陳繼闊　李桂清

【摘 要】2014年4月18日至24日，濮陽井深井擺因故障進行了維修，與此同時，水位觀測探頭提出，停止了水位觀測。25日恢復觀測后，井水位微動態(tài)特征出現(xiàn)異常變化，其水位微動態(tài)固體潮、氣壓效應消失，觀測曲線變得光滑平直，只表現(xiàn)出水位的趨勢性下降動態(tài)。對水位觀測恢復后出現(xiàn)的水位微動態(tài)消失的原因進行了分析，并提出了解決的方法。2015年5月通過抽水洗井恢復了水位微動態(tài)正常變化。

【關鍵詞】深井擺維修水位微動態(tài)消失異常原因分析；抽水；洗井

1 異常概述

濮陽臺因深井擺出現(xiàn)故障，于2014年4月18日至24日對深井擺進行了維修，與此同時，水位觀測探頭提出，停止了水位觀測。2014年4月24日深井擺維修完畢后，恢復水位觀測工作。但恢復水位觀測后，井水位微動態(tài)特征出現(xiàn)異常變化，其水位微動態(tài)固體潮、氣壓效應消失，觀測曲線變得光滑，只表現(xiàn)出水位的趨勢性下降動態(tài)。

2 井孔周圍環(huán)境及井孔概況

濮陽井位于濮陽市地震臺院內(nèi)，是水位、地震觀測井。該井處于市區(qū)范圍內(nèi)，周圍為居民區(qū)和辦公區(qū)。濮陽井井深500 m，最大井斜30ˊ，采用泥球固井。0-80.27m為244mm套管（外徑），80.27-491.13m為130mm套管（外徑）。398.08-441.3m位置上下有兩層篩管。采用泥漿泵循環(huán)潛清泥漿后抽吸至水清，沉砂19cm。根據(jù)測井資料和周圍地層資料，解釋了各層巖性。0-439.55m為粉細砂與亞粘土互層，亞粘土單層厚度為3.5-31.5m，砂層厚度為2.5-31m，439.5m以下為巨厚層亞粘土。該井地下水水位動態(tài)觀測采用了雙層含水層，上層含水層位于396.55-413.05 m，厚度為16.5 m，下層含水層位于425.55-439.55 m，厚度為14.0 m，兩含水層的總厚度為30.55m。

3 水位動態(tài)特征

濮陽井水位觀測層埋深400 m左右，屬深層承壓水，井孔封閉良好。多年的觀測結(jié)果顯示，該井水位具有明顯的動態(tài)特征變化規(guī)律。

3.1 水位宏觀動態(tài)

該井水位宏觀動態(tài)屬側(cè)向補給開采型勻速緩降動態(tài)，2012-2013年，兩年水位下降5.20米，平均年下降2.6米。在下降過程中，受降雨的影響，水位有所上升，顯示了明顯的降雨效應微動態(tài)特征。

3.2 水位微動態(tài)特征

3.2.1 水位固體潮效應

井孔水位固體潮效應是固體潮體應變的次生效應，它是由于天體引潮力作用使地殼產(chǎn)生潮汐變形，其中的含水層也隨之變形，從而引起孔隙水壓發(fā)生變化，導致井孔水位隨引潮力的變化而呈反向周期性變化。水位固體潮幅度最大達20 mm。

3.2.2 水位氣壓效應

井孔水位的氣壓效應是中深井中普遍存在的微動態(tài)。井孔水位的氣壓效應機理，一般認為，當大氣壓力同時作用在井區(qū)大地表面與井孔水面上時，由于作用在大地表面上的力是通過含水層頂板以上的覆蓋層傳遞到含水層巖體上，其過程中力將被衰減，因此導致井-含水層之間的壓差并引起水流運動。當大氣壓力增大時，井內(nèi)水向含水層流動，導致井孔水位下降，而大氣壓力減少時，含水層內(nèi)的水向井孔流動，導致井孔水位上升。因此，氣壓與井孔水位的關系表現(xiàn)出負相關。

4 水位微動態(tài)異常原因分析

2014年4月25日恢復觀測后，水位觀測值比正常趨勢變化高0.15m，動態(tài)曲線呈快速下降狀態(tài)，但曲線的固體潮及氣壓效應幾乎完全消失，這樣的異常變化可能與深井擺維修提擺、下擺有關。

2014年4月18-19日，使用小型絞車提擺，但無法提出，多次嘗試，致使絞車齒輪打壞，也沒能提出來。21日更換了大型絞車，開始時，仍然提不動深井擺，后來加大力量，只提出了深井擺鋼纜，未提出深井擺。提出鋼纜后發(fā)現(xiàn)，鋼纜與深井擺的鏈接卡扣斷裂，因此，只提出鋼纜，未提出深井擺，整個擺體留在井孔中。為繼續(xù)開展地震觀測，新購深井擺一臺，4月24日完成下擺工作，地震觀測恢復正常。水位探頭下井后，也恢復了水位觀測。

