三月份,工人们在北加州修复损坏的奥罗维尔大坝泄洪道。

三月份,工人们在北加州修复损坏的奥罗维尔大坝泄洪道。加利福尼亚水资源部

在极端天气的时代,大坝安全的担忧与日俱增

美国91,000座大坝中,有许多正在老化,急需维修,总共可能需要花费数百亿美元。专家们越来越担心,随着极端降水事件的增加,大坝面临更大的溃坝风险,威胁生命和构成环境风险。

2017年2月,美国最高的奥罗维尔大坝(Oroville Dam)在加利福尼亚州险些垮塌,这是美国大坝不稳定状态的一个有力例证。加利福尼亚州被认为是美国大坝安全管理的领先州之一。

奥罗维尔事件迫使近19万人撤离,该州为此付出了代价$ 11亿美元修理.把它作为历史上的重要事件美国大坝安全,排名略低于两座水坝的失败在1970年代——提顿大坝在爱达荷州和凯利巴恩斯在格鲁吉亚- 14和39人死亡,分别开创了现代大坝安全时代。

半世纪旧的770英尺高的奥多威大坝事件,涉及两条溢洪道的部分解体在一场严重但并非史无前例的暴雨中,表明了全国各地通常用于评估大坝安全和进行维修的方法的不足。联邦大坝安全官员在更新大坝评估方法方面取得了重大进展,推动大坝安全实践进入21世纪。但联邦和州的大坝安全官员一直无法从公正的州立法机构和国会获得修复美国老化的大坝基础设施所需的数百亿美元。

主要由于资金短缺,在2017年最新的基础设施报告中,美国土木工程师协会(ASCE)为美国91000多座大坝提供了支持D级自1998年第一张ASCE成绩单发布以来,他们在每一张ASCE成绩单上获得的分数是相同的。ASCE估计,修复那些可能危及人类生命的大坝的成本接近450亿美元,修复所有需要修复的大坝的成本超过640亿美元。今年,国家大坝安全官员协会(ASDSO)得出的数字甚至更高所有水坝都近710亿美元

“普通市民没有意识到他们周围的大坝可能存在风险,”一位官员说。

ASDSO的执行董事Lori Spragens说:“在我们国家,修复大坝的需求积压了大量。”“普通市民没有意识到他们周围的大坝可能存在风险,也没有足够的公众意识让人们做好准备,就像他们没有意识到龙卷风或地震一样。”

科学家说,随着全球变暖,极端降水事件越来越频繁,大坝垮塌的可能性将会增加。垮塌不仅威胁到生命,还会释放困在许多大坝后面水库中的有毒沉积物。

除了联邦机构拥有的大约1500座大坝外,管理大坝安全主要是州的责任,而各州对这项任务的承诺大相径庭。在全国范围内,每个州的大坝监察员平均负责大约200座大坝,这是一个令人生畏的比例,但有些州的数字要高得多。以俄克拉荷马州为例,其4,621座大坝只雇佣了三名全职检查员;爱荷华州的3911座大坝有三名检查员。很大程度上是因为阿拉巴马州的立法者不信任监管连安全程序都没有它的2,273个水坝。

各州要求对“高危险潜在”的大坝进行检查,这些大坝一旦倒塌就会造成人员伤亡,平均每两年半检查一次,但实际检查间隔要长得多。有11个州根本没有对“低风险潜在”大坝进行检查,即那些根本不会威胁到生命或财产的大坝。

在这些项目中获得高分的州包括宾夕法尼亚州、新泽西州和科罗拉多州美国、华盛顿、新墨西哥,以及在大坝安全方面投入最多的加州,超过2100万美元在2017年。然而,一个独立报告论2018年1月发布的奥罗维尔事件的原因,加利福尼亚州的大坝安全实践的许多方式。

2017年2月,加州受损的奥罗维尔大坝泄洪道的鸟瞰图,以及下面的废墟区。

2017年2月,加州受损的奥罗维尔大坝泄洪道的鸟瞰图,以及下面的废墟区。加利福尼亚水资源部

当大坝定期检查时,安全官员未能深入了解大坝的历史,因此错过了缺陷在其主要溢洪道的设计和建设。加州水利部“对其大坝的完整性过于自信和自满”,并且“长期如此”,报告称。此外,该部门缺乏大坝二级结构方面的专业知识,比如溃败的溢洪道。

