正月十五剛過，元宵節鞭炮的硝煙尚未散盡，媒體突然傳來一則爆炸性新聞：位于美國加州的奧羅維爾大壩出現險情，大壩溢洪道在泄洪時出現了一個長200英尺、深30英尺的大洞。大壩周邊居民被要求緊急疏散。
奧羅維爾大壩是美國最高的大壩，比大名鼎鼎的胡佛大壩還要高十幾米。它也是世界上著名的土石壩工程。目前，網絡上關于奧羅維爾大壩的新聞眾說紛紜，有的說大壩出現了塌陷，有的說大壩即將潰決，下游20萬人口緊急撤離，凡此種種，不一而足。那么，奧羅威爾大壩究竟出現了什么樣的險情呢？大壩是否面臨潰決的風險？造成大壩險情的原因究竟如何？對于這些問題，中國的壩工專業同仁們也高度關注。為此，根據目前能夠收集到一些信息，筆者試圖從壩工專業的角度對這一事件以及事故的原因做一個初步的分析（由于現場第一手資料有限，此處的分析僅僅是一個初步的分析與判斷，謬誤之處，歡迎指正）。
作者：中國大壩工程學會副秘書長、
中國水利水電科學研究院教授級高工 徐澤平
奧羅維爾（Oroville）大壩的基本情況：
Oroville大壩是美國最高的大壩工程，位于美國加尼福尼亞州的Feather河上，距Oroville市8km。大壩為斜心墻堆石壩，最大壩高234m，壩頂長1700m。水庫總庫容43.63億m3，電站裝機容量675MW。樞紐包括：大壩、溢洪道、非常溢洪道和兩個電站廠房（包括左岸海厄特地下廠房(Hyatt)和特馬利托(Thermalito)發電廠房）。工程的主要用途為供水、發電、防洪和旅游、養殖，于1967年完建。
Oroville大壩坐落于變質火山巖層上，基巖巖石類型主要為角閃巖、并含有大量方解石、石英、綠簾石、石棉和黃鐵礦巖脈，巖體堅硬、致密，但存在中至大的裂隙。
Oroville樞紐工程的溢洪道裝有8扇寬5.4m、高10.1m的弧形閘門，泄槽為襯砌式陡槽，最大泄量為7100m3/s。除此主溢洪道之外，工程還設置了非常溢流道，非常溢洪道為無閘門控制的反弧堰，堰頂長570m。圖1為Oroville大壩的下游鳥瞰。
圖1
Oroville壩址以上流域面積9360km2，年均降雨量1778mm。年平均徑流量43億m3（上游引水之后）。實測最大洪峰流量7530m3/s。大壩按450年一遇洪水設計，設計流量為12460m3/s。計算的最大可能洪水（PMF）相當于千年一遇，相應流量為20388m3/s
工程險情基本情況：
近期，加州北部連續降雨，再加之氣溫上升的融雪，Oroville水庫水位持續快速上漲，為此，水庫管理部門開始開閘泄洪。但主溢洪道開始泄洪后，管理部門發現溢洪道泄洪流態異常，經檢查發現泄槽底板混凝土上出現了一個大洞，隨著泄流的進行，破損的坑洞不斷擴大。圖2所示為主溢洪道泄洪時的照片，從圖中可見，溢洪道下泄的水流流態在破損處發生了明顯的變化。圖3所示為停止泄洪時觀察到的溢洪道底板破損位置。
圖片2
圖片3
由于主溢洪道破損，無法充分泄洪，隨著水庫水位的上漲，庫水從主溢洪道右側的非常溢洪道溢流。非常溢洪道的作用是在緊急情況下泄流以保證大壩不至于漫頂，屬于大壩安全的應急泄流設施。Oroville工程的非常溢洪道自1967年工程完建后從未使用過，在非常溢洪道溢流后，水流對山坡的覆土造成了一定的沖刷，大量泥沙入河，同時，對下游的野生動物也會造成一定的傷害。為確保下游受影響區域人員安全，當地政府緊急疏散了部分居民，以預防可能出現的大流量庫水下泄。
從目前情況看，奧羅威爾大壩大壩整體穩固，未出現任何險情，也未出現任何結構性安全問題。傳言奧羅維爾大壩潰決是不可信的。Oroville大壩的溢洪道建于大壩右岸坡的一個埡口，與壩身不直接接觸，目前，溢洪道的破損也并未直接危及大壩的結構。
關于溢洪道混凝土底板破損的原因分析：
