Analysis on the dynamic variations of well water temperature: With example of the Dangxiao well in Lijiang area, Yunnan Province
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摘要: 以云南丽江党校井为例，分析了水温基本动态和同震变化特征，并对水温前兆异常变化进行了讨论。基本动态方面，水温水位的对比分析和井温梯度结构显示，党校井的温度探头位于井孔水体与含水层连通的主要部位，含水层中补给水的温度较低，水温动态主要受水位泄流状态和水位变化的影响；同震方面，在水位均为振荡的情况下，水温同震变化形态在不同的泄流状态下存在明显的差异，自流期间为上升—下降—恢复型，非自流期间为下降—上升—恢复型，同震变化反映出的温度探头放置位置和低温水源补给的认识与基本动态分析获得的认识相一致；前兆方面，党校井的水位动态受降雨的趋势性影响，温度探头所在处的地下水体活动剧烈，水温动态前兆变化特征不明显。Abstract: With example of the Dangxiao well in Lijiang city of Yunnan Province, we analyzed the basic and coseismic variations of the water temperature, and discussed the possible precursory anomalies. As for the basic variation of water temperature and water level in the Dangxiao well, the comparison results combined with the well water temperature gradient show that, the temperature sensor in the Dangxiao well is located at the main section where the well water intersects with the aquifer, and the recharging source is relatively cold. The water temperature variation is mainly affected by the discharge status and the variation of water level. As for the coseismic variations of the water temperature in the Dangxiao well, when the coseismic variation of water level displays as oscillating, it shows obvious differences, displaying as ascending−descending−recorvering during artesian status and descending−ascending−recovering during non-artesian status. The coseismic variations of water temperature also verify the location of water temperature sensor and cold source recharging, which is consistent with the conclusion obtained from analysis of the basic variation aspect. As for the precursory variations, the water level variations in the Dangxiao well are influenced by the tendency of rainfall, and the strong water activity could be found at the location of the temperature sensor in the Dangxiao well, which may suppress the precursor information to some extent, so it is hard to find evident precursor in the water temperature variation.
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图 1 云南丽江周边活动断裂构造和部分地震震源机制解
活动断裂引自邓起东等 （2003）；震源机制解引自Ekström et al （2012）
Figure 1. Active faults and focal mechanism solutions of some major earthquakes in Lijiang area and its vicinity，Yunnan Province
The active faults are referred to Deng et al （2003）; the mechanism solutions are referred to Ekström et al （2012）
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图 2 党校井区域水文地质和井点位置图（修改自康晓波等，2013）
Figure 2. The hydrogeological map of the Dangxiao well region （modified from Kang et al，2013 ）
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图 3 党校井地下水系统补径排过程示意图 （改自康晓波等，2013）
Figure 3. The sketch map of recharge-flow-discharge process of the Dangxiao well （modified from Kang et al，2013 ）
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图 4 党校井井孔柱状图与观测示意图 （a） 和井温梯度图 （b）
Figure 4. Histogram of strata and schematic diagram of observation （a） as well as the geothermal gradients map （b） of the Dangxiao well
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图 5 党校井水温（a）和水位（b）时值图
Figure 5. Hourly values of water level （a） and temperature （b） for the Dangxiao well
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图 6 党校井由自流转换为断流 （a）和断流转换为自流 （b）状态时的水位水温时值图
Figure 6. The hourly values of water level and temperature for the Dangxiao well at the state from artesian to non-artesian （a） and from non-artesian to artesian （b）
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图 8 党校井水温水位同震变化分钟值曲线图
数字与表1中的8次地震相对应，虚线表示发震时间
Figure 8. Coseismic variations of minute values of water temperature and water level for the Dangxiao well
Dashed lines denote the earthquakes occurrence time；the numbers are consistent with the serial numbers in Table 1
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图 9 党校井水位 （a）、黑龙潭泉群泄流状态 （b）及年降雨量统计直方图 （c）
Figure 9. Water level of the Dangxiao well （a），the discharging state of Heilongtan spring groups （b） and the annual rainfall histogram （c）
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图 10 党校井2012—2015年水温水位时值曲线图
Figure 10. Hourly values of water level and temperature for the Dangxiao well from 2012 to 2015
表 1 引起党校井显著水温同震变化的地震及其相关参数
Table 1 The earthquakes caused obvious water temperature coseismic variations in the Dangxiao well and the corresponding parameters
序号 发震时刻
东经/° 纬度/° MW 发震地点 震中距/km 地震能量
密度/（J·m–3）泄流
状态水位振荡
幅值/m水温同震
变化类型水温变化
幅值/10−4℃年-月-日 时：分 1 2007−09−12 19:11 101.40 4.46 （S） 8.5 印尼苏门答腊 3 487 0.002 2 自流 0.208 上升—下降 47 2 2007−09−13 07:49 100.73 2.62 （S） 7.9 印尼苏门答腊 3 281 0.000 4 自流 0.166 上升—下降 35 3 2008−05−12 14:28 103.37 31.06 （N） 7.9 四川汶川 556 0.079 0 静水位 0.119 下降—上升 −30 4 2011−03−11 13:46 142.50 38.30 （N） 9.1 日本 4 119 0.010 1 自流 0.711 上升—下降 48 5 2012−04−11 16:38 93.01 2.24 （S） 8.6 印尼苏门答腊 2 846 0.005 8 静水位 0.228 下降—上升 −41 6 2012−04−11 18:43 92.43 0.77 （S） 8.2 印尼苏门答腊 3 021 0.001 3 静水位 0.156 下降—上升 −30 7 2015−04−25 14:11 84.79 28.28 （N） 7.9 尼泊尔 1 529 0.003 7 静水位 0.163 下降—上升 −74 8 2015−12−07 15:50 72.78 38.21 （N） 7.2 塔吉克斯坦 2 850 0.000 1 静水位 0.016 下降—上升 −22 注：水位震荡幅值指最高值与最低值的差值；水温同震变化幅值指地震前的温度观测值与震后的水温上升或者下降最大值的差值；地震相关参数来自于ISC （International Seismological Centre，2017）。 
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