《奧羅維爾大壩溢洪道事故獨立調查組報告》主要結論

2018-01-18 10:36:55 中國水利水電科學研究院　點擊量：評論 (0)

編者語：奧羅維爾壩是美國最高的土石壩，位于加里福尼亞州北部費瑟(Feather)河上，距奧洛維爾市8km，該壩壩高234m，水庫總庫容43 62億立方

編者語：奧羅維爾壩是美國最高的土石壩，位于加里福尼亞州北部費瑟(Feather)河上，距奧洛維爾市8km，該壩壩高234m，水庫總庫容43.62億立方米，水電站裝機容量67.5萬kW，1968年建成。2017年2月初，溢洪道發生泄洪事故，當局于12日下午發布命令緊急疏散下游18.8萬居民。該事故發生后受到廣泛關注。

中國水科院對該事件進行了持續跟蹤，并于2017年3月組織國際專家召開了“水之力-美國奧羅維爾大壩事故引發的思考研討會”。事故調查報告于2018年1月5日正式發布，為幫助國內同行更好地了解該事故的原因及分析，中國水科院將報告的主要結論（Summary）中文翻譯提供給讀者，同時對報告的出臺背景及報告的主要框架給予簡要的介紹。

《奧羅維爾大壩溢洪道事故獨立調查組報告》封面

主要結論

美國奧羅維爾大壩溢洪道事故的發生有多方面原因，包括加州水資源局長期以來的制度缺陷、管理問題、以及行業通行做法的不足等，致使多年來未能及時發現并處理溢洪道的設計與施工缺陷、基巖條件差、主溢洪道泄槽老化等問題，導致事故的發生。因此，事故不能簡單地歸咎于某個個人、組織或機構。

2017年2月大壩主溢洪道運行期間，溢洪道陡坡某處的泄槽底板裂縫與接縫皆出現噴水情況，導致底板下的上舉力超出底板的承受能力和結構強度進而隆起。該處底板下方劣質基巖暴露，沖刷情況異常嚴重，導致大范圍的底板被掀起，沖刷范圍不斷擴大。

面對溢洪道泄槽的破壞和不斷上漲的庫水位，相關方不得不做出艱難的風險權衡。在未充分了解相關不確定因素及相應后果的情況下，相關方的決策導致洪水漫過非常溢洪道堰頂，這是大壩建成以來首次啟用非常溢洪道，導致下游山體在短時間之內遭受嚴重沖蝕，使得最終不得不發布緊急疏散命令。

奧羅維爾大壩溢洪道事故的起因錯綜復雜，并非一個簡單的事故鏈便所導致，而是物理、人為、組織、行業等各種因素交織所造成，并且貫穿從工程設計到事故發生的全過程。

物理問題主要為兩類：

•溢洪道設計及建成時便存在的固有缺陷，以及隨后的泄槽底板老化；

•溢洪道局部基礎條件薄弱

人為、組織和行業等因素如何與上述兩類物理因素相互交織作用見下圖。

分析主溢洪道的內在設計缺陷以及建成之后的運行狀況可知，工程設計并未根據當地實際條件進行相應修改。大壩剛剛建成之后，排水管上方及沿線的混凝土泄槽底板就開始出現裂縫，并在底板下方形成大流量排水。起初，底板裂縫及排水被認為是不正常現象，但很快就被認定為“正常現象”，只是需要持續的修補。然而，反反復復的修補措施不僅毫無效果，而且可能使原有的問題進一步惡化。

大壩建成后的近50年里，雖然開展了多次安全檢查和審核，但大壩建成后的不良狀況以及修補措施耐久力不足等問題的嚴重性卻始終未能得到承認。隨著時間推移，泄槽漏水及溫度變化逐漸造成混凝土老化以及鋼筋和錨栓銹蝕，此時已可能導致了底板強度和錨固力的損失。另外，底板可能早已出現輕微的沖蝕問題，加上排水系統部分失效，共同導致底板上舉力的增加。而主溢洪道泄槽最先出現沖刷的位置，基巖條件極差，加劇了錨固作用的失效和基巖與底板間的沖刷問題。

由于未認識到設計的固有缺陷、建成后的不良狀況以及溢洪道老化等問題，人們根本沒有預料到溢洪道泄槽的失事，盡管這一失事不可避免。

一旦底板隆起和脫落，下方的劣質基礎隨即暴露在高速水流之中，并迅速產生沖蝕現象。而一旦某個位置出現基礎遭淘刷和底板脫落現象，就會造成連鎖反應，導致更多底板脫落和更嚴重的基礎沖刷問題。

雖然兩條溢洪道的基礎問題都已在地質報告中得到詳細闡述，但在大壩的設計和施工過程中卻未能得到妥善解決，之后所有的審查報告甚至都將基巖誤判為優質巖體。在這種情況下，自然沒人有會預料到，主溢洪道基礎會遭到如此嚴重的沖刷破壞。

