This is an HTML version of an attachment to the Official Information request 'Seismic/Structural Performance Reports'.

 
 
 
 
 
 
 
KOROKORO, WOOLLEN MILLS AND 
BIRCHVILLE DAMS 
 
SAFETY REVIEW 
 
 
March 2013 
 
Greater Wellington Regional Council (Parks) 
 Revision 0 for Client Comment 
 



Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
EXECUTIVE SUMMARY 
This safety review is an independent engineering review of the safety of Korokoro, Wool en Mil s 
and Birchvil e dams relative to current practice.  It is the second safety review carried out for these 
dams and is based on a review of available documentation, site visits and discussions with Greater 
Wellington Regional Council staff.  The first safety review was in 2006 and this report fits within 
the recommended 10-yearly frequency for such reviews.  The safety review has been carried out in 
accordance with the New Zealand Society on Large Dams (NZSOLD)  Dam  Safety Guidelines 
requirements for safety review of Low potential impact category (PIC) dams.   
Korokoro and Wool en Mil s dams are located in Belmont Regional Park near Petone and were 
constructed in 1903.  Birchvil e Dam is located in Akatarawa Forest near Upper Hutt and was 
constructed in 1930.  The three dams were previously used for municipal water supply but now 
have public amenity and recreation as their primary use.  The dams remain operational in the 
sense that they continue to impound their reservoirs. 
Key dam safety status conclusions and recommendations are presented for each of the dams as 
fol ows; 
Korokoro Dam 
The dam is performing wel  except for  significant seepage at the toe near to the spil way.  It 
appears that the rate of seepage has increased with time and may be suggestive of erosion of the 
dam’s foundation.  Whilst this would likely not deteriorate rapidly nor lead to a rapid failure, a 
recommendation has been made to undertake regular monitoring of the seepage rate to 
characterise its behaviour with time and serve as an early warning of foundation piping. 
There are no indications of gross movement of the dam or signs of instability in the foundation 
and abutments. 
Whilst the dam has obviously been overtopped on a regular basis it has performed wel .  The most 
significant erosion is of what was either placed fil  or natural ground against the downstream face 
of the dam.  A recommendation has been made to monitor this and if undermining occurs then 
remediation wil  be required.  In the meantime it is beneficial to see and measure the seepage that 
is emerging at this location. 
The dam meets acceptability criteria for stability under all loading conditions. 
There are no indications of any of the dam’s  failure modes developing, although better 
understanding of the toe seepage is required to confirm that this is not related to foundation 
piping. 
Korokoro Dam has a low likelihood of failure and the best and most appropriate risk management 
is to perform regular routine surveil ance inspections including the monitoring of key features, i.e. 
toe seepage and erosion.  The value of this is significantly improved by keeping vegetation short on 
the toe and downstream abutment contacts. 
Local capture and regular measurement of the seepage quantity at the dam toe (near to the 

spil way) and adjacent to the spil way plunge pool (dam ‘total’ seepage) wil  be highly beneficial to 
ongoing surveil ance of the dam and should be implemented as a priority.   
Woollen Mills Dam 
The dam is performing wel  except for major erosion beneath and at the toe of the spillway.  This 
appears to have been initiated by rock-fal  damage to the spil way chute and subsequent 
undermining by normal and flood flows.   The extent of undermining has worsened significantly 
over the last six years and if it continues wil  eventual y lead to the dam’s integrity being 
compromised through removal of base and toe support.  A recommendation has been made to 
Damwatch Services Ltd 

Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
undertake regular monitoring of the extent of undermining in the short team  and remediation 
should be planned for in the near future. 
There are no indications of gross movement of the dam or signs of other instability in the 
foundation and abutments. 
The dam meets acceptability criteria for stability under all loading conditions. 
There are currently no indications of any of the dam’s  failure modes developing, however 
continued spil way undermining wil   eventual y lead to dam failure through loss of base or toe 
support.   
Woollen Mills Dam has a low to moderate likelihood of failure due to the worsening condition of 
the spil way.  The most immediate  risk management is to perform regular routine surveil ance 
inspections including the monitoring of its key feature, i.e. spillway toe erosion.  Remediation of the 
spil way and its toe wil  return the dam to its intended function and reduce the likelihood of failure 
to low.  This should be done as a matter of priority. 
Birchville Dam 
The dam is performing very  wel   with no indication of stress within the dam or its abutments. 
There is no discernible leakage or seepage, although the toe is covered with large riprap meaning 
that seepage in this area would not be visible.  A recommendation has been made to undertake 
regular monitoring of the abutments, with particular attention to the left abutment to ensure that 
there are no indications of instability. 
There are no indications of gross movement of the dam or signs  of other instability in the 
foundation and abutments. 
The dam meets acceptability criteria for stability under al  loading conditions using basic analysis 
methods.  A more complex analysis is not necessary or warranted given the dam’s Low PIC and 
good performance over eighty three years. 
There are currently no indications of any of the dam’s failure modes developing, however ongoing 
monitoring of its abutments is important.   
Birchville Dam has a low likelihood of failure.  The best and most appropriate risk management is 
to perform regular routine surveil ance inspections including the monitoring of key features, i.e. the 
left and right abutments.   
Greater Wellington Regional Council dam safety activities 
Greater Wel ington Regional Council (GWRC) has ongoing  dam safety activities  for Korokoro, 
Woollen Mills and Birchville dams.  Importantly, these include monthly routine inspections by 
maintenance rangers that have been trained in dam safety and surveil ance.  Routine dam safety 
inspections, in conjunction with appropriate technical support and review, are widely known to be 
the most effective method for monitoring dam safety.   
Fundamental y,  GWRC’s dam safety  activities include the items recommended in the NZSOLD 
guidelines and are being completed at the recommended, or in some cases greater, frequency. 
Due to the impending regulations for the NZ Dam Safety Scheme, from July 2014 GWRC wil  need 
to review the dam  potential impact categories  (PIC’s)  in accordance with the new Building Act 
methodology.  If Medium PIC’s are determined (currently Low), the current dam safety programme 
wil  require alignment with the dam safety assurance programme (DSAP) format specified in the 
regulations. 
Damwatch Services Ltd 
i  
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
Recommendations 
The fol owing table is a summary of recommendations made in this report, per dam and generic to 
GWRC’s dam safety activities; 
Recommendation 
Report  Timeframe 
 
ref. 
to address 
Korokoro Dam 
Clearing the vegetation on the downstream face, toe and abutment 

5.2.2 
2-3 months 
contacts, and drainage of the toe, will vastly improve ability to perform 
regular visual inspection. 
Local capture and regular measurement of the seepage quantity at the 
5.2.2 
2-3 months 
dam toe (near to the spil way) and adjacent to the spil way plunge pool 
(dam ‘total’ seepage) wil  be highly beneficial to ongoing surveil ance of the 
dam and should be implemented as a priority.   
The downstream toe should be monitored during and after flood events 
5.2.2 
During and 
and if undermining of the toe develops, remediation wil  be required.  In the 
after floods 
meantime it should remain uncovered so that toe seepage can be observed 
and measured.   
Woollen Mills Dam 
Clearing the vegetation on the toe and abutment contacts will vastly 

5.3.2 
2-3 months 
improve ability to perform regular visual inspection. 
The spil way toe undermining has worsened in the last six years and wil  
5.3.2 
Remediate 
need to be remediated before erosion removes material supporting the 
in next 12 
dam resulting in dam failure.  In the meantime the extent of undermining 
months 
should be regularly monitored, particularly after significant rainfal  events. 
Birchville Dam 
Clearing a 2m vegetation buffer on the dam to abutment contacts will 

5.4.2 
2-3 months 
vastly improve ability to perform regular visual inspection. 
It is important to inspect the downstream abutments for any signs of deep-
5.4.2 
Monthly 
seated instability or seepage, with particular attention to the left 
 
during 
abutment.  Surface weathering is not an issue. 
routines 
It would be valuable to conduct a basic bathymetric survey of the reservoir 
5.4.2 
1-2 years 
using depth sounding from a boat.  A significant increase in the depth of 

sediment against the arch dam would warrant a check of the sediment 
6.3.2 
load and arch dam thrust loads. 
It would be beneficial to lower the storage level temporarily to allow 
5.4.2 
1-2 years 
removal of the weed and moss, which in turn would al ow a visual 
inspection of the downstream face concrete. 
GWRC dam safety activities 
Due to the impending regulations for the NZ Dam Safety Scheme, from July  1.3.2 
2 years 
2014 GWRC wil  need to review the dam potential impact categories (PIC’s) 

in accordance with the new Building Act methodology.  If Medium PIC’s are  6.4.2 
determined (currently Low), the current dam safety programme wil  require 
alignment with the  dam safety assurance programme (DSAP) format 
specified in the regulations. 
It would be beneficial to perform special surveillance inspections of all  6.1.1 
During and 
GWRC (Parks) dams  during and after flood events to establish a 
after floods 
documented  record of  the dams’  performance under flood conditions. 
Depth of water over the dam crest supported by photography and video 
footage wil  be particularly beneficial. 
Damwatch Services Ltd 
i i 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 

link to page 7 link to page 7 link to page 8 link to page 8 link to page 8 link to page 10 link to page 10 link to page 11 link to page 13 link to page 13 link to page 13 link to page 13 link to page 13 link to page 15 link to page 15 link to page 15 link to page 16 link to page 16 link to page 18 link to page 18 link to page 18 link to page 20 link to page 21 link to page 23 link to page 23 link to page 23 link to page 25 link to page 27 link to page 29 link to page 30 link to page 30 link to page 30 link to page 31 link to page 32 link to page 33 link to page 34 link to page 37 link to page 49 Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
TABLE OF CONTENTS 
1 
INTRODUCTION ....................................................................................................... 2 
1.1 
Background.............................................................................................................. 2 
1.2 
Review scope ........................................................................................................... 3 
1.3 
Context of this report ................................................................................................ 3 
1.4 
Industry practice ...................................................................................................... 3 
2 
POTENTIAL IMPACT CATEGORY (PIC) REVIEW ............................................................. 5 
2.1 
Classification Systems ............................................................................................... 5 
2.2 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville PIC’s ................................................................ 6 
3 
DAM DETAILS .......................................................................................................... 8 
3.1 
General ................................................................................................................... 8 
3.2 
Korokoro Dam .......................................................................................................... 8 
3.3 
Woollen Mills Dam ................................................................................................... 8 
3.4 
Birchville Dam .......................................................................................................... 8 
4 
FAILURE MODES DETERMINATION .......................................................................... 10 
4.1 
General ................................................................................................................. 10 
4.2 
Korokoro Dam ........................................................................................................ 10 
4.3 
Woollen Mills Dam ................................................................................................. 11 
4.4 
Birchville Dam ........................................................................................................ 11 
5 
INSPECTION FINDINGS ............................................................................................ 13 
5.1 
Safety Review Team ................................................................................................ 13 
5.2 
Korokoro Dam ........................................................................................................ 13 
5.3 
Woollen Mills Dam ................................................................................................. 15 
5.4 
Birchville Dam ........................................................................................................ 16 
6 
ASSESSMENT WITH RESPECT TO CURRENT ACCEPTIBILITY CRITERIA FOR LOW PIC DAMS . 
 
