论文部分内容阅读
1943年，意大利刚刚结束墨索里尼的独裁统治，从第二次世界大战的硝烟中摆脱出来，整个国家早已满目疮痍，缺少从面包到汽车的几乎一切物品。为获得重建所必需的电力供应，也为了满足电力集团对利润的渴望，在亚德里亚电力协会的游说下，国会35位部长中的13位被召集起来，开会决定在意大利东北部阿尔卑斯山区建一座当时世界上最高的大坝之一的瓦依昂大坝。
根据法律规定，要表决这类议题，必须有超过半数的部长到会，因此表决结果是非法的无效的；但1948年，意大利共和国的第一任总统路易吉·埃纳乌迪还是批准了这一议案。
一场科技史上的大灾难，正悄然而至。
先进的大坝设计
瓦依昂大坝位于意大利北部阿尔卑斯山区皮亚韦河的左岸支流瓦依昂河上，离水城威尼斯仅90公里。阿尔卑斯山区良好的森林覆盖和得天独厚的气候条件，使得这里春夏秋三季雨量充沛，山谷中河流淙淙，水利资源十分丰富。早在1939年，工程师们就进行了考察，提出了最早的设计方案：鉴于单独一个山谷的溪流的水力较小、而相邻山谷相距很近，还提出了修建穿山隧洞，将相邻的峡谷湖泊、溪流联接起来，集中水量和落差，建立大型水电站的工程构想。根据规划，瓦依昂大坝的坝身达230米。1956年，大坝正式开工。
瓦依昂大坝的独到之处在于采用了双曲拱结构。双曲拱是意大利人异乎寻常的灵感与想象力在服装设计领域之外的卓越体现，这种坝体在水平和垂直两个方向都呈弧形，前卫大胆的设计使载荷施加在坝拱上，减轻了梁的载荷，不但受力条件更好，可以承载更强的负荷，而且坝身可以造得很薄，节省了工期和用料。
为改善坝体应力状况，沿坝体周边还设置了一道像铰一样的缝，将坝体与其下的垫座分开，坝体从上到下也设置了4条水平缝，从而大大加强了拱的作用。为保证浇筑质量，所有这些缝都在冬季进行灌浆。地基也作了全面处理，进行了灌浆作业。考虑到两岸岩体内裂隙发育，还采用了预应力锚索进行加固，左岸用125根，右岸用25根，每根长55米。大坝设计师、著名建筑学家塞门萨宣称，瓦依昂大坝可以承受超过设计值11倍的负荷而安然无恙。
罗马政客放卫星
上世纪50年代末是一个躁动的时期，大跃进的情况正在很多国家发生。那时正值世界核电开发的黄金时代。核电具有更高、更稳定的发电量，这无疑是比水电更大的诱惑。
1957年4月，瓦依昂大坝开工不到一年，罗马的政客们便放了一个大卫星：大坝改成为核电站配套服务的抽水蓄能电站，高度从初始的230 米增加到264. 6米。这样就使水位上升到海拔722.5米高程，其不但在双曲拱坝中首屈一指，且成为世界第二高的大坝；库容也增加到初始设计的三倍，达1.65亿立方米。
设计方案换新，总设计师当然也换人，一颗新的高产卫星似乎就要冉冉升起了。
然而，瓦依昂山谷的地质构造却不是那么令人鼓舞：数千万年前这里是一片海洋，形成了石灰岩和粘土相互层叠的结构，石灰岩层间的粘土层在受水浸润时极易形成泥浆，使岩层间的摩擦力降低，存在滑坡的隐患。施工刚开始，工程人员就发现左坝肩岸坡很不稳定，有学者提出有产生深部滑坡的可能性；但设计师认为深部滑坡不可能发生：一是钻孔未查到深部有明显的软弱面，二是非对称向斜起到天然阻止斜坡移动的作用；三是地震勘探显示河谷两岸岩石很坚硬、弹性模量很高。于是，施工照常进行，直到大坝建成，仍未对岸坡的稳定性及发展趋势作出明确判断。不过，设计师还是按常规，考虑了水库可能发生的各种灾害，如大坝坝体破坏、滑坡等问题，并在大坝下游及与居民点相近的地点设置了一系列诸如防洪墙、泄洪道之类防洪减灾设施。
