以下文章經 The Conversation許可轉載， The Conversation是一家報道最新研究的線上出版物。
2024年6月下旬，強降雨 導致美國中西部地區發生大範圍洪水。，至少使一座老化的大壩面臨風險。在明尼蘇達州南部，藍土河在6月24日 在拉皮丹鎮區的拉皮丹大壩周圍衝出一條通道，該大壩位於曼凱託以南約15英里處，使該建築物面臨迫在眉睫的坍塌風險。官員警告當地居民，如果大壩決堤，河水 可能會上漲2英尺，但表示不需要疏散。
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這一事件發生在一年前佛蒙特州的洪水 至少衝垮了一座大壩並威脅到其他大壩之後。希巴·巴魯德，範德比爾特大學土木與環境工程系副教授兼副系主任，解釋了在氣候變化的情況下，洪水如何給大壩帶來壓力。
當水流過或繞過大壩時，風險有多嚴重？
這些情況可能導致侵蝕，從而可能導致大壩決堤或失效，以及蓄水的突然、不受控制的釋放。
風險反映了危險事件（如強降雨）和水壩脆弱性的綜合影響。脆弱的大壩可能老舊、維護不善或沒有足夠的 溢洪道洩洪能力 來安全地釋放大壩中的水。
大壩的設計會影響其承受漫頂和抵抗失效的能力。例如，與土壩相比，混凝土壩通常能更好地承受一定程度的漫頂。
漫頂佔 所有大壩失效的 34%。水流過大壩的時間長度和流過大壩的水量是決定大壩是否會失效的重要因素。
後果取決於幾個因素，例如大壩的用途、大小和位置。如果大壩是為防洪而設計的，並且周圍有房屋、企業或關鍵基礎設施，那麼大量不受控制的水釋放可能會是災難性的。如果小型大壩位於農村地區，則即使發生漫頂或失效，也可能造成的損害較小。
美國大多數大壩有多老？
在美國50個州，有 超過 91,000 座大壩，設計和用途各不相同。大壩的平均年齡為 60 年，超過 8,000 座大壩 已超過 90 年。
每四年，美國土木工程師學會 都會發布一份國家基礎設施報告卡，根據道路、橋樑和水壩等結構的狀況以及它們需要的投資來評定等級。最新的報告卡估計，到 2030 年，美國 70% 的大壩將超過 50 年。
總體而言，該報告給美國大壩打了“D”級，並估計超過 2,300 座 高危險性潛在大壩 – 如果這些大壩失效，根據周圍的開發程度，可能會造成生命損失或嚴重的財產損失 – 缺乏應急行動計劃。
有沒有辦法在不完全更換舊大壩的情況下加強舊大壩的防洪能力？
拆除或更換大壩可能很複雜且成本高昂。它還可能對周邊社群以及其他基礎設施產生連鎖反應。定期維護和升級舊大壩可能是加強大壩並使其能夠抵禦自然災害的一種經濟有效的方法。
當大壩不再服務於其建造目的時，可能會部分決堤或 完全拆除 以恢復河流的自然流動。
州大壩安全官員協會估計，修復美國所有非聯邦大壩將耗資 1577 億美元。其中，約五分之一（341 億美元）用於修復高危險性潛在大壩。2021 年的 《兩黨基礎設施投資和就業法案》 包括 約 30 億美元 用於大壩安全專案，重點是修復、改造和拆除。
氣候變化是否正在增加舊大壩的壓力？
氣候變化正在 增加風暴等威脅大壩的自然災害的頻率和強度。而且這些變化不遵循歷史趨勢。曾經被認為是極端的情況在未來可能會更加普遍。
例如，最近一項關於預測沿海洪水的研究發現，在新英格蘭，百年一遇的洪水 – 即現在在任何給定年份發生的機率為 1% 的事件 – 到 2100 年代後期可能成為每年都會發生的事件。
氣候正在變化這一事實也意味著極端事件正變得更加極端。2015 年，南卡羅來納州發生的千年一遇的降雨事件導致 47 座大壩決堤。
新的大壩設計和現有基礎設施的升級需要基於更新的設計程式，這些程式要考慮到未來的氣候預測，而不僅僅是歷史上的危險事件。雖然舊大壩不一定不安全，但它們是按照過時的設計標準和施工程式，以及針對不同的環境條件建造的。這會影響它們在災難期間失效的可能性和後果。
您是否將佛蒙特州的這一事件視為對其他社群的警告？
近年來襲擊美國的災難應該促使政府機構和社群透過制定應急行動計劃等積極措施來為災難做好準備和規劃。
雖然美國高危險性潛在大壩的數量 在過去 20 年中增加了一倍以上，因為開發已經進一步進入農村地區，但制定了應急行動計劃的此類大壩的比例也有所增加。現在已達到 76%，遠高於幾年前。
脆弱的大壩和水壩失效的風險會波及我們的經濟並影響許多部門。大壩用途廣泛：它們為飲用和灌溉提供水源，產生能源並保護社群免受洪水侵襲。它們也是大型航運網路的一部分，每年在美國各地運輸 超過 5 億噸的商品。
正如我和我的同事所表明的那樣，重要的是 瞭解當大壩等關鍵基礎設施系統失效時的直接和間接成本。這些資訊對於制定可以幫助美國為未來災難做好準備的戰略至關重要。
編者注 (2024 年 6 月 25 日)：我們在 The Conversation 的合作伙伴更新了這篇文章，以納入有關近期大壩風險的資訊.
本文最初發表於 The Conversation。閱讀 原文。