基于DSM的越南大坝安全及灾害风险管理实践

［新西兰］P.埃蒙斯等

越南拥有庞大的大坝系统，由7 000多座大坝组成，其中约有640座属于中型和大型坝。越南大部分人口可能面临溃坝的潜在风险，特别是在大坝运行管理不善的情况下。

自2012年以来，越南和新西兰政府展开合作，由两国大坝安全专家开发了一项降低灾害风险项目——大坝和下游社区安全计划（DDCSI），以改善整个流域的大坝管理水平和下游地区的安全状况。该项目为大坝业主和管理人员开发了一套有效的大坝安全管理方法（DSM），对自然灾害进行识别和量化，评估与大坝相关的风险并制定降低风险的方案。

DSM可以用于识别加强大坝安全所需的工程措施和运营管理措施，并进行优先级排序，并确定大坝下游社区灾害风险管理需要加强之处。这将使大坝管理者和业主能够有针对性的进行改进，保障现有水库的安全运行，并为未来的工程规划和设计提供参考。

该方法提供3个级别的评估：初步，中级和详细，取决于大坝的可用数据和对下游影响。对于影响程度较大的大坝，中等和详细的评估包括4个方面的研究：自然灾害、潜在溃坝模式、下游危害影响以及大坝安全和灾害风险管理。该方法除了确定大坝结构和运行方面所需的改进之外，还可为研究泄洪或溃坝事件造成的影响提供具体信息，有助于对改善区域预警系统、逃生路线、土地分区和基础设施、工业及社区的实体防护工程等方面进行决策。

基于国际公认的方法，DDCSI倡导将流域视为一个整体。该计划可以用于任何国家或跨国流域的单座大坝或梯级大坝群，目前已应用于越南义安（Nghe An）省蓝江（Ca River）支流流域的3座不同规模大坝工程中，其对下游的影响也不相同。

在越南和新西兰两国政府进行的合作中，已经提出2016～2020年期间，在越南两个省（大坝数量较多的流域）实施DSM，如越南最大的流域之一——蓝江流域。在这两个省，低地平原地区聚集了大量人口，每年都受到洪水的威胁。蓝江流域有6个主要大坝用于灌溉和水力发电，沿线还有很多小型灌溉水坝，均位于越南第四大城市上游。应首先处理最有溃坝风险或对下游影响最大的大坝。

1 研究背景

越南的大坝网络见表1，地形从内陆高地一直过渡到人口密集的沿海平原，大部分越南人口面临溃坝洪水侵袭的风险。大坝的不合理运行可能会导致突发且严重的洪水。过去的溃坝事件造成了严重的生命财产损失，并对下游地区环境产生了实质性的不利影响。

表1 越南大坝网络（世界银行，2015年）

改善大坝安全已成为越南政府的头等大事。2007年，越南在第2/2007/ND-CP号政府法令中首次提出了大坝安全国家法律框架。在2013年对第72号法令进行了修订，以更好地界定责任和事务。由于资源有限且缺乏优先处理大坝安全工程的工具和程序，在全国范围内保障所有大坝的安全性十分困难，特别是对于农村地区的小型灌溉坝。

越南和新西兰政府合作开发的DSM提出了一种现场评估方式：

（1）确定改善大坝安全性所需的工程，并将其优先处理；

（2）确定大坝下游地区灾害风险管理需要改进之处。

大坝业主和工程师可以利用DSM确定和量化大坝遭受的自然灾害，对其影响和风险进行评估，并制定降低风险的方案。将该方法应用于整个流域尺度，确定可能对大坝造成影响的自然灾害，大坝存在的薄弱环节以及溃坝产生的后果。因此，可以根据人口面临的风险和对流域经济的破坏情况，确定对大坝进行维修和升级的优先次序。

开发DSM是为了将其用于流域、省、地区内的单个大坝或大坝群。虽然DSM的开发主要以越南为基础，但可适用于其他流域，并且通过合作，DSM还可用于国际河流。DSM可用于新建大坝的设计或对现有大坝的安全评估，适用于不同类型和规模的大坝。

2 大坝安全及其与灾害风险管理的联系

2.1 大坝安全管理

保障大坝安全的工作贯穿于大坝及其水库的规划、设计、运行和管理的各阶段（见图1）。国际大坝委员会第154号公告指出：大坝的基本安全目标是保护人员、财产和环境，防止其受到大坝和水库的误操作或溃坝的影响。

