意大利東北部小鎮(zhèn)龍加羅內(nèi)(Longarone)座落在風(fēng)景秀麗的阿爾卑斯山區(qū)中,距離著名的威尼斯僅93公里。
1963年10月9日傍晚,勞作的人們陸續(xù)回到家中,這座傳統(tǒng)的小鎮(zhèn)也漸漸歇息下來。
然而到了次日清晨太陽升起時,這一切都不復(fù)存在了。
昔日的龍加羅內(nèi)
幾十米高的巨浪混合著泥沙沖毀了龍加羅內(nèi)與周邊的5個村莊。
鎮(zhèn)上的樹木、道路、房子全都失去了蹤影,取而代之的是厚厚的一層泥土。
殘存的房屋孤零零地矗立在鎮(zhèn)子邊緣,近2000人在睡夢中被奪去性命。
他們經(jīng)歷了一場震驚世界的水壩災(zāi)難。
奇怪的是,事故的源頭瓦依昂大壩(Vajont Dam)依然完好地屹立在峽谷之間。
壩體基本沒有受到嚴(yán)重?fù)p壞,直到今天它還立在那里,仿佛一座巨型的事故紀(jì)念碑。
那么摧毀龍加羅內(nèi)的洪水是從哪里來的呢?
瓦依昂大壩
這場災(zāi)難要從第二次世界大戰(zhàn)后說起。
意大利擺脫了戰(zhàn)爭的陰霾后,開始進(jìn)入一個高速發(fā)展的時期。
與此同時,北部城市的工業(yè)發(fā)展對電力的需求與日俱增。
瓦依昂峽谷得天獨(dú)厚的地理條件使其成為了興建水力發(fā)電站的不二之選。
這里地處阿爾卑斯山區(qū),冰川融水豐富且降水充足。
再加上峽谷狹長的地形,只要建造一座水壩就能儲蓄起大量的水。
早在1939年,就有工程師對峽谷進(jìn)行了考察,并提出了最初的設(shè)計方案。
意大利國內(nèi)的電力集團(tuán)也瞅準(zhǔn)了這里的利益,開始為建造大壩奔走游說。
瓦依昂峽谷及遠(yuǎn)處的村鎮(zhèn)
在亞德里亞電力協(xié)會(SADE)的游說下,國會35位部長中的13位開會決定,要在意大利北部修建一座當(dāng)時世界上最高的拱壩*。
不過這個表決其實是無效的,因為法律規(guī)定討論這類重大議題時,必須有超半數(shù)的部長到場。
盡管不合法,意大利總統(tǒng)路易吉·伊諾第(Luigi Einaudi)還是在1948年簽署批準(zhǔn)了這一議案。
*注:現(xiàn)排名世界第七。世界上已建成最高的水壩是位于中國四川省雅礱江上的錦屏一級大壩,高達(dá)305米。
路易吉·伊諾第
按照計劃,瓦依昂大壩高230m,壩身采用先進(jìn)的雙曲拱結(jié)構(gòu),在水平與垂直兩個方向都呈彎曲狀。
這種結(jié)構(gòu)的受力條件優(yōu)秀,在承受大荷載的同時還能做得很薄,非常節(jié)省材料。
實際上人類修建拱壩已有悠久的歷史。
早在一千多年以前,人們就已意識到拱結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的攔蓄水流的能力。
在承受水壓力時,拱結(jié)構(gòu)可以將豎向的壓力轉(zhuǎn)化為向兩端的水平推力,并傳遞給兩岸巖石。
而且拱結(jié)構(gòu)內(nèi)部主要產(chǎn)生壓力,所以能充分發(fā)揮混凝土材料*抗壓強(qiáng)度很高,但抗拉性能較差的特點(diǎn)。
*注: 通?;炷廖⒂^層面上存在許多裂縫,而混凝土的破壞是由于裂縫的發(fā)展產(chǎn)生的。受壓狀態(tài)下裂縫不會發(fā)展反而趨于閉合,而受拉狀態(tài)下裂縫發(fā)展則導(dǎo)致混凝土發(fā)生破壞。因此混凝土中常加入鋼筋提高抗拉強(qiáng)度。
但是單曲拱壩也有一個缺點(diǎn),它更適用于上下寬度相差不大的峽谷。
若遇到像瓦依昂峽谷一樣的V型截面,上寬下窄的壩體就會出現(xiàn)問題。
