水位与水温对远场巨震同震响应的机理研究

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1、中国地震局兰州地震研究所硕士学位论文水位与水温对远场巨震同震响应的机理研究姓名：孙小龙申请学位级别：硕士专业：构造地质学指导教师：刘耀炜20070712硕士学位论文水位与水温对远场巨震同震响应的机理研究摘要井-含水层系统所受的动力加载作用方式有多种，地震波作用就是重要的一种，地下流体观测中水位与水温对远场巨震的同震响应是地震波作用于井-含水层系统最直接的体现。所以，深入开展水位与水温对远场大震的响应特征与响应机理的研究，将有利于更好地理解地下水动态与含水层受力之间的相互关系。本文运用中国大陆流体观测网对印度尼西亚苏门答腊8.7级大

2、震的同震响应资料，分析前人对此次大震的统计结果，从中挑选了两类具有普遍性和典型性的同震响应类型，即水位振荡-水温下降型和水位-水温同步阶变型，对其响应机理进行了深入的研究，提出了较具合理的数学物理模型，最终通过定量化的数值模拟实验检验了模型的科学性。模拟分析结果显示：①地震波作用致使流体观测井内水位振荡-水温下降的原因主要是由不同温度的水体混合引起的，而水温在短时间内的恢复则完全是静态热传导作用所致；②地震波作用过后井水水位和水温出现阶变而不会在短时间内恢复，则可能是由于地震波作用过程中使含水层局部区域介质发生了塑性形变，从而使得

3、流向观测井孔的地下水流流程或流速（流量）发生变化所致。本文研究的重点是将前人定性化的理论模式用定量化数值模拟的形式运用到实际观测资料中，文中所提出的数学物理模型具有一定的适用性，对今后深入研究地震地下流体渗流场-温度场间的相互耦合作用具有一定的参考价值。关键字：水位水温同震响应机理i硕士学位论文Mechanismsstudiesofco-seismicresponsesofwaterlevelandtemperaturetotele-seismicAbstractSunxiaolong(Tectonics)DirectedbyLi

4、uYaoweiTherearesomeformsofdynamicloadingthatwell-aquifersystemendured,suchastheeffectofseismicwaves,andtheco-seismicresponseofundergroundwaterlevelandtemperaturecandirectlyincarnateit.Mechanismsstudyoftheco-seismicresponsewillbefavorofunderstandingtheinterrelationbetw

5、eenthetransmissionofundergroundfluidandtheforceofaquiferenduring.ThispaperusedthedatacollectedinFluidObservationNetinChina,comparingtheco-seismicchangesofwaterlevelandtemperaturevariationinwells(springs)inthemainlandofChina,causedbytheDecember26,2004,Ms8.7earthquakeof

6、SumaterainIndonesia.Wesingledouttwokindsofuniversalco-seismicresponse,waterleveloscillating-temperaturedescendingandbothwaterlevelandtemperaturedoublestepping.Weprovidedreasonablemathematicalandphysicalmodelsafterstudyingtheresponsemechanism,andcheckedupthemodelsbysim

7、ulation.Theresultofsimulationdisplayedfollowing:A)Seismicwavescancausewaterleveloscillatingandtemperaturedescending,becauseofthemixingofwellwaterwithdifferenttemperature.Andtherecoverofwatertemperaturewastheprocessofstaticheatexchange.B)Thecontemporarysteppingofwaterl

8、evelandtemperatureafterseismicwaves,maybecausedofthedistortionofaquifermedium,whichwouldleadtochangesoffluidflowandvelocity.