大坝老化与退役
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1.4 病险坝拆除存在的主要问题

水利是国家经济的基础,它在我国社会和经济的可持续发展中具有十分重要的地位。新中国成立60多年来,党和国家高度重视水利建设,兴建了大量的水利基础设施,发挥了显著的效益,为保障经济建设和社会稳定做出了巨大贡献。

但是,我国大部分河流及水库大坝兴建于20世纪50—70年代,受当时条件限制,许多工程先天不足,随着工程的逐年老化,加上管理落后,致使许多大坝成为病坝,给下游人民群众生命财产及城镇、交通干线和工矿企业等设施的安全构成严重威胁,严重制约着社会与经济发展。一旦溃坝,将造成毁灭性灾害,给国家和人民生命财产造成巨大损失,我国已经有多起这种惨痛的经验教训。因此,水库大坝安全已成为我国新时期水利建设亟待解决的公共安全问题。

1.4.1 我国水库大坝可持续发展与安全管理中的新问题[12]

1.存在大量病险坝

(1)小型水库大坝的安全是我国大坝安全管理中的薄弱环节。我国是世界上建坝第一大国,现有水库近8.6万座,其中大型水库445座,中型水库2782座,小型水库8.2万余座(图1.1)。1999年《全国病险库除险加固专项规划》调查显示,全国有3万多座病险库,被列入近期除险加固的1364座主要是大中型水库,另外有2万多座小型水库需要除险加固。我国小型水库大多建于20世纪50—70年代,工程标准偏低、质量较差,加之工程管理与运行维护费用缺乏正常渠道投入,安全问题十分突出,每年汛期小型水库出险、溃坝事故时有发生。

(2)小型水库垮坝是水库安全度汛中的焦点问题。在2003年防汛会议上,水利部汪恕诚部长谈到了我国近12年来水库垮坝的情况,“1991年以来,全国共发生235座水库垮坝事件。从垮坝原因看,147座是因发生超标准洪水导致水库漫坝失事(63%);71座是因工程质量差、抢险不力造成垮坝失事(30%);其他7%的垮坝主要是管理不到位、措施不得力造成的。从垮坝水库的规模看,小型水库233座(99%),中型水库2座。以上分析表明(图1.2),当前水库存在的主要问题恰恰是水库垮坝的主要原因,小型水库恰恰是水库安全度汛工作的薄弱环节”。

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图1.1 我国水库数量分布图

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图1.2 我国垮坝原因分布图

(3)小型水库大坝管理水平与除险加固技术落后。我国垮坝与大坝安全的重点是土石坝。我国小型水库的安全问题主要反映在以下方面:

1)面广量大。尽管20世纪80—90年代以来陆续进行了各种形式的小型水库的除险加固工作,但由于管理体制和资金的制约,对险情缺乏深入的了解或限于局部抢险,往往只是治标不治本,难以彻底清除隐患。目前全国待除险加固的小型水库还有数万座,数量巨大,不是在短期内能得到彻底解决的。

2)同一水库多种病险问题同时存在。如防洪能力不足、大坝渗漏严重、大坝形体单薄、结构不满足安全要求、泄水建筑物存在严重隐患、大坝或建筑物不满足抗震稳定要求、白蚁危害、金属结构不能可靠安全运行、防汛交通与通信设施不具备等。

3)技术力量薄弱,安全管理水平低。小(1)型水库虽设专人管理,但少有专业技术人员,小(2)型水库没有专人管理,甚至无人管理。

4)经济基础差,难以进入良性循环。水库管理经费奇缺,很多水库长期处于带病和限制运行状态,大部分小型水库从未进行过维修养护,一般只有在出现严重险情时才能得到应急治理,但远不能根除隐患。

2.缺乏修复加固的评估办法

从除险加固技术来讲,国内在处理大中型病险库问题上积累了许多经验,但由于小型水库问题更加复杂,多种病险问题同时存在,在大中型水库中取得的经验不能照搬套用,许多小型水库大坝在建设时各种技术资料就不完整,甚至根本无技术资料档案,给除险加固带来很大的困难。据统计,从加固处理费用看,一座小(1)型水库加固经费大约在100万元,小(2)型水库约25万元。我国目前有2万余座小型水库急待加固,如果全部实施,则所需经费在数十亿元以至上百亿元,这是一笔十分可观的费用。对这些问题亟待认真研究分析。

