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摘 要：安装在宁波台ZK03井上的SW-Ⅱ型水位仪在2015年4月3日到4日记录时间段内两次出现干扰曲线，排除干扰原因时发现在此时间段内宁波台WYY-1型气温、气压、雨量综合观测仪同时记录到强对流天气，时间上与此关联。本文通过对该台在强对流天气影响下水位记录到曲线从时间和变化形态上解读，其结论是动水位与气压骤变的形态负相关，其响应时间与气压骤变基本同步。而在正常气压变化下，该台动水位与气压并没有同步变化现象，分析认为，这是由于强对流天气打破动水位井含水层水渗流平衡而产生动水位与气压同步响应。
关键词：动水位；强对流天气；响应；水渗流水氡观测
宁波市强对流天气的出现具有明显的季节性和区域性特点，其在一定的天气系统影响下，在不稳定的层结中，如前期有较高的能量的积累，在加上较强的上升运动，则极易产生强对流天气，其特点是影响时间短，强度大[ 1 ]。
井水位作为一种灵敏的体应变仪，是一种重要的前兆观测资料，目前我国已建成较为密集的地下水观测井网，有望用于提取地下应力和介质变化信息[ 2 ]，在提取地下水地震异常信息的过程中，通常需要扣除井气压及潮汐对井水位天然的载荷。而然，一些研究结构表明，用简单相关性分析和回归分析是很难剔除水位中的气压效应，原因就是气压和水位的关系非常复杂，气压可以通过含水层上的覆地层产生承压变化使，也可以使井孔水面承压产生变化，因此分析水位观测记录提取孕震信息，就必须搞清其井水位的气压效应。
水位在气压的效应，一般认为大气压作用一方面作用在井孔水面上，另一方面作用于井孔周围的地面上。由于作用于地面上的面积要比井孔水面积大的多，所以可以看成为面积无穷大的载荷。有弹性理论可知，这样的载荷作用于半空间的界面上，地表压力将无衰减地向下传递。这个地表压力传递到含水层，使含水层产生弹性压缩而释放出水来，释放水将从含水层向井孔内渗流。而作用于在井孔水面上压力将使井孔内的水向水层内反渗流[ 3 ]。宁波台动水位在正常气压变化中这两种加大渗流和反加大渗流趋于平衡，而在强对流天气这种平衡被打破，气压骤变产生的压强垂直向地面传递作用在井孔水面上，而强对流天气作用在含水层上地面再传递到的含水层会相对滞后且其作用时间短。因此，在这种失衡的状态下，只有井孔水面上压力将使井孔内的水向含水层内反渗流，产生变化与气压产生同步且有负相关效应。
1 井孔及观测仪器
1.1 井孔概况
宁波地震台地处我国东部沿海杭州湾的南侧，宁波平原北西四明山余脉的南麓，距离海岸线约16km，宁波台综合流体观测ZK03井在该台院内，海拔标高20m。该井1979年4月成井，井深83.06m，井孔岩性为白垩纪火山凝灰岩，井在16.5∽25.0m和44.5∽48.5m处裂隙发育，为主要的含水层，属山前补给的基岩构造裂隙水。成井时日流量大于3t，目前约0.5t。该井完工时，采用Φ168套管下至9.8m处（第四系覆盖物厚约为6m） 并在Φ168管外用水泥固井止水，Φ148套管下至75m处，80米后是Φ91孔径，深3.06米为沉沙孔段。井孔周边5km内无其它开采点，是上述含水层唯一的深井，水文地质环境良好。
1.2 SW-Ⅱ型水位仪简介
SW-Ⅱ型数字式水位仪由中国地震局地壳应力研究所研制生产，是地下流体前兆观测设计的压力式水位仪。其原理是采用压力式水位传感器，即通过压力与水深成正比关系的静水压力原理测量水位。传感器为压敏元件，当传感器固定在水下某一测点时，该压力与水柱高度成正比关系，间接测出水柱高度，再通过水柱高度转化成井孔水位埋深。其具有高分辨率、高稳定性、高精度、数字化自动观测等特点。
