Risk analysis, dam safety, dam security, and critical infrastructure management : proceedings of the 3rd International Forum on Risk Analysis, Dam Safety, Dam Security, and Critical Infrastructure Management (3IWRDD-Forum), Valencia, Spain, 17-18 October

394 Pages·2012·12.717 MB·xvii, 395 p. : ill\394

by  Ignacio Escuder-Bueno, et al

RISK ANALYSIS, DAM SAFETY, DAM SECURITY
AND CRITICAL INFRASTRUCTURE MANAGEMENT
FFMM..iinndddd ii 88//2277//22001111 1111::5500::4411 AAMM
PROCEEDINGS OF THE 3RD INTERNATIONAL FORUM ON RISK ANALYSIS, DAM SAFETY,
DAM SECURITY AND CRITICAL INFRASTRUCTURE MANAGEMENT (3IWRDD-FORUM),
VALENCIA, SPAIN, 17–18 OCTOBER 2011
Risk Analysis, Dam Safety,
Dam Security and Critical
Infrastructure Management
Editors
Ignacio Escuder-Bueno
Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
Enrique Matheu
U.S. Department of Homeland Security, Washington, DC, USA
Luis Altarejos-García & Jesica T. Castillo-Rodríguez
Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain

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Risk Analysis, Dam Safety, Dam Security and
Critical Infrastructure Management – Escuder-Bueno et al. (eds)
© 2012 Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-0-415-62078-9
Table of contents
Foreword ix
Prólogo xi
Organization/Organización xiii
Sponsors/Patrocinadores xvii
Session 1 Critical infrastructure management
New initiatives for managing a portfolio of dams at the Bureau of Reclamation 3
W.R. Fiedler & D.W. Osmun
Cost estimation of freeboard requirements in water resources management 9
A. Solera-Solera, A. Morales-Torres & A. Serrano-Lombillo
Análisis y cuantificación del riesgo en el funcionamiento de una planta potabilizadora.
Estado actual: Aplicaciones al caso de la ETAP de La Presa (Valencia, Spain) 15
V.J. Macián Cervera
Impacto del cambio climático en los recursos hídricos de la Cuenca
Hidrográfica del Júcar 23
V. Chirivella Osma, J.E. Capilla Romá & M.Á. Pérez Martín
Gestión de infraestructuras críticas de transporte. El caso de los puertos 31
V. Cerdá, D. Incertis & A. Subirats
A decision support framework for the optimization of dam operations and
the hydropower production related to the Añarbe multipurpose reservoir 37
P.T. Larsen, H. Madsen, M.Á. Corcuera Barrera, X. Arzelus Aramendi & E. Roman
Sistemas de apoyo a la decisión SAD 45
A. Andrés Urrutia & J. Rosales
Gestión integral de riesgos en infraestructuras: Programa de maestría 51
R. Rivas, J. Grases, M. Barreiro, A. Marcano, J. Ochoa & I. Escuder-Bueno

