Sismicidad antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en Colombia Mario Helberto Leal Noriega Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias, Departamento de Geociencias Bogotá D.C., Colombia 2019
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Sismicidad antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada
en los alrededores de algunas represas en Colombia
Mario Helberto Leal Noriega
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Geociencias
Bogotá D.C., Colombia
2019
Sismicidad antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada
en los alrededores de algunas represas en Colombia
Mario Helberto Leal Noriega
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Ciencias - Geofísica
Director:
Ph.D. Carlos Alberto Vargas Jiménez
Línea de Investigación:
Sismología
Grupo de Investigación:
Geofísica
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Geociencias
Bogotá D.C., Colombia
2019
(Dedicatoria)
A ti, Señor, que me fortaleces.
“Dios concede la victoria a la constancia”.
Simón Bolívar.
A mi esposa Diana, a mi hija Mariana;
impulsadoras de este logro.
“Todos tenemos sueños, pero para que esos
sueños se vuelvan realidad se necesita una
gran determinación, dedicación, autodisciplina
y esfuerzo”.
Jesse Owens
Agradecimientos
Al Profesor Carlos Alberto Vargas Jiménez, director de tesis, quién me orientó durante el
desarrollo de la investigación y me motivó para hacer este trabajo posible; un profesional
a quien reconozco su pasión por la docencia y la investigación. A usted, mi respeto y
admiración.
A mi esposa, quién me apoyó de manera incondicional y me impulsó durante el tiempo
empleado para desarrollar este proyecto académico. Sin ti, este logro no hubiese sido
posible.
A mi pequeña hija, quien, sentada a mi lado durante la construcción de este documento de
tesis, cambió parte de su tiempo de juego por interesarse en el trabajo que realizaba su
padre. Esos momentos los recordaré toda mi vida.
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Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 6
Resumen
En la presente investigación se analiza si la sismicidad registrada en los alrededores de
cinco embalses en Colombia, está relacionada con la sobrecarga ejercida con sus ciclos
de llenado y vaciado. Las represas seleccionadas contaron con un amplio rango de
volumen de almacenamiento de agua, así como una importante variación en la altura de
la presa; parámetros que suelen influir en la sismicidad detonada por embalses.
El período de estudio se delimitó entre los años 2000 y 2017, empleando como información
base los siguientes insumos: eventos sísmicos registrados en el país por la Red
Sismológica Nacional de Colombia, reportes diarios sobre el volumen de los embalses que
son publicados de forma abierta por una reconocida compañía a nivel nacional encargada
del transporte de energía eléctrica, así, como la información geológico-estructural de las
áreas de estudio a nivel regional generada por el Servicio Geológico Colombiano. De forma
complementaria, se revisó la incidencia de los fenómenos ENSO de variabilidad climática
en los cambios de volumen de los embalses, así como en los sismos ocurridos en la región
más próxima a ellos.
Los análisis realizados para los embalses de Betania, Calima, Urrá y Salvajina, no permiten
establecer de forma contundente una relación directa entre los sismos registrados y los
cambios de volumen de estos embalses; sin embargo, los resultados obtenidos para la
represa de Topocoro estiman como posible que la construcción de esta estructura pueda
estar incidiendo en la ocurrencia de una mayor cantidad de eventos sísmicos en sus
2. Marco de referencia ............................................................................................... 20
3. Datos ....................................................................................................................... 25 3.1 Represas seleccionadas para el estudio ........................................................... 25 3.2 Información de eventos sísmicos y volúmenes de agua de las represas .......... 26
3.2.1 Eventos sísmicos .......................................................................................... 26 3.2.2 Volúmenes de agua de las represas ............................................................. 26
3.3 Limitaciones de los datos consultados .............................................................. 27
4.1.1 Relación Gutenberg-Richter (G-R) ................................................................ 29 4.1.2 Criterio de filtrado de los eventos sísmicos .................................................... 30
4.2 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq ........................................... 31 4.2.1 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq ........................... 33 4.2.2 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq ........................ 33
4.3 Relación entre el volumen de los embalses y la sismicidad registrada en sus alrededores ................................................................................................................. 34
4.3.1 Influencia de la variación de volumen de los embalses en relación con el fenómeno ENSO ...................................................................................................... 35 4.3.2 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga ....................... 35
5. Resultados ............................................................................................................. 36 5.1 Represa de Betania .......................................................................................... 36
5.1.1 Generalidades ............................................................................................... 36 5.1.2 Contexto Geológico , ..................................................................................... 39 5.1.3 Eventos sísmicos .......................................................................................... 41 5.1.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R) ................................................................ 42 5.1.5 Filtrado de los eventos sísmicos .................................................................... 42 5.1.6 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq ....................................... 46 5.1.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq ........................... 46 5.1.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq ........................ 47 5.1.9 Relación entre el volumen del embalse de Betania y la sismicidad registrada en sus alrededores ....................................................................................................... 51
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5.1.10 Influencia de la variación de volumen del embalse de Betania en relación con el fenómeno ENSO .................................................................................................. 54 5.1.11 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Betania ..................................................................................................................... 56
5.2 Represa de Urrá ............................................................................................... 58 5.2.1 Generalidades ............................................................................................... 58 5.2.2 Contexto Geológico , ...................................................................................... 59 5.2.3 Eventos sísmicos ........................................................................................... 61 5.2.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R) ................................................................. 62 5.2.5 Filtrado de los eventos sísmicos .................................................................... 62 5.2.6 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq ....................................... 66 5.2.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq ........................... 66 5.2.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq ......................... 67 5.2.9 Relación entre el volumen del embalse de Urrá y la sismicidad registrada en sus alrededores ........................................................................................................ 69 5.2.10 Influencia de la variación del volumen del embalse de Urrá en relación con el fenómeno ENSO ...................................................................................................... 71 5.2.11 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Urrá 73
