美國(guó)大壩實(shí)情

文/美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)

譯/李文偉

美國(guó)大壩實(shí)情

文/美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)

譯/李文偉

《國(guó)家大壩清單》顯示，美國(guó)有85,000多座大壩，平均使用年限僅51年。隨著大壩老化和下游開(kāi)發(fā)的增加，有缺陷的大壩數(shù)量已超過(guò)4,000座，其中包括1,819座潛在的高危大壩。2009年大壩等級(jí)為D。

2005年卡特里娜颶風(fēng)造成龐恰特雷恩湖堤壩被沖垮，奧基抽畢湖的堤壩安全成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。攝影/JoeRaedle/GettyNorthAmerica/CFP

大壩提供的主要效益包括飲用水、發(fā)電、防洪、灌溉和娛樂(lè)。這些大壩或由聯(lián)邦機(jī)構(gòu)、州、市政府公共擁有和運(yùn)行，或由商業(yè)和企業(yè)私人擁有和運(yùn)行。作為典型的土堤或混凝土建筑物，大壩可高達(dá)770英尺（約234.7米），儲(chǔ)蓄數(shù)十億加侖（約454.5多萬(wàn)立方米）的水。大壩的“潛在危險(xiǎn)”是根據(jù)失事后的預(yù)期結(jié)果，而不是根據(jù)大壩狀況來(lái)分類(lèi)的，類(lèi)別包括“潛在高危險(xiǎn)”（萬(wàn)一失事后預(yù)期的生命損失），“潛在重大危險(xiǎn)”（對(duì)建筑物和重要基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)期損害），“潛在低危險(xiǎn)”（大壩預(yù)期損失或洪澇區(qū)預(yù)期損害，但沒(méi)有預(yù)期生命損失）。

由美國(guó)陸軍工程師兵團(tuán)所做的《國(guó)家大壩清單》顯示，美國(guó)大壩數(shù)量已上升到85,000座之多，但其中只有11%是由聯(lián)邦政府擁有或控制。確保國(guó)家其余大壩安全的責(zé)任，就落到了州大壩安全規(guī)劃上。

許多州大壩安全規(guī)劃并沒(méi)有充足的物力、資金或人員用于大壩安全檢查、采取適當(dāng)?shù)膹?qiáng)制行動(dòng)或通過(guò)審查設(shè)計(jì)規(guī)劃、進(jìn)行建設(shè)施工檢查，以確保建筑物的質(zhì)量和安全。例如，得克薩斯州只有7名工程師和43.5萬(wàn)美元的年度預(yù)算來(lái)管控7,400多座大壩。這就意味著每個(gè)巡視檢查員要負(fù)責(zé)1,050多座大壩。

更嚴(yán)峻的是，盡管阿拉巴馬州有2,000多座大壩，但該州并沒(méi)有大壩安全規(guī)劃。在某些州，許多大壩依據(jù)本州法律而獲得特殊的檢查豁免。例如，在密蘇里州有740座潛在高危大壩由于壩高不到35英尺（約10.7米）而被免于檢查。大壩的檢查工作對(duì)這些州而言，是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

美國(guó)需修補(bǔ)的有缺陷的大壩數(shù)量

美國(guó)馬薩諸塞州勞倫斯城，洪水過(guò)后大壩附近的建筑逃過(guò)劫難。攝影/DarrenMcCollester/GettyNorthAmerica/CFP

在大壩總數(shù)上升的同時(shí)，潛在高危大壩的數(shù)量也在以驚人的速度增長(zhǎng)，現(xiàn)在總數(shù)達(dá)15,237座。這意味著自2007年以來(lái)，新增了3,300多座潛在高危大壩。這些增長(zhǎng)是大壩下游新開(kāi)發(fā)的結(jié)果。下游的發(fā)展極大加劇了潰壩的后果，并導(dǎo)致對(duì)大壩重新分級(jí)?？紤]到更為嚴(yán)重的潰壩后果，該分級(jí)的變更對(duì)安全標(biāo)準(zhǔn)提出了更為嚴(yán)苛的要求。