由于事出突然，業主不得不關閉溢洪道檢查破壞程度，并在接下來的幾日之內分析各種可能，并做出權衡和妥協。可選的方案并不多：要么重新啟用主溢洪道，要么任由庫水位上漲直至漫過非常溢洪道堰頂。如重啟主溢洪道，可能進一步破壞泄槽，并威脅附近的輸電站。而如果選擇讓非常溢洪道漫頂，則可能造成非常溢洪道下游山體的沖刷。除此之外，主溢洪道沖刷導致大量泥砂進入下游河道，抬高尾水位并威脅電廠的防洪安全。面對這種兩難的境地，決策者試圖找到一個“最佳平衡點”，即繼續使用主溢洪道，但維持較低的下泄量，防止庫水位超過非常溢洪道堰頂高程。

雖然重新啟用主溢洪道，且下游電廠受淹的風險正在逐步降低，但主溢洪道的下泄量仍十分有限，以致庫水位繼續不斷上漲，并最終漫過非常溢洪道堰頂。雖然大壩業主做出這些決定的初衷是好的，但卻與土木工程師及地質專家的建議背道而馳——彼時專家已意識到基巖存在的問題，也很清楚非常溢洪道從未經過測試，倉促啟用可能會帶來不良后果。通過限制主溢洪道下泄量，雖然降低了電廠受淹的風險，但啟用非常溢洪道將會給大壩安全帶來什么樣的風險，則未經深思熟慮。而當洪水漫過非常溢洪道堰頂之后，人們很快就認識到其中的風險，最后不得不采取緊急疏散措施，以保下游居民的生命安全。

雖然有許多機會能夠干預并阻止事態進一步惡化，但眾多因素相互關聯且錯綜復雜，以致作出欠妥的決定，并最終錯失扭轉局勢的機會。眾多人為、組織和行業因素導致大壩工程問題未得到承認和妥善解決，并在事故發生時影響了決策過程。在眾多關鍵因素之中，以下幾點皆因加州水資源部而起：

•在大壩安全方面的處理方式及程序上，雖然加州水資源局的做法已日漸成熟且方向正確，但在事故面前仍顯得相對不成熟，且過度依賴監管人員及監管程序。

•與其它大型大壩的業主相似，加州水資源局對于其民用基礎設施的可靠性過分自信甚至自滿，往往強調短期運行方面所需要考慮的事項。同時，受制于成本控制的壓力，其內部關系相對緊張，因此大壩安全往往得不到足夠的重視。

•加州水資源局作風保守，固守自己的一畝三分地，因而難以接觸先進的行業知識，無法形成所需的專業技術能力。

•受限于官僚體制，加州水資源局難以建成一支在規模、人員構成及技術水平方面均符合要求的大壩工程與安全領域的專業隊伍。

除此之外，以下幾點經驗教訓可供大壩安全行業借鑒：

•大壩業主必須建立健全大壩安全監管機制，并通過強有力的大壩安全文化“自上而下”貫徹執行，才能保證擋水與輸引水建筑物的安全管理。必須明確指派一名高管對大壩安全負總責，這名高管必須熟悉大壩安全方面的各種考慮，并直接領導一支特定的大壩安全專業團隊，定期聽取專業人員的匯報，以確保大壩安全在整個組織的重點工作中得到應有的重視。

•大壩安全檢查頻次往往不足，導致無法確定潛在風險并進行安全管理。

•需要基于完整的記錄，定期對大壩原始設計、施工情況及后續運行狀況進行全面檢查，且必須比一般性的定期檢查（如聯邦能源調節委員會要求的五年一次的排查）更加深入徹底。

•必須重視大壩附屬建筑物，如溢洪道、排水洞、電廠等結構的安全，且重視程度必須與建筑物可能對公眾、環境及業主利益造成的風險大小相匹配。有些事故雖然不會導致不可控的泄洪，但后果仍然十分嚴重，因而風險仍然很高。

•在處理復雜系統性問題時，現行的“潛在失效模式及后果分析”（PFMA）方法存在不足之處，應進行確認并改進。其中關于大壩安全措施的分析方法，必須進行批判性論證，并與世界范圍內其它行業及其它聯邦機構所采用的風險評價手段進行對比，分析其優點與不足。必須在合適的時候利用新方法和新技術對現行做法進行改進，以持續完善“最佳實踐”。

•未能嚴格遵守各項監管要求，將可能導致風險難以管理，業主的法律及道德責任難以達到要求。

以上這些一般性的經驗教訓，許多是不言而喻的，并且在本次事故獨立調查開展之前就已經有人提出。關鍵在于大壩業主、監管人員和其他大壩安全專業人員能否認識到認真學習這些教訓的必要性。雖然20世紀70年代之后，大壩安全領域取得了長足的進步，但在聯邦機構的監管之下，在有著先進大壩安全監管程序的加州，在知名外聘咨詢專家反復進行安全評估的前提下，號稱“美國第一高壩”的奧羅維爾大壩竟然發生如此嚴重的安全事故，著實給所有從業人員敲響了警鐘。我們早該質疑什么才是真正的“最佳實踐”。