图1 大坝各阶段的安全要求

一般认为，现代大坝设计中已经考虑了大坝安全问题，但一些年代久远的大坝通常并未按照相同的安全标准设计。如果大坝运行规程不当，或者规程没有得到严格遵守，就会产生风险。同时，大坝维修加固效果很难完全令人满意，且缺乏足够的资金支持。为了防御这些风险，应该在大坝工程各阶段强调安全性问题，以降低上述安全风险。

自20世纪70年代以来，全世界范围内已经陆续开展了保障大坝安全的实践工作，包括制定对某些重大安全事故和自然灾难的应对措施。1976年，美国提顿（Teton）大坝失事，造成11人死亡，经济损失达20亿美元。之后，美国实行了大坝安全立法，美国垦务局出台并实施了现有大坝安全评估计划（SEED）。SEED也成为了世界各国制定大坝安全保障工作规程的基础。最重要的是，此次事故使大家认识到，为了保证大坝长久的安全运行，需要进行定期维护并时刻保持警惕。

国际大坝委员会（ICOLD）成员国超过95个，该会通过并发布了不同类型大坝设计、施工和运行的指导方针和规范标准。各国通常会根据ICOLD发布的这一方针来指导大坝安全实践工作。包括越南在内的许多国家都有相关法律（法令）和规定，要求大坝业主必须执行安全计划。国家法律和法规通常提出对保障大坝安全工作的最低要求，国家大坝安全组织发布的大坝安全指导方针一般都已涵盖这一最低要求。各国大坝安全指导方针的主要差异在于一些具体的立法和特定的自然灾害。大坝安全管理体系充分考虑了大坝安全指导方针，遵守ICOLD发布的各项原则。

一些国家的大坝安全公告和指导方针建议，大坝业主应建立大坝安全管理系统，为大坝和水库的安全运行、管理提供一个结构化框架。图2总结了大坝安全管理系统的组成部分。

DSM提供相关信息作为实证基础，帮助做出决策以纠正问题，改进大坝或其操作系统和程序。如果大坝没有安全管理系统，DSM可为开发和实施大坝安全管理系统提供国际实践和相关范例。

2.2 灾难风险管理

灾害风险管理是通过工程和非工程性措施，来管理区域潜在灾害风险的规划和流程。对社会产生直接影响的大坝失事事故是指水库泄流失控（例如在没有警告下游地区的情况下打开溢洪道泄洪）或溃坝事故造成水库蓄水量的突然下泄。

管理大坝相关灾害的非工程性措施包括：灾害绘图和分析，薄弱环节评估，通过土地使用管理措施避免开发风险，启动风险规避举措，疏散规划，建立避难场所，应急福利援助（救济），灾害响应管理计划和基础设施，灾害演习，预警系统和公告通知。在越南，要求所有组织和各级政府（直到社区级别）都必须执行灾害风险管理，覆盖到各家各户。

大坝相关灾害管理的工程措施包括：防洪堤防；建筑物和基础设施加固以减轻洪水、风暴、地震等自然灾害的影响；将社区或基础设施迁离高风险地区；退耕还林或疏散易发生滑坡的区域。

在越南，灾害风险管理包括防灾，灾难响应和减灾。国家战略强调在事故发生后及时做出反应以及迅速恢复，包括加强灾后重建工作。越南灾害风险管理的目的是尽量减少生命财产损失，减轻对自然资源和文化遗产的破坏，缓解生态环境的恶化，为确保国家的可持续发展、国防和安全做贡献。

DSM规定，对于某一具体的大坝工程，需要了解和分析当前的灾害风险管理实践在能力方面是否存在差距以及规划实践工作是否还有改进和提升的空间。

3 DSM的开发和测试

2012～2015年，越南和新西兰的相关组织在越南农业和农村发展部（MARD）的授权下，合作开发并测试了DSM。该项目旨在提供1个全国适用的方法，帮助大坝的利益相关方做出明智决策，对大坝结构和运行管理进行改善，从而改善整个流域的灾害风险管理工作。DSM对越南义安省的3座水坝进行了案例研究，详见下文3.2节。