被確定為不安全或有缺陷的大壩數(shù)量已由2005年的3,271座，上升到2007年的4,095座。在這些大壩中，潛在高危大壩亦屬有缺陷的大壩，其數(shù)量由2005年的1,367座，增加到2007年的1,826座。表“美國(guó)需修補(bǔ)的有缺陷的大壩數(shù)量”最能表征國(guó)家大壩狀況，該表顯示，需要修補(bǔ)的高危大壩數(shù)量在增長(zhǎng)，而已修補(bǔ)的大壩數(shù)量各年度間持平，未見(jiàn)增長(zhǎng)。修補(bǔ)大壩的速度未能跟上亟待修復(fù)的高危大壩的增長(zhǎng)速度。需要修補(bǔ)的和實(shí)際已修補(bǔ)的大壩數(shù)量之間，缺口正顯著增大。

許多大壩由于老化、劣化和缺乏維護(hù)，而被確定為是有缺陷的。大洪水和地震是能造成巨大安全風(fēng)險(xiǎn)的極端事件，人們對(duì)此類(lèi)極端事件的科學(xué)與工程知識(shí)逐漸增長(zhǎng)，預(yù)測(cè)大壩結(jié)構(gòu)對(duì)此類(lèi)事件響應(yīng)方式的能力逐漸增強(qiáng)。在這種情況下，更多大壩經(jīng)常地被認(rèn)定為不安全或存在缺陷。許多大壩是30或40年以前采用當(dāng)時(shí)最好的科學(xué)和工程技術(shù)修建的。但是，因?yàn)橐褮v經(jīng)了40年時(shí)間，并且人們對(duì)威脅大壩安全的極端事件以及事件的后果的預(yù)測(cè)能力大大增強(qiáng)，越來(lái)越多的大壩被認(rèn)定為不安全或存在缺陷。

依據(jù)1996年水資源開(kāi)發(fā)法案，《國(guó)家大壩安全規(guī)劃》得以創(chuàng)立，該規(guī)劃由聯(lián)邦緊急事件管理機(jī)構(gòu)管理，旨在向各州提供激勵(lì)性撥款和促進(jìn)科研的培訓(xùn)。在《國(guó)家大壩安全規(guī)劃》和更強(qiáng)的州安全規(guī)劃作用下，國(guó)家大壩的安全狀況已取得一些成功和改進(jìn)，但總的來(lái)說(shuō)并沒(méi)有得到改善，成功的方面包括一些州的安全規(guī)劃在人員、預(yù)算、大壩安全檢查等方面有適度增加。用于識(shí)別和通告在潰壩事件中居住在大壩下游的居民，并協(xié)調(diào)災(zāi)民疏散的“緊急行動(dòng)計(jì)劃”的數(shù)量也在增長(zhǎng)。然而，全國(guó)范圍內(nèi)被緊急行動(dòng)計(jì)劃覆蓋的潛在高危大壩數(shù)量仍然停留在黯淡的50%。更糟糕的是，許多潛在的高危大壩是未被監(jiān)管和未經(jīng)檢查的，大約30%的潛在高危大壩在最近五年里沒(méi)有被檢查過(guò)。

美國(guó)高危大壩數(shù)量

對(duì)于全美85,000座大壩，聯(lián)邦機(jī)構(gòu)僅擁有或管控其中很小的比例，但他們?cè)诒O(jiān)督方面面臨著巨大挑戰(zhàn)。隨著國(guó)家大壩老化和下游開(kāi)發(fā)的增加，以及更好的工程方法不斷發(fā)展完善，大壩需要更為有效的修復(fù)。

幾個(gè)案例包括：美國(guó)陸軍工程師兵團(tuán)所屬的狼溪壩（WolfCreekDam）修復(fù)費(fèi)用達(dá)3.17億美元，由美國(guó)陸軍工程師兵團(tuán)與美國(guó)墾務(wù)局共同承擔(dān)的福索姆壩（Folsom）重大修繕耗資約15億美元，將持續(xù)至2019年。

