基于DSM的越南大壩安全及災害風險管理實踐

［新西蘭］P.埃蒙斯等

越南擁有龐大的大壩系統，由7 000多座大壩組成，其中約有640座屬于中型和大型壩。越南大部分人口可能面臨潰壩的潛在風險，特別是在大壩運行管理不善的情況下。

自2012年以來，越南和新西蘭政府展開合作，由兩國大壩安全專家開發了一項降低災害風險項目——大壩和下游社區安全計劃（DDCSI），以改善整個流域的大壩管理水平和下游地區的安全狀況。該項目為大壩業主和管理人員開發了一套有效的大壩安全管理方法（DSM），對自然災害進行識別和量化，評估與大壩相關的風險并制定降低風險的方案。

DSM可以用于識別加強大壩安全所需的工程措施和運營管理措施，并進行優先級排序，并確定大壩下游社區災害風險管理需要加強之處。這將使大壩管理者和業主能夠有針對性的進行改進，保障現有水庫的安全運行，并為未來的工程規劃和設計提供參考。

該方法提供3個級別的評估：初步，中級和詳細，取決于大壩的可用數據和對下游影響。對于影響程度較大的大壩，中等和詳細的評估包括4個方面的研究：自然災害、潛在潰壩模式、下游危害影響以及大壩安全和災害風險管理。該方法除了確定大壩結構和運行方面所需的改進之外，還可為研究泄洪或潰壩事件造成的影響提供具體信息，有助于對改善區域預警系統、逃生路線、土地分區和基礎設施、工業及社區的實體防護工程等方面進行決策。

基于國際公認的方法，DDCSI倡導將流域視為一個整體。該計劃可以用于任何國家或跨國流域的單座大壩或梯級大壩群，目前已應用于越南義安（Nghe An）省藍江（Ca River）支流流域的3座不同規模大壩工程中，其對下游的影響也不相同。

在越南和新西蘭兩國政府進行的合作中，已經提出2016～2020年期間，在越南兩個?。ù髩螖盗枯^多的流域）實施DSM，如越南最大的流域之一——藍江流域。在這兩個省，低地平原地區聚集了大量人口，每年都受到洪水的威脅。藍江流域有6個主要大壩用于灌溉和水力發電，沿線還有很多小型灌溉水壩，均位于越南第四大城市上游。應首先處理最有潰壩風險或對下游影響最大的大壩。

1 研究背景

越南的大壩網絡見表1，地形從內陸高地一直過渡到人口密集的沿海平原，大部分越南人口面臨潰壩洪水侵襲的風險。大壩的不合理運行可能會導致突發且嚴重的洪水。過去的潰壩事件造成了嚴重的生命財產損失，并對下游地區環境產生了實質性的不利影響。

表1 越南大壩網絡（世界銀行，2015年）

改善大壩安全已成為越南政府的頭等大事。2007年，越南在第2/2007/ND-CP號政府法令中首次提出了大壩安全國家法律框架。在2013年對第72號法令進行了修訂，以更好地界定責任和事務。由于資源有限且缺乏優先處理大壩安全工程的工具和程序，在全國范圍內保障所有大壩的安全性十分困難，特別是對于農村地區的小型灌溉壩。

越南和新西蘭政府合作開發的DSM提出了一種現場評估方式：

（1）確定改善大壩安全性所需的工程，并將其優先處理；

（2）確定大壩下游地區災害風險管理需要改進之處。

大壩業主和工程師可以利用DSM確定和量化大壩遭受的自然災害，對其影響和風險進行評估，并制定降低風險的方案。將該方法應用于整個流域尺度，確定可能對大壩造成影響的自然災害，大壩存在的薄弱環節以及潰壩產生的后果。因此，可以根據人口面臨的風險和對流域經濟的破壞情況，確定對大壩進行維修和升級的優先次序。

開發DSM是為了將其用于流域、省、地區內的單個大壩或大壩群。雖然DSM的開發主要以越南為基礎，但可適用于其他流域，并且通過合作，DSM還可用于國際河流。DSM可用于新建大壩的設計或對現有大壩的安全評估，適用于不同類型和規模的大壩。

2 大壩安全及其與災害風險管理的聯系

2.1 大壩安全管理

保障大壩安全的工作貫穿于大壩及其水庫的規劃、設計、運行和管理的各階段（見圖1）。國際大壩委員會第154號公告指出：大壩的基本安全目標是保護人員、財產和環境，防止其受到大壩和水庫的誤操作或潰壩的影響。

