首都圈深层地下水位动态周期特征分析

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1、首都圈深层地下水位动态周期特征分析1引言地下水动态是指表征地下水数量与质量的各要素（如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其他物理特征等）随时间而变化的规律。苏联学者卡明斯基根据地下水动态的形成机理，将地下水位动态影响因素划分为两大类：由于水量增减引起地下水位变化的宏观动态和由于含水层所受应力应变状态改变引起地下水位变化的微观动态[10]。2008年王仕琴、宋献方等人在宏观上对2004年-2006年华北平原浅层地下水水位动态变化作了研究，阐明了该区域地下水位年内及多年动态变化的特点，比较了不

2、同类型地区地下水动态所受影响因素不同。2014年王仕琴、宋献方等人又在微观上利用频谱分析方法分析了华北平原地下水微观动态，确定了周期变化特征。上述王仕琴、宋献方等人对地下水位动态的研究主要基于浅层含水层，而深层地下水位动态受到的影响因素相对较少，对于岩层应力应变状态改变的响应也更明显。本文以首都圈深层地下水位为研究对象，研究其动态周期变化特征，探究引起这些变化的原因，利用国家地震前兆中心高频率（其地下水位监测频率为1min）的地下水位数据对2002年-2014年首都圈深层地下水位动态变化特征及影响因

3、素展开深入讨论与分析。掌握首都圈深层地下水为动态的正常动态特征，有利于识别地下水位异常动态，并且可以为预测地下水位变化趋势提供科学依据。2研究区概况首都圈地区，一般指（38.5°-40°N，114°-120°E）的范围，包括北京与天津两个直辖市，河北省的唐山、廊坊两个地区及张家口、承德、保定、沧州、石家庄的部分地区，总面积约15万km2【1】。该地区以地下水作为主要供水水源，可以说地下水是首都圈地区的生命线，因此，地下水的研究工作对首都圈经济发展意义重大。首都圈地区发育有多种类型的含水岩层与地下水类

4、型。主要类型有松散砂砾层孔隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙水、碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙-岩溶水、碎屑岩裂隙孔隙水、岩浆岩裂隙孔隙水与变质岩裂隙孔隙水。首都圈地区第四纪断层发育，构造活动强烈，具有发生强烈地震和频发有感地震的构造条件。表1首都圈观测井详细数据资料表名称经纬度地理位置井深/m水位埋深/m水文地质条件地质条件含水层埋藏条件辛庄井117.36°38.938°天津市津南区白塘口辛庄中学648.12构造部位位于沧县隆起上的白塘口凹陷内，含水层受工业开采有一定的影响，地下水补给区较远，径流途径长。地层岩性为砂质

5、粘土夹薄层细砂、中砂，地下水埋藏类型为承压水宝坻井117.31°39.72°宝坻区城关镇圣人庄村427.177-9构造部位位于燕山山前沉降带唐山隆起上的宝坻凸起，聚宝地深大断裂5km，燕山褶皱带。地下水埋藏类型为承压水张道口井117.01°39.14°天津市西青区大寺镇门道口村1038.2264构造部位位于沧县隆起上双窑凸起与白塘口凹陷交界的白塘口西断裂带上升盘周围有农田，西青开发区新兴企业，地下水埋藏类型为承压水桑梓井117.41°40.05°蓟县桑梓乡桑梓信用社楼房内30019地下水埋藏类型为承

6、压水昌平井116.42°40.09°昌平县北七家乡东三旗村221.8630构造部位位于北东向黄庄-高丽营断裂带与北西向南口-孙河断裂带附近，裂隙溶洞比较发育，富水性较好，地下水埋藏类型为承压水顺义井116.52°40.21°顺义区原板桥乡政府院内283.6125.7观测含水层系震旦系硅质石灰岩，结构致密，上覆隔水性能较好的第三系红色黏土层井口结构合理，封闭性较好。属基岩裂隙承压水平谷井117.08°40.13°平谷区城关镇赵各庄村内556.8120.6地处华北平原蓟县断裂、夏垫-程各庄断裂西侧，位于

7、平谷盆地中部地势平坦的平原区。第四系厚度556米，下伏蓟县群砂岩为第四系潜水通州井116.7°39.95°位于通州区城北12.5km处29.5地处通州-南苑断裂与南口-孙河断裂交汇附近。观测井井孔周围地势平坦，境内有小中河，温榆河流过，井口观测段属第三、四系混合水。房山井116.14°39.73°位于房山区良乡办事处昊天温泉家园院内258.3180地处良乡-前门断裂附近，南苑断裂西端，该断裂长100km，是北京凹陷内发育的次一级断裂。观测含水层系震旦系硅质石灰岩，裂隙、岩溶发育好，属灰岩熔体承压水张

8、家口114.91°40.83°张家口市桥东区鱼儿山63.220井孔位于上侏罗纪火山岩中井水为基岩裂隙水，与地表潜水不相通，静水位-20m左右，成井后多年观测，水位不受表层潜水的影响3材料与方法地下水位数据来自国家地震前兆台网中心十五数据，自2001年起，各观测井水位检测仪器开始统一采用中国地震局分析预报中心生产的LN-3型水位仪，其地下水位监测频率为1min，连续监测地下水位的变化。十口观测井的详细数据资料来自北京市、天津市以及河北省地震监测志。降雨量数据来自中国气象