奥洛维尔大坝溢洪道事故反思

王辉义，秦 辉

（1.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，311122；2.国网新源丰满发电厂，吉林吉林，132108）

1 事件经过

奥洛维尔大坝位于美国加利福尼亚州北部的菲泽河上，于1968年建成投运。枢纽建筑物包括拦河坝、泄洪建筑物、引水发电系统等。拦河坝为斜心墙土石坝，最大坝高234.7m，是美国最高的土石坝。泄洪建筑物由主溢洪道和非常溢洪道组成。

2017年2 月，加州北部连续降雨，加之气温上升导致融雪，奥洛维尔水库水位持续快速上涨，于是主溢洪道增大泄洪流量。2月7日，水库主溢洪道泄槽在泄洪过程中局部发生冲刷破坏，2月8日，泄槽破坏区域扩大到原区域的两倍。2月11日，非常溢洪道开始泄洪，这是工程投运49年以来非常溢洪道的首次参与泄洪。2月12日，非常溢洪道下游未衬砌泄槽山体的冲刷逐步向上游混凝土溢流堰地基发展，且发展速度超出了原本预期，严重威胁大坝安全，于是，加州政府向下游比尤特（Butte）、萨特（Sutter）和尤巴（Yuba）县的近20万居民发布强制撤离令。2月14日，在确认大坝安全后，政府撤销了撤离命令，避灾的居民回家。

3月15日，成立由各领域专家组成的事故独立调查小组，开始对此次事故的原因进行深入而详细的调查，并于2018年1月5日发布了最终调查报告。事故调查的同时开展了大坝主溢洪道和非常溢洪道的修复工程，投资巨大。此次溢洪道事故影响恶劣，损失惨重。

笔者根据事故起因及过程的相关报道，仅对整个事件中大坝安全管理方面值得反思和改进的环节进行了分析，为国内同行提供参考，以期提高我国的大坝安全管理水平。

图1 主溢洪道泄槽破损（图片来自加州水资源部）Fig.1 Ultimate damage at the service spillway(from DWR)

2 大坝安全管理存在的问题

2.1 安全定检未能发现安全隐患并及时处理

20世纪五六十年代，美国大规模筑坝期间，人们对筑坝技术的认识不足，对溢洪道高速水流的空蚀风险了解有限，因此鲜少采用有效的应对措施，导致后续发生了许多溢洪道空蚀破坏的案例。例如：胡佛大坝洞式溢洪道在1941年和1983年启用两次后，出现空蚀破坏，以及格伦峡谷洞式溢洪道于1983年出现大规模空蚀破坏等。

图2 空蚀破坏示意图Fig.2 Erosion process

就奥洛维尔大坝而言，主溢洪道存在没有设置掺气设施、主溢洪道混凝土底板最小厚度仅38 cm、泄槽底板多建基于风化较严重基岩等问题，溢洪道泄槽底板混凝土表面的局部裂缝或凹槽在高速水流作用下都可能由于高压水入渗或气蚀引起混凝土结构破损。后续的运行过程中，主溢洪道泄槽底板曾在泄洪中反复多次发生破损，而运行单位采取的处理措施仅为“局部修补破损部位”，并没有深入分析问题的成因。监管单位的安全定检工作中，也未针对溢洪道泄槽结构损坏进行全面深入分析，导致缺陷未得到及时、有效的处理。事故独立调查小组的最终报告中也指出：“自奥洛维尔大坝建成以来，没有任何迹象表明曾对奥洛维尔大坝溢洪道泄槽进行过全面深入的检查”。定检工作中未充分考虑大坝建造时的建筑物缺陷，也未进行深入到位的风险分析并采取有针对性的修复措施无疑是造成此次事故的重要肇因之一。