1.3 WYY-1型气温、气压、雨量综合观测仪简介
WYY-1型气温、气压、雨量综合观测仪由中国地震局地壳应力研究所研制生产，该仪器适用于地震台的气象三要素辅助观测。“十五”中国数字地震观测网络项目使用210套，性能稳定、可靠性高。其主要技术指标：气温测量范围-50～+50℃，精准度±0.1℃、气压测量范围500～1100hPa，精准度0.2%、雨量分辨率0.1mm降雨量，精准度4%，测量降水强度<4mm/min。采样率1/min。
1.4 动水位仪与气象仪运行状态
宁波台ZK03井是综合观测井，动水位记录使用的是SW-Ⅱ型数字式水位仪，探头安装深度1.095m，能记录到清晰的一日两峰两谷的固体潮，该井因水氡观测需要，每天10时后进行人工取水样，其过程造成对动水位记录曲线V字型干扰，在取样过程有时也会出现阶跃现象，其时间尺度约为10分钟，根据规范每日对其作缺数处理。该台气象辅助观测项采用WYY-1型气温、气压、雨量综合观测仪，仪器安装地点与观测井在同一院内，位置相近。
2 气压与动水位相关变化特征
2.1 正常天气动水位与气压的变化特征
图1是宁波台2015年4月1日动水位（a）、气压（b）、气温（c）、雨量（d）分钟值曲线图。从图中可以看出当天该台周围没有降雨，气温出于正常变化状态即6时气温出于最低状态，至中午13时处于当日最高值。气压变化也处于正常变化状态，上午处于高位午后下降。从气压的变化与动水位的变化状态分析，没有明显的相关性。
2.2 降水、降温天气动水位与气压的变化特征
图2是宁波台2015年4月7日动水位（a）、气压（b）、气温（c）、雨量（d）分钟值曲线图。从图中可以看出当天该台周围有降水，且降水量超过25mm/d，为大雨级。气温处于降温状态，气压则趋势性升高，其过程缓慢，是典型的降水降温天气。从气压的变化与动水位的变化状态分析，没有明显的相关性。
2.3 强对流天气与水位变化特征
图3是宁波台2015年4月3日～4日动水位（a）、气压（b）、气温（c）、雨量（d）分钟值曲线图。从图中可以看出3日10时后取水样伴有向下阶跃，这种状态在该台时常出现属于正常变化，但其在3日01～04时和4日21～22时曲线有明显抖动干扰，与之相对应的是该台在同时也记录到气压骤变且伴降水的强对流天气。
图4是宁波台2015年4月， 3日00～05时气压（a）、动水位（b），4日18～23时气压（c）、动水位（d）分钟值曲线图。从图中可以看出这两时间段内气压有明显骤变现象，与之对应的水位也出现相应变化，时间同步，动水位变化形态与气压负相关。
3 结论与讨论
1）该台动水位与正常气压变化相关性不大，分析认为是由于气压通过地表压力传递到含水层，使含水层产生弹性压缩使水加大释放，释放水将从含水层向井孔内加大渗流。而作用于在井孔水面上压力将使井孔内的水向水层内反加大渗流，在正常情况下这种加大释放渗流和反加大释放渗流趋于平衡。
2）通过对该台在强对流天气影响下动水位记录到曲线从时间上和形态上分析，是由气压骤变产生的压强垂直向地面传递作用在井孔水面上，产生孔内的水向水层内反渗流现象，而强对流天气作用在含水层上地面传递到的含水层会相对缓慢且变化时间短，含水层没有时间产生弹性压缩。因此，在这种失衡的状态下，井孔水面上单向压力将井孔内的水向含水层内反渗流产生与气压同步负相关的响应。
3）从气压与井孔水位水渗流原理分析，由于因各个观测井孔含水层水渗流环境差异大，因此各个观测井的水位与气压效应存在较大差异。
参考文献：
[1] 金艳慧，张程明，钱燕珍.2000年初夏浙江两次强对流天气过程对比分析[J].湖北气象，2001.
