2022年5月，在美國密歇根州伊登維爾（Edenville）和桑福德（Sanford）大壩潰壩事故兩周年之際，事故獨(dú)立調(diào)查組發(fā)布了《伊登維爾壩和桑福德壩潰壩調(diào)查報(bào)告》，稱本次潰壩是可預(yù)見、可預(yù)防的，事故的工程原因是過高的庫水位引起了壩體靜態(tài)液化失穩(wěn)，管理原因是大壩所有者未落實(shí)監(jiān)管要求，且私營(yíng)性質(zhì)導(dǎo)致大壩發(fā)電收入不足時(shí)，無人承擔(dān)升級(jí)改造溢洪道的費(fèi)用。
伊登維爾壩和桑福德壩潰壩后情況
伊登維爾壩和桑福德壩位于Tittabawassee河上，均建成于20世紀(jì)20年代，伊登維爾壩處于桑福德壩上游約18.5千米的位置。伊登維爾壩在建成后一直作為發(fā)電設(shè)施運(yùn)營(yíng)，直到2018年被美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC）吊銷許可證。工程包含四段土壩、兩座溢洪道和一個(gè)發(fā)電站，總長(zhǎng)度約1820米。伊登維爾壩所蓄積的水庫被稱為Wixom湖，在正常庫水位下，湖面面積約為918公頃。密歇根30號(hào)公路將Wixom湖一分為二，東側(cè)蓄水來自Tittabawassee河，西側(cè)蓄水來自Tobacco河。據(jù)調(diào)查，在事故發(fā)生的前幾十年里，伊登維爾工程中的兩座溢洪道均不能正常使用。桑福德壩由三段土壩、一座自潰式非常溢洪道、一座閘門溢洪道和一個(gè)發(fā)電站組成。桑福德湖的湖面面積約為627公頃，海拔約為192.3米。桑福德工程的左壩體從壩肩位置延伸到發(fā)電站，長(zhǎng)度約為49米，最大高度約為10.4米。電站廠房和閘門溢洪道為組合結(jié)構(gòu)，溢洪道包含六個(gè)弧形閘門，閘門底坎高程約為海拔189.7米，比正常湖面低2.6米。電站包含三臺(tái)立軸發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘繛?.6兆瓦。中壩體從閘門溢洪道位置向自潰式非常溢洪道延伸，總長(zhǎng)度約為91米，最大高度約為10.4米。右堤壩從自潰式非常溢洪道延伸到右壩肩，長(zhǎng)度約為216米，最大高度約為11米。5月16日，由Boyce Hydro公司運(yùn)營(yíng)的包括伊登維爾壩和桑福德壩在內(nèi)的四座大壩的庫水位均略低于正常庫水位，但已預(yù)計(jì)到未來幾天會(huì)出現(xiàn)大量降雨。
5月17日午夜，伊登維爾壩的庫水位約為海拔205.86米，比正常庫水位低0.12米。5月18日5:00，庫水位開始上升。至7:00，管理人員開始打開伊登維爾壩的6扇溢洪道閘門，但直至15:30才打開完畢，且均為部分開啟。至13:00，庫水位達(dá)到正常庫水位（海拔205.98米）。5月19日1:00，庫水位達(dá)到歷史最高水位（海拔206.75米）。19日全天庫水位仍持續(xù)上漲。至17:35，潰壩事故發(fā)生。據(jù)調(diào)查組估計(jì)，事故發(fā)生時(shí)庫水位在海拔207.57米至海拔207.72米之間。隨后，伊登維爾壩潰決產(chǎn)生的洪水經(jīng)由Tittabawassee河流入桑福德水庫，雖然桑福德大壩的6扇泄洪閘門已經(jīng)開啟（均為部分開啟），且?guī)焖挥?月19日19:19達(dá)到自潰式非常溢洪道的頂部（海拔193.49米），庫水開始從溢洪道漫出，但泄洪閘門與自潰式非常溢洪道的泄量仍不足以泄出暴漲的洪水，庫水位仍在繼續(xù)上升。至19:46，桑福德壩的水位達(dá)到海拔194.1米，接近于壩頂位置，且水位還在持續(xù)上升，繼而便發(fā)生了漫頂潰壩事故，右壩體中很大一部分被沖垮，洪水迅速大量地下泄，淹沒了下游地區(qū)。（以上時(shí)間均為當(dāng)?shù)貢r(shí)間）
桑福德壩被淹沒后的情況（當(dāng)?shù)貢r(shí)間2020年5月19日 20:11）深入研判調(diào)查報(bào)告，可以看出此次潰壩事故是由技術(shù)和管理等多方面因素造成的。技術(shù)方面的原因，主要包括以下幾個(gè)方面：1. 伊登維爾壩修建于20世紀(jì)20年代，其建造與設(shè)計(jì)方案存在較大出入，壩體在建造時(shí)所采用的材質(zhì)非常松散，這是壩體靜態(tài)液化失穩(wěn)的直接物理因素。同時(shí)，部分壩體部位的建造也不滿足當(dāng)前的穩(wěn)定要求。2. 伊登維爾壩受到美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì)的監(jiān)管后，對(duì)存在穩(wěn)定問題和滲流問題的部位進(jìn)行了安全分析，但未能全面評(píng)估壩體的穩(wěn)定性，沒有發(fā)現(xiàn)壩體潰決位置所存在的結(jié)構(gòu)缺陷。