一、布网区的选择方法
布网区一般选择在可能诱发水库地震的重点监测区附近。考虑到地下水动态观测井网建设的有限规模与有限投资的实际情况,以及从确保监测到重点监控区地震异常,根据该区域水库诱发地震分析研究预测结果,一般将井网拟选择在库坝区和主要水库地震危险区作为布网区。
二、布网原则与井间距
布网的总原则是,应选择能捕捉到有可能影响工程安全运行的诱发地震的前兆,为震情判断提供科学依据的区域中进行布设。
地震前兆监测,在科学上仍然是探索中的问题。地震前兆监测能力的评价尚无规范化的科学方法,目前只能借鉴我国30年来天然地震监测中积累的经验和知识。一般认为,对一定震级的地震而言,地震前兆监测能力取决于观测井的密度与数量、观测井的映震灵敏条件等。因此,观测井的密度或井间距,主要取决于目标地震的震级,所谓目标地震指拟监测的地震。一般来说,目标地震的震级越小,观测井的密度要求越大或观测井间距要求越小。具体井间距的确定,可依不同震级地震的震源断层尺度及其相应前兆场的大小统计与经验公式确定。
我国大量震例统计结果表明:震级(MS)与震源断层长度(L)间存在如下关系。
MS=3.3+2.1lg L
根据双力偶震源模型提出的震源断层尺度(L)与直接由震源过程引起的应力应变类前兆(可称源兆)反映区空间尺度(R)之间存在如下关系。
R=(2～3)L
按上述两种关系,可以计算不同震级的地震前兆反映区的空间尺度(R,km)。如果监测某一震级的地震前兆,显然观测井的间距要小于或相当于该级地震的前兆反映区尺度R值。根据各类不同水库中工程区目标地震震级可以计算出观测井间距。
实际上,这样的井间距是偏于保守的数值。据我国震例研究,相当多的前兆异常还可来自孕震构造场活动(可称场兆),此时一口观测井可监测到发生在R值的几倍乃至几十倍距离之外的地震活动的异常信息。
三、观测井位置的选择原则
井网的建设是以监测水库诱发地震的地下水前兆为目的的,因此,井点选址和布设主要考虑两个方面:一是诱发地震的危险区及其震级上限;二是地下水前兆反映的敏感条件。地下水动态观测井位置的选择是观测井网建设成败的关键因素。观测井位置的选择要从4个方面去考虑。
1.选择映震条件好的部位
根据国内外地震地下水动态观测网建设与运行的结果来看,观测井的映震条件首先取决于构造部位。一般认为断裂的端点、拐点与交会部位是最利于映震的构造部位。这是由于当孕震过程影响地壳应力场时,这些构造部位最利于应力集中。
观测井映震有利的水文地质条件,一是观测层为封闭的承压含水层,确保地下水动态对地壳应力应变信息的放大性能;二是含水层至观测井之间具有较强的传压与导水能力,以便把含水层内发生的与孕震过程有关的信息无阻地传递到观测井中来。
2.选择对映震信息干扰弱的环境
地下水动态观测井建设在地壳浅层,无论水位与水温等物理动态还是气氡等化学动态,都不可避免地受地表水文、气象及人类活动等非孕震因素的影响。这些影响被称为对映震信息的干扰。
在重点监测区内,可能影响地下水动态映震信息的干扰因素有库水位与河水位、降雨、气压、气温等。为了减弱它们对映震信息的影响,在井位选择时尽可能使观测井距离地表水体(库水、河水等)远一些,在井深方面尽可能加大观测层顶板埋深并提高顶板以上岩层的隔水性能等,一般不允许观测井区存在同层开采井。
3.选择有较好观测层的地方
从地震地下水动态观测的角度出发,要求观测层是含有重力水的含水层,并且含水层之间有可以自由流动的地下水。观测层选择中,除要求未来观测层具有较好的承压性、封闭性之外,还要考虑尽可能有一定的富水性。
4.选择便于建设与运行管理的地方
从未来观测井建设与运行的管理角度来看,要求观测井区地形平坦,交通方便,供电与通讯条件好,雷击危险性小等。
5.观测井位置的现场勘选和初步定选
根据上述观测井位置的选择原则和前人资料,结合现场勘选结果初步拟定井网中井口数量。井网布局与观测井的分布和各观测井的基本参数见表11-2-1。
表11-2-1 观测井基本情况一览样表
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