美國奧羅維爾大壩事故及安全警示

自2017年2月美國加利福尼亞州奧羅維爾大壩主輔助溢洪道的事故照片被披露后，引起全球矚目。此外，在當地政府發(fā)布“奧羅維爾大壩輔助溢洪道即將潰決”的消息、并下達疏散令后，下游地區(qū)居民疏散的場景也引起了社會各界的關注。

有關部門立即實施溢洪道的修復工作，同時尋求事故的根源，外界要求立即答復項目事故原因的呼聲也逐漸平息。在美國聯邦能源管理委員會(FERC)的指導下，加利福尼亞州水資源部指派一個取證小組負責查明奧羅維爾溢洪道事故的根源及影響因素。這項工作可能要持續(xù)幾個月，而發(fā)現問題、吸取教訓，進而采取提升大壩安全的措施則需要更長的時間。

1 歷史事故

盡管奧羅維爾大壩事故令人震驚，但此類事故在歷史上并不罕見。美國也曾發(fā)生過一些溢洪道重大事故，比如1941年胡佛(Hoover)大壩、1967年黃尾(Yellow Tail)大壩、1983年格蘭(Glen)峽谷大壩及2011年佩克堡(Fort Peck)大壩溢洪道事故。雖然每起事故都有其獨特性，但大體上是類似的，都是因基礎以下水流侵蝕而導致溢洪道損壞。大壩運行期間，和溢洪道相關的問題并不少見，1995年，佛森(Folsom)大壩溢洪道閘門在正常操作時出現故障，促成了閘門檢驗、定期測試和維護方式的巨大變革。2005年，托姆索克(Taum Sauk)抽水蓄能電站失事，引起了人們對抽水蓄能電站和水庫管理系統運行和可靠性的重點關注。2014年，華盛頓州哥倫比亞河瓦納龐(Wanapum)大壩發(fā)生事故，對大壩業(yè)主造成重大損失。起初，一名對橋梁欄桿偏移進行目檢的工作人員發(fā)現了瓦納龐大壩溢洪道壩段有一處裂縫，但遺憾的是大壩失效模式分析過程中并沒有發(fā)現這一失效模式。此外，該壩段的監(jiān)控數據(與其他體積和設計相似的壩段存在顯著差異)也被誤讀，導致這一失效模式未被檢測到。

41 a前，美國墾務局(USBR)第頓(Teton)水庫蓄水初期大壩失事事件成為了美國大壩安全方面的分水嶺。該事件促使USBR轉變工作作風，并引起了時任總統的關注。總統命令美國聯邦機構參與到大壩的設計、運行和規(guī)范編制中，審查大壩的安全措施，為聯邦政府建立一套通用的大壩安全指導準則。卡特總統1977年4月23日的備忘錄使大壩安全成為舉國關注的事情。回想奧羅維爾大壩事故的細節(jié)和從中吸取的教訓，該事故和以前的其他事故也將會成為大壩安全方面的又一轉折，促成對大壩設計、安全和管理工作方式提出實質性問題。

大壩是社會投資的重大資產，能為社會帶來供水、供電、休閑娛樂、防洪和灌溉等方面的效益。當極端事件、操作不當或老化(如侵蝕等)等原因導致大壩損壞并影響其正常運行時，項目效益和服務便會損失，而維修費用通常十分昂貴。在奧羅維爾大壩事件中，維修費用不斷增加，如今已達到 2.75億美元。在最壞的情況下，大壩災難性事件可能導致項目資產永久性損失(如第頓壩失事事件)，以及造成下游嚴重的災害(如人員死傷、公私財產損失、商業(yè)影響、環(huán)境破壞等)。從大壩的社會投入、水庫隨意放水可能帶來的損失、以及操作失誤或其他事件造成的大壩設施停運來看，管理部門需要在大壩安全可靠運行上(如壩體檢測、維護、風險分析和修復等)投入更多的時間和資源，但從美國土木工程師學會(ASCE)的基建清單來看，大壩作為重大資產被嚴重低估。

2 事故應對措施

在卡特里娜颶風、洪水及堤壩失事，以及其他基礎設施失事等一系列事件后，ASCE于 2009年制定了《國家重大基礎設施指導原則》。為了加強國家重大基礎設施管理，ASCE制定了4條指導性原則： ①質量、通訊和風險管理原則；② 整體系統管理原則； ③決策過程中踐行健全的領導機制、管理和組織原則；④適應重大基礎設施動態(tài)化管理原則。

