浅析水电大坝的退役与拆除

赵志宏

(甘肃电投九甸峡水电开发有限责任公司，甘肃 兰州 730046)

我国水电工程大坝建设在规模、质量、技术等方面均已跻身世界先进行列。其中，面板堆石坝、双曲拱坝等建坝技术已经成为国外同行学习的对象。但众所周知，大多数水电工程大坝像房屋等其他建筑物一样，都有其使用寿命，同样面临着退役或拆除的命运。工程建成后，随着时间推移，水电大坝的安全及经济效益逐渐降低，当其寿命达到或超过其设计的使用年限后，部分大坝功能退化或丧失，维修加固费用高昂，退役或拆除是其必然经历的生命历程。可以肯定地预言，今后随着大量大坝的老化，退役或拆除的大坝会不断增多。本文通过研究国内外水电大坝拆除现状，分析大坝退役和拆除的原因以及由此可能面临的问题，进而提出相关建议供决策部门参考。

1 水电大坝使用年限

GB 50199—2013《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》第3.3.2条规定:“1级建筑物结构的设计使用年限应采用100年，其他的永久性建筑物结构应采用50年。临时建筑物结构的设计使用年限根据预定的使用年限及可能滞后的时间可采用5～15年。”SL 654—2014《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》中规定，根据建筑物级别的不同，水库大坝壅水建筑物的合理使用年限为50年～150年。

综上，水电大坝使用年限最长为150年，到达使用年限后，大坝均存在退役、拆除的命运。美国在1997年7月，由美国土木工程师协会(ASCE)公布了《大坝及水电设施退役导则》;美国大坝协会2006年编写出版了《大坝退役导则》和《退役坝拆除的科学与决策》;国际大坝委员会于2014年完成了技术公报(编号160)《大坝退役导则》(初稿)。水利部颁布了《水库降等与报废管理办法(试行)》(水利部令第18号)并于2003年7月1日起实施，给出了大坝符合降等与报废的条件，为我国水库大坝的退役报废提供了依据。

2 国内外大坝拆除现状

2.1 国外大坝拆除现状

(1)美国大坝拆除现状。美国有大型水坝约6 575座(30 m以上)，仅次于中国列世界第二。美国也是走在拆坝运动最前列的国家，不仅拆坝的数量最多，而且在拆坝产生的影响以及拆坝技术等方面的研究也居于领先地位。实际上从20世纪60年代以来，美国联邦政府就已经限制大坝建设，并在大坝老化工程的维修和退役上制定了一系列的法规。在20世纪初只拆除过极少数小坝。自1980年开始，拆坝数量和被拆坝的高度都有所增加。在过去的20年里，进行退役评价和被拆除水坝的数量一直在稳步增长，约有1 150座大坝被拆除，服役期多在70～100年。据转引自日本国土交通省河川局的报告，美国已经拆除的水坝中，坝高有据可查的有478座(其中混凝土坝占47%，土坝32%，木＜栅＞栏坝17%，其他4%;因老化破损、功能丧失、危及安全的占54%，因破坏生态系统的占39%，维修费用昂贵的占7%)。这478座坝中，坝高低于5 m的有308座，5～10 m的有109座，10～15 m的有35座，15～20 m的有17座，20～40 m的有6座，40～50 m的只有2座，50 m以上1座，每座大坝拆除的平均费用为149万美元。由此可以看出，美国拆除的大坝仍以中、小型坝为主，2011年拆除的高约33 m的华盛顿埃尔瓦大坝是迄今为止美国拆除的最大水坝。

(2)加拿大拆坝现状。加拿大仅在不列巅哥伦比亚省就有超过2 000座水坝，其中大约有300座已失去原有的功能，或只有微小的效益，造成了环境生态问题。不列巅哥伦比亚省政府2000年2月28日宣布拆除建成于1956年的希尔多西亚(Theod 2 osia)水坝，并和水坝所有者达成一项恢复这条河流生机的协议。芬利森坝是一座高5 m的混凝土重力坝，位于阿尔贡金帕克以西的大东河上，1999年该坝被安大略省自然资源部(OMNR)列入可能退役的候选对象，于2000年7月2日至9月15日被拆除。截止到2005年，加拿大共拆除20多座水坝。

