氣候變化正增加美國數千座老化水壩的壓力

2023年6月9日至11日，美國東北部地區發生強降雨，引發大範圍洪水，特別是在紐約哈德遜河谷和佛蒙特州（Vermont）。其中一個主要問題是賴茨維爾大壩，該大壩建於1935年，位於佛蒙特州首府蒙彼利埃以北的威努斯基河上。大壩後面的水庫水位上升至大壩最高水位不到一呎，並引發了大壩漫頂預警，使下游本已危險的狀況惡化，或者損毁大壩。

范德比爾特大學（Vanderbilt University）土木與環境工程系副教授兼副系主任Hiba Baroud解釋了氣候變化下洪水對大壩造成的壓力。

洪水漫溢大壩的風險有多嚴重？

大壩漫頂（Dam overtopping）可能會導致壩體侵蝕，進而導致大壩潰壩或潰決，以及洩洪事故。

大壩漫頂的風險是由強降雨等災害和大壩脆弱性的綜合因素造成的。脆弱的水壩或許陳舊、維護不善，或是沒有足夠的溢洪道容量（spillway capacity）來安全地從大壩洩洪。

大壩的設計會影響其承受漫頂和抵抗破壞的能力。與土堤壩相比，混凝土壩通常可以更好地承受一定程度的漫溢。

而漫頂美國大壩潰壩的主要原因，佔所有潰壩事件的34%。水流過大壩的時間和流過大壩的水量是決定大壩潰壩可能性的重要因素。大壩漫頂至潰壩的後果取決於多種因素，例如大壩的用途、規模和位置。如果水壩是為防洪而設，周圍有住宅、企業或主要基建，那麼大量不受控制的洩水可能會造成災難性後果。相反，如果位於農村地區的小型水壩出現同樣情況，造成的損害可能較小。

美國大多數水壩年齡有多大？

美國50個州有超過91,000座水壩，其設計和用途各不相同，平均年齡為60年，超過90年的大壩有8,000多座。

美國土木工程師學會（American Society of Civil Engineers）每四年便會為國家基礎設施製作報告，根據道路、橋樑和水壩等結構的狀況及其所需的投資來分配等級。最新評估顯示，到了2030年，美國70%的水壩的壽命將超過50年。

總體而言，該報告給美國水壩評級為「D」級，並估計超過2,300座高潛在威脅的水壩。這些水壩缺乏決堤情況下的緊急應對計劃，考慮到周邊地區的發達程度，如果決堤發生會造成傷亡或者嚴重的財產損失。

不完全取代老舊水壩之下 能否加強防洪能力？

讓水壩退役或更換水壩可能很複雜而且成本高昂。它還可能對周圍社區甚至其他基建產生連鎖效應。定期維護和升級老舊水壩是符合經濟效益的做法，可增強水壩的強度並抵禦自然災害。當水壩不再發揮作用時，它們可能會被部分或完全拆除，以恢復河流的自然流動。

但美國國家水壩安全協會（The Association of State Dam Safety）估計，修復美國所有非聯邦水壩將要花費高達1,577億美元，其中約五分之一（341億美元）將用於修復高潛在危險水壩。2021年基建投資和就業法案包括約30億美元用於大壩安全項目，重點是修復、改造和拆除。

氣候變化是否會增加老水壩的壓力？

氣候變化正增加風暴等自然災害的頻率和強度，從而加劇對水壩的威脅。這些轉變不符合歷史趨勢，曾被認為是極端的情況將來或更常見。

最近一項關於預測沿海洪水的研究發現，以新英格蘭為例，一場百年一遇的洪水（即目前在任何年份發生的頻率為1%）到了2100年代後期可能會每年都會發生。

氣候正在變化的事實也意味著極端事件變得更加極端。例如，2015年,南卡羅來納州發生千年一遇的大暴雨導致47座大壩決堤。

設計新水壩和升級現有基建，需要運用更新的設計方法——考慮未來的氣候，而不僅僅是歷史危險事件。雖然較舊的水壩不一定不安全，但它們是按照過時的設計標準及施工程序，針對不同的環境條件建造的。這會影響它們在災難期間出事的可能性和後果。

發生在佛蒙特州的事件是否是對其他社區的警示？

近年美國發生的天然災害，理應促使政府機構和社區制定緊急行動計劃等措施來，為災難做好準備和規劃。

隨著開發逐漸深入鄉郊地區，美國高潛在威脅的水壩數量在過去20年中翻了一倍多，制定緊急行動計劃的水壩比例也有所增加，現在是76%，比幾年前增加不少。

脆弱的水壩和水壩潰決風險會影響我們的經濟及眾多領域。水壩有多種用途：它們提供飲用水和灌溉用水、產生能源、保護社區免受洪水侵襲，它們也是也是每年運輸超過5億噸商品的大型河道網絡的組成部分。

正如我和我的同事們所言，了解水壩等關鍵基建事故的直接和間接成本非常重要。這些信息對美國制定應對未來災難的戰略不可或缺。

本文轉載自The Conversation，香港01獲授權編譯，未經授權不得轉載，點擊閱讀英文原文。