从2009年下半年开始，太原台水准观测曲线打破年变规律，出现趋势性转折上升，显示正断层压性活动，一直持续到现在。笔者多次到现场进行调查，以期弄清异常变化的原因。

1 台站背景资料 1.1 台站地理、地质构造情况 1.1.1 测点附近断裂带分布

太原基准地震台2条定点水准观测线路是1975年建成的，1976-08开始观测。观测路线为东西向测线和南北向测线，呈“T”字形。东西向测线沿山谷和干沙河边缘布设，横跨交城断裂带；南北向测线沿山前公路布设，位于断层下盘且平行于断层，见图 1。测线附近岩性为石灰岩、白云岩。

1.1.2 测点水文地质情况

根据含水介质的岩性特征与地下水赋存条件，太原台周边的地下水含水层主要有2种：奥陶系碳酸岩类岩溶裂隙水和第四系松散岩类孔隙水。

1.2 台站观测系统介绍

太原基准地震台位于山西省中部，太原市晋源区晋祠镇，背靠吕梁山系的悬瓮山，东临汾河冲积平原，短水准线路横跨交城断裂带中段。测线BM1-BM2-BM3，全线12站，长466 m。BM1-BM2的高差10.18 m，BM2-BM3的高差9.14 m，东西向测线累积高差19.32 m。观测场地所处地质构造部位是沁水台陷西北缘的西山凹陷与太原断陷的交界处，二者以新近活动较强的交城断裂为界，断裂带两侧山川分明，新生代差异运动显著。水准观测场地处于构造的转折部位，易于应力集中，对区域地应力场的变化反应敏感^[1-2]。

交城断裂是正断层，垂直断距约500 m。根据钻孔资料BM1-BM2段位于断层下盘，BM2-BM3段横跨断层；南北向测线BM2-BM5位于断层下盘且平行于断层布设，共10站，线路长236.50 m，累积高差2.83 m。水准点BM1和BM2为基岩标石，建在山脚奥陶纪灰岩露头上。BM2位于山前厚约10 m的洪积-坡积物的大块岩石上，埋深约2 m。水准点BM3点在断层上盘，覆盖层厚度约500 m，建在砾石层上，钢筋混凝土浇灌，埋深5 ~6 m，标石体积较大，水准点加铁盖保护。因为BM1-BM3测线高差较大，为了提高观测精度，1978年在东西向测线的BM1-BM3段修建了防水坝，对每个过渡点埋设了混凝土标石，深度约1.0 m，仪器放置处建成混凝土观测平台，使每站视距视高相对固定。测线上最长视距35 m，最短视距20 m，视高符合规范要求^[3-6]。

1.3 台站观测资料介绍

太原台BM1-3测线资料变化稳定，精度高，有较明显的年周变化，每年1~4月相对平稳，4~6月下降, 7~10月回升, 11~12月持平, 高差曲线呈趋势性下降，反映了断裂的继承性运动，即上盘缓慢下滑。1989年前，年变速率为-0.9 mm/a，为正断倾滑活动；1990年前半年出现加速，变化速率-1.5 mm/a，后半年出现反向压性变化，恢复过程中发生1991-01-29忻州5.1级(震中距约70 km)、1991-03-26大同-阳高5.8级地震(震中距约260 km)；1997年偏离多年趋势，出现反向压性运动，恢复过程中发生1998-01-10张北6.2级地震(震中距约300 km)；2001-08~2002-08曲线持平，断层闭锁；2002-09-02断层上盘突然出现下降变化达1 mm，2002-09-03在太原郝庄发生M_L5.0地震(震中距约20 km)，震后异常逐渐恢复；2003-01~04又出现反向抬升，恢复过程中发生2003-11-25洪洞M_L5.0地震(震中距约170 km)(图 2)。

