美国的溃坝事故

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美国的溃坝事故              

          大坝运行历史记录显示，美国的大坝溃决在某种程度上是一种经常发生的情况。有记录以来，每年平均有近10次溃坝。许多溃决的都是小型坝，溃坝洪水和对下游的影响都很有限。绝大多数情况下（超过96%），大坝溃决引发的洪水不会威胁生命安全或造成重大的财产损失。但造成人员伤亡的这一小部分溃坝事故，已是美国历史上人造系统失事后果最严重的灾难。1889年，位于宾夕法尼亚州约翰斯敦的南福克大坝发生失事，造成2 209人死亡；1928年，位于加利福尼亚的圣弗朗西斯大坝失事，造成450人丧生。          

1.1  1889年约翰斯敦洪水和南福克大坝失事

1889年5月31日，连续数日降雨后，美国宾夕法尼亚州约翰斯敦附近的南福克大坝失事，这是美国发生的最具灾难性的事件之一。大坝溃决后，7.57×10 ⁴  m ³ 库水冲向22.5 km外的约翰斯敦。洪水一路裹挟着树木、牲畜、房屋、工厂，甚至还有一个火车头，冲入城市。当天，约翰斯敦及其周边地区共有2 209人丧生。

1.2  美国溃坝历史记录

            关于美国已发生的大坝失事，以下是一些值得注意的事实：（1）记录中，最早的大坝失事发生在1848年——马萨诸塞州的班克罗夫特大坝；（2）1900年以来，除两年没有发生大坝失事事件外，其余每年都至少发生过一次大坝失事；（3）有记录以来，平均每年大约发生10起大坝溃决事故；（4）1980年以来，平均每年发生24起大坝溃决事故；（5）美国发生的大坝溃决事故中，其中约有3.9%造成了一人或多人死亡。

           

           

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美国的大坝

根据美国国家大坝清单（National Inventory of Dams，NID），全美共有90 580座大坝。图1显示了美国大坝数量的增长。美国的筑坝高峰期始于二战后，持续至20世纪末，此后每年新建大坝的数量大幅减少。根据大坝建设记录，大部分大坝的坝龄都超过了50年，平均坝龄为57年。                    

       

图1   美国大坝数量统计

         

         

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大坝失事数据库汇总              

         

美国国家大坝运行性态项目中关于大坝溃决的数据库是本研究数据汇总的基础，该数据库从不同资料汇编而来。其中包括许多个人和组织进行的工作（美国大坝协会、美国国家大坝安全官员联合会）、各州大坝安全项目的贡献，以及国家大坝性态项目的研究努力。

大坝溃决数据的记录时间是1848—2017年。数据完整性可能会由于记录时间而各有不同，因此可以合理地预           期，美国实际发生的大坝溃决次数要比文中提及的多。        

表1对大坝溃决数据库进行了总结。美国绝大多数（超过93%）大坝的坝高在15 m以下，大多数失事大坝的坝高也都小于15 m（根据国际大坝委员会的标准，大型坝是指坝高在15 m以上的建筑物或有一个库容超过300万 m ³ 的水库）。

表 1  美国大坝溃决数据库概要

         

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大坝溃决事故的地理分布              

美国每个州都发生过大坝溃决事故，图2显示了大坝溃决事故发生最多的前10个州，表2列出了各州已知的大坝溃决次数。

注：乔治亚州列出的失事案例中，大约有200起发生在1994年的洪水期间。当时，许多大坝规模都很小，且不受州大坝安全项目的监管。          

图2   大坝溃决事故发生最多的前10 个州

表 2   每个州发生的溃坝事故次数

注：每个州的大坝数量数据基于美国国家大坝清单。      

         

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溃决大坝的坝龄              

大坝运行的任何阶段都可能发生失事，可能在水库第一次蓄水期间或安全运行几十年后。图3为大坝溃决时的坝龄分布情况。如图3（b）所示，观察发现大坝早期事故率很高，约有12%的失事发生在初次蓄水期或运行的头10年，超过4%的失事发生在运行头5年，超过10%的失事发生在坝龄100年或更老的大坝上。      

图 3 大坝溃决时的坝龄分布

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大坝溃决的生命安全后果              

和其他形式的基础设施一样，大坝溃决也会造成公众健康和安全方面的损害（表3）。最早有记录的因大坝溃决造成人员死亡的事故发生于1850年，当时马萨诸塞州阿什伯纳姆水库大坝发生溃决，造成2人死亡。1850—2017年，美国共有3 495人死于64起大坝溃决事故，约3.9%的大坝失事会导致人员死亡。由于死亡人数未知，1877年斯塔福德维尔水库大坝（Stafforddville Reservoir Dam）的失事死亡人数未统计在内。      

表3    大坝失事造成的生命安全损害 ^[1]

注： [1]此数据汇总不包括因尾矿坝失事而造成的死亡；[2]该数值包括1877年斯塔福德维尔水库的失事；[3]这仅仅是事故数量除以记录中的年份数；[4]这是已发生的死亡人数的范围；[5]计算方法为死亡总人数除以记录年数。数值范围反映了历史记录中估算死亡人数的差异。      

图4为造成人员死亡的大坝溃决事件的发生时间及死亡人数。大多数       人员死亡（90%）发生在1960年以前。在有记录的3 495起死亡中，76%发生在以下两次事故中：1889年5月宾夕法尼亚州约翰斯敦的南福克大坝失事（造成2 209人死亡）和1928年3月加利福尼亚州的圣弗朗西斯大坝失事（造成450人死亡）。据报道，造成100人以上死亡的事故共有4起，造成的死亡人数为2 959人，占总体死亡人数的85%。其余15%（536人）则由其他59起大坝溃决事故造成。图5显示了各分段时间内的总死亡人数。图6是最终导致人员死亡的       溃决大坝地图。      

图       4  美国导致人员死亡的大坝溃决事故时间      

     

图       5  美国因大坝溃决事故而造成的累计死亡人数      

     

注：有些大坝的确切位置尚不清楚，许多地点是近似的。                    

图       6  美国导致人员死亡的大坝溃决事件发生地      

     

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结 语            

     

文章汇总了美国发生的大坝溃决事故和因溃坝引发的洪水对生命安全影响的数据资料，由斯坦福大学土木与环境工程学院的美国国家大坝运行性态项目研究组编写。      

     

         

         

来源： 《大坝与安全》2023年第2期          

引用格式： [1]  斯坦福大学土木与环境工程学 院美国国家大坝性态项目研究组.美国的溃坝事故[J].大坝与安全,2023(2):67-71.      

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