(3)从目前的情况看，发达国家拆除的绝大多数是小型坝，寿命超过使用年限、功能已经丧失或本身就是病险坝，这些坝维护费用高昂，拆除是最经济的选择。对于大型的大坝工程，有研究显示，“迄今为止，美国拆坝中，无一例是坐落在大江大河上的大中型工程。不仅如此，美国垦务局前几年曾拆过3座较大的坝，后又在原址建起新坝。全美近10年来兴建的超过15 m高的大坝达50多座，远多于同期所拆高度超过15 m的废弃坝。”总体来看，世界范围内的水电大坝建设还将持续几十年时间，趋势是从开发率接近饱和的发达国家转向开发潜力大的发展中国家，特别是电力需求高速增长的亚洲、南美洲和非洲的发展中国家。

2.2 国内大坝拆除现状

2000年，国内开展了针对水库降等报废的历史和现状以及对降等报废的意见和要求的调研工作。各地面对大量存在的病险水库，一方面积极筹措资金对一些作用重大、效益显著或洪灾危害严重的水库除险加固;另一方面对暂时没有条件除险加固的水库实行控制运用。此外，各地方在长期的水库运行管理中也根据客观需要或事实对一些水库执行了降等使用或报废。部分地区水库降等使用和报废情况见表2。

表1 部分省(市)水库统计

从表2可见，国内降等使用或报废的水库数量较多。但迄今为止，这些降等使用或报废的水库绝大多数为小型水库。

从调研结果看，各种原因造成的水库降等使用和报废情况已成事实。随着水库(特别是中小型水库)因使用年限增长而造成大坝老化失修加剧，以及社会经济的不断发展对大坝安全要求的程度更高，水电病险坝除险加固压力不断增大，可预见未来将有较多的水电大坝需退役和拆除。丰满水电大坝重建就是例证。

3 大坝退役拆除原因分析

3.1 大坝安全

大坝安全是导致水电大坝退役的主要原因。我国水电工程大坝数量众多，一些大坝的坝龄已超过50年。随着时间的推移，水电大坝老化的数量在增加，将达到或超过其使用年限，其安全性已发生很大变化，个别大坝工况恶劣，运行风险不断增大，安全事故时有发生，将对下游的安全构成严重威胁。而下游地区经济状况与建坝之初相比已较为发达，大坝一旦失事，将对下游人民生命财产造成重大损失。

3.2 环境保护

目前，我国颁布有《环境保护法》，并出台了一系列环保规定，要求水电开发建设要坚持“生态优先、统筹考虑、适度开发、确保底线”的原则，对水电开发的生态环境保护要求越来越严格，这样就使得老旧建筑因达到符合现代环境要求和安全标准的成本过高而被退役或拆除。

在美国，为保护水资源、水环境和濒危动、植物，限制大坝建设，在过去10～20年里，美国设计和建造的新坝数量大幅减少，有的政府机构已将其工作重点从大坝建设转向水资源管理和环境保护。对在役大坝同样提出十分严格的环境保护要求。一些大坝因破坏沿岸鱼群回游，改变沿岸及岸边野生动物栖息地，并影响流域生态环境而受到批评，进而被拆除。

3.3 经济效益

一些水电大坝已运行几十年或上百年，其经济效益日益下降，工程运行成本及维修费用不断攀升，致使工程的运行难以维继。因此，运行经济性就成为拆除大坝的原因。有时拆除大坝还能产生一定的经济效益。例如，美国宾夕法尼亚州萨斯奎汉纳河流域的40多座小坝被拆除后，恢复了河流生态，鲱鱼产量大幅上升，给该州带来每年约3 000万美元的收入。

