浅谈不同外因对福州晋安浦东井地下水环境的影响

陈昌泳

（福州市数字地震台网中心，福建 福州 350001）

2006年，福州市组建了地震前兆地下流体观测网，网内共有8口前兆地下流体观测井，均安装了数字化观测仪器，显著提高了观测精度并减少了人为误差。随着城市规模不断扩大，大型建筑、地下工程施工建设等对观测场地造成的环境影响，以及气象因素、仪器设备老化等原因，都给前兆观测数据异常核实带来了挑战。如何在复杂的环境下准确判断前兆异常的成因，是异常核实工作未来的主要发展方向。本文以福州晋安浦东井为例，分析近年来几次大幅异常的成因。

1 台站概况

福州晋安浦东井位于福州海峡工业设计创意园大院内，东经119.35°，北纬26.07°，海拔高程6 m。观测井井孔位于福州盆地第四系冲海相沉积物形成的小平原东侧，地势平坦，覆盖层厚度56 m；基岩为燕山期侵入之中的粗粒花岗岩；场地南、北大约500 m，分别有大庙山－后屿、飞凤山－前屿两条北东、东向隐伏断裂通过，东边约1 000 m，为鼓山边断裂；受到地质构造及自然风化作用，基岩风化带较厚，可达50 m以上。断裂带分布图见图1。该井于2006年安装数字化观测仪器，同年11月开展地震前兆地下流体观测，水位传感器下放深度为12.29 m，主测项为水位、水温，辅助测项为气温、气压、降水量；2017年11月15日由泰德仪器更新为地壳所的SWY-2型数字水位仪，测值整体稳定；2018年1月安装TDL-15数字水位仪，用于对比观测。

图1 福州晋安浦东井断裂带分布图

2 水位历史数据及异常形态分析

福州晋安浦东井，系静水位观测井，成井于2001年3月，井深201.76 m，套管深度111.85 m，止水效果良好，能较好地隔绝地表水对水位观测的影响。井孔中地下水为基岩裂隙承压水，主要赋存于117.50～118.50 m、130.00～131.00 m、161.00～164.00 m、174.00～175.00 m的节理裂隙带中，尤其是117.50～118.50 m赋水性、导水性较好。在每次数据出现异常时，福州市数字台网中心都及时赶赴现场，先根据福建地区以往的井孔水位震例进行总结，初步判定异常性质，再根据具体方案进行核实[1]。

（1）收集资料：收集、研究观测井的地质资料和水井档案，了解观测井的构造和含水层的位置；

（2）检查仪器工作环境和工作状态；

（3）观测井两套水位仪实时进行对比观测，进一步确定仪器状态；

（4）将观测井与同区域其它观测井水位进行对比，确定是否为大气因素影响；

（5）将观测井与同井水温测项进行对比分析，确实是否为单测项异常；

（6）通过走访调查周边环境，排查是否有干扰因素；

（7）根据实际情况决定是否进行井下电视探测，并排查井下情况；

（8）根据实际情况决定是否提取本井及周边井水样，送国家局地壳应力研究所检测，分析样本情况。

（9）在以上工作基础上进行综合分析，得出异常核实结果。

自2006年11月开始观测以来，浦东井水位固体潮清晰，数据连续可靠，从2010年起，该井水位一直在较为平稳的区间变化，呈现出较明显的夏高冬低年变趋势，如图2所示。但近几年，水位出现了多次显著变化，本文列举了两次出现较大变化的形态，并加以分析总结。

图2 2015～2022年福州晋安浦东井水位曲线对比图

2.1 大幅异常时间段：2019年8月～2020年8月

福州晋安浦东井水位自2019年8月11日开始呈下降趋势，至2019年底，下降速率较往年明显偏大，最大下降幅度为1.42 m。2020年1～3月受季节性降雨影响，水位虽有所回升，但由于前期水位降幅较大，无法回升到往年的同期水平，且2020年3月后继续持续下降，2020年8月5日达到观测以来的最低值6.560 m。自2019年8月至2020年8月，水位整体下降幅度为1.873 m。对比该井2013年以来历年水位曲线，2016年下半年、2019年下半年及2020年水位相比往年确实明显偏低。

在此期间，福州市数字地震台网中心工作人员多次到测点周边摸排现场情况，2020年8月14日，福建省地震局预报中心联合福州市数字地震台网中心工作人员，到福州晋安浦东井及周边现场核实干扰情况[2]。

通过检查观测系统工作环境和工作状态，确定井口装置正常，未出现位置移动的现象。2020年6月23日，对该观测井进行第二季度水位校测，校测结果符合水位观测技术要求。对比同井两套比测水位仪，均在同时段出现大幅下降的情况。同井的水温数据动态正常，保持较为平稳的上升趋势。

