瓦依昂大壩:恐怖的7分鐘

佚名

1943年，意大利剛剛結(jié)束墨索里尼的獨(dú)裁統(tǒng)治，從第二次世界大戰(zhàn)的硝煙中擺脫出來，整個(gè)國家早已滿目瘡痍，缺少從面包到汽車的幾乎一切物品。為獲得重建所必需的電力供應(yīng)，也為了滿足電力集團(tuán)對(duì)利潤的渴望，在亞德里亞電力協(xié)會(huì)的游說下，國會(huì)35位部長(zhǎng)中的13位被召集起來，開會(huì)決定在意大利東北部阿爾卑斯山區(qū)建一座當(dāng)時(shí)世界上最高的大壩之一的瓦依昂大壩。

根據(jù)法律規(guī)定，要表決這類議題，必須有超過半數(shù)的部長(zhǎng)到會(huì)，因此表決結(jié)果是非法的無效的；但1948年，意大利共和國的第一任總統(tǒng)路易吉·埃納烏迪還是批準(zhǔn)了這一議案。

一場(chǎng)科技史上的大災(zāi)難，正悄然而至。

先進(jìn)的大壩設(shè)計(jì)

瓦依昂大壩位于意大利北部阿爾卑斯山區(qū)皮亞韋河的左岸支流瓦依昂河上，離水城威尼斯僅90公里。阿爾卑斯山區(qū)良好的森林覆蓋和得天獨(dú)厚的氣候條件，使得這里春夏秋三季雨量充沛，山谷中河流淙淙，水利資源十分豐富。早在1939年，工程師們就進(jìn)行了考察，提出了最早的設(shè)計(jì)方案：鑒于單獨(dú)一個(gè)山谷的溪流的水力較小、而相鄰山谷相距很近，還提出了修建穿山隧洞，將相鄰的峽谷湖泊、溪流聯(lián)接起來，集中水量和落差，建立大型水電站的工程構(gòu)想。根據(jù)規(guī)劃，瓦依昂大壩的壩身達(dá)230米。1956年，大壩正式開工。

瓦依昂大壩的獨(dú)到之處在于采用了雙曲拱結(jié)構(gòu)。雙曲拱是意大利人異乎尋常的靈感與想象力在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域之外的卓越體現(xiàn)，這種壩體在水平和垂直兩個(gè)方向都呈弧形，前衛(wèi)大膽的設(shè)計(jì)使載荷施加在壩拱上，減輕了梁的載荷，不但受力條件更好，可以承載更強(qiáng)的負(fù)荷，而且壩身可以造得很薄，節(jié)省了工期和用料。

為改善壩體應(yīng)力狀況，沿壩體周邊還設(shè)置了一道像鉸一樣的縫，將壩體與其下的墊座分開，壩體從上到下也設(shè)置了4條水平縫，從而大大加強(qiáng)了拱的作用。為保證澆筑質(zhì)量，所有這些縫都在冬季進(jìn)行灌漿。地基也作了全面處理，進(jìn)行了灌漿作業(yè)?？紤]到兩岸巖體內(nèi)裂隙發(fā)育，還采用了預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，左岸用125根，右岸用25根，每根長(zhǎng)55米。大壩設(shè)計(jì)師、著名建筑學(xué)家塞門薩宣稱，瓦依昂大壩可以承受超過設(shè)計(jì)值11倍的負(fù)荷而安然無恙。

羅馬政客放衛(wèi)星

上世紀(jì)50年代末是一個(gè)躁動(dòng)的時(shí)期，大躍進(jìn)的情況正在很多國家發(fā)生。那時(shí)正值世界核電開發(fā)的黃金時(shí)代。核電具有更高、更穩(wěn)定的發(fā)電量，這無疑是比水電更大的誘惑。

1957年4月，瓦依昂大壩開工不到一年，羅馬的政客們便放了一個(gè)大衛(wèi)星：大壩改成為核電站配套服務(wù)的抽水蓄能電站，高度從初始的230 米增加到264. 6米。這樣就使水位上升到海拔722.5米高程，其不但在雙曲拱壩中首屈一指，且成為世界第二高的大壩；庫容也增加到初始設(shè)計(jì)的三倍，達(dá)1.65億立方米。

