作者：Jennifer Seward

红河谷是由一个古老的冰川湖所形成，它以平坦的地貌和肥沃的土壤而闻名。然而鲜为人知的是，它也是美国最容易发生洪水的地区之一。红河向北流，穿过山谷，从明尼苏达州的布雷肯里奇蜿蜒到加拿大的温尼伯湖，形成了北达科他州和明尼苏达州的大致边界。每年春天，随着山谷南部地区的积雪融化，红河及其支流的流水被北部的冰坝阻挡，导致洪水漫过低洼的农田和城镇。洪水一直是灾难，尤其是对横跨河流的法戈市和明尼苏达州的穆尔黑德市来说。许多年来，当地社区发出了一个全体动员的号召，以紧急沙袋为攻势，阻挡不断上涨的洪水。

随着气候变化的影响，这种做法变得更加普遍——从1993年到2011年，红河水位每年都超过洪水位。

1997年，一场洪水灾难造成了当时创纪录的35亿美元的损失，摧毁了法戈市以北80英里（约128.75公里）的大福克斯镇。经过25年的修整，这个社区刚刚恢复到1997年的经济和人口水平。

2008年，美国陆军工程兵团启动了一项控制洪水的可行性研究。这一努力促成了价值32亿美元的法戈—穆尔黑德地区的分洪工程，该项目于2017年破土动工。这个长30英里（约48.28公里）的水渠项目是第一个与美国陆军工程队以公私合营方式完成的项目，也是北美第一个水管理PPP项目。这也是美国第一个专门为适应气候变化而设计的绿色金融计划。

它计划在2027年投入使用，这种设计将至少抵御百年一遇的洪水，甚至有能力抵抗500年一遇的洪水。

“法戈将是最安全的居住地之一，”大都会区分洪管理局执行董事乔尔·保尔森说，该机构成立于2016年，负责监督分洪项目的设计、施工、运营和维护。

完工后，该项目的创新设计将保护4.4万英亩（约1.78亿平方米）土地和超过23.5万人——以及他们的家园和企业——免受洪水侵袭。该项目将允许大都会区的社区获得联邦应急管理局的抵御百年洪水认证，消除了业主购买昂贵的洪水保险的要求。目前，该地区超过5000户家庭为此每年支付约9000美元的额外保险。

在2009年至2011年洪水期间担任北达科他州国民警卫队公共信息官的艾米·威瑟·威尔森说，法戈—穆尔黑德地区差点输掉了2009年的抗洪斗争。她现在负责分洪管理局项目。

2009年，学校停课，学生们可以帮忙填充700万个沙袋，数百名国民警卫队队员也动员起来。

“在我们居住的地方，很多工作都是站在雪中完成的，而且雪还在下，”她说。警卫用科迪亚克船运来沙袋，并从黑鹰直升机上放下1吨重的沙袋，以支撑在40英尺（约12.19米）高的洪水中决堤的堤坝。

美国陆军工程兵团在2008年进行的可行性研究表明，如果不采取行动，大都会区每年的洪灾损失估计为1.948亿美元。2009年的洪水在六周内给社区造成了800万美元的损失。

保尔森说，正是这种灾难让社区团结起来寻找解决办法。

但是想出一个解决办法需要一些严肃的思考。“之后没有任何其他项目可以模仿——我认为陆军工程兵团的研究审查了200多个不同的选项，基本上把它们都抛弃了。”保尔森说，“这个项目必须得有一个引水渠，它必须以某种方式把水调出来，否则会对下游产生影响，一直影响到加拿大。而且这将意味着违反国际水资源条约。”

可行性研究结束后，美国陆军工程兵团根据联邦拨款，计划对整个项目进行分段设计、投标和建造。这需要30份独立的合同，耗时20年。

“这时分离交付概念诞生了，”美国陆军工程兵团项目经理特里·威廉姆斯说，“将引水渠这部分的项目纳入一个合同下，而不是30个合同。”

创新模式

美国陆军工程兵团正在交付一部分项目，该部分将对流水进行分级并控制其流量，而分洪管理局正在通过与开发商红河谷联盟（RRVA）开展公私合营合作，同时交付30英里（约48.28公里）长的引水渠。该公司也作为联邦机构监督整个项目。