只有女记者蒂娜·梅琳在报纸上大声疾呼库区滑坡的危险性。由于她是意共党员，她的呼吁被嘲讽为共产党对私人企业不怀好意的干涉，并被以“散布虚假和误导性信息可能扰乱公共秩序”的罪名起诉。具有讽刺意味的是，瓦依昂地区的村民们希望在此修建一座横跨水库的步行桥，却被否定，理由是“库区的地质条件不允许”。
灾祸苗头频现
1959年秋天，瓦依昂大坝竣工。1960年2月，水库开始试验性蓄水。原本相对稳定的岩层在巨大的水压下开始渗水，水和岩层深处的粘土发生作用，坡体开始变得不稳定。
同年10月，当水位到达635米时，左岸地面出现一道长达近2公里的裂缝。随后发生局部崩塌，塌方体积达70万立方米，坝前出现高达10米的涌浪。一个月以后水位上升到652米，崩塌滑坡再次发生，岸坡位移速度达到每天3.5厘米。
恐惧万分的水电站工人连夜撤离，这次没人敢无视问题了。蓄水随后停止，水位被降至600米以下，位移随即减少至每天0.3厘米左右。设计部门认为，水位上升引起孔隙水压力上升是造成滑坡发生的关键因素，并认定降低水位上升速度就可以阻止滑坡发展。
在以后两年里，这一措施有一定成效。可是，随着蓄水和排水试验的反复进行，岸坡位移也随之时大时小，始终无法彻底消除，库区地震也十分频繁。
1962年底，意大利国家电力公司买下了瓦依昂水库。为尽早通过验收，从1963年初开始，蓄水试验的步子再次加快。4月份，库区水位达702米；7月中旬，水位增至710米，某些控制观察点录得每天超过0.5厘米的移动量；到8月份增加到每天0.8厘米。9月初，水位至715米时，位移速度增至每天3.5厘米。有关部门企图降低位移速度，开始缓慢降低水位至705米，但从9月28起瓦依昂地区普降大雨，进一步恶化了岸坡结构，位移反而继续增加至每天超过20厘米的惊人水平。瓦依昂山谷中发出奇怪的声音，水库里的水也变得浑浊，山脚下的公路在两年的时间里移动了半米多。当地政府发出警告，惶恐不安的村民开始陆续逃离家园，然而这一切已经太晚、太晚。
亡羊补牢前车鉴
由于滑坡涉及的范围太大，当地地质水文情况又极为复杂，时至今日瓦依昂灾难的许多细节仍不清楚。
然而，毫无疑问，贪婪是导致灾难的罪魁祸首。政客们明知在表决程序非法的情况下仍然通过决议，这背后是电力集团对利润的渴求；建设方在明知地质查勘不充分、地质人员素质不高的情况下仍然一意孤行，利润的诱惑同样是一个重要原因。不贪婪，大坝的高度就不会是后来的264.6米，对边坡的浸泡就不会有那么严重，至少滑坡的规模会大幅下降；即便大坝加高，发现滑坡苗头及时停止蓄水，而不是急于通过验收，也可以挽救上下游数千人的生命。
官僚主义则在这场灾难中起了推波助澜的作用。瓦依昂灾难发生后两天，国电公司宣称“这次山体滑坡是不可预测的”。经过冗长的法律程序，1965年7月，国会成立一个委员会调查事件的责任，只有意共向议会提交了对SADE、国电和能源部长的不信任案，但最终调查结果与国电的结论毫无二致。
从技术角度讲，瓦依昂大坝的设计是成功的，建筑质量是过硬的，经受住了8倍于设计值的冲击而安然无恙；然而，我们不能只从技术角度孤立地研究坝体结构本身，还要着重研究水利设施对人类生产生活的影响，看水利设施能否与人和自然和谐相处。
瓦依昂水坝从建成到毁灭，没发出一度电，却造成了上下游惨重的人员伤亡和财产损失；瓦依昂山谷失去了昔日的秀美，直到今天仍然到处可见大片裸露的山体，生态没有完全恢复。瓦依昂水库依然存在，只是保留了一个很小的供观赏的人工湖，完全失去了蓄能发电的作用。水利设施不能为民造福，无法与自然和谐相处，再好的坝体又有何用？
从这个意义上讲，瓦依昂大坝是一个不折不扣的失败之作。
