2014年2月12日新疆于田MS7.3地震震害調查分析

譚明 孫靜 李帥 陳建波 吳傳勇 姚遠 常想徳王瓊 伊力亞爾·阿不力孜

新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊新市區(qū)科學二街338號 830011

0 引言

據(jù)中國地震臺網測定，2014年2月12日17時19分50秒，新疆于田縣發(fā)生MS7.3地震，震 中 位 于 北 緯 36.1°，東 經 82.5°，震 源 深 度 12km(http://news. ceic. ac. cn/CC20140212171950.html)。截至2014年3月4日23時59分，于田單臺記錄ML1.0以上余震6321次，其中5.0～5.9級3次，4.0～4.9級33次，3.0～3.9級164次，最大余震為ML5.8。中國地震局地球物理研究所采用CAP方法的矩張量反演結果表明，本次地震為走滑型，破裂面走向為239°，與阿爾金斷裂的走向基本一致。中國地震局地震預測所據(jù)國產GF-1型高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，本次地震在硝爾庫勒盆地南緣造成長約10km的地表破裂帶(http://www.cea-ies.ac.cn/manage/html/8a9080a125b29b1b0125b2a3093a0002/content/14_02/24/1393211859618.html)，并初步判定本次地震的發(fā)震構造為阿爾金斷裂。微觀震中位于海拔4500m左右，人跡罕至，距于田縣和民豐縣均110km，距和田市250km，于田縣和民豐縣震感強烈。地震未造成人員傷亡;造成居住房損壞297萬m2，毀壞和嚴重破壞達42.2萬m2，其中以老舊土坯房為主。地震還造成羊圈、公用房屋、市政設施、交通設施等的破壞，但占直接經濟損失的比例較小。另外，部分2004年后建設的木架結構抗震安居房在這些抗震房中出現(xiàn)明顯震害，2011年后建設的安居富民房震害較輕。這些抗震房是災區(qū)開展抗震房(抗震安居房、安居富民房)建設以來首次遭受到較大成災破壞。

1 烈度分布與場地條件

中國地震局、新疆地震局、和田地區(qū)地震局聯(lián)合地震現(xiàn)場工作隊通過216個抽樣調查點的震害調查分析，依據(jù)相關規(guī)范(中華人民共和國質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2009;中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局等，2011)開展地震現(xiàn)場烈度評定工作，結合震源破裂和歷史地震理論數(shù)據(jù)計算及地震的矩張量反演結果，推測Ⅸ度、Ⅷ度區(qū)分布在高山無人區(qū)，等震線長軸呈NEE走向分布，Ⅵ度、Ⅶ度區(qū)依據(jù)實際調查結果綜合確定地震烈度圖(圖1)(http://www.xj.earthquake.cn/manage/html/ff808181126bebda01126bec4dd00001/_content/14_02/15/1392452125781.html)。極震區(qū)的Ⅸ度區(qū)長半軸為36km，短半軸為8km，面積約948km2;Ⅷ度區(qū)長半軸為65km，短半軸為22km，面積約3483km2;Ⅶ度區(qū)西南自策勒縣奴爾鄉(xiāng)，東北至民豐縣葉亦克鄉(xiāng)，長半軸為252km，短半軸為140km，面積23210km2;Ⅵ度區(qū)西南自和田縣喀什塔什鄉(xiāng)，東北至巴音郭楞蒙古自治州且末縣昆其布拉克牧場，長半軸為508km，短半軸為330km，面積105100km2。本次地震災害影響范圍主要在塔里木盆地南緣，震害以Ⅵ度、Ⅶ度破壞為主，災區(qū)總面積約128310km2。Ⅶ度區(qū)內包括于田縣阿羌、民豐縣葉亦克、策勒縣博斯坦和奴爾等4個鄉(xiāng)，Ⅵ度區(qū)涉及于田縣、民豐縣、策勒縣、洛浦縣、和田縣、且末縣的29個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和于田縣、民豐縣、策勒縣的縣城區(qū)及城關鎮(zhèn)的6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)單位，災區(qū)共涉及39個鄉(xiāng)、鎮(zhèn)(場)單位，災區(qū)總人口45萬余人①中國地震局等，2014，2014年2月12日新疆于田7.3級地震災害損失評估報告。