設(shè)計(jì)方案換新，總設(shè)計(jì)師當(dāng)然也換人，一顆新的高產(chǎn)衛(wèi)星似乎就要冉冉升起了。

然而，瓦依昂山谷的地質(zhì)構(gòu)造卻不是那么令人鼓舞：數(shù)千萬年前這里是一片海洋，形成了石灰?guī)r和粘土相互層疊的結(jié)構(gòu)，石灰?guī)r層間的粘土層在受水浸潤時(shí)極易形成泥漿，使巖層間的摩擦力降低，存在滑坡的隱患。施工剛開始，工程人員就發(fā)現(xiàn)左壩肩岸坡很不穩(wěn)定，有學(xué)者提出有產(chǎn)生深部滑坡的可能性；但設(shè)計(jì)師認(rèn)為深部滑坡不可能發(fā)生：一是鉆孔未查到深部有明顯的軟弱面，二是非對(duì)稱向斜起到天然阻止斜坡移動(dòng)的作用；三是地震勘探顯示河谷兩岸巖石很堅(jiān)硬、彈性模量很高。于是，施工照常進(jìn)行，直到大壩建成，仍未對(duì)岸坡的穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢(shì)作出明確判斷。不過，設(shè)計(jì)師還是按常規(guī)，考慮了水庫可能發(fā)生的各種災(zāi)害，如大壩壩體破壞、滑坡等問題，并在大壩下游及與居民點(diǎn)相近的地點(diǎn)設(shè)置了一系列諸如防洪墻、泄洪道之類防洪減災(zāi)設(shè)施。

只有女記者蒂娜·梅琳在報(bào)紙上大聲疾呼庫區(qū)滑坡的危險(xiǎn)性。由于她是意共黨員，她的呼吁被嘲諷為共產(chǎn)黨對(duì)私人企業(yè)不懷好意的干涉，并被以“散布虛假和誤導(dǎo)性信息可能擾亂公共秩序”的罪名起訴。具有諷刺意味的是，瓦依昂地區(qū)的村民們希望在此修建一座橫跨水庫的步行橋，卻被否定，理由是“庫區(qū)的地質(zhì)條件不允許”。

災(zāi)禍苗頭頻現(xiàn)

1959年秋天，瓦依昂大壩竣工。1960年2月，水庫開始試驗(yàn)性蓄水。原本相對(duì)穩(wěn)定的巖層在巨大的水壓下開始滲水，水和巖層深處的粘土發(fā)生作用，坡體開始變得不穩(wěn)定。

同年10月，當(dāng)水位到達(dá)635米時(shí)，左岸地面出現(xiàn)一道長(zhǎng)達(dá)近2公里的裂縫。隨后發(fā)生局部崩塌，塌方體積達(dá)70萬立方米，壩前出現(xiàn)高達(dá)10米的涌浪。一個(gè)月以后水位上升到652米，崩塌滑坡再次發(fā)生，岸坡位移速度達(dá)到每天3.5厘米。

恐懼萬分的水電站工人連夜撤離，這次沒人敢無視問題了。蓄水隨后停止，水位被降至600米以下，位移隨即減少至每天0.3厘米左右。設(shè)計(jì)部門認(rèn)為，水位上升引起孔隙水壓力上升是造成滑坡發(fā)生的關(guān)鍵因素，并認(rèn)定降低水位上升速度就可以阻止滑坡發(fā)展。

在以后兩年里，這一措施有一定成效?？墒?，隨著蓄水和排水試驗(yàn)的反復(fù)進(jìn)行，岸坡位移也隨之時(shí)大時(shí)小，始終無法徹底消除，庫區(qū)地震也十分頻繁。

1962年底，意大利國家電力公司買下了瓦依昂水庫。為盡早通過驗(yàn)收，從1963年初開始，蓄水試驗(yàn)的步子再次加快。4月份，庫區(qū)水位達(dá)702米；7月中旬，水位增至710米，某些控制觀察點(diǎn)錄得每天超過0.5厘米的移動(dòng)量；到8月份增加到每天0.8厘米。9月初，水位至715米時(shí)，位移速度增至每天3.5厘米。有關(guān)部門企圖降低位移速度，開始緩慢降低水位至705米，但從9月28起瓦依昂地區(qū)普降大雨，進(jìn)一步惡化了岸坡結(jié)構(gòu)，位移反而繼續(xù)增加至每天超過20厘米的驚人水平。瓦依昂山谷中發(fā)出奇怪的聲音，水庫里的水也變得渾濁，山腳下的公路在兩年的時(shí)間里移動(dòng)了半米多。當(dāng)?shù)卣l(fā)出警告，惶恐不安的村民開始陸續(xù)逃離家園，然而這一切已經(jīng)太晚、太晚。