據(jù)州大壩安全官方協(xié)會(huì)估算，2009年修繕全國(guó)大壩的總費(fèi)用共需500億美元，維修潛在高危大壩所需投資額總計(jì)160億美元。這些估算與州大壩安全官方協(xié)會(huì)2003年度報(bào)告相比有顯著增加，當(dāng)時(shí)全部大壩所需的投資為360億美元，潛在高危大壩所需投資為101億美元。

2009年的這份報(bào)告指出，未來(lái)十年里還需要追加120億美元的投資，以消除現(xiàn)在積壓未處理的4,095座有缺陷的大壩。這意味著在上述正在修補(bǔ)的大壩中，需修補(bǔ)的潛在高危大壩數(shù)量以每年270座的速度在增加，每年額外費(fèi)用達(dá)8.5億美元。為了解決額外增加的2,276座有缺陷、但不是高危的大壩，每年需要額外投入3.35億美元，未來(lái)十年共需投入近34億美元。

自執(zhí)行《國(guó)家大壩清單》以來(lái)，在識(shí)別國(guó)家大壩狀況方面取得了很大的進(jìn)展，但2008年在田納西州發(fā)生的一起熱電廠灰壩失事事件反映出一個(gè)致命的漏洞，主要表現(xiàn)在聯(lián)邦以及各州對(duì)于與電力和礦業(yè)有關(guān)大壩的管理上。許多州并沒(méi)有權(quán)力管理采礦壩，其他一些州僅在采礦作業(yè)停止之后才管理采礦壩，還有一些州不是通過(guò)執(zhí)行大壩安全規(guī)劃的機(jī)構(gòu)而是通過(guò)部門(mén)來(lái)管理采礦壩。在聯(lián)邦一級(jí),煤礦行業(yè)和金屬/非金屬行業(yè)在監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)上就有很大差別——涉及的標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計(jì)、檢查，以及對(duì)高危大壩提供緊急行動(dòng)計(jì)劃的需求等方面。

2006年5月，美國(guó)東北部地區(qū)普降大雨，一些地區(qū)的大壩有崩潰危險(xiǎn)，道路也被沖毀，數(shù)百人被迫撤離。攝影/DarrenMcCollester/GettyNorthAmerica/CFP

恢復(fù)能力

由于大壩很少有靜不定結(jié)構(gòu)，通常難以恢復(fù)原狀。受區(qū)域影響，只有50%的高危大壩具有緊急行動(dòng)計(jì)劃。

美國(guó)國(guó)土安全部通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)辦公室與大壩安全委員會(huì)、聯(lián)邦和州機(jī)構(gòu)，以及所有的業(yè)主和經(jīng)營(yíng)者聯(lián)合，已開(kāi)始討論這一重要問(wèn)題。鑒于大壩數(shù)量巨大且恢復(fù)能力水平范圍寬廣，他們正在努力制定一個(gè)合理的優(yōu)先方式，以協(xié)調(diào)保護(hù)項(xiàng)目和增強(qiáng)恢復(fù)能力。當(dāng)大壩的功能（飲水、發(fā)電、防洪、內(nèi)陸航運(yùn)）喪失時(shí)，大壩重要的實(shí)體和功能特點(diǎn)——諸如失事后果和關(guān)鍵利益喪失等，被認(rèn)為是識(shí)別哪座大壩具有最嚴(yán)重和長(zhǎng)久性影響的基礎(chǔ)。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中，通過(guò)考慮對(duì)公共安全、地方貿(mào)易、服務(wù)提供者等所有部門(mén)的影響，那些以提高恢復(fù)能力和安全性為目標(biāo)的戰(zhàn)略能夠得到有效的確認(rèn)。