3.1 DSM法概述

该方法的框架如图3所示。该方法是一种评估自然灾害（洪水，地震和滑坡）的系统方法，评价自然灾害对大坝结构的影响，对意外泄洪或溃坝产生的洪水进行水力模拟，并绘制洪水演进图。对一次泄洪所产生的后果进行全面评估，可以记录潜在破坏，并确定受洪水威胁的人口数量。

图2 大坝安全管理系统的要素

3.1.1 评估层次

大坝安全评估的工作量取决于现场相关参数。对于一座大型水库，下游地区人口众多，溃坝将对下游产生重大影响，则可能需要进行更详细的评估。对于汇水面积较小的水库，下游地区人口稀少，则不需要太详细的评估方法。基于此前提，DSM在应用中可分为3个不同的评估层次，如表2所示。

表2 大坝安全改进方法的评估层次

3.1.2 初级评估

初级评估是基于易获取的信息，快速评估溃坝对下游的潜在影响。评估的结果包括：①假定溃坝洪水的大致淹没范围；②可能受到影响的人数。

初级评估有以下3种用途：

（1）基于现有信息（地形图、坝型信息、高度和水库容积）对溃坝的下游潜在影响进行快速评估；

（2）评估一个省或者区域内的多座大坝，以确定其对下游的潜在影响，从而优先考虑对下游影响最大的大坝进行投资，并实施维修；

（3）决定大坝是否需要进行进一步中级评估或更详细的分析。

进行初级评估之后，对下游潜在危险较大的大坝，酌情进行中级或详细评估。

3.1.3 中级和详细评估

图4为中等和详细DSM的要点。中级和详细评估的总体方法相同，但评估所需的数据、资源和资金的数量和质量不同。评价分以下4个步骤：

（1）“灾害识别”是利用国际通行的程序和方法对大坝遭受的洪水、地震和山体滑坡灾害进行量化。一般认为，这3种灾害是威胁大坝安全的主要自然灾害。根据发生的规模和频率对危害进行量化，从而为确定灾害对大坝安全的影响和减灾措施作出明智决定。

图3 DSM示意

图4 中级和详细的大坝安全改进方法概览

（2）“潜在失事模式评估”是评估大坝安全的方法。潜在的失事模式是某种机制或一些特定的情况导致水库全部或部分库容的下泄失控。了解潜在的大坝失效模式，提出相关的避免、减轻或监测措施，以防止或减少溃坝发生的可能性，是进行大坝安全有效管理的基础。

（3）“下游地区的危害影响”是利用数值模拟法生成溃坝和溢洪道淹没深度图。然后使用基于GIS的模型估算洪水对下游人员、财产和农业用地的影响和损失。通过了解潜在溃坝或溢洪道泄洪产生的影响，大坝业主可以确定采取相应的设计、施工和管理措施来保护人员、财产和环境安全。

（4）“大坝安全和灾害风险管理”为正确决策提供方法，以改善大坝安全和灾害风险管理工作。了解现有大坝安全和灾害风险管理体系的一般方法包括：汇总，审查大坝安全和灾害风险管理方面的已有信息，并在必要情况下对大坝现场进行检查；通过大坝监测和检查，对现有系统和程序审查以及潜在失事模式评估，确定大坝安全问题；针对大坝安全缺陷或灾难风险管理弱点提出改进完善措施。

中级和详细评估可以交替使用。例如，如果对于某一大坝来说，下游频繁的洪水是重点问题，可以进行中级水平的总体评估，但需要对洪水灾害和洪水对下游的影响进行详细评估。如果已知大坝存在某个具体的薄弱环节，可进行中级总体评估，但对潜在的失效模式和大坝安全管理进行详细评估。

3.2 案例研究

研究对象为越南义安省蓝江某支流流域的3座大坝，对大坝和下游社区安全计划中的大坝安全改进方法进行检验。大坝的关键参数见表3，大坝位置见图5。对七劳（Khe Lau）水库进行了初步评估，并对圣地（Sao）和班旺（Ban Mong）水库进行了中级及详细评估。

表3 大坝关键参数

DSM在3座大坝中得到了成功应用。这3座大坝类型和规模在越南具有代表性。利益相关方的反馈意见表明，DSM为了解单个大坝或一组大坝的安全和灾害风险提供了一种强大的、可扩展的、系统的方法。