“这一事件发生的事实在美国最高的大坝的主人在联邦机构的监管下,在一个带有领先的大坝安全监管计划的国家的州长外部顾问的重复评估,这是一个叫做大坝安全的每个人的叫醒报告称。““挑战当前关于构成行业中”最佳实践“的假设是逾期的。”

直到20世纪70年代,有关美国大坝的信息还很少:有些大坝几十年来都没有被检查过,也没人知道到底有多少。在经历了无数的水坝灾难后,国家的第一个大坝库存在20世纪70年代早期,美国建立了近9万个非联邦水坝,其中大多数是小型水坝。对其中约9000座建筑的检查发现,三分之一是不安全的。由于联邦政府对这些大坝没有责任,各州开始认真对待他们的大坝安全责任。

大坝安全计划通常被认为是从那时起提高的,但大坝故障 - 当水坝被破坏或崩溃时,快速,不受控制的水释放 - 仍然频繁。根据Asdso,2005年1月至2013年6月,州大坝安全计划报告了173个大坝故障和587个“事件” - 如果不是快速干预,可能会导致失败的事件。大坝故障引起的死亡率远不太常见。Since the collapse of the Kaloko Dam in Hawaii in 2006, which killed seven people, no deaths occurred until this March, when Nebraska’s Spencer Dam, just 29 feet high, gave way to epic floodwater, sweeping away a house with a man inside it in the floodplain below.

自2008年以来,至少有10个大坝失败让每人造成10人或更多的人。

消除大坝危险的一种肯定方法是拆除它,但对萌芽的影响的影响是最小的。一个原因是大多数拆除的坝都小,小于25英尺高;另一个是删除了相对较少的水坝。去年标记着高点,与99米被取消.但这一数字仅代表了全国水坝存量的约千分之一。

鳟鱼无限制的美国河流和钓鱼者组织如美国河流和钓鱼者的组织已经带领驱动器取下美国水坝,经常有助于恢复长封闭的鱼迁移。这些组注意,拆下小型大坝可能比修复它的成本。但是,删除大型大坝可以尽可能多地建造它。努力拆除主要河流的大型大坝,如太平洋西北部的蛇河,面临着企业集团和公用事业的强大抵抗力,该公用事业捍卫了生产水电和创造武装谷物和其他商品的水库的水坝。

As sobering as the problem of dam safety is in the United States, consider that aside from Australia, Canada, and Western Europe, dam safety standards in the rest of the world lag behind the U.S. Catastrophic failures are frequent: Since August 2008, when a dam in Nepal gave way, killing 250 people, at least 10 dam failures have each killed 10 or more people. In January, a mining dam in southeastern Brazil collapsed, killing about 300 people. Last year, a dam under construction in Laos crumbled, killing 40 people and leaving 6,600 homeless, and a dam in Kenya burst, killing 48 people.

1月份在巴西东南部的采矿大坝崩溃的泥土和水越来越多的泥土。

1月份在巴西东南部的采矿大坝崩溃的泥土和水越来越多的泥土。道格拉斯镍锰合金/法新社/盖蒂图片社

在美国,近几十年来有三项连锁发展阻碍了大坝安全的改善。首先,这个国家的大坝正在老化:他们的平均年龄是57岁。到那个年龄,渗漏可以开始侵蚀水坝的基础 - 美国军队的工程兵每年花费约2亿美元来解决其水坝的渗流。和溢出型闸门,电机,绞车和发电机等部件磨损,需要更换。

其次,水坝容易受到所谓的“危险蠕变”:随着下游发生的发展,它们的危险会增加。一旦建造的大坝被评为“低危险潜力”,因为曾经在下面的洪泛区生活在洪泛区中可能成为“高危险潜力”大坝,曾经迈进了该地区。As a result, even though new dam construction in the U.S. virtually stopped in the 1970s, the number of high-hazard-potential dams has grown from 9,314 in 1999 to 12,557 in 2017. High-hazard-potential dams must conform to a more rigorous safety standard than lesser-rated dams, but if funds aren’t available, the necessary upgrades won’t be made. And dam safety officials are often slow to reclassify dams. Neither Kaloko nor Spencer dams, for example, were rated high-hazard before their fatal collapses.

