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大坝是美国基础设施一个十分关键的组成部分,为国家的经济发展和人民的社会福利作出了贡献。在美国,大坝的用处不胜枚举:农业灌溉,内河运输,水力发电,航运,供水,野生动物栖息地,废物管理,防洪和娱乐。
然而,效益与风险并存。大坝对生命、财产,以及环境都构成威胁,而且当大坝上游和下游的土地用途产生变化时,风险甚至更高,尤其是那些运行和维护不当的大坝。一旦发生溃坝,将造成生命和财产损失。
在20世纪70年代,一系列灾难性溃坝催生了旨在改善全美范围内大坝安全状况的项目。1972年2月26日,位于西弗吉尼亚州水牛溪的一个尾矿坝溃坝,摧毁了长达25 km的山谷,在短短的几分钟内,125人死亡,1 100人受伤,超过3 000人无家可归。1976年6月5日,爱达荷州提堂(Teton)坝溃坝,造成10亿美元的损失,11人死亡。 1977年11月6日,佐治亚州的凯利巴恩斯(Kelly Barnes)坝发生溃坝,39人死亡,其中大部分是在校大学生。
自1996年美国国会批准国家大坝安全项目(NDSP)以来,美国许多大坝的安全状况得到明显改善,这直接归功于NDSP自开始实施以来取得的成绩。
联邦应急管理署(FEMA)三十多年来一直致力于保护美国人民的生命和财产免受大坝的威胁。1996年美国国会首次批准《国家大坝安全项目法案》。 《法案(1996年)》的通过是大坝安全领域内不同部门多年合作努力的成果,之后美国国会又两次批准该项目,最近一次是在2006年。
《大坝安全法(2006年)》再次批准了《法案(1996年)》确定的致力于改善大坝安全状况的所有项目。包括拨款给各州的大坝安全改善项目;对各州的大坝安全管理人员和监测人员进行培训; 建立由美国陆军工程师兵团管理的有关各州的绩效数据与状态等级的数据库;一项技术和档案研究项目。与此同时,《大坝安全法(2006年)》还重申了国家大坝安全审查委员会( NDSRB )和大坝安全协调委员会( ICODS )的职责,两者均需就影响大坝安全的国家政策问题向联邦应急管理署署长提出建议。
NDSP是一项确保民众了解大坝效益和风险,并采取措施防止溃坝,即便发生溃坝也能将影响降到最低的投入项目。已制定一项战略计划,它将通过设置未来几年的行动方针来推进该项目,促进国家大坝安全政策的制定和运用,以不断降低美国民众面临的大坝安全风险。
《大坝安全法(2006年)》指出,NDSP的目的是通过有效的国家大坝安全项目的建立与维护,集中来自联邦政府和非联邦政府机构团体的专业人士和资源,共同致力于国家大坝安全风险防范,减少溃坝对美国公民生命和财产的威胁。
国家大坝安全审查委员会向联邦应急管理署署长提出建议,决定国家大坝安全的优先事项,并考虑影响大坝安全的国家政策问题。国家大坝安全审查委员会由11名具有投票权的董事构成。联邦成员包括联邦应急管理署(担任董事会主席),以及来自另外4个联邦机构的代表,共同担任大坝安全协调委员会( ICODS )成员,这4个联邦机构分别是农业部、国防部、内政部及联邦能源监管委员会。5位国家大坝安全官员在国家大坝安全审查委员会任职,作为美国50个州私营和波多黎各属地的代表。最终有表决权的成员代表私营部门提供意见并上呈美国大坝董事会,一个额外的无投票权的成员代表非联邦政府的大坝业主发表意见。
