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于洋:加州水坝垮塌风险对我国水电水利的启示

  新闻回顾: 

  奥罗维尔(Oroville)湖水坝是美国最高的一个水坝,约235米,位于加州州府萨克拉门托市以北约120公里处,1960年代付诸使用。 

  加州干旱多年,但这个冬天豪雨频传。北加不但水坝满载,更有坍塌之虞,成另一个极端,造成了奥罗维尔湖水库水位一度超过上限,处于蓄满状态,不得不借用附属的两条溢流水道分流积水。 

  过去数周暴雪及下雨,奥罗维尔湖水位迅速回升,接近坝顶(路透社) 

  美国加州水资源部上周初发现,奥罗维尔水坝其中一条泄洪道出现一个长60米及深9米的巨型缺口,大量混凝土被冲下方,暂未知泄洪道破裂的原因。附近居民12日被要求疏散。 

奥罗维尔湖水坝主洩洪道出现60长、9米深的大缺口(CNN) 

  水资源部上周五称,为防水库的水位超出上限,只好继续使用该泄洪道,此举恐令缺口扩大。当局一度担心后备泄洪道随时可能坍塌,于是在12日下午紧急下令下游社区的18万8000人疏散。 

  对此,斯坦福大学蒲立科能效中心管理科学工程系 于洋 博士,分析了加州水坝垮塌风险对我国水电水利的启示: 

 

  重视气候变化带来的新风险 

  北加州水坝垮塌风险已经让数以十万计的家庭临时紧急疏散,归其原因,是过去几年的降雨时空极端不平衡引起的。 短短两年时间内,北加州从极度干旱、雪线几乎消失,到径流量普遍超过历史平均水平、雪线超过历史平均水品20%-100% ↓ 

  这种不平衡表现在:

       

  带来的是水库水位短时间内的暴涨 ↓ 

 

  以及水库流域面积的快速变化 ↓ ,这对水坝周边水土流失风险产生了很大的影响。 

  这影响了作为农业大州的加州对水库水量的需求:越是干旱少雨,农业越需要从本就储水减少的水库取水;越是多雨,农业越少从亟需降低水位的水库取水。储水的涨落曲线和用水的涨落曲线不是互补,而是更多的重合   

    而全球气候变化的影响,在于:

    A.提高上述降雨时空极端不平衡的概率;

  B.提高上述降雨 时空极端不平衡的强度。 

  上述两个影响都加剧了水坝等水电水利设施的风险——亦即,这些基础设施面对气候变化是脆弱的。 

  同时,上述两个影响还加剧了该地区对水坝水渠等储水引水设施的需求——一个降水时而高时而低、这里多哪里少的人口和经济时空分布相较于降水更均匀的地区,储水引水等是重要的“适应气候变化”的设施。 

  因此全球气候变化让一个地区更需要依赖于水坝水渠等储水引水设施的,但这些设施的风险更大、更脆弱。 

   

  加州水坝溃堤的风险对我国的启示 

  也许大家还记得前几年云南、贵州、四川和广西连续数年干旱,导致人畜饮水极端困难,甚至连昆明这样的省会城市的供水都受到威胁。然后再很快的一两年内,超过历史平均的降水缓解了旱情,但又带来泥石流等此生灾害。 

  我国也存在气候变化下,降雨时空不平衡更极端的地区,这些地区也会面临这次加州类似的风险。 

  不论对加州还是对我国,目前的储水引水技术,都“储水的涨落曲线和用水的涨落曲线不是互补,而是更多的重合”带来的水利基础设施建设需求刚性、但回报率低且越来越低的问题。这加剧了这些基础设施建设的政府投入的金融风险。 

  无论是加剧的饮水风险、基础设施风险,还是上述风险带来的金融风险,都需要“长时间尺度储水、长距离跨水”技术的大突破。 

  希望国际和各国的气候变化管制框架能够重视这个问题。 

 

于洋 博士,斯坦福大学蒲立科能效中心管理科学工程系   

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