危险分类还有其他问题。高危险潜在大坝的所有者应该保持紧急行动计划,通知下游居民大坝迫在眉睫的危险,但据ASDSO的外派专家Mark Ogden说,近20%的高危险潜在大坝缺乏这样的计划。

虽然危险分类考虑到对人类生活的威胁,但他们不会考虑可能是由释放有毒沉积物引起的环境和经济损害。该沉积物可能包括农业农药,采矿尾矿和工业化学品。

水坝设计者通常使用的方法越来越被认为是不够的。

尽管大坝构成的潜在危险,但是,如果大坝未能不知道这种可能性,许多人居住在财产上会被淹没,部分原因是联邦官员阻止了2001年9月11日恐怖袭击事件后公众进入淹没地图。近年来,一些国家再次提供地图。加利福尼亚要求如果属性处于淹没区,则会通知前瞻性买家,这是一个应该更广泛的练习。

影响大坝安全的第三个发展是加深对水文条件和地震的认识,这两者都是大坝设计中至关重要的考虑因素。在建造大坝时,对洪水和降水的假设通常基于较短的水文数据历史,而另外半个世纪或更长时间的信息往往指向不同的结论。正在加剧洪水和干旱的气候变化,进一步削弱了这些假设。

结果是大坝设计者和安全官员习惯使用的方法越来越被认为是不够的。传统上,大坝的设计是基于其流域的“可能最大洪水”(PMF)的计算,PMF是该流域可能发生的最大洪水。高危险潜能的大坝本应能够安全地应对磁暴;低风险水坝通常要求含有一定比例的PMFs。如果累积的水文数据显示,一个大坝的原始PMF过低,该大坝可以被标记为不符合规定,并要求进行维修,通常是通过扩大其溢洪道。在美国陆军工程兵团(Army Corps of Engineers)担任大坝和堤坝安全主管14年的埃里克•哈尔平(Eric Halpin)于今年1月退休,他说,实际上,美国各地大坝维修投资中约有一半涉及修改泄洪道,以适应更大的洪水。

2018年7月,老挝一座在建大坝坍塌,淹没了下游城镇,导致6000多人无家可归。

2018年7月,老挝一座在建大坝坍塌,淹没了下游城镇,导致6000多人无家可归。NHAC Nguyen / AFP /盖蒂图片社

但是仅仅关注PMFs完全忽略了大坝可能造成的不同程度的风险。一个PMF可能被计算为在某一年发生的概率是千分之一,而另一个可能被定为百万分之一。少数人可能生活在一个大坝下面的泛滥平原上,而100万人可能生活在另一个大坝的下游。因此,垦务局在大约25年前放弃了对pmf的关注,转而支持基于风险的评估,10年后陆军工程兵团也跟进了这一做法.目前,风险评估正在进入一些国家大坝安全机构的程序。

迄今为止迄今为止,科学家无法纳入水坝安全实践的限制仍然有限,以量化特定地区未来洪水的频率和强度。在加利福尼亚州的Folsom大坝中拍摄了一小步,最近成为第一个大坝使用国家天气服务预测未来降水,以帮助指导关于是否从大坝水库释放水的决定。到目前为止,释放决策完全基于已经发生的降水读数。

即使有这些明智的措施,在立法机构开始拨款数十亿美元用于大坝维修之前,大坝安全方面的重大进展几乎肯定不会出现。相反,由于大多数大坝是私人所有的,大约有一半的州已经转向业主负责的检查系统,在这种系统中,大坝所有者被要求雇佣检查人员并自己支付检查费用,而不是依赖于州政府的检查人员。

“在我过去15年的政府中,”Halpin表示,工程师的陆军军团“在基础设施维修中投入了一年的半小时到十亿美元。在同一时期,国会拨付了2000亿美元的应急资金,以修复风暴的基础设施损坏“,如卡特里娜和沙子。“每个人都知道预防损坏比修复它更具成本效益,但它尚未在国家遗嘱中。这不是在政治上性感的。“