地下流体是指地壳中可流动的物质，除了一般气体与液体外，还有岩浆、原油等物质。赋存于地壳岩体空隙中的地下水具有分布的广泛性、易流动性和不可压缩性等特征。当地下水含水层系统处于封闭性良好的承压体系时，井水位能够起到灵敏应变计的作用。国内外地震学者曾以大量观测事实认证，水位动态不仅可以直接反映含水层受力状态变化引起的孔隙压力变化，还可以反映含水层地下水径流的速度与流量等渗流变化。因此，地下水位观测一直是地球物理观测的重要测项（王吉易等，1997；汪成民等，1998）。本文分析海口向荣村ZK46井数字化水位的正常变化动态及影响因素，总结该井同震响应特征，同时指出影响该井水位观测质量的干扰因素，加深对该井水位观测资料的认识，有助于今后地震分析预报水平的提高。

海口向荣村ZK46井位于海口市秀英区，距琼州海峡0.5 km，附近分布近EW向马袅—铺前断裂、近NS向长流仙沟断裂和海口—云龙断裂。该井井孔岩性为砂砾岩，井深320.0 m，水源为浅层混合水，属降水补给开采型（郭明瑞等，2018）观测井；流体观测仪器型号为DLZ-1型流体综合观测仪，可测量水位、水温及气象三要素。向荣村ZK46井地形地质构造见图 1。

图 1(Fig.1)

图 1 海口向荣村ZK46井地质构造 Fig.1 Geological structure of ZK46 well in Xiangrong village, Haikou

海口向荣村ZK46井水位正常动态变化规律可以从多年、年、月和日等不同时间层次进行统计，见图 2。其中，ZK46井水位多年动态呈趋势性下降—上升态势，见图 2(a)（降雨量统计自2012年观测以来的数据），可见：2001—2014年井水位下降7.18 m，年平均下降0.60 m；2014—2019年井水位上升4.79 m，年平均上升0.96 m。经与海口市水务局核实，近几年来海口市区域加强封井力度，控制海口城区地下水开采，统计结果见表 1，可知向荣村ZK46井水位多年变化趋势与地下水开采控制活动密切相关，反映了地下水开采量与补给量的关系。

图 2(Fig.2)

图 2 ZK46井水位动态变化曲线 (a)多年曲线；(b)年曲线；(c)月曲线；(d)3日曲线 Fig.2 Dynamic curves of water level in well ZK46

表 1(Table 1

表 1 海口市区域2013—2019年封井数量统计Table 1 Well plugged in Haikou from 2013 to 2019 年份 封井数 累积封井数 2013年 10 10 2014年 9 19 2015年 21 40 2016年 21 61 2017年 31 92 2018年 13 105 2019年 3 108

表 1 海口市区域2013—2019年封井数量统计 Table 1 Well plugged in Haikou from 2013 to 2019

向荣村ZK46井以大气降水入渗补给为主，其次为农田灌溉和侧向火山岩潜水补给，井水位具有明显的年变规律。在一个水文年内存在一个较陡的水位上升期（每年2月）、一个较陡的下降期（每年3—5月）和一个较缓的水位上升期（每年6月—次年1月），见图 2(b)。这是因为，海口地区每年11月—次年4月降雨较少（旱季），2月开始春灌春耕，引水库水灌溉致使ZK46井水位上涨，随着春灌活动结束，3—4月水位快速下降，5—10月为雨季，受降雨下渗补给影响，井水位持续上升，11—12月少雨，井水位进入平缓期。

2008年5月12日汶川8.0级地震后，向荣村ZK46井水位长趋势出现持续上升到缓慢下降的过程，该变化与汶川8.0级地震密切相关。因地处临近海边地区，ZK46井水位观测除受到固体潮、气压潮的影响，还受到海潮的影响，见图 2(c)、图 2(d)。计算发现，ZK46井水位与海潮的相关系数为-0.269 8，与固体潮的相关系数为-0.268，与气压的相关系数为-0.052 2。

地下水在上地壳中广泛存在，具有流动性，对各种地壳动力作用响应灵敏，其动态变化对地震活动与构造活动的响应灵敏。同时，地下水位受多种自然环境变化的影响较大。因此，提高利用地下水动态预测地震的效能，必须不断加大地下水异常调查与落实的工作力度，力争能够识别与排除各种干扰，并准确判断地球物理异常。地下水动态干扰异常识别的原则是，把握4个“相关性”，即成因上的相关性、空间上的相关性、时间上的相关性与强度上的相关性（车用太等，2011），并依据该原则开展日常地震跟踪分析工作。2015年至今，向荣村ZK46井已积累大量地球物理观测数据，本文从这些记录着手，提取井水位主要干扰因素，并探索干扰的表现形式及规律。