如表1所示，距离福州晋安浦东井最近的是长乐营前井和连江江南井，距离分别为17 km和22 km。从图3可以看出，福州晋安浦东井的变化形态，与长乐营前井和连江江南井的形态相似，自2019年下半年开始整体水位偏低，说明同区域整体背景变化相同；而距离相似的福清龙田井和江兜井，与平潭北雾里井的形态类似；罗源洋后里井，因2019年8月养鳗场抽水等干扰，造成水位数据受到严重影响，参考价值不大。

表1 福州地区其它井距福州浦东井距离表

图3 福州地区各井水位对比图

每年台风相对集中于夏季，期间降水量较多，统计福州晋安浦东井2013年至2020年每年6～8月、8～10月同期的降水总量，见表2。

表2 福州晋安浦东井2013～2020年6～8月、8～10月降水统计表

从表2和图4可见，浦东井自2019年下半年开始，整体降水减少，2020年6～8月及8～10月的降雨总量，相较往年同期显著偏低。2020年6月降雨总量为199.4 mm；7月雨量减少明显，总量为48.6 mm；8月降雨总量仅40 mm。而2019年6～8月虽降雨总量达到718 mm，但8～10月降雨很少，只有152 mm，说明水位下降的现象，在一定程度上还是受到2019年下半年至2020年降雨减少的影响。

图4 福州晋安浦东井水位与降水对比图

工作人员通过现场环境排查、同地区多井水位对比、降雨影响分析，以及总结历史震例和经验，综合分析认为：福州晋安浦东井水位2019年8月至2020年8月，出现快速下降现象不是地震前兆异常，其变化形态与距离较近的长乐营前井、连江江南井相似，说明2019年下半年至2020年8月，相同区域背景的降水总量明显减少，给地下水水位带来了整体影响。

2.2 大幅异常时间段：2022年4月19日～4月20日

福州晋安浦东井水位自2022年4月19日开始呈突降形态，下降速率较大，至2022年4月20日最大变化幅度为0.327 m，见图5。

图5 福州晋安浦东井水位分钟值变化曲线图（2016～2022年）

按照异常核实方案，工作人员检查确定观测系统工作环境良好，仪器工作状态正常。同时，对比同井同期水温数据，显示动态正常，保持较为平稳的变化趋势。在2022年4月19日水位出现变化期间，并无强降雨，气温、气压等气象参数也无大幅变化，因此排除气象因素的影响。工作人员对比同井两套水位仪，发现数据变化一致，均在同时段出现大幅下降的情况，而福州地区其余井的水位在同期并未出现突降现象，仅福州晋安浦东井一口井有此变化，因此排除群体异常，确定为单点单测项的变化[3]。

2021年10月，离测点仅一墙之隔，施工单位开挖保利地产的商业楼盘建筑项目，当时我中心已向对方建筑公司出具提醒函，建议不开采地下水，以保护观测井的观测环境，此次排查的重点为该工地。

经工作人员核实，工地于2021年10月中旬入场初探，11月进场打桩，将建设7～8栋楼，每栋楼高度不超过80 m。计划钻孔125个，已钻孔的深度范围为40～95 m，最近的钻孔离浦东观测井仅一墙之隔。2022年4月19日07:30至4月20日8:00，施工方用一台5.5 kw、水管口径55 mm的抽水机，为建塔吊进行基础开挖连续抽水作业，抽水作业时间与本井水位的突降时间基本吻合。

经过对仪器、供电系统和避雷系统进行检查，并通过现场环境排查、同地区多井水位对比、气象因素影响分析，以及历史资料和经验，工作人员综合研究分析判断：此次福州晋安浦东井水位2022年4月19日至4月20日出现的快速下降现象不是地震前兆异常，是由离测点一墙之隔的建筑工地，塔吊基础开挖进行抽水作业造成的。据工作人员现场向施工方了解，后续随着施工的进行，抽水将继续，观测井观测环境受到持续干扰的影响仍存在。

3 结论与思考

地震预报目前仍处于经验性预报的阶段，从前兆资料异常中甄别出有效地震异常是基础且非常重要的工作。在现有技术、方法和认知的基础上，异常核实工作是防震减灾工作中必不可少的基础环节，其重要性在于工作人员针对出现的异常，从测点周围地质概况、观测系统工作状况、物理分析、基于地形地貌分析泉水补给及其他影响因素、区域其他测点的水位资料对比分析等方面进行分析论证，能够认定异常性质，找出可能的干扰因素，综合分析变化原因，为区域震情的跟踪和判定提供依据。随着现阶段城市发展规划不断扩大，新建地震观测台站，应该考虑更长时间尺度的规划期，以保障测点的有效观测寿命。同时，相关部门还应积极争取政府规划部门对现有测点观测环境的大力保护。