美國大壩實情

文/美國土木工程師協會

譯/李文偉

美國大壩實情

文/美國土木工程師協會

譯/李文偉

《國家大壩清單》顯示，美國有85,000多座大壩，平均使用年限僅51年。隨著大壩老化和下游開發的增加，有缺陷的大壩數量已超過4,000座，其中包括1,819座潛在的高危大壩。2009年大壩等級為D。

2005年卡特里娜颶風造成龐恰特雷恩湖堤壩被沖垮，奧基抽畢湖的堤壩安全成為人們關注的焦點。攝影/JoeRaedle/GettyNorthAmerica/CFP

大壩提供的主要效益包括飲用水、發電、防洪、灌溉和娛樂。這些大壩或由聯邦機構、州、市政府公共擁有和運行，或由商業和企業私人擁有和運行。作為典型的土堤或混凝土建筑物，大壩可高達770英尺（約234.7米），儲蓄數十億加侖（約454.5多萬立方米）的水。大壩的“潛在危險”是根據失事后的預期結果，而不是根據大壩狀況來分類的，類別包括“潛在高危險”（萬一失事后預期的生命損失），“潛在重大危險”（對建筑物和重要基礎設施的預期損害），“潛在低危險”（大壩預期損失或洪澇區預期損害，但沒有預期生命損失）。

由美國陸軍工程師兵團所做的《國家大壩清單》顯示，美國大壩數量已上升到85,000座之多，但其中只有11%是由聯邦政府擁有或控制。確保國家其余大壩安全的責任，就落到了州大壩安全規劃上。

許多州大壩安全規劃并沒有充足的物力、資金或人員用于大壩安全檢查、采取適當的強制行動或通過審查設計規劃、進行建設施工檢查，以確保建筑物的質量和安全。例如，得克薩斯州只有7名工程師和43.5萬美元的年度預算來管控7,400多座大壩。這就意味著每個巡視檢查員要負責1,050多座大壩。

更嚴峻的是，盡管阿拉巴馬州有2,000多座大壩，但該州并沒有大壩安全規劃。在某些州，許多大壩依據本州法律而獲得特殊的檢查豁免。例如，在密蘇里州有740座潛在高危大壩由于壩高不到35英尺（約10.7米）而被免于檢查。大壩的檢查工作對這些州而言，是一個巨大的挑戰。

美國需修補的有缺陷的大壩數量

美國馬薩諸塞州勞倫斯城，洪水過后大壩附近的建筑逃過劫難。攝影/DarrenMcCollester/GettyNorthAmerica/CFP

在大壩總數上升的同時，潛在高危大壩的數量也在以驚人的速度增長，現在總數達15,237座。這意味著自2007年以來，新增了3,300多座潛在高危大壩。這些增長是大壩下游新開發的結果。下游的發展極大加劇了潰壩的后果，并導致對大壩重新分級?？紤]到更為嚴重的潰壩后果，該分級的變更對安全標準提出了更為嚴苛的要求。

被確定為不安全或有缺陷的大壩數量已由2005年的3,271座，上升到2007年的4,095座。在這些大壩中，潛在高危大壩亦屬有缺陷的大壩，其數量由2005年的1,367座，增加到2007年的1,826座。表“美國需修補的有缺陷的大壩數量”最能表征國家大壩狀況，該表顯示，需要修補的高危大壩數量在增長，而已修補的大壩數量各年度間持平，未見增長。修補大壩的速度未能跟上亟待修復的高危大壩的增長速度。需要修補的和實際已修補的大壩數量之間，缺口正顯著增大。

許多大壩由于老化、劣化和缺乏維護，而被確定為是有缺陷的。大洪水和地震是能造成巨大安全風險的極端事件，人們對此類極端事件的科學與工程知識逐漸增長，預測大壩結構對此類事件響應方式的能力逐漸增強。在這種情況下，更多大壩經常地被認定為不安全或存在缺陷。許多大壩是30或40年以前采用當時最好的科學和工程技術修建的。但是，因為已歷經了40年時間，并且人們對威脅大壩安全的極端事件以及事件的后果的預測能力大大增強，越來越多的大壩被認定為不安全或存在缺陷。