Session 2 Risk analysis
Enfoque de procesos de calidad para la estimación de fiabilidad
de compuertas de aliviadero 59
L. Cabareda & I. Escuder-Bueno
Case studies in loss of life risk assessment for dam facilities using a simulation model 67
D. Sakamoto
The influence of correlation between cohesion and friction angle on the probability
of failure for sliding of concrete dams 75
A. Krounis & F. Johansson
Extending the application of risk-informed dam safety decision making 81
W.R. Fiedler & D.W. Osmun
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System for concrete dam reliability with respect to foundation stability 87
M. Westberg & F. Johansson
Planteamiento de modelos de riesgo aplicables durante la fase de proyecto de presas 93
J.D. Rosales, I. Escuder-Bueno & A. Serrano-Lombillo
Flood routing studies in risk analysis 99
A. Serrano-Lombillo, J. Fluixá-Sanmartín & V.J. Espert-Canet
Consequence estimation in risk analysis 107
A. Serrano-Lombillo, A. Morales-Torres & L.A. García-Kabbabe
Application of a complete and quantitative tool for flood risk analysis
in urban areas 113
I. Escuder-Bueno, J.T. Castillo-Rodríguez, G. Petaccia & S. Perales-Momparler
Análisis de riesgo como elemento adicional a las revisiones de seguridad 121
S. García-Wolfrum & J. Gutiérrez
Mapas de peligrosidad por inundación pluvial: Herramienta y casos de estudio 129
S. Perales-Momparler, G. Valls & P. Coombs
Programa de seguridad basado en el riesgo en la C.H. del Duero 139
D. Sanz-Jiménez, P.J. Moreno-Sánchez, J.C. Bernabé-de la Iglesia,
N.E. Bueso-Suárez, Ó. Pérez-Arroyo & A. Serrano-Lombillo
Life loss estimation of dam and levee failures 147
W. Lehman & J. Needham
Análisis de fiabilidad del aliviadero de la central hidroeléctrica
Antonio José de Sucre 153
E. Méndez, L. Cabareda, I. Zurita, O. Ramírez-Barrios & I. Escuder-Bueno
Metodología para el análisis de riesgos en túneles ferroviarios mediante
simulación Monte-Carlo 159
G. Vanorio & J.M. Mera
Modelos hidráulicos para la evaluación de estructuras fluviales de protección:
Cola del embalse de Arenós (Castellón) 165
F.J. Vallés Morán, I. Escuder-Bueno, I. Andrés-Doménech & C. Benavent Gascón
Análisis de riesgos aplicado a la gestión de seguridad de la presa de Sant Ponç 171
C. Barbero Lartigau, X. Fernàndez Caballé, J.A. Díaz Porto &
A. Almagro Morales
Análisis de sensibilidad en la modelización hidrológica de las cargas
hidrológicas de presas 179
P. Durán, J. González & M. Chacón
High return period annual maximum reservoir water level quantiles estimation
using synthetic generated flood events 185
F. Francés, R. García-Bartual & G. Bussi
Inclusión en modelos de riesgo de presas de una metodología de estimación
hidrológica basada en técnicas Monte Carlo 191
A. Serrano-Lombillo, Á. Sordo, P. Bianucci, L. Garrote & I. Escuder-Bueno
Mapas de riesgo de inundación elaborados por el Ministerio
de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino 199
O. Gabaldó Sancho & A. Molina Pérez
Learning from large systems risk assessments after Katrina 205
G.B. Baecher & L.E. Link
vi
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Session 3 Dam safety
Tolerable risk guidelines for dams: Principles and applications 215
D.S. Bowles
How safe is safe? Experiences in dam safety policy 227
R. Pohl & A. Bornschein
Uncertainty of dam breach inundation studies 233
A. Bornschein
Surveillance of dams adapted to risks 239
J. Sausse, M. Pérez & P. Bourgey
Numerical modeling of landslides in reservoirs using the Particle Finite
Element Method (PFEM) 245
F. Salazar, E. Oñate & R. Morán
Factor of safety and probability of failure in concrete dams 251
L. Altarejos-García, I. Escuder-Bueno, A. Serrano-Lombillo & A. Morales-Torres
Actuación sobre los conductos de desagüe de la presa Pao La Balsa, Venezuela 257
J.D. Rosales & J. García
Las Presas de laminación en la normativa y legislación española 263
A.I. Tomás Pastor
Modificaciones en el embalse Matícora para su recuperación y mejora
de sus condiciones de seguridad 269
K.Y. Sánchez Luquez & J. De Jesús Gaspar
Normas Técnicas de Seguridad de Presas y Embalses 275
R. Xuclá Lerma
Paso Severino dam, main water reserve for water supply of Montevideo, Uruguay 281
L.C. Teixeira, Ch. Chreties & R. Alonso
Actualización de avenidas de diseño de la presa El Cuchillo 285
R. Domínguez Mora, E. Carrizosa Elizondo & M.L. Arganis Juárez
Lecciones aprendidas a partir del análisis del riesgo cuantitativo
de una presa en construcción 291
D. Sanz-Jiménez, I. Escuder-Bueno & F. Silva-Tulla
Quick assessment of potential seismic deformations of embankment dams 301
G. Bureau
Setup of risk analysis into the safety of dams and reservoirs 311
R. Fernández Cuevas
Caracterización estadística de las precipitaciones en España para altos periodos
de retorno: Análisis de la necesidad de su reevaluación periódica 317
J. González, M. Chacón & P. Durán
Probable Maximum Flood estimation using upper bounded statistical models
and its effect on high return period quantiles 323
F. Francés & B.A. Botero
Evaluación de la seguridad estructural de la presa de Camarasa mediante
un modelo de elementos finitos 329
E. Echeverría García
Evaluación de la seguridad hidrológica de presas mediante modelos de riesgo simplificados 335
I. Escuder-Bueno, A. Serrano-Lombillo, J. Fluixá-Sanmartín & A. Morales-Torres
vii
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Nuevas tecnologías en la gestión y explotación de presas y balsas 343
M. Gil Flores
Mosul Dam safety assessment 347
A.Th. Ayoub
Session 4 Dam security
Technical issues for protecting Hoover Dam from malevolent threats 355
R.V. Matalucci & B. Gunderson
Modelling and simulation of the effect of blast loading on structures
using an adaptive blending of discrete and finite element methods 365
E. Oñate, C. Labra, F. Zárate & J. Rojek
Security risk assessment of dams and navigation locks 373
Y. Seda-Sanabria, E. Matheu & M.A. Fainberg
Blast damage assessment and mitigation for dams and navigation locks 381
M.K. Sharp, E. Matheu & Y. Seda-Sanabria
Basic scenarios of terrorist attacks at hydropower engineering facilities 389
N. Makhutov, D. Reznikov & R. Khaziakhmetov
Author index 395