安裝深井擺的井管直徑為120mm（內(nèi)直徑），深井擺直徑為114.5mm，下擺后，擺與井孔的空隙只有5.5mm。2003年10月安裝了深井擺（數(shù)字擺），至今已使用十余年。十余年來，水位不斷下降，鋼管井壁與鋼纜不斷銹蝕，鐵屑不斷脫落，沉入水下。由于擺體與井壁空隙較小，下落的碎屑物會沉積在擺體上方，并不斷堆積。提擺前，這些堆積物比較松散，不影響水的通透性。水位觀測結(jié)果顯示水位的固體潮、氣壓效應等微動態(tài)特征及趨勢性下降變化，觀測正常。深井擺維修提擺時，由于碎屑物的存在，阻止了擺的活動，因而，提不動擺。提擺時，碎屑物被壓實，用力越大，壓得越實在，對擺的阻力越大。所以，小的絞車打壞齒輪也沒能拉出深井擺。更換大的絞車后，拉斷了鋼纜與擺的鏈接卡扣，說明擺體與井孔完全卡死，結(jié)果只拉出了鋼纜，沒拉出深井擺?？梢娝樾嘉锍錾淖枇ㄋ懒藬[體，也說明擺體與井孔之間的碎屑物被壓得更實在。壓實的碎屑物沒有了通透性，阻止了水的流動。因而，水位觀測沒有了微動態(tài)特征變化。由于新擺體下水后增加了井孔內(nèi)水體的體積，造成水位上升，因此，恢復觀測時，水位值上升了0.15米。由于水的滲透性較強，碎屑物壓實后不可能不透水，因此，升高的水位呈現(xiàn)出快速下降的狀態(tài)，仍然顯示水位的趨勢性變化特征。

5 恢復水位微動態(tài)特征的方法設想

根據(jù)井孔80m深變徑的結(jié)構(gòu)特點，安裝揚程80m的潛水泵抽水。抽水后，井孔內(nèi)水位下降，壓力降低，深井擺下部的水沿井孔上升，對深井擺上方的碎屑物產(chǎn)生沖洗作用。若能將壓實的沉積碎屑物沖開、沖散，則水流通暢，可恢復水位的微動態(tài)變化特征，開展正常的水位觀測工作。此法是否可行，需實驗驗證。

6 問題的解決

2015年5月購買了110mm直徑的潛水泵，5月26-29日，下泵77米，斷斷續(xù)續(xù)抽水30個小時。每次開泵抽水約20分鐘后，管道出水口就有氣泡出現(xiàn)?？梢?，抽水20分鐘，水位下降到水泵處。由于井孔供水量不夠，產(chǎn)生氣泡。第一天氣泡較多，后幾天氣泡較少。說明抽水使井孔水道通暢，但沒有完全暢通（1992年大流量抽水也未出現(xiàn)斷水現(xiàn)象）。

2015年5月29日恢復觀測后，水位顯示氣壓效應和固體潮，恢復了正常動態(tài)，達到了抽水洗井的目的，恢復了正常的動態(tài)特征.

7 結(jié)論與討論

1）2014年4月25日后，濮陽井水位微動態(tài)的異常變化是由于深井擺維修提擺時將其上方脫落的碎屑物壓實，對水的流動產(chǎn)生較大的阻力，影響了井內(nèi)水的流動性。

2）同一井孔開展多項目綜合觀測時，某一項目出現(xiàn)故障，檢查、維修時會產(chǎn)生相互影響。地震觀測井進行項目工程設計時要通盤考慮，消除各項目之間以后觀測過程中可能產(chǎn)生的相互影響。

3）本井深井擺維修影響水位觀測的原因是因為井孔直徑太小造成的。如果井孔直徑再大2厘米，就可能不會產(chǎn)生這種影響，也不會影響各項目的正常安裝使用。因此，地震觀測井在設計時，要考慮多種觀測儀器在同一水井安裝使用時，適當增大井孔直徑，以保證以后觀測儀器檢查維修時對其他項目不造成影響，從而取得準確、完整、連續(xù)的觀測資料。

【參考文獻】

[1]汪成民.中國地震地下水動態(tài)觀測網(wǎng)[M].北京，地震出版社，1990.

[2]汪成民，車用太，萬迪堃.地下水微動態(tài)研究[M].北京，地震出版社，1988.

[3]車用太，魚金子，等.地震地下流體學[M].北京，氣象出版社，2006.

[責任編輯：張濤]