依據1996年水資源開發法案，《國家大壩安全規劃》得以創立，該規劃由聯邦緊急事件管理機構管理，旨在向各州提供激勵性撥款和促進科研的培訓。在《國家大壩安全規劃》和更強的州安全規劃作用下，國家大壩的安全狀況已取得一些成功和改進，但總的來說并沒有得到改善，成功的方面包括一些州的安全規劃在人員、預算、大壩安全檢查等方面有適度增加。用于識別和通告在潰壩事件中居住在大壩下游的居民，并協調災民疏散的“緊急行動計劃”的數量也在增長。然而，全國范圍內被緊急行動計劃覆蓋的潛在高危大壩數量仍然停留在黯淡的50%。更糟糕的是，許多潛在的高危大壩是未被監管和未經檢查的，大約30%的潛在高危大壩在最近五年里沒有被檢查過。

美國高危大壩數量

對于全美85,000座大壩，聯邦機構僅擁有或管控其中很小的比例，但他們在監督方面面臨著巨大挑戰。隨著國家大壩老化和下游開發的增加，以及更好的工程方法不斷發展完善，大壩需要更為有效的修復。

幾個案例包括：美國陸軍工程師兵團所屬的狼溪壩（WolfCreekDam）修復費用達3.17億美元，由美國陸軍工程師兵團與美國墾務局共同承擔的福索姆壩（Folsom）重大修繕耗資約15億美元，將持續至2019年。

據州大壩安全官方協會估算，2009年修繕全國大壩的總費用共需500億美元，維修潛在高危大壩所需投資額總計160億美元。這些估算與州大壩安全官方協會2003年度報告相比有顯著增加，當時全部大壩所需的投資為360億美元，潛在高危大壩所需投資為101億美元。

2009年的這份報告指出，未來十年里還需要追加120億美元的投資，以消除現在積壓未處理的4,095座有缺陷的大壩。這意味著在上述正在修補的大壩中，需修補的潛在高危大壩數量以每年270座的速度在增加，每年額外費用達8.5億美元。為了解決額外增加的2,276座有缺陷、但不是高危的大壩，每年需要額外投入3.35億美元，未來十年共需投入近34億美元。

自執行《國家大壩清單》以來，在識別國家大壩狀況方面取得了很大的進展，但2008年在田納西州發生的一起熱電廠灰壩失事事件反映出一個致命的漏洞，主要表現在聯邦以及各州對于與電力和礦業有關大壩的管理上。許多州并沒有權力管理采礦壩，其他一些州僅在采礦作業停止之后才管理采礦壩，還有一些州不是通過執行大壩安全規劃的機構而是通過部門來管理采礦壩。在聯邦一級,煤礦行業和金屬/非金屬行業在監管標準上就有很大差別——涉及的標準包括設計、檢查，以及對高危大壩提供緊急行動計劃的需求等方面。

2006年5月，美國東北部地區普降大雨，一些地區的大壩有崩潰危險，道路也被沖毀，數百人被迫撤離。攝影/DarrenMcCollester/GettyNorthAmerica/CFP

恢復能力

由于大壩很少有靜不定結構，通常難以恢復原狀。受區域影響，只有50%的高危大壩具有緊急行動計劃。

美國國土安全部通過基礎設施保護辦公室與大壩安全委員會、聯邦和州機構，以及所有的業主和經營者聯合，已開始討論這一重要問題。鑒于大壩數量巨大且恢復能力水平范圍寬廣，他們正在努力制定一個合理的優先方式，以協調保護項目和增強恢復能力。當大壩的功能（飲水、發電、防洪、內陸航運）喪失時，大壩重要的實體和功能特點——諸如失事后果和關鍵利益喪失等，被認為是識別哪座大壩具有最嚴重和長久性影響的基礎。在風險評估過程中，通過考慮對公共安全、地方貿易、服務提供者等所有部門的影響，那些以提高恢復能力和安全性為目標的戰略能夠得到有效的確認。

提升等級個案

美國自然資源保護局流域修復規劃自1948年起，美國農業部自然資源保護局已向當地流域管理方提供了技術和資金援助，以修建11,000座大壩（主要目的是防洪、供水和水土保持），其中多數大壩已依據《流域保護和防洪法案》建成。雖然這些流域的大壩工程每年帶來了巨大的效益，但成千上萬的大壩需要修復：其中1,065座流域大壩已經超過其設計使用壽命；到2015年，將另有4,300座大壩超過其設計使用壽命；由于下游的發展，大大增加了大壩失事的后果，使得大壩安全標準更嚴格，因此有1,000座大壩需要修復。

從衛星上看地球：美國猶他州格倫峽谷大壩。攝影/DigitalGlobe/GettyImages/CFP

自然資源保護局實施了一項非常成功的項目，向啟動維修全美范圍內流域大壩的巨大工作提供評估、規劃、設計和建設資金。項目的成功是自然資源保護局、當地管理方、州大壩安全官員等各級領導通力合作和國會提供資金支持的結果。設計和建設資金采用共同分擔的形式，自然資源保護局提供65%，通過地方參股提供35%。迄今為止，已修復大壩77座，核準修建55座，另有31座正在規劃中。

