美国奥罗维尔大坝事故及安全警示

2018-03-25李文慧,孙言

水利水电快报 2018年2期

自2017年2月美国加利福尼亚州奥罗维尔大坝主辅助溢洪道的事故照片被披露后，引起全球瞩目。此外，在当地政府发布“奥罗维尔大坝辅助溢洪道即将溃决”的消息、并下达疏散令后，下游地区居民疏散的场景也引起了社会各界的关注。

有关部门立即实施溢洪道的修复工作，同时寻求事故的根源，外界要求立即答复项目事故原因的呼声也逐渐平息。在美国联邦能源管理委员会(FERC)的指导下，加利福尼亚州水资源部指派一个取证小组负责查明奥罗维尔溢洪道事故的根源及影响因素。这项工作可能要持续几个月，而发现问题、吸取教训，进而采取提升大坝安全的措施则需要更长的时间。

1 历史事故

尽管奥罗维尔大坝事故令人震惊，但此类事故在历史上并不罕见。美国也曾发生过一些溢洪道重大事故，比如1941年胡佛(Hoover)大坝、1967年黄尾(Yellow Tail)大坝、1983年格兰(Glen)峡谷大坝及2011年佩克堡(Fort Peck)大坝溢洪道事故。虽然每起事故都有其独特性，但大体上是类似的，都是因基础以下水流侵蚀而导致溢洪道损坏。大坝运行期间，和溢洪道相关的问题并不少见，1995年，佛森(Folsom)大坝溢洪道闸门在正常操作时出现故障，促成了闸门检验、定期测试和维护方式的巨大变革。2005年，托姆索克(Taum Sauk)抽水蓄能电站失事，引起了人们对抽水蓄能电站和水库管理系统运行和可靠性的重点关注。2014年，华盛顿州哥伦比亚河瓦纳庞(Wanapum)大坝发生事故，对大坝业主造成重大损失。起初，一名对桥梁栏杆偏移进行目检的工作人员发现了瓦纳庞大坝溢洪道坝段有一处裂缝，但遗憾的是大坝失效模式分析过程中并没有发现这一失效模式。此外，该坝段的监控数据(与其他体积和设计相似的坝段存在显著差异)也被误读，导致这一失效模式未被检测到。

41 a前，美国垦务局(USBR)第顿(Teton)水库蓄水初期大坝失事事件成为了美国大坝安全方面的分水岭。该事件促使USBR转变工作作风，并引起了时任总统的关注。总统命令美国联邦机构参与到大坝的设计、运行和规范编制中，审查大坝的安全措施，为联邦政府建立一套通用的大坝安全指导准则。卡特总统1977年4月23日的备忘录使大坝安全成为举国关注的事情。回想奥罗维尔大坝事故的细节和从中吸取的教训，该事故和以前的其他事故也将会成为大坝安全方面的又一转折，促成对大坝设计、安全和管理工作方式提出实质性问题。

大坝是社会投资的重大资产，能为社会带来供水、供电、休闲娱乐、防洪和灌溉等方面的效益。当极端事件、操作不当或老化(如侵蚀等)等原因导致大坝损坏并影响其正常运行时，项目效益和服务便会损失，而维修费用通常十分昂贵。在奥罗维尔大坝事件中，维修费用不断增加，如今已达到 2.75亿美元。在最坏的情况下，大坝灾难性事件可能导致项目资产永久性损失(如第顿坝失事事件)，以及造成下游严重的灾害(如人员死伤、公私财产损失、商业影响、环境破坏等)。从大坝的社会投入、水库随意放水可能带来的损失、以及操作失误或其他事件造成的大坝设施停运来看，管理部门需要在大坝安全可靠运行上(如坝体检测、维护、风险分析和修复等)投入更多的时间和资源，但从美国土木工程师学会(ASCE)的基建清单来看，大坝作为重大资产被严重低估。

