英国谢菲尔德大洪水的警示

[英国]　P. 普理查德



英国谢菲尔德大洪水的警示

[英国]P. 普理查德

为预防大坝溃坝风险，避免生命财产损失，需加强对大坝和水库的安全监管。以1864年英国戴尔堤坝溃坝事故为例，介绍了溃坝的经过、事故造成的损失，并分析了事故原因。结果表明，设计缺陷和安全监管薄弱是造成事故的主要原因。由此阐述了加强大坝和水库安全立法的必要性，指出了目前英国的水库和大坝安全反应机制中存在的问题，并提出了改革建议。

溃坝洪水；溃坝事故；戴尔堤坝；谢菲尔德；英国

戴尔(Dale)堤坝的溃坝被视为英国大坝史上最惨烈的一幕。1864年3月11日，29 m高的土坝在第一次充水时溃决。阿特金斯(Atkins)集团水库大坝部门主管A.休斯认为，人们至今仍未弄清该坝失事原因。

大坝上游324万m3的蓄水在47 min内沿洛克斯利(Loxley)河谷冲向谢菲尔德市，240多人在这次被称为“谢菲尔德大洪水”的灾难中溺亡。另据报道，许多人因灾后疾病、瘟疫和精神创伤而死亡。事发当晚，15座桥梁、100栋建筑和4 000栋房屋被洪水损毁。

这次溃坝事件促使英国开始对大坝安全运行立法，也让人们更加意识到保护人民的生命财产安全是工程师的职责所在。第一次充水即发生溃坝，值得深刻反思，警钟应长鸣。

1　溃坝经过

按照英国标准，戴尔堤坝属较大的土坝，初建于1859年，于1863年竣工，坝体材料为捣实黏土并设有防渗墙。在3月11日星期五大坝进行首次充水之前曾经历强暴风雨，天气预警称将有更强的风暴和大雨发生。

谢菲尔德水利公司的总工程师J.冈森负责监理大坝施工，他当时有些担心并在3月11日15∶00巡视了大坝。据说他当时看到有浪花越过大坝但是没有注意到其他的隐患，1 h之后便离开了现场。

当日17∶30，一名该公司的员工经过大坝，在坝顶下面躲避风雨。他注意到距坝顶12.6 m处有1处裂缝。他认为裂缝很细不值得担心。他随后又叫来另外一名同事查看，但是他们都认为这只是1条冻裂隙，不构成安全隐患。

当日19∶00，又一名员工发现那条裂缝已经“宽得可以伸进去一个人的手了”。大坝出现问题的消息传开，当地人开始聚集在坝区，戴尔坝附近的居民开始担忧。

一名骑手被派去联系J.冈森，但他已回到离谢菲尔德13 km远的家中。后来决定打开水闸减少蓄水量， 4～5个人花了30 min才打开闸门。

而送信人出发不久，马鞍带坏了，修理也耽误了些时间。他于20∶30到达J.冈森的家，而后又要返程13 km才能到达大坝，情况因此变得更糟。

当他们在22∶00到达大坝时，裂缝宽度足以横着放进一只手掌，J.冈森意识到他们遇到麻烦了。发现这个危险后，工作组试图减小大坝的负荷并决定炸掉坝顶。然而，由于天气恶劣，炸药浸水而无法引爆。

如表1及图5所示，总体来说，教堂广场的视域整合度为7.009 170，相比中山路街区的平均整合度4.108 800要大得多.说明该区域视域整合度相对较高，空间的集散功能相对较强.但教堂广场的视域全局整合度核心位于广场西北角、曲阜路与浙江路交叉口以及肥城路与中山路交叉口3处，最高达到12.118 000，是视线聚集性较高的区域，相比之下，广场中心空间整合度反而相对较低，基本维持在平均值7.009 170附近，视线的聚集性较低.说明在外围建筑的遮挡下，教堂广场空间整体区域整合度分布不合理，部分区域整合度分布产生断层，限制了整体区域的视线聚集性.

