國外水電發(fā)展概況及對我國水電發(fā)展的啟示（七）——瑞士大壩安全管理與綠色水電認(rèn)證

賈金生，徐耀，鄭璀瑩

（1.中國水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.中國大壩協(xié)會，北京 100038）

1 瑞士大壩建設(shè)概況

瑞士是位于歐洲中南部的多山內(nèi)陸國，境內(nèi)高山林立，地勢南高北低；南部地處歐洲屋脊阿爾卑斯山區(qū)的面積就占國土的60%以上，平均海拔在3000－4000米，阿爾卑斯山孕育了歐洲大陸著名的萊茵河（Rhine）、 阿爾河（Aare）、 羅納河（Rhone River）。在這些河系的下游則形成大小不等的河流縱橫、湖泊棋布，加上全國各地年均降水量幾乎都在1000毫米以上，所以瑞士的水與水能資源可謂得天獨厚，十分豐富。瑞士從19世紀(jì)中葉起就開始在阿爾卑斯山區(qū)雪線以下有利地形處筑壩攔截水流興建水庫和蓄水池。瑞士現(xiàn)代壩工建設(shè)始于19世紀(jì)下半葉，20世紀(jì)70年代以后，新建大壩寥寥無幾。截止到2003年，瑞士全國共有159座大壩 （H≥15m），總庫容超過40億m3。多數(shù)大壩建于阿爾卑斯山區(qū)，大壩分布見圖1。壩高100m以上的大壩共有25座，多數(shù)高壩建于1950～1970年間，其中最高壩為修建于1961年的Grande Dixence混凝土重力壩（H=285m），庫容為4億m3，是世界上最高的重力壩（見圖2）。在已建大壩中，重力壩和拱壩最多，分別為70座和52座。壩高、壩型的具體分布見表1。大壩平均年齡超過50年，歷史最悠久的為修建于 1836年的 Rütiweiher土壩 （H=22m）。

圖1 瑞士大壩分布

表1 壩高、壩型分布

2 瑞士大壩安全管理

瑞士早在1957年就基于 《瑞士聯(lián)邦水工程法》制定了《大壩安全條例》?，F(xiàn)行的《大壩安全條例》自1999年1月1日起施行，對以前的條例進(jìn)行了修訂。該條例規(guī)定了涉及大壩安全的相關(guān)各方（如大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)、業(yè)主、資深工程師以及獨立專家）的職責(zé)。為了便于 《大壩安全條例》的應(yīng)用，大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)還發(fā)布了以下指南：①適用《大壩安全條例》的大壩標(biāo)準(zhǔn)；②大壩結(jié)構(gòu)安全；③大壩防洪安全；④大壩抗震安全；⑤大壩監(jiān)測與維護(hù)。

瑞士聯(lián)邦能源局 （Swiss Federal Office of Energy，SFOE）是瑞士大壩的最高管理機(jī)構(gòu)。聯(lián)邦能源局授權(quán)各州政府管理數(shù)百座小壩，以使自己可以集中精力管理大壩。蓄水水頭大于25m、蓄水水頭大于15m且?guī)烊?萬m3以上、蓄水水頭大于10m且?guī)烊?0萬m3以上或庫容50萬m3以上的大壩的安全，均由聯(lián)邦能源局負(fù)責(zé)監(jiān)管。

大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)對新壩建設(shè)項目以及已建壩修補加固項目進(jìn)行審批。因此，業(yè)主必須將工程圖紙、設(shè)計報告以及水文地質(zhì)勘測資料提交給大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)審批。在最終設(shè)計正式批準(zhǔn)之前，工程不得開工建設(shè)。施工期間，大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查與檢驗，調(diào)查施工是否符合批準(zhǔn)的設(shè)計，并且所有的調(diào)查情況都記錄在案。大壩首次蓄水需要得到大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)。大壩運行期間，大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以對業(yè)主、資深工程師以及獨立專家的安全監(jiān)督組織工作進(jìn)行管理與指導(dǎo)。在這里需要指出的是，獨立專家應(yīng)該是壩工方面的權(quán)威，由業(yè)主指定并且經(jīng)大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)的同意。資深工程師的年報以及獨立專家每5年關(guān)于大壩安全的評估報告應(yīng)及時提交給大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)。如果需要采取修補加固措施，業(yè)主應(yīng)立即照辦。

為了將大壩風(fēng)險減至最小，并盡可能控制風(fēng)險，瑞士提出了綜合大壩安全管理的概念，主要包括以下三方面：

（1）結(jié)構(gòu)安全：若要將風(fēng)險減至最小，要求大壩設(shè)計合理和施工控制得當(dāng)，即應(yīng)該定期對設(shè)計進(jìn)行審查，以確保使用最先進(jìn)的技術(shù)保證大壩的結(jié)構(gòu)安全。

