|
图3 失事后的斯宾塞大坝，欧博abg图片来源：内布拉斯加州Peter Rickett州长办公室发布 应急行动—加文斯角大坝开闸泄洪 负责密苏里河干流水库大坝调度的美国陆军工程师兵团（以下简称USACE）面临严峻考验。3月14日上午，USACE试图通过调度密苏里河上的六座梯级水库来控制加文斯角的下泄流量。位于加文斯角上游、最近的兰德尔堡大坝停止向下游泄水，加文斯角大坝更是将泄水量从13日的764.37m3/s大幅提高到2,831m3/s。然而，加文斯角大坝形成的水库—路易斯-克拉克湖—不仅是加文斯角周边唯一可以蓄滞洪水的水库，而且其主要设计目的是一座削平上游来水峰值的再调节水库，防洪库容十分有限。面对从尼奥布拉拉河滚滚而来的洪水，路易斯-克拉克湖的水位暴涨到比其历史最高水位还高出近0.5米，入汇径流一度达到5,097m3/s，而该水库的3月平均日入汇量仅为113m3/s。 为了避免加文斯角大坝失事，USACE除了开放溢洪道泄洪似乎别无他法。该大坝共设14条溢洪道，除2条因上冻无法操作外，其余12条溢洪道均开闸泄洪。
图4 夏季的加文斯角大坝，其14条溢洪道清晰可见，图片来源：USACE
图5斯宾塞大坝与密苏里河位置关系图，图片来源：美国国家气象局密苏里河流域气象中心（NBS MBRFC） 一片汪洋—密苏里下游流域遭洪灾重创 除了斯宾塞大坝所在的尼奥布拉拉河，几条在加文斯角大坝下游汇入密苏里河的支流，包括南达科他州的詹姆斯河、佛米伦河、大苏河、弗洛伊德河、埃尔克霍恩河、帕普利昂河和普拉特河在冰期“炸弹气旋”的影响下，欧博官网均达到了洪水水位，共同加剧了密苏里河干流的灾情。
图6密苏里河流域，图片来源：Missouri River, Wikipedia 数据显示，在艾奥瓦州、内布拉斯加州、密苏里州和堪萨斯州的部分地区，许多堤坝在加文斯角大坝增加的泄洪量抵达这些堤坝之前就已经被洪水淹没。除了水库大坝之外，内布拉斯加南部河流沿岸的污水处理厂和淡水处理厂几乎全部宣布紧急关停。 密苏里河洪灾事件原因分析 目前，斯宾塞大坝溃坝事故原因，以及密苏里河干流洪灾的原因还在调查之中，根据已有的一些报道，可能原因分析如下： 老化的大坝系统 失事的斯宾塞大坝建成于1927年，是一座以水力发电为主要目的的土方和混凝土大坝。斯宾塞大坝坝高约8.8米、坝长约1128米，包含约122米长的溢洪道和发电厂房，以及约1006米长的土方坝体。大坝未设应急溢洪道，只有5个带有插板的车库门式的出水口。 据NPPD的事故发言人称，溃坝的前夜，NPPD派2名工作人员在实地监察斯宾塞大坝的水位情况，当发现水位不断升高时，欧博遵循应急程序开启了该大坝的部门出水口；之所以是部分，是因为有些闸门尚未解冻。然而，开放的出水口对消减洪水冲击收效甚微，大坝土方结构的部分首先发生漫顶。次日凌晨大坝轰然坍塌，一个高约3.4米、裹挟着泥沙和冰块的巨浪瞬间把下游几处房屋和车库夷为平地。 内布拉斯加州共2924座大坝，由内布拉斯加州自然资源厅（NDNR）负责大坝的安全监察工作。据NDNR大坝安全主任Tim Gokie表示，该州的大坝普遍存在老化问题。大坝的设计寿命大多是50年，目前“超期服役”的大坝有1200座，其中就包括斯宾塞大坝。老化自然带来了钢铁生锈、混凝土开裂等诸多问题；但大坝修复和升级费用十分高昂，无论是政府还是私营的大坝业主，想为此筹措资金都十分困难。 据《世界先驱报》报道，NDNR最近一次给斯宾塞大坝做安全鉴定是在2018年4月，鉴定结果为“状态尚可（fair condition）”。在鉴定报告中，NDNR指出大坝“存在的缺陷可能导致大坝在遇到罕见的极端风暴天气时失事”。这些缺陷指的是大坝下游的“渗漏（seepage）”和泄洪道混凝土部分“散裂、开裂和剥落（spaling, crackingand scaling）”。但NDNR认为大部分缺陷比较“轻微（minor）”，并已经在汛期到来前得到修复，并不构成本次斯宾塞大坝溃坝的触发因素。 除了超期服役之外，还有一点事实不容忽视：斯宾塞大坝并非为防洪而建，欧博娱乐没有设应急溢洪道也并非特例。事实上，内布拉斯加州建设的许多堤坝都没有设计防洪的功能。该州南部的水库大坝只有22%的库容是防洪库容。过去，当地居民主要发愁的是在炎热的夏季水源不足，而不是发洪水。 密苏里河梯级水库调度的艰难使命 当今的密苏里河堪称水利工程学的奇迹。1933年至1964年，美国陆军工程师兵团陆续在密苏里河的干流上修建共6座水库，自上游起分别为：派克堡、加里森、奥赫、大本德、兰德尔堡和加文斯角，统称为“密苏里河干流水库系统”，是北美地区库容最大的水库群。“密苏里河干流水库系统”由USACE负责运行和管理，为此制定了一份多达432页的“控水调度手册”。依照该手册，密苏里河干流水库系统应完成八项使命：防洪、河道通航、水力发电、供水、水质、灌溉、娱乐、以及鱼类和野生生物。为了平衡密苏里河被赋予的八项需求，水坝系统调度的复杂程度超乎想象。多年来，USACE一致试图依照“控水调度手册”的明确指导，在遵守各项联邦法律的前提下，综合和精确地调度这六座水库的泄水量、泄水时机以及泄水时长。