2012年10月,联邦应急管理署与其合作伙伴,国家大坝安全审查委员会和大坝安全协调委员会,共同提出了“国家大坝安全项目(NDSP)战略计划(财政年2012~2016年)”。该计划为未来4 a里,NDSP的使命与愿景构建了一个清晰的框架。
制定战略计划的第1步就是确立NDSP的愿景与使命,并为其指明方向。愿景与使命的基本概念被进一步阐述为5个目标和12项任务,它们将引导该项目未来5 a内的关注方向。其优先事项也为项目的执行提供了背景。愿景与使命、任务与目标,再加上战略优先事项,构成了NDSP的逻辑基础与框架。
NDSP的愿景:掌握大坝的效益与风险,并能应对风险,以达到加强公共安全、经济实力、国家安全,以及环境保护的目的。
NDSP的使命:通过指导公共政策取向和在提供大坝安全领域内的最成功的实践经验,达到减少溃坝带来的生命、财产和环境损失的目的。
战略计划建立在构成NDSP基础的5个目标之上,这5个目标相互独立但又共同致力于实现NDSP的愿景与使命。它们相互联系,从逻辑上和根本上减少了全国范围内的大坝风险。每个目标都包括任务、实施策略和效果。为评估战略计划的实施效果,联邦应急管理署与国家大坝安全审查委员会协商制定了评价指标,用以对NDSP实施地区取得的进展进行周期性评估,例如州援助、技能培训和调查研究的进展。
(1) 目标1——减小溃坝的可能性。减小溃坝的可能性是NDSP的核心愿景。实现此目标涵盖了大坝安全最关键的活动,包括加强大坝安全监测和状态评估,追踪美国溃坝较高风险和重大风险的比率,以及支持其他联邦和州立大坝安全项目。
与溃坝相关的风险包括两个要素,即溃坝发生的概率和溃坝导致的后果。NDSP向联邦政府和州政府大坝安全管理人员以及大坝业主提供识别、优先处理和缓解风险的工具,能大大降低溃坝造成的人身和财产危害。
(2) 目标2——减轻溃坝造成的潜在后果。 这项目标强调了风险的第2个组成要素,即溃坝造成的后果或影响。在不同溃坝事件中,尽管这些影响各不相同,但是都危及人身和财产安全。所以,必须采取有效的措施以减轻影响。
紧急措施预案是减轻溃坝潜在后果的基石,尤其是对于那些风险极高的大坝。NDSP努力提高溃坝后果评价的能力也同等重要。
紧急预案,包括紧急措施预案的拟定和运用,是防范潜在高危害或大坝发生严重溃坝所造成的人身和财产损失的基本措施之一。紧急措施预案必不可少,因为它们可以确定因溃坝而导致的大坝下游的受灾面积,建立大坝业主和应急响应人员间的沟通,提供由警察、消防和救援小组拟定的通告和疏散通道,并且预测坝溃洪水发生的时间。应急小组拥有关键的紧急措施预案信息十分重要,有助于进行安全和成功的疏散,拯救生命,并帮助救助者脱离险境。运用紧急措施预案查明和消除错误,确保各方当事人认识到他们在紧急情况下的任务也尤为重要。在近些年发生的很多溃坝事件中,紧急措施预案的实施已经成功减少或避免了人员伤亡。
(3) 目标3——提高公众关于大坝收益与风险的意识。许多美国人没有意识到他们生活在大坝的下游,更不用说是病险大坝的下游。而且,许多生活在病险大坝下游的美国人没有意识到缺少在坝溃事件发生时可提供预警和撤离的紧急措施预案。即使有紧急措施预案,下游居民也可能并不知晓。
NDSP支持提高大坝风险公众意识,包括为所有的相关受众印发材料。NDSP也支持地方性活动和信息公布,以帮助公众为溃坝的发生作出准备和响应,以及溃坝事件后的灾后恢复。这就涉及到提高美国修建和维持大坝的收益方面的公众意识。
