几个国家的大坝安全管理现状

2014-04-08 12:48:45周荣,朱晓红
水利水电快报 2014年5期
关键词:大坝

美国大坝安全官员联合会(ASDSO)表示,将帮助大坝业主认识到制定应急预案的重要性。在全国大坝安全计划资金的支持下,以及ASDSO大坝业主推广委员会的监督下,有关应急预案的宣传单于2012年2月份拟定完成。

该宣传单对应急预案作了阐述,并为制定有效的应急预案给出了一些建议。无论是否有法律规定, ASDSO宣称必须针对溃坝事件为每座坝定身量制操作性强的应急预案。各个州可在预案中把该州的具体情况列入小册子中,并以他们认为合适的方式发放给业主。在全美范围内举行的ASDSO大坝业主研讨会上也将提供这本小册子。

ASDSO将同美国国土安全部(DHS)与联邦应急事务管理署展开合作。2011年末,美国国土安全部发布了两个文件供大坝安全组织使用。这些文件描述了一些在北美地区应用的后果估算方法,并讨论了这些方法的优点和局限性。溃坝事件造成生命和经济损失的估算方法,是包括公共和私人合作伙伴在内的多方历时2 a协作共同提出的。

作为18个关键基础设施部门之一的大坝管理部门,资产种类多样,有大坝、船闸、堤坝、飓风屏障、尾矿库以及其他类似的水土保持或防治设施。这些设施一旦发生故障或损毁,相关潜在风险会相当大,将产生包括生命财产巨大损失和长期严重的后果。因此,一致性的后果估算方法必须纳入到各部门的风险评估框架内,初步确定部门内的资产设施发生故障或损毁会产生的最坏后果。

1 美国

1.1 麦卡伦坝

美国新罕布什尔州环境服务部门4 a来一直在设法解决麦卡伦(Macallen)坝所面临的问题。已经确定需要维修的结构有泄水闸混凝土墩迎水面、左岸上游导墙和右坝肩墙。然而,大坝的维修费用超过505 000美元。一直在寻求资金来完成评估大坝拆除替代方案的可行性研究。

麦卡伦坝拆除可行性研究项目组正在为咨询方起草关于这座高风险性大坝的维修或拆除方面的建议和要求。

1.2 伊萨贝拉坝与马尔蒂斯河坝

由于美国伊莎贝拉(Isabella)工程的复杂性和无法安全接入互联网,美国陆军工程师兵团应地方公众的要求,决定延长伊莎贝拉大坝的环境影响评估报告初稿的公示期。

伊莎贝拉坝安全研究组正调查处理伊莎贝拉水库主坝和副坝的渗流,以及地震和漫坝的风险问题,以减小在暴风雨中溃坝和下游洪灾的风险。环境影响评估报告初稿概要性提出了规避这些风险的措施,并评估了对环境、自然资源和受影响居民日常生活的影响。最终的环境影响评估报告公布时间初步定于2017年秋,也是此项工作可能完成的时间。

竣工于1953年的伊莎贝拉大坝,是美国陆军工程师兵团从2006年开始进行安全检查的600多座大坝中风险最高的大坝之一。

世界科学建筑工程咨询公司Kleinfelder自2009年就参与到这项工程中来。作为合作伙伴,该公司已携手美国陆军工程师兵团,开展了实地查勘、场地特征与结构性能监测、防渗和地震分析方面的工作。该公司进行了地质和大坝安全的调查,包括堤防、基础材料和结构的相互作用的FLAC模拟、渗流模拟,以及基于性能校准的渗流模型。如果需要,Kleinfelder公司还将帮助美国陆军工程师兵团重新进行设计或提出修改的建议。

与此同时,美国陆军工程师兵团加州萨克拉门托分部的内华达郡小组,也在研究马尔蒂斯河(Martis Creek)坝的安全性。这座高达34.4 m的分区碾压填筑的土坝竣工于1972年。该坝的主要任务是防洪,并兼顾未来的供水。由于该坝存在诱发地震、设计缺陷(泄洪道泄洪能力不足)、渗漏等风险,马尔蒂斯河坝到目前还没发挥其最初的设计能力。大坝下游人口众多,特别是里诺 - 斯帕克斯大都市(Reno-Sparks Metropolitan)地区。

