趙志宏

(甘肅電投九甸峽水電開發(fā)有限責任公司，甘肅 蘭州 730046)

我國水電工程大壩建設在規(guī)模、質量、技術等方面均已躋身世界先進行列。其中，面板堆石壩、雙曲拱壩等建壩技術已經(jīng)成為國外同行學習的對象。但眾所周知，大多數(shù)水電工程大壩像房屋等其他建筑物一樣，都有其使用壽命，同樣面臨著退役或拆除的命運。工程建成后，隨著時間推移，水電大壩的安全及經(jīng)濟效益逐漸降低，當其壽命達到或超過其設計的使用年限后，部分大壩功能退化或喪失，維修加固費用高昂，退役或拆除是其必然經(jīng)歷的生命歷程?？梢钥隙ǖ仡A言，今后隨著大量大壩的老化，退役或拆除的大壩會不斷增多。本文通過研究國內外水電大壩拆除現(xiàn)狀，分析大壩退役和拆除的原因以及由此可能面臨的問題，進而提出相關建議供決策部門參考。

1 水電大壩使用年限

GB 50199—2013《水利水電工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》第3.3.2條規(guī)定:“1級建筑物結構的設計使用年限應采用100年，其他的永久性建筑物結構應采用50年。臨時建筑物結構的設計使用年限根據(jù)預定的使用年限及可能滯后的時間可采用5～15年。”SL 654—2014《水利水電工程合理使用年限及耐久性設計規(guī)范》中規(guī)定，根據(jù)建筑物級別的不同，水庫大壩壅水建筑物的合理使用年限為50年～150年。

綜上，水電大壩使用年限最長為150年，到達使用年限后，大壩均存在退役、拆除的命運。美國在1997年7月，由美國土木工程師協(xié)會(ASCE)公布了《大壩及水電設施退役導則》;美國大壩協(xié)會2006年編寫出版了《大壩退役導則》和《退役壩拆除的科學與決策》;國際大壩委員會于2014年完成了技術公報(編號160)《大壩退役導則》(初稿)。水利部頒布了《水庫降等與報廢管理辦法(試行)》(水利部令第18號)并于2003年7月1日起實施，給出了大壩符合降等與報廢的條件，為我國水庫大壩的退役報廢提供了依據(jù)。

2 國內外大壩拆除現(xiàn)狀

2.1 國外大壩拆除現(xiàn)狀

(1)美國大壩拆除現(xiàn)狀。美國有大型水壩約6 575座(30 m以上)，僅次于中國列世界第二。美國也是走在拆壩運動最前列的國家，不僅拆壩的數(shù)量最多，而且在拆壩產(chǎn)生的影響以及拆壩技術等方面的研究也居于領先地位。實際上從20世紀60年代以來，美國聯(lián)邦政府就已經(jīng)限制大壩建設，并在大壩老化工程的維修和退役上制定了一系列的法規(guī)。在20世紀初只拆除過極少數(shù)小壩。自1980年開始，拆壩數(shù)量和被拆壩的高度都有所增加。在過去的20年里，進行退役評價和被拆除水壩的數(shù)量一直在穩(wěn)步增長，約有1 150座大壩被拆除，服役期多在70～100年。據(jù)轉引自日本國土交通省河川局的報告，美國已經(jīng)拆除的水壩中，壩高有據(jù)可查的有478座(其中混凝土壩占47%，土壩32%，木＜柵＞欄壩17%，其他4%;因老化破損、功能喪失、危及安全的占54%，因破壞生態(tài)系統(tǒng)的占39%，維修費用昂貴的占7%)。這478座壩中，壩高低于5 m的有308座，5～10 m的有109座，10～15 m的有35座，15～20 m的有17座，20～40 m的有6座，40～50 m的只有2座，50 m以上1座，每座大壩拆除的平均費用為149萬美元。由此可以看出，美國拆除的大壩仍以中、小型壩為主，2011年拆除的高約33 m的華盛頓埃爾瓦大壩是迄今為止美國拆除的最大水壩。

(2)加拿大拆壩現(xiàn)狀。加拿大僅在不列巔哥倫比亞省就有超過2 000座水壩，其中大約有300座已失去原有的功能，或只有微小的效益，造成了環(huán)境生態(tài)問題。不列巔哥倫比亞省政府2000年2月28日宣布拆除建成于1956年的希爾多西亞(Theod 2 osia)水壩，并和水壩所有者達成一項恢復這條河流生機的協(xié)議。芬利森壩是一座高5 m的混凝土重力壩，位于阿爾貢金帕克以西的大東河上，1999年該壩被安大略省自然資源部(OMNR)列入可能退役的候選對象，于2000年7月2日至9月15日被拆除。截止到2005年，加拿大共拆除20多座水壩。