2.2 水库运行调度未能根据气候变化及时调整

近100年来，世界年平均气温升高了0.4～0.8℃，未来100年，气温还将继续波动上升。气候变化不仅导致海平面上升，还对水文水资源产生了巨大的影响：气候变化使水资源的时空分布更加不均匀、洪水灾害更加频繁、干旱现象更加严重。对水库大坝而言，气候变化不仅影响其防洪、供水、灌溉、发电等功能的发挥，还使大坝安全形势更加严峻，特别是对设计和建造年代久远的大坝，由于其设计和施工存在不确定性，在极端天气情况下，更易出现溃坝险情。因此，大坝安全管理不应只是静态不变的各种工作流程的简单叠加，而应是一个不断优化、不断响应外界变化条件的动态过程。

奥洛维尔大坝现行的水库运行手册发布于1970年，根据当时的水库功能确定了水库的目标水位，编制依据为1970年以前的数据，距今已经几十年，而未考虑之后几十年的水文数据，也未考虑气候变化导致的降雨模式的变化，未对水库运行手册进行更新。资料显示，近5年来，加州地区持续干旱，众多水库蓄水位处于历史最低水平。但进入2016年，气候变化剧烈，多地降水丰沛，加之雪山融雪等因素，奥洛维尔大坝库水位急速上升，并达到历史新高，因此才有了后续的主溢洪道泄洪和首次使用非常溢洪道泄洪，最终导致事故的发生。此次事故之后，重新评估气候、洪水风险、修订水库操作规程是有关当局的必修课。

2.3 大坝安全管理未能听取社会公众的意见

根据美国《水星报》的消息，2017年1月13日和27日，该报记者拍摄的溢洪道照片中，发现溢洪道混凝土存在变色和潜在破损等异常现象，并且将这一情况反馈给了加州自然资源署，但相关人员的回复令人失望：“许多州机构和联邦机构经常对奥洛维尔大坝进行检查，结果良好，不必担心”。奥洛维尔溢洪道泄洪时，可以看到异常的波浪或气泡模式（见图3）；一周后，溢洪道停止泄洪后，圈内的部位出现了损坏或变色（见图4），而这正是2月7日主溢洪道混凝土结构开始解体的部位。

而这并不是公众第一次提醒有关当局关于奥洛维尔大坝的溢洪道风险问题。早在2005年，就有环保组织向联邦能源监管委员会发起动议，敦促其下令将奥洛维尔水库的非常溢洪道泄槽改造为混凝土衬砌结构并对下游区域进行加固，“非常溢洪道的岩土未衬砌泄槽不符合现行规范要求……洪水从非常溢洪道下泄时，会导致非常溢洪道的严重侵蚀，从而危及下游居民安全。”但这一动议最终以“并无必要”为由被搁置，实际上“没有组织愿意承担高达一亿美元的费用才是改造工程被搁置的真正原因”。

奥洛维尔大坝溢洪道事故发生之后，在全美引发了广泛的讨论，到底媒体和公众在大坝安全管理中应扮演什么样的角色？有关当局是否应该考虑和尊重公众的意见？奥洛维尔溢洪道事故中，若有关当局重视和听取了媒体和社会团体的意见，对溢洪道采取了有效措施，则完全可以避免此次事故，但令人失望的是，当局只固执地相信自己的检查成果。

图3 1月13日拍摄的奥洛维尔溢洪道的照片Fig.3 Picture took on 13rd,January 2017

图4 1月27日拍摄的奥洛维尔溢洪道的照片Fig.4 Picture took on 27th,January 2017

在以往的大坝安全管理实践中，美国政府机构和大坝业主都曾对公众参与大坝安全管理的积极正面作用表示了肯定。公众虽然不能参与大坝工程日常的专业运营，但公众参与意味着公众可以有机会发现和监督异常现象的发展，并将其报告给管理机构。同时，对潜在的犯罪、偷盗或恐怖行为，“证人”的存在也可能是有效的威慑。许多情况下，工程人员可能不在现场，也可能在现场附近，但未注意到某些细节，热心的公众可以与专业的工程人员形成互补，协助专业人员对大坝进行更全面的管理和监督。因公众的专业知识不够，公众参与可能存在误判和误报等情况，需要专业的工程人员对其进行甄别和处理，但应明确的是，在今后的大坝安全管理实践中，大坝业主应尊重公众的意见，更有效地发挥公众参与的积极作用。

