内蒙古阿拉善左旗M 5.8地震强震记录分析

杨 锐解全才杨 程钱 亮李继龙毛国良王莉婵刘 新

1）中国石家庄 050021河北省地震局

2）中国哈尔滨150080中国地震局工程力学研究所

内蒙古阿拉善左旗M 5.8地震强震记录分析

杨 锐1）解全才2）杨 程2）钱 亮2）李继龙2）毛国良1）王莉婵1）刘 新1）

1）中国石家庄 050021河北省地震局

2）中国哈尔滨150080中国地震局工程力学研究所

2015年4月15日内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗发生M 5.8地震，国家强震动台网中心获取39组强震动记录。对此地震进行反应谱和傅里叶谱分析，得出峰值加速度图和仪器烈度图，得到仪器烈度值最大为6.5度，震中距最小的地震台仪器烈度为6.2度，与震中现场灾害评估烈度7度、大部分地区6度一致，充分体现了强震动台网建设成效。

强震动记录；加速度峰值；频谱分析；地震烈度

0 引言

2015年4月15日15时39分在内蒙古自治区阿拉善盟阿拉善左旗(39.8°N，106.3°E)发生M 5.8地震，震源深度10 km，截至4月17日08时00分，内蒙古测震台网记录余震86次，其中M 3.0以上余震3次，最大余震为4月15日15时44分M 4.0地震。此次地震震中在巴音木仁附近，人员稀少。震中距乌海市43 km、石嘴山市86 km、阿拉善左旗121 km。乌海市震感强烈，阿拉善左旗、巴彦淖尔市临河区震感明显，包头市、呼和浩特市部分地区有感，虽然没有人员伤亡，但造成一定社会影响。地震发生后，内蒙古自治区地震局启动Ⅲ级应急响应。

中国地震局工程力学研究所强震动台网中心及时回收内蒙古自治区地震局13组强震台站记录资料，宁夏回族自治区地震局26组强震台站记录资料。真实地震是检验数据和仪器性能的最好机会，对强震台网建设、发展和完善具有很大促进作用。本文将针对此次内蒙古阿拉善左旗M 5.8地震强震记录进行汇总分析，验证强震台网建设的成效。

1 强震记录

1.1 强震台参数

内蒙古阿拉善左旗M 5.8地震后，至当日18时，国家强震动台网中心接收内蒙古自治区地震局11组强震动记录事件，截至20时，新增28组强震动记录事件，其中内

蒙古自治区地震局2组，宁夏回族自治区地震局26组，计39个强震台记录到此次地震，具体参数见表1。台站配备哈尔滨威波瑞科技有限公司生产的SLJ-100型外置力平衡式加速度计及美国Kinemetrics公司生产的ETNA型和瑞士SYSCOM公司生产的MR2002型数字强震动记录仪，具体参数见表2。强震记录清晰完整、震相明了。

39个强震动台土层台34个，基岩台5个，震中距分布在38.9—440.2 km范围内，台站测点分布见图1，其中巴彦木仁地震台震中距最小，为38.9 km（表1）。

图1 数据台测点分布Fig.1 Distribution of the observation points

表1 台站参数及M 5.8地震加速度记录Table 1 Station parameters and acceleration records for M 5.8 earthquake

表2 强震仪类型Table 2 The seismometers used for strong motion record

1.2 强震动数据

内蒙古阿拉善左旗M 5.8地震发生后，国家强震动台网共获取39个强震动台站加速度记录，通过数据格式转换，得到3分量加速度峰值，见表1，其中巴彦木仁台（震中距最小）加速度峰值为105.5 cm/s2，吉兰泰台（震中距比巴彦木仁台大，比其他地震台小）记录的最大峰值加速度为170.3 cm/s2。由巴彦木仁台和吉兰泰台原始数据的强震时程曲线（图2）可见，强震记录清晰完整，且可见M 5.8地震后又获得一个小震记录，其中巴彦木仁台记录的小震时程曲线清晰，而吉兰泰台小震记录几乎淹没在大震波形里。

图2 阿拉善左旗M5.8地震加速度时程记录(a)巴彦木仁台； (b)吉兰泰台Fig.2 Acceleration time-history of Alax Zuoqi M 5.8 earthquake