............................................................................................................................. 18 
6.1 
Korokoro Dam ........................................................................................................ 18 
6.2 
Woollen Mills Dam ................................................................................................. 20 
6.3 
Birchville Dam ........................................................................................................ 22 
6.4 
Dam Safety Programme .......................................................................................... 24 
7 
DAM SAFETY STATUS.............................................................................................. 25 
7.1 
General ................................................................................................................. 25 
7.2 
Korokoro Dam ........................................................................................................ 25 
7.3 
Woollen Mills Dam ................................................................................................. 26 
7.4 
Birchville Dam ........................................................................................................ 27 
8 
REFERENCES .......................................................................................................... 28 
APPENDIX A: DRAWINGS 
APPENDIX B: PHOTOS FROM 2012 SAFETY REVIEW SITE INSPECTIONS 
APPENDIX C: ROUTINE INSPECTION CHECKLISTS 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 

INTRODUCTION 
1.1 Background 
Damwatch has been engaged by Greater Wellington Regional Council (Parks) to perform the 2013 
Safety Review of Korokoro, Wool en Mil s and Birchvil e dams. 
Korokoro and Wool en Mil s dams are located in Belmont Regional Park near Petone and were 
constructed in 1903.  Birchville Dam is located in Akatarawa Forest near Upper Hutt and was 
constructed in 1930.  The three dams were previously used for municipal water supply but now 
have public amenity and recreation as their primary use.  The dams remain operational in the 
sense that they continue to impound their reservoirs.   
The purpose of this Safety Review is to provide an independent assessment of the dams’ safety 
status relative to current practice. The Safety Review has been carried out in accordance with the 
New Zealand Society on Large Dams (NZSOLD) Dam Safety Guidelines (NZSOLD, 2000). 
This is the second Safety Review  for Korokoro, Woollen Mills and Birchville dams  following the 
NZSOLD Guidelines. The first Safety Review was carried out in 2006 (Damwatch, 2006) and is used 
as reference point in assessing the current condition, performance and dam safety status of the 
three dams. 
The Safety Review dam inspections were made on 10th of December 2012.  No testing of dam 
valves was carried out however none of these is considered to be dam safety critical plant. 
Safety Review Team 
The Safety Review team comprised: 
Dan Forster 
Lead Examiner and Author 
Senior Dam Safety Engineer, 
Damwatch Services Ltd. 
Andrew Balme 
Support Examiner and Author 
Dam Safety Engineer, 
Damwatch Services Ltd. 
Bronek Kazmierow, Principal Ranger, Assets and Maintenance, Parks, Greater Wel ington Regional 
Council (GWRC) is the client for the project. During the site inspections the review team was also 
assisted by: 
Lawrence Silas 
GWRC (Maintenance Ranger) 
Chris Sanders 
GWRC (Maintenance Ranger) 
Bryn Menzies 
GWRC (Maintenance Ranger) 
Joel Revil  
GWRC (Maintenance Ranger) 
James Craig 
GWRC (Engineering Technician) 
Jeremy Patterson (Belmont Regional Park Ranger) and Joanne Hunwick (Assets Coordinator) were 
unable to attend the site inspections however attended the dam safety awareness training the 
fol owing day and provided valuable input. 
The  Safety Review  team grateful y acknowledges  the helpful and efficient assistance given by 
Greater Wellington Regional Council personnel. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
1.2 Review scope 
The activities involved in this Safety Review are: 
 
Visual inspection of the dam and associated hydraulic structures. 
 
Assessment of the construction, design, monitoring, physical condition and maintenance of 
the structures with reference to current acceptability criteria. 
 
Review and update the likelihood of failure for each dam. 
 
Review and update the Potential Impact Category (PIC) for each dam. 
 
Develop routine inspection checklists for each dam. 
 
Preparation of a report. 
No significant new calculation or studies are carried out in this Safety Review. References have 
been  made to existing documentation, records and any work  carried out since the last Safety 
Review in 2006. 
Internal inspections of intake towers and outlet conduits were not part of the Safety Review brief. 
1.3 Context of this report 
1.3.1  Building regulations 
The Building Act (2004) introduced a draft regulatory framework for dam safety, where previously 
dam owners had self-regulated dam safety practices.  The regulatory framework for dams is set 
out in the Dam Safety Scheme of the Building Act.  Formal regulations that will allow the Dam 
Safety Scheme to operate are expected to become mandatory on 1 July 2014. 
The Building Act Dam Safety Scheme requires all  dam owners to have a Potential Impact 
Classification  (PIC)  for each dam over 3  m high  and 20,000m³ stored volume (Government is 
currently considering introduction of a higher threshold), prepared in accordance with the Building 
Act’s classification methodology.  The PIC identifies the impacts of failure of the dam in terms of 
population at risk and damage to environment and property.  The Building Act has introduced a 
new methodology for determining PIC which wil  become compulsory on 1 July 2014.  A Medium 
or High PIC dam is required by the Building Act to have a dam safety assurance programme (DSAP) 
for safe management of the dam.  The DSAP wil  include routine and periodic activities including 
monitoring, gate testing, O&M plans and safety review timetables.  Emergency action plans (EAP) 
are part of the DSAP.  A Low PIC dam is not required by regulation to have a DSAP or EAP.    
1.3.2  Greater Wel ington Regional Council dam safety activities 
Greater Wellington Regional Council has ongoing dam safety activities in place for the Korokoro, 
Woollen Mills and Birchville dams.  These activities are aligned to NZSOLD dam safety guideline 
requirement for dams with Low PIC (refer to Section 6.4).   
From 1 July 2014, GWRC will need to formal y review the dam PIC’s in accordance with the new 
Building Act methodology.  If Medium PIC’s are determined, the current dam safety program wil  
require alignment with the DSAP format specified in the Regulations.  The Regulations require the 
PIC assessment to be authorised by a Recognised Engineer. 
1.4 Industry practice 
Dam safety practice in New Zealand follows the NZSOLD Dam Safety Guidelines (NZSOLD, 2000). 
Where the NZSOLD Guidelines do not provide detail, international dam design guidelines are 
available.  Typical y reference is made to dam guidelines from the International  Commission on 
Large Dams (ICOLD), USA, Canada and Australia. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
Seismic hazard data is provided by GNS Science using a  model that  is  based on internationally 
accepted techniques.  GNS has recently completed a comprehensive assessment of the Wellington 
Fault, the closest active fault to the three GWRC dams.  GNS has also  been closely involved in 
assessing information from the Canterbury earthquakes and has just recently updated its national 
seismic hazard model in light of new information.  This is discussed further in Section 6 stability 
assessments. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


link to page 10 link to page 10 link to page 11 Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 

POTENTIAL IMPACT CATEGORY (PIC) REVIEW 
2.1 Classification Systems 
2.1.1  NZSOLD Guidelines 
Under  NZSOLD  Dam Safety  Guidelines  (NZSOLD, 2000)  the Potential Impact Category (PIC) is 
assessed based of the incremental impact (consequences)  of a dam failure using the worst of 
sunny day and flood dambreak scenarios. The incremental consequences considered are people 
(life), economic losses and environment. The PIC for dams in terms of failure consequences are 
presented in Table 2-1. 
Table 2-1 PIC for Dams in terms of Failure Consequences (NZSOLD, 2000) 
Potential Incremental Consequences of Failure 
Potential Impact  
Category 
Life 
Socio-economic, Financial, 
& Environmental 
High 
Fatalities 
Catastrophic damages 
Medium 
A few fatalities are possible 
Major damages 
Low 
No fatalities expected 
Moderate damages 
Very Low 
No fatalities 
Minimal damages beyond owner’s property 
2.1.2  Building Act 
In 2014 the Dam Safety Scheme of the Building Act  (Department of Building and Housing, 2008) 
will introduce a PIC classification methodology  that considers  population at risk  rather than 
expected fatalities.  Population at risk (PAR) will be defined as “the number of people likely to be 
affected by inundation greater than 0.5 metres in depth if they took no action to evacuate”. 
As for the NZSOLD guidelines, the Building Act methodology will  also  consider  the incremental 
impact of a dam failure on  property and environment  for the worst of sunny day and flood 
scenarios.  The methodology is summarised in Table 2-2 and Table 2-3. 
Table 2-2 Determination of Assessed Damage Level (Department of Building and Housing, 2008) 
SPECIFIED CATEGORIES 
DAMAGE 
Critical or Major Infrastructure2 
LEVEL 
Residential 
Natural 
Community 
Houses1 
Damage 
Time to Restore 
Environment 
Recovery Time 
to operation3 
Catastrophic 
More than 50 
Extensive and 
More than one year 
Extensive and 
Many years 
houses destroyed 
widespread 
widespread 
destruction of and 
damage 
damage to several 
major infrastructure 
components 
Major 
4 to 49 houses 
Extensive destruction 
Up to 12 months 
Heavy damage 
Years 
destroyed and a 
of and damage to 
and costly 
number of houses 
more than one major 
restoration 
damaged 
infrastructure 
component 
Moderate 
1 to 3 houses 
Significant damage to 
Up to 3 months 
Significant but 
Months 
destroyed and 
at least one major 
recoverable 
some damaged 
infrastructure 
damage 
component 
Minimal 
Minor damage 
Minor damage to 
Up to one week 
Short-term 
Days to weeks 
major infrastructure 
damage 
components 
Notes: 
1. In relation to residential houses, destroyed means rendered inhabitable. 
2. Includes: 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
(a) lifelines (power supply, water supply, gas supply, transportation systems, wastewater treatment, 
telecommunications (network mains and nodes rather than local connections)), and 
(b) emergency facilities (hospitals, police, fire services), and 
(c) large industrial, commercial or community facilities, the loss of which would have a significant impact on the 
community, and 
(d) the dam if the service the dam provides is critical to the community and that service cannot be provided by 
alternative means. 
3. Estimated time required to repair the damage sufficiently to return the critical and major infrastructure to normal 
operation. 
Table 2-3 Determination of Potential Impact Classification (PIC) (Department of Building and Housing, 2008) 
ASSESSED 
POPULATION AT RISK (PAR) 
DAMAGE LEVEL  0 
1 to 10 
11 to 100 
More than 100 
Catastrophic 
High 
High 
High 
High 
Major 
Medium 
Medium/High  
High 
High 
(see note 4) 
Moderate 
Low 
Low/Medium/High 
Medium/High  
Medium/High 
(see notes 3 & 4) 
(see note 4) 
(see notes 2 & 4) 
Minimal 
Low 
Low/Medium/High 
Low/Medium/High 
Low/Medium/High 
(see notes 1, 3 & 4) 
(see notes 1, 3 & 4) 
(see notes 1, 3 & 4) 
Notes: 
1. With a PAR of five or more people, it is unlikely that the PIC wil  be Low. 
2. With a PAR of more than 100 people, it is unlikely that the PIC wil  be Medium. 
3. Use a Medium PIC if it is highly likely that a life wil  be lost. 
4. Use a High PIC if it is highly likely that 2 or more lives wil  be lost. 
2.2 Korokoro, Woollen Mills and Birchville PIC’s 
2.2.1  2006 determination 
The last assessment (Damwatch, 2006) determined a Low PIC for all three dams on the basis of 
moderate damages (socio-economic, financial and environmental), population at risk of less than 5 
and no fatalities expected. 
Both sunny day and incremental flood dam-break scenarios were assessed in detail and the PIC 
was determined using both classification systems described above.  Both systems resulted in the 
same PIC. 
2.2.2  Review in 2013 
Since 2006 there is nothing to warrant changing the assumed dam-break characteristics, nor has 
there been an appreciable change to the downstream channel or population at risk.  The 
population considered most at risk remains itinerant recreational walkers or cyclists on the tracks 
adjacent to the streams  downstream of each  dam.  Under flood conditions it is unlikely that 
walkers or cyclists wil  be using the tracks so the governing case is sunny day failure. 
The fol owing reasoning and conclusions are supported by dam-break modelling undertaken in the 
2006 PIC assessment (Damwatch, 2006). 
Under sunny day condition the time factored number of itinerant walkers and cyclists can be 
estimated as a population at risk (PAR) of less than 5.  This is to say that on average during daylight 
hours it is unlikely that at a given time there wil  be more than 5 people downstream of the dam in 
question.  Remembering that the definition of PAR is “the number of people likely to be affected by 
inundation greater than 0.5 metres in depth if they took no action to evacuate” it is important to 
consider the likely downstream track inundation depths for each dam-break and whether or not 
walkers or cyclists would have sufficient warning and ability to evacuate. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


