内蒙古赤峰市金厂沟梁镇中学水温上升变化的调查分析

梁莹，张立丰，李惠

（内蒙古自治区地震局，内蒙古呼和浩特010051）

内蒙古赤峰市金厂沟梁镇中学水温上升变化的调查分析

梁莹，张立丰，李惠

（内蒙古自治区地震局，内蒙古呼和浩特010051）

梁 莹，张立丰，李 惠.内蒙古赤峰市金厂沟梁镇中学水温上升变化的调查分析[J].华南地震，2016，36（1）：108-113.[LIANG Ying，ZHANG Lifeng，LI Hui.Investigation and Analysis of Water Temperature Rise Changes in the Jinchanggouliang Township Middle School of Chifeng City in Inner Mongolia[J].South china journal of seismology，2016，36（1）：108-113.]

井水温度观测是一项重要的地震前兆观测手段，旨在捕捉地震孕育过程中的应力-应变信息。井水温度的同震响应就是很好的例子，因此水温作为地壳应力-应变信息的真实反应和地震前兆判断依据，具有重要的研究意义。通过内蒙古赤峰市金厂沟梁镇中学水温升高事件调查与研究，简单分析该事件与地壳应力变化的关系。

内蒙古；水温；调查分析

0 引言

地下水温度的动态变化与地壳应力-应变关系甚至与地震的关系一直是学术界关注的科学问题，国内外研究者也发现一批以地下水温度变化为前兆的震例[1-2]。但如何科学地判定地震前兆是问题的关键，因此当一个水温变化事件发生时，如何判断该事件与地壳应力-应变的关系甚至与地震的关系变得尤为重要。

从20世纪80年代中期开始，我国开始建立用于地震监测预报的水温观测网。内蒙古地区，地下流体学科有28个台（点）运行观测，包括有4个模拟观测台（点）、24个数字化观测台点，59个观测手段，其中A类1项、B类5项、C类30项、D类23项，同时还有72个宏观异常点。虽然相对与发达地区而言监测能力还是相对薄弱，但对于内蒙古自治区内其他观测手段而言，水温观测已经构成监测台网，且覆盖面积较大。因此内蒙古地区，水温是反应地壳应力-应变的关键手段之一，水温变化与地壳应力-应变之间的关系是判断该地区有无地震前兆异常的关键所在。

1 事件概述

2014年9月7日下午，内蒙古自治区赤峰市敖汉旗金厂沟梁镇中学一位教师抽井水洗车时，发现水温与平时有异，用温度计测量水温为23℃，通过三网一员体系告知给内蒙古地震局。基于该地区位于2014年度全国危险区内，地质构造复杂，近期小震频发等因素。对内蒙古自治区赤峰市敖汉旗金厂沟梁镇中学水温升高事件进行分析研究。

2 井点背景资料

2.1 测点附近水文地质资料

该区域位于阴山东西复杂构造带与大兴安岭华夏系的复合部位。因此，它的构造形迹既有反映东西复杂构造带的，亦属于大兴安岭华夏系的，且还有两者复合区域。

（1）从近场（100 km左右范围）来看，该区域地质构造属内蒙华力西晚期褶皱带，东西向赤峰-开原深大断裂从该区域穿过，该井位于敖汉复向斜与新华夏系的老虎山-道尔登断裂的交叉复合部位（图1中黑色三角位发生宏观异常地点）。且该宏观异常发生地点又处于宝国吐掩斜盆地的西部边缘，周围断裂、褶皱密集，是应力易于集中的地点。

图1 赤峰市敖汉旗周围区域地质构造和历史地震分布Fig.1 The geological structure and distribution of historical earthquakes in Aohanqi of Chifeng city the area around

（2）从远场（400 km左右范围）来说，敖汉旗金厂沟梁镇南部为NW向张渤带和NNE及NE向郯庐断裂带（中北段）的交汇部位，褶皱密集，断层多而复杂；该地区位于构造复杂的NNE及NE向郯庐断裂带中北段和NE向大兴安岭主脊构造带的西部和西南部；敖汉旗北部依次有近EW向的西拉木伦断裂、NEE向的白音温都尔-巴音花断裂、二连-宝日格斯台牧场断裂、那仁宝力格-军马场断裂。这4条断裂在第四纪活动特征不明显。2002年10月20日西乌旗5.0级地震和2004年3 月24日东乌旗5.9级地震就发生在后2条断裂附近，推测可能与这2条断裂新的活动有关。

该区的水系多为季节性冲沟，以佛爷山为界，东南坡有大凌河水系的上游黑城子河，北西坡发育着教来河水系。该区可依地形特点分两个水文地质单元，努鲁尔虎山东南缘山地和宝国吐掩斜盆地水文地质单元，该井即位于两个单元的过渡带宝国吐掩斜盆地一侧。该井有努鲁尔虎山地的侧向补给，地表降水补给，还有教来河的远源补给等。