在外半徑不變的條件下,由于下部拱的寬度較小,形狀更趨近于平面,因此拱的作用不明顯,常常要增加壩體厚度來確保安全。
瓦依昂大壩采用的雙曲拱結(jié)構(gòu),各層拱圈外半徑由上至下逐漸減小,在壩底仍然保持了受力良好的拱結(jié)構(gòu)。
如此一來,底部的壩體只需要相對少的材料就能達(dá)到令人滿意的強(qiáng)度。
大壩的設(shè)計師更是宣稱,瓦依昂大壩能夠承受超過設(shè)計值11倍的荷載而不坍塌。
建造中的瓦依昂大壩
1956年大壩正式動工,但施工還不滿一年,建造計劃就出現(xiàn)了變動。
意大利的政客希望將瓦依昂大壩的用途改成為核電站配套服務(wù)的抽水蓄能電站*。
這樣大壩的高度就從原先230m增加至262m,庫容也因此增大到初始設(shè)計的3倍,達(dá)1.65億立方米。
*注:利用核電站平日多余的電能抽水至高處,在用電高峰期再放水發(fā)電的水電站。它可將多余的電能,轉(zhuǎn)變?yōu)橛秒姼叻鍟r期的高價值電能,提高核電站的效率。
在大壩施工期間,人們也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了令人擔(dān)憂的問題。
原來瓦依昂峽谷的地質(zhì)構(gòu)造是由石灰?guī)r和粘土相互層疊形成。
石灰?guī)r層間的粘土吸水后很容易變成泥漿,而泥漿就相當(dāng)于巖層間的潤滑劑,有導(dǎo)致深層滑坡的風(fēng)險。
同時經(jīng)過地質(zhì)勘察人們發(fā)現(xiàn),大壩的上游還存在著老滑坡*,這也是一個巨大的隱患。
1959年,工程專家和技術(shù)顧問向大壩建設(shè)方提出水庫左岸的斜坡穩(wěn)定性存在疑問。
但質(zhì)疑沒有得到建設(shè)者的重視,施工還是按計劃照常進(jìn)行。
*注:若干年前的滑坡遺跡,平時是穩(wěn)定的,但若外界條件改變,就有可能再次滑動。按形成年代可分為新滑坡、老滑坡、古滑坡、正在發(fā)展中滑坡。
1960年瓦依昂大壩建成封頂,同年開始實驗性蓄水。
隨著水位漲高,巖層間的粘土被浸潤,并開始變得不穩(wěn)定。
在10月份水位升至163m時,在大壩左岸上出現(xiàn)了長達(dá)2km的拉裂縫。
這表明大塊山體有往下滑移的趨勢,人們不得不開始重視起來。
工程師對滑坡位移進(jìn)行了觀測,他們發(fā)現(xiàn)山體以每天3-4厘米的速度移動著。
到了11月4日,蓄水深度達(dá)到了180m,大壩左岸突然發(fā)生了局部的滑坡。
約70萬立方米的巖質(zhì)滑坡滑入水庫,在大壩前制造出10m高的浪。
大壩的管理者決定全力控制山體滑移速度,但同時也不愿放棄蓄水的計劃。
兩次局部滑坡的位置
設(shè)計部門認(rèn)為,水位上升是造成滑坡的關(guān)鍵因素,且認(rèn)定降低水位上升速度可以阻止滑坡發(fā)展。
他們計劃在控制滑坡速度的同時,慢慢將水庫注滿。
如果滑動速度過快,就降低水面讓它放緩,最終達(dá)到讓山體緩慢滑入水庫的目的。
隨后的兩年里,人們監(jiān)視著山坡的位移,不斷進(jìn)行著蓄水排水的試驗。
這個辦法一直都挺管用,山坡位移速度基本被控制在每天0.3cm以下。
但1962年底,意大利國家電力公司買下了水庫,為了盡快完成驗收,蓄水的速度明顯加快了。
次年8月中旬,水深維持在240m不變,但位移速度卻反常地持續(xù)增加,十來天后更是增至每天3.5cm。
人們逐漸意識到不妙,可是此時降低水位已經(jīng)太晚了。
自9月28日起,瓦依昂地區(qū)連降大雨。
大量雨水滲入山體中,不僅進(jìn)一步削弱了巖層間的摩擦力,還增加了山體自身的重量。
山體滑移速度不受控制地越來越快,已經(jīng)超過了每天20cm。