調(diào)查組認(rèn)為，如果通過檢查提前發(fā)現(xiàn)了這個(gè)缺陷位置，就可以通過斜坡支撐等方式進(jìn)行修復(fù)，避免事故的發(fā)生。3. 在泄洪過程中，考慮到操作人員的安全問題以及進(jìn)一步開啟閘門可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成的損壞，伊登維爾壩的6扇溢洪道閘門均只做到部分開啟。調(diào)查組認(rèn)為，閘門的開度限制了溢洪道的流量，如果伊登維爾壩的閘門能完全開啟，最大庫水位會(huì)比事故發(fā)生時(shí)下降約0.3米。4. 2020年5月降雨的時(shí)空特征導(dǎo)致流域出現(xiàn)異常徑流量同樣是導(dǎo)致潰壩事故發(fā)生的一個(gè)重要原因。在事故發(fā)生前，大部分降雨出現(xiàn)在流域的北部和東部地區(qū)，這增加了Wixom湖流入的水量。并且，幾乎所有的降雨都集中在連續(xù)的18個(gè)小時(shí)內(nèi)，降雨強(qiáng)度達(dá)到平均每小時(shí)5.59毫米，這導(dǎo)致徑流量集中在一個(gè)相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)。調(diào)查組通過分析發(fā)現(xiàn)，正是由于5月份總降雨量中相對(duì)較高的比例（約35%）轉(zhuǎn)化為徑流，導(dǎo)致了Wixom湖的流入創(chuàng)下記錄。1. 伊登維爾壩流域出現(xiàn)異常大徑流和湖水位上升本是可以預(yù)見的，卻未得到大壩管理者的足夠重視。在事故之前，該流域內(nèi)出現(xiàn)過由于徑流異常導(dǎo)致大壩潰壩的事例。大壩監(jiān)管機(jī)構(gòu)美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì)和密歇根州環(huán)境、五大湖和能源部（EGLE）關(guān)于大壩在校核洪水位下不會(huì)漫壩的監(jiān)管要求多年來一直未得到落實(shí)，大壩的管理人員也沒有仔細(xì)考慮可能出現(xiàn)的洪水及相應(yīng)的對(duì)策。2.種種原因造成大壩安全的資金保障不足。伊登維爾大壩的兩座溢洪道不能正常使用的問題已存在幾十年之久，但因發(fā)電收入不足，大壩的私營(yíng)業(yè)主一直拒絕進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。調(diào)查組指出，如果在潰壩之前，將伊登維爾壩轉(zhuǎn)化為公有制或建立了某種公私合作關(guān)系，便會(huì)有足夠的資金來支持溢洪道的升級(jí)，有效地提升泄洪能力，大概率會(huì)避免此次潰壩事故的發(fā)生。即使在目前，如果不抓緊對(duì)未潰決壩段進(jìn)行加固修復(fù)以提高其穩(wěn)定性，則在未來的大洪水中仍然很可能再次出現(xiàn)事故。此次潰壩事故為我們進(jìn)行大壩安全管理提供了一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。一、當(dāng)壩體或者壩基中存在飽和或者松散的砂土、粉質(zhì)砂土等非塑性砂土?xí)r，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮對(duì)靜態(tài)液化失穩(wěn)這一潛在破壞模式的預(yù)防。二、對(duì)大壩進(jìn)行安全檢查時(shí)，要對(duì)地質(zhì)、防洪能力、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、滲流情況、施工質(zhì)量、泄洪閘門和啟閉設(shè)備、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、運(yùn)行維護(hù)、隱患治理等方面進(jìn)行全面檢查，并對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真負(fù)責(zé)地研判。三、在大壩日常管理中，要高度重視泄洪閘門的維護(hù)，在汛期到來前，尤其應(yīng)確保閘門處于完全“健康”的待命狀態(tài)。四、面對(duì)近年來全球范圍內(nèi)多發(fā)、頻發(fā)的極端天氣，要特別重視洪水預(yù)報(bào)和防范，提升預(yù)判、預(yù)警、預(yù)防能力。五、在應(yīng)急管理中，大壩運(yùn)行管理單位應(yīng)加強(qiáng)與上下游的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，并為各種暴雨和洪水等突發(fā)事件制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。六、應(yīng)高度重視大壩安全，確保資金投入，切實(shí)保障大壩隱患及時(shí)排查、及時(shí)治理，不斷推進(jìn)新技術(shù)新裝備在大壩運(yùn)行管理中的實(shí)踐運(yùn)用。