圖1 大壩各階段的安全要求

一般認為，現代大壩設計中已經考慮了大壩安全問題，但一些年代久遠的大壩通常并未按照相同的安全標準設計。如果大壩運行規程不當，或者規程沒有得到嚴格遵守，就會產生風險。同時，大壩維修加固效果很難完全令人滿意，且缺乏足夠的資金支持。為了防御這些風險，應該在大壩工程各階段強調安全性問題，以降低上述安全風險。

自20世紀70年代以來，全世界范圍內已經陸續開展了保障大壩安全的實踐工作，包括制定對某些重大安全事故和自然災難的應對措施。1976年，美國提頓（Teton）大壩失事，造成11人死亡，經濟損失達20億美元。之后，美國實行了大壩安全立法，美國墾務局出臺并實施了現有大壩安全評估計劃（SEED）。SEED也成為了世界各國制定大壩安全保障工作規程的基礎。最重要的是，此次事故使大家認識到，為了保證大壩長久的安全運行，需要進行定期維護并時刻保持警惕。

國際大壩委員會（ICOLD）成員國超過95個，該會通過并發布了不同類型大壩設計、施工和運行的指導方針和規范標準。各國通常會根據ICOLD發布的這一方針來指導大壩安全實踐工作。包括越南在內的許多國家都有相關法律（法令）和規定，要求大壩業主必須執行安全計劃。國家法律和法規通常提出對保障大壩安全工作的最低要求，國家大壩安全組織發布的大壩安全指導方針一般都已涵蓋這一最低要求。各國大壩安全指導方針的主要差異在于一些具體的立法和特定的自然災害。大壩安全管理體系充分考慮了大壩安全指導方針，遵守ICOLD發布的各項原則。

一些國家的大壩安全公告和指導方針建議，大壩業主應建立大壩安全管理系統，為大壩和水庫的安全運行、管理提供一個結構化框架。圖2總結了大壩安全管理系統的組成部分。

DSM提供相關信息作為實證基礎，幫助做出決策以糾正問題，改進大壩或其操作系統和程序。如果大壩沒有安全管理系統，DSM可為開發和實施大壩安全管理系統提供國際實踐和相關范例。

2.2 災難風險管理

災害風險管理是通過工程和非工程性措施，來管理區域潛在災害風險的規劃和流程。對社會產生直接影響的大壩失事事故是指水庫泄流失控（例如在沒有警告下游地區的情況下打開溢洪道泄洪）或潰壩事故造成水庫蓄水量的突然下泄。

管理大壩相關災害的非工程性措施包括：災害繪圖和分析，薄弱環節評估，通過土地使用管理措施避免開發風險，啟動風險規避舉措，疏散規劃，建立避難場所，應急福利援助（救濟），災害響應管理計劃和基礎設施，災害演習，預警系統和公告通知。在越南，要求所有組織和各級政府（直到社區級別）都必須執行災害風險管理，覆蓋到各家各戶。

大壩相關災害管理的工程措施包括：防洪堤防；建筑物和基礎設施加固以減輕洪水、風暴、地震等自然災害的影響；將社區或基礎設施遷離高風險地區；退耕還林或疏散易發生滑坡的區域。

在越南，災害風險管理包括防災，災難響應和減災。國家戰略強調在事故發生后及時做出反應以及迅速恢復，包括加強災后重建工作。越南災害風險管理的目的是盡量減少生命財產損失，減輕對自然資源和文化遺產的破壞，緩解生態環境的惡化，為確保國家的可持續發展、國防和安全做貢獻。

DSM規定，對于某一具體的大壩工程，需要了解和分析當前的災害風險管理實踐在能力方面是否存在差距以及規劃實踐工作是否還有改進和提升的空間。

3 DSM的開發和測試

2012～2015年，越南和新西蘭的相關組織在越南農業和農村發展部（MARD）的授權下，合作開發并測試了DSM。該項目旨在提供1個全國適用的方法，幫助大壩的利益相關方做出明智決策，對大壩結構和運行管理進行改善，從而改善整個流域的災害風險管理工作。DSM對越南義安省的3座水壩進行了案例研究，詳見下文3.2節。

