王曉韡 盧兆輝

摘 要： 福建省地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，為了進(jìn)一步探明濱海斷裂帶的深部構(gòu)造及其空間展布情況，探索臺(tái)灣海峽西部地殼深部構(gòu)造環(huán)境，福建省地震局集成創(chuàng)新了一套移動(dòng)式氣槍震源系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)炸測(cè)方法的不安全性。但在不同的水庫(kù)實(shí)驗(yàn)后其激發(fā)效果略有差別。為了研究水庫(kù)的水質(zhì)參數(shù)與氣槍震源激發(fā)效果（最遠(yuǎn)傳播距離）之間的關(guān)系，能在氣槍震源實(shí)驗(yàn)前給出初步的判定結(jié)果，我們研究了氣槍激發(fā)前后水庫(kù)水質(zhì)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)水質(zhì)與氣槍激發(fā)效果之間存在一定關(guān)系，但不直接明顯。

關(guān)鍵詞： 水庫(kù)水質(zhì);氣槍震源系統(tǒng);激發(fā)效果

【中圖分類號(hào)】TV145 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.31.248

0 引言

福建省地處我國(guó)東南部，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，北東向長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶、政和-海豐斷裂帶、邵武-河源斷裂帶及濱海斷裂帶貫穿全省，并與九龍江斷裂、上杭-云霄斷裂、永安-晉江斷裂、沙縣-南日島斷裂及閩江下游斷裂等北西向斷裂帶縱橫交錯(cuò)，存在發(fā)生破壞性地震的地質(zhì)構(gòu)造背景。

為了進(jìn)一步探明濱海斷裂帶的深部構(gòu)造及其空間展布情況，探索臺(tái)灣海峽西部地殼深部構(gòu)造環(huán)境，福建省地震局開展實(shí)施了深部結(jié)構(gòu)探測(cè)工作，早期使用炸藥進(jìn)行陸地炸測(cè)實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)方法效果不顯著且存在安全隱患。而后福建省地震局根據(jù)省內(nèi)水庫(kù)遍布的特點(diǎn)，自主研發(fā)、集成創(chuàng)新了一套移動(dòng)式氣槍震源系統(tǒng)。2014年11月福建省地震局局在三明尤溪街面水庫(kù)進(jìn)行了移動(dòng)式氣槍震源系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果顯示震源系統(tǒng)單槍激發(fā)信號(hào)傳播距離約200公里。然而在2015年6月龍巖洪山鄉(xiāng)棉花灘水庫(kù)和武平石黃峰水庫(kù)的實(shí)驗(yàn)效果卻略有差別。由于水底結(jié)構(gòu)復(fù)雜，我們直觀地研究水底結(jié)構(gòu)會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，而與水底直接接觸的水質(zhì)變化，能否側(cè)面反映水底的情況，暫未有研究。

1 水庫(kù)簡(jiǎn)介

我們所知，水庫(kù)是交換緩慢的水體，水面廣闊，流速緩慢，沉淀作用強(qiáng)，稀釋、溫和能力較差，水質(zhì)受到地理?xiàng)l件和蓄水更新期的影響。河流進(jìn)入水庫(kù)后，水體停滯，懸浮物沉降，水的渾濁度降低，有利于植物生長(zhǎng)。水庫(kù)水質(zhì)的一個(gè)特點(diǎn)是溫度有明顯的季節(jié)性的變化，據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，10、11、12、1四個(gè)月水質(zhì)最好[1]，這是因?yàn)橄募颈韺铀疁馗?、密度小，底層水溫低、密度大，水體不能上下循環(huán)交換，出現(xiàn)水溫分層。秋季氣溫下降，水庫(kù)水表層冷卻水的密度加大，大體產(chǎn)生對(duì)流，內(nèi)部水質(zhì)上下層發(fā)生變化。

現(xiàn)階段我們研究水底層的方法有很多，如（1）高差法：水砣、雙頻測(cè)深儀;（2）測(cè)厚度法：竹竿、封閉旋進(jìn)取泥器;（3）測(cè)密度法：潛水員、懸移質(zhì)取樣器、潛底定位取漿器、浮泥提取器;（4）剖面圖法：γ射線密度儀[2]、音叉密度計(jì)、超聲波重度儀等。這些方法耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，有的方法對(duì)人體的損傷大，且都有一定的局限性[3]。本文著重研究水庫(kù)的水質(zhì)參數(shù)與氣槍震源激發(fā)效果之間的關(guān)系，希望能在氣槍震源實(shí)驗(yàn)前給出初步的判定結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

WGZ-2B濁度計(jì)，NDJ-79A數(shù)字旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，馬爾文激光粒度儀，HANNA-pH計(jì)。