link to page 10 link to page 11 Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
In the case of al  three dams the duration of sunny day dam-break flood would be very short due 
to the smal  volume of stored contents, i.e. in the order of minutes to an hour.  On this basis the 
exposure to itinerant downstream persons is very low on a time weighted basis.  Regarding dam-
break flood inundation depth;  the track below Korokoro and Woollen Mills dams is relatively 
elevated above the stream channel and general y dam-break flows wil  be contained within the 
stream channel.  In comparison the track below Birchvil e dam is relatively close in height to the 
stream and in some areas the track would be inundated by up to 1m in a sunny day dam-break.  
However as mentioned  above the released volume of water would be relatively smal  and the 
breach flood would pass in a matter of minutes.  Whilst the val ey is generally narrow and steep 
sided meaning that total evacuation would be difficult, there are a number of options to relocate 
above dam-break inundation levels including trees and local high points in the track.   
Further downstream of all three dams there is no residential or industrial population at risk under 
sunny day or incremental rainy day dam-break scenarios.  The respective streams exit into the 
Hutt River (Birchville dam) and the Wellington Harbour (Korokoro and Woollen Mills dams) shortly 
after emerging from the bushland. 
Therefore we conclude that (in the terminology of the Dam Safety Scheme) it is not highly likely 
that a life will be lost at  Korokoro, Woollen Mills and Birchville dam  sunny day dambreak 
scenarios, nor for incremental flood rainy day scenarios. 
From  Table  2-2  the assessed level of damage for al  three dams would be Moderate with the 
dominant factor being environmental damage that would take in the order of months to recover.  
Furthermore, this damage would be no worse than would occur during an infrequent natural flood 
in the valley. 
In conclusion, using Table 2-3 with a Moderate level of damage and PAR of 1 to 10 (and less than 
5), the PIC determination for Korokoro, Woollen Mil s and Birchvil e dams remains as Low (Building 
Act methodology).  The same PIC is determined using the existing NZSOLD methodology (refer 
Table 2-1), with Moderate level of damage and no expected fatalities. 
It is useful to test the sensitivity of these determinations by considering what condition would 
result in a Medium PIC.  Effectively this would be if PAR was assessed to be 5 or greater or if there 
was one fatality expected.  At present this is considered to be unlikely, however it is something 
that should be reviewed in subsequent years as the tracks downstream of the dams become more 
popular with walkers and cyclists. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 

DAM DETAILS 
3.1 General 
There is limited  design and construction information available for the three dams; particularly 
Korokoro and  Woollen Mills given the year of construction.  GWRC has endeavoured to search 
historic archives for useful reports and drawings, and thus this safety review is undertaken using 
the best available existing information.  Basic drawings only exist for Korokoro and Birchvil e dams 
and are provided in Appendix A. 
3.2 Korokoro Dam 
Korokoro Dam is an 8m high concrete gravity dam on the Korokoro Stream located in the Belmont 
Regional Park, approximately 4 km upstream of Cornish St in Petone.  The dam was built in 1903 to 
provide high pressure water supply for fire-fighting in Petone and was the first dam of its type to 
be built in New Zealand.  The dam  has a 37m crest length  and  incorporates a free overflow 
stepped spil way at its contact with the right abutment.   
The  local geology is general y anticipated to comprise sandstone-mudstone sequences of the 
Rakaia terrain, often referred to under the informal name ‘Wel ington Greywacke’  (Damwatch, 
2006). 
The impounded reservoir has significant accumulation of soft sediment such that the active clear 
water storage is of the order of half a metre deep.  The reservoir has also reduced significantly in 
surface area as the upstream extent has advanced downstream again through sedimentation.  The 
total original Korokoro reservoir volume is estimated to be 30,000 m³, but today only 2,500 m³ 
would likely be released in a sunny day failure.  This is a conservative estimate based on the 
present water storage depth and expected behaviour of the deposited sediment  (Damwatch, 
2006). 
3.3 Woollen Mills Dam 
Woollen Mills Dam is  a 6m high concrete gravity dam on the Korokoro Stream, approximately 
2.5km downstream of Korokoro Dam, within Belmont Regional Park.  The dam was built in the 
same year as Korokoro Dam (1903) as part of a compensation package to the Petone Wool en 
Mil s who had previously col ected water in the lower reaches of the Korokoro Stream utilising a 
timber dam.  The dam has a crest length of approximately 16m and incorporates a free overflow 
spil way at its contact with the right abutment. 
The local geology is general y anticipated to comprise the same sandstone-mudstone sequences as 
Korokoro Dam often referred to under the informal name ‘Wel ington Greywacke’ (Damwatch, 
2006). 
The impounded reservoir has significant accumulation of gravel sediment such that active clear 
water storage is almost non-existent.  The original Wool en Mil s reservoir storage was estimated 
as 3,000 m³, but today  only 600 m³ would likely be released in a sunny day failure.  This is a 
conservative estimate based on the present water storage depth and expected behaviour of the 
deposited gravels (Damwatch, 2006). 
3.4 Birchville Dam 
Birchville Dam is a 15m high single curvature arch dam on Clarke Stream, which is a west bank 
tributary of the Hutt River at Birchvil e.  The dam was built as part of Upper Hutt’s water supply in 
1930.  The dam has a constant radius of 27.5m and a crest (chord) length of 40m (arch length 
46m).  Whilst the dam is 15m high above its lowest foundation the use of boulders at the toe for 
spil  protection give the appearance of a lower dam height. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
The local geology is general y anticipated to comprise sandstone-mudstone sequences of the 
Rakaia terrain, often referred to under the informal name ‘Wel ington Greywacke’  (Damwatch, 
2006). 
The impounded reservoir  is partially silted with 1988 measurements showing silt levels 6.3m 
below the spil way crest.  The Birchvil e reservoir storage volume was estimated to be 20,000 m³ in 
1989 and today fol owing continued deposition of sediment it is estimated that 10,000 m³ would 
likely be released in a sunny day failure of the dam (Damwatch, 2006). 
 
 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 


Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 

FAILURE MODES DETERMINATION 
4.1 General 
The understanding of a dam’s credible failure modes provides the basis for comprehensive 
assessment of its ongoing safe performance.  Damwatch has applied this methodology for a 
number of years and it is now recommended in a number of jurisdictions.  Failure modes are the 
most likely credible ways that a dam wil  fail, if it was to fail, and therefore do not imply that 
failure  is imminent by any of the defined modes.  Understanding a dam’s failure modes al ows 
operation, surveil ance and maintenance activities to be targeted directly at the areas of key 
importance and thus provide best prevention, or at worst, early detection of the initiation of a 
dam failure  mechanism.  The same applies to safety reviews of dams in ensuring that issues 
relevant to the safety of the dam are not overlooked. 
Korokoro, Wool en Mil s and Birchvil e dams have not had failure modes formal y developed as an 
independent exercise  that reviews  al  historical information on the subject dam and forms  a 
collective judgment of its credible failure modes.  For the purpose of this safety review we have 
carried out a preliminary determination as an aid to describing issues relevant to the dams.  We 
consider this level of assessment appropriate given that the dams are Low PIC and there is limited 
design and construction information available. 
4.2 Korokoro Dam 
4.2.1  Failure modes 
The fol owing credible failure modes have been determined for Korokoro Dam; 
FM1: Flood overtopping leading to dam instability and/or undermining  
FM2: Piping failure in the dam foundation under normal loading 
FM3: Earthquake leading to significant structural damage 
This determination is based on the following influencing factors; 
•  Korokoro Dam is a concrete gravity dam with no foundation relief drains and no uplift 
instruments (typical for its era), meaning that the potential for instability is increased 
where reservoir head is transmitted to the base of the dam. 
•  The spil way is sized for an annual flood (approx.) meaning that the dam is regularly 
overtopped.  There is evidence of erosion at the toe of the dam. 
•  There is a significant seep emerging at the downstream toe adjacent to the spil way, 
indicating foundation piping erosion as a possible causal mechanism. 
•  Korokoro Dam is located very close to the Wel ington Fault meaning that in a seismic 
event, earthquake shaking loads will be very high. 
4.2.2  Surveil ance 
Regular visual inspection and measurement of any seepage or leakage are the best forms of early 
detection of these failure modes.  The key performance indicators are; 
•  Toe erosion (FM1) 
•  Increasing and/or turbid (muddy) leakage (FM2) 
•  Earthquake damage (FM3) 
 