2.2 井孔状况

①号井内蒙古赤峰市金厂沟梁镇中学内水温升高生活用水井位于敖汉旗金厂沟梁镇中学校园内（N41.96°，E120.3°），①号井始建于1982年，井深35 m，水位埋深2 m多，抽水泵位于水面下1 m左右。井水主要用于教职工家属院居民生活用水和教学楼内用水。该井自使用以来第一次出现此种情况。

金厂沟梁镇中学院内还有两眼井（②号井和③号井），其中②号井距①号井约100 m，井深72 m，用于学生生活用水；③号井距①号井约350 m，井深27 m，也用于学生生活用水（如图2）。

图2 金厂沟梁镇中学校园简单示意图Fig.2 Schematic of the middle school of Jinchanggouliang town

3 水温上升变化的调查分析

3.1 仪器工作状态调查

赤峰市金厂沟梁镇中学内①号生活用水井，始建于1982年，井深35 m，水位埋深2 m多，为满足学校内生活用水的需求，内设大、小两个抽水泵均位于水面下1 m左右（图3）。大抽水泵用于向水箱内储水，大约每周抽水一次（水箱中没水的时候开一次，进行储水），小抽水泵用于日常生活不定期抽水，约2～3 d开一次，进行抽水。大水泵与小水泵分别用不同的闸分别独立控制，抽水时合闸，平时断电。经过现场对井孔情况的了解，分别对小水泵以及大水泵进行了漏电检查，将小水泵提出进行检查无漏电现象。遂即将大水泵提出进行检查，发现大水泵线圈损坏（图3），将线圈修好后并未放回井中。即2014年9月17日之后所量取的水温，①号井中无大水泵，并从表1中可以了解到，2014年9月17日之后水温开始逐步下降。

表1 敖汉旗金厂沟梁镇中学井水水温表Table 1 Well water temperature table of the middle school of Jinchanggouliang town

3.2 周围环境调查

现场分析过程中，对气象因素进行了排查，由于赤峰市敖汉旗属于干旱半干旱大陆气候，年降雨量310～460 mm之间，日照时数2 750～3 020 h，平均风速4 m/s左右，境内主要河流五条，年平均径流量3.2亿立方米，地下水总补给量2.6亿立方米，未发现特殊降雨、储水、抽水事件。金厂沟梁镇中学院内水温升高井孔处于井房内，因此室外温度变化、降雨等气象因素对该井水温的直接变化影响相对较小。

图3 ①号井井孔示意图及井孔情况照片Fig.3 NO 1 waterhole schematic diagram and NO 1 waterhole circumstances photos

图4 金厂沟梁镇中学地理位置示意图Fig.4 The geography location schematic of the middle school of Jinchanggouliang town

金厂沟梁镇中学又位于该镇的边缘，10 km范围内无新增大型施工作业、水库蓄水、温泉开发等工程项目（如图4）。在金厂沟梁镇中学内分别对②号井和③号井进行了温度测量。②号井距离①号（水温升高）井约100 m，水温约10℃，温度正常无水温升高现象。③号井距离①号（水温升高）井约350 m，水温约10℃，温度正常无水温升高现象。

3.3 抽水试验及对比观测分析

针对对漏电情况做了相应的抽水试验，由于大水泵不经常使用，因此此次抽水试验重点放在小水泵的检查上，试验步骤如下：

（1）用小水泵抽水，测量温度19°。

（2）然后将小水泵关闭，间隔约半个小时，用大水泵抽水近20 min后，再次测量水温仍为19°。

（3）将小水泵从井里拉出来，对它及线路进行了详细检查，检查结果正常。

（4）将小水泵放在装满水的大桶内进行实验，测量温度正常。

试验当中也有少许漏洞，首先试验的整个过程当中大水泵一直都在水中放置，并未取出；其次关闭小水泵30 min时间相对较短，水温不会一下子下的很快，从而该实验实际上排除了小水泵漏电的可能性。从实际观察角度来讲，对于水温升高的漏电检查，短时间内（1 d内）所做的抽水试验均不是很可靠，从表1中可以知道当大水泵抽水时水温从15℃上升至24℃，上升幅度为9℃，而水温下降至正常至需要约8 d左右。通常检查漏电所做的抽水试验水温已经升高，在同井中所抽水的水温不会因没有漏电设备而突然下降，尤其是有井房覆盖的井孔。因此较有效的抽水试验，应该将漏电设备移至它井，并进行长时间抽水（最少2 h），观察水温是否升高。

3.4 水质检验分析

将水样送入内蒙古自治区赤峰市敖汉旗疾控中心进行水质监测。监测内容包括菌落总数、总大肠杆菌、耐热大肠杆菌、色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、PH值、耗氧量、氯化物、氨氮等22种。检测结果可知：所测样品的菌落总数、总大肠菌群、耐热大肠菌群和硝酸盐不符合GB5749-2006，其他检测项目符合GB5749-2006。所取样品不含硫化物，排除了温泉水进入井道中使井水变热的可能，同时检验报告中也不存在地下深层物质如氡、汞等重金属，从而也排除了应力应变所导致水温上升的可能。

