|
编者语 中国水科院对该事件进行了持续跟踪，并于2017年3月组织国际专家召开了“水之力-美国奥罗维尔大坝事故引发的思考研讨会”。事故调查报告于2018年1月5日正式发布，为帮助国内同行更好地了解该事故的原因及分析，中国水科院将报告的主要结论（Summary）中文翻译提供给读者，同时对报告的出台背景及报告的主要框架给予简要的介绍。 《奥罗维尔大坝溢洪道事故独立调查组报告》封面 美国奥罗维尔大坝溢洪道事故的发生有多方面原因，包括加州水资源局长期以来的制度缺陷、管理问题、以及行业通行做法的不足等，致使多年来未能及时发现并处理溢洪道的设计与施工缺陷、基岩条件差、主溢洪道泄槽老化等问题，导致事故的发生。因此，事故不能简单地归咎于某个个人、组织或机构。 2017年2月大坝主溢洪道运行期间，溢洪道陡坡某处的泄槽底板裂缝与接缝皆出现喷水情况，导致底板下的上举力超出底板的承受能力和结构强度进而隆起。该处底板下方劣质基岩暴露，冲刷情况异常严重，导致大范围的底板被掀起，冲刷范围不断扩大。 面对溢洪道泄槽的破坏和不断上涨的库水位，相关方不得不做出艰难的风险权衡。在未充分了解相关不确定因素及相应后果的情况下，相关方的决策导致洪水漫过非常溢洪道堰顶，这是大坝建成以来首次启用非常溢洪道，导致下游山体在短时间之内遭受严重冲蚀，使得最终不得不发布紧急疏散命令。 奥罗维尔大坝溢洪道事故的起因错综复杂，并非一个简单的事故链便所导致，而是物理、人为、组织、行业等各种因素交织所造成，并且贯穿从工程设计到事故发生的全过程。 物理问题主要为两类： · 溢洪道设计及建成时便存在的固有缺陷，以及随后的泄槽底板老化； · 溢洪道局部基础条件薄弱 人为、组织和行业等因素如何与上述两类物理因素相互交织作用见下图。 分析主溢洪道的内在设计缺陷以及建成之后的运行状况可知，工程设计并未根据当地实际条件进行相应修改。大坝刚刚建成之后，排水管上方及沿线的混凝土泄槽底板就开始出现裂缝，并在底板下方形成大流量排水。起初，底板裂缝及排水被认为是不正常现象，但很快就被认定为“正常现象”，只是需要持续的修补。然而，反反复复的修补措施不仅毫无效果，而且可能使原有的问题进一步恶化。 大坝建成后的近50年里，虽然开展了多次安全检查和审核，但大坝建成后的不良状况以及修补措施耐久力不足等问题的严重性却始终未能得到承认。随着时间推移，泄槽漏水及温度变化逐渐造成混凝土老化以及钢筋和锚栓锈蚀，此时已可能导致了底板强度和锚固力的损失。另外，底板可能早已出现轻微的冲蚀问题，加上排水系统部分失效，共同导致底板上举力的增加。而主溢洪道泄槽最先出现冲刷的位置，基岩条件极差，加剧了锚固作用的失效和基岩与底板间的冲刷问题。 由于未认识到设计的固有缺陷、建成后的不良状况以及溢洪道老化等问题，人们根本没有预料到溢洪道泄槽的失事，尽管这一失事不可避免。 一旦底板隆起和脱落，下方的劣质基础随即暴露在高速水流之中，并迅速产生冲蚀现象。而一旦某个位置出现基础遭淘刷和底板脱落现象，就会造成连锁反应，导致更多底板脱落和更严重的基础冲刷问题。 虽然两条溢洪道的基础问题都已在地质报告中得到详细阐述，但在大坝的设计和施工过程中却未能得到妥善解决，之后所有的审查报告甚至都将基岩误判为优质岩体。在这种情况下，自然没人有会预料到，主溢洪道基础会遭到如此严重的冲刷破坏。 由于事出突然，业主不得不关闭溢洪道检查破坏程度，并在接下来的几日之内分析各种可能，并做出权衡和妥协。可选的方案并不多：要么重新启用主溢洪道，要么任由库水位上涨直至漫过非常溢洪道堰顶。如重启主溢洪道，可能进一步破坏泄槽，并威胁附近的输电站。