美国陆军工程师兵团当前正在分析和研究潜在的替代方案,包括维持现状和拆除大坝来解决已经发现的问题。一旦推荐方案被确定,项目组人员将完成大坝除险加固报告,在送往国会批准之前须经美国陆军工程师兵团总部的许可。目前计划在2013年完成最终报告。

在项目组致力于研究马尔蒂斯河坝问题解决方案的同时,已采取一些暂时性的风险减缓措施,以临时性地保障公众、经济和环境的安全。目前已落实的措施包括减少水库蓄水,水位限制在1 771 m,比正常蓄水位低了约16 m。此外,加强了大坝监控和检测,制定了应急预案,且建立了与地方政府联动的早期预警系统。

2 加拿大

2.1 春汛问题

在加拿大的不列颠哥伦比亚省,河流预报中心预计2012年该省许多地区的春季径流将高于平均水平。随着温度升高,积雪融化加快,水位迅速上升,该中心发布了洪水警报。预期径流峰值出现的时间为可能发生洪水的5月或6月。一些地区的积雪已经很深,在局部区域接近历史最高水平。

针对已预测到的即将到来的春汛,该中心于2012年4月25日向大坝业主们给出了建议,提醒他们合理调度运行,确保大坝安全泄洪。该中心强调大坝业主应对他们大坝的安全运行与维护管理负责,并应对因大坝运行和维护不当造成的损失负责。该中心提醒大坝业主应遵循以下基本程序:

(1)定期监控和检测;

(2)清理溢洪道上的任何障碍物(包括临时性闸板);

(3)确保底孔的运行和维护;

(4)演练应急预案;

(5)确保所有导流设施的运行和维护;

(6)在特定情况下,可能需要放空水库,以拦截洪水,减轻下游洪水压力。

与此同时,2012年5月,因几座私有大坝的泄漏而导致对阿拉奇斯特山区大不列颠哥伦比亚(BC)社区11户居民进行了紧急疏散。调查人员发现,5座未经批准的私人独资水库大坝,均缺少合适的工程措施来容纳超泄水量。

据报道,直到有员工乘坐直升机飞过这一区域进行大坝的例行评估,这些水库和大坝才被发现。随后调查人员进入该地区,检测水库,进行相关工作确保水库安全。这些坝并不是2 a前特斯塔林登(Testalinden)溃坝损毁众多房屋后大不列颠哥伦比亚省进行大坝安全应急检测的对象。

2.2 特斯塔林登坝

特斯塔林登坝是一座建在特斯塔林登河人工水库上的私有土石坝,该坝在2010年6月13日失事。巨大的泥石流严重影响了不列颠哥伦比亚省奥利弗南部8 km范围内的众多居民房屋和农田,此次事件震动了全省大坝安全界。

最初的调查表明,6月11日就发现水已漫过道路并就此上报了当地旅游部门,随后此信息被送达到当地加拿大皇家骑警支队,再后被送达到林业部地区办公室。但遗憾的是,并没有将此信息送达至归口管理部门,并立即启动应急响应措施疏散受影响的地区,直到溃坝事件发生。

2010年6月15号,总检察长宣布对此次事故进行独立调查。包括审视导致此次事故发生的各种环境状况、事故发生前的最初报告和漫坝后的一系列连锁事件、在事故发生后的响应和恢复措施,以及大不列颠哥伦比亚省大坝安全问题失察的反思。副检察长莫哈特在2010年7月发表的特斯塔林登大坝溃坝调查报告中提出了12项建议。

建造于20世纪30年代的特斯塔林登大坝是为了蓄水灌溉农田而修建的。这座大坝的业主进行了多次更换,而当前业主自1981年起接管这座大坝。环境部或执行“水法令”的前身机构一直对此给予关注和警告,要求维修大坝以保持其完整性。但没有任何迹象表明采取了任何维修措施,也没有任何迹象表明大坝业主尽了应尽的责任。

因此,在莫哈特报告发布后,2011年6月首个年度不列颠哥伦比亚省大坝安全年度报告出炉的同时,大不列颠哥伦比亚地区新的大坝监测和报告制度也随之发布。正如2010年7月特斯塔林登大坝溃坝的调查报告所建议的那样,采取一系列新的措施,以展示其在监测、报告、标识等领域加强安全管理方面所作出的承诺。参照2007年加拿大大坝协会制定的标准,提出了不列颠哥伦比亚地区大坝分类系统。新的要求有:

