二戰結束之後,義大利滿目瘡痍,缺少從汽車到麵包的幾乎一切產品。為了獲得重建所必需的電力供應,也為了滿足電力集團對利潤的渴望,1943年,SADE(亞德里亞電力協會)的遊說下,國會中35位部長中的13位被召集起來舉行會議,想要定在義大利東北部阿爾卑斯山區的瓦依昂峽谷修建一座當時世界上最高的大壩——瓦依昂大壩(Vajont Dam)。
儘管根據義大利法律規定,要表決是否興建瓦依昂大壩這樣的議題,必須有超過半數的部長到會,因此表決結果事實上是非法和無效的,但1948年,義大利共和國的第一任總統路易吉•埃納烏迪還是簽署批准了這一議案。
大壩的修建在爭議中進行瓦依昂峽谷地處阿爾卑斯山區,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行了考察,並提出了最初的設計方案
按照計劃,瓦依昂大壩高230m,壩身採用先進的雙曲拱結構,雙曲拱結構指在水平與垂直兩個方向都呈彎曲狀。它是拱壩中最具有代表性的壩型。雙曲拱壩的水平向彎曲可以發揮拱的作用,豎直向彎曲可實現變中心、變半徑以調整拱壩上下部的曲率和半徑。這種結構的受力條件優秀,在承受大荷載的同時還能做得很薄,非常節省材料。
在早期,雙曲拱壩體形的決定在很大程度上依靠模型試驗。50~60年代許多著名的雙曲拱壩的體型設計都是出自世界上著名的義大利模型和結構試驗研究所。
1956年,大壩正式開始施工。大壩設計 師、著名建築學家塞門薩宣稱,瓦依昂大壩可以承受超過設計值11倍的負荷而安然無恙。
1957年4月,瓦依昂大壩開工不到一年,義大利的政客們便將大壩改為核電站配套服務的抽水蓄能電站,高度從初始的230米增加到262米。這樣就使水位上升到722.5米高程,不但在雙曲拱壩中首屈一指,而且成為世界第一高的 大壩;庫容也增加到初始設計的三倍,達1.65億 立方米。
而這盲目的加高就存在了問題,因為大山承受不起了,瓦依昂峽谷由巨厚的侏羅系中統厚層石灰岩、侏羅系上統薄層泥灰岩與白堊系下統厚層燧石灰岩的岩層構成。峽谷區的岸坡上部和分水嶺上覆蓋有不厚的第四紀堆積物。 其下,經過強烈構造變位的石灰岩在岸坡上部以33—40。傾角傾向於峽谷型河床(因屬向斜 型河谷,兩岸岩層均傾向河床,至河床部位岩層平緩)。滑體具有良好的臨空條件。
受陣列裂隙(構造裂隙及岸邊卸荷裂隙)切割,並有構造破碎帶和岩層軟弱帶。 所有這些具不利走向的構造裂隙系統分割了岸坡巖體,使其沿著由陡至緩變傾角的碟形滑動面下滑。滑坡體 岩層沿著已軟化的泥灰岩及粘土夾層(屬上侏羅統)滑動,屬於超巨型極深層順層巖質滑坡。滑動面位於上侏羅統薄層泥質灰巖夾泥化層和下白堊統厚層燧石灰岩的介面上。綜上 可見,對於修建大壩來說,瓦依昂峽滑坡區的自然地質環境是非常不利的。
還在施工的時候,工程設計專家和技術顧問等就對水庫左岸斜坡的穩定性存有疑問,但是設計師認為滑坡不可能發生,他認為:
1、鑽孔未查到深部有明顯的軟弱面;2、非對稱向斜起到天然阻止斜坡移動的作用;3、地震勘探顯示河谷兩岸岩石很堅硬,彈性模量很高。
所以施工施工照常進行,直到大壩建成,仍未對岸坡的穩定性及發展趨勢作出明確判斷。
不過當時考慮到兩岸巖體內裂隙發育,工程師還採用了預應力錨索進行加固,左岸用125根,右岸用25根,每根長55米。
大壩建成,大山卻垮了1959年秋天,瓦依昂大壩竣工,1960年2月水庫開始試驗性蓄水。原本相對穩定的岩層在巨大的水壓下開始滲水,坡體開始變得不穩定。