值得欣慰的是，瓦依昂灾难促进了立法程序的改变。应民众的要求，阿尔卑斯山地的水电、流域开发项目，必须得到当地议会的通过才能实施。此外，灾难还促使意大利政府加强了对工程咨询顾问的监管，实行了“专家咨询终生负责制”。亡羊补牢，也是不幸之中的万幸。
根据法律规定，要表决这类议题，必须有超过半数的部长到会，因此表决结果是非法的无效的；但1948年，意大利共和国的第一任总统路易吉·埃纳乌迪还是批准了这一议案。
一场科技史上的大灾难，正悄然而至。
先进的大坝设计
瓦依昂大坝位于意大利北部阿尔卑斯山区皮亚韦河的左岸支流瓦依昂河上，离水城威尼斯仅90公里。阿尔卑斯山区良好的森林覆盖和得天独厚的气候条件，使得这里春夏秋三季雨量充沛，山谷中河流淙淙，水利资源十分丰富。早在1939年，工程师们就进行了考察，提出了最早的设计方案：鉴于单独一个山谷的溪流的水力较小、而相邻山谷相距很近，还提出了修建穿山隧洞，将相邻的峡谷湖泊、溪流联接起来，集中水量和落差，建立大型水电站的工程构想。根据规划，瓦依昂大坝的坝身达230米。1956年，大坝正式开工。
瓦依昂大坝的独到之处在于采用了双曲拱结构。双曲拱是意大利人异乎寻常的灵感与想象力在服装设计领域之外的卓越体现，这种坝体在水平和垂直两个方向都呈弧形，前卫大胆的设计使载荷施加在坝拱上，减轻了梁的载荷，不但受力条件更好，可以承载更强的负荷，而且坝身可以造得很薄，节省了工期和用料。
为改善坝体应力状况，沿坝体周边还设置了一道像铰一样的缝，将坝体与其下的垫座分开，坝体从上到下也设置了4条水平缝，从而大大加强了拱的作用。为保证浇筑质量，所有这些缝都在冬季进行灌浆。地基也作了全面处理，进行了灌浆作业。考虑到两岸岩体内裂隙发育，还采用了预应力锚索进行加固，左岸用125根，右岸用25根，每根长55米。大坝设计师、著名建筑学家塞门萨宣称，瓦依昂大坝可以承受超过设计值11倍的负荷而安然无恙。
罗马政客放卫星
上世纪50年代末是一个躁动的时期，大跃进的情况正在很多国家发生。那时正值世界核电开发的黄金时代。核电具有更高、更稳定的发电量，这无疑是比水电更大的诱惑。
1957年4月，瓦依昂大坝开工不到一年，罗马的政客们便放了一个大卫星：大坝改成为核电站配套服务的抽水蓄能电站，高度从初始的230 米增加到264. 6米。这样就使水位上升到海拔722.5米高程，其不但在双曲拱坝中首屈一指，且成为世界第二高的大坝；库容也增加到初始设计的三倍，达1.65亿立方米。
设计方案换新，总设计师当然也换人，一颗新的高产卫星似乎就要冉冉升起了。
然而，瓦依昂山谷的地质构造却不是那么令人鼓舞：数千万年前这里是一片海洋，形成了石灰岩和粘土相互层叠的结构，石灰岩层间的粘土层在受水浸润时极易形成泥浆，使岩层间的摩擦力降低，存在滑坡的隐患。施工刚开始，工程人员就发现左坝肩岸坡很不稳定，有学者提出有产生深部滑坡的可能性；但设计师认为深部滑坡不可能发生：一是钻孔未查到深部有明显的软弱面，二是非对称向斜起到天然阻止斜坡移动的作用；三是地震勘探显示河谷两岸岩石很坚硬、弹性模量很高。于是，施工照常进行，直到大坝建成，仍未对岸坡的稳定性及发展趋势作出明确判断。不过，设计师还是按常规，考虑了水库可能发生的各种灾害，如大坝坝体破坏、滑坡等问题，并在大坝下游及与居民点相近的地点设置了一系列诸如防洪墙、泄洪道之类防洪减灾设施。
只有女记者蒂娜·梅琳在报纸上大声疾呼库区滑坡的危险性。由于她是意共党员，她的呼吁被嘲讽为共产党对私人企业不怀好意的干涉，并被以“散布虚假和误导性信息可能扰乱公共秩序”的罪名起诉。具有讽刺意味的是，瓦依昂地区的村民们希望在此修建一座横跨水库的步行桥，却被否定，理由是“库区的地质条件不允许”。
