英國謝菲爾德大洪水的警示

[英國]　P. 普理查德

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英國謝菲爾德大洪水的警示

[英國]P. 普理查德

為預防大壩潰壩風險，避免生命財產損失，需加強對大壩和水庫的安全監管。以1864年英國戴爾堤壩潰壩事故為例，介紹了潰壩的經過、事故造成的損失，并分析了事故原因。結果表明，設計缺陷和安全監管薄弱是造成事故的主要原因。由此闡述了加強大壩和水庫安全立法的必要性，指出了目前英國的水庫和大壩安全反應機制中存在的問題，并提出了改革建議。

潰壩洪水；潰壩事故；戴爾堤壩；謝菲爾德；英國

戴爾(Dale)堤壩的潰壩被視為英國大壩史上最慘烈的一幕。1864年3月11日，29 m高的土壩在第一次充水時潰決。阿特金斯(Atkins)集團水庫大壩部門主管A.休斯認為，人們至今仍未弄清該壩失事原因。

大壩上游324萬m3的蓄水在47 min內沿洛克斯利(Loxley)河谷沖向謝菲爾德市，240多人在這次被稱為“謝菲爾德大洪水”的災難中溺亡。另據報道，許多人因災后疾病、瘟疫和精神創傷而死亡。事發當晚，15座橋梁、100棟建筑和4 000棟房屋被洪水損毀。

這次潰壩事件促使英國開始對大壩安全運行立法，也讓人們更加意識到保護人民的生命財產安全是工程師的職責所在。第一次充水即發生潰壩，值得深刻反思，警鐘應長鳴。

1　潰壩經過

按照英國標準，戴爾堤壩屬較大的土壩，初建于1859年，于1863年竣工，壩體材料為搗實黏土并設有防滲墻。在3月11日星期五大壩進行首次充水之前曾經歷強暴風雨，天氣預警稱將有更強的風暴和大雨發生。

謝菲爾德水利公司的總工程師J.岡森負責監理大壩施工，他當時有些擔心并在3月11日15∶00巡視了大壩。據說他當時看到有浪花越過大壩但是沒有注意到其他的隱患，1 h之后便離開了現場。

當日17∶30，一名該公司的員工經過大壩，在壩頂下面躲避風雨。他注意到距壩頂12.6 m處有1處裂縫。他認為裂縫很細不值得擔心。他隨后又叫來另外一名同事查看，但是他們都認為這只是1條凍裂隙，不構成安全隱患。

當日19∶00，又一名員工發現那條裂縫已經“寬得可以伸進去一個人的手了”。大壩出現問題的消息傳開，當地人開始聚集在壩區，戴爾壩附近的居民開始擔憂。

一名騎手被派去聯系J.岡森，但他已回到離謝菲爾德13 km遠的家中。后來決定打開水閘減少蓄水量， 4～5個人花了30 min才打開閘門。

而送信人出發不久，馬鞍帶壞了，修理也耽誤了些時間。他于20∶30到達J.岡森的家，而后又要返程13 km才能到達大壩，情況因此變得更糟。

當他們在22∶00到達大壩時，裂縫寬度足以橫著放進一只手掌，J.岡森意識到他們遇到麻煩了。發現這個危險后，工作組試圖減小大壩的負荷并決定炸掉壩頂。然而，由于天氣惡劣，炸藥浸水而無法引爆。

如表1及圖5所示，總體來說，教堂廣場的視域整合度為7.009 170，相比中山路街區的平均整合度4.108 800要大得多.說明該區域視域整合度相對較高，空間的集散功能相對較強.但教堂廣場的視域全局整合度核心位于廣場西北角、曲阜路與浙江路交叉口以及肥城路與中山路交叉口3處，最高達到12.118 000，是視線聚集性較高的區域，相比之下，廣場中心空間整合度反而相對較低，基本維持在平均值7.009 170附近，視線的聚集性較低.說明在外圍建筑的遮擋下，教堂廣場空間整體區域整合度分布不合理，部分區域整合度分布產生斷層，限制了整體區域的視線聚集性.