一般来说,如果大坝没有按照规范进行管理和运行,有可能会对下游居民造成危害。在某些情况下,如果必须进行强制泄洪来缓解洪水威胁,运行管理得当的大坝也会对下游造成风险。即使存在这些风险,大坝对维持和支撑国家经济的增长和持续的用水需求依然起着重要的作用。尽管大坝是因不同的目的而修建,并且提供了多样化的效益,在美国其最重要的社会效益是向居民生活和工业生产供水。其余效益还包括洪水控制、蓄水拦洪和供应农业灌溉用水,增强食物供给,生产清洁可再生能源,以及用于娱乐和旅游。
为提高公众意识,这项计划力图以一种最划算的方式覆盖到最大范围的不同受众。许多不同的方式被用于满足受众的需求,其中包括:和当地社区合作,面向公众、消费者和商家的宣传活动;以文章和文稿展示的方式向专业人士和公众团体普及相关知识;在公共论坛和会议中传播相关信息;致力于与其他联邦政府机构和州政府合作;主动沟通以提高公众的大坝风险意识和如何采取适当的减灾措施。
(4) 目标4——推动国家大坝安全及其他专业方面的研究和培训 。研发产品,以及提供大坝安全专业人员(尤其工作人员)的培训,是NDSP的两大基石。该项目不仅便于以技术指导、方针政策、工程最优方法、安全导则的形式进行研发,也促进了州政府和联邦政府切实有效地实施和应用这些研究成果。同样,该项目满足了国家大坝安全专业人才培训需求,有助于工作人员根据项目的优先事项和社会需求与业界进行合作。
(5) 目标5——优化相关的联邦计划以提升大坝安全 。对能提升大坝安全的联邦政府计划进行优化是NDSP的战略重点之一。这不仅能产生实实在在的成果,如减少由溃坝导致的生命财产损失,同时也将确保各方共同努力,促进对关键优先事项的相互理解,并实现其他协同效应。
国家大坝安全审查委员会每年举办4次会议,一般定在每个联邦季度的第2个星期。设置了5个常务工作组对NDSP的主要进展进行公告,并促进NDSP的目标和任务在国家大坝安全审查委员会休会期间实施。这5个常务工作组是:国家大坝名录工作组;大坝安全研究工作组、大坝安全培训工作组、应急行动计划工作组,以及传播与推广工作组。
依照《国家大坝监测法案(1972年)》,国会首次授权美国陆军工程师兵团普查位于美国境内的大坝。国家大坝名录(NID)于1975年首次出版,在接下来的10 a里,作为允许公开的资源,进行了几番修订。《水资源开发法案(1986年)》授权美国陆军工程师兵团维护和定期发布修订的NID,随后,1996年《水资源开发法案(1996年)》重新授权并提供了专项资金。美国陆军工程师兵团与联邦应急管理署以及州立法机构密切合作,以获得准确和全面的信息。
NID工作组成立的目的,是为NID提供有关数据元素、格式,以及出版媒界方面的指导和建议。这需要不同政府机构和其他组织团体相互协调,交流信息,共同面对大坝安全问题,各行其职,前提是要有一个大坝名录。联邦政府、州政府和地方政府面临的大坝安全问题需要相互兼容的技术交流,以确保名录的有效性。NID工作组提供了一个常设论坛,各组织在这个论坛上通过董事会向美国陆军工程师兵团、首席工程师,以及联邦应急管理署提出建议,建议的范围涵盖了有关NID的事项,以及与其相关的制度、管理、技术、政策以及安全方面的问题。NID工作组还负责监督大坝名录在互联网和其他通讯媒体上的发布和使用情况。
NID列入满足以下任意一个条件的大坝:若发生溃坝很可能造成人员死亡的高危害坝;若发生溃坝有可能造成人员死亡,很可能造成重大财产损失和环境破坏的重大危害坝;坝高大于或等于7.6 m,库容超过18 500 m3的大坝; 库容大于或等于61 675 m3,坝高超过1.8 m的大坝。
