2017年5月11日新疆塔什庫(kù)爾干MS 5.5地震震害特征分析1

劉 軍 譚 明 宋立軍 郝 婧 常想德 姚 遠(yuǎn) 吳國(guó)棟

1）貴州省地震局，貴陽(yáng) 520001

2）新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011

引言

2017年5月11日，新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)塔什庫(kù)爾干縣發(fā)生MS5.5地震，地震造成8人死亡、31人受傷，造成房屋及設(shè)施破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失共20.05億元（侯建盛等，2017）。

此次地震災(zāi)區(qū)主要涉及喀什地區(qū)塔什庫(kù)爾干縣科克亞爾柯?tīng)柨俗蚊褡遴l(xiāng)、塔合曼鄉(xiāng)、提孜那普鄉(xiāng)、塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)、班迪爾鄉(xiāng)、巴扎達(dá)什牧林場(chǎng)（行政隸屬班迪爾鄉(xiāng)）、瓦恰鄉(xiāng)、達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)等9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。災(zāi)區(qū)面積3288km2，受災(zāi)人口26486人，9285戶(hù)，由于房屋毀壞和較大程度破壞造成失去住所人數(shù)共計(jì)16194人，4753戶(hù)。

1 地震構(gòu)造背景及基本情況

1.1 地震烈度

此次地震震中位于新疆喀什地區(qū)塔什庫(kù)爾干縣塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)，宏觀震中位于塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)庫(kù)孜滾村，為Ⅷ度異常點(diǎn)。通過(guò)對(duì)災(zāi)區(qū)9個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場(chǎng)）的69個(gè)調(diào)查點(diǎn)展開(kāi)實(shí)地調(diào)查，得到的烈度圖等震線長(zhǎng)軸呈北北西走向分布（圖1）。Ⅶ度區(qū)面積227km2，長(zhǎng)軸28km，短軸8km，涉及塔什庫(kù)爾干鎮(zhèn)（含縣城）和塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)；Ⅵ度區(qū)面積3061km2，長(zhǎng)軸100km，短軸43km，涉及科克亞爾柯?tīng)柨俗蚊褡遴l(xiāng)、塔合曼鄉(xiāng)、提孜那普鄉(xiāng)、塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)、班迪爾鄉(xiāng)、巴扎達(dá)什牧林場(chǎng)（行政隸屬班迪爾鄉(xiāng)）、瓦恰鄉(xiāng)、達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)等8個(gè)鄉(xiāng)（場(chǎng)）；Ⅵ度區(qū)及以上總面積為3288km2。

圖1 塔什庫(kù)爾干地震烈度1 新疆地震局，2017.新疆塔什庫(kù)爾干5.5級(jí)地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告. Fig.1 The seismic intensity map of the Taxkorgan earthquake

1.2 發(fā)震構(gòu)造

震區(qū)位于帕米爾高原塔什庫(kù)爾干斷陷谷地，該谷地是由青藏高原西北帕米爾構(gòu)造結(jié)內(nèi)部塔什庫(kù)爾干拉張系晚新生代以來(lái)的拉張作用形成的盆地，其南北狹長(zhǎng)，東西分布海拔為4000—5000m的高山。

震區(qū)內(nèi)塔什庫(kù)爾干斷裂成型于華力西時(shí)期，有長(zhǎng)期的演化發(fā)育史。大部分在喜馬拉雅期重新復(fù)活，該斷裂控制著塔什庫(kù)爾干盆地的形成與演化，此次塔什庫(kù)爾干MS5.5地震就發(fā)生在塔什庫(kù)爾干斷裂帶上（圖2）。

從本次地震的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)分區(qū)背景來(lái)看，新近紀(jì)以來(lái)震區(qū)所處的西昆侖隆起區(qū)隆起幅度大致在2—7km，該隆起區(qū)第四紀(jì)以來(lái)的隆起幅度和速率分別為1200—1700m和10—13mm/a。

1.3 震區(qū)場(chǎng)地條件

震區(qū)位于帕米爾東北—西昆侖區(qū)段，西昆侖山體呈北西—南東走向，平均海拔5000—6000m，主要山峰偏于西部。主峰公格爾山海拔7649m，慕士塔格山為7509m，山體寬厚高大，南北不對(duì)稱(chēng)，北坡長(zhǎng)而陡峭，與海拔1000m多的塔里木盆地相鄰，高差4000m。帕米爾高原實(shí)際上并非平坦的高原面，由幾組山脈和山脈之間寬闊的谷地和盆地構(gòu)成。

此次震中位于塔什庫(kù)爾干谷地內(nèi)，發(fā)育有塔什庫(kù)爾干河，震區(qū)附近谷地與兩側(cè)高差700—1200m，谷地總體走向近南北，寬數(shù)千米，呈狹長(zhǎng)狀，谷地兩岸冰磧物堆積及沖洪積堆積發(fā)育，村莊沿河流階地及山前沖洪積扇分布（劉軍等，2014），該地貌單元內(nèi)場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅰ類(lèi)，如圖3所示。