2 加速度数据分析

2.1 加速度反应谱

强震记录频谱表示一次地震动过程中振幅与频率关系的曲线。地震记录中包含许多丰富的振动频率，不同地区的主要振动频率不同，在不同频率振动作用下，结构振动就不相同。为了避免地震作用下结构发生共振现象，确保结构安全，有必要对地震频率成分进行分析（李山有，2004）。根据震中距选择有代表性的8个地震台站（巴彦木仁、吉兰泰、乌海、正谊关、巴彦浩特、五原、包头、薛家湾）进行频谱分析，反应谱阻尼系数分别取0、0.02、0.05、0.1和0.2，得到8个地震台东西、南北、垂直分量24个分道5种阻尼比单自由度系统的加速度反应谱，见图3。图中横坐标为自振圆频率，纵坐标为反应谱值，可以看出，8个地震台的反应谱高频成分比较丰富，多数地震台两个水平分量的反应谱比较一致，主要分布在6—12 Hz。图3同时反映了不同地貌、相同覆盖层深度、不同震中距反应谱的细微变化，震中距越大，三分向反应谱越接近，随着震中距加大，高频值反应谱的衰减快于低频成分。说明介质对高频信号有吸收作用，低频信号能够传播更远的距离，所以远场的高层建筑物要防止长周期（低频）共振。

图3 阿拉善左旗M 5.8地震加速度反应谱(a)巴彦木仁； (b)吉兰泰； (c)乌海； (d)正谊关； (e)巴彦浩特； (f)五原； (g)包头； (h)薛家湾Fig.3 Acceleration response spectra of Alax Zouqi M 5.8 earthquake

2.2 加速度傅氏谱

根据内蒙古和宁夏测震台网39个强震动台记录得到117条加速度傅氏谱，其中单峰值型和双峰值型较少，多为多峰值型傅氏谱，可能是因为所选台站均为土层地震台，频率成分丰富（李永振，2011）。篇幅有限，在此不一一列出117条傅氏谱分析结果，只选出4个震中距较近的土层地震台（巴彦木仁、吉兰泰、乌海、巴彦浩特地震台）加速度记录进行傅氏谱分析，计算结果见图4。由图4可见，震中距最近的巴彦木仁、吉兰泰、乌海地震台加速度谱峰值均处在5—14 Hz之间，尤其震中距分别为38.9 km和46.6 km的巴彦木仁台和吉兰泰台，谱峰值变化不大（图4）。

图4 阿拉善左旗M5.8地震傅氏谱(a)巴彦木仁； (b)吉兰泰； (c)乌海； (d)巴彦浩特Fig.4 Fourier spectrum of Alax Zouqi M 5.8 earthquake

2.3 地震动衰减

利用获取的地震台站加速度峰值，画出不同震中距加速度峰值变化曲线，见图5。由图5可见，震中距约100 km，地震动衰减变化不大，但超过100 km，随着震中距增大，地震动衰减变化较大，且垂直分量衰减较快，尤其震中距在400 km左右，地震动衰减变化更大。

图5 加速度峰值随震中距的变化Fig.5 The change of peak acceleration with distance

3 地震烈度分析

内蒙古自治区阿拉善左旗发生M 5.8地震后，内蒙古自治区地震局启动Ⅲ级地震应急响应，现场联合工作队深入灾区，对阿拉善盟、鄂尔多斯市、乌海市和巴彦淖尔市的6个旗（区）共计72个调查点的房屋建筑进行现场灾害调查，确定此次地震最高烈度为Ⅶ度，见表3和图6(a)。由图6(a)可见，等震线长轴呈北东东走向分布，Ⅵ度及以上区域总面积约为5 030 km2，共涉及内蒙古自治区6个旗、县（区），包括阿拉善盟的阿拉善左旗、阿拉善经济开发区、乌兰布和沙产业生态示范区、鄂尔多斯市鄂托克旗、乌海市海勃湾区（表3）。此外，Ⅵ度区外的部分地区受到地震波及，个别居民点房屋有少量破坏。Ⅶ度区位于乌兰布和沙产业生态示范区巴彦木仁苏木和阿拉善左旗吉兰泰镇交界处。Ⅵ度区西自阿拉善左旗吉兰泰镇政府所在地，东至乌海市海勃湾区西部，北自乌兰布和沙产业生态示范区巴彦木仁苏木和平村南，南至茫来北。与国家强震动台网中心利用强震加速度记录得出的仪器烈度值比较接近，见图6(b)，其中巴彦木仁和吉兰泰地震台由强震数据得出的仪器烈度分别为6.2度和6.5度（表1），仪器烈度等震线长轴也呈北东东走向分布，吉兰泰台附近仪器烈度基本可定为7度，与现场灾害评估定出的7度位置稍有偏差（表3）。仪器烈度由地震动参数和地震烈度回归关系计算得出，比现场震害宏观调查得出的地震烈度结果快速、及时，且地震烈度结果基本一致（最高为7度，大部分为6度），可以参考仪器烈度值进行震后救援、指挥，提高震灾救援效率。仪器烈度与实际现场考察烈度有少许差入，可能与地质结构、仪器性能、场地响应等有一定关系，有待更多的数据和地震实例来考证（崔建文，2007）。

