0 引言

随着地球的自转，处于同一地点的固体地壳岩石(庄光国，1992)与液体海水在日、月等天体引潮力作用下发生形变，分别引起固体潮和海潮。地壳在日、月引潮力作用下，产生相应固体潮体应变，使含水层孔隙中的流体压力产生波动，在观测井钻孔穿透含水层后，含水层与井内的压力差使液体水流入井孔，井水位产生相应的潮汐波动，此为水井水位的固体潮效应(车用太等，2006)。海潮是海洋表面受到月球和太阳引力而产生的周期性涨落，与固体潮变化相似，具有同源性(均由日、月等天体引力而产生)，但固体潮通过重力方向和重力的改变而引起地壳变形，海潮则通过海水负荷引起地表倾斜(张邵栋等，1989)。

海南岛位于中国南端，包括岛陆区和南海大部分海盆区，属热带海洋气候，春夏多雷雨，年均气温24℃，年均降水量1 518 mm，降雨量集中在5—10月，约占年降水总量的80%，秋季多台风。海南地处欧亚板块、印度—澳大利亚和太平洋板块的交汇部位(李战勇，2005)，属华南地块的一部分，构造应力场受到3个板块之间相互作用的全球动力体系联合控制，同时受到南海海底扩张运动产生的区域性地球动力源影响。沿海地区观测井水位观测曲线叠加海潮、理论固体潮、气压潮等，使用快速傅里叶变换，分离各谐波，提取优势周期，对比分析海潮及理论固体潮对海南地区观测井水位的影响。

1 观测井概况

海南地区主要有7口水位观测井，分别为海口ZK26、向荣村、迈仍村，文昌潭牛、琼海加积、儋州西流及三亚南滨井(图 1)，选取观测质量较好的海口ZK26井、海口向荣村井及琼海加积井分析海潮影响。其中，海口地区2口观测井分布在近EW向马袅—铺前断裂、近NW向铺前—清澜、海口—云龙、长流—仙沟等断裂带附近。3个观测井参数如下：①海口ZK26井井深706.38 m，井口直径220 mm，距琼州海峡断裂15 km，井区除更新世玄武岩外，均为河流冲积和滨海沉积地层。该井观测层为第七承压含水层(汪成民等，1988)，受外界环境干扰小，能真实反映地下深部流体层水位动态；②海口向荣村井距琼州海峡0.5 km，井孔岩性为砂砾岩，井深320.0 m，观测井水源为浅层混合水，属降水补给开采型；③琼海加积井位于海南岛中生代隆起构造东部边缘，井孔位于阳江红尾盆地边缘地带，即NE向龙江一温泉断裂东南侧约2 km处。该井井深525.93 m，井孔套管口径273 mm，套管下至井口以下11.5 m深的基岩处，观测层为白垩系上统(K₂)砂砾岩含水层，地下水受雨水渗入补给，经短途径流后排泄于万泉河。

3口井均于1996年进行观测，历经“九五”“十五”建设，从模拟到数字化，观测数据质量较好，现均配备SWY-Ⅱ数字水位仪进行水位观测。

2 原始数据特征

从原始数据曲线中可简单、清晰地观测到动态特征及峰、谷值个数。原始数据稳定、可靠，可为数字化分析奠定基础。

选取向荣村井水位10天整点值观测曲线，通过去趋势处理，与同一时段海潮曲线进行对比，见图 2，可知海潮有相位滞后现象(李旭东等，1982)，但2条曲线相关系数较高，每日仅出现1个峰值1个谷值。选取琼海加积井水位10天整点值观测曲线，与同一时段理论固体潮曲线进行对比，见图 3，可知：井水位与理论固体潮不存在相位滞后现象，每天出现2个峰值2个谷值，相关性较高。

3 数据对比分析

选取海口ZK26井、向荣村井、琼海加积井2012年12月水位整点值数据进行频谱分析，提取优势频率，进而换算优势周期，并选取同一时段理论固体潮及秀英验潮站海潮整点值数据进行频谱计算。