提升等級(jí)個(gè)案

美國(guó)自然資源保護(hù)局流域修復(fù)規(guī)劃自1948年起，美國(guó)農(nóng)業(yè)部自然資源保護(hù)局已向當(dāng)?shù)亓饔蚬芾矸教峁┝思夹g(shù)和資金援助，以修建11,000座大壩（主要目的是防洪、供水和水土保持），其中多數(shù)大壩已依據(jù)《流域保護(hù)和防洪法案》建成。雖然這些流域的大壩工程每年帶來(lái)了巨大的效益，但成千上萬(wàn)的大壩需要修復(fù)：其中1,065座流域大壩已經(jīng)超過(guò)其設(shè)計(jì)使用壽命；到2015年，將另有4,300座大壩超過(guò)其設(shè)計(jì)使用壽命；由于下游的發(fā)展，大大增加了大壩失事的后果，使得大壩安全標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，因此有1,000座大壩需要修復(fù)。

從衛(wèi)星上看地球：美國(guó)猶他州格倫峽谷大壩。攝影/DigitalGlobe/GettyImages/CFP

自然資源保護(hù)局實(shí)施了一項(xiàng)非常成功的項(xiàng)目，向啟動(dòng)維修全美范圍內(nèi)流域大壩的巨大工作提供評(píng)估、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)資金。項(xiàng)目的成功是自然資源保護(hù)局、當(dāng)?shù)毓芾矸健⒅荽髩伟踩賳T等各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)通力合作和國(guó)會(huì)提供資金支持的結(jié)果。設(shè)計(jì)和建設(shè)資金采用共同分擔(dān)的形式，自然資源保護(hù)局提供65%，通過(guò)地方參股提供35%。迄今為止，已修復(fù)大壩77座，核準(zhǔn)修建55座，另有31座正在規(guī)劃中。

國(guó)會(huì)繼續(xù)扮演領(lǐng)導(dǎo)角色——依據(jù)2008年《農(nóng)田法案》提供1億美元（強(qiáng)制資金），并對(duì)2008至2012財(cái)政年度核準(zhǔn)撥款8,500萬(wàn)美元（自主資金）支持流域修復(fù)規(guī)劃。未來(lái)4年中（2009～2012財(cái)政年度），自然資源保護(hù)局預(yù)期進(jìn)行400座大壩評(píng)估，處理250件當(dāng)?shù)毓芾矸降脑?qǐng)求，開(kāi)展200項(xiàng)大壩維修計(jì)劃，完成l70座大壩設(shè)計(jì)，并修復(fù)l20座流域大壩。

德克薩斯州勃克薩（Bexar）縣，5號(hào)馬丁內(nèi)斯溪大壩（Martinez Creek Dam）馬丁內(nèi)斯溪大壩修建于1964年，其目的是保護(hù)農(nóng)業(yè)用地。從此以后，該地區(qū)逐漸發(fā)展起來(lái)，大壩形成的湖成為來(lái)弗歐克（LiveOak）市公園系統(tǒng)中不可分割的一部分。當(dāng)大壩危險(xiǎn)程度由低變高時(shí)，縣級(jí)政府將修復(fù)大壩的補(bǔ)助金應(yīng)用于自然資源保護(hù)局小流域修復(fù)計(jì)劃中。當(dāng)大壩和溢洪道提高等級(jí)后，工程師預(yù)計(jì)大壩還能繼續(xù)使用100年。

新澤西州NJ，Ringwood，天際湖大壩（Skyline Lake Dam）在幾場(chǎng)災(zāi)難性的洪水事件導(dǎo)致了35座大壩失事后，新澤西州為大壩修復(fù)制定了資金投入計(jì)劃。兩個(gè)州債券法案給新澤西州環(huán)保部大壩安全及防洪局提供了1.1億美元資金，為大壩修復(fù)工程實(shí)施低利息貸款。迄今為止，24座大壩（含19座高危大壩）已經(jīng)完成修復(fù)；29座大壩（含10座高危大壩）正在施工中；45座大壩（含11個(gè)高危大壩）正處于規(guī)劃和設(shè)計(jì)的某些階段。天際湖大壩的業(yè)主應(yīng)用此計(jì)劃獲得用于改建溢洪道和加固土堤的90萬(wàn)美元，用于允許暴雨時(shí)漫頂?？偟膩?lái)說(shuō)，至今已從計(jì)劃中支付了約3280萬(wàn)美元。

