地震波引起华北地区地下流体变化运移及潮汐响应特征研究

基本信息
批准号:41604035
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张艳
学科分类:
依托单位:中国科学院地质与地球物理研究所
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡俊华,蒙伟娟,王志伟
关键词:
体应变同震响应岩石渗流页岩含水层参数地下水位变化
结项摘要

This research is a cross subject of seismology and hydrogeology and it has been a subject of intense interest. The mechanism of water level variations induced by seismic waves is complex and uncertain, in addition, our latest studies indicate that shale (low porosity and permeability) will have influence on co-seismic fluid migration and tidal response. According to the above issues, this research will focus on the study of the characteristic of underground-fluid migration and tidal response induced by seismic waves in different lithologic porous rocks, based on the water level data of the groundwater observation stations in North China induced by large earthquakes happened in recent years. Integrated approaches will be employed, including in-situ observation of hydrogeology and seismology, lithologic property and physical property analyses of seepage stratum, and seismic numerical modeling. It will be implemented from three aspects: (1) Analyze the co-seismic change mechanism of physical properties of aquifers based on the computation and analysis of tidal effect of groundwater, and finally to get the relations among water level, volume strain, and aquifer parameters; (2) Analyze the lithology characteristics and the physical properties about the observation aquifers of each well, and explore the possibility of deducing the lithology of the underground medium (low porosity−low permeability shale) based on the characteristics of co-seismic groundwater migration and tidal response; (3) To do the numerical modeling of the propagation of seismic waves in porous rocks. To analyze the characteristic of underground-fluid migration in different lithologic rock medium (sandstone and shale). This study will have significant meanings, and will be essential for the thorough comprehension of the mechanism of earthquake induced groundwater migration, the characteristic of the co-seismic fluid responses in low porosity/ permeability shale, and earthquakes induced by the variations of pore-pressure.

地震地下流体研究是地震学与水文地质的交叉、热点课题。地震波引起水位变化的机理具有复杂性和不确定性,近期研究发现低孔-低渗页岩对同震流体运移及潮汐响应有较大影响。针对上述问题,本项目拟基于近年来发生的大地震引起我国华北地下流体观测台站的水位变化数据,采用实地台站观测、渗流层岩性物性分析与地震数值模拟相结合的方法,从三个方面研究不同岩性多孔岩石中地震波引起流体运移变化及潮汐响应特征:(1) 应用固体潮效应分析含水层物性同震变化机理,确定水位-应变-含水层参数的时间序列关系;(2) 分析各井孔观测含水层的岩性物性特征,探究利用同震流体运移及潮汐响应特征反推地下介质岩性(低孔-低渗页岩)性质的可能性;(3) 开展多孔介质地震波传播数值模拟,分析不同岩性介质中(砂岩与页岩)流体的运移特征。本课题对深入理解地震导致地下流体运移机理、低孔-低渗页岩同震流体响应特征、以及孔隙压变化诱发地震等具有重要意义。

项目摘要

本项目基于近年来发生的大地震引起我国华北地下流体观测台站的水位变化数据,采用实地台站观测、渗流层岩性物性分析与地震数值模拟及实验室三轴围压实验相结合的方法,从三个方面研究不同岩性多孔岩石中地震波引起流体运移变化及潮汐响应特征:(1) 基于流体的潮汐-气压响应分析相邻两井对大地震的不同水力响应模型,进而探究页岩的影响。研究发现页岩的复杂裂隙或各向异性可能会导致观测含水层处于半封闭状态,从而导致垂直向排水的发生,即呈现水平流+垂直流的混合流动模型,所以宝坻井观测含水层与外界的孔隙压差异较小,导致同震渗透率上升较小甚至没有变化,这些因素是导致该井同震水位变化幅度总是非常微小的原因;(2) 采用基于Biot双相介质方程的不分裂卷积完全匹配层与高精度旋转交错网格有限差分方法精确模拟超声波在砂岩和页岩岩芯中传播,计算了散射衰减,对比了页岩和砂岩的物理特性;进行实验室页岩的三轴围压实验,证实页岩具有明显的各向异性且其非均质尺度在不同方向上存在差异。(3)对左家庄流体台站开展了长时间的流体潮汐-气压响应的计算研究,作为井观测含水层封闭性的探测手段,首次发现远场地震波的振动可以引起远距离范围含水层介质物理性质的永久性改变并导致含水层水平向渗透率的大幅度增加;此外,通过阜新井的流体潮汐响应分析、水位-体应变曲线对比研究探明了远场 (震中距>1000千米) 同震体应变-流体的耦合机理。本课题对深入理解地震导致地下流体运移机理、低孔-低渗、脆性页岩同震流体响应特征、以及孔隙压变化诱发地震等具有重要的理论和实际指导意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
2

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020
3

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
4

卫生系统韧性研究概况及其展望

卫生系统韧性研究概况及其展望

DOI:10.16506/j.1009-6639.2018.11.016
发表时间:2018
5

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018

张艳的其他基金

批准号:31470037
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21304080
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41874161
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81672377
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21206009
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91753116
批准年份:2017
资助金额:70.00
项目类别:重大研究计划
批准号:30800638
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61203110
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300922
批准年份:2013
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602192
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31560696
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21172005
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81901746
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51575104
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31871672
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:11901110
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39270860
批准年份:1992
资助金额:3.70
项目类别:面上项目
批准号:81371317
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31701504
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41405146
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100617
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41005076
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21505048
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602992
批准年份:2016
资助金额:17.30
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20702024
批准年份:2007
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61403001
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51508075
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71874162
批准年份:2018
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:20972067
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:31101374
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770794
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81801540
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21605098
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700949
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470066
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:81170974
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:41802089
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41506068
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501244
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30800484
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21677038
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:21302067
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20902005
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402920
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41771185
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21372115
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:70203007
批准年份:2002
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51105326
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21606249
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301174
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31760446
批准年份:2017
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81200071
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171547
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81774157
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51008268
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51203136
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21572102
批准年份:2015
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:41907047
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81800384
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30901551
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20742002
批准年份:2007
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81770726
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:61505036
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41101396
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81272690
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:41202085
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873719
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:31301371
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

汶川地震引起的地下水热量运移特征研究

批准号:41404036
批准年份:2014
负责人:张彬
学科分类:D0404
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

潮汐水位和盐度变化耦合条件下河口海滩地下水排泄及盐分运移规律研究

批准号:41302205
批准年份:2013
负责人:夏玉强
学科分类:D0702
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

水源热泵地下THCB耦合运移机理研究

批准号:40972172
批准年份:2009
负责人:张延军
学科分类:D0705
资助金额:44.00
项目类别:面上项目
4

华北平原咸水体运移对深层地下水开采的响应机理

批准号:41371057
批准年份:2013
负责人:韩冬梅
学科分类:D0702
资助金额:75.00
项目类别:面上项目