荣昌观测井水文地质水化学环境特征

巩浩波 李光科 李翠平 贺曼秋 高 见

（中国重庆400147 重庆市地震局）

以重庆荣昌观测井（下文简称荣昌井）为研究对象，在查明研究区域地下水补给、径流、排泄等水文地质条件的基础上，利用潮汐分析、气压传递函数及微水试验和水化学分析、氢氧同位素等分析方法，研究该井所处地下水形成及水化学演化规律及其与含水层水力参数之间的关系。

（1）荣昌井水文地质条件及井孔条件：荣昌井位于重庆市荣昌区安富镇，井深251 m，海拔326 m，于2008 年1 月投入正式观测，目前有2 套水位仪（分辨率最高1 mm，采样率1 s）、1 套水温仪（分辨率最高0.000 1 ℃，采样率1 min）和1 套气象三要素仪在运行观测。

该井构造上位于华蓥山基底断裂带西南侧，距断裂带最近距离约1 km。井区以北是螺观山背斜形成的走向NE-SW 的低山山地，以南是向斜形成的平缓丘陵。组成背斜山岭的地层主要为三叠系上统须家河组（T3xj），岩性为长石石英砂岩、泥页岩及煤层。其中：砂岩厚度大，受张扭力作用裂隙发育，为主要含水层，其裸露区在背斜山地最高处，分布面积较广，煤系地层相对隔水。井区附近地下水系主要由大气降水补给，在含水裂隙带被切割处或侵蚀基准面附近排泄。

（2）气压传递函数分析：荣昌井承压性较强，井—含水层系统中的水流交换以水平向为主，气压传递函数与理论模型计算值吻合，井水位动态变化受控于气压和固体潮加载，说明该井对地壳应变的响应灵敏度较高，可记录到潮汐变化，记震能力较好。

（3）微水试验计算含水层水力参数：在荣昌井内瞬间移走1 L 水体，依据实测水位恢复值，拟合求得含水层导水系数T约为773 m2/d，渗透系数K=3.2 m/d。成井时利用抽水试验测得渗透系数K=0.25 m/d，与微水试验结果相差一个数量级，可能由微水试验和抽水试验影响范围不同所致，微水试验估算值仅代表井孔附近含水层导水系数，而抽水试验结果则与试验范围有关，随着影响范围增大而增大。与常规观测井-含水层系统相比，荣昌井含水层导水系数偏大。

（4）潮汐响应分析结果：荣昌井水位和气压在固定周期段（日波P1S1K1和半日波S2K2）具有很好的相关性，相关系数达0.9。而与固体潮周期相吻合的M2波频段，其响应幅度则较小。荣昌井水位M2波振幅比和相位差变化无规则、P1S1K1波振幅比呈规则的双峰双谷变化，在多次地震过程中均未发生明显的异常变化。

（5）水化学和氢氧同位素分析。于2019 年12 月11 日、2020 年3 月19 日和2020 年6月10 日分别取水样进行测试，分析结果表明：①荣昌井水化学成分稳定，水化学类型是Na-Cl，循环深度较深，携带一定深部物质；②氢氧同位素分析显示，荣昌井含水层由大气降水补给。

通过井水位频谱特征、气压传递函数、潮汐响应、微水试验和水化学、同位素分析等方法，分析荣昌井水文地质水化学环境特征，结果显示：该井含水层导水系数T约773 m2/d，与常规观测井—含水层系统相比，含水层导水系数偏大，对地震波的放大作用强，同震响应能力强；该井承压性较强，井—含水层系统中的水流交换以水平向为主；水位对气压响应较为灵敏；该井水化学类型为Na-Cl 型，循环深度较深，携带一定深部物质，对地壳应变的响应灵敏度较高。文中所用分析方法可为其他观测井数据研究提供技术支撑，为今后震情跟踪及地震形势研判提供参考依据。