更重要的是,目前许多水库大坝的修复整治主要围绕安全而言,并未对大坝实际的经济效益和生态效益进行详细的评估。说直接一点,修坝的钱国家掏,但修建完毕不能给国家带来应有的效益,这么一来,国家每年投入几十亿元乃至上百亿元无法回报,这笔损失不能不考虑,因此没有一套切实可行的修复加固评估办法来指导病险库大坝修复加固的必要性和可行性。

3.病险坝概念太窄

针对病险库存在的问题,我国于1991年颁布的《水库大坝安全管理条例》中要求对病险库进行分类、采取除险加固措施、或废弃重建;在险坝加固前应采取保坝的应急措施,或改变原设计运行方式;制定险坝加固措施;对险坝可能产生的垮坝及淹没范围进行预估,制定应急方案等。水利部2003年7月1日起实施的《水库降等与报废管理办法(试行)》(简称《办法》)中规定对降等与报废的水库大坝必须进行严格的论证和审批,并分别给出了符合降等或报废的条件。《办法》规定水库降等论证报告内容应当包括水库的原设计及施工简况、运行现状、运用效益、洪水复核、大坝质量评价、降等理由及依据、实施方案。水库报废即水库退役,如对水库实施报废(退役)的管理措施,除应进行降等论证报告中具有相同内容的工作外,《办法》特别要求论证报告内容则应包括报废理由及依据、风险评估、环境影响及实施方案。《办法》是我国水库大坝安全管理的一个延续和深化的阶段,是一种科学对待病险库的管理态度。但是,《办法》中谈及的病险库主要围绕安全问题展开,并未深入涉及生态、经济等方面原因,也未提出一整套行之有效评价体系,因此《办法》中提出的一些观点和方法过于狭窄。

我国目前许多水库大坝(多数为小型水库及大坝)的服役期已达到50~60年[12],对于已存在的病险库问题和将来还会出现新的病险库问题,今后更多的是如何寻求和解决这些水库大坝安全管理和除险加固的办法,包括部分病险水库大坝的降等使用、报废(退役)评价和具体实施。因此应借鉴国外的经验,结合我国的国情,对大坝老化和寿命以及安全问题开展研究,考虑我国应该如何面对存在安全隐患、已丧失原有功能的水库大坝的退役出路问题;或从流域的整体开发规划出发,对部分水库大坝功能调整后的出路,以及新的河流环境生态平衡等问题开展研究。水库大坝老化安全风险以及退役评价是一项非常复杂的工作,包括技术、经济、社会等诸多方面的因素,因此应该及早立项开展研究,探索出适应于我国国情的、科学的对策与相应的技术措施。类似人类和动植物一样,水库大坝也有生老病死这样一个过程,应得到科学有效的管理,从而构成一个水库大坝“规划设计—建设与运行管理—除险加固—降等或报废(退役)”全过程的管理体系。

水库降等与报废(退役)在我国是一个新生事物,目前国内还未进行这方面的专门研究,同时也没有与之配套的、可操作的实施细则,在开展生态环境与社会经济定量的评价指标体系与评估模型的研究方面也未起步。这正是我国未来水坝(库)可持续发展与管理的关键所在。

如果对水库采取报废(退役)的处理方式,有3个方面的问题要特别给予关注与研究:一是要加强对报废水库的管理,如果管理不当,废弃的水库有可能成为新的致灾因素;二是要考虑水库周边已建立起来的生态环境因水库报废而发生变化,需要在一个相当长的时间内建立起一个新的平衡发展计划,防止大坝退役对水库周边的生态环境带来的不利影响;三是因水库报废而产生的对水库上下游及周边社会经济发展的影响。修建水库大坝是为了兴利除害,而废弃不安全的、丧失功能的水库也同样应达到兴利除害的目的。

1.4.2 国外大坝拆除存在的问题

因各国的水利工程在各自国民经济中的地位不同[12],因此不能用统一的拆除方案,必须要有科学、灵活的决策方法和理论。目前国外许多国家除美国外,在大坝拆除方面都未作系统科学的研究,在多数情况下,主要片面根据生态需求以及经济因素、安全因素等来考虑和评价大坝,没有建立一套切实可行的综合理论框架。而美国土木工程学会及能源部水力发电专业委员会制定的《大坝及水电设施退役导则》(以下简称《导则》)是目前世界上内容最丰富、理论最新、研究内容最广泛的一部指导大坝拆除的专著,许多国家也逐渐以此《导则》作为本国大坝拆除的一个范本。该《导则》编制的目的很明确:①明确大坝退役评价所需要的数据;②拆坝所要开展的工程、环境和经济评价的方法;③比较大坝退役的具体技术方案和评估退役坝的投资与效益。