Special inspections during and after floods  and after earthquakes are also important given the 
unusual load condition.  Inspections should include observation of flood overtopping flow paths, 
erosion/undermining, structural damage, unusual seepage and reservoir rim instability.   
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
10 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
4.3 Woollen Mills Dam 
4.3.1  Failure modes 
The fol owing credible failure modes have been determined for Woollen Mills Dam; 
FM1: Flood overtopping leading to dam instability and/or undermining  
FM2: Piping failure in the dam foundation under normal loading 
FM3: Earthquake leading to significant structural damage 
This determination is based on the fol owing influencing factors; 
•  Wool en Mil s Dam is a concrete gravity dam with no foundation relief drains and no uplift 
instruments (typical for its era), meaning that the potential for instability is increased 
where reservoir head is transmitted to the base of the dam.   
•  The spil way is sized for an annual flood (approx.) meaning that the dam is regularly 
overtopped. 
•  There is major undermining of the spil way plunge pool that has regressed significantly 
upstream over the last six years.  This wil  likely lead to dam instability through removal of 
toe support or foundation piping due to shortened seepage length increasing hydraulic 
gradient. 
•  Woollen Mills Dam is located very close to the Wellington Fault meaning that in a seismic 
event earthquake shaking loads wil  be very high. 
4.3.2  Surveil ance 
Regular visual inspection and measurement of the extent of plunge pool undermining and any 
seepage or leakage is the best form of early  detection of these failure modes.  The key 
performance indicators are; 
•  Toe erosion (including spil way plunge pool) (FM1) 
•  New/increasing and/or turbid (muddy) leakage (FM2) 
•  Earthquake damage (FM3) 
 
Special inspections during and after floods and after earthquakes are also important given the 
unusual load condition.  Inspections should include observation of flood overtopping flow paths, 
erosion/undermining, structural damage, unusual seepage and reservoir rim instability. 
4.4 Birchville Dam 
4.4.1  Failure modes 
The fol owing credible failure modes have been determined for Birchville Dam; 
FM1: Earthquake leading to significant structural damage and/or left abutment failure 
FM2: Left abutment failure under normal loading 
This determination is based on the fol owing influencing factors; 
•  Birchvil e Dam is a single curvature arch dam with no foundation or abutment relief 
drainage.  Arch dams are typically very robust and perform wel  in all loading conditions 
provided the abutments continue to support dam loads. 
•  The dam toe is resilient to flood overtopping on the assumption that it is wel  embedded 
into the foundation and protected with extensive riprap (indicated on design drawing and 
supported visual y).  The dam is also indicated to be keyed in to the abutments, providing 
a degree of resistance to erosion under flood overtopping. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
11 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
•  The left abutment rock  is  adversely  jointed, weathered  and re-entrant.  These  factors 
present the potential for abutment instability, however there is no indication of deep 
seated instability or seepage. 
•  Birchville Dam is located very close to the Wellington Fault meaning that in a seismic event 
earthquake shaking loads wil  be very high. 
4.4.2  Surveil ance 
Regular visual inspection with particular attention to the abutments is the best form of early 
detection of these failure modes.  The key performance indicators are; 
•  Slope distress in the left abutment (FM1 and FM2) 
•  New/increasing and/or turbid (muddy) leakage in the left abutment (FM1 and FM2) 
•  Structural damage to the dam under normal or earthquake loading (FM1 and FM2) 
 
Special inspections during and after floods and after earthquakes are also important given the 
unusual load condition.  Inspections should include observation of flood overtopping flow paths, 
erosion/undermining, structural damage, unusual seepage and reservoir rim instability. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
12 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 

INSPECTION FINDINGS 
The  safety  review dam inspections were made on 10th of December 2012.  No testing of dam 
valves was carried out. 
5.1 Safety Review Team 
The Safety Review team comprised: 
Dan Forster 
Lead Examiner and Author 
Senior Dam Safety Engineer, 
Damwatch Services Ltd. 
Andrew Balme 
Support Examiner and Author 
Dam Safety Engineer, 
Damwatch Services Ltd. 
The dam inspections were also attended by: 
Bronek Kazmierow 
GWRC (Principal Ranger) 
Lawrence Silas 
GWRC (Maintenance Ranger) 
Chris Sanders 
GWRC (Maintenance Ranger) 
Bryn Menzies 
GWRC (Maintenance Ranger) 
Joel Revil  
GWRC (Maintenance Ranger) 
James Craig 
GWRC (Engineering Technician) 
5.2 Korokoro Dam 
5.2.1  Key findings summary 
The dam is in remarkably good condition considering it is now one hundred and ten years old.  The 
key issues identified during the inspection of Korokoro Dam were; 
1.  Significant vegetation on the dam groins, downstream face  and toe.  Clearing the 
vegetation, particularly on the toe, wil  vastly improve ability to perform regular visual 
inspection. 
2.  Water ponded on the toe, particularly against the left abutment.  Drainage of the toe wil  
vastly improve the value of regular visual inspection and seepage monitoring. 
3.  Significant seepage emerging from the toe of the dam adjacent to the spil way.  Local 
capture and regular measurement of the seepage quantity wil  be highly beneficial to 
ongoing surveil ance of the dam.  Likewise capture and regular measurement of dam ‘total’ 
seepage adjacent to the spil way plunge pool wil  be highly beneficial. 
5.2.2  Inspection detail 
(Referenced site inspection photos are included in Appendix B) 
Reservoir 
The reservoir has significant accumulation of soft sediment such that the active clear water 
storage is of the order of half a metre deep.  The reservoir has also reduced significantly in surface 
area as the upstream extent has advanced downstream also with accumulation of sediment 
(photo 1). 
The reservoir rim is heavily vegetated and has no signs of instability. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
13 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
Abutments 
Both left and right abutments are heavily vegetated with no signs of instability (photos 1 and 2).  
There is no sign of erosion at the upstream contact of dam to abutment on either abutment.  The 
downstream left groin is vegetated right to the dam contact (photos 2 and 9).  It is recommended 
that a 2m clear width be provided to al ow ongoing inspection of this key area.  The downstream 
right abutment is vegetated right to the contact with the spil way chute (photos 3, 4 and 11).  It is 
recommended that selective trimming of overhanging vegetation be undertaken to al ow ongoing 
inspection of this key area. 
Upstream face, crest and downstream face 
The dam upstream face, crest and downstream face concrete are sound with no significant 
defects.  There is a brick missing from the crest detail near to the spil way, however this is of low 
consequence (photos 2 and 3).  A large portion of the downstream face has accumulated sediment 
and grass growth.  It is recommended that this be removed to allow clear view of the downstream 
face. 
The crest accommodates appendages in the form of a wooden walkway and viewing platform for 
visitors  (photos 1 and 2).  These are in reasonable condition and are only of dam safety 
significance during major  floods when they will  catch debris and reduce the  discharge capacity 
over the dam crest.   
Spillway 
The spil way comprises a free overflow crest and stepped chute at the right abutment contact 
(photos 3, 4, 5 and 11).  The spillway is in fairly good condition with no evidence of major erosion 
in the chute steps or plunge pool.  The chute wal s are upright with no signs of damage.  Anecdotal 
evidence suggests that the spil way chute, and potential y the dam also, are  frequently 
overtopped.  This is supported by evidence of significant erosion of what is either placed fil  or 
natural ground adjacent to the spil way chute and above the toe of the dam. 
Toe 
The dam toe is heavily vegetated with ferns, trees  and grasses  (photos 5 and 9-11).  It is 
recommended that the trees and grasses be removed to al ow regular visual inspection of this key 
area.   
There is significant seepage emerging from beneath the spil way chute and from the toe of the 
dam adjacent to the spil way (photos 6-8).  This has increased from approximately 2.4 litres per 
minute in 2006 to approximately 12 litres per minute at the time of inspection (December 2012).  
Whilst these measurements were made without an accurate instrument or set-up, it is clear there 
has been a notable increase in the rate of seepage over recent years and this is concerning.  Local 
capture and regular measurement of the seepage quantity wil  be highly beneficial to ongoing 
surveil ance of the dam and should be implemented as a priority.  Likewise capture and regular 
measurement of dam ‘total’ seepage adjacent to the spil way plunge pool wil  be highly beneficial. 
There is ongoing evidence of erosion at the dam toe of what is either placed fill or natural ground.  
This should be monitored during and after flood events and if undermining of the toe develops 
remediation wil  be required.  In the meantime this area should be uncovered so that toe seepage 
can be observed and measured.  Comparative photography is a useful tool in determining changes 
to erosion. 
There is water ponded on the toe, particularly against the left abutment (photo 2).  Drainage of 
the toe will vastly improve the value of regular visual inspection. 
There is a large diameter pipe of unknown origin exiting adjacent to the spil way plunge pool 
(photo 11).  It is thought that this may be the outlet for the dam outlet works, which is believed to 
be out of service.  Clearing of vegetation on the dam toe may confirm this. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
14 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
5.3 Woollen Mills Dam 
5.3.1  Key findings summary 
The dam is one hundred and ten years old and is in good condition except for the spil way toe.  
The key issues identified during the inspection of Woollen Mills Dam were; 
1.  Major damage to the lower extent of the spil way chute and regression/undermining 
upstream of the spil way plunge pool.  This has worsened in the last six years and wil  need 
to be remediated  before erosion removes material supporting the dam resulting in dam 
failure.  In the meantime the extent of undermining should be regularly monitored, 
particularly after significant rainfal  events. 
2.  Significant vegetation on the dam groins and toe.  Clearing the vegetation, particularly on 
the toe, wil  vastly improve ability to perform regular visual inspection. 
5.3.2  Inspection detail 
(Referenced site inspection photos are included in Appendix B) 
Reservoir 
The reservoir is almost non-existent with significant accumulation of gravels (photos 13 and 14).  
The active clear water storage is less than  half a metre deep  and  of the order of 10 metres 
upstream extent. 
The upstream val ey is very narrow and steep sided with numerous instances of rock-fall (photo 
12).  There is a moderate to high likelihood of the occurrence of rock-fall leading to temporary 
blockage of the Korokoro Stream, impoundment of a reservoir and likely subsequent breach.  This 
would likely be damaging to Wool en Mil s dam through sudden overtopping and the impact of 
debris. 
Abutments 
Both left and right abutments are steep with moderate vegetation  (photos 13-17).  The left 
abutment  is  stable (photos 21 and 22) whereas the right abutment exhibits significant rock-fall 
downstream of the dam alignment (photos 13, 16 and 17).  It appears that rock-fal  damaged the 
spil way chute and contributed to regression/undermining of the spil way toe  (19 and 22).  
However, rock instability on the right abutment does not appear to be deep seated and as such 
does not compromise the dam. 
Upstream face, crest and downstream face 
The dam upstream face, crest and downstream face concrete are sound with no significant defects 
(photos 13, 17 and 21).  There is a crack that extends down the spil way wal , across the crest and 
diagonal y down the upstream face toward the spil way crest.  The crack is not open or displaced 
and does not affect the structural integrity of the main dam body (photo 18).   
Spillway 
The spil way comprises a free overflow crest and chute at the right abutment contact.  The 
spillway chute and toe are in very poor condition with significant loss of the chute slab and major 
undermining of the toe (photo 22).  Probing with a stick under the remaining downstream chute 
slab indicates an eroded cavity of 1.5m horizontal extent and 2m depth approximately.  This has 
worsened significantly in the last six years and wil  need to be remediated before erosion removes 
material supporting the dam resulting in dam failure.  In the meantime the extent of undermining 
should be regularly monitored, particularly after significant rainfal  events. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
15 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
Toe 
The dam toe is heavily vegetated with weeds (photos 15 and 23).  Inspection of the immediate toe 
fol owing cursory weed-clearing indicated no signs of erosion.  It is recommended that the weeds 
be removed to allow adequate visual inspection of this key area.   
At times there is water ponded on the toe of the dam, however drainage of this area could be 
difficult due to the relatively flat ground/streambed slope. 
5.4 Birchville Dam 
5.4.1  Key findings summary 
The dam is eighty three years old and is in very good condition.  The key issues identified during 
the inspection of Birchville Dam were; 
1.  Significant vegetation on the dam groins and toe.  Clearing a 2m buffer on the groins will 
vastly improve ability to perform regular visual inspection. 
2.  Importance of regular visual inspection of the downstream left abutment checking for any 
signs of deep-seated instability or seepage.  Surface weathering is not an issue. 
3.  It would be valuable to conduct a basic bathymetric survey of the reservoir using depth 
sounding from a boat. 
4.  It would be beneficial to lower the storage level temporarily to al ow removal of the weed 
and moss, which in turn would al ow a visual inspection of the downstream face concrete.   
5.4.2  Inspection detail 
(Referenced site inspection photos are included in Appendix B) 
Reservoir 
The reservoir is reported to have significant accumulation of sediment, with sediment measured 
6.3m below the spil way crest in 1988.  In the years since this measurement it is expected that the 
depth to sediment will have decreased, thus decreasing the active water storage volume.  It would 
be valuable to conduct a basic bathymetric survey of the reservoir using depth sounding from a 
boat. 
The reservoir rim is steep and heavily vegetated with no signs of instability (photo 24). 
Abutments 
Both left and right abutments are steep with heavy  vegetation (photos 25, 27 and 30).  Both 
abutments are visibly stable although there has been previous question raised over the stability of 
the left abutment due to jointing and re-entrant nature (Tonkin and Taylor, 1989).  Inspection of 
the upper and downstream left abutment reveals that whilst there is significant surface weathering 
there are no indications of deep-seated instability or leakage.  This key area should continue to be 
monitored during routine visual inspections. 
Both left and right ends of the dam make positive contact with their respective abutments.  There 
is no reservoir erosion at the upstream contacts (photo 28).  To improve visual inspection of the 
downstream contacts a 2m strip clearance of vegetation is recommended (photos 29 and 31). 
Upstream face, crest and downstream face 
The dam upstream face, crest and downstream face concrete are sound with no significant defects 
(photos 25, 27 and 29).  The downstream face is covered with weed and moss due to the constant 
presence of spil  flow  (photos 26 and 30).  It would be beneficial to lower the storage level 
temporarily to al ow removal of the weed and moss, which in turn would al ow a visual inspection 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
16 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
of the downstream face concrete.  Based on other observations of the dam concrete it is expected 
that the concrete beneath the weed and moss is in reasonable condition.     
Spillway 
The spil way comprises a free overflow crest central to the dam with toe erosion protection in the 
form of riprap (photos 25 and 26).  The spil way crest length is approximately half the dam crest 
length at an estimated 23 m.  The spil way is in good condition with  the toe riprap intact and 
continuing to provide erosion protection to the dam toe. 
Toe 
The immediate dam toe is clear of vegetation and wel  protected from spil  flow by substantial 
depth of riprap (photos 26 and 30).  There are no indications of dam or foundation leakage. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
17 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 