NID的目标是要记录美国满足这些条件的所有大坝,然而在现实中,由于资金有限,名录仅收集并阐述了部分正确信息。名录最初包括约45 000座大坝,部分大坝信息来自于广泛的记录搜索,部分来自于航空影像的提取。由于需要定期按规定更新,数据收集工作的重点转移到更可靠的数据来源,也就是联邦政府和州政府的大坝建设和监管机构。多数情况下,NID标准所涵盖的大坝由联邦政府或州政府机构管理(建设许可,监测及执行),这些机构掌握着其管辖范围内的大坝基本信息。为维护NID,要定期从国家大坝安全项目组和各个联邦政府机构收集大坝有关数据,这项工作相当棘手。美国陆军工程师兵团解决了68个数据源中数据重复和数据矛盾的问题,这有助于获得更完整、准确的、经更新的NID。通过美国陆军工程师兵团、联邦应急管理署和国家大坝安全项目组的协同努力,NID已录入近80 000座美国境内的大坝。
联邦大坝安全准则指出,强有力的研发工作对于减少当前大坝设计、水文、水利、材料性能、施工技术、设备和运行中的不确定性而言十分必要。准则进一步指出,政府机构应该大力支持与大坝安全相关的基于风险的分析和方法论的研发工作。
大坝安全研究工作组的职责是作为大坝安全研究的论坛,满足联邦机构和各州大坝安全研究的需求,根据这些需求的优先次序予以排序,并给董事会和联邦应急管理署提供建议。
NDSP近期取得的部分成果源自于包括以下大坝安全政策和指导性文件在内的研究工作:
(1) 联邦应急管理署P-919大坝水文安全现有准则概要。该文件记录了目前大坝水文安全评估的应用现状,包括州和联邦机构使用名录的现状。文件还对每个拥有或管理大坝的州和联邦机构目前使用的水文准则进行了回顾。
(2) GeoDam-BREACH工具组。NDSP开发了一个新的GIS工具组,称为“地理空间溃坝,紧急行动计划,后果和危害(GeoDam-BREACH)”。该工具便于用户拟定简化的溃坝洪水区域,推进高效开发统一的紧急行动计划,还通过帮助创建大坝安全非监管风险地图数据库和后果评价以支持联邦应急管理署风险地图项目。
(3) FEMA 94,选择和调整大坝加固后的入库设计洪水。该文件的主要目的在于,推荐适当的程序以选择和调整基于运行现状和可接受的运行方式的入库设计洪水,以增强州政府和联邦政府组织机构之间相关工作的持续性和统一性。修订的FEMA 94将于2013年发布。
大坝安全审查委员会和大坝安全协调委员会目前正在为NDSP开发新的研究模型,旨在通过吸引其他参与相关研发的投资者和专业机构的资源和专业知识,使项目投资最大化。
该工作小组的首要目的是给委员会提供建议,并完成大坝安全培训方面的活动。小组的工作重点在于增强大坝安全培训课程的有效性,提高效率。工作对象包括联邦及各州大坝安全机构的工作人员、大坝业主、运营商以及其他大坝安全专业人员。大坝安全培训小组也为主要大坝安全工作人员以外的专业人员(例如应急工作者、紧急救援人员、洪灾救援人员、土地利用规划人员)提供信息和培训,以支持其他的大坝安全审查委员会工作小组和委员会。
NDSP的一个重要成就是在联邦应急管理署的应急管理学院(EMI)每年举办大坝安全培训研讨会,在过去20 a间举办了20次大坝安全培训研讨会。2012年5月,联邦应急管理署的应急管理学院举办了“溃坝后果”的研讨会,通过增强大坝安全管理人员和应急管理人员对技术和方法的理解,来评估溃坝对下游居民生命和财产方面的影响。来自研讨会的数据已纳入国家和地方应急预案、响应计划和恢复工作。
最近,第20届大坝安全年度研讨会在应急管理学院举办,聚焦大坝漫顶预防,研讨会涉及的主题如下:
(1) 设计洪水,对包括使用概率载荷,还是使用可能最大洪水(PMF)或PMF的百分比展开了讨谈;
(2) 关于调节洪水的调查、分析和设计考虑;
(3) 潜在溃坝模式以及关于大坝漫顶潜在溃坝模式的风险分析;
(4) 借助计算机软件与水力学模型的漫顶模型和预防措施;
(5) 土石坝和混凝土大坝的漫顶预防措施,包括草皮加筋垫、钢筋填石、预制混凝土块、碾压混凝土、传统混凝土、围堰加固、跌水池等,而决定漫顶预防措施选择的因素,包括成本考虑、风险分析和模型测试结果的应用。
大坝安全研究工作组最近发布了一个新的联邦应急管理署技术手册,即《大坝漫顶预防》。未来应急管理学院的大坝安全培训年度研讨会将会遵循这一模式,即大会主题将紧紧围绕NDSP展开。
该工作组旨在评估、建议和监控针对有重大潜在风险的大坝所开展的活动,以增补完善应急行动计划(EAPs),并提高其综合效力。为了更加确保目标的实现,工作组将努力提高应急行动计划的有效性。根据现有资源状况,工作组将继续专注存在重大潜在风险的大坝。
最近出台了“FEMA 64,联邦政府大坝安全指南:应急行动计划修订”。NDSP完成了联邦应急管理署第64号文件物的修订,以指导当前的应急实践和DHS/FEMA语言,包括使用“国土安全演练和评估方案”。该指南强调了大坝业主和应急管理机构在开发、演练和实施紧急行动计划方面开展合作的重要性。
大坝应急行动计划在NDSP中得到关注,针对有重大潜在危险的大坝的应急行动计划的数量为此大幅增加。
《国家大坝安全法案》认定,公众意识是NDSP的功能性活动之一。公众意识活动为公众接受各州和地方政府提供的有关溃坝风险和相关事项方面的教育做好了准备。
大坝安全传播与推广工作组的主要目的是,为董事会提供建议和意见,并开展旨在提高大坝效益和风险相关方面公众意识的活动。所开展的工作主要直接针对普通公众,包括下游社区、州、地方大坝安全公职人员、联邦政府大坝安全管理机构和其他一些从事大坝潜在危险管理方面的专业人员。
为了提高美国公众的大坝安全意识,一册题为《与大坝为邻:了解你的危险》出版发行。这本2012年5月首次发行的小册子,为NDSP首次针对普通大众进行大坝安全风险教育的发行物。这为公众提供了与大坝有关的利益和风险,以及如何应对和减轻大坝潜在风险等方面的信息。
2012年5月31日,首个国家大坝安全意识日诞生,在马里兰州蒙特玛利举办了纪念仪式。在首次仪式成功基础之上,2013年举行了第2个国家大坝安全意识日,此次活动覆盖5个州,并传递着“大坝安全是我们共同的责任”的信息。期待在2014年国家大坝安全意识日能遍布整个美国,不断提高认知大坝国家利益并分担责任的意识,同时保护美国民众的安全。
国家大坝安全审查委员会和大坝安全协调委员会将通过NDSP继续作出努力。国家大坝安全审查委员会将继续每个季度的例会,并希望能在未来完成以下一些工作:
(1) 继续与州、地方和区域官员共同完善并分享NID数据。
(2) 通过合作伙伴和适当的交流渠道发布信息以提高公众对NDSP的认识。
(3) 在未来几年内推广“国家大坝安全意识日”活动,并最终覆盖全国50个州。
(4) 开展“大坝安全101”演练,普及到更广泛的受众,包括大坝业主、应急人员、选派的官员和普通群众。
(5) 支持并参与大坝安全和意识活动,继续宣传大坝安全意识信息,即“大坝安全——我们共同的责任”。
联邦应急管理署计划每年重点介绍关键项目的成就,以推进民众对该项目在降低风险、提高效益和改善全美大坝安全环境方面的重要作用的认识和了解。