同年10月,當水位到達635米時,左岸地面出現一道長達1800 ~ 2000米的裂縫,隨後發生了局 部崩塌,塌方體積達70萬立方米,壩前出現高 達10米的湧浪,當蓄水達到652米的時候,岸坡位移速度已增至每天3.5釐米。蓄水隨後停止,水位被降至600 米以下,位移隨即減少至0.3釐米/天左右。
設計部門認定是水位上升引起孔隙水壓力上升,這是造成滑坡的關鍵因素,因此降低水位上升速度可以阻止滑坡的發展。在接下來的2年時間裡,這一措施收到了一定成效, 但隨著蓄水和排水試驗的反覆進行,岸坡位移也隨之時大時小,始終無法徹底消除。
1962年底,國家電力公司買下了瓦依昂水庫,為儘早透過驗收,從1963 年初開始,蓄水試驗的步子再一次加快。到了 9月初,水位提高至715米時,岸坡 位移速度已增至每天3.5釐米。不過有關人員做過一些穩定性研究工作,並做過比例尺為1 : 200的水 庫滑坡模擬試驗。根據試驗。假設滑體落入水庫的持續時間為1分鐘,則引起的最大涌浪 高度為22.5m。因而,誤認為蓄水至700m高程是安全的。所以他們把蓄水位降到了705米左右。
這個時候,似乎大自然也對義大利政府人員也表示不滿,瓦依昂峽谷附近大雨連綿,加劇了岸坡位移,岸坡位移達到了每天超過20釐米的驚人水平。
1963年10月9號22點39分,瓦依昂水庫南坡一塊南北寬超過500米、 東西長約2000米、平均厚度約250米的巨大山體掉入了水庫之中,將1800m長的庫段全部填滿,部分山體甚至一直推進到對岸140m高的山上,整個過程用時不到45秒。
如此龐大的山體掉入水庫,頓時掀起了滔天巨浪,高達250m的湧浪分別襲擊了大壩的上下游地區,浪頭竟比大壩還要高出150m。
東面的湧浪沿山谷衝向水庫上游,將上游10 公里以內的沿岸村莊、橋樑悉數摧毀;西面的湧浪高於大壩150米,翻過大壩衝向水庫下游,由於壩下游河道太狹窄,越壩洪水難以迅速衰減,致使湧浪前峰到達下游峽谷出口時仍然高達70米。
在7分鐘之內,洪水席捲了5個村莊,共有1900餘人在這場災難中喪命,700餘人受傷。巨大的空氣衝擊波使瓦依昂大壩電站地下廠房內的行車鋼樑發生扭曲剪斷,將廊道內的鋼門推出12米,正在廠房內值班和住宿的60名技術人員除1人倖存外,其餘全部死亡;正在壩頂監視安全的設計者、工程師和工人們無一倖免。
不過,設計師還是很牛的,經受住了8倍於設計值的衝擊,瓦依昂大壩依然完好。也得益於如此堅挺的大壩,攔住了身後的泥石流,避免了更大的傷亡。如今,瓦依昂峽谷被泥漿與堆積物填滿,大壩也失去了它原有的作用。
如今的瓦依昂大壩像一座歷史紀念碑,在訴說當初那場不該發生的災難。
總結世界最高大壩建成,大山卻垮了,洪水席捲村莊,如此諷刺的事情卻真實發生了,這可以說是大自然對人類的懲罰。
這一巨大的慘痛事件發生之後,世界上一些先進國家(地區)已從歷史的沉痛教訓中 醒悟過來,將地質災害防治與工程地質環境保護列為政府最關注的問題之一。
人類和自然相比,還是非常渺小的。人類雖然能夠利用自己的智慧改變自然,並對其產生作用和影響;反之,自然亦有相應的反饋(如產生滑坡、誘發 地震等)。人類如果不能正確地認識並掌握地質 環境的可能變化規律和趨勢,就要遭到自然的“報復”。
參考資料:
《義大利瓦依 昂水庫滑坡事件的啟示》鍾立勳 地礦部環境地質研究所
《瓦依昂大壩悲劇:工程地質史上的災難》