

薛志芳 王　倩 佟　鑫 于春頌 郭建芳 王銳鋒

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華北地區數字化井水溫度潮汐響應初步研究

薛志芳 王倩 佟鑫 于春頌 郭建芳 王銳鋒

本文對華北地區能清晰記錄到固體潮的13口井的井水溫度進行了頻譜分析和小波分析，分析結果清楚地顯示了日波動和半日波動，提取到了水溫固體潮半日波和周日波。

井水溫度的潮汐現象，發現得較晚，井水溫度的潮汐現象遠沒有井水位潮汐現象那樣普遍，關于井水溫度的有規律日變化動態，在國外、國內都有人作過研究 。上述研究，側重于時間域觀測曲線與理論曲線的簡單對比及潮汐現象形成機理的理論推測，多為定性研究。對華北地區數字化井水溫度潮汐效應的定量分析，如小波分析、調和分析等，現無人研究，尚屬空白。

本文對華北地區能清晰記錄到固體潮的13口井的井水溫度進行固體潮半日波和周日波分析。

概況

通過“國家地震前兆臺網中心”網站的“數據服務”，掃描華北地區數字化井水溫度整點值觀測數據，其中，“九五”及模擬觀測數據為地熱原始數據，“十五”觀測數據為表層水溫（下段）4313。收集能清晰記錄到井水溫度潮汐現象的觀測數據。本文共收集到符合條件的13個臺站的觀測數據（見表1）。

按照平穩、連續且干擾因素少的原則選取觀測資料，對于原始觀測資料，剔除由于電源、雷電、調儀器等原因引起的突跳變化。對觀測資料中的少量缺數，采用插值方法補數。

表1　能記錄到固體潮的數字化井水溫度觀測臺站

頻譜分析

對整理后的觀測數據（小時值）利用FFT變換進行了頻譜分析，一些臺站還能模糊判斷三分之一波。這就表明數字化井水溫度能夠對微小的應變（如地球的潮汐變化）產生響應（見圖1、圖2、圖3）。

小波分析

本文選取db4小波對寶坻、張道口、何家莊等13口井的數字化水溫資料進行分析。

圖1　張道口井水溫頻譜分析

圖2　寶坻臺水溫頻譜分析

圖3　何家莊井水溫頻譜分析

圖4　張道口井水溫時值小波變換分析結果

圖5　寶坻臺水溫時值小波變換分析結果

圖6　灤縣臺水溫時值小波變換分析結果

從圖中可以看到，部分臺站小波分析結果不太理想，在第二、三、四層中夾雜著干擾，壓制了半日波和日波。經分析，認為是數據后期處理不恰當造成的。圖4、圖5、圖6分別是張道口井、寶坻臺、灤縣臺水溫2001年6月24日—2002年4月12日的時值曲線和小波變換分析結果。

認識與討論

盡管數字化井水溫度觀測數據的潮汐響應現象還有很多問題值得探討，但華北地區這13口井數字化井水溫度觀測結果的確記錄到了可以進行定量分析計算的固體潮響應現象。

致謝：本文章數據來自國家地震前兆臺網中心網站，潮汐響應函數計算使用中國地震局基于GIS的地震分析預報系統，在此一并深表感謝。

薛志芳1王 倩1佟 鑫1于春頌1郭建芳1王銳鋒2

1.河北省地震局秦皇島中心臺；2.河北省地震局張家口中心臺

薛志芳（1978-）女，吉林大學地球探測科學與技術學院在職碩士研究生，河北省地震局秦皇島中心臺高級工程師，主要從事地震監測工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.005