(3)從目前的情況看，發(fā)達國家拆除的絕大多數(shù)是小型壩，壽命超過使用年限、功能已經(jīng)喪失或本身就是病險壩，這些壩維護費用高昂，拆除是最經(jīng)濟的選擇。對于大型的大壩工程，有研究顯示，“迄今為止，美國拆壩中，無一例是坐落在大江大河上的大中型工程。不僅如此，美國墾務局前幾年曾拆過3座較大的壩，后又在原址建起新壩。全美近10年來興建的超過15 m高的大壩達50多座，遠多于同期所拆高度超過15 m的廢棄壩?！笨傮w來看，世界范圍內的水電大壩建設還將持續(xù)幾十年時間，趨勢是從開發(fā)率接近飽和的發(fā)達國家轉向開發(fā)潛力大的發(fā)展中國家，特別是電力需求高速增長的亞洲、南美洲和非洲的發(fā)展中國家。

2.2 國內大壩拆除現(xiàn)狀

2000年，國內開展了針對水庫降等報廢的歷史和現(xiàn)狀以及對降等報廢的意見和要求的調研工作。各地面對大量存在的病險水庫，一方面積極籌措資金對一些作用重大、效益顯著或洪災危害嚴重的水庫除險加固;另一方面對暫時沒有條件除險加固的水庫實行控制運用。此外，各地方在長期的水庫運行管理中也根據(jù)客觀需要或事實對一些水庫執(zhí)行了降等使用或報廢。部分地區(qū)水庫降等使用和報廢情況見表2。

表1 部分省(市)水庫統(tǒng)計

從表2可見，國內降等使用或報廢的水庫數(shù)量較多。但迄今為止，這些降等使用或報廢的水庫絕大多數(shù)為小型水庫。

從調研結果看，各種原因造成的水庫降等使用和報廢情況已成事實。隨著水庫(特別是中小型水庫)因使用年限增長而造成大壩老化失修加劇，以及社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展對大壩安全要求的程度更高，水電病險壩除險加固壓力不斷增大，可預見未來將有較多的水電大壩需退役和拆除。豐滿水電大壩重建就是例證。

3 大壩退役拆除原因分析

3.1 大壩安全

大壩安全是導致水電大壩退役的主要原因。我國水電工程大壩數(shù)量眾多，一些大壩的壩齡已超過50年。隨著時間的推移，水電大壩老化的數(shù)量在增加，將達到或超過其使用年限，其安全性已發(fā)生很大變化，個別大壩工況惡劣，運行風險不斷增大，安全事故時有發(fā)生，將對下游的安全構成嚴重威脅。而下游地區(qū)經(jīng)濟狀況與建壩之初相比已較為發(fā)達，大壩一旦失事，將對下游人民生命財產(chǎn)造成重大損失。

3.2 環(huán)境保護

目前，我國頒布有《環(huán)境保護法》，并出臺了一系列環(huán)保規(guī)定，要求水電開發(fā)建設要堅持“生態(tài)優(yōu)先、統(tǒng)籌考慮、適度開發(fā)、確保底線”的原則，對水電開發(fā)的生態(tài)環(huán)境保護要求越來越嚴格，這樣就使得老舊建筑因達到符合現(xiàn)代環(huán)境要求和安全標準的成本過高而被退役或拆除。

在美國，為保護水資源、水環(huán)境和瀕危動、植物，限制大壩建設，在過去10～20年里，美國設計和建造的新壩數(shù)量大幅減少，有的政府機構已將其工作重點從大壩建設轉向水資源管理和環(huán)境保護。對在役大壩同樣提出十分嚴格的環(huán)境保護要求。一些大壩因破壞沿岸魚群回游，改變沿岸及岸邊野生動物棲息地，并影響流域生態(tài)環(huán)境而受到批評，進而被拆除。

3.3 經(jīng)濟效益

一些水電大壩已運行幾十年或上百年，其經(jīng)濟效益日益下降，工程運行成本及維修費用不斷攀升，致使工程的運行難以維繼。因此，運行經(jīng)濟性就成為拆除大壩的原因。有時拆除大壩還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。例如，美國賓夕法尼亞州薩斯奎漢納河流域的40多座小壩被拆除后，恢復了河流生態(tài)，鯡魚產(chǎn)量大幅上升，給該州帶來每年約3 000萬美元的收入。