ASSESSMENT WITH RESPECT TO CURRENT ACCEPTIBILITY CRITERIA FOR LOW PIC 
DAMS 
6.1 Korokoro Dam 
6.1.1  Flood passage capacity 
Flood hydrology for the Korokoro Stream was last assessed in 2003 with flood return periods and 
discharges given for the Wool en Mil s dam up to Q100 (Opus, 2003).  This remains the current and 
best estimate of flood conditions in the Korokoro Stream. 
NZSOLD dam safety guidelines (NZSOLD, 2000) defines the flood capability acceptance criterion for 
a Low PIC dam is, “between 1:100 and 1:1,000 AEP (annual exceedance probability)”, termed the 
‘inflow design flood’ (IDF).   
Flood return periods and discharges were subsequently estimated for the Korokoro dam site with 
a one hundred year return period flood of 42 m³/s.  The 2006 safety review estimated Korokoro 
dam spil way as having a capacity of 5 m³/s, which is approximately an annual flood event 
(Damwatch, 2006).  Thus on a current standards basis, Korokoro Dam does not have sufficient 
flood capability using its spillway.  It is expected that the dam is regularly overtopped by floods 
and this is supported by the evidence of significant erosion of the downstream toe area. 
This being said, the dam has withstood what is believed to be a significant degree of overtopping 
remarkably wel  for its lifetime of one hundred and ten years.  On a historical performance basis 
the dam performs satisfactorily under flood overtopping and has low incremental consequence of 
failure by this mode (it is unlikely there wil  be recreational users downstream during major 
flooding).   
The area that has undergone the most significant erosion is at the dam toe adjacent to the 
spil way chute wal , where significant material has been removed.  It is not certain whether this 
material was natural ground or fil  placed during construction.  The dam toe or spil way chute are 
not  currently  undermined, however there is significant seepage emerging from this location, 
including from bony concrete beneath the spil way chute.  It is recommended to continue to 
monitor the dam toe and spil way wall area for undermining and if it develops to remediate and 
instal  a form of protection or energy dissipation.  In the meantime this area should be uncovered 
for ongoing monitoring of seepage flows. 
It would be beneficial to perform special surveil ance inspections during and after flood events to 
establish a documented record of the dam’s performance under flood conditions.  Depth of water 
over the dam crest supported by photography and video footage wil  be particularly beneficial. 
6.1.2  Dam stability assessment 
The 2006 safety review (Damwatch, 2006) assessed dam stability in some detail.  The assessment 
remains current on the basis that the parameters used for foundation and dam characteristics and 
the assessment loads still stand.  This safety review provides a summary of the 2006 Korokoro dam 
stability assessment to demonstrate the approach used and present key results.  Further details 
can be found in the 2006 safety review. 
General 
A key failure mechanism to be assessed for a concrete gravity dam is sliding on any horizontal or 
near-horizontal plane within the dam, at the base, or on any rock seam in the foundation.   
The NZSOLD dam safety guidelines (NZSOLD, 2000) provide the fol owing recommended minimum 
values for the factors of safety against sliding. 
•  For normal loading: 3.0 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
18 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
•  For design flood conditions: 2.0 
•  For maximum safety evaluation earthquake loading: 1.1 
•  For post-earthquake loading conditions: 2.0 
Some regulatory authorities in other countries allow lower factors of safety in certain 
circumstances.  For example, the US Federal Energy Regulatory Commission (FERC) has the 
fol owing recommended factors of safety for dams having a low potential impact as fol ows: 
•  For normal loading: 2.0 
•  For design flood conditions: 1.25 
•  For maximum safety evaluation earthquake loading: greater than 1.0 
•  For post-earthquake loading conditions: 1.25 
Sediment 
The 2006 safety review (Damwatch, 2006) took into account the degree of sediment stored in the 
dam’s reservoir (approx. 7.5m depth of sediment used) to calculate sediment loads on the dam. 
This is assumed not to have changed significantly in six years (relative to the lifetime of the dam) 
and has not been recalculated. 
Flood loading 
As discussed in Section 6.1.1, the 1:100 AEP flood is the minimum requirement for flood loads.  
The 1:100 AEP flood of  42 m³/s is estimated to overtop the dam to a depth of 0.9m, which is 
approximately 1.6m above the normal reservoir level (Damwatch, 2006). 
Earthquake loading 
For a Low PIC dam the NZSOLD guidelines do not provide specific recommendations for the level 
of earthquake shaking such dams should safely withstand without failure.  Major dam owners in 
New Zealand  have adopted the 1:500 annual exceedance probability (AEP) event as the safety 
evaluation earthquake for Low PIC structures (Mejia L. et al, 2001).  This is considered appropriate 
for this dam.  The New Zealand Standard earthquake loading code (Standards New Zealand, NZS 
1170.5:2004) can be used to determine the earthquake shaking the dams would be subject to in a 
1:500 AEP earthquake, and this shows that a 0.4g peak ground acceleration would be appropriate 
for this dam.  A pseudo-static analysis was used (Damwatch, 2006).   
The loading code is based on the National Seismic Hazard Model developed by GNS Science.  GNS 
has very recently reviewed and updated the model, with particular attention taken to apply 
learnings from the Canterbury earthquakes to other regions of the country.  Damwatch has spoken 
with GNS regarding any changes to the seismic hazard model and there has been no change in the 
Wel ington area to the short period motions that affect dams.  Therefore the peak ground 
acceleration taken from the 2004 earthquake loading code remains appropriate. 
The seismic hazard model may also be used to estimate historic ground accelerations (model ed 
values) that the dam sites have been exposed to in the past. 
Dam sections 
For Korokoro Dam two sections were analysed in Damwatch (2006); the centre of the dam and the 
right hand side adjacent to the spil way, with three horizontal sliding planes considered, namely; in 
the rock foundation, in the concrete near the base of the dam, and at mid height (right hand side 
of dam only). 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
19 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
Assessed factors of safety under al  loading conditions 
Table 6-1 is a summary of factors of safety against both NZSOLD and FERC recommended values, 
as determined in the 2006 safety review (Damwatch, 2006). 
 