恐怖的7分鐘

1963年10月9日22：39。連日的大雨這天剛剛停息。這是一個(gè)雨后晴朗的夜晚，瓦依昂山谷仿佛睡著了一般，夜幕下的一切都顯得那么靜謐安寧。

就在這一刻，瓦依昂水庫南坡一塊南北寬超過500米、東西長(zhǎng)約2000米、平均厚度約250米的巨大山體忽然發(fā)生滑坡！超過2.7億立方米的土石以100公里的時(shí)速，呼嘯著涌入水庫，隨即又沖上對(duì)面山坡，達(dá)到數(shù)百米的高度！整個(gè)時(shí)間不超過45秒！

滑坡時(shí)發(fā)出的巨大轟鳴聲，幾十公里以外都能聽見！

此時(shí)，水庫中僅有5000萬立方米蓄水，不到設(shè)計(jì)庫容的1/3。所有的水在一瞬間沸騰起來，橫向滑落的滑坡體在水庫的東、西兩個(gè)方向上產(chǎn)生了兩個(gè)高達(dá)250米的涌浪：東面的涌浪沿山谷沖向水庫上游，將上游10 公里以內(nèi)的沿岸村莊、橋梁悉數(shù)摧毀；西面的涌浪高于大壩150米，翻過大壩沖向水庫下游，由于壩下游河道太狹窄，越壩洪水難以迅速衰減，致使涌浪前峰到達(dá)下游峽谷出口時(shí)仍然高達(dá)70米！

先前設(shè)置的防洪設(shè)施在巨大的洪水面前形同虛設(shè)。洪水涌入皮亞韋河，徹底沖毀了下游沿岸的1個(gè)市鎮(zhèn)和5個(gè)村莊。從滑坡開始到災(zāi)難發(fā)生，整個(gè)過程不超過7分鐘，共有1900余人在這場(chǎng)災(zāi)難中喪命、700余人受傷。

巨大的空氣沖擊波使電站地下廠房?jī)?nèi)的行車鋼梁發(fā)生扭曲剪斷，將廊道內(nèi)的鋼門推出12米。正在廠房?jī)?nèi)值班和住宿的60名技術(shù)人員除1人幸存外，其余全部死亡；正在壩頂監(jiān)視安全的設(shè)計(jì)者、工程師和工人們無一幸免。

揮之不去的陰霾

唯一在洪水中幸免于難的是瓦依昂大壩本身。壩體設(shè)計(jì)方案提供者意大利模型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究所不愧是世界頂尖的結(jié)構(gòu)力學(xué)研究所。

事后計(jì)算得知，滑坡引起的涌浪對(duì)壩體形成的動(dòng)荷載相當(dāng)于設(shè)計(jì)荷載的8倍。在這樣巨大的沖擊力下，按照“無拉應(yīng)力設(shè)計(jì)”準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的大壩依然十分堅(jiān)固。表面具有一定斜度的拱形壩體將巨大的水平?jīng)_擊力化解成向上的沖擊波，減輕了直接沖擊壩身的力量。洪水過后，瓦依昂大壩僅僅是右側(cè)壩肩輕微受損，主體安然無恙。幸存的大壩攔住了部分泥石流，避免了更大災(zāi)難的發(fā)生?；潞蟮诙?，瓦依昂山谷從痛苦中蘇醒過來，大壩依然莊嚴(yán)地聳立在那里，但壩前不再是一汪清水，而是足足高出壩頂150米的泥漿和滑坡體。

另外一個(gè)在鬼門關(guān)前轉(zhuǎn)了一圈的，是身處瓦依昂水庫北岸山坡的薩索鎮(zhèn)。由于地勢(shì)較高，滑坡體沖到小鎮(zhèn)腳下僅幾十米的地方停了下來，全鎮(zhèn)數(shù)千人因此逃過一劫。大難不死的薩索人事后足足舉行了一個(gè)月的彌撒，并在每年的10月9日舉行紀(jì)念活動(dòng)，感謝萬能的上帝對(duì)小鎮(zhèn)的庇護(hù)，這一習(xí)俗沿襲至今。