人們開始聽到瓦依昂山谷中傳來奇怪的聲音,水庫里的水也無故變得渾濁起來。
1963年10月9號22點(diǎn)39分,災(zāi)難發(fā)生了。
大約2.6億立方米的山體滑坡以110km/h的速度沖入水庫,將1800m長的庫段全部填滿。
部分山體甚至一直推進(jìn)到對岸140m高的山上,整個過程用時不到45秒。
橫向滑落的山體掀起了滔天巨浪,高達(dá)250m的涌浪分別襲擊了大壩的上下游地區(qū)。
上游10公里以內(nèi)的沿岸村莊、橋梁均被突如其來的巨浪沖毀。
約2500萬立方米庫水越過瓦依昂大壩涌向下游城鎮(zhèn),浪頭竟比大壩還要高出150m。
棕色為滑坡區(qū)域,淺藍(lán)色為巨浪襲擊區(qū)域
翻過大壩的洪水呼嘯著到達(dá)1.4km外的峽谷出口,此時涌浪還保持著70m的高度。
巨浪在毫無預(yù)警之下席卷了龍加羅內(nèi)和附近5個村莊,還在睡夢中的人們根本來不及反應(yīng),共1925人在沖擊中遇難,幾乎無人生還。
木制房屋在洪水中不堪一擊
滑坡激起的空氣沖擊波威力同樣十分驚人。
大壩地下廠房的鋼梁扭曲后被剪斷,調(diào)壓室鋼門被氣浪硬生生推出12m遠(yuǎn)。
在廠房內(nèi)值班和住宿的60名技術(shù)人員除1人外幸存外,其余全部死亡。
當(dāng)時正在壩頂監(jiān)測情況的工程師和工人們也無一幸免。
經(jīng)計算,巨浪對瓦依昂大壩的沖擊力是廣島原子彈爆炸所產(chǎn)生力的兩倍。
出人意料的是,大壩憑借優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)受住了巨大的荷載沖擊,僅壩頂輕微受損。
挺立在峽谷間的大壩還攔住了身后的泥石流,避免了更大的傷亡。
也因為這樣,瓦依昂水庫被泥漿與堆積物填滿,大壩失去了原本蓄水發(fā)電的功能。
在接下來的善后工作中,意大利政府不僅要救助安置災(zāi)民,還要抓緊抽空水庫內(nèi)殘存的積水,減輕滑坡體對大壩的壓力。
至此瓦依昂大壩肩負(fù)的使命還沒開始就已徹底結(jié)束。
水庫變泥潭
事后調(diào)查發(fā)現(xiàn),除自然因素外,人為疏忽也是釀成災(zāi)禍的重要原因。
若大壩沒有貿(mào)然增加高度,保持原來230m的設(shè)計,水對邊坡的浸泡作用就不會如此嚴(yán)重。
如果大壩管理者在出現(xiàn)滑坡跡象時就及時停止蓄水,岸邊的山體也不至于在三年的充分浸泡后最終崩潰。
災(zāi)后人們茫然地尋找著故居
這場災(zāi)難給意大利帶來了巨大的社會影響。
全國性的滑坡防治委員會因此成立,并在多地分別建立了研究中心和試驗中心。
地質(zhì)災(zāi)害防治也被政府列為最為關(guān)注的問題之一。
應(yīng)國內(nèi)民眾要求,阿爾卑斯山區(qū)的水電、流域開發(fā)項目必須要得到當(dāng)?shù)刈h會通過才能實施。
從工程結(jié)構(gòu)的角度,瓦依昂大壩的設(shè)計無疑是成功的。
它承受了數(shù)倍于設(shè)計值的荷載而依舊安然無恙。
但瓦依昂大壩這個項目確實也是失敗的,不僅建成后沒有發(fā)出一度電,還導(dǎo)致了巨額的經(jīng)濟(jì)和社會損失,留給幸存者的也只有慘痛的回憶。
事實上,每一個大型項目都牽涉著周邊無數(shù)人的利益安全。
在國家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)遍地開花時,建設(shè)者更應(yīng)秉持嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的態(tài)度。
要知道真正造福于民的項目才是好的項目,瓦依昂滑坡災(zāi)難給我們敲響了警鐘。
來源:SEM