(1)大坝业主应向大坝安全官员提交大坝操作、维护和监控手册以及应急预案;

(2)潜在的危险一旦被确定就应当准备和执行相应的计划;

(3)保持大坝分类的准确性,当分类标准变化时应随时予以更新;

(4)大坝安全官员在大坝业主提交的文件中若发现任何不足之处,都必须予以纠正。

2011年11月30日新的标识规定在整个大不列颠哥伦比亚省生效。部分或全部坐落在在官地上且被分类为高、很高、特高的大坝的业主们必须在大坝上张贴标识。

要求设立标识是莫哈特12项建议之一。莫哈特声称森林土地及自然资源开发部应考虑执行标识制度,明确告诉路人该结构是一座大坝,并提供撤离方向与紧急联络信息(包括业主的联系人信息),以便报告观察到的任何问题。

2010年11月的大坝安全年度报告被视为是全省承诺每年通过不列颠哥伦比亚大坝安全计划披露所收集的信息的一部分。最新的年度报告包含了事件和故障、大坝建设、合规性监控、项目管理的信息。2010~2011年,大坝安全官员完成了99座大坝的安全核查,大坝业主的合规性报告的核查率为93%,高于前一年的87%。主要进展为完成了大坝的注册,包括移动网络空间数据,在谷歌地球上也可显示大坝信息。该报告还强调了教育和宣传计划。

不列颠哥伦比亚省大坝数量超过1 900座,同时该省也是加拿大实施大坝安全计划的4个省份之一。

3 新西兰

在ABB集团(全球领先的电力和自动化技术集团)的支持下,新西兰大河电力公司(Mighty River Power)最近完成了瓦卡马鲁(Whakamaru)和马赖泰(Maraetai)电站大坝泄洪安全管理自动控制系统更新升级项目,随后其在大坝安全管理方面一路领先。

这两座电站均是大河电力公司在怀卡托(Waikato)河上开发运营的电站。更新升级大坝溢洪道控制项目的目标是进一步提高溢洪道运行的坚固性和可靠性,以提高大坝基础设施和更广泛地区的安全。

怀卡托河水电开发在新西兰电力行业中所占比重相当大,其发电量大约占全国的10%。大河电力公司在怀卡托河上共开发并运营9座电站,其中最大的马赖泰电站(有两个厂房)装机容量为360 MW,其次为瓦卡马鲁电站,其装机容量为98 MW。

大河电力公司所需的溢洪道闸门控制系统与全面安全调查的建议相符,而且溢洪道闸门控制系统完全独立于厂房控制系统。当前已实现了全自动化控制,这需要发扬光大,以便在溢洪道和厂房之间一旦发生电源和通讯中断的极端事件,确保溢洪道在无人操控的情况下仍然可以发挥作用。大河电力公司还要求增设水库水位监测备用系统,以及一个故障触发系统。

与AECOM公司合作设计,ABB集团安装了一个新的精确的溢洪道可编程逻辑控制系统(PLC),该系统完全独立于厂房控制系统。根据ABB集团的经验,可以在这两个站点上同时安装面板,缩短整体交货时间。系统被安装集成到大河电力公司现有系统中,并将影响减小至最低。ABB集团协助完成了阿蒂亚穆里(Atiamuri)溢洪道控制升级系统面板的设计和安装。

大河电力公司对该项目很满意,宣称ABB集团工作主动性强并贯穿项目始终,与项目管理人员保持着密切的联系,并交付了高品质的产品。

4 爱尔兰

在爱尔兰,至利默里克市疏导公路的首选路线对阿德纳克拉沙(Ardnacrusha)引水大坝带来安全隐患,这已引发起外界的关注。然而,根据克莱尔郡议会的说法,这些都是毫无根据的。此外阿德纳克拉沙水电开发项目的所有者和经营者,爱尔兰供电局表示对这条10 km干道的首选路线非常满意。此路线将与阿德纳克拉沙水电站的尾水和香农河相交,可能共同跨越布莱克(Black)河和穆尔基尔(Mulkear)河。

一家咨询公司计划在2011年1月发布研究报告初稿,该路线的最终设计方案仍在讨论之中。一旦路线确定,将进一步完善研究报告,随后进入公众参与程序,并将在适当的时候公开环境影响报告书和强制性采购目录。