4 大壩拆除可能面臨的問題

4.1 淤沙處理問題

大壩拆除后，留下的泥沙數(shù)量巨大，可能要比施工時的廢棄渣量大。如果不做任何處理，任其被水流沖刷進入下游河道，會引起高含沙水流，而如果采用機械清除，那運輸方式與泥沙擱置問題就會凸顯，岸坡穩(wěn)定問題也需要關注。

另外，大量的淤沙下泄會給下游帶來嚴重的負面影響:隨著大壩部分或全部拆除，河水會沖刷庫區(qū)的淤沙，使河水混濁度增大、下游河流中推移質增加;改變建壩后形成的河流形態(tài);淤沙的無控泄放可引起淤積波向下游移動數(shù)年，堵塞各類取水口;淤沙還會抬高下游河床，改變支流的匯流狀況，改變河勢，影響未來洪水位，擴大洪水淹沒區(qū)等。這也可能成為決定大壩是否拆除的一個重要因素，與整個大壩退役研究密切相關，所以，必須對淤沙處理方案進行深入調查研究。

4.2 拆壩對生態(tài)環(huán)境影響

大壩的建設改變了江河的天然環(huán)境，大壩的拆除也會改變上下游的水生生態(tài)系統(tǒng)。這種改變隨時間和空間而變化。

從空間角度看，河流在限定的流域范圍內運轉。大壩的拆除對緊鄰大壩區(qū)域和庫區(qū)產(chǎn)生重大影響，并很可能對下游較遠區(qū)域產(chǎn)生影響。拆壩后水生有機體重新與上游源頭地區(qū)發(fā)生聯(lián)系，可向上游洄游。因此拆除大壩可能對上游被淹沒河段產(chǎn)生影響，涉及能量交換、泥沙重分布以及魚類通道等問題。

從時間角度看，拆壩會給河流水生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性帶來短期與長期影響。大壩拆除可能增加水生昆蟲、魚類及其他生物機體的數(shù)量和多樣性。水庫四周的濕地可能失去，但沿江河岸邊的濕地和濱水區(qū)域可得到恢復。此外，盡管水質在大壩剛拆除后時常退化，但天然水流的恢復最終可使水生棲息地環(huán)境改善，魚類數(shù)量常常會回彈。水生生態(tài)系統(tǒng)對拆壩所產(chǎn)生的反應，可能導致不同于建壩前的水生生物種群，建壩前的生物種群只有通過主動的恢復活動才可以重新出現(xiàn)，包括恢復棲息地和底土層以及加強流域管理等。因建壩前的水生生物種群很可能通過進化和連續(xù)發(fā)展，對天然和改變的物理化學環(huán)境、流域以及棲息地變化的反應發(fā)生改變。因此，大壩的拆除不可能原樣恢復建壩前的生態(tài)環(huán)境。

拆壩后河流流速增大、河流水溫改變、水流含沙量變化、魚類洄游通道恢復、河流水質和生物變化、河流岸坡植被變化，這些變化會對河流魚類的生長、發(fā)育和繁殖產(chǎn)生不同程度的影響。

4.4 溢洪道問題

水電大壩采取部分退役或全部退役方案，都要研究溢洪道的問題，以解決拆除過程和永久運行期(部分拆除方案)的過流問題。

4.5 其他

大壩拆除還要考慮拆除后原筑壩材料的堆放處理問題、壩拆除后地下水位降低引起的地質災害問題、壩址區(qū)附近的生態(tài)環(huán)境恢復建設問題等。

5 建議

隨著時間推移，我國一些水電大壩將達到或超過其使用年限，不能滿足我國現(xiàn)行的安全標準和環(huán)保要求，即將面臨大壩退役與拆除問題，通過分析，針對此問題提出以下建議:

(1)我國能源行業(yè)水電標準體系中缺少關于水電大壩退役與拆除的相關標準、規(guī)范，亟需制定。

(2)盡快開展水電大壩退役拆除風險評估研究，探索為拆壩決策過程提供技術支撐的途徑，提出后果評估的定性與定量指標，以利于決策者科學、歷史、統(tǒng)籌地作出決策。

(3)決定拆壩時，必須統(tǒng)籌考慮相關問題，切忌片面性。大壩及水庫作為基礎設施，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用，與多個經(jīng)濟部門有著密切關系，應做好各部門之間的協(xié)調工作。

(4)從水電大壩全壽命周期考慮大壩的安全管理，加強大壩退役拆除的技術和政策研究;同時，完善我國大壩降等報廢的管理制度，從安全、環(huán)保、經(jīng)濟、管理等角度做好相關工作。

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