圖1 2014年2月12日于田7.3級地震烈度及調查點分布

本次震區(qū)地貌單元分為昆侖山中、高山區(qū)和昆侖山北麓平原區(qū)(圖2)。受災人口主要位于昆侖山北麓平原區(qū)，平原區(qū)河流呈扇形撒開，沖溝不發(fā)育，沉積物顆粒由南向北逐漸變細，靠近山前屬于礫質平原區(qū);在315國道兩側約10km范圍(包括策勒、于田和民豐縣城)，屬土質平原區(qū)，地下水位也逐漸抬升，形成綠洲;北部為風積平原區(qū)，多屬移動式沙丘。越靠近山前場地條件越好，Ⅶ度區(qū)場地條件主要以基巖或Ⅱ類場地為主，Ⅵ度區(qū)場地條件較差，多為Ⅱ類與Ⅲ類場地過渡地帶。

圖2 震區(qū)地形地貌圖

2 震害調查分析

本次地震災害以房屋震害為主，房屋直接經濟損失8.8億元，占總經濟損失的81%。同時，地震對部分農牧業(yè)、交通和市政設施等造成一定程度損失。

2.1 房屋震害調查分析

由于Ⅸ度及Ⅷ度區(qū)分布在高山無人區(qū)，無明顯震害分布，為推測烈度，Ⅶ度和Ⅵ度區(qū)依據(jù)現(xiàn)場調查建筑物震害確定，建筑物震害主要表現(xiàn)為鄉(xiāng)鎮(zhèn)單層民房和縣城多層住宅及公用建筑的破壞。

2.1.1 單層民房

災區(qū)單層民房的結構類型可分為土坯房、木架結構、磚木結構。土坯房包括農村居民的老舊干打壘土墻或土坯砌筑墻體;木架房屋為2004年后第一批建設的抗震安居房(周鐵剛等，2009)，覆蓋率較高;磚木結構房屋主要為2011年后新疆農村地區(qū)開始實施的、按更高標準建設的安居富民房和村委會的部分公共用房。單層民房的震害特點如下:

(1)土坯房在災區(qū)的鄉(xiāng)村中相對普遍，其修建年代較早，自建比例超過90%。當?shù)攸S土砂質含量較高，粘力差，承載能力弱，也容易被風雨侵蝕。土坯墻體由于多年風雨侵蝕，年久失修，在本次地震作用下，烈度Ⅶ度區(qū)有15%左右的土坯房被毀壞，70%左右受到破壞，本次地震房屋直接經濟損失以該類房屋破壞為主，圖3(a)為土坯房倒塌。

(2)木架結構房屋為較早的抗震安居房結構形式之一，木制圈梁和立柱，墻體以木條或樹枝編織構成，內外墻附草泥，當?shù)厮追Q笆子墻房屋。災區(qū)該類抗震房覆蓋率較高，于田縣基本全覆蓋，為減少災區(qū)地震災害損失，保護群眾生命安全發(fā)揮了重要作用。該類房屋自重小，結構輕，抗震性能良好，墻體不易產生整體倒塌等破壞。本次地震未造成大面積木架結構房屋的嚴重破壞，Ⅶ度區(qū)僅極少數(shù)房屋屋頂、墻角塌落，但該類房屋墻體由于風雨侵蝕和木制老化等原因，草泥與笆子墻粘合度降低，加上災區(qū)多次經歷5級以上地震，本次災區(qū)Ⅶ度區(qū)有35%木架房屋的墻體草泥局部或較大面積脫落，減弱了房屋保溫性能，影響到正常居住(圖3(b))。

