气候变化正增加美国数千座老化水坝的压力

2023年6月9日至11日，美国东北部地区发生强降雨，引发大范围洪水，特别是在纽约哈德逊河谷和佛蒙特州（Vermont）。其中一个主要问题是赖茨维尔大坝，该大坝建于1935年，位于佛蒙特州首府蒙彼利埃以北的威努斯基河上。大坝后面的水库水位上升至大坝最高水位不到一呎，并引发了大坝漫顶预警，使下游本已危险的状况恶化，或者损毁大坝。

范德比尔特大学（Vanderbilt University）土木与环境工程系副教授兼副系主任Hiba Baroud解释了气候变化下洪水对大坝造成的压力。

洪水漫溢大坝的风险有多严重？

大坝漫顶（Dam overtopping）可能会导致坝体侵蚀，进而导致大坝溃坝或溃决，以及泄洪事故。

大坝漫顶的风险是由强降雨等灾害和大坝脆弱性的综合因素造成的。脆弱的水坝或许陈旧、维护不善，或是没有足够的溢洪道容量（spillway capacity）来安全地从大坝泄洪。

大坝的设计会影响其承受漫顶和抵抗破坏的能力。与土堤坝相比，混凝土坝通常可以更好地承受一定程度的漫溢。

而漫顶美国大坝溃坝的主要原因，占所有溃坝事件的34%。水流过大坝的时间和流过大坝的水量是决定大坝溃坝可能性的重要因素。大坝漫顶至溃坝的后果取决于多种因素，例如大坝的用途、规模和位置。如果水坝是为防洪而设，周围有住宅、企业或主要基建，那么大量不受控制的泄水可能会造成灾难性后果。相反，如果位于农村地区的小型水坝出现同样情况，造成的损害可能较小。

美国大多数水坝年龄有多大？

美国50个州有超过91,000座水坝，其设计和用途各不相同，平均年龄为60年，超过90年的大坝有8,000多座。

美国土木工程师学会（American Society of Civil Engineers）每四年便会为国家基础设施制作报告，根据道路、桥梁和水坝等结构的状况及其所需的投资来分配等级。最新评估显示，到了2030年，美国70%的水坝的寿命将超过50年。

总体而言，该报告给美国水坝评级为“D”级，并估计超过2,300座高潜在威胁的水坝。这些水坝缺乏决堤情况下的紧急应对计划，考虑到周边地区的发达程度，如果决堤发生会造成伤亡或者严重的财产损失。

不完全取代老旧水坝之下 能否加强防洪能力？

让水坝退役或更换水坝可能很复杂而且成本高昂。它还可能对周围社区甚至其他基建产生连锁效应。定期维护和升级老旧水坝是符合经济效益的做法，可增强水坝的强度并抵御自然灾害。当水坝不再发挥作用时，它们可能会被部分或完全拆除，以恢复河流的自然流动。

但美国国家水坝安全协会（The Association of State Dam Safety）估计，修复美国所有非联邦水坝将要花费高达1,577亿美元，其中约五分之一（341亿美元）将用于修复高潜在危险水坝。2021年基建投资和就业法案包括约30亿美元用于大坝安全项目，重点是修复、改造和拆除。

气候变化是否会增加老水坝的压力？

气候变化正增加风暴等自然灾害的频率和强度，从而加剧对水坝的威胁。这些转变不符合历史趋势，曾被认为是极端的情况将来或更常见。

最近一项关于预测沿海洪水的研究发现，以新英格兰为例，一场百年一遇的洪水（即目前在任何年份发生的频率为1%）到了2100年代后期可能会每年都会发生。

气候正在变化的事实也意味著极端事件变得更加极端。例如，2015年,南卡罗来纳州发生千年一遇的大暴雨导致47座大坝决堤。

设计新水坝和升级现有基建，需要运用更新的设计方法——考虑未来的气候，而不仅仅是历史危险事件。虽然较旧的水坝不一定不安全，但它们是按照过时的设计标准及施工程序，针对不同的环境条件建造的。这会影响它们在灾难期间出事的可能性和后果。

发生在佛蒙特州的事件是否是对其他社区的警示？

近年美国发生的天然灾害，理应促使政府机构和社区制定紧急行动计划等措施来，为灾难做好准备和规划。

随著开发逐渐深入乡郊地区，美国高潜在威胁的水坝数量在过去20年中翻了一倍多，制定紧急行动计划的水坝比例也有所增加，现在是76%，比几年前增加不少。

脆弱的水坝和水坝溃决风险会影响我们的经济及众多领域。水坝有多种用途：它们提供饮用水和灌溉用水、产生能源、保护社区免受洪水侵袭，它们也是也是每年运输超过5亿吨商品的大型河道网络的组成部分。

正如我和我的同事们所言，了解水坝等关键基建事故的直接和间接成本非常重要。这些信息对美国制定应对未来灾难的战略不可或缺。

本文转载自The Conversation，香港01获授权编译，未经授权不得转载，点击阅读英文原文。