气候变化给美国各地数千座老化大坝带来压力

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2023年6月9日至11日，东北部的强降雨造成了大面积的洪水，特别是在纽约的哈德逊河谷和佛蒙特州。其中一个主要问题是1935年在佛蒙特州首府蒙彼利埃以北的威努斯基河上建造的赖特斯维尔大坝。大坝后面的水库水位上升到离大坝最大蓄水能力不到1英尺的地方，这引发了有关水可能会超过大坝的警告，使下游已经很危险的情况进一步恶化，或者损坏大坝。

范德比尔特大学土木与环境工程系副教授兼副主席Hiba Baroud解释了洪水如何在气候变化中对水坝造成压力。

洪水淹没大坝的风险有多严重?

大坝溢流会导致侵蚀，继而可能导致大坝决口或溃坝，以及蓄积的水突然失控地释放出来。

大坝决堤的风险是由暴雨等危险事件和大坝的脆弱性共同造成的。脆弱的大坝可能是老旧的，维护不善的，或者没有足够的泄洪道容量来安全泄洪。

大坝的设计会影响其承受溢流和抵御溃坝的能力。例如，与土坝相比，混凝土坝通常可以更好地承受一定程度的溢流。

溢流是美国大坝垮塌的主要原因，占所有大坝垮塌的34%。水在大坝上流过的时间和流过的水量是决定大坝倒塌可能性的重要因素。

大坝的溃坝和可能的溃坝的后果取决于几个因素，如大坝的用途、大小和位置。如果一座大坝是为防洪而设计的，周围环绕着住宅、企业或重要的基础设施，那么不受控制的大规模泄洪可能是灾难性的。位于农村地区的小型水坝，如果被淹没或坍塌，可能造成的损害较小。

美国大多数水坝有多老?

全美50个州共有91,000多座水坝，设计和用途各不相同。大坝的平均年龄为60年，超过90年的水坝超过8000座。

每隔四年，美国土木工程师协会(American Society of Civil Engineers)就会为美国的基础设施出具一份成绩单，根据道路、桥梁和水坝等结构的状况以及它们所需的投资来打分。最新的报告估计，到2030年，美国70%的水坝将超过50年。

总体而言，该报告将美国的水坝评为“D”级，并估计有2300多座潜在高危险水坝缺乏应急行动计划。这些水坝是指根据周围的发展水平，一旦发生故障，可能造成生命损失或严重财产损失的水坝。

有没有办法在不完全更换旧水坝的情况下加强旧水坝的防洪能力?

水坝的退役或更换可能很复杂，而且成本高昂。它还会对周围社区产生连锁反应，可能还会对其他基础设施产生连锁反应。定期维护和升级旧水坝是一种经济有效的方法，可以加强它们，使它们能够抵御自然灾害。

当水坝不再满足其建造目的时，可以部分破坏或全部拆除，以恢复河流的自然流量。

美国国家水坝安全官员协会估计，修复美国所有非联邦水坝将耗资1577亿美元。其中约五分之一(341亿美元)用于修复高危险潜在水坝。《2021年基础设施投资和就业法案》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。

气候变化是否给老旧水坝带来了更大的压力?

气候变化正在增加自然灾害的频率和强度，比如威胁大坝的风暴。这些转变并不遵循历史趋势。曾经被认为是极端的条件在未来可能会更加普遍。

例如，最近一项预测沿海洪水的研究发现，在新英格兰，百年一遇的洪水——即现在任何一年发生的几率为1%的事件——可能在21世纪后期变成每年发生一次。

气候变化的事实也意味着极端事件正变得越来越极端。2015年，南卡罗来纳州发生了一场千年一遇的降雨事件，导致47座大坝决口。

设计新的水坝和升级现有的基础设施需要基于更新的设计程序，考虑到未来的气候预测，而不仅仅是历史上的危险事件。虽然旧水坝并不一定不安全，但它们是按照过时的设计标准和施工程序建造的，并且适用于不同的环境条件。这影响了他们在灾难中失败的可能性和后果。

你认为佛蒙特州的这次事件是对其他社区的警告吗?

近年来袭击美国的灾难应该促使政府机构和社区通过制定紧急行动计划等积极措施为灾难做好准备和计划。

在过去20年里，随着发展向农村地区的深入，美国具有高危险性的水坝数量增加了一倍多，但这些水坝中有应急行动计划的比例也有所增加。现在这一比例为76%，比几年前要高得多。

脆弱的大坝和大坝溃坝的风险会影响到我们的经济，并影响到许多部门。水坝有许多用途: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。它们也是一个大型导航网络的一部分，该网络每年在美国各地运送超过5亿吨的商品。

正如我和我的同事所表明的那样，了解大坝等关键基础设施系统失效时的直接和间接成本是很重要的。这些信息对于制定有助于美国为未来灾害做好准备的战略至关重要。

本文最初发表于The Conversation网站。阅读原文。