(3)磚木結構是2011年實施安居富民工程的主要結構形式，各縣完成情況不一，完成率為30%～70%。磚木房屋除安居富民房外，還有部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民自建及鄉(xiāng)鎮(zhèn)公用房屋，部分較為老舊。少數(shù)居民自建和老舊公用房屋由于年久失修和施工質量較差，產生了輕微甚至中等程度的破壞，Ⅶ度區(qū)約有5%磚木結構房屋受到嚴重破壞，10%的磚木結構房屋受到破壞(圖 3(c)、3(d))。

2.1.2 多層磚混結構房屋

多層磚混結構房屋主要集中在縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))政府所在地，一般按Ⅵ度設防。震害調查表明，Ⅶ度區(qū)內磚混結構房屋部分出現(xiàn)輕微裂縫;Ⅵ度區(qū)出現(xiàn)少量輕微裂縫，震害不明顯，整體設計合理、施工規(guī)范的磚混結構房屋基本保持完好無損。多層磚混房屋雖然震害較輕，但具有一定的普遍特征，即震害主要為門窗洞口墻體上下角斜裂縫、墻體水平裂縫、墻體豎向裂縫、墻體斜裂縫等(圖4)。

2.1.3 多層框架結構房屋

多層框架結構房屋主要集中在各縣城區(qū)。這次地震中，框架結構主體結構完好，但有不少房屋填充墻產生裂縫以及裝飾、裝修等非結構構件受到破壞。大量震害實例表明，不同震級、震中距的地震所造成的破壞，即使地震動強度或烈度相同，建筑的破壞特征也不盡相同(彭承光等，2004)。于田縣城和民豐縣城距離震中約為110km，影響烈度為Ⅵ度，比震中烈度低Ⅲ度，對于距震中較遠的框架結構會產生輕微震害;災區(qū)場地土類別介于Ⅱ、Ⅲ類之間，地基土軟弱，在Ⅵ度區(qū)該地震同樣會對框架結構產生輕微震害。

(1)框架結構的填充墻裂縫

本次地震中，框架填充墻開裂現(xiàn)象普遍，最主要的原因是填充墻多采用空心磚或者混凝土砌塊，使得填充墻的側向剛度大于框架的側向剛度，框架結構屬于柔性結構，框架柱的變形大，填充墻與框架柱變形不協(xié)調，從而導致填充墻產生輕微裂縫(圖5)。

(2)墻面抹灰及裝修等非結構構件受到破壞

圖3 單層房屋破壞

圖4 多層磚混結構房屋墻體破壞

抗震規(guī)范要求，建筑長度超過50m的建筑必須設置防震縫，且沉降縫、防震縫、伸縮縫的設置應做到三縫合一。然而，實際施工中，為了施工方便或者追求立面的美觀，往往設置的防震縫寬度不夠或采用剛性材料填充，使防震縫兩側墻體的水平位移受到限制，地震時墻體抹灰破壞或開裂(圖6(a)、6(b))，類似破壞在磚混結構居住房屋中也普遍存在。裝修、裝飾工程受到的破壞主要為建筑受地震影響產生結構振動使內外墻瓷磚酥裂和脫落、踢腳線脫落以及吊頂石膏板墜落等(圖6(c)、6(d))，該類破壞多集中于縣城用房和居住房屋，主體結構均完好。

