正月十五剛過，元宵節(jié)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(xiàn)險(xiǎn)情，大壩溢洪道在泄洪時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)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(wǎng)絡(luò)上關(guān)于奧羅維爾大壩的新聞眾說紛紜，有的說大壩出現(xiàn)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(xiàn)了什么樣的險(xiǎn)情呢？大壩是否面臨潰決的風(fēng)險(xiǎn)？造成大壩險(xiǎn)情的原因究竟如何？對(duì)于這些問題，中國的壩工專業(yè)同仁們也高度關(guān)注。為此，根據(jù)目前能夠收集到一些信息，筆者試圖從壩工專業(yè)的角度對(duì)這一事件以及事故的原因做一個(gè)初步的分析（由于現(xiàn)場(chǎng)第一手資料有限，此處的分析僅僅是一個(gè)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(xué)會(huì)副秘書長、
中國水利水電科學(xué)研究院教授級(jí)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(jī)容量675MW。樞紐包括：大壩、溢洪道、非常溢洪道和兩個(gè)電站廠房（包括左岸海厄特地下廠房(Hyatt)和特馬利托(Thermalito)發(fā)電廠房）。工程的主要用途為供水、發(fā)電、防洪和旅游、養(yǎng)殖，于1967年完建。
Oroville大壩坐落于變質(zhì)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(jiān)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(shè)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(shí)測(cè)最大洪峰流量7530m3/s。大壩按450年一遇洪水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)流量為12460m3/s。計(jì)算的最大可能洪水（PMF）相當(dāng)于千年一遇，相應(yīng)流量為20388m3/s
工程險(xiǎn)情基本情況：
近期，加州北部連續(xù)降雨，再加之氣溫上升的融雪，Oroville水庫水位持續(xù)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(fā)現(xiàn)溢洪道泄洪流態(tài)異常，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)泄槽底板混凝土上出現(xiàn)了一個(gè)大洞，隨著泄流的進(jìn)行，破損的坑洞不斷擴(kuò)大。圖2所示為主溢洪道泄洪時(shí)的照片，從圖中可見，溢洪道下泄的水流流態(tài)在破損處發(fā)生了明顯的變化。圖3所示為停止泄洪時(shí)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(cè)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(yīng)急泄流設(shè)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(duì)山坡的覆土造成了一定的沖刷，大量泥沙入河，同時(shí)，對(duì)下游的野生動(dòng)物也會(huì)造成一定的傷害。為確保下游受影響區(qū)域人員安全，當(dāng)?shù)卣o急疏散了部分居民，以預(yù)防可能出現(xiàn)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(wěn)固，未出現(xiàn)任何險(xiǎn)情，也未出現(xiàn)任何結(jié)構(gòu)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(gè)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(jié)構(gòu)。
關(guān)于溢洪道混凝土底板破損的原因分析：
從現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)因滲流發(fā)生沖蝕，基礎(chǔ)土體顆粒流失，形成空洞，并進(jìn)而導(dǎo)致溢洪道底板塌陷。從網(wǎng)絡(luò)上的報(bào)道可知，Oroville大壩溢洪道的基礎(chǔ)為土質(zhì)山坡。這樣的地基如果在施工中基礎(chǔ)處理不好，在水流入滲的情況下極易發(fā)生沖蝕破壞。事實(shí)上，關(guān)于溢洪道土質(zhì)基礎(chǔ)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(dāng)局未能高度重視，也及時(shí)采取措施予以補(bǔ)救。