3 大坝安全远程监控缺失

当奥洛维尔大坝溢洪道发生崩塌、数万人正在紧急撤离时，夜幕降临，官员们意识到，此次危机的处理将变得更为困难：黑暗中，他们未能掌握大坝和溢洪道的安全状况。多年来，联邦监管者一直在敦促负责奥洛维尔大坝的工作人员安装摄像机、照明设施、更多的传感器和监视器，以帮助管理者对潜在的结构问题进行监控预警，并保证在危机中能及时组织下游居民安全疏散。但在此次事故中，黑夜为管理者带来了巨大的麻烦。“太黑，不能确定”、“看不见，直到看清楚为止，威胁才会解除”这是高级官员紧急会议的笔录，也是首次披露危机评估过程中遇到的困难。之后，大坝安全管理人员从州内其他部门借来了摄像机，即便如此，夜晚时段的监控仍十分困难，无人机和直升飞机在空中停留的时间也非常有限。据《水星新闻》，奥洛维尔大坝管理当局之前拒绝安装监测设施，认为其太不实际，大坝的规模和需监控范围太大，他们选择用人工巡查来替代仪器监控，但工程人员到达问题地点并确认发现的潜在问题至少需要20 min，甚至更久……

奥洛维尔大坝溢洪道事故之后，大坝安全监控作为大坝安全的“耳目”，其在各种工况和突发事件中的适用性再次得到大家的重视。坝体条件不一，运行环境各异，各种突发事件的原因也是多方面的，其具体表现形式和可能发生的部位因各坝条件不同而有所不同，因此，在大坝安全监控系统设计中，除因地制宜考虑坝型、地质条件、水文条件等，还应结合风险分析和潜在失事模式分析，参考最先进的技术方案和仪器研发成果，综合考虑，选定各种监控项目、布设监控仪器，切实为大坝在各种工况和极端条件中的安全运行管理提供实时数据，达到大坝安全监控预期的目的。

4 结语

奥洛维尔大坝溢洪道事故独立调查最终报告显示，此次事故不能仅仅归咎于某一个人、团体或组织，监管不力、行业惯例未响应外部环境变化、溢洪道设计和建设的薄弱环节、较差的基岩质量等都是失事的原因。奥洛维尔大坝溢洪道事故为所有大坝安全从业人员都敲响了警钟，我国大坝安全管理也面临类似的挑战。因此，奥洛维尔大坝溢洪道事故给同行们带来的是强化大坝安全经费投入、深化安全检查、重视外部环境变化对大坝的影响、重视公众参与、完善大坝安全监控技术手段等方面的思考，值得吸取经验教训，以防类似事故发生，切实保障人民生命和财产安全。 ■

[1]张秀丽，杨鸽.奥洛维尔事件及其引发的思考[J].大坝与安全,2017(6)：1-6.

[2]Angelos N.Findikakis.The Oroville Dam Spillway Failure in February 2017[DB/OL].http：//www.iwhr.com/zgskyww/ztbd/mjjt/usadam/A10095605index_1.htm

[3]Peter Goodwin.Water Research to Inform a Changing World——Examples from the United States[DB/OL].http：//www.iwhr.com/zgskyww/ztbd/mjjt/usadam/A10095605in -dex_1.htm

[4]DAN REIDEL.Oroville Dam：Photos taken weeks before spillway broke show something wrong[EB/OL].https：//www.mercurynews.com/2017/03/11/oroville-dam-photos-takenweeks-before-spillway-broke-show-something-wrong/

[5]Michael R.Blood and Ellen Knickmeyer.Oroville Dam：Lack of technology left officials in dark during crisis[EB/OL]. https：//www.mercurynews.com/2017/09/07/lack-oftechnology-left-officials-in-dark-during-dam-crisis/

[6]INDEPENDENT FORENSIC TEAM.OROVILLE DAM SPILLWAY INCIDENT[R].2018-01-05.