以上4條指導原則相輔相成，不分主次，都是保護公眾安全、健康和安寧必不可少的。

在ASCE原則的指導下，奧羅維爾事故(以及近年來的其他事故)為社會敲響了警鐘，警示有關部門應重點審視大壩安全工作，找出存在的問題并提出解決方案，以完善社會基礎設施關鍵環(huán)節(jié)的管理和安全工作。顯然，自第頓壩失事(1976年)和卡特里娜颶風期間新奧爾良堤壩失事(2005年)事件后，美國的大壩安全管理工作成效顯著。

以上事件發(fā)生之后，USBR和美國陸軍工程師團(USACE)成功地從原先不對大壩潛在不良性狀進行討論和分析、以標準為導向的傳統大壩工程管理機構，轉變?yōu)槿缃窕陲L險指引管理眾多美國大型壩的機構。盡管USBR和USACE的大壩安全管理工作在持續(xù)改進(每項工作都會定期接受同行審查)，但其轉變和提升的能力卻并未在大壩安全上充分體現出來。

卡特里娜颶風和新奧爾良颶風防御系統(New Orleans Hurricane Protection System)部分堤防失事事件后，USACE的轉變尤其值得關注。通過事件過程和事后調查評估，發(fā)現2009年颶風防御系統(HPS)是一個“有名無實的系統”，這也是促使USACE完全轉變?yōu)榛陲L險指引管理大壩安全的主要推動力。截止目前，USACE擁有和運行著超過700座大壩，是美國最大的工程機構，因此，其管理職能的轉變也是促成美國近10 a內在工程管理方面獲得成功的重大舉措。

3 經驗總結

奧羅維爾大壩事故促使有關部門更加關注現有大壩項目的安全問題，主要體現在大壩安全管理、大壩日常運行管理、經驗教訓總結及大壩安全評估與管理4個方面。

3.1 大壩安全管理

首先，大壩業(yè)主和管理者需要明確項目組織理念、組織結構和過程管理，其次，相關人員需要對可能導致大范圍不良影響的重大社會資產進行有效評估和認真管理，不良影響主要包括對社會經濟、公共安全及環(huán)境等方面的影響。

3.2 大壩日常運行管理

通常情況下，大壩項目的日常運行管理工作是多專業(yè)、動態(tài)化的，工作人員需要定期開展大壩安全檢查和安全評估、審核和評估監(jiān)測數據、更新和演練應急預案、常規(guī)流量和高流量期間的運行維護、項目文件編制等工作。然而，有時可能存在基礎問題檢查不徹底、監(jiān)測數據分析解讀錯誤、項目記錄雜亂無章等問題。此外，擁有大壩設計、施工和運行經驗的專業(yè)骨干人員逐漸老齡化，而吸引有能力的年輕專業(yè)人員從事大壩管理工作又十分困難，未來老化基礎設施的運行管理面臨多重挑戰(zhàn)。

3.3 吸取經驗教訓

在許多行業(yè)(如交通、核能、公共衛(wèi)生等)乃至公司里，大家已經認識到系統性數據監(jiān)測和評估的重要性，這樣做可以發(fā)現新問題及其發(fā)展態(tài)勢，為下一代從業(yè)人員積累經驗。在學習大壩設計、運行及維護管理經驗上，相關部門需要積極轉變思想，使知識體系和管理實踐能力都得到改善和提高。

3.4 大壩安全評估與管理

隨著大壩安全行業(yè)從以標準為導向的傳統做法轉變?yōu)榛陲L險分析的大壩安全管理，諸如可能失效模式評估(PFMA)和量化風險分析等方法也在不斷改進。作為FERC管理的水電項目之一，奧羅維爾大壩也曾接受過PFMA。在發(fā)生奧羅維爾事故和瓦納龐大壩結構開裂等事件后，值得反思的是PFMA和風險分析的詳細程度是否能為項目決策、項目管理和應急預案等提供有力的技術支撐。

4 結 語

2017年 4月23日是美國前總統吉米·卡特簽發(fā)大壩事故備忘錄40 a紀念日。該備忘錄全面總結了當時聯邦政府的大壩安全狀況，標志著美國關注大壩安全進程的新起點。備忘錄中明確了需要“特別關注”的領域主要包括：

(1) 基于風險分析的大壩安全運行管理方法；

(2) 聯邦機構需要聘請外圍專家評估地震影響和大壩的其他地質風險；

(3) 決策過程中充分考慮節(jié)省成本激勵措施的影響；

(4) 不斷反思，尋求解決大壩安全問題的做法；

(5) 發(fā)動社區(qū)廣泛參與解決大壩安全問題。