重庆大足井水位对邻井抽水的奇异响应及其机理.pdf

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1、第34卷第2期地震地质Vo1．34．No．22012年6月SEISMOLOGYANDGEOLOGYJune．2012doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2012．02．014重庆大足井水位对邻井抽水的奇异响应及其机理陈敏唐小勇郭卫英贺曼秋巩浩波李光科陈雷杨林陈凯谭君贾鸿飞1)重庆市地震监测预报中心，重庆4O11472)重庆市地震台，重庆4000563)重庆市万州区地震局，重庆4040004)中国地震局地壳应力研究所，北京100085摘要大足井位于重庆市大足县拾万镇，井深108．7m，观测含水层为J泥岩夹砂层的风化裂隙潜水层。多

2、年的观测结果表明，每当相距仅14．6m的邻井抽水时，该井水位不仅不降，反而上升，是国内外罕见的奇异现象。通过对这一现象进行的观测资料分析、井区地质一水文地质条件调查、现场试验观测及理论分析等得出，大足井水位对邻井抽水的奇异响应是在特定的水文地质条件下，抽水降落漏斗外边界带上因水流速度较大引起的动水压力使该处的观测井产生的特殊井水位动态。关键词井水位抽水干扰动水压力重庆大足井中图分类号：P315．723文献标识码：A文章编号：0253—4967(2012)02—0359—060引言中国地震地下流体观测网中的井水位观测，越来越多地受邻井地下水开采的干扰

3、，使井水位观测的地震监测效能受到严重的影响。因此，越来越多的学者关注邻井地下水开采对观测井水位动态的干扰问题。大量的研究结果表明，邻井同层地下水开采的干扰，表现为观测井水位下降的占多数(车用太等，2004)，而引起观测井水位上升的极少(纪振林等，1989)。重庆市大足井多年观测结果表明，该井水位对邻井同层地下水开采的响应，表现为井水位上升，也显得十分奇异。作者对大足观测井水位动态多年观测资料进行了系统分析，确认了邻井同层地下水开采与奇异异常的一一对应关系，分析了发生水位奇异变化的试验观测井区的地质一水文地质条件、观测井水源层的系统特征。并对引起水位

4、奇异变化的原因进行探讨。l观测环境与奇异动态大足井位于重庆市大足县拾万镇，井点坐标为105．89。E，29．62。N，井点地面海拔高程为[收稿日期]2010-12-31收稿，2012—03—15改回。[基金项目]国家自然科学基金(41104051)资助。362地震地质34卷始上升时问比邻井起动抽水时间滞后1～2rain，上升幅度仅为6ram；当抽水井停抽之后，大足井水位下降，开始下降时间比停止抽水时间滞后5min左右，下降幅度为6mm，与抽水引起的上升幅度相等。第2次抽水的响应特征如下：井水位开始上升时间比邻井起动抽水时间滞后2rain左右，上升幅

5、度仅为13mm，抽水井停抽之后，大足井水位下降，开始下降时间比抽水停止时间滞后5rain左右，下降幅度为12mm，比抽水引起的上升幅度小1mm，基本上在井水位观测误差范围内。两次试验结果都表明，相距仅14．6m的邻井抽水时，大足井水位的响应确实是上升，虽然上升的幅度不大但却很明显。这样的奇异动态，在中国地震地下水观测网中几百口观测井几十年观测资料中很少出现。3奇异动态成因分析抽水1井抽水时，也观测到了抽水2井水位的变化。其结果是：抽水1井抽水引起的本井水位最大下降幅度为16．5m，而相距仅11．4m的抽水2井水位最大变化仅为0．8m(图1)，由此推

6、断抽水影响半径为12m左右，而抽水1井与大足井问的距离为14．6m，说明了为什么抽水1井抽水没有引起大足井水位下降的原因。然而，从这样的观测结果，还可知大足井正处在抽水1井抽水产生的水位降落漏斗的边缘(图1)，而且漏斗的边界很陡，水力梯度很大(，>1)，使处于漏斗边缘的大足井一含水层间可能引起相对“强烈”的水流运动。根据伯努利方程(西南交通大学等，1979)，在水流系统中，流动的水体中某一点上的水压力由静水压力与动水压力两部分组成。中国地震地下水动态观测网中由于井一含水层间水力梯度很小，水流速度很缓慢，一般记录到的井水位(H)变化主要是静水压力(P

7、。)的变化，2个物理量的表达式为H=P／T，y为水的容量。但是，当井一含水层间有较强烈的水流运动时，井水位不仅是静水压力的反映，而且还有动水压力的影响。动水压力(P)是与水流速度()有关的量，即P=V2／2g，g为重力加速度。按照上述理论，当邻井抽水时，由于含水层的渗透性很弱(K<0．1m／d)，所产生的水位降落漏斗面积小，边界水力梯度(，)很大时，漏斗边界上会有较大的水流运动(=KI)，此时必有较大的动水压力产生，由此引起大足井水位的明显而微量的上升变化。当邻井抽水结束后，随着降落漏斗外围的地下水流人漏斗中，边界水力梯度逐渐变小，与此有关的动水压

8、力也逐渐变小，大足井水位也相应地逐渐回落。在低渗透性含水层中抽水引起观测井水位的上升机理如图4所示。由图4可见，当抽水井抽