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震
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学
中国地震学会—地球科学科普栏目
地震科普—人为失误引发的灾难
看天上的星星尽显光辉
赏地下的河水肆意奔流
10、人为失误引发的灾难
10.1 危险的博弈
把简单的事情考虑得很复杂，可以发现新领域；把复杂的现象看得很简单，可以发现新定律。
——牛顿（英）
2008 年国际地球年启动时，联合国教科文组织（UNESCO）［1］发布了一份报告：《工程师和地质学家错误引发的灾难警示录》，共五个重大事件：1985 年哥伦比亚火山泥流；2002 年北奥塞梯的冰川坍塌；2004 年印度洋海啸；全球多年的洪水泛滥；居首位的是1963 年意大利瓦依昂水库滑坡（图10-1）。
图10-1 瓦依昂水库滑坡前后的场景
滑坡的发生在于选址不当和错误的蓄水试验，一个古老滑动面被库水和山体蠕动激活。历时20s 的滑坡毁掉了整个水电工程，约2 600 人死亡。水库诱发过一次约4 级地震，但没有“地震引发滑坡”的证据［2］。
瓦依昂事件已经成为当今世界分析最多的案例之一，促使了一个新学科——“灾害地质学”的建立。
10.1 危险的博弈
◆ 前期背景
威尼斯北有个依山傍水的优美小镇——龙加罗（Longarone）。阿尔卑斯的冰川融水和瓦依昂河的岸芷汀兰使它幽静恬美， 河流的出口犹如一线天般的狭窄（图10-2）。1928 年诞生了一个梦想——高峡出平湖， 人间成仙境！
第二次世界大战之后， 意大利政府有意在这儿建个高坝水库， 但遭到居民的坚决反对。
图10-2 瓦依昂河的一线天出口，山下正对着龙加罗镇
1356 年在阿尔卑斯的北侧就发生过地震（图10-3），1856 年还在这里发生过大滑坡（图10-4），都闹得不可收拾。当地有句老话：瓦依昂（Vajont）河的南山名叫Toc，意指“破烂碎片”；北山名曰Salta，可谓“摇摇晃晃”。一线天的美丽外貌不过是石灰岩被冰川和河水的下切所致，含有黏土层的夹层结构并不适合水文工程。Vajont 峡谷在地层向斜褶皱的轴部，顺地层倾向的滑坡就是不可克服的弱点；加之石灰岩里的溶洞不少，一下雨就垮塌。
图10-3 阿尔卑斯山1356 年地震
图10-4 1856 年的大滑坡和泥石流
老百姓的意见算个啥？电力垄断公司和政府还不是想干啥就干啥，一拍即合的事。
工程由Carlo Semenza 设计并任主管，他们居然在1957—1959 年间在海拔469m的山坡上建成了高262m 的大坝，比三峡181m 的大坝还要高出近一半，是当时全球第一高坝！高坝选取了水平与垂直两方向都呈弯曲状的双曲拱型，水压转化成向两岸的水平推力，充分发挥了混凝土高抗压的优点，坝体既省料又薄（图10-5）。262m 高的大坝，顶部的厚度却仅有3.4m，弧形的弦长仅160m。它后来顶住了滑坡的冲击、拦住了后续的泥石流，反映当时的物理学、材料力学和建筑技术已经相当成熟。
图10-5 瓦依昂高坝的平面设计图［3］
1963 年春，电力公司成了国企。再出事，算国家的。
事情就这么绝！刚收归国有，就出现了库水溢库，造成2 600 多人遇难，远超过迄今全球水库灾害死亡人数的总和，又创了个世界第一［3］。
◆ 早期的危险征兆
水利建设是大系统工程。20 世纪60 年代，水库灾害问题各国都刚刚遇到，地质力学、工程地质学、地震学等还缺乏经验。科学技术上的弱点一旦遇到社会腐败，危险性就加重了。
蓄水之前，已在山坡发现了泥土夹层和滑坡裂隙，以及隧道里含有岩石碎片的剪切破碎带，在大坝施工中曾遇到了岩石坍塌（图10-6）。
图10-6 施工时的托克山坍塌滑落
3 位地质专家当即指出：托克山北坡是整体的不稳定结构，一旦满库蓄水，可能会诱发顺地层倾向的滑坡， 故而绝不能用反复蓄水和放水的办法来测试山体稳定性。当时， 在不足10km 远的另一个Pontesei 大坝工地， 刚刚在3 月22 日发生1 000 万m3 的滑坡，20m 高的水头溢坝，1 名工人死亡。
这些问题，悉数被承包商掩秘。
1959 年10 月，Vajont 高坝建完。
◆ 蓄水之后
水库于1960 年2 月开始蓄水，3月出现第一次小滑坡，5 月22 日发生了第一次地震。令人恐慌的是，10 月在山坡上出现了大规模的地表张性裂隙（图10-7），呈M 状展布，延续约2 000 m、宽600m，正是4 年后大滑坡的上边缘（图10-8）。库区还在11 月4 日突发了一次80 万m3 的顺地层倾向的大滑坡，激起10 m 高的水浪（图10-9）。
图10-7 山坡早期出现的张性裂缝［3］
图10-8 水库滑坡和1960 年的张性裂缝
图10-9 1960 年11 月4 日托克山的两处滑坡［3］
人们纷纷议论，大坝选址恐怕是失误了！
滑坡，成了总工程师C Semenza 心中挥之不去的阴影，他开始对外严加保密。打压那些拒不封口的记者们，以“破坏社会安定”之由把记者告上了法庭。还约束自己儿子、了解情况的岩土工程师（Eduardo Semenza）必须少说话。同时，采取紧急措施，一个接一个地补救、更改、加固……直到把水电站的建设变成了一个应对滑坡的试验场。
