世界老龄化水坝

谁想住在拥有125年历史的Mullaperiyar大坝的下游，该大坝坐落在印度西高止山脉的地震带中？这座176英尺高的英国帝国工程遗址在1979年和2011年的小地震中破裂。根据印度理工学院地震工程师2009年的一项研究，它可能无法承受里氏6.5级以上的强烈地震。

三百万人居住在大坝的下游。但是，他们要求将其排空的要求在该国最高法院长期处于诉讼状态，在受到威胁的喀拉拉邦与经营大坝以获取灌溉水和水力的上游州泰米尔纳德邦之间一直处于停滞状态。

还是住在62年前英国人在南部非洲的赞比西河上建造的卡里巴大坝下面，该怎么办？当时，它被视为非洲的胡佛水坝。但是在2015年，工程师发现通过闸门释放的水在河床深处挖了一个超过260英尺的洞，造成了裂缝，并威胁到高420英尺的混凝土大坝倒塌，并阻碍了世界上最大的人工湖。

下游约有350万人，以及莫桑比克的另一个大水坝Cahora Bassa，工程师担心，如果卡里巴（Kariba）倒塌的洪水将其破坏。尽管紧急，但这项耗资3亿美元的维修工作最早要到2023年才能完成。

这两个大坝都体现了结构衰变，风险升级和官僚惯性的潜在危险组合，这是由联合国大学（UNU），学术和研究机构于1月发表的一项关于世界老化大坝日益增加的风险的开创性新研究中强调的。联合国。它警告说，大坝在其设计生命周期内崩溃的遗产越来越多，导致大坝的故障，泄漏和紧急泄水急剧增加，威胁着下游成千上万人的生活。同时，安全检查员无法跟上工作量。

20世纪是水坝建造者的繁荣时期。高峰期，特别是在亚洲，高峰期是从1950年代中期到1980年代中期，当时水坝盛行以产生水力发电和蓄水以灌溉农作物并保持水龙头的流动，以及使河道畅通以防止洪水和改善导航。

但是繁荣已经结束。 “几十年前，每年建造一千座大水坝；联合国大学水，环境与健康研究所的合著者弗拉基米尔·斯马赫丁（Vladimir Smakhtin）告诉耶鲁环境360，这是大坝工程师寻求的大多数地点，例如狭窄的山谷，已被插入。大坝现在封锁了世界上大部分的河流，可以储存相当于其年总流量的六分之一的水。 Smakhtin说，与此同时，对洪水泛滥和河流生态系统遭受破坏的环境和社会问题日益增多，产生低碳能源的替代方案也很多。

因此，世界上定义为15米（49英尺）以上的大水坝的存货正在迅速老化。世界银行去年估计，已有超过50年历史的19000座大水坝，联合国大学的研究得出的结论是，在需要大修或拆除之前，这是典型的寿命。

英国和日本的水坝历史最悠久，分别为106年和111年。美国水坝平均65年。但是，中国和印度，即20世纪中叶建坝热潮的震中，相距不远，它们的28,000座大水坝的平均年龄分别为46岁和42岁。联合国大学的报告说：“到2050年，大多数人将生活在20世纪建造的大型水坝的下游”，这些大水坝“越来越容易遭受破坏。”

Smakhtin说，随着大坝的结构变得越来越脆弱，气候变化通过增加极端河水流量增加了对它们的压力，老化的大坝这一新兴的遗产带来了越来越大的安全风险。该报告发现自2005年以来大坝的故障率急剧上升。联合国大学的合著者Duminda Perera说，没有全球数据库。但他发现有报告称，2015年至2019年之间发生了170多次故障，而2005年之前，平均每年低于4次。

就在上个月，赞比亚的建于1950年代的坎德沙大坝在大雨中倒塌，数千人流离失所。去年六月，在广西地区492英尺高的墙壁被大雨淹没后，中国广西地区的一座已有55年历史的灌溉水坝倒塌。一个月前，密歇根州的两个老水坝在大雨中倒塌了，Tittabawassee河上有96年历史的Edenville大坝发动了洪水，摧毁了拥有94年历史的Sanford大坝下游。

2019年8月，英国最古老的水坝之一险些倒塌。在拥有188年历史的Toddbrook大坝的溢洪道上修建的Whaley桥镇的大约1500名居民被命令离开家园，这座大坝是为运河供水的，在大雨中倒塌了，溢出的水开始吞噬了大坝本身，使人们担心该结构会坍塌并吞没该镇。

2017年，位于加利福尼亚内华达山脉山麓的具有50年历史的Oroville大坝坍塌，造成溢洪道。这导致约18万人撤离。这座770英尺的大坝是美国最高的，对溢洪道进行维修后，对该州的供水仍然至关重要。

大坝工程师说，未来几十年最大的威胁可能在中国和印度。两国过去都曾遭受大坝倒塌事故，造成数万人丧生。 1979年，印度古吉拉特邦的Machchhu大坝在洪水中解体，造成25,000人丧生。

四年前，中国河南的板桥大坝发生了爆炸，以每小时30英里的速度发出了7英里宽，20英尺高的下游水流。它估计直接杀死了26,000人，包括道文城镇的全部人口。在随后的饥荒和流行病中，多达170,000多人死亡。这场灾难被称为历史上最致命的结构性失败。多年来，它一直是国家机密。