國會繼續扮演領導角色——依據2008年《農田法案》提供1億美元（強制資金），并對2008至2012財政年度核準撥款8,500萬美元（自主資金）支持流域修復規劃。未來4年中（2009～2012財政年度），自然資源保護局預期進行400座大壩評估，處理250件當地管理方的援助請求，開展200項大壩維修計劃，完成l70座大壩設計，并修復l20座流域大壩。

德克薩斯州勃克薩（Bexar）縣，5號馬丁內斯溪大壩（Martinez Creek Dam）馬丁內斯溪大壩修建于1964年，其目的是保護農業用地。從此以后，該地區逐漸發展起來，大壩形成的湖成為來弗歐克（LiveOak）市公園系統中不可分割的一部分。當大壩危險程度由低變高時，縣級政府將修復大壩的補助金應用于自然資源保護局小流域修復計劃中。當大壩和溢洪道提高等級后，工程師預計大壩還能繼續使用100年。

新澤西州NJ，Ringwood，天際湖大壩（Skyline Lake Dam）在幾場災難性的洪水事件導致了35座大壩失事后，新澤西州為大壩修復制定了資金投入計劃。兩個州債券法案給新澤西州環保部大壩安全及防洪局提供了1.1億美元資金，為大壩修復工程實施低利息貸款。迄今為止，24座大壩（含19座高危大壩）已經完成修復；29座大壩（含10座高危大壩）正在施工中；45座大壩（含11個高危大壩）正處于規劃和設計的某些階段。天際湖大壩的業主應用此計劃獲得用于改建溢洪道和加固土堤的90萬美元，用于允許暴雨時漫頂?？偟膩碚f，至今已從計劃中支付了約3280萬美元。

桑多瓦爾（Sandoval）縣，新墨西哥州自然資源保護局修復的大壩就在新墨西哥州阿爾伯克基（Albuquereque）城外，PiedraLiza大壩現今保護的人數是20世紀50年代早期修建時的7倍。21世紀初的分析顯示，由于大壩內部缺陷和其導致的失事，區域內1,700名居民和在25號州際公路上43,000名通勤人員會受到不利的影響。桑多瓦爾縣于2005年應用自然資源保護局小流域修復計劃獲得援助，到2007年維修工作得以完成。

結語

盡管獲得了一些成功，但近幾年來國家大壩的總體狀況并沒有得到改善。這可由需要修補的大壩，特別是高危大壩數量的增多，以及每年實際修補的大壩有限的數量得到證實。為使國家大壩——事關公眾健康、安全和福利得到顯著的改善，國會、行政機關、州大壩安全規劃，以及大壩業主將不得不建立一個有效的檢查、執行和資金投入戰略，以扭轉大壩基礎設施日益惡化的趨勢。

相關鏈接：

未來五年大壩預計所需資金：

總投資需$125億美元

估計開支$50.5億美元

預計短缺$74.5億美元

干旱已經嚴重威脅美國科羅拉多河流域。本世紀初連續的干旱已經使鮑威爾湖的水位急劇下降，與它齊名的、具有100年歷史的科羅拉多州第二大蓄水庫米德湖，其水位也已經降到了歷史最低紀錄。攝影/DavidMcNew/GettyNorthAmerica/CFP

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提升等級解決方案（將即刻奏效）

★鼓勵或要求有效的國家大壩安全規劃，以提供充足的資金、人員和法定權限；

★2011年前對每個高危大壩制定緊急行動計劃；

★設立國家和洲政府基金項目，用以修繕非聯邦政府所屬的大壩；

★將大壩潰壩淹沒區列入國家水災保險計劃；

★對公眾進行大壩安全風險教育；

★鼓勵個人對他們區域的大壩位置和狀況進行自我教育。

（編輯/任紅）

【譯者簡介】李文偉，中國長江三峽集團公司科技與環境保護部副主任。本文摘譯《2009年美國基礎設施成績報告單》中與基礎設施總體概括和大壩實情相關的部分，以期讀者可以從中了解美國基礎設施的基本情況及其相應對策。

美國土木工程師協會（ASCE）創辦于1852年，是全美歷史最悠久的國立土木工程組織。它代表了服務于私人、政府、工業和學術界等領域致力于推動土木工程科學和專業發展的14萬6千多名工程師。美國土木工程師協會是符合國內稅收法規501（c）（3）的一個免稅的教育和專業協會。