阿德纳克拉沙水电站装机86 MW,是爱尔兰最大的水电项目,年发电量332 GW·h。

阿德纳克拉沙水库的引水渠长13 km,将帕尔丁(Parteen)围堰和混凝土坝及电站厂房相连接。在渠道的每一侧修建堤防作为拦水坝,该堤防分类为A类坝,此类坝一旦决口将危及社区居民的生命安全,并造成大范围的破坏。

阿德纳克拉沙水电站和上游引水渠是国家重点战略基础设施。这些建筑物对发电至关重要,且引水渠可缓解周边地区的洪水压力。

引水坝一旦决口,需要关闭阿德纳克拉沙水电站并停止发电。虽然要求引水渠至香农河河水的流量达450 m3/s,但仍会导致帕尔丁围堰下游发生大洪水。

显而易见的是,引水渠任何潜在的交叉点均有必要建一个明显的单跨桥,以充分区别渠道和相关的A类坝。咨询公司的报告声称,尽管建设这样的建筑物会增加额外成本,但在建设期间物体坠入蓄水坝的风险并引发的破坏不能小觑。

该项目组已经考虑到这些问题,并排除了引水渠径直向南的路线,因为该地区水文地质条件很敏感。推荐的路线距引水渠的距离适当。

5 阿尔巴尼亚

2012年2月18日,阿尔巴尼亚政府和世界银行签署了一项协议,世行将为阿尔巴尼亚大坝安全项目增加贷款。此次款额2 160万美元,3 530万美元的初始信贷资金由国际开发协会(IDA)提供,以支持阿尔巴尼亚政府开发德林河上的主要梯级电站。区域电力市场电力供应的运行效率和稳定将得到改善。水库大坝为阿尔巴尼亚提供90%的电力,因此其安全尤为重要。

这次增加的贷款将主要用于完成以下项目:

(1) 修建德林河上3座梯级大坝的溢洪道。

(2) 更新一座水电站的机电设备和更换现有的控制、保护和监测系统。

世界银行驻阿尔巴尼亚办事处的国家项目办经理称,此次增加的贷款将促使原项目的顺利完成,从而有利于阿尔巴尼亚主要水电站的安全维护,并有助于阻止溃坝灾难的发生。

阿尔巴尼亚项目是大坝安全计划的一部分,资助方还包括其他国际金融机构,如瑞士国家经济事务秘书处(SECO)、德国复兴信贷银行、欧洲复兴开发银行,以及阿尔巴尼亚政府。

2012年1月,BSF Swissphoto 公司也与阿尔巴尼亚电力公司KESH就该国5座大坝测量监控系统的建立与应用签署了合同。该项目将由SECO提供资金支持,项目为前面提到的大坝安全计划的组成部分。

在大坝观测项目的支持下,BSF Swissphoto 公司将开展以下工作:

(1)设计和运行维护监控系统;

(2)交付测量系统;

(3)安装测杆并进行测量工作;

(4)对当地员工开展变形监测和评价方面的培训。

此项目启动时间为2012年4月,结束时间为2013年夏季。

6 印度

建于1886年的穆拉帕里亚(Mullaperiyar)坝位于印度喀拉拉邦,该大坝一直是喀拉拉邦和毗邻的泰米尔纳德邦关系日趋紧张的根源。最近几年,安全方面的担忧已促使喀拉拉邦要求拆除和重建大坝,但其邻邦坚持大坝是安全的,并要求提高限制水位。

该地区2012年年初和2011年的地震活动,进一步加剧了原有的对安全的担忧。然而技术调查报告称大坝的抗震性能是安全的,地震并没有对大坝造成任何影响。

2010年2月印度最高法院指定了一个专门委员会来评估穆拉帕里亚大坝的安全性,并质询喀拉拉邦颁布的限制水位的法律。2012年5月该委员会报告宣称,综合考虑水文、结构和地震方面因素后认为,穆拉帕里亚大坝是安全的。该委员会还表示水库最高蓄水位可以降到1979年的40 m,现已恢复到43 m。

尽管该坝建于1886年且位于喀拉拉邦,但根据签订的999 a租赁协议,由泰米尔纳德邦运行管理,以灌溉其一侧的农田。

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