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，事故獨立調查組發(fā)布了《伊登維爾壩和桑福德壩潰壩調查報告》，稱(chēng)本次潰壩是可預見(jiàn)、可預防的，事故的工程原因是過(guò)高的庫水位引起了壩體靜態(tài)液化失穩，管理原因是大壩所有者未落實(shí)監管要求，且私營(yíng)性質(zhì)導致大壩發(fā)電收入不足時(shí)，無(wú)人承擔升級改造溢洪道的費用。
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)電設施運營(yíng)，直到2018年被美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì )（FERC）吊銷(xiāo)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(cháng)度約1820米。伊登維爾壩所蓄積的水庫被稱(chēng)為Wixom湖，在正常庫水位下，湖面面積約為918公頃。密歇根30號公路將Wixom湖一分為二，東側蓄水來(lái)自Tittabawassee河，西側蓄水來(lái)自Tobacco河。據調查，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(mén)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(cháng)度約為49米，最大高度約為10.4米。電站廠(chǎng)房和閘門(mén)溢洪道為組合結構，溢洪道包含六個(gè)弧形閘門(mén)，閘門(mén)底坎高程約為海拔189.7米，比正常湖面低2.6米。電站包含三臺立軸發(fā)電機組，總容量為3.6兆瓦。中壩體從閘門(mén)溢洪道位置向自潰式非常溢洪道延伸，總長(cháng)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(cháng)度約為216米，最大高度約為11米。5月16日，由Boyce Hydro公司運營(yíng)的包括伊登維爾壩和桑福德壩在內的四座大壩的庫水位均略低于正常庫水位，但已預計到未來(lái)幾天會(huì )出現大量降雨。
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(kāi)始上升。至7:00，管理人員開(kāi)始打開(kāi)伊登維爾壩的6扇溢洪道閘門(mén)，但直至15:30才打開(kāi)完畢，且均為部分開(kāi)啟。至13:00，庫水位達到正常庫水位（海拔205.98米）。5月19日1:00，庫水位達到歷史最高水位（海拔206.75米）。19日全天庫水位仍持續上漲。至17:35，潰壩事故發(fā)生。據調查組估計，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(mén)已經(jīng)開(kāi)啟（均為部分開(kāi)啟），且庫水位于5月19日19:19達到自潰式非常溢洪道的頂部（海拔193.49米），庫水開(kāi)始從溢洪道漫出，但泄洪閘門(mén)與自潰式非常溢洪道的泄量仍不足以泄出暴漲的洪水，庫水位仍在繼續上升。至19:46，桑福德壩的水位達到海拔194.1米，接近于壩頂位置，且水位還在持續上升，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(méi)了下游地區。（以上時(shí)間均為當地時(shí)間）
桑福德壩被淹沒(méi)后的情況（當地時(shí)間2020年5月19日 20:11）深入研判調查報告，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20年代，其建造與設計方案存在較大出入，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)液化失穩的直接物理因素。同時(shí)，部分壩體部位的建造也不滿(mǎn)足當前的穩定要求。2. 伊登維爾壩受到美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì )的監管后，對存在穩定問(wèn)題和滲流問(wèn)題的部位進(jìn)行了安全分析，但未能全面評估壩體的穩定性，沒(méi)有發(fā)現壩體潰決位置所存在的結構缺陷。調查組認為，如果通過(guò)檢查提前發(fā)現了這個(gè)缺陷位置，就可以通過(guò)斜坡支撐等方式進(jìn)行修復，避免事故的發(fā)生。3. 在泄洪過(guò)程中，考慮到操作人員的安全問(wèn)題以及進(jìn)一步開(kāi)啟閘門(mén)可能會(huì )對設備造成的損壞，伊登維爾壩的6扇溢洪道閘門(mén)均只做到部分開(kāi)啟。調查組認為，閘門(mén)的開(kāi)度限制了溢洪道的流量，如果伊登維爾壩的閘門(mén)能完全開(kāi)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)空特征導致流域出現異常徑流量同樣是導致潰壩事故發(fā)生的一個(gè)重要原因。在事故發(fā)生前，大部分降雨出現在流域的北部和東部地區，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的18個(gè)小時(shí)內，降雨強度達到平均每小時(shí)5.59毫米，這導致徑流量集中在一個(gè)相對較短的時(shí)間內。調查組通過(guò)分析發(fā)現，正是由于5月份總降雨量中相對較高的比例（約35%）轉化為徑流，導致了Wixom湖的流入創(chuàng )下記錄。1. 伊登維爾壩流域出現異常大徑流和湖水位上升本是可以預見(jiàn)的，卻未得到大壩管理者的足夠重視。在事故之前，該流域內出現過(guò)由于徑流異常導致大壩潰壩的事例。大壩監管機構美國聯(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 )漫壩的監管要求多年來(lái)一直未得到落實(shí)，大壩的管理人員也沒(méi)有仔細考慮可能出現的洪水及相應的對策。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(wèn)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)行補強加固。調查組指出，如果在潰壩之前，將伊登維爾壩轉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(lái)支持溢洪道的升級，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，如果不抓緊對未潰決壩段進(jìn)行加固修復以提高其穩定性，則在未來(lái)的大洪水中仍然很可能再次出現事故。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)驗和教訓。一、當壩體或者壩基中存在飽和或者松散的砂土、粉質(zhì)砂土等非塑性砂土時(shí)，應當重點(diǎn)考慮對靜態(tài)液化失穩這一潛在破壞模式的預防。二、對大壩進(jìn)行安全檢查時(shí)，要對地質(zhì)、防洪能力、結構狀態(tài)、滲流情況、施工質(zhì)量、泄洪閘門(mén)和啟閉設備、監測系統、運行維護、隱患治理等方面進(jìn)行全面檢查，并對檢查結果進(jìn)行認真負責地研判。三、在大壩日常管理中，要高度重視泄洪閘門(mén)的維護，在汛期到來(lái)前，尤其應確保閘門(mén)處于完全“健康”的待命狀態(tài)。四、面對近年來(lái)全球范圍內多發(fā)、頻發(fā)的極端天氣，要特別重視洪水預報和防范，提升預判、預警、預防能力。五、在應急管理中，大壩運行管理單位應加強與上下游的協(xié)調聯(lián)動(dòng)，并為各種暴雨和洪水等突發(fā)事件制定相應的應急預案。六、應高度重視大壩安全，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)新裝備在大壩運行管理中的實(shí)踐運用。