灾祸苗头频现
1959年秋天，瓦依昂大坝竣工。1960年2月，水库开始试验性蓄水。原本相对稳定的岩层在巨大的水压下开始渗水，水和岩层深处的粘土发生作用，坡体开始变得不稳定。
同年10月，当水位到达635米时，左岸地面出现一道长达近2公里的裂缝。随后发生局部崩塌，塌方体积达70万立方米，坝前出现高达10米的涌浪。一个月以后水位上升到652米，崩塌滑坡再次发生，岸坡位移速度达到每天3.5厘米。
恐惧万分的水电站工人连夜撤离，这次没人敢无视问题了。蓄水随后停止，水位被降至600米以下，位移随即减少至每天0.3厘米左右。设计部门认为，水位上升引起孔隙水压力上升是造成滑坡发生的关键因素，并认定降低水位上升速度就可以阻止滑坡发展。
在以后两年里，这一措施有一定成效。可是，随着蓄水和排水试验的反复进行，岸坡位移也随之时大时小，始终无法彻底消除，库区地震也十分频繁。
1962年底，意大利国家电力公司买下了瓦依昂水库。为尽早通过验收，从1963年初开始，蓄水试验的步子再次加快。4月份，库区水位达702米；7月中旬，水位增至710米，某些控制观察点录得每天超过0.5厘米的移动量；到8月份增加到每天0.8厘米。9月初，水位至715米时，位移速度增至每天3.5厘米。有关部门企图降低位移速度，开始缓慢降低水位至705米，但从9月28起瓦依昂地区普降大雨，进一步恶化了岸坡结构，位移反而继续增加至每天超过20厘米的惊人水平。瓦依昂山谷中发出奇怪的声音，水库里的水也变得浑浊，山脚下的公路在两年的时间里移动了半米多。当地政府发出警告，惶恐不安的村民开始陆续逃离家园，然而这一切已经太晚、太晚。
亡羊补牢前车鉴
由于滑坡涉及的范围太大，当地地质水文情况又极为复杂，时至今日瓦依昂灾难的许多细节仍不清楚。
然而，毫无疑问，贪婪是导致灾难的罪魁祸首。政客们明知在表决程序非法的情况下仍然通过决议，这背后是电力集团对利润的渴求；建设方在明知地质查勘不充分、地质人员素质不高的情况下仍然一意孤行，利润的诱惑同样是一个重要原因。不贪婪，大坝的高度就不会是后来的264.6米，对边坡的浸泡就不会有那么严重，至少滑坡的规模会大幅下降；即便大坝加高，发现滑坡苗头及时停止蓄水，而不是急于通过验收，也可以挽救上下游数千人的生命。
官僚主义则在这场灾难中起了推波助澜的作用。瓦依昂灾难发生后两天，国电公司宣称“这次山体滑坡是不可预测的”。经过冗长的法律程序，1965年7月，国会成立一个委员会调查事件的责任，只有意共向议会提交了对SADE、国电和能源部长的不信任案，但最终调查结果与国电的结论毫无二致。
从技术角度讲，瓦依昂大坝的设计是成功的，建筑质量是过硬的，经受住了8倍于设计值的冲击而安然无恙；然而，我们不能只从技术角度孤立地研究坝体结构本身，还要着重研究水利设施对人类生产生活的影响，看水利设施能否与人和自然和谐相处。
瓦依昂水坝从建成到毁灭，没发出一度电，却造成了上下游惨重的人员伤亡和财产损失；瓦依昂山谷失去了昔日的秀美，直到今天仍然到处可见大片裸露的山体，生态没有完全恢复。瓦依昂水库依然存在，只是保留了一个很小的供观赏的人工湖，完全失去了蓄能发电的作用。水利设施不能为民造福，无法与自然和谐相处，再好的坝体又有何用？
从这个意义上讲，瓦依昂大坝是一个不折不扣的失败之作。
值得欣慰的是，瓦依昂灾难促进了立法程序的改变。应民众的要求，阿尔卑斯山地的水电、流域开发项目，必须得到当地议会的通过才能实施。此外，灾难还促使意大利政府加强了对工程咨询顾问的监管，实行了“专家咨询终生负责制”。亡羊补牢，也是不幸之中的万幸。