2006-03~08曲线下降速率加快，累计下降幅度为4 mm，大大高于以往平均速率。2007~2008年情况类似，与太原台晋7-1号井水位变化明显相关。2009-09以来水准和水位同步上升(图 2和图 3)，经调查表明，太原台井水位的变化与当地关闭小煤窑及补水活动相关。为此，本文重点研究太原台观测井晋7-1井和BM3号井水位变化情况以及周围环境变化情况，对水准的异常变化进行分析。

2 形变异常调查和分析 2.1 测线周围晋7-1井水文地质调查

太原地震台流体观测站(晋7-1井)位于晋源区晋祠镇西北角太原地震台北墙外，高程822.5 m。构造上位于太原断陷盆地与太原西山隆起区交界处交城断裂带转折部位，井位以南断裂走向N50°E，井位以北则转向N20°E，含水层为奥陶系下统和寒武系上统的石灰岩、白云岩，属碳酸岩类岩溶地下水。场地土为覆盖该断裂的第四系洪积物。交城断裂北起上兰村，南至汾阳，总长约130 km，全新世活动断裂。北段走向近南北向，南段走向北东，倾向南西，见图 4。

2.2 观测井与对比井概况

目前，太原台的水位观测井孔有晋7-1井、BM3井。晋7-1井的模拟水位观测自1982年开始，“十五”数字化改造后，模拟水位观测(人工测绳日观测)与数字化观测同步进行(LN-3A数字仪观测水位分钟值)。晋7-1井位于交城断裂下盘，井深765.78 m，观测段为480.00~765.78 m，顶板埋深285.78 m，水位埋深29 m，上覆中奥陶系灰岩，含水层已进行止水处理，属岩溶裂隙承压水。

在水准测线东端旁边的BM3井，深300 m，每5 d观测一次。BM3井位于交城断裂的上盘，中深层孔隙水。

2.3 资料分析 2.3.1 水位趋势变化分析

从晋7-1井1982~2011年水位日均值图(图 3)可以看出，水位长趋势变化呈现3个阶段：1982~1993年为平稳期，1994~2008年为下降期，2009~2011年为上升期。

2.3.2 水位年动态特征分析

该井位于明仙沟口河床中，有利于水分的补充，受降水影响明显。在台站附近有几家小煤矿，水位也受工业用水的影响，并受下游农田灌溉等影响。每年1~3月份，降水很少，气温低，农田、公园用水量小，仅有工业、居民生活等比较稳定的用水，这一阶段呈小幅缓慢下降；4~6月份，农作物开始灌溉，用水量明显增加，而这时降水较少，因此水位快速下降；7~10月份，降水多，农田、公园灌溉用水量减少，降水后地下水得到补充，水位下降速度减小，曲线表现为小幅度起伏；11~12月份，气候转凉，用水量减少，水位保持平稳、缓慢下降的趋势。

2.3.3 水位异常变化情况

晋7-1井水位异常变化表现在两方面：多年趋势变化与年动态的改变。2008-08-13，水位出现明显转折上升现象，2009年以来继续大幅上升，2010年水位的年变与往年不同，多年来水位均在3~4月份开始下降，而该年度水位直到6月份才下降，且幅度小、时间短，2011年的下降幅度也明显偏小，仅下降了0.1 m。

BM3井1990~2008年下降了17 m，晋7-1井下降了29 m；BM3井每年3~4月份水位的转折更为清晰，显示出受周边小区域影响更显著。图 5为BM3井1990~2013年水位变化观测图，可见1990~2009年总体趋势为下降期，其后为上升期。

2.3.4 BM3井水位变化与水准观测的关系

本文收集离测线端点BM3只有十几m且位于交城断裂上盘的BM3井的水位资料进行相关分析。该井水位在2006-03~08下降2.3 m，2007-03~08下降2.2 m，2008-03~05下降1.1 m，变化形态与水准曲线非常相似，因此认为水准测线同期的加速下降是由于地下水位下降引起的(图 6)。