圖2 塔什庫(kù)爾干地震構(gòu)造1 新疆地震局，2017.新疆塔什庫(kù)爾干5.5級(jí)地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告. Fig.2 Seismotectonic map around the Taxkorgan earthquake area

圖3 震區(qū)場(chǎng)地條件分布 Fig.3 Distribution map of site conditions in the earthquake area

2 震害特征分析

2.1 地震災(zāi)害特征分析

本次地震涉及影響范圍內(nèi)的房屋結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要包括簡(jiǎn)易房（土石木結(jié)構(gòu)）、磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及少量的框架結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)易房按照承重墻體可分成兩類(lèi)，其中一類(lèi)主要分布在山前洪積扇傾斜平原地帶，多為當(dāng)?shù)鼐用窬偷厝〔亩ǎ蓓斀Y(jié)構(gòu)為先搭建房梁后在其上擱置短木條作為椽子，在椽子上鋪設(shè)草席后覆蓋房泥，部分老舊房屋屋頂房泥較厚，墻體由卵石、粉土砌筑而成，粘結(jié)強(qiáng)度極差，加之施工質(zhì)量和場(chǎng)地條件的影響，造成一定數(shù)量的毀壞和大面積破壞，是導(dǎo)致本次地震造成人員傷亡的主要原因；另一類(lèi)主要分布在塔什庫(kù)爾干河兩岸階地上，此類(lèi)房屋多為土坯砌筑而成。由于該地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后，交通極為不便，建造成本高，在縣城存在大量2000年左右建設(shè)的土石木房屋。在地震中，第一類(lèi)房屋大面積倒塌，房屋倒塌基本為整體性?xún)A覆，第二類(lèi)土坯房倒塌相對(duì)略少，多為局部倒塌，2種不具抗震性能的房屋破壞面積較嚴(yán)重，計(jì)算時(shí)均列入土石木結(jié)構(gòu)房屋，該類(lèi)房屋在鄉(xiāng)鎮(zhèn)Ⅶ度區(qū)毀壞達(dá)39.1%，在縣城的Ⅶ度區(qū)毀壞達(dá)24.3%。震區(qū)各類(lèi)結(jié)構(gòu)房屋面積如表1所示。

表1 震區(qū)各類(lèi)結(jié)構(gòu)房屋面積（單位：m2） Table1 Total areas of various kinds of structures in the earthquake area （unit: m2）

鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的磚木結(jié)構(gòu)房屋為近年新建居住用房，設(shè)有構(gòu)造措施，抗震能力好；老舊磚木房屋未經(jīng)抗震設(shè)防，砌筑工藝和質(zhì)量較差。震區(qū)老舊磚木房屋嚴(yán)重破壞現(xiàn)象為房屋承重墻體大面積剪切裂縫或外閃，局部屋頂塌落；中等破壞現(xiàn)象主要為墻體斜向或豎向開(kāi)裂，寬度約1mm，但延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，由墻體頂部延伸至底部。Ⅶ度區(qū)嚴(yán)重破壞以上達(dá)24.3%，但無(wú)整體倒塌房屋，該類(lèi)結(jié)構(gòu)房屋未造成人員傷亡。

磚混結(jié)構(gòu)房屋主要是鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）公用房屋，或縣城的居住用房。2010年后建設(shè)的磚混結(jié)構(gòu)房屋抗震能力較好，地震后出現(xiàn)一定數(shù)量墻體細(xì)微開(kāi)裂。2000年前建設(shè)磚混結(jié)構(gòu)辦公樓設(shè)防烈度低，在地震中造成一定數(shù)量嚴(yán)重破壞。震區(qū)典型房屋災(zāi)害如圖4所示。

圖4 震區(qū)典型房屋震害 Fig.4 Typical damages caused by the earthquake

框架結(jié)構(gòu)多為2010年后新建辦公用房，抗震能力好，未產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞，但出現(xiàn)大面積填充墻開(kāi)裂，修復(fù)量大。

通過(guò)對(duì)震區(qū)69個(gè)調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行均勻抽樣調(diào)查（孫景江等，2011），最后得到本次地震震區(qū)房屋破壞比，如表2所示。

2.2 基礎(chǔ)設(shè)施與生命線工程的破壞

在市政設(shè)施方面，地震造成42km供排水管道、34km供暖管道和4座供熱站受損，造成供水廠、污水廠氧化池及構(gòu)筑物受損；交通系統(tǒng)方面，共86km道路損毀，350m隧道嚴(yán)重?fù)p壞，9座橋涵、135處涵洞和20km道路防護(hù)損壞。塔什庫(kù)爾干縣村莊道路局部塌陷情況如圖5所示。

表2 震區(qū)各類(lèi)結(jié)構(gòu)房屋的破壞情況 Table2 Statistial results of building damages of various structures in the earthquake area

