Pertinence of parametric based breach models for rockfill dams

Abstract

Embankment dams are vulnerable to excess through-flow as well as overtopping since the dam structure is mainly composed of pervious and erodible materials. The erosion processes that develop in these cases may ultimately lead to breaching of the dam and resulting destructive breakout flood. The breakout flood must be assessed for evaluation of the resulting inundation of the area downstream, as well as for the preparation of emergency action plans. The current standard practice is to assess the embankment dam breaching with statistically derived parametric equations based on historic dam failures database. The database comprises mainly earthfill dams and only a few rockfill dams. Additionally, all but one of the available parametric based breach models, derive the breaching parameters without consideration of embankment dam type and material properties. The present study investigates available statistically derived breach equations and compares the accuracy of predicting the breach parameters for respectively, earthfill and rockfill dams. The comparison illustrates that important breach parameters are estimated with less uncertainty for earthfill dams than for rockfill dams. This needs to be considered when estimating breaching of rockfill dams using currently available statistically based parametric breach equations. RÉSUMÉ : Les barrages en remblais sont vulnérables au débit excessif et au déversement intempestif dû au fait que la structure du barrage est principalement constituée de matériaux perméables et érodables. Le processus d'érosion qui commence dans ces cas-là mène à la formation de brèches qui donnent lieu à des inondations de rupture destructrices. Les inondations de rupture doivent être analysées pour pouvoir évaluer l'impact potentiel sur la zone en amont, mais aussi pour préparer un plan d'action d'urgence. La pratique standarde actuelle consiste à analyser le processus de brèche du barrage en remblais grâce à des équations paramétriques établies de manière statistique et provenant d'une base de données historique de rupture de barrages. La base de données est constituée principalement de barrages en remblais fin et seulement de quelques barrages en enrochement. De plus, tous les modèles paramétriques de brèche disponibles excepté un fournissent les paramètres de brèche sans considérer le type de remblais et les propriétés de matériaux utilisés. Cette étude analyse les équations paramétriques statistiques disponibles et compare l'exactitude des prévisions des paramètres de brèche pour les deux types respectifs de barrage en remblais fin et en enrochement. La comparaison démontre que d'importants paramètres de brèche sont estimés avec moins de certitude pour les barrages en remblais fins que pour ceux en enrochement. Ceci doit être pris en compte lors de l'estimation de brèche pour les barrages en enrochement basée sur l'utilisation d'équations paramétriques statistiques disponibles.