趙 影，黃仁桂，王 敏

（九江地震臺，江西 九江 332006）

九江二井氡觀測實驗研究

趙 影，黃仁桂，王 敏

（九江地震臺，江西 九江 332006）

針對九江二井大流量的特點，開展井口裝置改造，數(shù)字化氡觀測數(shù)據(jù)得到顯著提升。本文通過設(shè)計實驗，采用新型恒流裝置、脫氣裝置與P2000測氡儀組成的觀測系統(tǒng)定量研究水流量對數(shù)字化氡觀測數(shù)據(jù)的影響。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)氡觀測值與水流量呈正比關(guān)系。

流量；氡；觀測系統(tǒng)

0 引言

作為地震前兆觀測中一項重要的觀測手段，我國從20世紀(jì)60年代就開始氡的觀測，積累了大量的觀測資料，并取得了很好的震例［1］。近年來，隨著觀測技術(shù)的不斷發(fā)展，氡觀測逐步走上數(shù)字化、智能化的軌道，觀測效率得到較大提升。數(shù)字化氡觀測儀器的推廣，也帶動了數(shù)字化氡觀測資料干擾因素識別研究發(fā)展：張朝明等對氣溫、氣壓、井口裝置等數(shù)字化氣氡觀測干擾因素進行了系統(tǒng)研究［2］；楊鼎鴻等認(rèn)為寧德一號井?dāng)?shù)字化氣氡主要受氣溫、水位的影響［3］；張新基等對氡觀測系統(tǒng)進行了詳細分析，認(rèn)為引水裝置、“集氣腔”空間、流量、測量系統(tǒng)等都會影響氡觀測值［4］。

本文依托九江臺氡觀測儀器對比試驗研究項目，對九江二井氡觀測系統(tǒng)進行改進升級，利用改進后的觀測系統(tǒng)開展水流量對數(shù)字化氡觀測數(shù)據(jù)的影響量化實驗。

1 九江二井氡觀測系統(tǒng)改進概況

九江二井成井于2008年，深71米，主要揭露出第四系聯(lián)圩組（Qhlal）亞粘土、砂礫石和震旦系皮園組（Z2P）強風(fēng)化炭質(zhì)硅質(zhì)巖，厚度約6～10米，井底為下元古代砂巖，井孔套管至11.4米，含水層在38.34～40.67米、58.32～61.48米和64.36～67.25米，主要含水層為下兩個，累積厚度約6米，儲水性好，屬構(gòu)造承壓井，接受大氣降雨和斷裂帶遠程補給，該井為自流井，日流量約100噸。該井地處廬山西北側(cè)，在大地構(gòu)造上位于揚子陸塊下?lián)P子地塊中部，本區(qū)歷經(jīng)多期次地殼運動，在各發(fā)展階段和各時期的地殼運動中，形成了一系列規(guī)模不等、性質(zhì)不同的斷裂，其主體方位呈北北東向，中新生代以來，本區(qū)以伸展拉伸和左旋走滑剪切構(gòu)造作用為主，斷塊差異活動顯著［5］。2015年，針對九江二井冷水、大流量的特點，對原濺落式脫氣裝置進行了改造，設(shè)計了橫流裝置對井口出水進行穩(wěn)流，并采用新型主動鼓泡式脫氣裝置來提高脫氣效率。2015年SD-3A測氡儀配合改造后的氡觀測系統(tǒng)，觀測效率相比之前得到顯著提高，氡觀測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與可靠性也得到一定提升（圖1）。

圖1 九江二井氡觀測值同比圖Fig.1 The observation value of radon in Jiujiang No.2 well

2 流量影響實驗設(shè)計

圖2 氡觀測系統(tǒng)示意圖Fig.2 Schematic diagram of radon observation system

針對九江二井流量大的特點，本實驗采用新型恒流裝置（圖2），井水通過裝置內(nèi)多級穩(wěn)流板后，流量基本達到穩(wěn)定狀態(tài)，橫流裝置后的轉(zhuǎn)子流量計可對穩(wěn)流后的井水進行第二次控速，并可顯示出水流量。井水通過流量計后，即進入根據(jù)負壓原理制作的脫氣裝置進行負壓鼓泡，鼓出的氣體從出氣口進入P2000測氡儀（采樣率10min/次）測量其氡含量。

整套實驗裝置通過調(diào)節(jié)進水閥、出水閥和裝置流量計的活動轉(zhuǎn)子來控制進入脫氣裝置的水流量，P2000測氡儀則測量對應(yīng)水流量下的氡含量。實驗參數(shù)及環(huán)境參數(shù)設(shè)計如表1：

表1 流量影響實驗參數(shù)

3 實驗結(jié)果及分析

3.1 實驗結(jié)果

通過調(diào)節(jié)進入脫氣裝置水流量，得到不同狀態(tài)下P2000測氡儀測值（圖3）。實驗表明，在一定范圍內(nèi)，氡值隨水流量的增大呈上升趨勢，且在本實驗裝置條件下數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好（表2）。