Table 6-1: Korokoro Dam sliding factors of safety (Damwatch, 2006) 
Load case 
In rock 
In concrete  In concrete  NZSOLD min.  FERC min. 
foundation 
near base 
mid height 
(Low PIC) 
(Low PIC) 
Centre section 
Normal 
3.4 
9.4 

3.0 
2.0 
Flood 
2.5 
6.9 

2.0 
1.25 
Earthquake 
1.6 
4.3 

1.1 
>1.0 
Post-eq 
2.1 
5.3 

2.0 
1.25 
Right hand section 
Normal 
2.0 
5.5 
13.7 
3.0 
2.0 
Flood 
1.4 
4.1 
6.8 
2.0 
1.25 
Earthquake 
1.1 
2.9 
6.2 
1.1 
>1.0 
Post-eq 
1.2 
3.1 
7.5 
2.0 
1.25 
 
Assessment of results 
The results show that in the foundation; both NZSOLD and FERC minimum factors of safety are 
achieved in the centre section, whereas only the FERC factors are met in the right hand section. 
However, there is anticipated to be some three dimensional structural contribution at the more 
slender right hand section because there are no contraction joints or vertical cracks.  This would 
increase the factors of safety determined in the two-dimensional analysis.  The reverse is true for 
the centre section, however the available margins of safety are greater. 
Overall, it is considered that Korokoro Dam meets acceptable foundation sliding stability criteria 
(Damwatch, 2006). 
6.2 Woollen Mills Dam 
6.2.1  Flood passage capacity 
Flood hydrology for the Korokoro Stream was last assessed in 2003 with flood return periods and 
discharges given for the Wool en Mil s dam up to Q100 (Opus, 2003).  This remains the current and 
best estimate of flood conditions in the Korokoro Stream. 
Wool en Mil s dam site has a one hundred year return period flood of 67 m³/s.  The 2006 safety 
review estimated Woollen Mills dam spillway as having a capacity of 5.5 m³/s, which is 
approximately an annual flood event (Damwatch, 2006).  It is expected from this that the dam is 
regularly overtopped by floods.  This is supported by anecdotal evidence, however apart from the 
spil way chute and plunge pool damage there is no significant damage observed at the dam toe. 
As a general rule, the dam has withstood what is believed to be a significant degree of overtopping 
remarkably wel  for its lifetime of one hundred and ten years.  The area that has undergone the 
most significant erosion is at the spil way chute and plunge pool where significant undermining 
exists.  This is believed to have been contributed to by rock-fall causing damage to the spil way 
chute slab, however is  undoubtedly worsened by continued frequent floods and less frequent 
major floods. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
20 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
It would be beneficial to perform special surveillance inspections during and after flood events to 
establish a documented record of the dam’s performance under flood conditions.  Depth of water 
over the dam crest supported by photography and video footage wil  be particularly beneficial. 
NZSOLD dam safety guidelines (NZSOLD, 2000) defines the flood capability acceptance criterion for 
a Low PIC dam is, “between 1:100 and 1:1,000 AEP (annual exceedance probability)”, termed the 
‘inflow design flood’ (IDF).  Thus on a current standards basis, Woollen Mills Dam spillway does not 
have sufficient flood capacity.  However, on a historical performance the dam performs fairly wel  
under flood overtopping and has low incremental  consequence of failure by this mode  (it is 
unlikely there wil  be recreational users downstream during major flooding).  In support of this, the 
very smal  volume of remaining reservoir reduces the consequences of dam break.  In this respect 
a dam ‘failure’ is unlikely to result in an incrementally significant release of stored water content. 
6.2.2  Dam stability assessment 
The stability assessment for Korokoro Dam (refer Section 6.1.2) provides introductory commentary 
on the method used for the 2006 stability assessment for Korokoro and Wool en Mil s dams (the 
same methodology was used for both dams).   
As far as Wool en Mil s dam stability is concerned the 2006 assessment remains current on the 
basis that the parameters used for foundation and dam characteristics and the assessment loads 
stil  stand.  This safety review provides a summary of the assessment to demonstrate the approach 
used and present key results.  Further details can be found in the 2006 safety review (Damwatch, 
2006).  Comment is provided on the worsened spil way toe erosion in the context of dam stability. 
Sediment 
The 2006 safety review (Damwatch, 2006) took into account the degree of sediment stored in the 
dam’s reservoir (approx.  5m depth of sediment used) to calculate sediment loads on the dam. 
This is assumed not to have changed significantly in six years (relative to the lifetime of the dam) 
and has not been recalculated. 
Flood loading 
As stated in Section 6.2.1, the 1:100 AEP flood is approximately 60  m³/s and is estimated to 
overtop the dam to a depth of 1.5m, which is approximately 2.4m above the normal reservoir level 
(Damwatch, 2006). 
Earthquake loading 
As for Korokoro Dam, a 1:500 AEP peak ground acceleration of 0.4g was considered appropriate 
for Woollen Mills dam and a pseudo-static analysis was used (Damwatch, 2006). 
Dam section 
A typical Woollen Mills dam section was analysed with two horizontal sliding planes considered, 
namely; in the rock foundation, in the concrete near the base of the dam. 
Assessed factors of safety under al  loading conditions 
Table 6-2 is a summary of factors of safety against both NZSOLD and FERC recommended values, 
as determined in the 2006 safety review (Damwatch, 2006). 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
21 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
Table 6-2: Woollen Mills Dam sliding factors of safety (Damwatch, 2006) 
Load case 
In rock 
In concrete  NZSOLD min. 
FERC min. 
foundation 
near base 
(Low PIC) 
(Low PIC) 
Typical section 
Normal 
2.9 
8.8 
3.0 
2.0 
Flood 
1.8 
5.6 
2.0 
1.25 
Earthquake 
1.2 
3.7 
1.1 
>1.0 
Post-eq 
1.8 
4.9 
2.0 
1.25 
 
Assessment of results 
In the foundation three of the factors of safety are below the NZSOLD minimum values, but are 
well above the FERC values.  This is acceptable on the basis that the analysis assumes a flat shear 
surface in the foundation,  whereas in reality this surface is rough and provides  much greater 
resistance to shear failure.   
In the time since 2006 there has been further loss of foundation at the spil way toe  through 
undermining.  However, this does not affect the stability assessment on the basis that a typical 
section was used and the spil way chute continues to provide some buttressing support to the 
dam section at this location.  It has been recommended earlier in this report that the spil way toe 
undermining be remediated to prevent dam instability. 
Overal , it is considered that Woollen Mills  Dam meets acceptable foundation sliding stability 
criteria (Damwatch, 2006). 
6.3 Birchville Dam 
6.3.1  Flood passage capacity 
Tonkin and Taylor’s stability review of Birchvil e Dam in 1989 assessed the 1:100 AEP flood peak as 
being  approximately 20 m³/s  (Tonkin and Taylor, 1989).  Their report also assessed spil way 
capacity and concluded that the 1:100 AEP flood would just be contained within the spil way and 
the PMF (45 m³/s) would overtop the dam crest by approximately 300mm.  Damwatch check 
calculations in 2006 concurred with this assessment. 
It would be beneficial to perform special surveil ance inspections during and after flood events to 
establish a documented record of the dam’s performance under flood conditions.  Depth of water 
over the spil way crest supported by photography and video footage wil  be particularly beneficial. 
NZSOLD dam safety guidelines (NZSOLD, 2000) defines the flood capability acceptance criterion for 
a Low PIC dam is, “between 1:100 and 1:1,000 AEP (annual exceedance probability)”, termed the 
‘inflow design flood’ (IDF).  Thus based on current standards, Birchville Dam has sufficient flood 
capacity  in that it can  safely pass a 1:100 AEP flood and would  likely also pass a PMF  without 
severe  damage.  This is supported by eighty three years of  dam performing wel  under flood 
loading, with no indications of erosion or instability that could compromise the dam.  Further, on a 
risk basis the dam has low incremental consequence of failure by flood overtopping.  This is on the 
basis that it is unlikely there wil  be recreational users downstream during major flooding.   
6.3.2  Dam stability assessment 
There is not a rapid and simple method for assessing the structural stability of an arch dam.  For 
complicated arch dams detailed computational analysis is used.  However, the 2006 safety review 
made a reasonable assessment of loading for Birchvil e dam using simple ring theory.  The method 
provided an estimate of the thrusts at the abutments from water and earthquake loads and in turn 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
22 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
the thrust loads were used to assess the stability of the abutments.  Experience shows that 
unstable wedges of rock in abutments are the most likely feature to endanger the safety of an arch 
dam.  The 2006 safety review considered that the left abutment may have unfavourably aligned 
jointing that could cause a potential wedge failure mechanism.  It then assumed that only friction 
in the joint could be relied on to resist thrust and that the joint would be pressurised  by the 
reservoir (Damwatch, 2006). 
The following residual factors of safety for sliding in foundation joints or seams recommended in 
the NZSOLD guidelines (NZSOLD, 2000) were used; 
•  Normal loading: 1.5 
•  Design flood: 1.3 
•  Maximum safety evaluation earthquake: 1.0 
Sediment load 
An approximate depth of sediment of 5m was used to calculate sediment loads on the dam.  A 
recommendation has been made to undertake a bathymetric survey of the reservoir to confirm 
the present depth of sediment.  A significant increase in the depth of sediment against the arch 
dam would warrant a check of the sediment load and arch dam thrust loads. 
Flood loading 
Flood loading on the dam was assumed to be 0.3m overtopping resulting in only a smal  increment 
in thrust loading. 
Earthquake loading 
As for Korokoro and Wool en Mil s dams the earthquake loading used was 0.4g (peak ground 
acceleration).  The increase in thrust was estimated to be approximately 80% of the normal thrust 
loads.  This takes into account the seismic inertia force and from the self weight of the dam and 
the hydrodynamic water pressure.   
Abutment assessed 
The left abutment conditions were deemed to be the least favourable and hence this was the 
dominant feature that was assessed. 
Assessed factors of safety under al  loading conditions 
Table 6-3 is a summary of the factors of safety against NZSOLD recommended values, as 
determined in the 2006 safety review (Damwatch, 2006). 
Table 6-3: Birchville left abutment residual sliding factors of safety (Damwatch, 2006) 
Load case 
At 5m 
At 10m 
NZSOLD min. 
depth 
depth 
Left abutment 
Normal 
2.0 
1.5 
1.5 
Flood 
2.0 
1.5 
1.3 
Earthquake 
1.8 
1.5 
1.0 
 