[2] 來贵娟.井水位对比气压和潮汐的响应特征与机理研究[A].中国地震局地球物理研究所2014届博士论文摘要（Ⅱ）[C].2014.
作者简介：李慧峰（1970-），男，浙江宁波人，本科，工程师。
关键词：动水位；强对流天气；响应；水渗流水氡观测
宁波市强对流天气的出现具有明显的季节性和区域性特点，其在一定的天气系统影响下，在不稳定的层结中，如前期有较高的能量的积累，在加上较强的上升运动，则极易产生强对流天气，其特点是影响时间短，强度大[ 1 ]。
井水位作为一种灵敏的体应变仪，是一种重要的前兆观测资料，目前我国已建成较为密集的地下水观测井网，有望用于提取地下应力和介质变化信息[ 2 ]，在提取地下水地震异常信息的过程中，通常需要扣除井气压及潮汐对井水位天然的载荷。而然，一些研究结构表明，用简单相关性分析和回归分析是很难剔除水位中的气压效应，原因就是气压和水位的关系非常复杂，气压可以通过含水层上的覆地层产生承压变化使，也可以使井孔水面承压产生变化，因此分析水位观测记录提取孕震信息，就必须搞清其井水位的气压效应。
水位在气压的效应，一般认为大气压作用一方面作用在井孔水面上，另一方面作用于井孔周围的地面上。由于作用于地面上的面积要比井孔水面积大的多，所以可以看成为面积无穷大的载荷。有弹性理论可知，这样的载荷作用于半空间的界面上，地表压力将无衰减地向下传递。这个地表压力传递到含水层，使含水层产生弹性压缩而释放出水来，释放水将从含水层向井孔内渗流。而作用于在井孔水面上压力将使井孔内的水向水层内反渗流[ 3 ]。宁波台动水位在正常气压变化中这两种加大渗流和反加大渗流趋于平衡，而在强对流天气这种平衡被打破，气压骤变产生的压强垂直向地面传递作用在井孔水面上，而强对流天气作用在含水层上地面再传递到的含水层会相对滞后且其作用时间短。因此，在这种失衡的状态下，只有井孔水面上压力将使井孔内的水向含水层内反渗流，产生变化与气压产生同步且有负相关效应。
1 井孔及观测仪器
1.1 井孔概况
宁波地震台地处我国东部沿海杭州湾的南侧，宁波平原北西四明山余脉的南麓，距离海岸线约16km，宁波台综合流体观测ZK03井在该台院内，海拔标高20m。该井1979年4月成井，井深83.06m，井孔岩性为白垩纪火山凝灰岩，井在16.5∽25.0m和44.5∽48.5m处裂隙发育，为主要的含水层，属山前补给的基岩构造裂隙水。成井时日流量大于3t，目前约0.5t。该井完工时，采用Φ168套管下至9.8m处（第四系覆盖物厚约为6m） 并在Φ168管外用水泥固井止水，Φ148套管下至75m处，80米后是Φ91孔径，深3.06米为沉沙孔段。井孔周边5km内无其它开采点，是上述含水层唯一的深井，水文地质环境良好。
1.2 SW-Ⅱ型水位仪简介
SW-Ⅱ型数字式水位仪由中国地震局地壳应力研究所研制生产，是地下流体前兆观测设计的压力式水位仪。其原理是采用压力式水位传感器，即通过压力与水深成正比关系的静水压力原理测量水位。传感器为压敏元件，当传感器固定在水下某一测点时，该压力与水柱高度成正比关系，间接测出水柱高度，再通过水柱高度转化成井孔水位埋深。其具有高分辨率、高稳定性、高精度、数字化自动观测等特点。
1.3 WYY-1型气温、气压、雨量综合观测仪简介
WYY-1型气温、气压、雨量综合观测仪由中国地震局地壳应力研究所研制生产，该仪器适用于地震台的气象三要素辅助观测。“十五”中国数字地震观测网络项目使用210套，性能稳定、可靠性高。其主要技术指标：气温测量范围-50～+50℃，精准度±0.1℃、气压测量范围500～1100hPa，精准度0.2%、雨量分辨率0.1mm降雨量，精准度4%，测量降水强度<4mm/min。采样率1/min。