PPP机制使项目建设速度更快——比美国陆军工程兵团单独建设快10年——并节省了数百万美元。

“因为这是一个试点项目，为兵团提供一个以公私合营模式去监督、观察和合作的机会，这对所有人都是至关重要的，不管他们的角色作用，都要了解PPP交付模式，”雅各布斯的项目经理保罗·巴塞尔说。他也是分洪管理局的项目管理顾问兼PPP顾问。

洪水的分级和控制

破土动工六年后，整个法戈—穆尔黑德地区分洪工程已经完成了一半以上。

美国陆军工程兵团耗资7.5亿美元，修建了22英里（约35.41公里）长的南部堤岸和相关基础设施，包括三个控制结构——分洪入口、“野生稻”和“红河”。一部分洪水将储存在已建成的堤坝后面。

最大的控制结构是“红河”控制结构，其占地面积是一个比足球场还大的矩形。“从12英尺（约3.66米）厚的底板到机械平台桥的顶部，该结构高度将超过90英尺（约27.43米），高于周围场地标高大约40英尺（约12.19米），”威廉姆斯说。闸门高50英尺（15.24米），宽52英尺（约15.85米），它将在洪水期间远程或现场操作，以限制通过法戈—穆尔黑德地区的水流量。

美国陆军工程兵团与埃姆斯建筑公司、工业建筑商和H·B·建筑公司就该项目签订了五份建筑合同。另外四份合同将于2024年签订。

埃姆斯建筑公司于2017年动工，今年初完成了价值4500万美元的分洪入口结构。耗资5900万美元的“野生稻”控制结构建设始于2020年，预计将在今年完工。耗资1.15亿美元的“红河”控制结构是三座结构中最大的一个，2022年动工，计划于2026年完工。

分水渠

与此同时，分洪管理局与红河谷联盟以公私合营模式正在交付8.71亿美元，30英里（约48.28公里）长的水渠和相关基础设施，包括两个渡槽、11个排水口和一个引水出口，所有这些设计都是为了保持水全年流动，以防止冰坝形成。其他项目包括铁路、州际公路和县公路交叉口。

红河谷联盟及其设计和施工团队ASN——由ACCIONA公司、Shikun&Binui公司和北美建筑集团组成的联合体——承担费用，并在项目完成节点目标时收到付款。完工后，红河谷联盟将运行和维护分洪工程30年。

当位于北卡罗来纳州霍勒斯附近的南端入口结构的闸门打开时，暴雨水将进入20英尺（约6.1米）深、大约200英尺（60.96米）至300英尺（91.44米）宽的水渠，安全地绕过大都会区，最终在向北的旅程中与明尼苏达州乔治镇附近的红河重新连接。

ASN于2022年开始施工，该项目有望在2027年汛期前完工。

大约价值5亿美元的城镇防洪和相关基础设施也将由市县政府与美国陆军工程兵团协调在法戈和穆尔黑德交付。

法戈市市政助理工程师内森·波尔布姆说，自2009年以来，已经有超过150个项目获批。“这些防洪堤、防洪墙和雨水提升站已经在今年春季洪水中运用，并通过减少对紧急措施的依赖，包括沙袋、防洪堤，为法戈带来了利益。”他说道。

“我们正在利用防洪工具箱中的三个主要工具，”美国陆军工程兵团的威廉姆斯说。“整个项目绵延30英里都在施工中。如果按照传统的做法，我们不会进展这么快。这真是太棒了。”

枫树河和谢延河上的渡槽结构使得支流以可控的方式流入保护区。ASN施工队最近开始在枫树河渡槽上打入第一个H桩。

分洪管理局的威瑟·威尔森说，PPP模式允许设计中有更多的独创性。“我们的渡槽就是一个很好的例子。据我们所知，它们是世上仅有的可以加热水槽的渡槽。

另一个项目创新包括一个生物燃料试点项目，旨在减少基础设施建设的碳排放。ASN联合体中的ACCIONA公司首次引入了从氢化处理的植物废油中产生的可再生生物燃料，为该项目的重型机械提供动力。ASN施工经理格雷格·亚维科利说，“有证据表明，目前为止，这种生物燃料更便宜、更有效。”