（2）大壩監(jiān)測與維護(hù)：即使采用最新的技術(shù)進(jìn)行大壩的設(shè)計與施工，也不能完全消除風(fēng)險，大壩仍有可能出現(xiàn)各種安全隱患。因此，需要定期對大壩進(jìn)行檢查和安全評估，以便及時采取修補加固措施。定期檢查是用于監(jiān)測大壩的實際運行狀況；定期進(jìn)行安全評估則用于掌握大壩的長期運行狀況并驗證結(jié)構(gòu)的安全性。瑞士所采用的大壩安全監(jiān)督體系見表2，明確列出了參與大壩安全監(jiān)督的各方的職責(zé)。

（3）應(yīng)急計劃：如果發(fā)現(xiàn)大壩確實存在危險，應(yīng)依靠制定應(yīng)急計劃來控制風(fēng)險，提前準(zhǔn)備好擬采取的措施。這些措施包括一個整體應(yīng)急方案與若干個具體計劃。應(yīng)急方案包括如何向機(jī)構(gòu)發(fā)出警告以及向公眾發(fā)出警報的計劃。大壩業(yè)主必須提供一份潰壩洪水淹沒圖，圖中還應(yīng)注明淹沒區(qū)內(nèi)計劃疏散的人員。應(yīng)急方案通常將風(fēng)險分為幾個等級，針對不同風(fēng)險等級制定相應(yīng)的應(yīng)急計劃。在緊急情況下，大壩業(yè)主負(fù)責(zé)監(jiān)測、確定合理的報警等級、發(fā)出通知、采取應(yīng)急行動、確定何時解除緊急情況，并將所有的活動記錄在案。情況的緊急程度是對大壩風(fēng)險進(jìn)行分級的主要因素。

在瑞士，很多大壩都安裝了洪水報警系統(tǒng)。最早一批報警系統(tǒng)是在20世紀(jì)中葉安裝的，考慮的主要威脅是戰(zhàn)爭。這么多年來，情況已經(jīng)發(fā)生了變化?，F(xiàn)在根據(jù)不同的洪水波行進(jìn)時間將洪水區(qū)域分為近淹沒區(qū)與遠(yuǎn)淹沒區(qū)，前者定義為洪水波在2小時內(nèi)抵達(dá)的區(qū)域，后者則為洪水波在2小時以上才能抵達(dá)的區(qū)域。對于庫容超過200萬m3的大壩，業(yè)主必須在近洪水淹沒區(qū)內(nèi)安裝洪水報警系統(tǒng)，該區(qū)域最遲在2小時內(nèi)淹沒，一般相當(dāng)于在大壩下游30km左右。大壩業(yè)主負(fù)責(zé)近淹沒區(qū)的洪水報警設(shè)備，必須進(jìn)行定期檢測和維護(hù)。在遠(yuǎn)淹沒區(qū)，則通過普通的民防警報設(shè)備和廣播報警，一般由州政府安裝與維護(hù)。到目前為止，瑞士還沒有發(fā)生必須疏散人員的緊急情況。一年一度的演習(xí)只有各有關(guān)機(jī)構(gòu)與大壩業(yè)主參加，檢查報警設(shè)備是否運行正常。安裝洪水報警系統(tǒng)可以讓公眾及時獲取信息從而能夠盡快做出反應(yīng)，避免或者減少潰壩導(dǎo)致的生命損失，把各類損失減至最少。

表2 瑞士大壩安全監(jiān)督體系

3 瑞士綠色水電認(rèn)證

根據(jù)瑞士山脈走勢與地貌分布狀況，這里的水資源具有地勢落差高、河水徑流量大、湖泊蓄水量豐富等特點，因此，水能資源在瑞士特別豐富。在前文提到的瑞士總共159座大壩中，有140座大壩的主要功能是蓄水發(fā)電，總裝機(jī)容量為11110MW，總年發(fā)電量為20860GWh，為該國本土用電總量提供了超過一半的電能?，F(xiàn)在水電已經(jīng)成為瑞士最重要的能源，而且瑞士也是世界上單位地表面積水電產(chǎn)量最高的國家。

經(jīng)過對水能資源上百年的開發(fā)利用后，瑞士已成為世界上水能資源開發(fā)利用程度最高的國家之一，高達(dá)91%，大部分河流上都修建了水電站，水電開發(fā)對天然河流生態(tài)系統(tǒng)的影響受到廣泛關(guān)注。瑞士聯(lián)邦水科學(xué)技術(shù)研究院 （Swiss Federal Institute ofAquatic Science and Technology,EAWAG）通過多年的案例研究和實踐，于2001年提出了綠色水電認(rèn)證的技術(shù)框架，建立了綠色水電認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。自2001年以來，該標(biāo)準(zhǔn)已成功應(yīng)用于瑞士的60多個水電工程，并且被歐洲綠色電力網(wǎng)確定為歐洲技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，向歐盟其他國家推廣。