4 DSM在大型流域多座大坝的应用

DSM的成功开发和测试促使新西兰政府和越南MARD之间签订了协议，将该项目扩展到主要流域，其中包括蓝江流域。越南—新西兰大坝安全项目将于2016～2020年间实施。

蓝江流域位于越南中北部，流经义安省（人口295万）和河静（Ha Tinh）省（人口123万）。蓝江流域是越南第四大流域，流域面积约27 000 km2，其中65%位于越南境内。据估计，越南境内蓝江河流域建有978座大坝，规模和复杂程度不同（905座小型坝，58座中型坝和15座大型坝）。

蓝江流域的大坝利益相关方涉及范围较广，人数众多，包括农民、实业家、大坝经营者（业主）、地方官员、人民委员会、下游社区以及与之合作的国内和国际非政府组织。在该项目中，以下3种利益相关方最为常见：大坝业主（管理者）；负责灾害管理、疏散规划和土地使用规划的官员（以及支持该工作的当地非政府组织利益相关方）；水资源专业学生，他们将在以后成为国家水资源管理者。

图5 大坝和蓝江流域位置

逐步将DSM应用于蓝江主要支流流域，然后汇总每个子流域的应用情况，形成整个流域的结果，并为蓝江流域提供前后一致、有据可依的大坝安全和灾害风险管理报告，有助于两省的大坝利益相关方确定需要修复的大坝，并根据对下游可能的最大危害对评估组合中的每一个因素进行优先级排序。

为了DSM的成功和可持续实施，针对大坝业主（经营者）、非政府组织和地方官员开展了一系列大坝安全培训，加强其能力建设是越南—新西兰大坝安全项目的重要组成部分。在项目实施期间，培训将在整个蓝江流域开展，同时也可以作为其他流域和省份借鉴的模板。据估计，两省共有500名大坝安全人员接受培训。

减轻洪水对下游地区的影响，最重要的是通过实施该项目，让大坝业主（经营者）确定如何将可能发生的泄洪信息反馈至大坝下游地区的应急准备计划中。一些与下游地区就灾害风险管理方法展开合作的非政府组织，将成为该项目的关键利益相关方，参与其中并帮助更好地利用泄洪信息。

该项目的短期，中期和长期目标见表4。

5 结论

越南有大量大坝工程缺乏在流域尺度进行协调的安全管理措施。有些大坝状况不佳，运行管理不善，与同一水系的其他大坝联合调度程度低。由于缺乏准确的上游洪水预报，使坝体结构和运行缺陷产生更严重的安全隐患。下游社区在很大程度上并不了解上游大坝的危险性，缺乏有效的灾难风险管理计划和实践经验。对于越南的河流管理，之前并未有过流域尺度的综合性大坝安全管理和灾害风险管理方法。

表4 项目扩展目标

自2012年以来，越南开展了DDCSI项目，旨在改善整个流域的大坝管理和社区安全。该项目根据国际公认的方法制定了大坝安全改进方法，使大坝业主和管理人员确定自然灾害并进行量化，评估与大坝相关的风险，并制定降低风险的方案。根据大坝失事对下游的影响，分3级进行评估，大坝安全改进方法包括了解和分析1座大坝的灾害风险管理实践，认识能力上存在的差距和改进的空间。DSM可以确定大坝在结构和运行方面需要的改进，还可提供有关泄洪或溃坝事故影响方面的信息，有助于下游社区加强预警系统、逃生路线、土地分区和基础设施、工业和社区的实体防护工程等工作。DSM促进了流域性方法的进一步发展，并出版了英文和越南文的指南，可用于任何国家流域的单个大坝或大坝群。

DSM在越南义安省的3座大坝得到了成功应用。目前，越南蓝江流域的两个省有很多大坝也在应用该方法。

2016～2020年下一阶段的目标为在流域层面实施大坝安全和灾害风险管理的合理方法。

DSM可以用来确定提高大坝安全性所需的工程和运行改进措施，并确定其优先次序；确定大坝下游社区灾害风险管理需要加强之处。使大坝管理者和业主能够有针对性的对现有的规划和设计中的水库进行安全管理。

采用DSM收集的信息，对于社区灾害风险管理人民委员会、官员和非政府机构十分有用。该项目还将与世界银行资助的越南大坝恢复和安全改善项目密切合作。与其他项目相互补充，有效减轻越南大坝的基础设施风险。