圖3 P2000測氡儀實驗曲線圖Fig.3 Experimental curve of P2000 radon measuring instrument

表2 流量影響實驗參數(shù)

對各實驗條件下氡值提取平均值分別與對應(yīng)的流量開展相關(guān)分析顯示：在實驗所選取流量范圍內(nèi)，兩者具有顯著的線性相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)0.97024），線性關(guān)系式y(tǒng)=1.222x+18.55968（圖4）。

圖4 流量與氡值相關(guān)分析圖Fig.4 Correlation analysis of water flow with radon value

3.2 結(jié)果分析

實際觀測中，氡觀測值受水溫、壓力、礦化度等多種因素影響。本實驗在其它觀測環(huán)境相對穩(wěn)定的條件下，通過恒流措施來定量控制進入脫氣裝置的水流量，并選取五組流量分別開展一定時段的穩(wěn)定性觀測，得到以上實驗結(jié)果。實驗過程中，隨著脫氣裝置進水流量的增大，脫氣裝置內(nèi)外的壓差也逐漸增大，單位時間內(nèi)吸入的空氣也隨之增加，進而提升水中溶解氡的脫氣效率，氡值也相應(yīng)上升。張新基等曾提出：流量是影響氣體變化諸因素中最具普遍性的， 并且流量的變化可改變水氡動態(tài)類型的現(xiàn)象已被許多資料和實驗所證實， 其影響因素復(fù)雜。對于溶解氡的觀測， 流量也存在著很大的影響， 其影響溶解氡觀測值的本質(zhì)主要是地下水的脫氣效率受到影響，本實驗正是對前人的觀點的量化驗證。

受實驗條件所限，實驗所用轉(zhuǎn)子流量計可能存在固有誤差，所選取五組流量存在一定波動；另橫流裝置為敞口式，可能存在逸出氡流失。

4 結(jié)論與建議

（1）對于大流量、冷水井泉，僅采用濺落式集氣裝置脫氣效率低，且受進水流量變化影響，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較差，有必要開展適當(dāng)?shù)木谘b置改造，排除流量干擾，提高氡觀測質(zhì)量。

（2）在一定水流量范圍內(nèi)，在恒流處理和主動脫氣模式下，九江2井氡觀測值與水流量呈較好的正比關(guān)系。受實驗條件所限，只選取了五組流量開展實驗，建議有條件可進一步開展拓展、加密實驗，建立完整的水流量與氡觀測值關(guān)系模型，為后期氡觀測資料分析、干擾排查、脫氣裝置改造提供參考。

（3）針對大流量井泉水化學(xué)量觀測，可根據(jù)井泉特點輔以相應(yīng)的水流量觀測、采取有效的恒流措施，排除流量變化對測值的干擾，以提高觀測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與可靠性。

［1］ 郭紅霞，楊昆，劉雙，等.盤錦臺三種測氡儀的對比分析［J］.防災(zāi)減災(zāi)學(xué)報，2015，31（4）:66-74.

［2］張朝明，陳華靜，朱方保，等.數(shù)字化氣氡觀測干擾因素的分析研究［J］.地震地質(zhì)，2003，25（4）：640-646.

［3］ 楊鼎鴻，鄧 聰，程慶斌，等.寧德一號井?dāng)?shù)字化氣氡干擾因素分析研究［J］.華北地震科學(xué)，2013，31（3）：63-67.

［4］ 張新基，張煒.地下水逸出氛和溶解氛觀測系統(tǒng)的合理設(shè)計［J］.地震，1993，（4）:46-51.

［5］ 周紅艷，趙愛平，王敏，等.九江1 井水位與水溫對大震的同震響應(yīng)特征及機理淺析［J］.高原地震，2012，24（4）：44-49.

RESEARCH ON RADON OBSERVATION AT JIUJIANG NO.2 WELL

ZHAO Ying ，HUANG Ren-gui ，WANG Min
（ Jiujiang Seismic Station of Jiangxi Province， Jiangxi Jiujiang 332006，China）

According to the characteristics of large flow in Jiujiang No.2 well， well-head equipment was reformed and digital observation of radon got promoted significantly.This paper discusses quantitive relationship between water flow with digital observation of radon through experiment， by the new constant current device， degassing device and P2000 measuring radon instrument.The results show that the numerical value of radon is proportional to water flow in a certain range.

water flow； radon； observation system

P315.72

A DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.03.006

1674-8565（2016）03-0030-04

中國地震局監(jiān)測預(yù)報司流體氡觀測儀器對比實驗研究項目

2016-05-07

2016-06-18

趙影（1990-），男，湖北省仙桃市人，助理工程師，現(xiàn)主要從事地震地下流體監(jiān)測預(yù)報工作。E-mail:993085163@qq.com