九江二井氡观测实验研究

赵 影，黄仁桂，王 敏

（九江地震台，江西 九江 332006）

九江二井氡观测实验研究

赵 影，黄仁桂，王 敏

（九江地震台，江西 九江 332006）

针对九江二井大流量的特点，开展井口装置改造，数字化氡观测数据得到显著提升。本文通过设计实验，采用新型恒流装置、脱气装置与P2000测氡仪组成的观测系统定量研究水流量对数字化氡观测数据的影响。结果表明，在一定范围内氡观测值与水流量呈正比关系。

流量；氡；观测系统

0 引言

作为地震前兆观测中一项重要的观测手段，我国从20世纪60年代就开始氡的观测，积累了大量的观测资料，并取得了很好的震例［1］。近年来，随着观测技术的不断发展，氡观测逐步走上数字化、智能化的轨道，观测效率得到较大提升。数字化氡观测仪器的推广，也带动了数字化氡观测资料干扰因素识别研究发展：张朝明等对气温、气压、井口装置等数字化气氡观测干扰因素进行了系统研究［2］；杨鼎鸿等认为宁德一号井数字化气氡主要受气温、水位的影响［3］；张新基等对氡观测系统进行了详细分析，认为引水装置、“集气腔”空间、流量、测量系统等都会影响氡观测值［4］。

本文依托九江台氡观测仪器对比试验研究项目，对九江二井氡观测系统进行改进升级，利用改进后的观测系统开展水流量对数字化氡观测数据的影响量化实验。

1 九江二井氡观测系统改进概况

九江二井成井于2008年，深71米，主要揭露出第四系联圩组（Qhlal）亚粘土、砂砾石和震旦系皮园组（Z2P）强风化炭质硅质岩，厚度约6～10米，井底为下元古代砂岩，井孔套管至11.4米，含水层在38.34～40.67米、58.32～61.48米和64.36～67.25米，主要含水层为下两个，累积厚度约6米，储水性好，属构造承压井，接受大气降雨和断裂带远程补给，该井为自流井，日流量约100吨。该井地处庐山西北侧，在大地构造上位于扬子陆块下扬子地块中部，本区历经多期次地壳运动，在各发展阶段和各时期的地壳运动中，形成了一系列规模不等、性质不同的断裂，其主体方位呈北北东向，中新生代以来，本区以伸展拉伸和左旋走滑剪切构造作用为主，断块差异活动显著［5］。2015年，针对九江二井冷水、大流量的特点，对原溅落式脱气装置进行了改造，设计了横流装置对井口出水进行稳流，并采用新型主动鼓泡式脱气装置来提高脱气效率。2015年SD-3A测氡仪配合改造后的氡观测系统，观测效率相比之前得到显著提高，氡观测数据的稳定性与可靠性也得到一定提升（图1）。

图1 九江二井氡观测值同比图Fig.1 The observation value of radon in Jiujiang No.2 well

2 流量影响实验设计

图2 氡观测系统示意图Fig.2 Schematic diagram of radon observation system

针对九江二井流量大的特点，本实验采用新型恒流装置（图2），井水通过装置内多级稳流板后，流量基本达到稳定状态，横流装置后的转子流量计可对稳流后的井水进行第二次控速，并可显示出水流量。井水通过流量计后，即进入根据负压原理制作的脱气装置进行负压鼓泡，鼓出的气体从出气口进入P2000测氡仪（采样率10min/次）测量其氡含量。

整套实验装置通过调节进水阀、出水阀和装置流量计的活动转子来控制进入脱气装置的水流量，P2000测氡仪则测量对应水流量下的氡含量。实验参数及环境参数设计如表1：

表1 流量影响实验参数

3 实验结果及分析

3.1 实验结果

通过调节进入脱气装置水流量，得到不同状态下P2000测氡仪测值（图3）。实验表明，在一定范围内，氡值随水流量的增大呈上升趋势，且在本实验装置条件下数据稳定性较好（表2）。

图3 P2000测氡仪实验曲线图Fig.3 Experimental curve of P2000 radon measuring instrument

表2 流量影响实验参数

对各实验条件下氡值提取平均值分别与对应的流量开展相关分析显示：在实验所选取流量范围内，两者具有显著的线性相关性（相关系数0.97024），线性关系式y=1.222x+18.55968（图4）。

图4 流量与氡值相关分析图Fig.4 Correlation analysis of water flow with radon value

3.2 结果分析

实际观测中，氡观测值受水温、压力、矿化度等多种因素影响。本实验在其它观测环境相对稳定的条件下，通过恒流措施来定量控制进入脱气装置的水流量，并选取五组流量分别开展一定时段的稳定性观测，得到以上实验结果。实验过程中，随着脱气装置进水流量的增大，脱气装置内外的压差也逐渐增大，单位时间内吸入的空气也随之增加，进而提升水中溶解氡的脱气效率，氡值也相应上升。张新基等曾提出：流量是影响气体变化诸因素中最具普遍性的， 并且流量的变化可改变水氡动态类型的现象已被许多资料和实验所证实， 其影响因素复杂。对于溶解氡的观测， 流量也存在着很大的影响， 其影响溶解氡观测值的本质主要是地下水的脱气效率受到影响，本实验正是对前人的观点的量化验证。

受实验条件所限，实验所用转子流量计可能存在固有误差，所选取五组流量存在一定波动；另横流装置为敞口式，可能存在逸出氡流失。

4 结论与建议

（1）对于大流量、冷水井泉，仅采用溅落式集气装置脱气效率低，且受进水流量变化影响，数据稳定性较差，有必要开展适当的井口装置改造，排除流量干扰，提高氡观测质量。

（2）在一定水流量范围内，在恒流处理和主动脱气模式下，九江2井氡观测值与水流量呈较好的正比关系。受实验条件所限，只选取了五组流量开展实验，建议有条件可进一步开展拓展、加密实验，建立完整的水流量与氡观测值关系模型，为后期氡观测资料分析、干扰排查、脱气装置改造提供参考。

（3）针对大流量井泉水化学量观测，可根据井泉特点辅以相应的水流量观测、采取有效的恒流措施，排除流量变化对测值的干扰，以提高观测数据的稳定性与可靠性。

［1］ 郭红霞，杨昆，刘双，等.盘锦台三种测氡仪的对比分析［J］.防灾减灾学报，2015，31（4）:66-74.

［2］张朝明，陈华静，朱方保，等.数字化气氡观测干扰因素的分析研究［J］.地震地质，2003，25（4）：640-646.

［3］ 杨鼎鸿，邓 聪，程庆斌，等.宁德一号井数字化气氡干扰因素分析研究［J］.华北地震科学，2013，31（3）：63-67.

［4］ 张新基，张炜.地下水逸出氛和溶解氛观测系统的合理设计［J］.地震，1993，（4）:46-51.

［5］ 周红艳，赵爱平，王敏，等.九江1 井水位与水温对大震的同震响应特征及机理浅析［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

中国地震局监测预报司流体氡观测仪器对比实验研究项目

2016-05-07

2016-06-18

赵影（1990-），男，湖北省仙桃市人，助理工程师，现主要从事地震地下流体监测预报工作。E-mail:993085163@qq.com