3.1 DSM法概述

該方法的框架如圖3所示。該方法是一種評估自然災害（洪水，地震和滑坡）的系統方法，評價自然災害對大壩結構的影響，對意外泄洪或潰壩產生的洪水進行水力模擬，并繪制洪水演進圖。對一次泄洪所產生的后果進行全面評估，可以記錄潛在破壞，并確定受洪水威脅的人口數量。

圖2 大壩安全管理系統的要素

3.1.1 評估層次

大壩安全評估的工作量取決于現場相關參數。對于一座大型水庫，下游地區人口眾多，潰壩將對下游產生重大影響，則可能需要進行更詳細的評估。對于匯水面積較小的水庫，下游地區人口稀少，則不需要太詳細的評估方法。基于此前提，DSM在應用中可分為3個不同的評估層次，如表2所示。

表2 大壩安全改進方法的評估層次

3.1.2 初級評估

初級評估是基于易獲取的信息，快速評估潰壩對下游的潛在影響。評估的結果包括：①假定潰壩洪水的大致淹沒范圍；②可能受到影響的人數。

初級評估有以下3種用途：

（1）基于現有信息（地形圖、壩型信息、高度和水庫容積）對潰壩的下游潛在影響進行快速評估；

（2）評估一個省或者區域內的多座大壩，以確定其對下游的潛在影響，從而優先考慮對下游影響最大的大壩進行投資，并實施維修；

（3）決定大壩是否需要進行進一步中級評估或更詳細的分析。

進行初級評估之后，對下游潛在危險較大的大壩，酌情進行中級或詳細評估。

3.1.3 中級和詳細評估

圖4為中等和詳細DSM的要點。中級和詳細評估的總體方法相同，但評估所需的數據、資源和資金的數量和質量不同。評價分以下4個步驟：

（1）“災害識別”是利用國際通行的程序和方法對大壩遭受的洪水、地震和山體滑坡災害進行量化。一般認為，這3種災害是威脅大壩安全的主要自然災害。根據發生的規模和頻率對危害進行量化，從而為確定災害對大壩安全的影響和減災措施作出明智決定。

圖3 DSM示意

圖4 中級和詳細的大壩安全改進方法概覽

（2）“潛在失事模式評估”是評估大壩安全的方法。潛在的失事模式是某種機制或一些特定的情況導致水庫全部或部分庫容的下泄失控。了解潛在的大壩失效模式，提出相關的避免、減輕或監測措施，以防止或減少潰壩發生的可能性，是進行大壩安全有效管理的基礎。

（3）“下游地區的危害影響”是利用數值模擬法生成潰壩和溢洪道淹沒深度圖。然后使用基于GIS的模型估算洪水對下游人員、財產和農業用地的影響和損失。通過了解潛在潰壩或溢洪道泄洪產生的影響，大壩業主可以確定采取相應的設計、施工和管理措施來保護人員、財產和環境安全。

（4）“大壩安全和災害風險管理”為正確決策提供方法，以改善大壩安全和災害風險管理工作。了解現有大壩安全和災害風險管理體系的一般方法包括：匯總，審查大壩安全和災害風險管理方面的已有信息，并在必要情況下對大壩現場進行檢查；通過大壩監測和檢查，對現有系統和程序審查以及潛在失事模式評估，確定大壩安全問題；針對大壩安全缺陷或災難風險管理弱點提出改進完善措施。

中級和詳細評估可以交替使用。例如，如果對于某一大壩來說，下游頻繁的洪水是重點問題，可以進行中級水平的總體評估，但需要對洪水災害和洪水對下游的影響進行詳細評估。如果已知大壩存在某個具體的薄弱環節，可進行中級總體評估，但對潛在的失效模式和大壩安全管理進行詳細評估。

3.2 案例研究

研究對象為越南義安省藍江某支流流域的3座大壩，對大壩和下游社區安全計劃中的大壩安全改進方法進行檢驗。大壩的關鍵參數見表3，大壩位置見圖5。對七勞（Khe Lau）水庫進行了初步評估，并對圣地（Sao）和班旺（Ban Mong）水庫進行了中級及詳細評估。

表3 大壩關鍵參數

DSM在3座大壩中得到了成功應用。這3座大壩類型和規模在越南具有代表性。利益相關方的反饋意見表明，DSM為了解單個大壩或一組大壩的安全和災害風險提供了一種強大的、可擴展的、系統的方法。