这两次灾难都涉及分别为20岁和23岁的年轻水坝。尽管如此，他们的消亡表明那个时代可能还会有更多的定时炸弹。

中国大约有24,000个大水坝。许多历史可以追溯到文化大革命时期，当时毛泽东思想在经济发展中冲破了工程学的才能。华中科技大学现任孟阳（Meng Yang）2011年的一项分析发现，该国三分之一的水坝“被认为具有高风险，因为结构过时和/或缺乏适当的维护”。

在印度，中央水务委员会主任哈德（Jade Harsha）在2019年警告说，到2050年，印度将有超过4,000座50岁以上的大水坝。超过600个已经有半个世纪的历史了。印度第一任首相贾瓦哈拉尔·尼赫鲁（Jawaharlal Nehru）在1954年将其称为“印度的神庙，我崇拜的地方”的水坝现在正在老化，哈沙（Harsha）现在将其安全视为“印度水政策的盲点”。

世界银行同意。去年12月，它宣布向印度提供2.5亿美元的贷款，用于进行中的“加强大坝安全”项目，对印度的大坝进行更好的检查和管理，这些大坝保留了2.4亿英亩英尺的水，其中120英亩英尺该国老化的水坝车队。

总部位于巴黎的国际大坝委员会（大坝专业人士的领导机构）大坝设计地震方面委员会主席马丁·维兰德对耶鲁e360表示：“如果设计得当，许多大坝的使用寿命可能会超过50或100年，结构合理，维护良好并受到监控。欧洲最古老的混凝土水坝[瑞士]麦格拉格水坝于1872年建成，预计将持续200年。”但是，他说，“大坝的安全性可能会很快恶化。”他认为，增长的风险很大一部分是“不是老龄化，而是下游人数的增加”。

水坝主要由泥土，砖石或混凝土制成。它们可能会由于混凝土腐烂，破裂，渗水，周围岩石中隐藏的裂缝或自重而屈曲而失败。他们可能会遭受衬砌破坏，地震，破坏或洪水泛滥而被冲走。维兰德说，定期检查至关重要。

但是，全球范围内越来越关注的问题是缺乏能够评估大坝老化风险的检查员，从而导致检查工作积压和错过的危险。美国Oroville大坝发生故障后进行的一项调查发现，过去的检查未能发现结构缺陷。正如维兰德所说：“并非所有事物都是可见的或可衡量的。”

现在许多老水坝都被废弃了，因为它们的水库里充斥着他们围堰河所滴落的沉积物。由加利福尼亚大学伯克利分校的G. Mathias Kondolf领导的2014年一项国际研究估计，世界河流总沉积物流量的四分之一以上被困在大坝后面。

在世界上最沉默的河流中国黄河上，三门峡大坝仅用了两年时间。据官员称，由于沉积物的堆积，印度的水库每年损失的蓄水能力将近160万英亩-英尺。

沉积物的堆积使水坝的使用率降低，但有时也会使水坝更加危险。这是因为在水库空间较小的情况下，大雨期间大坝被淹没的风险更大。为了保护自己的结构，操作员更有可能在洪灾高峰期沿溢洪道突然释放紧急泄放物。

1998年，米奇飓风横扫中美洲后，洪都拉斯首都特古西加尔巴（Tegucigalpa）的床上有数百人丧生，当时“水墙”冲入该市贫困的河沿社区。美国地质调查局的调查人员得出结论，当这座城市的两个主要水坝的运营者在洪水高峰期紧急释放时，便出现了“隔离墙”。这两个水坝仅在1970年代建成，但失去了很多淤积能力。

同时，气候变化给许多地方带来了更多的洪灾，而老化的水坝则可能是致命的结合。 Smakhtin说：“在气候变化前的时代，旧水坝是根据水文记录设计和建造的。” “现在情况有所不同，这令人担忧。”

应该做什么？专家们说，一些老化的大坝仍然安全，但随着年龄的增长，所有大坝都将需要更严格的检查，通常还要进行昂贵的维修。与最初建造时所设想的流量不同，将需要对更多的流量进行重新设计以应对极端的流量。

但是联合国大学的报告指出，水坝遗留下来的遗产越来越多，它们要么因淤积或由于有其他电力来源而停止服务，要么保留下来，主要是因为拆除水坝既昂贵又技术困难。这对于河流生态系统既是安全威胁，也是悲剧，可以通过将其清除而恢复。

美国是退役水坝的世界领先者，在过去30年中有1000多个被拆除。但是即便如此，迄今为止拆除的水坝大多很小，通常高度不到16英尺。唯一的例外是位于华盛顿奥林匹克公园的具有87年历史的格莱恩斯峡谷大坝，该坝于2014年拆除。在210英尺处，该大坝是有史以来最大的大坝。该任务花了二十年的时间来计划和执行。 Smakhtin说，但为防止大坝灾难激增，可能有必要再进行数千次此类清除。

他说：“有些水坝太大，很难想象如何解决这个问题。” “看看卡里巴水坝。它绝对是巨大的，到本世纪中叶，它将有一百年的历史了。希望届时将有技术使其退役。但是现在我们不知道该怎么做。”