瑞士綠色水電基本標(biāo)準(zhǔn)從水文特征、河流系統(tǒng)連通性、泥沙與河流形態(tài)、景觀與生境、生物群落5個方面反映健康河流生態(tài)系統(tǒng)的特征，并通過5個方面的管理措施來實現(xiàn)，即最小流量管理、調(diào)峰、水庫管理、泥沙管理、電站設(shè)計。環(huán)境范疇與管理范疇的內(nèi)容結(jié)合，形成一個環(huán)境管理矩陣，表示每一個方面的生態(tài)環(huán)境目標(biāo)都可以通過采取相應(yīng)的管理措施來實現(xiàn)。

對于具體水電站而言，如果要通過綠色水電認(rèn)證，首先要對其本身造成的生態(tài)與環(huán)境問題進(jìn)行分析。然后通過綜合實施5個方面的管理措施，將其對生態(tài)與環(huán)境造成的負(fù)面影響降至最低程度，這樣才算滿足了“綠色水電”認(rèn)證的基本要求。根據(jù)綠色水電認(rèn)證規(guī)定，水電站每5年必須重新認(rèn)證，為此水電站必須保證其實施了可行的措施，而且有書面記錄證實相關(guān)管理措施的有效性，這些都是重新認(rèn)證的重要組成部分。

瑞士綠色水電標(biāo)準(zhǔn)的評定機(jī)構(gòu)EAWAG是一個獨立的非盈利研究機(jī)構(gòu)。水電站自動自愿地申請綠色水電標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，當(dāng)然，即使沒參與認(rèn)證，法律上水電站仍然可以運轉(zhuǎn)，但不允許把電力以更高的價格賣給消費者。根據(jù)規(guī)定，通過綠色水電認(rèn)證的水電站，可以將電價上浮一個固定的價格，作為“綠色電力”對外銷售。這一稱之為生態(tài)投資而額外收取的電費。每年必須用于河道的生態(tài)修復(fù)，以改善本地的生態(tài)與環(huán)境，而不允許挪為他用。

綠色水電認(rèn)證的作用可以歸納為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)兩個方面。在生態(tài)環(huán)境方面，通過認(rèn)證程序和動態(tài)管理，努力把水電站對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響降低到最小的程度，實現(xiàn)水電的可持續(xù)發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)方面，客觀地對綠色水電進(jìn)行認(rèn)證可以獲得消費者的信任，同時保護(hù)真正的綠色電力提供商能夠從環(huán)境保護(hù)中獲得效益，從而免受不當(dāng)競爭的影響。

在瑞士，綠色水電認(rèn)證制度已被證明是成功的。一方面，綠色水電認(rèn)證的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了具有可操作性的指南，直接改善了一些水電站所處河流的生態(tài)環(huán)境狀況；另外一方面，綠色水電認(rèn)證對于綠色電力提供商的市場營銷發(fā)揮了積極作用，為大量的電力用戶提供了有吸引力的產(chǎn)品。

4 小結(jié)

自上世紀(jì)70年代后，瑞士新的大壩與水電站工程建設(shè)很少，主要工作重點早已轉(zhuǎn)移到工程安全與運行管理方面，經(jīng)過幾十年的實踐，已經(jīng)建立了比較完善的大壩安全與水電站運行管理體系。瑞士采用的四級大壩安全監(jiān)督體系 （大壩業(yè)主、資深工程師、獨立專家以及大壩安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)）與綜合的大壩安全管理模式（結(jié)構(gòu)安全、大壩監(jiān)測與維護(hù)、以及應(yīng)急計劃）從體制層面與技術(shù)層面都很好地支持了大壩安全管理工作，發(fā)揮了非常重要的作用。在水電站運行管理方面，瑞士成功地建立了綠色水電認(rèn)證制度，這一以環(huán)境管理矩陣的形式表現(xiàn)出來的既有基本要求又有生態(tài)投資的方法順利地被水電提供商、消費者組織以及環(huán)保組織等各方所接受，并已經(jīng)在相當(dāng)數(shù)量的水電站得到應(yīng)用，取得了良好的生態(tài)效果。

目前我國的大壩建設(shè)與水電開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入生態(tài)制約階段，努力減少大壩與水電工程對生態(tài)環(huán)境的不利影響是當(dāng)前面臨的一個主要問題。瑞士的綜合大壩安全管理模式與綠色水電認(rèn)證制度從可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，通過對大壩與水電站工程給周邊居民與生態(tài)環(huán)境帶來的風(fēng)險進(jìn)行綜合評估和有效管理，最大限度地降低和控制工程對周邊居民與生態(tài)環(huán)境的不利影響，這為我國大壩安全與水電站運行管理提供了十分有益的參考。

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