2.2 實(shí)驗(yàn)主要方法和條件

2.2.1 取樣方法

采樣方法可根據(jù)采樣標(biāo)準(zhǔn)《GWI-B1-水樣的采集與送檢技術(shù)要求》，GB/T 5750.2-2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 水樣的采集與保存》，取樣方法為使用 5L PVC水質(zhì)采樣器，在槍陣系統(tǒng)布槍范圍任一點(diǎn)按深度積分法和時(shí)間積分法進(jìn)行采取水樣。其中深度積分法，分別在最優(yōu)工況上下分別均勻取2-3點(diǎn)樣品進(jìn)行分析;時(shí)間積分法為氣槍激發(fā)前后半小時(shí)內(nèi)按深度積分法進(jìn)行取樣分析。

2.2.2 分析條件

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，取樣后6天內(nèi)需做好水質(zhì)分析工作。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

不同水庫(kù)按上述確定的采樣方法采集的水庫(kù)水樣進(jìn)行比對(duì)分析pH值、電導(dǎo)率、比重、F-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、粘度、COD、TOC、濁度、粒度、表面張力等測(cè)項(xiàng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)論，其電導(dǎo)率、比重、F-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、COD、TOC及表面張力這些測(cè)項(xiàng)，在水樣激發(fā)前后變化量較小，屬于實(shí)驗(yàn)誤差范圍，不做具體分析。已確定和激發(fā)效果可能相關(guān)的測(cè)項(xiàng)有粘度、濁度、粒度，其中粘度和粒度尤為關(guān)鍵。

將實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)水庫(kù)水樣進(jìn)行測(cè)試分析后，數(shù)據(jù)匯總?cè)氡?，分析表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)水樣與純水對(duì)比粘度差值高于20%，粒度分布復(fù)雜的水庫(kù)（棉花灘水庫(kù)），其激發(fā)效果相比粘度差值小于7.5%，粒度多數(shù)為大顆粒物質(zhì)的水庫(kù)（安砂水庫(kù)）差。因?yàn)樗畼诱扯炔钪荡?，一般粒度分布都相?duì)復(fù)雜（表1），其水體內(nèi)部含有大量的有機(jī)質(zhì)、硅藻土及藻類（5-10μm）等物質(zhì)，反映出水庫(kù)底含有較厚的淤泥層，因其能緩沖靜水壓力，從而最終導(dǎo)致激發(fā)效果不佳。

而南一水庫(kù)粘度差值雖小于7.5%，但從粒度實(shí)驗(yàn)可以看出，超聲后水體豐度顆粒粒度相比安砂水庫(kù)無(wú)大顆粒物質(zhì)，多為小顆粒物質(zhì)及藻類，說(shuō)明南一水庫(kù)底部有淤泥層，其最遠(yuǎn)傳播距離仍超過(guò)棉花灘水庫(kù)和石黃峰水庫(kù)。在4個(gè)實(shí)驗(yàn)水庫(kù)中未發(fā)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)與激發(fā)效果（最遠(yuǎn)傳播距離）之間的直接關(guān)系。

4 結(jié)論

與純水對(duì)比粘度差值低于7.5%時(shí)，其激發(fā)后最遠(yuǎn)傳播距離相對(duì)粘度差值高于20%的水庫(kù)遠(yuǎn)，但無(wú)論粘度差值大還是小，水體豐度顆粒粒度較多時(shí)，其氣槍激發(fā)效果（最遠(yuǎn)傳播距離）不佳。水庫(kù)水質(zhì)與氣槍激發(fā)效果之間存在一定關(guān)系，但無(wú)法準(zhǔn)確地判定水質(zhì)參數(shù)數(shù)值變化和最終激發(fā)效果（最遠(yuǎn)傳播距離）之間確切的關(guān)系式。后期可回歸實(shí)驗(yàn)室，使用純水模擬水庫(kù)水體，通過(guò)改變干擾測(cè)項(xiàng)，進(jìn)一步確認(rèn)水質(zhì)參數(shù)和氣泡變化之間的關(guān)系式，從而確定水質(zhì)參數(shù)和最終激發(fā)效果（最遠(yuǎn)傳播距離）之間的確切關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 李家兵，福州第二水源一山仔水庫(kù)水質(zhì)變化及底泥污染負(fù)荷研究，2004.

[2] 李樟蘇，吳永進(jìn).γ密度儀測(cè)定杭州灣浮泥和淤泥重度簡(jiǎn)介[J].水運(yùn)工程，1995（5）： 17-20.

[3] 劉吉福，水下基槽回淤沉積物厚度檢測(cè)方法探討[J].水運(yùn)工程，2013（6）： 29-34.