一方面开闸放水，期盼滑坡体能平缓滑入水库；另一方面沿着库区两岸修建安全隧道，欲把滑坡分成两部分， 急忙补打了3口监测钻井（井A、井B、井C的位置见图10-8），还增加了测量下滑量的桩标等。还好，匆匆上马的水力学模拟实验给出了一线曙光：可以通过库水位的调节来控制下滑速度，滑坡体激发的波浪估计不会超过30m 高，只要让库水位维持在700m 高程以下即可安全。
老天爷真是开了眼！
1961 年把库水放尽， 大搞隧道施工。C Semenza 突然去世， 平平安安地混过一年。
1962 年第2 期蓄水试验。水位虽未超过700m 警戒线，但是专家们早在1959 年便担忧的危险出现了：山体的潜水面大幅抬高，出现了地下水从高山向下方库区的渗流，山坡里的饱和水竟然会不时地溢出地表流淌！
测井位置比库水位还要高100 ～ 180m，所测的结果更危险：水压计的变化完全与库水位的起伏吻合（图10-10）。这意味着：山坡上原本隔离态的含水层已经完全与库水连通了（图10-11），而地下水位和孔隙压的上升是山体失稳的最重要标志。
图10-10 山坡测井的水压变化与库水位对比
图10-11 托克山的地下水位线和地质剖面
其原因在于，急速升降的水库水位会冲掉岩石孔隙里的填充物、加剧土层的泥浆化，在上部饱和水的压力和下部“抽真空”的联合作用下，山体会被强烈地向下方拖曳、拉动。
今天，人们已无法知道当时争论的细节。
只有一点更明显：盲目性和混乱加剧了！
前两期的蓄水试验，库水位要历时10 ～ 12 个月才从低点升到700m 高程，但1963 年的第3 期蓄水，仅2 个月就疯狂地飚升到710m 的高程，甚至蓄水到715m。完全不理解模拟实验存在模型简化和参数不确定性，竟简单地认定：“700m 高程就安全，滑坡引起的最大涌浪小于30m”，既然坝顶高程在725.5m，那就不会有大问题！
他们1963 年7 月给政府的报告里删掉了重要的地震事件，继续蒙蔽居民：
一切都在掌控中。
其实，现场已然极度危险：山体下滑速率在加大，5—9 月间的日下滑量从0.5cm升高到3.5cm。9 月15 日，整个山体顿然下滑22cm ！9 月28 日后连降大雨，导致山坡上的树木、围墙、道路都在下滑，日下滑量超过20cm。1963 年10 月9 日，山谷里不时传来恐怖的轰鸣声，库水变得浑浊，树木和岩石纷纷滚落水库，四下溅起雨点般的浪花。山坡下滑已经完全失控，所谓的“700m 高程安全线”已彻底失去了意义［4］。
最糟糕的是，极度恐慌的项目经理们既不向上报告，又没有告知下游的居民。
○参考文献
［1］ 联合国教科文组织. http：//en.lswn.it/press-releases/international-year-of-planet-earth-globallaunch-event-12-13-february-2008/
［2］ Müller L. The rock slide in the Vajontvalley［J］. Rock Mechanics Engineering Geology，1964，2（2/3）：148-212.
［3］ Semenza E，Ghirotti N. History of the 1963 Vaiont slide：the importance of geological factors［J］.Bull. Engineering Geology Environment，2000：87-97.
［4］ Alonso E E，Pinyol N M，Puzrin A M. Geomechanics of Failures，Advanced Topca［M］.Springer，2010：277.
［5］ Ward S N，Day S. The 1963 Landslide and Flood at VajontReserviorIdaly，A tsunami ball simulation［J］.Ital. J. Geosci.，2011，130（1）：16-26.
［6］ Rose M D. Some insights about the relation among seismic activity，tectonic structures androckslide Kinematics at the Vajont Dam site［DB/OL］，2012. https：//www.researchgate.net/publication/233811529.
［7］ Paronuzzi P，Bolla A，Rigo E. Brittle and Ductile Behavior in Deep-Seated Landslides：Learningfrom the VajontExperience［J］. Rock Mech. Rock Engineering，2016（49）：2389-2411.
图文来源：《趣味地震学》
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