災(zāi)難發(fā)生后，意大利政府在對(duì)災(zāi)民進(jìn)行緊急救援的同時(shí)，還不得不面臨瓦依昂水庫的善后處理問題。由于壩前滑坡體對(duì)大壩產(chǎn)生的壓力很大，災(zāi)后的首要大事就是抽空水庫中殘留的蓄水，并緊急開鑿另外的穿山水道，將奔流而來的上游來水引開，繞過瓦依昂水壩流入皮亞韋河。善后工程進(jìn)行了一年多方結(jié)束。至于對(duì)災(zāi)民的安置、賠償，災(zāi)區(qū)重建等工作，則一直持續(xù)到80年代。然而，災(zāi)難已經(jīng)徹底改變了許多人的生活，滑坡體掩埋了瓦依昂山谷幾乎所有良田，一些沖毀的村莊被完全廢棄，生活再也回不到過去；災(zāi)難在人們心中造成的陰影也許永遠(yuǎn)揮之不去。

亡羊補(bǔ)牢前車鑒

由于滑坡涉及的范圍太大，當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)水文情況又極為復(fù)雜，時(shí)至今日瓦依昂災(zāi)難的許多細(xì)節(jié)仍不清楚。

然而，毫無疑問，貪婪是導(dǎo)致災(zāi)難的罪魁禍?zhǔn)住Ｕ蛡兠髦诒頉Q程序非法的情況下仍然通過決議，這背后是電力集團(tuán)對(duì)利潤的渴求；建設(shè)方在明知地質(zhì)查勘不充分、地質(zhì)人員素質(zhì)不高的情況下仍然一意孤行，利潤的誘惑同樣是一個(gè)重要原因。不貪婪，大壩的高度就不會(huì)是后來的264.6米，對(duì)邊坡的浸泡就不會(huì)有那么嚴(yán)重，至少滑坡的規(guī)模會(huì)大幅下降；即便大壩加高，發(fā)現(xiàn)滑坡苗頭及時(shí)停止蓄水，而不是急于通過驗(yàn)收，也可以挽救上下游數(shù)千人的生命。

官僚主義則在這場(chǎng)災(zāi)難中起了推波助瀾的作用。瓦依昂災(zāi)難發(fā)生后兩天，國電公司宣稱“這次山體滑坡是不可預(yù)測(cè)的”。經(jīng)過冗長(zhǎng)的法律程序，1965年7月，國會(huì)成立一個(gè)委員會(huì)調(diào)查事件的責(zé)任，只有意共向議會(huì)提交了對(duì)SADE、國電和能源部長(zhǎng)的不信任案，但最終調(diào)查結(jié)果與國電的結(jié)論毫無二致。

從技術(shù)角度講，瓦依昂大壩的設(shè)計(jì)是成功的，建筑質(zhì)量是過硬的，經(jīng)受住了8倍于設(shè)計(jì)值的沖擊而安然無恙；然而，我們不能只從技術(shù)角度孤立地研究壩體結(jié)構(gòu)本身，還要著重研究水利設(shè)施對(duì)人類生產(chǎn)生活的影響，看水利設(shè)施能否與人和自然和諧相處。

瓦依昂水壩從建成到毀滅，沒發(fā)出一度電，卻造成了上下游慘重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失；瓦依昂山谷失去了昔日的秀美，直到今天仍然到處可見大片裸露的山體，生態(tài)沒有完全恢復(fù)。瓦依昂水庫依然存在，只是保留了一個(gè)很小的供觀賞的人工湖，完全失去了蓄能發(fā)電的作用。水利設(shè)施不能為民造福，無法與自然和諧相處，再好的壩體又有何用？

從這個(gè)意義上講，瓦依昂大壩是一個(gè)不折不扣的失敗之作。

值得欣慰的是，瓦依昂災(zāi)難促進(jìn)了立法程序的改變。應(yīng)民眾的要求，阿爾卑斯山地的水電、流域開發(fā)項(xiàng)目，必須得到當(dāng)?shù)刈h會(huì)的通過才能實(shí)施。此外，災(zāi)難還促使意大利政府加強(qiáng)了對(duì)工程咨詢顧問的監(jiān)管，實(shí)行了“專家咨詢終生負(fù)責(zé)制”。亡羊補(bǔ)牢，也是不幸之中的萬幸。