图6 阿拉善左旗M 5.8地震震中分布(a)现场考察地震烈度； (b)仪器地震烈度分布Fig.6 Intensity distribution of Alax Zouqi M 5.8 earthquake

表3 地震烈度值Table 3 Seismic intensity values

4 结论

2015年4月15日15时39分内蒙古阿拉善左旗发生M 5.8地震，国家强震动台网中心接收内蒙古和宁夏测震台网39组强震动加速度记录，初步分析可以得出以下结论：①39个地震台震中距在38.9—422.6 km，加速度峰值在0.7—170.3 cm/s2，最大水平加速度峰值为吉兰泰台东西分向170.3 cm/s2，最大竖向加速度峰值为巴彦木仁台的105.5 cm/s2；②对强震数据进行谱分析，多数台两个水平分量的反应谱比较一致，主要分布在6—12 Hz，且加速度傅氏谱以多峰值为主；③随着震中距增大，地震动衰减加快，且垂直向衰减较快；④利用强震数据得到的仪器烈度值与现场灾害评估结果较为吻合，强震动数据的获取能够为灾区救援指导工作及时提供参考数据。

实际震例是检验观测数据和仪器性能的最佳机会，对强震数据的应用和处理，对评价仪器工作性能和强震台网建设及强震数据产出具有促进意义。强震数据的积累和应用，体现了强震台网的建设实效，今后应更加重视强震观测。

崔建文，李正光，赵云旭，等.2007年宁洱6.4级地震强震动观测记录[J].地震研究，2007，30（4）：384-388.

何少林，闵祥仪，何新社，等.2002年12月17日玉门ML4.5地震的强震仪多条记录资料分析[J].西北地震学报，2004，26（3）：274-279.

李山有.强震动观测技术[J].东北地震研究，2004，4 ：64-74.

李永振.辽宁海城M 4.3地震强震记录分析[J].地震地磁观测与研究，2011，32（6）：40-46.

Analysis of strong motion records of Alax Zuoqi M 5.8 earthquake

Yang Rui1)，Xie Quancai2)，Yang Cheng2)，Qian Liang2)，Li Jilong2)，Mao Guoliang1)，Wang Lichan1)and Liu Xin1)
1) Earthquake Administration of Hebei Province,Shijiazhuang 050021,China
2) Institute of Engineering Mechanics,China Earthquake Administration,Harbin 150080,China

One M 5.8 earthquake occurred in Alax Zouqi,Inner Mongolia on April 15,2015.There are 39 sets of strong motions recorded by National Strong Motion Network Center.According to the peak acceleration diagrams and instrument intensity map which obtained from the analysis of the response spectrum and the Fourier spectrum of the strong motion of Alax Zouqi M 5.8 earthquake,the maximum instrument intensity is 6.5 degree and the instrument intensity of the nearest station is 6.2 degree which are basically consistent with the epicenter intensity of 7 degree from site disaster assessment and most areas of 6 degree.And the similarity can fully refl ect the role and effect of the strong motion network construction.

strong motion record，the peak of acceleration，spectral analysis，seismic intensity

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.05.006

杨锐（1983—），女，河北怀来人，工程师，本科，主要从事地震监测与速报工作。

E-mail： yangrui9811@eyou.com

中国地震局测震台网青年骨干培养专项（项目编号：20160504）；河北省地震局科技星火项目（项目编号： DZ20160407040）

本文收到日期：2015-10-30