圖5 塔什庫(kù)爾干縣村莊道路局部塌陷 Fig.5 Village road damage in Taxkorgan county

在水利系統(tǒng)方面，地震造成114km水渠受損，對(duì)震區(qū)農(nóng)作物灌溉造成一定影響。在達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)，草場(chǎng)水渠破壞造成庫(kù)什吾尼可爾村、恰特爾塔什村、土拉村及庫(kù)什吾尼可爾村等30余戶(hù)、約0.12km2棉作地灌溉受影響，對(duì)震區(qū)居民的收入造成一定影響，恢復(fù)時(shí)間需要1個(gè)月左右。塔什庫(kù)爾干縣達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)阿特加依里村草場(chǎng)水渠地基失穩(wěn)，在地震作用下完全破壞（圖6）。

圖6 布達(dá)爾鄉(xiāng)阿特加依里村草場(chǎng)水渠地基破壞情況 Fig.6 Damage of water channel at Atejiayili village of Dabudaer town

在電力系統(tǒng)方面，地震造成63座（110kV、220kV）塔基局部受損，1座110kV變電所和11座35kV變電所受損。電力系統(tǒng)破壞造成塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)布依阿勒村、加隆且特村和吐?tīng)柕脦?kù)勒村等近60戶(hù)居民用電中斷，經(jīng)過(guò)5天的搶修，斷電區(qū)域已經(jīng)恢復(fù)供電。

在通訊系統(tǒng)方面，地震造成移動(dòng)、聯(lián)通、電信公司7個(gè)核心機(jī)房受損（圖7），3座鐵塔損壞，5km光纜倒伏。通訊系統(tǒng)破壞造成塔什庫(kù)爾縣城轄區(qū)內(nèi)部分居民通信不穩(wěn)定、少數(shù)居民固定電話不能呼入進(jìn)戶(hù)，經(jīng)過(guò)2天的緊急搶修，通訊基本恢復(fù)正常。

圖7 塔什庫(kù)爾干縣通信系統(tǒng)中心機(jī)房橫向裂縫 Fig.7 Transverse cracks in communication room of Taxkorgan county

3 安居富民工程減災(zāi)效益分析

在近年來(lái)新疆發(fā)生的歷次破壞性地震中，震區(qū)建設(shè)的安居富民工程和抗震安居房（張勇，2005）在減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失中發(fā)揮了顯著作用（譚明等，2014）。在此次地震中，塔什庫(kù)爾干縣絕大部分倒塌的房屋為老舊的簡(jiǎn)易房，造成人員傷亡的房屋均為土石木房屋，宏觀震中附近的安居富民房屋均完好。新疆大規(guī)模實(shí)施安居富民工程后，建造的農(nóng)居符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，無(wú)一受到毀壞或者嚴(yán)重破壞，抗震性能得到檢驗(yàn)（唐麗華等，2016）。

震后通過(guò)對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行抽樣調(diào)查，統(tǒng)計(jì)了安居房及安居工程改造的土木、磚木及磚混結(jié)構(gòu)房屋所占比例，并根據(jù)災(zāi)區(qū)安居房未改造前的土木、磚木及磚混結(jié)構(gòu)房屋數(shù)據(jù)，結(jié)合新疆地區(qū)安居富民房震害矩陣，對(duì)塔什庫(kù)爾干5.5級(jí)地震的減災(zāi)效益進(jìn)行了計(jì)算和分析。在地震災(zāi)害損失評(píng)估中，將抗震安居房和安居富民房面積替換為改造前的簡(jiǎn)易房屋面積，計(jì)算抗震房減災(zāi)效益（劉軍等，2016），具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 塔什庫(kù)爾干縣震區(qū)安居富民房減災(zāi)效益對(duì)比 Table3 Statistical results of reducing damage with anti-seismic living room project

4 結(jié)語(yǔ)

（1）此次地震屬于淺源中強(qiáng)地震，震源深度8km，地面振動(dòng)強(qiáng)。極震區(qū)位于地震斷裂上方，災(zāi)害破壞較集中，對(duì)震中附近的庫(kù)孜滾村造成了毀滅性破壞，與同級(jí)別地震相比較災(zāi)情較重。

（2）塔什庫(kù)爾干盆地是1個(gè)冰磧堆積盆地，其地下沉積物質(zhì)具有強(qiáng)烈的不均一性，這種分選性極差的場(chǎng)地地基條件對(duì)地震動(dòng)有一定放大效應(yīng)，因此造成縣城城區(qū)內(nèi)的磚混結(jié)構(gòu)房屋出現(xiàn)了不同程度的破壞，多數(shù)框架結(jié)構(gòu)房屋填充墻大面積開(kāi)裂。

（3）災(zāi)區(qū)位于帕米爾高原，自然條件惡劣，資源匱乏，經(jīng)濟(jì)落后，建設(shè)成本高，自建房屋質(zhì)量差，抗震能力低，也是本次地震震級(jí)不大、震害較重的重要原因。