当时，J.冈森注意到从大坝顶部进入裂缝的不仅有浪花，而且有静水。他走到坝趾闸室查看排水量，令他惊骇的是，当他抬头看时，他发现坝体已裂开1个27 m宽的缺口，水从中倾泻而出冲击着坝面，戴尔坝正在破裂。J.冈森拼命逃到岸边，大坝在23∶30～24∶00之间彻底溃决，大水以29 km/h的流速冲向河谷，即使最快的赛马也来不及传播消息，警告下游的居民。

3月12日，一项迅速召集的审讯启动，以处理一系列关于大坝设计和建造中有争议的问题和相关证据。

陪审团没有判决任何人有过失杀人的罪名，但是指出“该工程施工规模大且重要性高，却没有达到应有的工程技术水平且缺乏足够关注度”，陪审团还强调立法工作须马上启动，才能使这类工程得到足够的政府监管。

“这是一次高瞻远瞩的裁决”，A.休斯指出：“陪审团提出，有必要进行频繁的定期检查，这也是今天我们大坝安全法的立法之本和监察组系统形成的基础。然而，在戴尔坝事件过去60 a后才正式立法，而且现在的法案令人失望”，他强调。“我担心的是，或许需要再等60 a才能出台一项合理的法案。”

2　对溃坝事故的反思

2.1溃坝原因

A.休斯的研究指出了造成戴尔堤坝溃决灾难的多种原因：

(2) 大坝心墙过薄；

(3) 没有分区也没有反滤层；

(4) 渗漏已经非常明显，但是却没有被监测到；

(5) 管道穿过堤坝，但仅在下游进行控制，这种做法不当；

(6) 坝区的监管薄弱。

这次灾难留下的经验教训至今仍值得借鉴和反思。A.休斯强调了“贯微动密”的重要性，即员工在大坝上例行巡视时应仔细查找潜在的危险。溃坝来势很快，从迹象显现到大坝溃决的时间很短，因此“贯微动密”十分重要。

2.2进一步调查的证据

审讯后，从工作人员收集的证据表明，溃坝发生1个月前，大坝上游面护坡已经沉降了3.03～3.6 m。沉降位置正好与大坝最后裂开的缺口在一条直线上，而且还有一个漩涡。但是受审的工程师没有在审讯时提及，无法确定他是否知道大坝存在重大缺陷。

在1864年，尽管应对洪灾的能力不强，但如果意识到大坝出了问题，至少可以事先警告下游的居民。尽管坝的垮塌无法避免，但是提前警告便可挽救更多生命。

即使是现在，业内专家还在为如何快速将水库蓄水排出大伤脑筋。研究重点放在泄水底孔上，有一个新研究项目正在探索泄水底孔的尺寸问题。许多公司投入资金，试图以每天降低水库水位1 m的速度来快速减少蓄水量，但是，在研究过程中还有一些本质问题和环境争议需要解决。

事实上，一些人认为，应该对紧急情况下如何进行水库泄水有一个更清晰的指南。但A.休斯认为，根据不同工程的特点有很多不同的解决方式。他以2013年1月南威尔士某大坝发生的紧急情况为例。当时大坝已经处于危险状态且水流已不可控，通过水泵和开启泄水闸门来泄空了水库蓄水。原打算通过在坝体打开1处可控的缺口，从而快速降低水位以控制局面。然而最后没有这样做，只是根据大坝的布局设计1处可控的缺口，而且并不是所有大坝都适用于这种方式。

每座大坝，设计特点都不同，每次面对的危机也不尽相同，需要随机应变。面对溃坝危险时，最重要是将水库的水安全泄放，以消除隐患。

3　事后响应

人们需要积极应对国家发生的灾难，对事故采取相应的反应行动，每一条大坝安全法案都是对上一次溃坝事故的响应。

2007年英国发生了一次严重的洪灾。灾后，政府任命M.皮特爵士就国家如何灵活应对洪灾进行谋划。M.米歇尔向各个受影响的群体和行业专家收集证据，认识到需要对小型水库进行严格管理，因为这些水库遇到洪水时会对下游工作和生活的人们构成威胁。

2010年的《洪水和水管理法案》是水库安全立法过程中的里程碑，但是法律修订这个重要环节却一直停滞不前，很多后续工作尚未完成。

根据环境和农村事务部的研究，小型水库(库容在10 000～25 000 m3之间)蓄水量较少，存在的风险普遍小于大型水库，但是也有证据表明，在某些情况下少数小型水库也同样存在风险。目前对于存在风险的小型水库的数量、风险等级和所在位置还没有一个清晰的认识，而且已掌握的信息平台还不足以支持这方面的改革，因此环境和农村事务部决定暂不对目前的管理体制作进一步改革。

骆雪邹瑜译

(编辑陈紫薇 )

2016-02-17

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