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Risk Analysis, Dam Safety, Dam Security and
Critical Infrastructure Management – Escuder-Bueno et al. (eds)
© 2012 Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-0-415-62078-9
Foreword
FROM DAM SAFETY AND SECURITY TO CRITICAL INFRASTRUCTURE
MANAGEMENT: A RISK ANALYSIS INSPIRED JOURNEY
Since the failure of Teton Dam (United States) in 1976, there has been significant progress in
improving our understanding of dams, floods, and the importance of critical infrastructures
in general. As society continues to increase its demands for higher levels of safety, security
and reliability for critical infrastructures, the design, construction, and operation of dams
should be integrated as part of a comprehensive risk management framework that can effec-
tively address natural hazards and manmade threats. Integrated risk management strategies
are becoming increasingly important in recent years and as such, their related implementa-
tion eff orts should include aspects such as sustainability, resilience, and public participation.
The growing application of risk analysis, considering natural hazards and manmade
threats, has created a paradigm shift that has fostered progress in assessing and managing
not only the impacts associated with flooding but also other events and incidents that may
affect the public, environment, and economic development. Examples of this paradigm shift
are represented through the establishment of European Directive 2007/60/EC on the assess-
ment and management of flood risks, and European Directive 2008/114/EC on the identifi-
cation and designation of European critical infrastructures and the assessment of the need to
improve their protection. These directives, and other equivalent international legislation, rec-
ognize and explicitly require risk analysis to be utilized as the primary tool for infrastructure
management, addressing all aspects of the process to include improving our understanding
of natural hazards, implementing more effective operation and maintenance approaches, and
developing best practices to minimize impacts to the public and environment.
The Institute of Water Engineering and Environment (IIAMA) of the Polytechnic Uni-
versity of Valencia (UPV) is pleased to welcome you to the 3rd International Week on Risk
Analysis, Dam Safety, Dam Security, and Critical Infrastructure Management (3IWRDD)
scheduled from October 17–21, 2011 in Valencia, Spain. Following the success of its two pre-
vious conferences in 2005 and 2008, the purpose of the 3IWRDD is to provide an effective
forum for the exchange of knowledge and best practices between key stakeholders, including
owners and operators, designers, engineers, researchers and government authorities.
In support of the 3IWRDD, UPV is collaborating with four co-organizing entities, includ-
ing the United States Department of Homeland Security (DHS), the Jucar River Authority
(CHJ, MMARM), the International Commission on Large Dams (ICOLD), as well as the
Spanish Committee on Large Dams (SPANCOLD). In addition, the Spanish Professional
Association of Civil Engineers (CICCP, Valencia) is also collaborating in the organization
of this event. The 3IWRDD is also aligned with several research and development efforts
focused on integration of infrastructure safety and security that are currently being con-
ducted by UPV and funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation (MICINN).
The 3IWRDD represents a unique international event that will consist of two different
activities, including the 3rd International Forum on Risk Analysis, Dam Safety, Dam Secu-
rity, and Critical Infrastructure Management (Forum) from October 17–18, and the 11th
ICOLD Benchmark Workshop on Numerical Analysis of Dams (Benchmark Workshop)
from October 20–21.
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These activities will provide an opportunity for exciting and challenging discussions through
the various technical sessions. Attendees will also have the opportunity to gain additional
insight by participating in a practical course on risk management or visiting one of Valencia’s
most impressive structures, Tous Dam, both scheduled to take place on October 19.
This publication includes all contributions accepted for the Forum, which consists of four
separate technical sessions: Critical Infrastructure Management, Risk Analysis, Dam Safety,
and Dam Security.
We sincerely appreciate your participation and hope that you will benefit from this unique
international opportunity.
Prof. Dr. Ignacio Escuder-Bueno Dr. Enrique Matheu
Chairman 3IWRDD-Forum Co-chairman 3IWRDD-Forum

