《奧羅維爾大壩溢洪道事故獨(dú)立調(diào)查組報(bào)告》主要結(jié)論

2018-01-18 10:36:55 中國水利水電科學(xué)研究院　點(diǎn)擊量：評論 (0)

編者語：奧羅維爾壩是美國最高的土石壩，位于加里福尼亞州北部費(fèi)瑟(Feather)河上，距奧洛維爾市8km，該壩壩高234m，水庫總庫容43 62億立方

編者語：奧羅維爾壩是美國最高的土石壩，位于加里福尼亞州北部費(fèi)瑟(Feather)河上，距奧洛維爾市8km，該壩壩高234m，水庫總庫容43.62億立方米，水電站裝機(jī)容量67.5萬kW，1968年建成。2017年2月初，溢洪道發(fā)生泄洪事故，當(dāng)局于12日下午發(fā)布命令緊急疏散下游18.8萬居民。該事故發(fā)生后受到廣泛關(guān)注。

中國水科院對該事件進(jìn)行了持續(xù)跟蹤，并于2017年3月組織國際專家召開了“水之力-美國奧羅維爾大壩事故引發(fā)的思考研討會”。事故調(diào)查報(bào)告于2018年1月5日正式發(fā)布，為幫助國內(nèi)同行更好地了解該事故的原因及分析，中國水科院將報(bào)告的主要結(jié)論（Summary）中文翻譯提供給讀者，同時(shí)對報(bào)告的出臺背景及報(bào)告的主要框架給予簡要的介紹。

《奧羅維爾大壩溢洪道事故獨(dú)立調(diào)查組報(bào)告》封面

主要結(jié)論

美國奧羅維爾大壩溢洪道事故的發(fā)生有多方面原因，包括加州水資源局長期以來的制度缺陷、管理問題、以及行業(yè)通行做法的不足等，致使多年來未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理溢洪道的設(shè)計(jì)與施工缺陷、基巖條件差、主溢洪道泄槽老化等問題，導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，事故不能簡單地歸咎于某個(gè)個(gè)人、組織或機(jī)構(gòu)。

2017年2月大壩主溢洪道運(yùn)行期間，溢洪道陡坡某處的泄槽底板裂縫與接縫皆出現(xiàn)噴水情況，導(dǎo)致底板下的上舉力超出底板的承受能力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)而隆起。該處底板下方劣質(zhì)基巖暴露，沖刷情況異常嚴(yán)重，導(dǎo)致大范圍的底板被掀起，沖刷范圍不斷擴(kuò)大。

面對溢洪道泄槽的破壞和不斷上漲的庫水位，相關(guān)方不得不做出艱難的風(fēng)險(xiǎn)權(quán)衡。在未充分了解相關(guān)不確定因素及相應(yīng)后果的情況下，相關(guān)方的決策導(dǎo)致洪水漫過非常溢洪道堰頂，這是大壩建成以來首次啟用非常溢洪道，導(dǎo)致下游山體在短時(shí)間之內(nèi)遭受嚴(yán)重沖蝕，使得最終不得不發(fā)布緊急疏散命令。

奧羅維爾大壩溢洪道事故的起因錯(cuò)綜復(fù)雜，并非一個(gè)簡單的事故鏈便所導(dǎo)致，而是物理、人為、組織、行業(yè)等各種因素交織所造成，并且貫穿從工程設(shè)計(jì)到事故發(fā)生的全過程。

物理問題主要為兩類：

•溢洪道設(shè)計(jì)及建成時(shí)便存在的固有缺陷，以及隨后的泄槽底板老化；

•溢洪道局部基礎(chǔ)條件薄弱

人為、組織和行業(yè)等因素如何與上述兩類物理因素相互交織作用見下圖。

分析主溢洪道的內(nèi)在設(shè)計(jì)缺陷以及建成之后的運(yùn)行狀況可知，工程設(shè)計(jì)并未根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際條件進(jìn)行相應(yīng)修改。大壩剛剛建成之后，排水管上方及沿線的混凝土泄槽底板就開始出現(xiàn)裂縫，并在底板下方形成大流量排水。起初，底板裂縫及排水被認(rèn)為是不正常現(xiàn)象，但很快就被認(rèn)定為“正常現(xiàn)象”，只是需要持續(xù)的修補(bǔ)。然而，反反復(fù)復(fù)的修補(bǔ)措施不僅毫無效果，而且可能使原有的問題進(jìn)一步惡化。