圖片4
圖片5
溢洪道基礎(chǔ)的滲透破壞，前提條件是有水流滲入。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(bǔ)痕跡。當(dāng)混凝土底板發(fā)生裂縫時(shí)，泄流時(shí)會(huì)造成水流滲入基礎(chǔ)，從而形成基礎(chǔ)沖蝕破壞的外因。圖4、圖5兩張照片可明顯看出基礎(chǔ)沖蝕、塌陷的特征，溢洪道混凝土底板下可見明顯的空洞。
關(guān)于應(yīng)急搶險(xiǎn)：
對(duì)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(dǎo)致大壩的潰決。因此，Oroville大壩應(yīng)急搶險(xiǎn)的當(dāng)務(wù)之急是降低水庫水位。從現(xiàn)場(chǎng)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(shí)泄洪的特殊方式。但由于常規(guī)溢洪道已經(jīng)破損，目前主溢洪道的泄流采取了控制泄流的方式運(yùn)行。圖6可見主溢洪道與常規(guī)溢洪道正在同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)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(jī)組全開最大可泄約460m3/s）。應(yīng)該說，目前主溢洪道帶病運(yùn)行是存在一定風(fēng)險(xiǎn)的，泄流的流量和流速控制非常關(guān)鍵。但只要控制好出庫流量大于入庫流量（通過上游水庫調(diào)節(jié)可減少進(jìn)入Oroville水庫的流量），水庫水位將進(jìn)一步降低，從而可以騰出應(yīng)對(duì)可能的進(jìn)一步降雨的防洪庫容，以確保大壩安全。
圖片6
根據(jù)目前最近進(jìn)展，由于主溢洪道的持續(xù)泄流及天氣放晴，水庫水位已經(jīng)開始下降，非常溢洪道的沖蝕也得到了控制，當(dāng)?shù)刂鞴懿块T正在安排緊急搶修。總體而言，險(xiǎn)情得到初步緩解。當(dāng)?shù)氐挠昙局饕性?1月-3月，天氣預(yù)報(bào)今后幾日仍有降雨，因此，水庫的險(xiǎn)情尚未徹底消除。希望正在進(jìn)行的搶修工作能順利、成功。
值得吸取的教訓(xùn)：
水庫大壩的安全涉及人民生命財(cái)產(chǎn)安全，它關(guān)系防洪安全、供水安全、糧食安全，而且關(guān)系經(jīng)濟(jì)安全、生態(tài)安全和國家安全，因此，科學(xué)的大壩的安全管理對(duì)國家具有十分重要的戰(zhàn)略意義，需要高度重視。
高壩大庫的安全管理是一項(xiàng)十分細(xì)致的工作，不可有絲毫疏忽。加州前幾年干旱嚴(yán)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(shí)未做好工程的安全檢查，排除相關(guān)隱患，待高水位來臨時(shí)就會(huì)措手不及。
Oroville大壩是半世紀(jì)前建設(shè)的，當(dāng)時(shí)的大壩建設(shè)質(zhì)量也是很好的。但經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，工程各部位的安全情況是否仍處于良好狀態(tài)？對(duì)此，水庫管理部門要持續(xù)的關(guān)注，上級(jí)主管部門也應(yīng)該適時(shí)督查。只有常備不懈，方可長治久安。
對(duì)于建筑物基礎(chǔ)的問題要特別重視，這些位置絕大多數(shù)處于隱蔽部位，常規(guī)巡查難以發(fā)現(xiàn)隱患。現(xiàn)代大壩安全管理特別強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)儀器的作用，對(duì)于老工程，一方面要隨時(shí)檢查已埋設(shè)儀器的工作形態(tài)和數(shù)據(jù)可靠性，另一方面，也要隨著技術(shù)進(jìn)步，適時(shí)增添新型觀測(cè)儀器，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。
對(duì)每一個(gè)高壩大庫，均需在風(fēng)險(xiǎn)源分析的基礎(chǔ)上建立切實(shí)可行的應(yīng)急搶險(xiǎn)預(yù)案。例如，此次Orovill工程溢洪道發(fā)生的問題，應(yīng)該就有一定的應(yīng)急處置預(yù)案。
監(jiān)測(cè)人網(wǎng)站相關(guān)報(bào)道：
美國最高水壩出現(xiàn)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(jiǎn)介（專家點(diǎn)評(píng)）
http://bbs.www.mocsil.com/read.php?tid=7012