2 事故应对措施

在卡特里娜飓风、洪水及堤坝失事，以及其他基础设施失事等一系列事件后，ASCE于 2009年制定了《国家重大基础设施指导原则》。为了加强国家重大基础设施管理，ASCE制定了4条指导性原则： ①质量、通讯和风险管理原则；② 整体系统管理原则； ③决策过程中践行健全的领导机制、管理和组织原则；④适应重大基础设施动态化管理原则。

以上4条指导原则相辅相成，不分主次，都是保护公众安全、健康和安宁必不可少的。

在ASCE原则的指导下，奥罗维尔事故(以及近年来的其他事故)为社会敲响了警钟，警示有关部门应重点审视大坝安全工作，找出存在的问题并提出解决方案，以完善社会基础设施关键环节的管理和安全工作。显然，自第顿坝失事(1976年)和卡特里娜飓风期间新奥尔良堤坝失事(2005年)事件后，美国的大坝安全管理工作成效显著。

以上事件发生之后，USBR和美国陆军工程师团(USACE)成功地从原先不对大坝潜在不良性状进行讨论和分析、以标准为导向的传统大坝工程管理机构，转变为如今基于风险指引管理众多美国大型坝的机构。尽管USBR和USACE的大坝安全管理工作在持续改进(每项工作都会定期接受同行审查)，但其转变和提升的能力却并未在大坝安全上充分体现出来。

卡特里娜飓风和新奥尔良飓风防御系统(New Orleans Hurricane Protection System)部分堤防失事事件后，USACE的转变尤其值得关注。通过事件过程和事后调查评估，发现2009年飓风防御系统(HPS)是一个“有名无实的系统”，这也是促使USACE完全转变为基于风险指引管理大坝安全的主要推动力。截止目前，USACE拥有和运行着超过700座大坝，是美国最大的工程机构，因此，其管理职能的转变也是促成美国近10 a内在工程管理方面获得成功的重大举措。

3 经验总结

奥罗维尔大坝事故促使有关部门更加关注现有大坝项目的安全问题，主要体现在大坝安全管理、大坝日常运行管理、经验教训总结及大坝安全评估与管理4个方面。

3.1 大坝安全管理

首先，大坝业主和管理者需要明确项目组织理念、组织结构和过程管理，其次，相关人员需要对可能导致大范围不良影响的重大社会资产进行有效评估和认真管理，不良影响主要包括对社会经济、公共安全及环境等方面的影响。

3.2 大坝日常运行管理

通常情况下，大坝项目的日常运行管理工作是多专业、动态化的，工作人员需要定期开展大坝安全检查和安全评估、审核和评估监测数据、更新和演练应急预案、常规流量和高流量期间的运行维护、项目文件编制等工作。然而，有时可能存在基础问题检查不彻底、监测数据分析解读错误、项目记录杂乱无章等问题。此外，拥有大坝设计、施工和运行经验的专业骨干人员逐渐老龄化，而吸引有能力的年轻专业人员从事大坝管理工作又十分困难，未来老化基础设施的运行管理面临多重挑战。

3.3 吸取经验教训

在许多行业(如交通、核能、公共卫生等)乃至公司里，大家已经认识到系统性数据监测和评估的重要性，这样做可以发现新问题及其发展态势，为下一代从业人员积累经验。在学习大坝设计、运行及维护管理经验上，相关部门需要积极转变思想，使知识体系和管理实践能力都得到改善和提高。

3.4 大坝安全评估与管理

随着大坝安全行业从以标准为导向的传统做法转变为基于风险分析的大坝安全管理，诸如可能失效模式评估(PFMA)和量化风险分析等方法也在不断改进。作为FERC管理的水电项目之一，奥罗维尔大坝也曾接受过PFMA。在发生奥罗维尔事故和瓦纳庞大坝结构开裂等事件后，值得反思的是PFMA和风险分析的详细程度是否能为项目决策、项目管理和应急预案等提供有力的技术支撑。