大壩建成后的近50年里，雖然開展了多次安全檢查和審核，但大壩建成后的不良狀況以及修補(bǔ)措施耐久力不足等問題的嚴(yán)重性卻始終未能得到承認(rèn)。隨著時(shí)間推移，泄槽漏水及溫度變化逐漸造成混凝土老化以及鋼筋和錨栓銹蝕，此時(shí)已可能導(dǎo)致了底板強(qiáng)度和錨固力的損失。另外，底板可能早已出現(xiàn)輕微的沖蝕問題，加上排水系統(tǒng)部分失效，共同導(dǎo)致底板上舉力的增加。而主溢洪道泄槽最先出現(xiàn)沖刷的位置，基巖條件極差，加劇了錨固作用的失效和基巖與底板間的沖刷問題。

由于未認(rèn)識到設(shè)計(jì)的固有缺陷、建成后的不良狀況以及溢洪道老化等問題，人們根本沒有預(yù)料到溢洪道泄槽的失事，盡管這一失事不可避免。

一旦底板隆起和脫落，下方的劣質(zhì)基礎(chǔ)隨即暴露在高速水流之中，并迅速產(chǎn)生沖蝕現(xiàn)象。而一旦某個(gè)位置出現(xiàn)基礎(chǔ)遭淘刷和底板脫落現(xiàn)象，就會造成連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致更多底板脫落和更嚴(yán)重的基礎(chǔ)沖刷問題。

雖然兩條溢洪道的基礎(chǔ)問題都已在地質(zhì)報(bào)告中得到詳細(xì)闡述，但在大壩的設(shè)計(jì)和施工過程中卻未能得到妥善解決，之后所有的審查報(bào)告甚至都將基巖誤判為優(yōu)質(zhì)巖體。在這種情況下，自然沒人有會預(yù)料到，主溢洪道基礎(chǔ)會遭到如此嚴(yán)重的沖刷破壞。

由于事出突然，業(yè)主不得不關(guān)閉溢洪道檢查破壞程度，并在接下來的幾日之內(nèi)分析各種可能，并做出權(quán)衡和妥協(xié)。可選的方案并不多：要么重新啟用主溢洪道，要么任由庫水位上漲直至漫過非常溢洪道堰頂。如重啟主溢洪道，可能進(jìn)一步破壞泄槽，并威脅附近的輸電站。而如果選擇讓非常溢洪道漫頂，則可能造成非常溢洪道下游山體的沖刷。除此之外，主溢洪道沖刷導(dǎo)致大量泥砂進(jìn)入下游河道，抬高尾水位并威脅電廠的防洪安全。面對這種兩難的境地，決策者試圖找到一個(gè)“最佳平衡點(diǎn)”，即繼續(xù)使用主溢洪道，但維持較低的下泄量，防止庫水位超過非常溢洪道堰頂高程。

雖然重新啟用主溢洪道，且下游電廠受淹的風(fēng)險(xiǎn)正在逐步降低，但主溢洪道的下泄量仍十分有限，以致庫水位繼續(xù)不斷上漲，并最終漫過非常溢洪道堰頂。雖然大壩業(yè)主做出這些決定的初衷是好的，但卻與土木工程師及地質(zhì)專家的建議背道而馳——彼時(shí)專家已意識到基巖存在的問題，也很清楚非常溢洪道從未經(jīng)過測試，倉促啟用可能會帶來不良后果。通過限制主溢洪道下泄量，雖然降低了電廠受淹的風(fēng)險(xiǎn)，但啟用非常溢洪道將會給大壩安全帶來什么樣的風(fēng)險(xiǎn)，則未經(jīng)深思熟慮。而當(dāng)洪水漫過非常溢洪道堰頂之后，人們很快就認(rèn)識到其中的風(fēng)險(xiǎn)，最后不得不采取緊急疏散措施，以保下游居民的生命安全。

雖然有許多機(jī)會能夠干預(yù)并阻止事態(tài)進(jìn)一步惡化，但眾多因素相互關(guān)聯(lián)且錯(cuò)綜復(fù)雜，以致作出欠妥的決定，并最終錯(cuò)失扭轉(zhuǎn)局勢的機(jī)會。眾多人為、組織和行業(yè)因素導(dǎo)致大壩工程問題未得到承認(rèn)和妥善解決，并在事故發(fā)生時(shí)影響了決策過程。在眾多關(guān)鍵因素之中，以下幾點(diǎn)皆因加州水資源部而起：