桑多瓦爾（Sandoval）縣，新墨西哥州自然資源保護(hù)局修復(fù)的大壩就在新墨西哥州阿爾伯克基（Albuquereque）城外，PiedraLiza大壩現(xiàn)今保護(hù)的人數(shù)是20世紀(jì)50年代早期修建時(shí)的7倍。21世紀(jì)初的分析顯示，由于大壩內(nèi)部缺陷和其導(dǎo)致的失事，區(qū)域內(nèi)1,700名居民和在25號(hào)州際公路上43,000名通勤人員會(huì)受到不利的影響。桑多瓦爾縣于2005年應(yīng)用自然資源保護(hù)局小流域修復(fù)計(jì)劃獲得援助，到2007年維修工作得以完成。

結(jié)語(yǔ)

盡管獲得了一些成功，但近幾年來(lái)國(guó)家大壩的總體狀況并沒(méi)有得到改善。這可由需要修補(bǔ)的大壩，特別是高危大壩數(shù)量的增多，以及每年實(shí)際修補(bǔ)的大壩有限的數(shù)量得到證實(shí)。為使國(guó)家大壩——事關(guān)公眾健康、安全和福利得到顯著的改善，國(guó)會(huì)、行政機(jī)關(guān)、州大壩安全規(guī)劃，以及大壩業(yè)主將不得不建立一個(gè)有效的檢查、執(zhí)行和資金投入戰(zhàn)略，以扭轉(zhuǎn)大壩基礎(chǔ)設(shè)施日益惡化的趨勢(shì)。

相關(guān)鏈接：

未來(lái)五年大壩預(yù)計(jì)所需資金：

總投資需$125億美元

估計(jì)開(kāi)支$50.5億美元

預(yù)計(jì)短缺$74.5億美元

干旱已經(jīng)嚴(yán)重威脅美國(guó)科羅拉多河流域。本世紀(jì)初連續(xù)的干旱已經(jīng)使鮑威爾湖的水位急劇下降，與它齊名的、具有100年歷史的科羅拉多州第二大蓄水庫(kù)米德湖，其水位也已經(jīng)降到了歷史最低紀(jì)錄。攝影/DavidMcNew/GettyNorthAmerica/CFP

相關(guān)鏈接：

提升等級(jí)解決方案（將即刻奏效）

★鼓勵(lì)或要求有效的國(guó)家大壩安全規(guī)劃，以提供充足的資金、人員和法定權(quán)限；

★2011年前對(duì)每個(gè)高危大壩制定緊急行動(dòng)計(jì)劃；

★設(shè)立國(guó)家和洲政府基金項(xiàng)目，用以修繕?lè)锹?lián)邦政府所屬的大壩；

★將大壩潰壩淹沒(méi)區(qū)列入國(guó)家水災(zāi)保險(xiǎn)計(jì)劃；

★對(duì)公眾進(jìn)行大壩安全風(fēng)險(xiǎn)教育；

★鼓勵(lì)個(gè)人對(duì)他們區(qū)域的大壩位置和狀況進(jìn)行自我教育。

（編輯/任紅）

【譯者簡(jiǎn)介】李文偉，中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司科技與環(huán)境保護(hù)部副主任。本文摘譯《2009年美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施成績(jī)報(bào)告單》中與基礎(chǔ)設(shè)施總體概括和大壩實(shí)情相關(guān)的部分，以期讀者可以從中了解美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的基本情況及其相應(yīng)對(duì)策。

美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)（ASCE）創(chuàng)辦于1852年，是全美歷史最悠久的國(guó)立土木工程組織。它代表了服務(wù)于私人、政府、工業(yè)和學(xué)術(shù)界等領(lǐng)域致力于推動(dòng)土木工程科學(xué)和專(zhuān)業(yè)發(fā)展的14萬(wàn)6千多名工程師。美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)是符合國(guó)內(nèi)稅收法規(guī)501（c）（3）的一個(gè)免稅的教育和專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)。