當時，J.岡森注意到從大壩頂部進入裂縫的不僅有浪花，而且有靜水。他走到壩趾閘室查看排水量，令他驚駭的是，當他抬頭看時，他發現壩體已裂開1個27 m寬的缺口，水從中傾瀉而出沖擊著壩面，戴爾壩正在破裂。J.岡森拼命逃到岸邊，大壩在23∶30～24∶00之間徹底潰決，大水以29 km/h的流速沖向河谷，即使最快的賽馬也來不及傳播消息，警告下游的居民。

3月12日，一項迅速召集的審訊啟動，以處理一系列關于大壩設計和建造中有爭議的問題和相關證據。

陪審團沒有判決任何人有過失殺人的罪名，但是指出“該工程施工規模大且重要性高，卻沒有達到應有的工程技術水平且缺乏足夠關注度”，陪審團還強調立法工作須馬上啟動，才能使這類工程得到足夠的政府監管。

“這是一次高瞻遠矚的裁決”，A.休斯指出：“陪審團提出，有必要進行頻繁的定期檢查，這也是今天我們大壩安全法的立法之本和監察組系統形成的基礎。然而，在戴爾壩事件過去60 a后才正式立法，而且現在的法案令人失望”，他強調。“我擔心的是，或許需要再等60 a才能出臺一項合理的法案。”

2　對潰壩事故的反思

2.1潰壩原因

A.休斯的研究指出了造成戴爾堤壩潰決災難的多種原因：

(2) 大壩心墻過薄；

(3) 沒有分區也沒有反濾層；

(4) 滲漏已經非常明顯，但是卻沒有被監測到；

(5) 管道穿過堤壩，但僅在下游進行控制，這種做法不當；

(6) 壩區的監管薄弱。

這次災難留下的經驗教訓至今仍值得借鑒和反思。A.休斯強調了“貫微動密”的重要性，即員工在大壩上例行巡視時應仔細查找潛在的危險。潰壩來勢很快，從跡象顯現到大壩潰決的時間很短，因此“貫微動密”十分重要。

2.2進一步調查的證據

審訊后，從工作人員收集的證據表明，潰壩發生1個月前，大壩上游面護坡已經沉降了3.03～3.6 m。沉降位置正好與大壩最后裂開的缺口在一條直線上，而且還有一個漩渦。但是受審的工程師沒有在審訊時提及，無法確定他是否知道大壩存在重大缺陷。

在1864年，盡管應對洪災的能力不強，但如果意識到大壩出了問題，至少可以事先警告下游的居民。盡管壩的垮塌無法避免，但是提前警告便可挽救更多生命。

即使是現在，業內專家還在為如何快速將水庫蓄水排出大傷腦筋。研究重點放在泄水底孔上，有一個新研究項目正在探索泄水底孔的尺寸問題。許多公司投入資金，試圖以每天降低水庫水位1 m的速度來快速減少蓄水量，但是，在研究過程中還有一些本質問題和環境爭議需要解決。

事實上，一些人認為，應該對緊急情況下如何進行水庫泄水有一個更清晰的指南。但A.休斯認為，根據不同工程的特點有很多不同的解決方式。他以2013年1月南威爾士某大壩發生的緊急情況為例。當時大壩已經處于危險狀態且水流已不可控，通過水泵和開啟泄水閘門來泄空了水庫蓄水。原打算通過在壩體打開1處可控的缺口，從而快速降低水位以控制局面。然而最后沒有這樣做，只是根據大壩的布局設計1處可控的缺口，而且并不是所有大壩都適用于這種方式。

每座大壩，設計特點都不同，每次面對的危機也不盡相同，需要隨機應變。面對潰壩危險時，最重要是將水庫的水安全泄放，以消除隱患。

3　事后響應

人們需要積極應對國家發生的災難，對事故采取相應的反應行動，每一條大壩安全法案都是對上一次潰壩事故的響應。

2007年英國發生了一次嚴重的洪災。災后，政府任命M.皮特爵士就國家如何靈活應對洪災進行謀劃。M.米歇爾向各個受影響的群體和行業專家收集證據，認識到需要對小型水庫進行嚴格管理，因為這些水庫遇到洪水時會對下游工作和生活的人們構成威脅。

2010年的《洪水和水管理法案》是水庫安全立法過程中的里程碑，但是法律修訂這個重要環節卻一直停滯不前，很多后續工作尚未完成。

根據環境和農村事務部的研究，小型水庫(庫容在10 000～25 000 m3之間)蓄水量較少，存在的風險普遍小于大型水庫，但是也有證據表明，在某些情況下少數小型水庫也同樣存在風險。目前對于存在風險的小型水庫的數量、風險等級和所在位置還沒有一個清晰的認識，而且已掌握的信息平臺還不足以支持這方面的改革，因此環境和農村事務部決定暫不對目前的管理體制作進一步改革。

駱雪鄒瑜譯

(編輯陳紫薇 )

2016-02-17

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