•在大壩安全方面的處理方式及程序上，雖然加州水資源局的做法已日漸成熟且方向正確，但在事故面前仍顯得相對不成熟，且過度依賴監(jiān)管人員及監(jiān)管程序。

•與其它大型大壩的業(yè)主相似，加州水資源局對于其民用基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性過分自信甚至自滿，往往強(qiáng)調(diào)短期運(yùn)行方面所需要考慮的事項(xiàng)。同時(shí)，受制于成本控制的壓力，其內(nèi)部關(guān)系相對緊張，因此大壩安全往往得不到足夠的重視。

•加州水資源局作風(fēng)保守，固守自己的一畝三分地，因而難以接觸先進(jìn)的行業(yè)知識，無法形成所需的專業(yè)技術(shù)能力。

•受限于官僚體制，加州水資源局難以建成一支在規(guī)模、人員構(gòu)成及技術(shù)水平方面均符合要求的大壩工程與安全領(lǐng)域的專業(yè)隊(duì)伍。

除此之外，以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)可供大壩安全行業(yè)借鑒：

•大壩業(yè)主必須建立健全大壩安全監(jiān)管機(jī)制，并通過強(qiáng)有力的大壩安全文化“自上而下”貫徹執(zhí)行，才能保證擋水與輸引水建筑物的安全管理。必須明確指派一名高管對大壩安全負(fù)總責(zé)，這名高管必須熟悉大壩安全方面的各種考慮，并直接領(lǐng)導(dǎo)一支特定的大壩安全專業(yè)團(tuán)隊(duì)，定期聽取專業(yè)人員的匯報(bào)，以確保大壩安全在整個(gè)組織的重點(diǎn)工作中得到應(yīng)有的重視。

•大壩安全檢查頻次往往不足，導(dǎo)致無法確定潛在風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行安全管理。

•需要基于完整的記錄，定期對大壩原始設(shè)計(jì)、施工情況及后續(xù)運(yùn)行狀況進(jìn)行全面檢查，且必須比一般性的定期檢查（如聯(lián)邦能源調(diào)節(jié)委員會要求的五年一次的排查）更加深入徹底。

•必須重視大壩附屬建筑物，如溢洪道、排水洞、電廠等結(jié)構(gòu)的安全，且重視程度必須與建筑物可能對公眾、環(huán)境及業(yè)主利益造成的風(fēng)險(xiǎn)大小相匹配。有些事故雖然不會導(dǎo)致不可控的泄洪，但后果仍然十分嚴(yán)重，因而風(fēng)險(xiǎn)仍然很高。

•在處理復(fù)雜系統(tǒng)性問題時(shí)，現(xiàn)行的“潛在失效模式及后果分析”（PFMA）方法存在不足之處，應(yīng)進(jìn)行確認(rèn)并改進(jìn)。其中關(guān)于大壩安全措施的分析方法，必須進(jìn)行批判性論證，并與世界范圍內(nèi)其它行業(yè)及其它聯(lián)邦機(jī)構(gòu)所采用的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)手段進(jìn)行對比，分析其優(yōu)點(diǎn)與不足。必須在合適的時(shí)候利用新方法和新技術(shù)對現(xiàn)行做法進(jìn)行改進(jìn)，以持續(xù)完善“最佳實(shí)踐”。

•未能嚴(yán)格遵守各項(xiàng)監(jiān)管要求，將可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)難以管理，業(yè)主的法律及道德責(zé)任難以達(dá)到要求。

以上這些一般性的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，許多是不言而喻的，并且在本次事故獨(dú)立調(diào)查開展之前就已經(jīng)有人提出。關(guān)鍵在于大壩業(yè)主、監(jiān)管人員和其他大壩安全專業(yè)人員能否認(rèn)識到認(rèn)真學(xué)習(xí)這些教訓(xùn)的必要性。雖然20世紀(jì)70年代之后，大壩安全領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步，但在聯(lián)邦機(jī)構(gòu)的監(jiān)管之下，在有著先進(jìn)大壩安全監(jiān)管程序的加州，在知名外聘咨詢專家反復(fù)進(jìn)行安全評估的前提下，號稱“美國第一高壩”的奧羅維爾大壩竟然發(fā)生如此嚴(yán)重的安全事故，著實(shí)給所有從業(yè)人員敲響了警鐘。我們早該質(zhì)疑什么才是真正的“最佳實(shí)踐”。

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