4 大坝拆除可能面临的问题

4.1 淤沙处理问题

大坝拆除后，留下的泥沙数量巨大，可能要比施工时的废弃渣量大。如果不做任何处理，任其被水流冲刷进入下游河道，会引起高含沙水流，而如果采用机械清除，那运输方式与泥沙搁置问题就会凸显，岸坡稳定问题也需要关注。

另外，大量的淤沙下泄会给下游带来严重的负面影响:随着大坝部分或全部拆除，河水会冲刷库区的淤沙，使河水混浊度增大、下游河流中推移质增加;改变建坝后形成的河流形态;淤沙的无控泄放可引起淤积波向下游移动数年，堵塞各类取水口;淤沙还会抬高下游河床，改变支流的汇流状况，改变河势，影响未来洪水位，扩大洪水淹没区等。这也可能成为决定大坝是否拆除的一个重要因素，与整个大坝退役研究密切相关，所以，必须对淤沙处理方案进行深入调查研究。

4.2 拆坝对生态环境影响

大坝的建设改变了江河的天然环境，大坝的拆除也会改变上下游的水生生态系统。这种改变随时间和空间而变化。

从空间角度看，河流在限定的流域范围内运转。大坝的拆除对紧邻大坝区域和库区产生重大影响，并很可能对下游较远区域产生影响。拆坝后水生有机体重新与上游源头地区发生联系，可向上游洄游。因此拆除大坝可能对上游被淹没河段产生影响，涉及能量交换、泥沙重分布以及鱼类通道等问题。

从时间角度看，拆坝会给河流水生态系统和生物多样性带来短期与长期影响。大坝拆除可能增加水生昆虫、鱼类及其他生物机体的数量和多样性。水库四周的湿地可能失去，但沿江河岸边的湿地和滨水区域可得到恢复。此外，尽管水质在大坝刚拆除后时常退化，但天然水流的恢复最终可使水生栖息地环境改善，鱼类数量常常会回弹。水生生态系统对拆坝所产生的反应，可能导致不同于建坝前的水生生物种群，建坝前的生物种群只有通过主动的恢复活动才可以重新出现，包括恢复栖息地和底土层以及加强流域管理等。因建坝前的水生生物种群很可能通过进化和连续发展，对天然和改变的物理化学环境、流域以及栖息地变化的反应发生改变。因此，大坝的拆除不可能原样恢复建坝前的生态环境。

拆坝后河流流速增大、河流水温改变、水流含沙量变化、鱼类洄游通道恢复、河流水质和生物变化、河流岸坡植被变化，这些变化会对河流鱼类的生长、发育和繁殖产生不同程度的影响。

4.4 溢洪道问题

水电大坝采取部分退役或全部退役方案，都要研究溢洪道的问题，以解决拆除过程和永久运行期(部分拆除方案)的过流问题。

4.5 其他

大坝拆除还要考虑拆除后原筑坝材料的堆放处理问题、坝拆除后地下水位降低引起的地质灾害问题、坝址区附近的生态环境恢复建设问题等。

5 建议

随着时间推移，我国一些水电大坝将达到或超过其使用年限，不能满足我国现行的安全标准和环保要求，即将面临大坝退役与拆除问题，通过分析，针对此问题提出以下建议:

(1)我国能源行业水电标准体系中缺少关于水电大坝退役与拆除的相关标准、规范，亟需制定。

(2)尽快开展水电大坝退役拆除风险评估研究，探索为拆坝决策过程提供技术支撑的途径，提出后果评估的定性与定量指标，以利于决策者科学、历史、统筹地作出决策。

(3)决定拆坝时，必须统筹考虑相关问题，切忌片面性。大坝及水库作为基础设施，在国民经济中发挥着重要作用，与多个经济部门有着密切关系，应做好各部门之间的协调工作。

(4)从水电大坝全寿命周期考虑大坝的安全管理，加强大坝退役拆除的技术和政策研究;同时，完善我国大坝降等报废的管理制度，从安全、环保、经济、管理等角度做好相关工作。

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