前言

QIANYAN

过去几十年中，人们已经就大坝对河流的物理、化学和生物特征产生的影响进行了大量研究。许多研究表明：大坝改变了水流运动方式、河流形态、水文条件、溶解氧含量、营养物质含量、泥沙含量以及生物的迁移路径；同时，大坝也可以为某些濒危动物提供生境，为湖泊型鱼类提供了良好的繁殖场所。但总的来说，大坝修建对原有水生态系统会产生影响。迄今为止，世界上60%的大江大河已被水坝、运河和引水工程所阻断。由于大坝及其附属水利设施的建设，导致了众多淡水栖息地和物种的丧失，全球因此有21条河流及其流域生态严重退化。筑坝的影响以及相关的社会经济压力使人们必须重新审视大坝建造所带来的负面效应，有些国家已经对病坝等具有严重问题的大坝进行拆除，以达到修复河流生态系统的目的。目前，以世界上最早建造大型水坝的美国为代表，拆除那些老化的、毫无经济效益以及有严重安全问题的水坝，恢复自然的、富有生气的河流，已成为一种新的趋势。迄今为止，美国已经拆除了578座大坝（绝大多数高度在15m以下）。同样，在过去的半个世纪里，大坝在给中国社会带来效益的同时，建坝引起的环境问题也越来越突出，为此国内也有一些人对大坝修建提出了批评，也有极少数人片面而缺乏理性地反对建坝，忽视了中国的国情和建设大坝对中国经济今后相当长一段时间的重要意义。为此，中国的有关政府部门和许多专家学者都意识到我国的水电开发必须科学合理，在保证良好经济效益和生态效益的前提下，有步骤、有计划地开发河流。

本书在借鉴国外经验的基础上，结合我国的国情，对大坝老化、寿命以及安全、生态等问题开展研究，思考我国应该如何面对现存的已出现安全隐患和已丧失原有功能的大坝的寿命和可持续发展问题。

国际大坝委员会（ICOLD）将大坝安全作为一项重点工作，着手进行大坝各种安全评价与改建。我国大部分大坝兴建于20世纪50—70年代，受当时条件限制，许多工程先天不足，随着工程的逐年老化，加上管理落后，致使许多大坝沦为病坝，给下游人民群众生命财产及城镇、交通干线和工矿企业等设施的安全构成严重威胁，水库大坝安全已成为我国新时期水利领域亟待解决的公共安全问题。由于大坝灾害荷载与结构抗力具有时变不确定性，因此，结构的功能也具有时变不确定性，大坝功能退化对大坝安全性具有重要影响。根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》，水库大坝在复杂工作条件下功能退化的规律以及其寿命预测与损伤检测、风险决策方法研究属于重点领域及其优先课题中公共安全部分（10）的重大自然灾害监测与防御（62）的范畴，该优先课题重点研究的内容是大坝可持续管理、溃坝、决堤险情等重大自然灾害综合风险分析评估技术。

然而，大坝综合风险分析评估技术是一项非常复杂的工作，包括技术、经济、社会等诸多方面的因素，因此应该及早开展研究，探索出适应于我国国情的、科学的对策与相应的技术措施。类似人类和动植物一样，水库大坝也有生老病死这样一个客观过程，应得到科学有效的管理，从而构成一个水库大坝规划设计、建设与运行管理、除险加固，乃至降等和报废拆除全过程的管理体系。

我国是世界上拥有水坝最多的国家，几乎所有大小江河的干流或支流上都有密如蛛网的水坝，总数超过万座。水坝形式多样，几乎囊括人类历史已有的所有类型。这些大坝有的成为国内争论的焦点：一方面，人口的极度膨胀和经济欲望对水、电资源的无限渴求；另一方面，来自生态环境的反作用力也在时刻威胁着中国21世纪可持续的发展。目前许多专家和学者已经意识老坝、病坝潜在的危险性，同时许多专家学者在病坝修复加固上进行了大量研究，为此水利部专门制定了《水库降等与报废管理办法（试行）》，这成为我国目前指导大坝运行管理的纲领性文件。然而，关于大坝降等、退役和报废处理的具体研究成果并未出现，对退役坝进行拆除在我国是一个新生事物，目前国内还未进行这方面的专门研究，同时也没有与之配套的、可操作的实施细则，在开展建坝河流生态环境与定量经济的评价指标体系与评估模型的研究方面也未起步。为此，本书以国外大坝退役特别是美国大坝退役研究理论和实践作为基础，将大坝安全性、经济性、生态性、社会性等指标有机结合起来，重新界定并提出新的病坝概念，使病坝概念突破传统上只考虑安全性而忽略生态性、经济性、社会性的理念，另外，从经济角度、生态角度、工程角度合理提出病坝退役决策步骤并从建坝河流服务价值功能、建坝河流水文特性改变、大坝结构老化、水库泥沙淤积4个方面提出了大坝功能退化演变与寿命预测模型。

限于作者水平有限，书中许多研究内容只是一个初步探索阶段，需要更多专家和学者深入探究。大坝退役决策研究是一项复杂的系统工程，需要与多门学科相互合作，同时也需要更多的人逐步关心和理解这一新的研究，这不仅有利于国家的生态保护，而且有利于促进人与自然的和谐发展。值得说明的是：本书作者并不是反对修建大坝，大坝建设对中国的未来发展意义重大，兴建大坝为了“兴利除害”，而对那些已经丧失功能且无法发挥经济社会效益的大坝，特别是中、低坝需要慎重考虑其未来走向。书中提出的计算方法还比较粗略，本书考虑的重点放在定量的因素上，其实与大坝相关的许多因素是非定量的，也是模糊的。作者呼吁我国水利部门尽早建立相应的大坝退役实施指导原则和规程，同时国家政府部门也需要高度关注该问题，及早颁布相应的法律法规。

本书研究得到三峡大学、武汉大学多位教授和领导的支持与关心，三峡大学“三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心”对本书的出版给予资助，在此一并衷心感谢！

限于作者水平，书中难免存在疏误之处，敬请广大读者批评指正。

作者　　

2015年7月