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氣候變化與大壩安全:沙漠之國利比亞兩座梯級水庫潰壩

2023-09-19新聞來源:水電總院

利比亞,地中海南岸的北非國家,國土麵積約176萬平方公裏,其90%以上的國土都被沙漠和半沙漠覆蓋,既沒有常年河流,天然湖泊也很少,地表水資源十分有限。放眼一看,黃沙一片。作為一個幹旱少雨,且缺少內流河的國家,曾在卡紮菲時代提出當今世界上最大的灌溉工程,即大人工河項目。為解決供水和灌溉難題,沙漠之中建大壩,或許對利比亞人來說已見怪不怪了,因為利比亞已建16座大壩,總庫容達到3.85億立方米。

利比亞國土被沙漠和半沙漠覆蓋

利比亞沙漠中的大水庫(與平時見的不一樣吧)

作為世界上最幹旱的國家之一,利比亞全國隻有5%的土地平均降水量超過100毫米,南部很多地區降水量甚至僅有10毫米,但就在如此水比油貴的地區,卻因颶風襲擊,導致兩座梯級水庫大壩潰決,造成嚴重洪澇災害。據路透社、紐約時報、新華社等中外媒體報道,2023年9月10日,颶風“丹尼爾”襲擊了利比亞東部地區,引發嚴重洪水災害,利比亞東部德爾納(班加西東部約200公裏)發生洪災導致瓦迪德納(Wadi-Derna)河流上兩座梯級大壩潰決,德爾納市四分之一地區被淹沒,截止當地時間14日,洪災已導致11300人遇難,當地還有10100人失蹤。

1氣候變暖使得地中海熱帶氣旋形成颶風南移,襲擊利比亞

過去40 年裏,地中海的平均氣溫上升了大約 2 攝氏度。根據西班牙研究中心 CEAM 的數據,今年夏天,地中海每天的平均海麵溫度創下了7月份和8月份的新紀錄,分別達到了28 攝氏度(82華氏度),這是任何月份中首次達到的最高溫度。

那麼,什麼是颶風呢?它是一種大型的旋轉熱帶風暴,形成於開闊的海洋,並以每小時72英裏以上的速度向陸地移動。颶風的形成需要滿足幾個條件,其中最重要的是海洋溫度至少為80華氏度。這樣,海洋就會釋放出大量的水汽,形成低壓區域。當低壓區域受到地球自轉的影響而旋轉時,就會產生強大的氣旋。氣旋會不斷吸收海洋的熱量和水汽,從而增強自身的能量和速度。當氣旋達到一定的強度和規模時,就被稱為颶風。而9月10日早晨,丹尼爾的中心移動到利比亞沿海的班加西附近,距離德爾納約160公裏。威斯康星大學-- 麥迪遜分校的 MIMIC-TPW2 係統分析顯示,丹尼爾中心的可降水水量(地表一點上方的水分含量)在51-76毫米(2-3 英寸)之間。這樣的水分含量在8月底甚至在美國墨西哥灣沿岸地區也是非常顯著的,那裏的氣候遠比利比亞沿海地區濕潤。

那麼,利比亞為什麼會遭到颶風的襲擊呢?利比亞屬地中海氣候區域。這裏通常不會出現熱帶風暴或者颶風。但是,由於全球變暖的影響,海洋溫度升高了,導致了更多的水汽蒸發和更強的氣旋形成。同時,由於氣候變化的影響,颶風的路徑也發生了變化。一般來說,颶風在北半球會沿著逆時針方向移動,並受到高壓區域和陸地阻擋而減弱或消失。在某些情況下,颶風可能會受到其他氣象因素的影響而改變方向或加速。這就是為什麼颶風“丹尼爾”能夠穿過地中海,並以極高的速度襲擊利比亞東部地區。

2瓦迪德納河兩座梯級水庫大壩連潰,損失極為慘重

德爾納市為利比亞沿海港口城市,瓦迪德納河上的阿爾比拉德、阿布曼蘇爾兩座水庫為城市生活生產供水。據了解,受利比亞沙漠和半沙漠區域氣候影響,瓦迪德納河一年中大多數時間是幹涸的,而這次“丹尼爾”颶風於9月10日在利比亞東部地中海沿岸登錄,強風時速達70公裏至80公裏,暴雨導致多個城市山洪爆發,洪水災害嚴重,瓦迪德納河洪水突然劇增,導致上下兩座梯級水庫大壩相繼潰決。

