国外水电发展概况及对我国水电发展的启示（七）——瑞士大坝安全管理与绿色水电认证

贾金生，徐耀，郑璀莹

（1.中国水利水电科学研究院，北京 100038；2.中国大坝协会，北京 100038）

1 瑞士大坝建设概况

瑞士是位于欧洲中南部的多山内陆国，境内高山林立，地势南高北低；南部地处欧洲屋脊阿尔卑斯山区的面积就占国土的60%以上，平均海拔在3000－4000米，阿尔卑斯山孕育了欧洲大陆著名的莱茵河（Rhine）、 阿尔河（Aare）、 罗纳河（Rhone River）。在这些河系的下游则形成大小不等的河流纵横、湖泊棋布，加上全国各地年均降水量几乎都在1000毫米以上，所以瑞士的水与水能资源可谓得天独厚，十分丰富。瑞士从19世纪中叶起就开始在阿尔卑斯山区雪线以下有利地形处筑坝拦截水流兴建水库和蓄水池。瑞士现代坝工建设始于19世纪下半叶，20世纪70年代以后，新建大坝寥寥无几。截止到2003年，瑞士全国共有159座大坝 （H≥15m），总库容超过40亿m3。多数大坝建于阿尔卑斯山区，大坝分布见图1。坝高100m以上的大坝共有25座，多数高坝建于1950～1970年间，其中最高坝为修建于1961年的Grande Dixence混凝土重力坝（H=285m），库容为4亿m3，是世界上最高的重力坝（见图2）。在已建大坝中，重力坝和拱坝最多，分别为70座和52座。坝高、坝型的具体分布见表1。大坝平均年龄超过50年，历史最悠久的为修建于 1836年的 Rütiweiher土坝 （H=22m）。

图1 瑞士大坝分布

表1 坝高、坝型分布

2 瑞士大坝安全管理

瑞士早在1957年就基于 《瑞士联邦水工程法》制定了《大坝安全条例》。现行的《大坝安全条例》自1999年1月1日起施行，对以前的条例进行了修订。该条例规定了涉及大坝安全的相关各方（如大坝安全监管机构、业主、资深工程师以及独立专家）的职责。为了便于 《大坝安全条例》的应用，大坝安全监管机构还发布了以下指南：①适用《大坝安全条例》的大坝标准；②大坝结构安全；③大坝防洪安全；④大坝抗震安全；⑤大坝监测与维护。

瑞士联邦能源局 （Swiss Federal Office of Energy，SFOE）是瑞士大坝的最高管理机构。联邦能源局授权各州政府管理数百座小坝，以使自己可以集中精力管理大坝。蓄水水头大于25m、蓄水水头大于15m且库容5万m3以上、蓄水水头大于10m且库容10万m3以上或库容50万m3以上的大坝的安全，均由联邦能源局负责监管。

大坝安全监管机构负责对新坝建设项目以及已建坝修补加固项目进行审批。因此，业主必须将工程图纸、设计报告以及水文地质勘测资料提交给大坝安全监管机构审批。在最终设计正式批准之前，工程不得开工建设。施工期间，大坝安全监管机构进行检查与检验，调查施工是否符合批准的设计，并且所有的调查情况都记录在案。大坝首次蓄水需要得到大坝安全监管机构的批准。大坝运行期间，大坝安全监管机构可以对业主、资深工程师以及独立专家的安全监督组织工作进行管理与指导。在这里需要指出的是，独立专家应该是坝工方面的权威，由业主指定并且经大坝安全监管机构的同意。资深工程师的年报以及独立专家每5年关于大坝安全的评估报告应及时提交给大坝安全监管机构。如果需要采取修补加固措施，业主应立即照办。

为了将大坝风险减至最小，并尽可能控制风险，瑞士提出了综合大坝安全管理的概念，主要包括以下三方面：

（1）结构安全：若要将风险减至最小，要求大坝设计合理和施工控制得当，即应该定期对设计进行审查，以确保使用最先进的技术保证大坝的结构安全。

（2）大坝监测与维护：即使采用最新的技术进行大坝的设计与施工，也不能完全消除风险，大坝仍有可能出现各种安全隐患。因此，需要定期对大坝进行检查和安全评估，以便及时采取修补加固措施。定期检查是用于监测大坝的实际运行状况；定期进行安全评估则用于掌握大坝的长期运行状况并验证结构的安全性。瑞士所采用的大坝安全监督体系见表2，明确列出了参与大坝安全监督的各方的职责。

（3）应急计划：如果发现大坝确实存在危险，应依靠制定应急计划来控制风险，提前准备好拟采取的措施。这些措施包括一个整体应急方案与若干个具体计划。应急方案包括如何向机构发出警告以及向公众发出警报的计划。大坝业主必须提供一份溃坝洪水淹没图，图中还应注明淹没区内计划疏散的人员。应急方案通常将风险分为几个等级，针对不同风险等级制定相应的应急计划。在紧急情况下，大坝业主负责监测、确定合理的报警等级、发出通知、采取应急行动、确定何时解除紧急情况，并将所有的活动记录在案。情况的紧急程度是对大坝风险进行分级的主要因素。