图7 密苏里河干流六座水库分布，图片来源： 梯级水库调度的使命本就艰难，有时也赶上“时运不济”。例如，密苏里河上的前五座水库占到了总库容的99%，最下游的加文斯角水库仅占约1%。这意味着，虽然前五座水库可以吸纳密苏里河流域大约50%的净流量，但对发生在这五座水库下游的降雨却是爱莫能助。而3月份的“炸弹气旋”降雨偏偏就发生在密苏里河下游干流及支流之上。 密苏里河干流水库系统
表1 密苏里河干流水库系统，摘译自：Wikipedia, “MissouriRiver” 尽管事实如此，但受灾的民众和当地民事团体却并不买账，他们把矛头指向了USACE，指责其在本次事件中调度不利。2019年4月17日，美国参议院环境和公共工事委员会召开“2019年密苏里河流域洪水管理”听证会，USACE的民事和紧急行动副总指挥斯科特·斯佩尔蒙少将、密苏里河流域水资源管理负责人小约翰·雷莫斯出席作证。
图8 2019年4月17日听证会现场。图中左侧：USACE的民事和紧急行动副总指挥斯科特·斯佩尔蒙少将，图中右侧：密苏里河流域水资源管理负责人小约翰·雷莫斯，图片来源：AP News 在听证会上，USACE一再强调，防洪、保证人民生命财产安全是USACE在汛期的调度重点。六座水库主要为蓄滞山区和平原融雪、以及流域上游的降雨而设计，储存的水量随后在当年度逐步放水，以满足除防洪外的其他七项功能。为了最大限度降低洪水风险，在下一年度的汛期开始前，六座水库会释放全部防洪库容，以为蓄滞下一年的洪水作准备。每年度防洪库容都会清空，跨年度蓄滞洪水不是该系统的设计初衷。 USACE特意强调，保护濒危鱼类和鸟类等考量并没有影响USACE在本次洪水事件中对水库的调度。 之所以做如上表述，源于密苏里河沿岸农业人口和居民对以USACE为首的政府部门在密苏里河流域治理上日益加剧的不满。前者认为，USACE已经把“保鱼”的需求放到了“保人”之上。 2014年3月5日，一群来自密苏里、堪萨斯、艾奥瓦、内布拉斯加、南达科他和北达科他的农民状告USACE，指责后者对密苏里河流域管理不力，致使密苏里河沿岸社区和农业连年遭灾。历经4年案件审理，2018年3月13日，美国联邦索赔法院下达了第一阶段的判决，原告胜诉。
图9 2019年4月10日，内布拉斯加州贝尔维尤一处农场上的玉米粮仓被洪水冲垮，图片来源：AP News USACE被法院判定为具有“三宗罪”：（1）自2004年起，因实施“密苏里河恢复计划”以支持鱼类和野生生物，密苏里河从管理和操作上去“防洪”重心化；（2）调整了密苏里河干流上6座水库的蓄水和放水调度模式；（3）河道加宽、调整或拆除了河道控制设施（护岸、翼堤和人字形坝），建立“白鲟鱼道”和“拦截式养殖场”等，改变了六座水库下游的河道形态。 与2004年之前相比，密苏里河下游的承载能力大幅下降，河水位上升更快，水位更高且水流更慢。因此，密苏里河更加容易“招致洪水”。根据有关统计，19世纪至今，密苏里河前十大洪灾当中有6次发生在USACE于2004年起大规模重塑河道之后，分别发生在2007年、2008年、2010年、2013年和2014年。 在此种局面之下，诸多利益相关者和专家都相信密苏里河“未来将继续、并将更高频率地遭遇洪水”。这种观点得到了美国垦务局在2012年委托撰写的一份报告的佐证。报告预测，到21世纪中叶，密苏里河上游流域的年平均径流量将增加6%，下游流域的年平均径流量将增加10%。换句话说，更加泛滥的密苏里河或将成为“新常态”。 在此情景下，老旧的大坝系统能否安全应对接二连三的河水暴涨，密苏里河干流水库的八项使命该如何再平衡，河流修复和人类安居是否只能是“二选一”的命题，一时间很难有答案。 关于密苏里河流域的未来动向，我们还将持续追踪。 