4 DSM在大型流域多座大壩的應用

DSM的成功開發和測試促使新西蘭政府和越南MARD之間簽訂了協議，將該項目擴展到主要流域，其中包括藍江流域。越南—新西蘭大壩安全項目將于2016～2020年間實施。

藍江流域位于越南中北部，流經義安省（人口295萬）和河靜（Ha Tinh）省（人口123萬）。藍江流域是越南第四大流域，流域面積約27 000 km2，其中65%位于越南境內。據估計，越南境內藍江河流域建有978座大壩，規模和復雜程度不同（905座小型壩，58座中型壩和15座大型壩）。

藍江流域的大壩利益相關方涉及范圍較廣，人數眾多，包括農民、實業家、大壩經營者（業主）、地方官員、人民委員會、下游社區以及與之合作的國內和國際非政府組織。在該項目中，以下3種利益相關方最為常見：大壩業主（管理者）；負責災害管理、疏散規劃和土地使用規劃的官員（以及支持該工作的當地非政府組織利益相關方）；水資源專業學生，他們將在以后成為國家水資源管理者。

圖5 大壩和藍江流域位置

逐步將DSM應用于藍江主要支流流域，然后匯總每個子流域的應用情況，形成整個流域的結果，并為藍江流域提供前后一致、有據可依的大壩安全和災害風險管理報告，有助于兩省的大壩利益相關方確定需要修復的大壩，并根據對下游可能的最大危害對評估組合中的每一個因素進行優先級排序。

為了DSM的成功和可持續實施，針對大壩業主（經營者）、非政府組織和地方官員開展了一系列大壩安全培訓，加強其能力建設是越南—新西蘭大壩安全項目的重要組成部分。在項目實施期間，培訓將在整個藍江流域開展，同時也可以作為其他流域和省份借鑒的模板。據估計，兩省共有500名大壩安全人員接受培訓。

減輕洪水對下游地區的影響，最重要的是通過實施該項目，讓大壩業主（經營者）確定如何將可能發生的泄洪信息反饋至大壩下游地區的應急準備計劃中。一些與下游地區就災害風險管理方法展開合作的非政府組織，將成為該項目的關鍵利益相關方，參與其中并幫助更好地利用泄洪信息。

該項目的短期，中期和長期目標見表4。

5 結論

越南有大量大壩工程缺乏在流域尺度進行協調的安全管理措施。有些大壩狀況不佳，運行管理不善，與同一水系的其他大壩聯合調度程度低。由于缺乏準確的上游洪水預報，使壩體結構和運行缺陷產生更嚴重的安全隱患。下游社區在很大程度上并不了解上游大壩的危險性，缺乏有效的災難風險管理計劃和實踐經驗。對于越南的河流管理，之前并未有過流域尺度的綜合性大壩安全管理和災害風險管理方法。

表4 項目擴展目標

自2012年以來，越南開展了DDCSI項目，旨在改善整個流域的大壩管理和社區安全。該項目根據國際公認的方法制定了大壩安全改進方法，使大壩業主和管理人員確定自然災害并進行量化，評估與大壩相關的風險，并制定降低風險的方案。根據大壩失事對下游的影響，分3級進行評估，大壩安全改進方法包括了解和分析1座大壩的災害風險管理實踐，認識能力上存在的差距和改進的空間。DSM可以確定大壩在結構和運行方面需要的改進，還可提供有關泄洪或潰壩事故影響方面的信息，有助于下游社區加強預警系統、逃生路線、土地分區和基礎設施、工業和社區的實體防護工程等工作。DSM促進了流域性方法的進一步發展，并出版了英文和越南文的指南，可用于任何國家流域的單個大壩或大壩群。

DSM在越南義安省的3座大壩得到了成功應用。目前，越南藍江流域的兩個省有很多大壩也在應用該方法。

2016～2020年下一階段的目標為在流域層面實施大壩安全和災害風險管理的合理方法。

DSM可以用來確定提高大壩安全性所需的工程和運行改進措施，并確定其優先次序；確定大壩下游社區災害風險管理需要加強之處。使大壩管理者和業主能夠有針對性的對現有的規劃和設計中的水庫進行安全管理。

采用DSM收集的信息，對于社區災害風險管理人民委員會、官員和非政府機構十分有用。該項目還將與世界銀行資助的越南大壩恢復和安全改善項目密切合作。與其他項目相互補充，有效減輕越南大壩的基礎設施風險。