通过对内蒙古自治区赤峰市敖汉旗金厂沟梁镇中学生活饮用水井水温升高进行分析，确定该异常为单井水温升高异常。由于水温波动幅度较大，通过电话询问，表1中2014年9月16日测量水温为24℃水温偏高，系2014年9月15日打开大水泵进行储水所致。自2014年9月17日将大水泵取出修理，并暂时不将大水泵放入生活用井中。由表1可知，自2014年9月17日水温逐渐下降，水温基本上恢复正常（如图5）。由此可推断，此次水温上升为大水泵漏电干扰所致，非地震异常。

图5 金厂沟梁镇中学①号生活用水井水温示意图Fig.5 The water temperature schematic of NO 1 living well in the middle school of Jinchanggouliang town

3.5 分析与讨论

水温变化与地壳应力-应变的关系较为复杂，虽然以往研究对水温同震相应的解释观点不一，但对于形态变化而言只有升高与降低两种。总体而言水温的变化（如果与地壳应力-应变有关），大多数都是成组（片）出现（同一含水层水温同时产生变化）或随着时间的推移（沿着断裂带）陆续出现的。针对此次金厂沟梁镇中学水温升高现象，由于该观测点周围水井无水温升高现象，该地区其他观测手段也无异常反应，因此推断此次水温升高是由地壳应力应变所引起的可能较小。另一方面，从水质检验报告中也可以分析，水温升高后，除了水中细菌有所增加（由于水温升高导致的微生物繁殖加快），并未发现硫、汞、氡等地壳深层物质，由此也可推断金厂沟梁镇中学水温升高与地壳应力-应变无关。

4 结语

对赤峰市金厂沟梁镇水温升高进行分析研究，得出以下结论：

（1）水温的较测以及连续几天的水温测量，确定该井水温升高情况属实。

（2）对敖汉旗气象因素分析，排除了气温、降雨、气压等气象因素的干扰。

（3）走访了镇里以及学校院内的几口生活用水井，均无水温升高现象。

（4）设备检查，大、小水泵无空转现象，大水泵线圈损坏。

（5）抽水试验，排除小水泵漏电的可能。

（6）对大水泵抽水前后进行水温测量，以及将大水泵取出后水温基本恢复正常，可推断水温升高为大水泵漏电所致。

（7）将水样送往敖汉旗疾控中心做水样检测，排除地壳应力应变以及水道破裂温泉水混入井孔中使温度升高的可能。

结合以上七点推出，赤峰市金厂沟梁镇水温升高是大水泵漏电干扰所致，与地壳应力-应变无关。

通过对内蒙古赤峰市金厂沟梁镇中学水温升高进行分析，判断水温升高与地壳应力-应变的关键在于如何排除干扰。检查漏电的抽水试验是非常重要的，抽水试验做的是否完备，抽水间隔时间是否充分，温度记录是否连续是抽水试验的关键所在。其次就是水样检查，只有详尽的水样分析才能更好的判断水温的升高是否来自地下深层。最后是周围环境干扰分析，要从历史地震、构造、有无温泉、气象因素、经济发展等方面进行逐一排查。

[1]车用太，刘成龙，鱼金子.井水温度动态及其形成机制[J].地震，2008，28（4）：20-28.

[2]付子忠.地热动态观测与地热前兆[J].地壳构造与地壳应力文集，1988（1）：1-7.

[3]孙小龙，刘耀炜.本溪自流井水位与水温同震变化关系研究[J].大地测量与地球动力学，2007，27（6）：100-104.

[4]刘芳，蒋长胜，张 帆，等.内蒙古地震台网监测能力研究[J].地震学报，2014，36（5）：919-929.

[5]丁风和，赵铁锁，尹占军，等.大甸子井水位的气压系数及其震前异常[J].西北地震学报，2007，29（2）：174-176.

[6]林国元，朱继承，秦双龙.氟离子观测水温干扰因素的排除及实验[J].华南地震，2015，35（2）：50-54.

Investigation and Analysis of Water Temperature Rise Changes in the Jinchanggouliang Township Middle School of Chifeng City in Inner Mongolia

LIANG Ying，ZHANG Lifeng，LI Hui
（The Earthquake Administration of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot 010051，China）

The water temperature observation is an important precursor observation, which is designed to capture the stress-strain information in earthquake preparation process.The co-seismic of water temperature is a good example.As the real reflection of crustal stress-strain information and judgment basis of earthquake precursors, the water temperature has important significance.The paper surveys the water temperature increase event in the middle school of Jinchanggouliang town in Chifeng city，and analyzes the relationship between the event and the crustal stress changes.

Inner Mongolia；Water temperature；Investigation and analysis

P315.723

A

1001-8662（2016）01-0108-06

10.13512/j.hndz.2016.01.015

2015-04-10

2015年度震情跟踪定向工作任务（2015010305）；2016年度地震监测、预报、科研三结合课题任务（160502)

梁 莹(1984- )，女，工程师，主要从事地震预报研究.

E-mail：327267262@qq.com.