而如果选择让非常溢洪道漫顶，则可能造成非常溢洪道下游山体的冲刷。除此之外，主溢洪道冲刷导致大量泥砂进入下游河道，抬高尾水位并威胁电厂的防洪安全。面对这种两难的境地，决策者试图找到一个“最佳平衡点”，即继续使用主溢洪道，但维持较低的下泄量，防止库水位超过非常溢洪道堰顶高程。 虽然重新启用主溢洪道，且下游电厂受淹的风险正在逐步降低，但主溢洪道的下泄量仍十分有限，以致库水位继续不断上涨，并最终漫过非常溢洪道堰顶。虽然大坝业主做出这些决定的初衷是好的，但却与土木工程师及地质专家的建议背道而驰——彼时专家已意识到基岩存在的问题，也很清楚非常溢洪道从未经过测试，仓促启用可能会带来不良后果。通过限制主溢洪道下泄量，虽然降低了电厂受淹的风险，但启用非常溢洪道将会给大坝安全带来什么样的风险，则未经深思熟虑。而当洪水漫过非常溢洪道堰顶之后，人们很快就认识到其中的风险，最后不得不采取紧急疏散措施，以保下游居民的生命安全。 虽然有许多机会能够干预并阻止事态进一步恶化，但众多因素相互关联且错综复杂，以致作出欠妥的决定，并最终错失扭转局势的机会。众多人为、组织和行业因素导致大坝工程问题未得到承认和妥善解决，并在事故发生时影响了决策过程。在众多关键因素之中，以下几点皆因加州水资源部而起： · 在大坝安全方面的处理方式及程序上，虽然加州水资源局的做法已日渐成熟且方向正确，但在事故面前仍显得相对不成熟，且过度依赖监管人员及监管程序。 · 与其它大型大坝的业主相似，加州水资源局对于其民用基础设施的可靠性过分自信甚至自满，往往强调短期运行方面所需要考虑的事项。同时，受制于成本控制的压力，其内部关系相对紧张，因此大坝安全往往得不到足够的重视。 · 加州水资源局作风保守，固守自己的一亩三分地，因而难以接触先进的行业知识，无法形成所需的专业技术能力。 · 受限于官僚体制，加州水资源局难以建成一支在规模、人员构成及技术水平方面均符合要求的大坝工程与安全领域的专业队伍。 除此之外，以下几点经验教训可供大坝安全行业借鉴： · 大坝业主必须建立健全大坝安全监管机制，并通过强有力的大坝安全文化“自上而下”贯彻执行，才能保证挡水与输引水建筑物的安全管理。必须明确指派一名高管对大坝安全负总责，这名高管必须熟悉大坝安全方面的各种考虑，并直接领导一支特定的大坝安全专业团队，定期听取专业人员的汇报，以确保大坝安全在整个组织的重点工作中得到应有的重视。 · 大坝安全检查频次往往不足，导致无法确定潜在风险并进行安全管理。 · 需要基于完整的记录，定期对大坝原始设计、施工情况及后续运行状况进行全面检查，且必须比一般性的定期检查（如联邦能源调节委员会要求的五年一次的排查）更加深入彻底。 · 必须重视大坝附属建筑物，如溢洪道、排水洞、电厂等结构的安全，且重视程度必须与建筑物可能对公众、环境及业主利益造成的风险大小相匹配。有些事故虽然不会导致不可控的泄洪，但后果仍然十分严重，因而风险仍然很高。 · 在处理复杂系统性问题时，现行的“潜在失效模式及后果分析”（PFMA）方法存在不足之处，应进行确认并改进。其中关于大坝安全措施的分析方法，必须进行批判性论证，并与世界范围内其它行业及其它联邦机构所采用的风险评价手段进行对比，分析其优点与不足。必须在合适的时候利用新方法和新技术对现行做法进行改进，以持续完善“最佳实践”。 · 未能严格遵守各项监管要求，将可能导致风险难以管理，业主的法律及道德责任难以达到要求。 以上这些一般性的经验教训，许多是不言而喻的，并且在本次事故独立调查开展之前就已经有人提出。关键在于大坝业主、监管人员和其他大坝安全专业人员能否认识到认真学习这些教训的必要性。