“在这个项目创新之上还有创新，”美国陆军工程兵团项目经理凯文·丹恩说。他指出，“红河”控制结构有着独特物理模型，确保该项目有足够的能力通过最大流量的洪水。

“这是第一个使用高密度泡沫块（类似于聚苯乙烯泡沫）而不是混凝土的模型，使建模过程更快、更便宜和更准确，”他说。该模型是在新冠肺炎疫情时期在密西西比州维克斯堡的美国陆军工程研发中心建造的。“因为旅行受到限制，测试是实时的，以允许在设计优化上的虚拟协作，”丹恩说。建模的成果为项目节省了50万到100万美元。

地质挑战

在参观水渠工地时，亚维科利陷入了粘稠的泥浆中，他在解释施工人员如何在不寻常的地质条件下挖掘4500万立方码（3440.5万立方米）的材料——足以填满北达科他州法戈多姆47次以上。

山谷老冰川湖顶部的土壤是该地区独有的：Sherack层，延伸至表层土以下约0~20英尺（0~6.1米），平均液限为83%；Brenna层位于表层土以下约10~25英尺（3.0米~7.62米）的深度，平均液限为99%。

Sherack层被用来建造堤坝。Brenna层是不可用的，必须移除。

“我们不得不先挖掘材料来建造堤坝，”亚维科里说，当温度徘徊在0到20华氏度（-17.2摄氏度至-6.67摄氏度）之间时，挖掘的条件是理想的。“人们认为我们整个冬天都在挖掘，但当太阳出来时，挖掘区就变成了‘一碗汤’。”

亚维科里解释说，当加载额外的土壤时，如桥台回填和道路路堤，水将慢慢从侧面挤出，导致沉降。由垂直多孔材料带组成的排水系统已经在几个桥堤位置使用，以加快固结速度。

渠道建设从下游开始，并以500码（457.2米）的增量向上游移动，施工人员一周七天、一天24小时地工作，包括节假日。亚维科里说，今年初严冬时节和随后的春季洪水使他们推迟了两个月工期，ASN将其重型设备队增加了一倍，这还不包括起重机和较小的设备，以保持挖掘如期进行。

成功的合作伙伴关系

整个分洪项目创造了4185个就业机会，其中大部分来自当地社区。PPP模式对项目渠道部分的要求包括当地劳动力发展计划。雅各布斯的巴塞尔说，一项针对多种行业和工艺的学徒计划为当地劳动力提供了在职技能培训和每周课程。

ASN最初用于引水渠道的价值5000万美元的设备也是在当地购买的。

美国陆军工程兵团和分洪管理局还与当地的市县单位合作建设上游蓄洪区，洪水将在这里储存，然后分阶段释放到水渠中。巴塞尔说，该团队正在与农民合作，开发补充洪水保险，以便在分洪影响到种植季节或他们已经种在地里的作物时提供补偿，因为传统的作物保险不会覆盖分洪工程造成的损害。

此外，分流管理局与跨越水渠和上游蓄洪区的各家公用事业公司签署了谅解备忘录，概述了在迁移受水渠影响的公用事业单位基础设施时，公用事业公司所有者和开发商的要求和责任。巴塞尔说：“PPP模式将工期置于开发商的控制之下，这是公私合营模式的成功之处。”

18家公用事业公司有42英里（约67.59公里）长的线路穿过水渠。另有23家公司的线路受到22英里（约35.41公里）长的南部堤岸的影响。该工程目前已完成70%。

另一个成功之处是PPP模式在任何潜在问题上可与资源部门进行早期协调。

水生栖息地、森林和湿地的修复项目覆盖近2000英亩（约809万平方米），其中超过一半的面积位于水渠内，合作伙伴正在努力将对鱼类通道的影响降至最低。“红河”和“野生稻”控制结构的规划已经改变，以减少闸门操作频率，让鱼类更容易通过。

威廉姆斯说，这个项目对参与的每个人来说都是千载难逢的机会。“项目团队由数百名具有专业知识的专家组成，他们来自当地、全美甚至全世界，”她说。“所有人都中与法戈—穆尔黑德地区的居民合作，为将来世代生活在这里的居民提供保护，免受灾难性洪水的侵袭。”