利比亚东北部两座水坝溃决后,数千人死亡,数千人失踪,数万人流离失所在德尔纳市及周边城镇。德尔纳河谷的水坝在“丹尼尔”风暴(一场地中海气旋)中坍塌,这场风暴在本周的 24 小时内,在北非国家的部分地区降下了高达 16 英寸的雨量。这场破纪录的暴风雨也淹没了希腊、保加利亚和土耳其,在这些国家地区造成了毁灭性的洪水,之后才在利比亚登陆。
德尔纳是一个约有 10 万人口的城市,这场灾难的规模是巨大的。然而,其根本原因并非独有。这场灾难发生在内战造成的社会政治动荡、历史性风暴(可能因气候变化而加剧)和被忽视的基础设施的交汇处:被毁坏的水坝最初建于 20 世纪 70 年代,据报道自 2002 年以来就未曾维护过。类似的情况在世界许多其他地方也重演。在德尔纳水坝溃决之后,专家们呼吁重新关注国际上水坝老化、失修的问题。
联合国大学水、环境与健康研究所的土木工程师和风险评估研究员杜明达·佩雷拉说,世界上大多数大型水坝建于二战后的几十年间,大约在 1950 年至 1985 年之间。这些水坝是重要的基础设施,为许多人提供可靠的饮用水、农业灌溉、防洪和电力。然而,水坝——像所有人造结构一样——寿命有限,会随着时间的推移而退化,需要维护。佩雷拉说,在较低的范围内,“50 年是合理的安全年龄限制”;德尔纳水坝正迅速接近这个年龄。佩雷拉与人合著的 2021 年联合国报告评估了全球 5 万多座大型水坝。他和他的合作研究人员发现,许多国家的水坝平均年龄都超过 50 岁,并且面临越来越高的失效风险。这包括美国,美国是世界上大型水坝数量第二多的国家,仅次于中国,美国大型水坝的平均年龄为 65 岁。
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美国土木工程师学会定期发布美国基础设施的“成绩单”。在最新的 2021 年评估中,美国的水坝被评为 D 级。科罗拉多州的土木工程师和水坝成绩单的主要作者德尔·香农说,部分原因是,在建造这些水坝时,工程标准和我们对水文学的理解远没有现在完善。另一个促成因素是这些水坝近几十年来累积的、日益严重的、未解决的结构问题。
水是强大的。退休的水坝安全工程师马克·贝克说,即使是混凝土水坝,例如非常著名的胡佛大坝,随着时间的推移,也容易受到水的力量的破坏。贝克曾在国家公园管理局和垦务局从事水坝安全工作超过 30 年。侵蚀会影响混凝土结构下方和周围的土壤。通常,这些水坝需要加固或新的地基锚才能保持稳定。贝克解释说,混凝土本身也会因暴露在自然环境中而变弱,发生微妙的化学反应,从而破坏其稳定性。
香农说,土坝——用压实的粘土、土壤和石头等材料建造——比混凝土水坝更常见,因为它们更便宜。但它们也更容易随着时间的推移而退化。土坝会发生内部侵蚀,因为水会侵蚀结构中心并将支撑材料向下游推。如果不进行修复,就会导致渗漏,渗漏会发展成裂缝并最终坍塌。
此外,如果出水口没有保持适当的清洁,没有碎屑和植被,或者如果水坝及其溢洪道不够大,无法管理水库中的水量,土坝就有被漫顶的风险。当水从水坝边缘溢出时,就会发生这种情况,从而引发结构前侧的快速侵蚀。香农说,在不到一个小时的时间内,从这种水坝正面倾泻而下的水就会导致坍塌。他补充说,这很可能是德尔纳的粘土和岩石水坝倒塌的机制——但他强调,在没有更多信息和彻底调查的情况下,目前还无法确定。
佩雷拉和香农说,定期维护、加固和改造可以将水坝的安全运行时间延长到 100 年以上,并使结构达到当前标准。但许多水坝没有得到例行维修,也没有“优雅地老化”。州水坝安全官员协会 2023 年的一份报告显示,仅对美国大多数水坝进行建议的维修就需要花费估计 1575 亿美元。还有世界其他地区,关于必要的水坝修复和估计成本的数据通常很少或难以获得。然而,即使政府或私营公司知道水坝维修是必要的,他们也可能缺乏政治意愿和适当的资金来采取行动。
佩雷拉 2021 年的联合国报告指出,有几座水坝是危险的。其中一个例子是印度喀拉拉邦的穆拉佩里亚尔大坝。该建筑结构已有 125 年以上的历史,有明显的损坏迹象,它位于政治关系紧张的邦界,并且位于地震频发地区。如果水坝发生溃决,估计将有 350 万人受到影响。但加固该结构所需的必要修复尚未完成。
在利比亚,工程师们也意识到了德尔纳水坝的脆弱性。去年发布的一项关于 Wadi Derna Basin 的水文研究警告说,“很明显,研究区域面临洪水风险。” 该研究作者进一步写道(从阿拉伯语翻译)“必须立即采取措施对现有水坝进行定期维护,因为一旦发生特大洪水,后果将对山谷和城市的居民造成灾难性影响。” 如果这个警告得到重视,数千人的生命本可以被挽救。
但现在挽救其他地方和人民免遭类似灾难还为时不晚。“我们应该积极主动,而不是被动应对,”佩雷拉说。他补充说,投资水坝、建立早期预警系统和加强应急计划是关键。“这需要全球共同努力,”佩雷拉说。