圖5 框架結構填充縫開裂

圖6 墻面抹灰與裝飾、裝修破壞

2.2 其他設施震害調查

地震還造成災區(qū)農牧業(yè)、交通和市政等設施破壞，直接經濟損失近2億元，占總經濟損失的19%。農牧業(yè)的震害包括羊圈墻體的裂縫、垮塌和牲畜死亡、天然草場滑塌、溫室大棚的墻體破壞，而溫室大棚的墻體破壞主要表現(xiàn)為墻體的局部倒塌或裂縫。在農牧業(yè)損失中羊圈倒塌和牲畜死亡震害最為嚴重;交通系統(tǒng)受到的破壞主要是橋梁和管涵發(fā)生輕微程度的裂縫以及鄉(xiāng)村公路邊坡小型滑塌，破壞較輕;市政設施受到的破壞主要是于田縣城的供水管網地下埋置主管網出現(xiàn)漏水點、熱源地磅抽水井下沉和污水處理廠清水池維護墻開裂等，經維修后仍可繼續(xù)使用(圖7)。

圖7 其他主要震害現(xiàn)象

3 破壞性地震對比分析

據(jù)歷史地震記錄，沿阿爾金斷裂帶曾發(fā)生過多次7級以上地震，之前最近的一次是2008年3月21日于田MS7.3地震，震中位于阿爾金斷裂西南郭扎錯一帶，西昆侖和巴顏喀喇地塊之間的阿爾金斷裂西南端NE向張性剪切段附近(徐錫偉等，2011)，在此次于田MS7.3地震震中西南約100km，距離居民聚居區(qū)相對較遠，地震未造成人員傷亡，造成直接經濟損失1.9億元②中國地震局等，2008，2008年3月21日新疆于田-策勒7.3級地震災害損失評估報告。表1給出了兩次MS7.3地震的重要參數(shù)及損失統(tǒng)計。

和田地區(qū)兩次MS7.3地震震中區(qū)均位于昆侖山高寒無人區(qū)，受災地區(qū)都以塔里木盆地內Ⅶ度、Ⅵ度區(qū)為主。但由表1可知，兩次地震的涉及范圍和損失程度相差較大，2008年MS7.3地震Ⅶ度區(qū)長半軸為123km，短半軸為72km，面積27340 km2;Ⅵ度區(qū)長半軸為187km，短半軸為136km，面積52080 km2。Ⅶ度區(qū)面積與本次地震基本一致，Ⅵ度區(qū)面積約為本次地震的一半，長、短半軸比本次地震分別小67、29km。災區(qū)僅涉及和田地區(qū)于田縣、策勒縣的16個鄉(xiāng)，災區(qū)總人口18.6萬，而本次地震災區(qū)總人口為45萬，災區(qū)范圍的變化是造成直接經濟損失不同的重要因素。

表1 兩次7.3級地震的重要參數(shù)及損失統(tǒng)計

兩次地震受災范圍不同的原因有兩方面:一是震中位置和震源深度不同，兩次地震震中均位于昆侖山高山區(qū)，但2008年MS7.3地震距離人口聚居區(qū)更遠，加之震源較深，災害的影響范圍相比本次地震較小;二是場地條件的影響，震中位于昆侖山區(qū)，但人口聚居區(qū)主要位于塔里木盆地南緣的山前平原區(qū)，主要集中在地基土層軟弱、地下水位淺的土質平原區(qū)，粉、細砂層厚度達百米以上，導致地震動產生明顯的放大作用，震害影響范圍較大。這在烈度Ⅶ度區(qū)和Ⅵ度區(qū)范圍上也有所佐證，兩次7.3級地震Ⅶ度區(qū)影響范圍均分布在山區(qū)，兩次地震Ⅶ度區(qū)長、短半軸基本一致;但Ⅵ度區(qū)就有所不同，本次MS7.3地震更靠近山前塔里木盆地邊緣，Ⅵ度區(qū)長、短半軸明顯增加。

