Aplicación del Análisis de Riesgos para informar la toma de decisiones en gestión de seguridad de una presa de escollera con pantalla de hormigón situada en la provincia de Cáceres

Abstract

[EN] This academic work reviews the risk analysis techniques applied to dams, in order to understand, analyse and evaluate the risk in these water cycle infrastructures. This is applied to a case study of flood risk and safety management in a concrete face rockfill dam in the province of Caceres (Spain). The work is adequately adjusted to the objectives set for a master's Final Thesis in which the acquired knowledge is implemented. The risk analysis is carried out only for a hydrological scenario. Based on the flood study of the dam, the flood routing study is performed in which the hydrological behaviour of the dam is analysed for different return periods and under several previous water pool levels determined by the analysis of the historical record levels of the reservoir. A simplified analysis of failure modes is carried out, where it is revealed that the main failure modes are those related to the overtopping of the dam and the failure of the concrete face of the dam. The determination of its probabilities of failure is estimated by different methodologies depending on the failure, such as expert judgment and other specific ones that relate certain variables to the probability of failure. On the other hand, the potential consequences of the flood caused by flood operation and the possible dam breach failure are estimated, both in terms of loss of human lives, through two different methodologies in order to compare them, and in economic terms. The risk calculation is performed for two scenarios, one present and another future set in the year of 2050, each of them with its associated characteristics based on hydrological and sociological projections. The projections for the 2050 hydrological scenario consider the effect of climate change according to the IPCC report, published in 2014, in which an increase in extreme precipitation events is expected, which entails an increase in the flooding risk and the potential risk to people. As for population development in year 2050, it is expected to decrease according to the population projections for the area of the Government of Extremadura. Once the risk assessment is complete, a proposal of possible measures to be considered to reduce this risk is made. Different structural and non-structural measures are proposed, and the risk is reassessed after measures are applied for both scenarios. The prioritization of measures is carried out using indicators based on the principles of equity and efficiency for risk reduction. Finally, a proposal for an Action Plan is set out resulting from the prioritization of actions in the studied dam, whose aim is the reduction of the current and future risk through risk-informed dam safety management.

[CA] En aquest treball acadèmic es revisen les tècniques d'anàlisi de risc aplicades a les preses a fi de comprendre, analitzar i avaluar el risc d'aquestes infraestructures del cicle integral de l'aigua. Això s'aplica en un cas pràctic de gestió de riscos d'inundació i seguretat en una presa d'escullera amb pantalla de formigó localitzada a la província de Càceres. El treball s'ajusta adequadament als objectius marcats per a un Treball Final de Màster on es posen en pràctica tots els coneixements adquirits. A l'anàlisi de risc es contempla únicament l'escenari hidrològic. Partint de l'estudi d'avingudes de la presa, es realitza l'estudi de laminació on s'analitza el comportament hidrològic de la mateixa per a avingudes de diferents períodes de retorn y baix diversos nivells previs determinats per l'anàlisi del registre de nivells històrics a l'embassament. Es realitza un anàlisi simplificat de modes de fallada on es manifesten com a principals modes els relatius al vessament per coronació de la presa y a la fallada de la pantalla, determinant les seues probabilitats de fallada mitjançant diverses metodologies, en funció del tipus de fallada, com poden ser el juí d'expert i altres específiques que relacionen determinades variables amb la probabilitat de fallada. Per una altra banda, s'estimen les conseqüències potencials de la inundació produïdes per la operació en cas d'avinguda y la possible ruptura de la presa, tant en termes de pèrdua de vides humanes per mitjà de dos metodologies a fi de comparar-les, como en termes econòmics. El càlcul del risc es realitza per a dos escenaris, un actual i un altre futur l'any 2050, cadascú amb les seues característiques associades tenint en compte les projeccions en termes hidrològics y sociològics. A l'escenari 2050 es consideren les projeccions per a tal any tenint en compte l'efecte del canvi climàtic segons el cinquè informe del IPCC publicat en 2014, al qual es preveu un augment dels episodis de precipitació extrema, la qual cosa pot comportar un increment en el risc d'inundació i el risc potencial per a les persones. Respecte a l'evolució de la població fins a l'any 2050 es preveu una disminució de aquesta d'acord a les projeccions de població del Govern d'Extremadura per a la zona d'estudi. Després de l'avaluació del risc, es realitza una proposta de possibles mesures a estudiar que permeten la reducció del dit risc. Es plantegen diverses mesures tant de tipus estructural com de tipus no estructural i s'avalua de nou el risc una vegada aplicades les mesures propostes en sengles escenaris. La priorització de les mesures es realitza tenint en compte uns indicadors basats en els principis de equitat y eficiència per a la reducció del risc. Per últim, s'exposa la proposta per a un Pla d'actuació resultat de la priorització d'actuacions a la presa d'estudi i l'objectiu del qual es la reducció del risc actual y futur per mitjà d'una gestió de seguretat informada en risc.

[ES] En este trabajo académico se revisan las técnicas de análisis de riesgo aplicado a las presas, con el objeto de entender, analizar y evaluar el riesgo en estas infraestructuras del ciclo del agua. Esto se aplica a un caso práctico de gestión de riesgos de inundación y seguridad en una presa de escollera con pantalla de hormigón en la provincia de Cáceres. El trabajo se ajusta adecuadamente a los objetivos marcados para un Trabajo Final de Máster en el que se ponen en práctica los conocimientos adquiridos. El análisis de riesgo se realiza contemplando únicamente el escenario hidrológico y para ello se parte del estudio de avenidas de la presa y se realiza el estudio de laminación donde se analiza el comportamiento hidrológico de la misma para avenidas de distintos periodos de retorno y bajo varios niveles previos determinados por el análisis del registro de niveles históricos en el embalse. Se realiza un análisis simplificado de modos de fallo, donde se manifiesta que los principales modos de fallo son los relativos al sobrevertido de la presa y al fallo de la pantalla, determinando sus probabilidades de fallo mediante distintas metodologías en función del fallo como son el juicio de experto y otras específicas que relacionan determinadas variables con la probabilidad de fallo. Por otro lado, se estiman las consecuencias potenciales de la inundación producidas por la operación en avenida y la posible rotura de la presa, tanto en términos de vidas humanas por medio de dos metodologías con el objeto de compararlas, como en términos económicos. El cálculo del riesgo se realiza para dos escenarios, uno actual y otro futuro en el año 2050, cada uno con sus características asociadas teniendo en cuenta las proyecciones en términos hidrológicos y sociológicos. En el escenario hidrológico 2050 se consideran las proyecciones para dicho año teniendo en cuenta el efecto del cambio climático según el quinto informe del IPCC, publicado en el año 2014, en el cual se prevé un aumento de los episodios de precipitación extremos, lo que puede conllevar un aumento en el riesgo de inundación y el riesgo potencial para las personas. En cuanto a la evolución de la población en el año 2050, se prevé una disminución de la población según las proyecciones de población del Gobierno de Extremadura para dicha zona. Tras la evaluación del riesgo, se realiza una propuesta de posibles medidas a estudiar que permitan la reducción de dicho riesgo. Se plantean distintas medidas tanto estructurales como no estructurales y se evalúa de nuevo el riesgo una vez aplicadas en ambos escenarios. La priorización de las medidas se realiza teniendo en cuenta indicadores basados en los principios de equidad y eficiencia para la reducción del riesgo. Por último, se expone la propuesta del Plan de actuación resultado de la priorización de actuaciones en la presa de estudio y cuyo objetivo es la reducción del riesgo actual y futuro, mediante una gestión de seguridad informada en riesgo.