缩略词 Words in Action (in the order of appearance) 尼奥布拉拉河 Niobrara 斯宾塞大坝 Spencer Dam 美国陆军工程师兵团 U.S. Army Corps of Engineers(USACE) 密苏里河 the Missouri River 加文斯角大坝 Gavins Point 内布拉斯加州公共电力区 Nabraska Public Power District (NPPD) 内布拉斯加州自然资源厅the Nebraska Dept. of NaturalResources (NDNR) 内布拉斯加州 Nebraska 南达科他州 South Dakota 艾奥瓦州 Iowa 堪萨斯州 Kansas 兰德尔堡大坝 Fort Randall 路易斯-克拉克湖Luis and Clark Lake 《世界先驱报》The World Herald 炸弹气旋：bomb cyclone，指气压减低的速度快如爆炸，导致剧烈气象事件 詹姆斯河the James 佛米伦河Vermillion 大苏河Big Sioux 弗洛伊德河Floyd 埃尔克霍恩河Elkhorn 帕普利昂河Papillion 普拉特河Platte 埃尔克霍恩河Elkhorn 密苏里河干流水库系统 Missouri Mainstem Reservoir System 派克堡Fort Peck 加里森Garrison 奥赫Oahe 大本德Big Bend 兰德尔堡Fort Randall 加文斯角Gavins Point 控水调度手册 Master Water Control Manual 美国参议院环境和公共工事委员Committee on Environment andPublic Works, United States Senate USACE的民事和紧急行动副总指挥斯科特·斯佩尔蒙少将 Major General Scott A.Spellmon, Deputy Commanding General for Civil and Emergency Operation 密苏里河流域水资源管理负责人小约翰·雷莫斯 John I. Remus II, Chief ofMissouri River Basin Water Management 美国联邦索赔法院 The US Court of FederalClaims 密苏里河恢复计划the Missouri River Recovery Program (MRRP) 参考文章 1. 奥马哈世界先驱报：“斯宾塞溃坝事故引人深思其背后原因” https://www.omaha.com/news/nebraska/spencer-dam-s-collapse-raises-questions-about-what-went-wrong/article_a71ae921-0024-51d7-9414-78c29b568692.html 2. 奥马哈世界先驱报：“斯宾塞大坝可能是美国第一座被冰塞砸倒的大坝” https://www.omaha.com/news/nebraska/spencer-dam-collapse-may-be-first-in-nation-caused-by/article_e0af7571-9264-5691-bd5c-344f4e940e85.html 3. 维基百科，“密苏里河”词条 https://en.wikipedia.org/wiki/Missouri_River#Dam-building_era 4. 维基百科，“斯宾塞大坝”词条 https://en.wikipedia.org/wiki/Spencer_Dam 5. 林肯报道之星：“11英尺高的巨浪击垮一座大坝，三座县城遭殃” https://journalstar.com/news/state-and-regional/nebraska/foot-wall-of-water-one-dam-breaks-three-counties-suffer/article_eaf487d7-acc0-53a8-8786-9eccb43942ed.html 6. 美联社新闻: “密苏里河洪泛，美国陆军工程师兵团被拷问” https://www.apnews.com/9904e6efcba64f7d8343df39e9faabdb 7. 阿肯萨斯民主小报：“一群农民状告美国陆军工程师兵团，要求赔偿洪水损失” https://www.arkansasonline.com/news/2019/mar/22/farmers-suit-blames-corps-for-flood-los-1/ 8. ENR中西部新闻：“内布拉斯加洪水暴露薄弱点” https://www.enr.com/articles/46616-nebraska-flood-exposes-weak-points 9. 密苏里河洪水诉讼，专门网站 10. 美国参议院环境和公共工程委员会，2019年4月17日有关美国陆军工程师兵团在“2019年密苏里河洪水事件中”是否失职的听证会实录 https://www.epw.senate.gov/public/index.cfm/hearings?ID=298FB2A9-A163-4238-92EA-C020221C797A (责任编辑：) |