潰決的兩座大壩中,上壩為阿爾比拉德大壩,蓄水量為150萬立方米,下壩為阿布曼蘇爾大壩,蓄水量為2250萬立方米,壩型為黏土心牆堆石壩。上遊大壩距離下遊大壩直線距離12公裏,下遊大壩距離河流入海口德爾納市區僅1公裏。兩座水壩主要目的為城市防洪與供水。據曆史資料統計,德爾納市在1941年、1959年和1968年遭受了幾次大的洪水。兩座水壩均由南斯拉夫公司在上世紀70年代修建。2022年利比亞穆赫塔爾大學的水文學家阿卜杜勒瓦內斯·阿肖爾(Abdelwanees Ashoor)就曾發表論文預言,警告季節性洪水對德爾納的水壩構成巨大威脅:“如果嚴重程度相當於1959年的洪水再次發生,可能會導致兩座大壩垮塌,德爾納市民將麵臨極高的風險。”

德爾納市上遊兩大壩連潰 (來源:修改自Simon Scarr, Han Huang)

德爾納附近被衝毀的水壩

潰壩洪水前後對比(來源:Satellite images, Planet Labs PBC)

德爾納市遭受洪水淹沒後現狀(拍攝於2023年9月12日)

3初步原因分析及啟示

據相關調查分析,本次發生的潰壩災害是在極端天氣、基建脆弱、政治動蕩的多重因素疊加影響下造成的,不僅是“天災”,更是管理跟不上的“人禍”。主要體現為:

極端天氣頻發:重創利比亞東部的洪災,是地中海颶風“丹尼爾”帶來的。這是一種兼具熱帶氣旋和中緯度風暴屬性的混合現象,其活動一般在9月至次年1月間達到高峰。形成於希臘的“丹尼爾”,上周就開始襲擊歐洲東南部,造成希臘、土耳其、保加利亞三國多人遇難。隨後“丹尼爾”向瀕臨地中海的利比亞移動。9月10日,颶風“丹尼爾”襲擊利比亞東部地區,強度也達到鼎盛,強風時速達70至80公裏,導致通信中斷、樹木傾倒。暴雨導致多個城市山洪暴發。同時“丹尼爾”所到的利比亞屬於沙漠地區,對強降雨抵禦力本就較弱,因此更容易遭受極端洪澇災害的侵襲。

基礎設施脆弱:德爾納市地處利比亞北部沿海,市區位於河穀中,地勢較低,河流將城市一分為二。此次潰決的兩座水壩二十多年來一直沒有維護,基礎設施無法抵禦本次洪水的侵襲。第一座大壩高度70米,洪水一旦衝過大壩,洶湧的水流聚集在第二座大壩後麵,最終導致第二座大壩決堤。兩座大壩在夜間垮塌,加之德爾納當地既沒有洪水預警係統,也沒有疏散應急預案。許多遇難者在睡夢中被洪水衝走,造成德爾納市大規模的死傷。

長期政治動蕩:缺位的公共治理與基建投資背後,是利比亞長期不穩定的政治局勢。2011年利比亞爆發內戰,穆阿邁爾·卡紮菲政權在北大西洋公約組織(即北約)軍事幹預下遭反對派武裝推翻,內亂由此加劇,並於2014年形成東、西兩大勢力對峙局麵。目前,民族團結政府控製包括首都黎波裏在內的西部大部分地區,獲聯合國承認;國民代表大會則與“國民軍”結盟,主要控製東部和中部地區,獲得埃及、俄羅斯等國支持。2020年,雙方宣布停火,但沒有就政治進程達成一致。長期不穩定的政治局勢給國家的公共治理和基礎設施維護帶來了重重困難,也給當前的國際救援帶來阻礙。

本次沙漠之國的梯級水庫潰壩事件,引發國際社會各方強烈關注,造成社會影響重大。麵臨氣候變化下的重大基礎設施安全保障,要充分認識到極端天氣的頻發性,多年幹涸的河流來一場極端暴雨,必將是災難性。水庫大壩安全保障,尤其是防範應對台風、極端降雨等小概率事件,任重而道遠。

(水電水利規劃設計總院周興波博士、杜效鵠博士據網絡信息整理2023年9月16)