榮昌觀測井水文地質(zhì)水化學(xué)環(huán)境特征

鞏浩波 李光科 李翠平 賀曼秋 高 見

（中國重慶400147 重慶市地震局）

以重慶榮昌觀測井（下文簡稱榮昌井）為研究對象，在查明研究區(qū)域地下水補(bǔ)給、徑流、排泄等水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，利用潮汐分析、氣壓傳遞函數(shù)及微水試驗和水化學(xué)分析、氫氧同位素等分析方法，研究該井所處地下水形成及水化學(xué)演化規(guī)律及其與含水層水力參數(shù)之間的關(guān)系。

（1）榮昌井水文地質(zhì)條件及井孔條件：榮昌井位于重慶市榮昌區(qū)安富鎮(zhèn)，井深251 m，海拔326 m，于2008 年1 月投入正式觀測，目前有2 套水位儀（分辨率最高1 mm，采樣率1 s）、1 套水溫儀（分辨率最高0.000 1 ℃，采樣率1 min）和1 套氣象三要素儀在運(yùn)行觀測。

該井構(gòu)造上位于華鎣山基底斷裂帶西南側(cè)，距斷裂帶最近距離約1 km。井區(qū)以北是螺觀山背斜形成的走向NE-SW 的低山山地，以南是向斜形成的平緩丘陵。組成背斜山嶺的地層主要為三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj），巖性為長石石英砂巖、泥頁巖及煤層。其中：砂巖厚度大，受張扭力作用裂隙發(fā)育，為主要含水層，其裸露區(qū)在背斜山地最高處，分布面積較廣，煤系地層相對隔水。井區(qū)附近地下水系主要由大氣降水補(bǔ)給，在含水裂隙帶被切割處或侵蝕基準(zhǔn)面附近排泄。

（2）氣壓傳遞函數(shù)分析：榮昌井承壓性較強(qiáng)，井—含水層系統(tǒng)中的水流交換以水平向為主，氣壓傳遞函數(shù)與理論模型計算值吻合，井水位動態(tài)變化受控于氣壓和固體潮加載，說明該井對地殼應(yīng)變的響應(yīng)靈敏度較高，可記錄到潮汐變化，記震能力較好。

（3）微水試驗計算含水層水力參數(shù)：在榮昌井內(nèi)瞬間移走1 L 水體，依據(jù)實測水位恢復(fù)值，擬合求得含水層導(dǎo)水系數(shù)T約為773 m2/d，滲透系數(shù)K=3.2 m/d。成井時利用抽水試驗測得滲透系數(shù)K=0.25 m/d，與微水試驗結(jié)果相差一個數(shù)量級，可能由微水試驗和抽水試驗影響范圍不同所致，微水試驗估算值僅代表井孔附近含水層導(dǎo)水系數(shù)，而抽水試驗結(jié)果則與試驗范圍有關(guān)，隨著影響范圍增大而增大。與常規(guī)觀測井-含水層系統(tǒng)相比，榮昌井含水層導(dǎo)水系數(shù)偏大。

（4）潮汐響應(yīng)分析結(jié)果：榮昌井水位和氣壓在固定周期段（日波P1S1K1和半日波S2K2）具有很好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.9。而與固體潮周期相吻合的M2波頻段，其響應(yīng)幅度則較小。榮昌井水位M2波振幅比和相位差變化無規(guī)則、P1S1K1波振幅比呈規(guī)則的雙峰雙谷變化，在多次地震過程中均未發(fā)生明顯的異常變化。

（5）水化學(xué)和氫氧同位素分析。于2019 年12 月11 日、2020 年3 月19 日和2020 年6月10 日分別取水樣進(jìn)行測試，分析結(jié)果表明：①榮昌井水化學(xué)成分穩(wěn)定，水化學(xué)類型是Na-Cl，循環(huán)深度較深，攜帶一定深部物質(zhì)；②氫氧同位素分析顯示，榮昌井含水層由大氣降水補(bǔ)給。

通過井水位頻譜特征、氣壓傳遞函數(shù)、潮汐響應(yīng)、微水試驗和水化學(xué)、同位素分析等方法，分析榮昌井水文地質(zhì)水化學(xué)環(huán)境特征，結(jié)果顯示：該井含水層導(dǎo)水系數(shù)T約773 m2/d，與常規(guī)觀測井—含水層系統(tǒng)相比，含水層導(dǎo)水系數(shù)偏大，對地震波的放大作用強(qiáng)，同震響應(yīng)能力強(qiáng)；該井承壓性較強(qiáng)，井—含水層系統(tǒng)中的水流交換以水平向為主；水位對氣壓響應(yīng)較為靈敏；該井水化學(xué)類型為Na-Cl 型，循環(huán)深度較深，攜帶一定深部物質(zhì)，對地殼應(yīng)變的響應(yīng)靈敏度較高。文中所用分析方法可為其他觀測井?dāng)?shù)據(jù)研究提供技術(shù)支撐，為今后震情跟蹤及地震形勢研判提供參考依據(jù)。