1.4 动水位仪与气象仪运行状态
宁波台ZK03井是综合观测井，动水位记录使用的是SW-Ⅱ型数字式水位仪，探头安装深度1.095m，能记录到清晰的一日两峰两谷的固体潮，该井因水氡观测需要，每天10时后进行人工取水样，其过程造成对动水位记录曲线V字型干扰，在取样过程有时也会出现阶跃现象，其时间尺度约为10分钟，根据规范每日对其作缺数处理。该台气象辅助观测项采用WYY-1型气温、气压、雨量综合观测仪，仪器安装地点与观测井在同一院内，位置相近。
2 气压与动水位相关变化特征
2.1 正常天气动水位与气压的变化特征
图1是宁波台2015年4月1日动水位（a）、气压（b）、气温（c）、雨量（d）分钟值曲线图。从图中可以看出当天该台周围没有降雨，气温出于正常变化状态即6时气温出于最低状态，至中午13时处于当日最高值。气压变化也处于正常变化状态，上午处于高位午后下降。从气压的变化与动水位的变化状态分析，没有明显的相关性。
2.2 降水、降温天气动水位与气压的变化特征
图2是宁波台2015年4月7日动水位（a）、气压（b）、气温（c）、雨量（d）分钟值曲线图。从图中可以看出当天该台周围有降水，且降水量超过25mm/d，为大雨级。气温处于降温状态，气压则趋势性升高，其过程缓慢，是典型的降水降温天气。从气压的变化与动水位的变化状态分析，没有明显的相关性。
2.3 强对流天气与水位变化特征
图3是宁波台2015年4月3日～4日动水位（a）、气压（b）、气温（c）、雨量（d）分钟值曲线图。从图中可以看出3日10时后取水样伴有向下阶跃，这种状态在该台时常出现属于正常变化，但其在3日01～04时和4日21～22时曲线有明显抖动干扰，与之相对应的是该台在同时也记录到气压骤变且伴降水的强对流天气。
图4是宁波台2015年4月， 3日00～05时气压（a）、动水位（b），4日18～23时气压（c）、动水位（d）分钟值曲线图。从图中可以看出这两时间段内气压有明显骤变现象，与之对应的水位也出现相应变化，时间同步，动水位变化形态与气压负相关。
3 结论与讨论
1）该台动水位与正常气压变化相关性不大，分析认为是由于气压通过地表压力传递到含水层，使含水层产生弹性压缩使水加大释放，释放水将从含水层向井孔内加大渗流。而作用于在井孔水面上压力将使井孔内的水向水层内反加大渗流，在正常情况下这种加大释放渗流和反加大释放渗流趋于平衡。
2）通过对该台在强对流天气影响下动水位记录到曲线从时间上和形态上分析，是由气压骤变产生的压强垂直向地面传递作用在井孔水面上，产生孔内的水向水层内反渗流现象，而强对流天气作用在含水层上地面传递到的含水层会相对缓慢且变化时间短，含水层没有时间产生弹性压缩。因此，在这种失衡的状态下，井孔水面上单向压力将井孔内的水向含水层内反渗流产生与气压同步负相关的响应。
3）从气压与井孔水位水渗流原理分析，由于因各个观测井孔含水层水渗流环境差异大，因此各个观测井的水位与气压效应存在较大差异。
参考文献：
[1] 金艳慧，张程明，钱燕珍.2000年初夏浙江两次强对流天气过程对比分析[J].湖北气象，2001.
[2] 來贵娟.井水位对比气压和潮汐的响应特征与机理研究[A].中国地震局地球物理研究所2014届博士论文摘要（Ⅱ）[C].2014.
作者简介：李慧峰（1970-），男，浙江宁波人，本科，工程师。