Assessment of results 
The results give confidence in the stability of the left abutment under al  loading conditions.  The 
right abutment was not assessed specifically as its conditions are more favourable than the left 
abutment.   
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
23 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
The two-dimensional assessment that was used is conservative in that three-dimensional effects 
would improve the abutment resistance (provided by plan area of failure wedge), and a level of 
cantilever action by the arch dam would result in lower thrust loads.  The assessment is also 
conservative in that it considered factors of safety at point depths, whereas in reality the thrust 
and resistance applies to a depth range of dam to abutment contact, thus the overal  factors of 
safety would be greater. 
Importantly, under earthquake loading when arch dam thrusts are increased, there is expected to 
be minimal reduction in the stability of the potential abutment rock failure wedges.  Arch dams 
and their abutments are inherently stable under both  earthquake and flood loading and this is 
supported by their worldwide historical performance. 
The 2006 safety review considered that, whilst some cracking of the dam concrete would be 
probable under earthquake shaking of 0.4g, dam failure by excessive cracking was not expected. 
Overal , it is considered that Birchville Dam meets acceptable stability criteria (Damwatch, 2006). 
6.4 Dam Safety Programme 
6.4.1  NZSOLD dam safety guidelines 
NZSOLD dam safety guidelines recommend that Low PIC dams be subject to the fol owing dam 
safety and surveillance activities; 
1.  Regular (routine) inspection by the operator or owner of the general condition of the dam 
and the consistency of aspects such as identifiable seepage.  Monthly to 4-monthly 
recommended. 
2.  Routine maintenance of dam surfaces and spil way paths. 
3.  Intermediate (e.g. 1 to 2 yearly) inspections by an appropriate technical adviser. 
4.  Comprehensive (10 yearly) inspection and review by an appropriate technical dam 
specialist.  This may be met by augmenting the intermediate report at the 10 year interval. 
For Low PIC dams a dam safety assurance programme (DSAP) and an emergency action plan (EAP) 
will not be mandatory for compliance with the new Building Act Dam Safety Scheme. 
6.4.2  Assessment of Greater Wellington Regional Council dam safety activities 
As  introduced  in Section 1.3.2, Greater Wellington  Regional Council (GWRC)  has  ongoing  dam 
safety  activities  for Korokoro, Woollen Mills and Birchville dams.  Importantly, these include 
monthly routine inspections by maintenance rangers that have been trained in dam safety and 
surveil ance.  Routine dam safety inspections, in conjunction with appropriate technical support 
and review, are widely known to be the most effective method for monitoring dam safety.   
Fundamental y,  GWRC’s dam safety  activities include  the items recommended in the NZSOLD 
guidelines and are being completed at the recommended, or in some cases greater, frequency. 
Due to the impending regulations for the NZ Dam Safety Scheme, from July 2014 GWRC wil  need 
to review the dam PIC’s in accordance with the new Building Act methodology.  If Medium PIC’s are 
determined (currently Low), the current dam safety programme  wil  require alignment with the 
dam safety assurance programme (DSAP) format specified in the regulations. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
24 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 

 DAM SAFETY STATUS 
7.1 General 
In this final section  conclusions  are drawn on dam  safety status by bringing together the key 
components of the review.  This is a process that forms an understanding of the dam structures 
and their failure modes; forms  a hypothesis for their performance;  assesses  their performance 
through observation and analysis; and concludes with a determination of the overall safety status. 
7.2 Korokoro Dam  
7.2.1  Understanding of the dam and failure modes 
Korokoro Dam is an 8m high concrete gravity dam that is one hundred and ten years old.  There is 
limited design and construction information available, however indications are that the dam has 
been wel  built on competent foundation. 
The dam does not have foundation (uplift) relief drains and is regularly overtopped by flood.  The 
dam’s reservoir is predominantly fil ed with silt with limited active storage remaining. 
The dam’s credible failure modes are; 
FM1: Flood overtopping leading to dam instability and/or undermining  
FM2: Piping failure in the dam foundation under normal loading 
FM3: Earthquake leading to significant structural damage 
7.2.2  A hypothesis for performance 
A dam of this height and construction is fairly robust and is expected to perform well, however 
instability through foundation uplift and/or sliding needs to be the primary concern.  Given the 
absence of foundation drains it has to be assumed that ful  reservoir pressure exists in the 
foundation, decreasing to downstream pool level at the dam toe. 
The dam and foundation are expected to be relatively resistant to erosion through piping and 
overtopping. 
7.2.3  Assessment of performance 
The dam is performing wel  except for  significant seepage at the toe near to the spil way.  It 
appears that the rate of seepage has increased with time and may be suggestive of erosion of the 
dam’s foundation.  Whilst this would likely not deteriorate rapidly nor lead to a rapid failure, a 
recommendation has been made to undertake regular monitoring of the seepage rate to 
characterise its behaviour with time and serve as an early warning of foundation piping. 
There are no indications of gross movement of the dam or signs of instability in the foundation 
and abutments. 
Whilst the dam has obviously been overtopped on a regular basis it has performed wel .  The most 
significant erosion is of what was either placed fill or natural ground against the downstream face 
of the dam.  A recommendation has been made to monitor this and if undermining occurs then 
remediation wil  be required.  In the meantime it is beneficial to see and measure the seepage that 
is emerging at this location. 
The dam meets acceptability criteria for stability under all loading conditions. 
7.2.4  Dam safety status 
The dam is in relatively good condition and is performing wel  for its age and the prevalent dam 
technology of the day.  There are no indications of any of its failure modes developing, although 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
25 

Greater Wellington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar‐13 
better  understanding  of  the  toe  seepage  is  required  to  confirm  that  this  is  not  related  to 
foundation piping. 
Korokoro Dam has a low likelihood of failure and the best and most appropriate risk management 
is to perform regular routine surveillance inspections including the monitoring of key features, i.e. 
toe seepage and erosion.  The value of this is improved significantly by keeping vegetation short on 
the toe and downstream abutment contacts. 

7.3 Woollen Mills Dam  
7.3.1  Understanding of the dam and failure modes 
Woollen Mills Dam is a 6m high concrete gravity dam that is one hundred and ten years old.  There 
is limited design and construction information available, however indications are that the dam has 
been well built on competent foundation. 
The dam does not have foundation (uplift) relief drains and is regularly overtopped by flood.  The 
dam’s reservoir is predominantly filled with gravel with almost no active storage remaining. 
The dam’s credible failure modes are; 
FM1: Flood overtopping leading to dam instability and/or undermining  
FM2: Piping failure in the dam foundation under normal loading 
FM3: Earthquake leading to significant structural damage 

7.3.2  A hypothesis for performance 
A  dam  of  this  height  and  construction  is  fairly  robust  and  is  expected  to  perform  well,  however 
instability  through  foundation  uplift  and/or  sliding  needs  to  be  the  primary  concern.    Given  the 
absence  of  foundation  drains  it  has  to  be  assumed  that  full  reservoir  pressure  exists  in  the 
foundation, decreasing to downstream pool level at the dam toe. 
The  dam  and  foundation  are  expected  to  be  relatively  resistant  to  erosion  through  piping  and 
overtopping. 
7.3.3  Assessment of performance 
The dam is performing well except for major erosion beneath and at the toe of the spillway.  This 
appears  to  have  been  initiated  by  rock‐fall  damage  to  the  spillway  chute  and  subsequent 
undermining  by  normal  and  flood  flows.      The  extent  of  undermining  has  worsened  significantly 
over  the  last  six  years  and  if  it  continues  will  eventually  lead  to  the  dam’s  stability  being 
compromised  through  removal  of  base  and  toe  support.    A  recommendation  has  been  made  to 
undertake regular monitoring of the extent of undermining with time and remediation should be 
planned for in the near future. 
There  are  no  indications  of  gross  movement  of  the  dam  or  signs  of  other  instability  in  the 
foundation and abutments. 
The dam meets acceptability criteria for stability under all loading conditions. 
7.3.4  Dam safety status 
The  dam  is  in  good  condition  and  performing  well  with  the  exception  of  erosion  beneath  the 
spillway.    There  are  currently  no  indications  of  any  of  its  failure  modes  developing.    However, 
continued spillway undermining will eventually lead to dam instability through loss of base and toe 
support.   
Woollen Mills Dam has a low to moderate likelihood of failure due to the worsening condition of 
the  spillway.    The  most  appropriate  immediate  risk  management  is  to  perform  regular  routine 

Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
26 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
surveil ance inspections including the monitoring of its  key feature, i.e.  spil way toe  erosion.  
Remediation of the spil way and its toe wil  return the dam to its intended function and reduce the 
likelihood of failure to low.  This should be done as a matter of priority. 
7.4 Birchville Dam 
7.4.1  Understanding of the dam and failure modes 
Birchville Dam is a 15m high single curvature arch dam that is eighty three years old.  There is 
limited design and construction information available, however indications are that the dam has 
been wel  built on competent foundation. 
The dam incorporates a free overflow spil way that can pass a flood of approximately 1:100 AEP, 
with further capacity possible through overtopping of the dam.  The dam’s reservoir contains a 
large amount of accumulated sediment. 
The left abutment is re-entrant and exhibits adverse jointing and weathering. 
The dam’s credible failure modes are; 
FM1: Earthquake leading to significant structural damage and/or left abutment failure 
FM2: Left abutment failure under normal loading 
7.4.2  A hypothesis for performance 
Arch  dams  are typically  robust  and perform very wel  provided  that  their  abutments and 
foundation continue to support dam thrust loads. 
Birchvil e Dam has been wel  constructed on what appear to be competent abutments and 
foundation.  There has been past concern raised over the left abutment stability, however there is 
no indication of deep seated instability or seepage.   
7.4.3  Assessment of performance 
The dam is performing very  wel   with no indication of stress within the dam or its abutments.  
There is no discernible leakage or seepage, although the toe is covered with large riprap meaning 
that seepage in this area would not be visible.  A recommendation has been made to undertake 
regular monitoring of the abutments, with particular attention to the left abutment to ensure that 
there are no indications of instability. 
There are no indications of gross movement of the dam or signs of other instability in the 
foundation and abutments. 
The dam meets acceptability criteria for stability under al  loading conditions using basic analysis 
methods.  A more complex analysis is not necessary or warranted given the dam’s Low PIC and 
good performance over eighty three years. 
7.4.4  Dam safety status 
The dam and its abutments are in good condition and performing wel .  There are currently no 
indications of any of its failure modes developing, however ongoing monitoring of its abutments is 
important.   
Birchville Dam has a low likelihood of failure.  The best and most appropriate risk management is 
to perform regular routine surveil ance inspections including the monitoring of key features, i.e. the 
left and right abutments.   
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
27 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 