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Risk Analysis, Dam Safety, Dam Security and
Critical Infrastructure Management – Escuder-Bueno et al. (eds)
© 2012 Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-0-415-62078-9
Prólogo
DE LA SEGURIDAD DE PRESAS A LA GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS
CRÍTICAS. UN VIAJE INSPIRADO POR EL ANÁLISIS DE RIESGOS
Desde la rotura de la presa de Teton (USA) en 1976, el mundo ha evolucionado significativa-
mente en la forma de entender las presas, las inundaciones y el conjunto de infraestructuras
críticas de las que depende el bienestar de los ciudadanos.
Dado que la sociedad ha venido demandando un incremento en los niveles de seguri-
dad y fiabilidad de las infraestructuras más importantes, el diseño, construcción y operación
de presas debería integrarse en un marco de gestión de riesgo que permita de forma efec-
tiva mitigar las amenazas naturales y antrópicas. Así, estrategias integradas de gestión de
riesgos han ganado mucha importancia en los últimos años y los esfuerzos realizados en su
implementación incluyen ya de forma sistemática aspectos como sostenibilidad, resiliencia y
participación pública.
Por tanto, puede afirmarse que el análisis de riesgos, naturales y antrópicos, ha supuesto
un auténtico cambio de paradigma que ha permitido avanzar en la evaluación y gestión de
los riesgos de inundación, así como de todos aquellos riesgos que, en definitiva, puedan afec-
tar a los ciudadanos, al medio ambiente y a nuestro propio desarrollo como sociedad.
Reflejo de este cambio de paradigma son la Directiva Europea de Inundaciones de 2007
(2007/60/CE) o la Directiva Europea de Protección de Infraestructuras Críticas de 2008
(2008/114/CE). Esta legislación (y otras equivalentes a nivel mundial) reconoce y emplaza,
de forma explícita, a llevar a cabo análisis de riesgos como herramienta de gestión propia
de países modernos, de manera que se refuercen los procesos de gestión de riesgo desde
la mejora en la predicción de fenómenos naturales, pasando por la adecuada operación y
mantenimiento de infraestructuras hasta la necesidad de buena praxis para minimizar los
impactos a ciudadanos y al medio ambiente.
En este contexto, el Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA) de la
Universidad Politécnica de Valencia (UPV) tiene el placer de invitarle a la celebración de
la Tercera Semana Internacional del Análisis de Riesgos, Seguridad de Presas y Gestión
de Infraestructuras Críticas (3IWRDD), animado por el éxito de las ediciones anteriores
(2005 y 2008) y la oportunidad de compartir los avances internacionales más relevantes en
la materia.
En esta tercera edición, el objetivo es promover una gestión moderna y adecuada a las
demandas sociales de las denominadas infraestructuras críticas, es decir, aquéllas que dan
soporte a las distintas actividades de los sectores productivos y cuya interrupción supondría
un grave impacto sobre los servicios públicos esenciales.
La celebración de esta semana se enmarca en el desarrollo del proyecto BIA2010-17852,
liderado por la UPV y dotado con fondos del Ministerio de Ciencia e Innovación Español
(MICINN), proyecto que implica una “nueva dimensión de la seguridad para nuestras
infraestructuras”.
La UPV cuenta en esta ocasión con cuatro entidades coorganizadoras: el Departamento
de Homeland Security de los Estados Unidos (DHS), la Confederación Hidrográfica del
Júcar (CHJ, MMARM), la Comisión Internacional de Grandes Presas (ICOLD) y el Comité
Nacional Español de Grandes Presas (SPANCOLD). El Colegio de Ingenieros de Caminos,
Canales y Puertos (CICCP, demarcación de la Comunidad Valenciana) participa como
entidad colaboradora.
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