大坝拆除所要解决的一个最关键的问题就是如何进行经济评价[83]。《导则》推荐采用两种评价方法来评价经济和无形价值的问题。首先采用国家环境法(NEPA),其次用分析模型(AHP)进行分析。NEPA的评价可以考虑股东的参与,所有的利益相关者都可以参与,各种影响因素都可以考虑。同时,NEPA法还可以考虑该工程与早期介入的股东之间的关系,并由此确定该工程对环境和经济的影响关系。AHP数学模型采用通用的模式可以对不相关的受益者和其价值进行分析比较。NEPA分析包括环境评价(EA)或环境影响评价(EIS),究竟用那种方法将取决于问题的复杂性。AHP从不确定性方面对方案进行比较和分析,也是风险分析最基本的方法之一。通过AHP的分析来确定每一个方案的不同结果以及存在的不确定性因素。决策者和股东们更感兴趣的是今后会发生什么事情以及结果如何。但是,两种分析模型具有明显的缺点:NEPA法尽管可以从定性角度分析不同利益方与大坝拆除间的关系,但是该方法在评价前的准备工作量十分巨大,需要长期调查取证,例如需要收集与水坝直接相关的人群信息、当地工农业情况、环境因素、电站效益,除此之外,还需调查与水坝间接相关的人群、机构因修建大坝和拆除大坝后每年收益与损失。调查的各种因素中,许多是无形资产,无法用统一经济货币方式计算,可见,这是十分困难且受不确定性因素影响很大的一种评价方法,往往计算的结果不一定就准。从各种文献来看,几乎没有人采用该方法来进行大坝拆除评价。结合经济学理论并从NEPA法派生而来,由波德曼(Boardman)等人(1996)提出来的一种新计算方法——成本效益法CBA(Cost-benefit analy⁃sis)在美国许多大坝拆除中得到应用推广[13]。CBA法是一种行之有效的方法来开展大坝拆除的预可行性研究(Whitelaw and Macmullan,2002;Johansson,2003)。兰辛(Lansing,1998)和怀特(White,2000)分别采用CBA法对美国斯内克河(Snake River)上的大坝和泰国的帕蒙(Pak Mun)大坝进行了拆除经济评估,取得了一定效果。但是,CBA法与NEPA法类似,很难统计评估与大坝拆除相关的环境与社会成本,因为社会与环境受大坝拆除影响的复杂性阻碍了准确数据的获取,本质上说,大坝效益在某种程度上是容易计算且较准确,而每年大坝带来的损失是模糊随机的,而NEPA法和CBA法在解决问题时,认为效益和损失是可以人为确定的,这显然与实际不符。而AHP法只能从定性角度和宏观上确定某一大坝拆除是否合理,却无法从定量的角度根据水坝现行的各项安全指标、社会经济指标、生态指标来确定它是否该保留,还是部分拆除或者完全拆除。另外,在计算中,权重的确定具有主观性,一旦权重变化,计算的偏向性显而易见,因此存在较大问题,同时,AHP法无法揭露各影响因素间的内在经济联系,因此在大坝拆除决策中目前用得较少。许多专家认为,现行的多种评价方法多以定性为主、定量分析较少,即使是定量分析的代表方法CBA法,其实际可操作性差、精度不高,需要新的评价方法来进一步研究大坝拆除。

已有的拆坝经验表明,拆坝可能是消除大坝对河流生态系统负面影响的最直接有效的方法,大坝拆除有多种选择方案。当大坝不满足合理的经济、环境、功用和安全标准时,就要考虑并实施大坝拆除;反之则暂缓拆除;或者因为工程效益太大,诸如提供生命保障和防洪等,根本不考虑拆除。

拆坝是环境管理和水利工程学科中的一个重要课题。在资源有限的情况下,人们需要决定哪些坝应该被拆除,怎样拆除。拆坝的基本理论尚不成熟,拆坝后的影响很难正确预测。大坝的管理机构缺少拆坝的共同目的,因此,需要深入研究,提出合理的决策方法。