在瑞士，很多大坝都安装了洪水报警系统。最早一批报警系统是在20世纪中叶安装的，考虑的主要威胁是战争。这么多年来，情况已经发生了变化。现在根据不同的洪水波行进时间将洪水区域分为近淹没区与远淹没区，前者定义为洪水波在2小时内抵达的区域，后者则为洪水波在2小时以上才能抵达的区域。对于库容超过200万m3的大坝，业主必须在近洪水淹没区内安装洪水报警系统，该区域最迟在2小时内淹没，一般相当于在大坝下游30km左右。大坝业主负责近淹没区的洪水报警设备，必须进行定期检测和维护。在远淹没区，则通过普通的民防警报设备和广播报警，一般由州政府安装与维护。到目前为止，瑞士还没有发生必须疏散人员的紧急情况。一年一度的演习只有各有关机构与大坝业主参加，检查报警设备是否运行正常。安装洪水报警系统可以让公众及时获取信息从而能够尽快做出反应，避免或者减少溃坝导致的生命损失，把各类损失减至最少。

表2 瑞士大坝安全监督体系

3 瑞士绿色水电认证

根据瑞士山脉走势与地貌分布状况，这里的水资源具有地势落差高、河水径流量大、湖泊蓄水量丰富等特点，因此，水能资源在瑞士特别丰富。在前文提到的瑞士总共159座大坝中，有140座大坝的主要功能是蓄水发电，总装机容量为11110MW，总年发电量为20860GWh，为该国本土用电总量提供了超过一半的电能。现在水电已经成为瑞士最重要的能源，而且瑞士也是世界上单位地表面积水电产量最高的国家。

经过对水能资源上百年的开发利用后，瑞士已成为世界上水能资源开发利用程度最高的国家之一，高达91%，大部分河流上都修建了水电站，水电开发对天然河流生态系统的影响受到广泛关注。瑞士联邦水科学技术研究院 （Swiss Federal Institute ofAquatic Science and Technology,EAWAG）通过多年的案例研究和实践，于2001年提出了绿色水电认证的技术框架，建立了绿色水电认证的标准。自2001年以来，该标准已成功应用于瑞士的60多个水电工程，并且被欧洲绿色电力网确定为欧洲技术标准，向欧盟其他国家推广。

瑞士绿色水电基本标准从水文特征、河流系统连通性、泥沙与河流形态、景观与生境、生物群落5个方面反映健康河流生态系统的特征，并通过5个方面的管理措施来实现，即最小流量管理、调峰、水库管理、泥沙管理、电站设计。环境范畴与管理范畴的内容结合，形成一个环境管理矩阵，表示每一个方面的生态环境目标都可以通过采取相应的管理措施来实现。

对于具体水电站而言，如果要通过绿色水电认证，首先要对其本身造成的生态与环境问题进行分析。然后通过综合实施5个方面的管理措施，将其对生态与环境造成的负面影响降至最低程度，这样才算满足了“绿色水电”认证的基本要求。根据绿色水电认证规定，水电站每5年必须重新认证，为此水电站必须保证其实施了可行的措施，而且有书面记录证实相关管理措施的有效性，这些都是重新认证的重要组成部分。

瑞士绿色水电标准的评定机构EAWAG是一个独立的非盈利研究机构。水电站自动自愿地申请绿色水电标准认证，当然，即使没参与认证，法律上水电站仍然可以运转，但不允许把电力以更高的价格卖给消费者。根据规定，通过绿色水电认证的水电站，可以将电价上浮一个固定的价格，作为“绿色电力”对外销售。这一称之为生态投资而额外收取的电费。每年必须用于河道的生态修复，以改善本地的生态与环境，而不允许挪为他用。

绿色水电认证的作用可以归纳为环境和经济两个方面。在生态环境方面，通过认证程序和动态管理，努力把水电站对生态环境的负面影响降低到最小的程度，实现水电的可持续发展。在经济方面，客观地对绿色水电进行认证可以获得消费者的信任，同时保护真正的绿色电力提供商能够从环境保护中获得效益，从而免受不当竞争的影响。

在瑞士，绿色水电认证制度已被证明是成功的。一方面，绿色水电认证的技术标准提供了具有可操作性的指南，直接改善了一些水电站所处河流的生态环境状况；另外一方面，绿色水电认证对于绿色电力提供商的市场营销发挥了积极作用，为大量的电力用户提供了有吸引力的产品。

4 小结

自上世纪70年代后，瑞士新的大坝与水电站工程建设很少，主要工作重点早已转移到工程安全与运行管理方面，经过几十年的实践，已经建立了比较完善的大坝安全与水电站运行管理体系。瑞士采用的四级大坝安全监督体系 （大坝业主、资深工程师、独立专家以及大坝安全监管机构）与综合的大坝安全管理模式（结构安全、大坝监测与维护、以及应急计划）从体制层面与技术层面都很好地支持了大坝安全管理工作，发挥了非常重要的作用。在水电站运行管理方面，瑞士成功地建立了绿色水电认证制度，这一以环境管理矩阵的形式表现出来的既有基本要求又有生态投资的方法顺利地被水电提供商、消费者组织以及环保组织等各方所接受，并已经在相当数量的水电站得到应用，取得了良好的生态效果。

目前我国的大坝建设与水电开发已经进入生态制约阶段，努力减少大坝与水电工程对生态环境的不利影响是当前面临的一个主要问题。瑞士的综合大坝安全管理模式与绿色水电认证制度从可持续发展角度出发，通过对大坝与水电站工程给周边居民与生态环境带来的风险进行综合评估和有效管理，最大限度地降低和控制工程对周边居民与生态环境的不利影响，这为我国大坝安全与水电站运行管理提供了十分有益的参考。

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