REFERENCES 
 
Damwatch Services Ltd. (2006). Safety Review of Birchvil e, Korokoro and Wool en Mil s Dams. 
Department of Building and Housing. (2008). Dam Safety Scheme, Guidance for regional 
authorities and owners of large dams. 
Mejia L., Newson T., Gil on M. (2001). Criteria for developing seismic loads for the safety evaluation 
of dams of two New Zealand Owners, NZSOLD/ANCOLD 2001 Conference on Dams. 
NZSOLD. (2000). Dam Safety Guidelines. 
Opus International Consultants. (2003). Korokoro Stream Flood Frequency. 
Standards New Zealand. (2004). NZS 1170.5 1:2004, Structural design actions, Part 5: Earthquake 
actions – New Zealand. 
Tonkin and Taylor. (1989). Birchvil e Dam, Stability Review, Stage 1. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
28 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
APPENDIX A: DRAWINGS 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 




Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
APPENDIX B: PHOTOS FROM 2012 SAFETY REVIEW SITE INSPECTIONS 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 





Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
KOROKORO DAM 
 
 
 
Photo 1: Korokoro Dam looking upstream to  
Photo 2: Korokoro Dam crest and left abutment. 
head of reservoir. Spil way entrance in middle left. 
Note vegetation on dam downstream face and groin. 
 
 
 
Photo 3: Korokoro Dam spil way crest and right 
Photo 4: Spil way crest and right abutment contact. 
abutment. Note vegetation in spil way chute and on 
 
abutment. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 





Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
 
 
Photo 5: Looking down spil way chute and adjacent 
Photo 6: Seepage emerging from poor quality 
to left wall. 
concrete beneath spil way chute. 
 
 
 
Photo 7: Seepage emerging from poor quality 
Photo 8: Seepage flow from beneath spil way chute 
concrete beneath spil way chute. 
and dam toe approximately 12 litres per min. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 




Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
 
 
Photo 9: Vegetation cover on dam toe looking toward  Photo 10: Water ponded at left side toe. 
left abutment. 
 
 
Photo 11: Spil way chute, plunge pool and downstream toe. Outlet pipe amongst people standing right of 
middle. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 



Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
WOOLLEN MILLS DAM 

 
 
Photo 12: Typical valley profile downstream of 
Korokoro Dam and upstream of Wool en Mil s Dam.   
Photo taken in downstream direction. 
 
 
Photo 13: Wool en Mil s dam and reservoir looking from upstream left abutment 
toward downstream right abutment.  Note that the impounded reservoir is very small. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 




Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
Photo 14: Woollen Mills dam upstream face, spillway crest, and right abutment. Note shal ow 
depth to impounded gravels (less than 0.5m). 
 
 
 
 
 
Photo 15: Looking downstream between left 
Photo 16:  Woollen Mills spillway chute and wall 
abutment and spil way chute wal . 
looking downstream. Note rock-fall upper right in 
 
photo. 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 





Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
 
Photo 17: Woollen Mills dam crest, spillway chute 
Photo 18: Woollen Mills spillway crest and chute. 
wall and right abutment.  Note rock-fall middle left in  Crack extends down spil way wal , across dam crest 
photo. 
wall and down upstream face toward spil way crest. 
 
 
 
 
 
Photo 19: Spil way chute looking toward plunge 
Photo 20: Spil way chute and chute wall.  Dam toe 
pool.  Note chute damage and overhanging 
obscured by vegetation. 
vegetation. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 



Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
 
 
Photo 21: Dam downstream face and left abutment 
contact. 
 
 
 
Photo 22: Wool en Mil s spil way and dam looking upstream from toe of rock-fall.  Note damaged  
spillway chute and major undermining. Probing with a long stick indicated a very large cavity under 
the remaining chute slab in centre photo. Cavity horizontal extent approx. 1.5m and depth approx. 2m. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 


Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
Photo 23: Wool en Mil s spil way and dam looking upstream from downstream left abutment.   
Note damaged spil way chute and visible extent of upstream regression.  
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 



Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
BIRCHVILLE DAM 
 
Photo 24: Birchville Dam reservoir 
 
 

 
Photo 25: Birchvil e Dam spil way crest and right bank reservoir 
 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 





Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
 
 
Photo 26: Birchville Dam spil way crest and toe from  Photo 27: Spil way crest and downstream left 
left abutment. 
abutment. 
 
 
 
Photo 28: Dam contact with right abutment 
Photo 29: Downstream contact with right abutment. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 



Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
 
 
 
Photo 30: Downstream toe looking towards left 
Photo 31: Downstream contact with left abutment. 
abutment. 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 

Greater Wel ington Regional Council (Parks) 
 
 
Korokoro, Woollen Mills and Birchville Dams Safety Review 2013 
Mar-13 
APPENDIX C: ROUTINE INSPECTION CHECKLISTS 
 
 
 
 
 
 
Damwatch Services Ltd 
Job S1237 – Revision 0 for Client Comment March 2013 
 

Korokoro Dam Routine Inspection Checklist 
 
Summary information: 
Type 
Concrete Gravity Dam 
Height 
8m 
Storage volume 
Approx 30,000 m3 (estimated in 2006). 
Year constructed 
1903 
Key failure modes 
FM1: Flood overtopping leading to uplift and/or undermining instability 
FM2: Piping failure in the dam foundation under normal loading 
FM3: Earthquake leading to significant structural damage 
Special feature 
Significant seepage at toe adjacent to spillway (FM2). Has increased 
since safety review in 2006. Continue to monitor with numerical 
measurement of seepage flow at collection point. Also monitor total 
dam seepage adjacent to spillway plunge pool. 

 
Inspected by: 
 
Date and time of inspection: 
 
Weather: 
 
Inspection checklist: 
Line  Identifier  
Item 
Enter; 
Comment if Changed or 
 
 
0 for Ok/Normal, 
other 
1 for Changed, or 
numerical value if 
measurable. 

KOROLAKE 
Lake level in metres below (‐) 
 
 
or above (+) spillway invert at 
crest 

KORO‐RES 
Reservoir rim stability 
 
 

KORO‐RABT 
Right abutment stability 
 
 

KORO‐LABT 
Left abutment stability 
 
 

KORO‐CREST 
Crest of dam 
 
 

KORO‐SPILL 
Spillway 
 
 

KORO‐PLUNGE 
Spillway plunge pool 
 
 
undermining. 

KORO‐DSRABT 
Downstream right abutment 
 
 
stability and dryness 

KOROFLOW1 
Total dam seepage measured 
 
 
adjacent to spillway plunge 
pool. Time (seconds) to fill 1 
litre. 

10 
KOROFLOW2 
Seepage flow from dam toe 
 
 
adjacent to spillway. Time 
(seconds) to fill 1 litre. 

11 
KORO‐TOE 
Dam toe dryness and 
 
 
soundness 
12 
KORO‐DSLABT 
Downstream left abutment 
 
 
stability and dryness 
GWRC Parks Dam Safety Routine Inspection Checklists 
Damwatch Services Ltd, Jan 2013 

 
Woollen Mills Dam Routine Inspection Checklist 
 
Summary information: 
Type 
Concrete Gravity Dam 
Height 
6m 
Storage volume 
Approx  <3,000 m3 (estimated in 2006). 
Year constructed 
1903 
Key failure modes 
FM1: Flood overtopping leading to uplift and/or undermining instability 
FM2: Piping failure in the dam foundation under normal loading 
FM3: Earthquake leading to significant structural damage 
Special feature 
Extensive undermining of lower spillway chute (FM1 & FM2). 
Continue to monitor for gross worsening. Likely to require 
remediation in future. 

 
Inspected by: 
 
Date and time of inspection: 
 
Weather: 
 
Inspection checklist: 
Line  Identifier  
Item 
Enter; 
Comment if Changed or 
 
 
0 for Ok/Normal, 
other 
1 for Changed, or 
numerical value if 
measurable. 

WOOLLAKE 
Lake level in metres below (‐) 
 
 
or above (+) spillway invert at 
crest 

WOOL‐RES 
Reservoir rim stability 
 
 

WOOL‐RABT 
Right abutment stability 
 
 

WOOL‐LABT 
Left abutment stability 
 
 

WOOL‐CREST 
Crest of dam 
 
 

WOOL‐SPILL 
Spillway 
 
 

WOOL‐PLUNGE 
Spillway plunge pool. Check 
 
 
for worsening undermining.  

WOOL‐DSRABT 
Downstream right abutment 
 
 
stability and dryness 

WOOL‐TOE 
Dam toe dryness and 
 
 
soundness 
10 
WOOL‐DSLABT 
Downstream left abutment 
 
 
stability and dryness 
 
 
 
GWRC Parks Dam Safety Routine Inspection Checklists 
Damwatch Services Ltd, Jan 2013 

Birchville Dam Routine Inspection Checklist 
 
Summary information: 
Type 
Concrete Arch 
Height 
15m 
Storage volume 
Approx 20,000 m3 
Year constructed 
1930 
Key failure modes 
FM1: Abutment failure under normal loading 
FM2: Earthquake leading to significant structural damage and/or 
abutment failure 
Special feature 
Left abutment to be monitored for signs of seepage and instability 
(FM1 & FM2). Surface weathering (e.g. scree) is ok. 

 
Inspected by: 
 
Date and time of inspection: 
 
Weather: 
 
Inspection checklist: 
Line  Identifier  
Item 
Enter; 
Comment if Changed or 
 
 
0 for Ok/Normal, 
other 
1 for Changed, or 
numerical value if 
measurable. 

BRCHLAKE 
Lake level in metres below (‐) 
 
 
or above (+) spillway invert at 
crest 

BRCH‐RES 
Reservoir rim stability 
 
 

BRCH‐RABT 
Right abutment stability 
 
 

BRCH‐LABT 
Left abutment stability 
 
 

BRCH‐CREST 
Crest of dam and spillway 
 
 

BRCH‐DSRABT 
Downstream right abutment 
 
 
stability and dryness 

BRCH‐TOE 
Dam toe soundness (e.g. 
 
 
erosion protection intact) 

BRCH‐DSLABT 
Downstream left abutment 
 
 
stability and dryness. 
 
 
GWRC Parks Dam Safety Routine Inspection Checklists 
Damwatch Services Ltd, Jan 2013 

Document Outline