直接經濟損失方面，本次地震震中位于2008年MS7.3地震震中東北100km，距離人口聚居區(qū)相對較近，影響范圍和災區(qū)人口數(shù)量都很大，造成直接經濟損失10.8億元，;2008年于田MS7.3地震造成直接經濟損失1.9億元，差別也較大。但從人均經濟損失考慮，本次地震災區(qū)人均直接經濟損失為2400元，2008年MS7.3地震為1020元。不考慮價格因素，本次地震人均直接經濟損失是2008年MS7.3地震的2.4倍。兩次地震發(fā)生時間相距6年，直接經濟損失的變化符合新疆歷史地震災害統(tǒng)計認識，即對于一般和較大地震災害，災區(qū)人均直接經濟損失為1000～3000元③譚明等，2011，新疆破壞性地震災害特征研究報告(其為歷史震害直接經濟損失的直接統(tǒng)計數(shù)據(jù)，未考慮價格上漲等動態(tài)因素)。

4 結論與討論

通過對2014年2月12日于田MS7.3地震烈度分布和主要震害現(xiàn)象的調查整理，并與歷史破壞性地震災害進行對比分析，對該地震的震害特征得到如下認識。

(1)本次地震災區(qū)房屋結構類型包括土坯房、木架結構、磚木結構、磚混結構和框架結構，但鄉(xiāng)村居住房屋多以老舊土坯房、木架結構抗震房為主，磚木結構、磚混結構和框架結構主要為公用房屋的結構形式。地震災區(qū)為經濟欠發(fā)達地區(qū)，基礎建設薄弱，災區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建筑結構類型抗震性能差，存在大量的老舊土坯房屋，老舊土坯房受到的破壞占本次地震災害直接經濟損失的比例較大，其他結構類型房屋的震害相對較輕。

(2)抗震安居房受到成災破壞的主要原因是早期建設的抗震安居房以保護生命為首要目的，為保證地震高發(fā)區(qū)群眾早日住進抗震安居房，2004年后第1批建設的抗震安居房選擇施工方便和造價相對低廉的木架結構房屋，這批房屋在災區(qū)覆蓋率高，在近幾年災區(qū)地震頻發(fā)的情況下發(fā)揮了重要的減災作用。但木架結構-笆子墻房屋耐久性較差，又經歷多次地震的影響，隨著時間的推移木架結構-笆子墻房屋抗震性能下降較快，而2011年后建設的磚木結構房屋——富民安居房抗震性能相對穩(wěn)定。因此，新建抗震房應選擇安全性和耐久性更好的磚木結構或磚混結構房屋，木架結構-笆子墻抗震安居房作為災區(qū)過渡性房屋結構形式應逐步被淘汰。

(3)抗震房發(fā)揮重要減災效益。本次MS7.3地震轉移安置54648人，占災區(qū)總人數(shù)的12%。與2008年MS7.3地震相比，兩次地震受災人數(shù)和范圍都相差較大，但轉移安置人數(shù)卻相差不大，2008年MS7.3地震轉移安置61461人，占災區(qū)人數(shù)的33%。由此可見，2004年開展抗震房建設以來，抗震房占災區(qū)房屋比例的逐漸提高為減少轉移安置人口數(shù)量和救災投入發(fā)揮了重要作用。

(4)本次地震距北部盆地邊緣人口密集區(qū)較近，場地條件為20m以上的粉細砂土覆蓋層，地下水位淺，地基土層軟弱，災害范圍明顯增加。通過對比于田兩次MS7.3地震在山區(qū)以及平原區(qū)的受災范圍可知，本次地震的Ⅵ度區(qū)范圍大于以往同級地震，軟弱場地對地震動的放大作用明顯。

(5)地震災害的受災范圍決定受災人口數(shù)量，受災人口數(shù)量的多少決定直接經濟損失的大小，本次MS7.3地震與2008年MS7.3地震震級相同，但受災范圍和受災人數(shù)差別較大。初步認為有如下三方面原因:一是2008年MS7.3地震震中距離人口密集區(qū)相對較遠，與最近自然村的距離比本次地震的多40km;二是震源深度不同，2008年于田MS7.3地震震源深度33km，本次MS7.3地震為12km;三是場地條件存在差異，本次地震受軟弱場地對地震動放大作用的影響，震害范圍更大。