虽然20世纪70年代之后，大坝安全领域取得了长足的进步，但在联邦机构的监管之下，在有着先进大坝安全监管程序的加州，在知名外聘咨询专家反复进行安全评估的前提下，号称“美国第一高坝”的奥罗维尔大坝竟然发生如此严重的安全事故，着实给所有从业人员敲响了警钟。我们早该质疑什么才是真正的“最佳实践”。 1独立调查组的成立 奥罗维尔大坝溢洪道事故发生之后，美国联邦能源调节委员会（FERC）要求加州水资源局组建独立调查组，对事件起因展开调查并提供咨询建议。 加州水资源局随即委托美国州大坝安全委员会（ASDSO）和美国大坝学会（USSD）推荐调查组成员，并最终形成一个6人专家组，包括岩土、水工结构、工程地质、水力学、大坝安全等领域的顶级专家，在4月8日签署委托合同之后开展调查工作。独立调查组成员及简历见附件3。 尽管调查组受加州水资源局委托，但调查工作独立于任何机构或人员，不受加州水资源局、美国州大坝安全委员会、美国大坝学会或任何其他机构、政府部门、咨询公司、用水组织或学术团体的指派或控制。调查组不参与事故后溢洪道重建的设计和施工，同时独立于为重建工程提供咨询建议的咨询委员会。加州水资源局为调查组提供相关数据、安排与加州水资源局相关人员的会议及采访，并完成调查组所要求的调查工作。报告定稿之前，未受加州水资源局、加州大坝安全处（DSOD）或联邦能源调节委员会的审核。 2调查目的 全面调查现有的文件资料，针对主溢洪道及非常溢洪道破坏失事的原因，找出其中的问题、应对措施及不作为情况，表达调查组的意见，并解释为何当时未能抓住机会，对事故的发展、所采取的应对措施及不作为情况及时进行干预。对大坝预设计、设计、施工、运行、维护等各种阶段所采取的行动、未采取的行动以及所做的决定进行评估时，综合考虑当时所适用的做法。 本报告由8个章节和13个附录组成，详细介绍了事故发生的实际情况，分析了其中的客观及人为因素，并总结了可资借鉴的方面。包括第1.0章：概述；第2.0章：调查范围与方法；第3.0章：背景；第4.0章：事故物理分析；第5.0章：事故发生原因；第6.0章：整体的机构、监管和行业原因；第7.0章：教训总结；第8.0章：参考文献。报告详细目录见附件1，报告附件清单见附件2。 目录 报告附件清单 附件A 设计与施工信息 附件B 水力学分析 附件C 现场总体地质情况和地震活动以及现场地质条件 附件D 事故后现场调查 附件E 溢洪道泄槽设计实践回顾 附件F1 溢洪道裂缝与排水情况专题报告 附件F2 整体运行报告、回顾与评估 附件F3 潜在失效模型分析 附件G 溢洪道泄槽修复 附件H 奥罗维尔大坝溢洪道重要时间节点 附件I 奥罗维尔大坝工作溢洪道破坏调查 附件J 人为因素框架与方法论 附件K1 加州水资源局内部的大坝安全机构、实践与文化 附件K2 整体管理情况 附件L 非常溢洪道的使用 附件M 独立调查组成员及简历 独立调查组成员简历 John W. France, 职业工程师, 认证岩土工程师, 认证水资源工程师——调查组组长兼岩土工程师 Irfan A. Alvi, 职业工程师 ——水力学机构工程师和人为因素专家 Peter A. Dickson, 博士, 专业地质学家 ——工程地质学家 Henry T. Falvey, 博士, 荣誉认证水资源工程师 ——水力学工程师 Stephen J. Rigbey ——加拿大不列颠哥伦比亚省水电公司大坝安全部主任，地质工程师 John Trojanowski, 职业工程师——水力学机构工程师 中国水科院国际合作处供稿 （翻译：陈娟、蔡金栋，校核：王妍炜、郭军） 中国水利水电科学研究院  |
|
|
