文档介绍：地震地下水水位微动态监测技术研究报告杨林根前  言我们在对地下水微动态进行分析研究中,研究的对象是含水层中的“水”,但它不是绝对理想的纯净蒸馏水,提供它运动的载体井孔——含水层系统,也不是绝对不可溶的理想模型。孔裂隙中的流体不可避免地含有悬浮物、沙粒、矿物质、微生物等。这些物质在温度、流量、流速等环境因素具备的情况下,可以结晶,可以形成絮状物,可以存在在流体中,也可附着在孔裂隙的岩壁上,进而对地下水的运动产生影响。如果这悬浮物和附着物单位个体的相对位置是不变的,只是其体积或量的缓慢的渐变,那么,我们经过长期观测总可以找到它的增长速率与地下水运动的关系。但事实上悬浮物是运动的,附着物又可在自身重力,外力振动以及水速水量变化的前提下,发生“脱落”、溶解或迁移,特别是孔裂隙中流体流动断面陡然变小处上附着物的移位,可瞬间使孔口湿周发生骤变而导致地下水位的异常,孔口上附着物在阻碍地下水运动的作用方面,还具有正反方向影响效果不对称的问题,在时间上这些事件又几乎都是随机发生的。[1]另外,井孔——含水层系统在外力(如水震波)的作用下,导水系数是有可能随着应力状态的变化而变化,也就是说,当含水层受压应力作用而空隙率变小,并由此引起渗透性变弱;相反,含水层受张应力作用而空隙率变大,井由此导致渗透性变强。[2]1995年,车用太、唐毅、鱼金子等通过试验,还揭示了水位异常信息传递过程中可能出现的信息衰减、滞后与变异问题。[3]2010年,笔者通过对淮北22井、汤池井的近700天秒值文件资料进行连续长达30多小时约2100万次的DFT运算发现,水震波在振荡过程中频谱非常不稳定,特别表现在振荡初期。综上因素,井孔——含水层系统中的水位波动是个非稳定信号,简单的水位日均值、逐时值很难反映井区地壳应力状态的变化。我们有必要研制出“高密度数字液位采样仪”,对地下水微动态进行监测、分析和研究。一、“高密度数字液位采样仪”的关键部件--鼠标液位传感器(一)问题的提出目前我国使用的自记液位计,就其感应方式而言,可分为浮子式、水压式和超声波式三种。由于浮子式液位计具有精度高、性能稳定、感应方式简单可靠,易于维护修理等显著优点,在我国还占有相当大的比重。特别是在对液位变化监测要求比较高的地震地下水微动态观测领域里,普遍采用的还是五、六十年代的滚筒式自记液位仪。由于该仪器使用绘图笔实时将液位变化过程记录在纸介质上,反映液位变化曲线形象直观,便于人工识别地下水液位细微的变化,但是该仪器需要每天定时更换图纸,不定时地添加墨水,特别是牵引走时笔的康铜丝如果断脱,就会造成缺数记录。记录的结果还要人工识图,读取数据,经过多次校对后,才能人工将数据录入计算机,又要经过多次校对才能进行数据处理,这显然不能适应震情监测的需要。近几年来,随着计算机信息技术和通讯技术的迅速发展,很多单位研制多种数字液位仪,采样周期也能为一分钟一次并且基本上都实现了多日的数据存储和网络的传输。但在数模转换上,都做得不很理想,至使高频信号干扰多。由于这种现象很难排除,多数仪器都在后台对数字进行了“去伪存真”的滤波处理,输出的数据基本不是瞬时值。特别是在交直流转换问题上,容易形成数据台阶,严重影响数据处理的真实性。所以多数单位在安装了数字液位自记仪器后,不敢淘汰滚筒式自记液位仪,继续采用人工观测,每天更换图纸,进行人工读数,处理好后,