3.1 海潮、固体潮数据特征

(1) 海潮。选取2012年12月海口秀英验潮站海潮整点值数数据做FFT变换，进行频谱特征分析，结果见图 4。由图 4(a)可见，海潮原始数据每日出现1个峰值、1个谷值；由图 4(b)可见，海潮由日波(Q₁、P₁)、半日波(M₂、S₂)、三分之一波组成，且日波周期呈优势分布，并表现为单峰单谷形态。

(2) 理论固体潮。选取理论固体潮(在EIS2000下载)2012年12月整点值数据进行FFT变换，结果见图 5。由图 5可知，理论固体潮每日出现2个峰值2个谷值，频谱分析(万永革，2012)结果显示，理论固体潮主要由日波、半日波、三分之一波组成，半日波频率分布占优，主要表现形式为1日2潮，且1大1小。

3.2 观测井数据形态

(1) ZK26井。选取ZK26井2012年12月水位整点值数据，原始曲线见图 6(a)，可知原始水位每日出现1个峰值、1个谷值。对原始数据进行去趋势处理(存在一个上升趋势)后做频谱特征处理，见图 6(b)，可见该井水位振幅主要由日波、半日波、三分之一波组成，主要受日波控制，表现为单峰单谷形态，在上下弦月(农历初八、二十三)为半日波，表现为双峰双谷形态。

(2) 向荣村井。向荣村井2012年12月水位整点值数据观测曲线每日出现1个峰值、1个谷值，去趋势后进行频谱特征处理，见图 7，可见该井水位振幅由日波、半日波(几乎被淹没)、三分之一波(不可见)组成，主要受日波控制，表现为单峰单谷形态。

(3) 琼海加积井。加积井2012年12月水位整点值观测数据曲线每日出现2个峰值、2个谷值，进行去趋势后做频谱特征处理，见图 8，可见该井水位振幅由日波、半日波、三分之一波组成，主要受半日波控制，主要表现形式为1日2潮且1大1小。

综上分析，可知海潮、固体潮、井水位均为复合周期潮，主要由长周期潮、日潮、半日潮、三分之一潮等组成，其中：海潮主要受全日波控制，表现为单峰单谷形态，在上下弦月(农历初八、二十三)为半日波；理论固体潮主要受半日潮控制，表现为双峰双谷形态。在沿海地区由于受海水潮汐的影响，观测井水位与海潮变化相关性较好，尤其是海口向荣村井水位变化曲线(该井据琼州海峡约0.5 km)，日潮频率分布占优，半日潮和三分之一潮几乎被淹没。

4 结论

综上所述，可以得到以下结论：①海口地区观测井水位观测曲线主要受海潮影响，表现为单峰单谷形态。距海岸线越近，受海潮影响越明显，尤其是向荣村井，距琼州海峡约0.5 km，水位观测曲线受全日潮控制；②对比分析井水位与海潮、固体潮观测曲线，可知海潮相位出现滞后现象，而固体潮无该现象，可能是由波在固体介质和液体介质中传播速度不同所致(波在固体介质中播速度快，造成海潮出现滞后现象)。

当农历初一(朔)或十五(望)时，地球、月球、太阳的位置几乎在同一直线上，月球和太阳的引潮力一致，2种力量相叠加，出现大潮。当农历初七、八(上弦月)或二十二、三(下弦月)时，月球对地球的引潮力与太阳对地球的引潮力互相垂直，太阳引潮力削弱月球引潮力，出现小潮。实际上，大潮往往发生在朔望后2—3天，小潮大多出现在上、下弦后2—3天，应由水在流动过程中受到自身粘滞性和地形因素所致。

月亮和太阳在地球上各产生3个潮汐分量，但分量之间的组合可得到许多潮汐分量，可为研究地球的弹性介质与地壳岩石的物理性质，探索地震前异常变化(含固体潮、固体潮汐对地震的触发作用等)等提供途径和丰富而宝贵的资料。