据2015—2019年向荣村ZK46井数据跟踪分析记录，非正常变化事件共23条，其中：观测系统事件4条，占总数的17.4%；自然环境事件4条，占总数的17.4%；场地环境事件1条，占总数的4.3%；人为干扰事件13条，占总数的56.5%；地球物理事件1条，占总数的4.3%；无不明原因事件。可见，向荣村ZK46井水位观测主要受人为干扰影响，其次是观测系统和自然环境干扰影响。各类事件对ZK46井水位的影响见图 3—图 7。

图 3(Fig.3)

图 3 取水样干扰 Fig.3 Water sample interference

图 4(Fig.4)

图 4 水位观测传感器故障干扰 Fig.4 Water level observation sensor fault interference

图 5(Fig.5)

图 5 抽水干扰 Fig.5 Pumping interference

图 6(Fig.6)

图 6 降雨干扰 Fig.6 Raining interference

图 7(Fig.7)

图 7 同震响应 Fig.7 The co-seismic response

人为干扰包括探头标定、仪器安装及检修、水样提取和装置系统改造等，主要是取水样和标定水位仪探头造成的干扰，见图 3。观测系统故障包括主机故障、传感器故障、仪器维修更换、线路故障、数采故障、通信故障、井口装置故障、井管破裂、井孔渗漏、井孔淤塞、抽水泵故障等，水位动态变化见图 4。场地环境干扰包括附近水（油）井泉抽水（油）等，表现为抽水（油）时段井水位日变形态改变，如：2015年10月17日—19日，向荣村ZK46井水位在每日约17时—次日约9时出现明显的下降突跳并恢复过程，经排查，发现附近工地抽水冲洗工程车，抽水时段与该井水位3日内多次突跳下降时间吻合，干扰曲线见图 5。这是因为，向荣村井深320 m，与该工地抽水井属同一含水层，故该时段的突跳下降异常为抽水干扰。自然环境因素包括雷电、降雨等，而雷电往往伴随着降雨，大量降雨后井水位快速上升，见图 6。地球物理事件造成的同震响应，如尼泊尔8.1级地震，对ZK46井的影响见图 7。

据统计，2008—2019年，全球共发生14次8.0级以上地震，向荣村ZK46井记录到其中4次大震，并记录到1次广东3.9级地震，地震参数及同震响应结果见表 2和图 8。

表 2(Table 2

表 2 向荣村井同震响应特征统计Table 2 Statistical table of co-seismic response characteristics at Xiangrong well 发震日期 发震地点 MS 井震距/km 震荡持续时间/min 最大变幅/mm 同震响应形态 2008-05-12 中国汶川 8.0 1 306 32 7 震荡 2011-03-11 日本北海道 9.0 3 742 51 62.5 震荡上升 2012-04-11 印度尼西亚苏门答腊岛 8.6 2 492 196 34.1 震荡上升 2015-04-25 尼泊尔 8.1 5 540 10 13 震荡上升 2015-11-22 中国徐闻 3.9 34 195 37 固体潮畸变

表 2 向荣村井同震响应特征统计 Table 2 Statistical table of co-seismic response characteristics at Xiangrong well

图 8(Fig.8)

图 8 水位同震响应 Fig.8 Co-seismic response figure of observation water level

由表 2和图 8可见，对于不同地震，向荣村ZK46井水位的同震响应形态、持续时间和最大震幅等各不相同，其中：大地震引起的同震响应表现为震荡型，中强地震引起的同震响应表现为固体潮畸变；震荡持续时间因震级和震中距不同而不同，持续时间最长196 min，最短10 min；震级越大，最大震幅越大。

综上所述，可以得出以下结论：海口向荣村ZK46井水位受海潮、固体潮和气压潮复合影响，具有明显年变规律；向荣村ZK46井水位的观测运行主要受人为干扰影响，其次是观测系统和自然环境干扰影响。各种干扰事件表现形式不同；向荣村井水位在形态、持续时间和最大震幅等方面对不同地震的反应各不相同。在形态上，大地震引起的同震响应是震荡型的，中强地震引起的同震响应是固体潮畸变。震荡时间因震级和震中距不同而表现不同，最长196 min，最短10 min。震级越大最大震幅越大。