從現場照片揭示的溢洪道破壞形式看，Oroville大壩溢洪道的破壞屬于較為典型的滲流沖蝕破壞，即溢洪道基礎因滲流發生沖蝕，基礎土體顆粒流失，形成空洞，并進而導致溢洪道底板塌陷。從網絡上的報道可知，Oroville大壩溢洪道的基礎為土質山坡。這樣的地基如果在施工中基礎處理不好，在水流入滲的情況下極易發生沖蝕破壞。事實上，關于溢洪道土質基礎的隱憂，幾年前就有專家提出了警告，但遺憾的是水庫管理當局未能高度重視，也及時采取措施予以補救。
圖片4
圖片5
溢洪道基礎的滲透破壞，前提條件是有水流滲入。根據現場照片看，很有可能是溢洪道底板混凝土存在缺陷，圖3照片中溢洪道下部邊墻位置可見明顯的修補痕跡。當混凝土底板發生裂縫時，泄流時會造成水流滲入基礎，從而形成基礎沖蝕破壞的外因。圖4、圖5兩張照片可明顯看出基礎沖蝕、塌陷的特征，溢洪道混凝土底板下可見明顯的空洞。
關于應急搶險：
對于土石壩而言，最大的威脅是水庫漫頂。一旦庫水漫頂，水流的淘刷將很快導致大壩的潰決。因此，Oroville大壩應急搶險的當務之急是降低水庫水位。從現場的照片看，由于主溢洪道不能充分泄流，庫水位已升至非常溢洪道堰頂，非常溢洪道開始泄流。為盡快降低水庫水位，水庫管理部門采取了非常溢洪道與主溢洪道同時泄洪的特殊方式。但由于常規溢洪道已經破損，目前主溢洪道的泄流采取了控制泄流的方式運行。圖6可見主溢洪道與常規溢洪道正在同時運行。當水位降至非常溢洪道堰頂高程以下，非常溢洪道將停止泄流，庫水位只能靠主溢洪道低流量泄流和電站廠房輔助泄流（電站機組全開最大可泄約460m3/s）。應該說，目前主溢洪道帶病運行是存在一定風險的，泄流的流量和流速控制非常關鍵。但只要控制好出庫流量大于入庫流量（通過上游水庫調節可減少進入Oroville水庫的流量），水庫水位將進一步降低，從而可以騰出應對可能的進一步降雨的防洪庫容，以確保大壩安全。
圖片6
根據目前最近進展，由于主溢洪道的持續泄流及天氣放晴，水庫水位已經開始下降，非常溢洪道的沖蝕也得到了控制，當地主管部門正在安排緊急搶修。總體而言，險情得到初步緩解。當地的雨季主要集中在11月-3月，天氣預報今后幾日仍有降雨，因此，水庫的險情尚未徹底消除。希望正在進行的搶修工作能順利、成功。
值得吸取的教訓：
水庫大壩的安全涉及人民生命財產安全，它關系防洪安全、供水安全、糧食安全，而且關系經濟安全、生態安全和國家安全，因此，科學的大壩的安全管理對國家具有十分重要的戰略意義，需要高度重視。
高壩大庫的安全管理是一項十分細致的工作，不可有絲毫疏忽。加州前幾年干旱嚴重，北加州大部分水庫水位將至歷史最低水位。但今年北加州雨水豐沛，水庫水位暴漲。在水庫低水位時未做好工程的安全檢查，排除相關隱患，待高水位來臨時就會措手不及。
Oroville大壩是半世紀前建設的，當時的大壩建設質量也是很好的。但經過長時間運行，工程各部位的安全情況是否仍處于良好狀態？對此，水庫管理部門要持續的關注，上級主管部門也應該適時督查。只有常備不懈，方可長治久安。
對于建筑物基礎的問題要特別重視，這些位置絕大多數處于隱蔽部位，常規巡查難以發現隱患。現代大壩安全管理特別強調監測儀器的作用，對于老工程，一方面要隨時檢查已埋設儀器的工作形態和數據可靠性，另一方面，也要隨著技術進步，適時增添新型觀測儀器，力爭實現對大壩的全方位實時監控。
對每一個高壩大庫，均需在風險源分析的基礎上建立切實可行的應急搶險預案。例如，此次Orovill工程溢洪道發生的問題，應該就有一定的應急處置預案。
監測人網站相關報道：
美國最高水壩出現缺口可能潰壩 附近居民緊急疏散
http://www.mocsil.com/dam/hynews/2017/0213/16417.html
美國奧羅維爾土石壩及2017 年溢洪道事故簡介（專家點評）
http://bbs.www.mocsil.com/read.php?tid=7012