2.3.5 降水影响

通过水位年变幅与年降雨量对比图(图 7)可以看出，水位变化与降雨量成反比关系：降雨量越大，水位年降幅越小。如2003年降雨量较大，水位降幅明显减小，但较大降雨量并不会引起水位长时间大幅度地趋势性上升。2009年与2003年降雨量相当，但水位变化却不同，说明降水不是水位大幅度变化的主要原因。

2.3.6 煤矿开采影响

随着经济发展，生活和工业用水量越来越大，对地下水的过量开采造成地下水位不断下降，并在许多地区形成漏斗。山西是个煤矿大省，在太原周边就遍布大小几十座煤矿，在太原台周围几km处也有数座小煤窑，多年来周围煤矿开采对晋7-1井水位的影响显著。

王启亮^①认为，采煤破坏了含水层，打破了地下水原有的补排条件，导致水质、水量发生变化，破坏了水的动态平衡，给水资源带来严重影响。如太原西山冶峪一带出露的泉水，由于西峪煤矿的开采，地下水位下降，泉水全部干枯，深井水位连续下降，出水量不断减少。

① 王启亮.采煤对水资源的影响评价及防治对策[R].2011

乔小娟^②认为，随着西山矿区浅层煤炭资源开采的逐步枯竭和开采技术水平的提高，煤炭开采在向下煤组延伸的同时，强度也不断增大。浅中层地下水逐渐被疏干，深层岩溶水因采煤排水转化为矿坑水，岩溶大泉的补给量随之减少，而矿坑透水又增大了岩溶泉域的排泄量，造成岩溶泉水位的降低甚至断流。在采空区，地表径流通过采煤而造成的裂缝与塌陷，大量渗漏入矿井中，使地表径流量减少，改变了地下水系统与地表水系统的补排关系。

② 乔小娟.采煤对地下水资源与环境的影响分析——西山煤矿开采区为例[R].2010

晋祠难老泉(原太原台水化观测取样点)水流量调查表明，难老泉在20世纪80年代初水流量很大，进入90年代后，随着新开煤矿越来越多和开采量越来越大，泉水于1993年开始间断断流，1994年完全断流。

20世纪90年代，太原台周围小煤矿逐渐增多，自1994年以后，水位多年呈加速下降态势。2008年国家强制关闭附近20多个小煤窑，2009年又陆续关闭了几个煤窑，晋7-1井水位同期转折上升，而太原台水准变化与此同步。

2.3.7 区域环境调查

2003~2009年，累计关闭235个单位的413眼自备井，置换引黄水量13.36万m³/d；自来水公司地下水供水量也由2003年的39.37万m³/d逐步减少到25万m³/d。6 a来，太原市城市地下水位出现止降回升，地面沉降速度减慢，水生态环境逐年改善，关井压采成效显著。

2018-01-25，山西省长楼阳生在《政府工作报告》中指出，“以汾河谷地为中心的地下水位连续10 a回升”也说明了这一事实。

综合以上分析，笔者认为：

1) 太原台观测井水位受地下水开采影响显著。

2) 汾河清水复流工程、关井压采、大量引用黄河水等一系列措施，使得太原市地下水多年超采形成的水位下降趋势得到遏制，地下水降落漏斗区面积不断缩小。太原台观测井水位2009年以来总体上升是由于实施了一系列有效措施的结果。

3) 太原市正在实施“晋祠泉复流”工程，预计2~4 a可望实现由人工回灌到自然复流。太原台观测井水位几年内仍会保持上升态势。

3 结语

多次实地调查表明，太原台水准测线点位完好，仪器和观测人员均无明显改变，太原台水准曲线2009年以来大幅度转折上升与太原井水位的变化相关性很好。经过对水位上升原因的调查，认为水位上升与周围小煤矿开采减少、太原化肥厂开采减少以及降雨增多有关，属政策原因及人为活动所致。