5.3 Represa de Salvajina ....................................................................................... 75 5.3.1 Generalidades ............................................................................................... 75 5.3.2 Contexto Geológico , ...................................................................................... 76 5.3.3 Eventos sísmicos ........................................................................................... 79 5.3.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R) ................................................................. 80 5.3.5 Filtrado de los eventos sísmicos .................................................................... 80 5.3.6 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq ....................................... 84 5.3.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq ........................... 84 5.3.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq ......................... 85 5.3.9 Relación entre el volumen del embalse de Salvajina y la sismicidad registrada en sus alrededores ................................................................................................... 88 5.3.10 Influencia de la variación de volumen del embalse de Salvajina en relación con el fenómeno ENSO .................................................................................................. 90 5.3.11 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Salvajina .................................................................................................................. 93
5.4 Represa de Calima ........................................................................................... 95 5.4.1 Generalidades ............................................................................................... 95 5.4.2 Contexto Geológico , ...................................................................................... 96 5.4.3 Eventos sísmicos ........................................................................................... 98 5.4.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R) ................................................................. 99 5.4.5 Filtrado de los eventos sísmicos .................................................................. 100 5.4.6 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq ..................................... 103 5.4.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq ......................... 103 5.4.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq ....................... 104 5.4.9 Relación entre el volumen del embalse de Calima y la sismicidad registrada en sus alrededores ...................................................................................................... 107 5.4.10 Influencia de la variación de volumen del embalse de Calima en relación con el fenómeno ENSO .................................................................................................... 110 5.4.11 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Calima .................................................................................................................... 112
5.5 Represa de Topocoro ......................................................................................114
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5.5.1 Generalidades ............................................................................................. 114 5.5.2 Contexto Geológico, .................................................................................... 115 5.5.3 Eventos sísmicos ........................................................................................ 117 5.5.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R) .............................................................. 118 5.5.5 Filtrado de los eventos sísmicos .................................................................. 119 5.5.6 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq ..................................... 124 5.5.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq ......................... 125 5.5.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq ...................... 126 5.5.9 Relación entre el volumen del embalse de Topocoro y la sismicidad registrada en sus alrededores ................................................................................................ 129
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4. La información sobre los volúmenes de agua almacenados en las represas se
encuentra disponible a través de la página web de la firma XM solo a partir del año
2000, lo que permitió contar para la presente investigación con dieciocho (18) años
de registros (entre el 2000 y el 2017) para conocer el comportamiento de los
cambios volumétricos de la represa, los cuales serán contrastados con los eventos
sísmicos reportados por la Red Sismológica Nacional de Colombia; un período de
análisis que puede ser considerado relativamente corto en relación con el tiempo
de operación que presentan algunas de las represas analizadas.
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4. Método
4.1 Eventos sísmicos
Con el fin de obtener la información relacionada con la localización de los eventos sísmicos
registrados en el área circundante a las represas de estudio, se realizó una consulta
cuadrada en la página web de la RSNC tomando como referencia el centro de cada
represa, definiendo para esta búsqueda un límite de 50 km de lado (es decir, una cuadrante
de consulta de 10.000 km²) y un máximo de profundidad de 50 km. Producto de esta
consulta se obtuvo información relacionada con fecha y hora de los eventos, coordenadas
de ubicación (latitud, longitud y profundidad), su magnitud (ML), así como los errores
relacionados con el proceso de localización del sismo, entre otros. Esta consulta se realizó
dentro de una ventana temporal comprendida entre los años 2000 y 2017.
Es pertinente señalar que los umbrales de consulta establecidos para el presente trabajo
de investigación son superiores en relación con otros estudios realizados a nivel mundial.
Por ejemplo, para el embalse Song Trank 2 ubicado en Vietnam se decidió delimitar el
estudio de sismicidad inducida a un radio de 30 km (Lizurek, et al., 2017); mientras que
para el análisis del sismo (MW 6.1) de Killari en India, se estimó que este evento pudo haber
sido disparado por el embalse de Tirna, el cual se localiza aproximadamente a 10 km del
epicentro (Dumka, et al., 2018). Para el caso de la profundidad de los eventos sísmicos,
estudios recientes han analizado posibles sismos detonados por embalses en
profundidades inferiores a los 20 km (Stiros, et al., 2018; Mikhailov, et al., 2017; Drakatos,
et al., 1998).
4.1.1 Relación Gutenberg-Richter (G-R)
Para cada una de las áreas de estudio se determinará la relación Gutenberg-Richter (G-
R), la cual corresponde con un modelo estadístico que establece una correlación entre la
magnitud de los eventos sísmicos y su distribución acumulada de ocurrencia. Este modelo,
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establecido por B. Gutenberg y C. F. Richter en 1944, puede ser expresado mediante la
siguiente formulación exponencial (Urban, et al., 2015):
𝑁 = 10(𝑎−𝑏∗𝑀) Ecuación No 1
Donde N representa el número de eventos de magnitud mayor o igual a M, y los parámetros
“a” y “b”, son constantes relacionadas con el ejercicio matemático de regresión.
El parámetro “a” está relacionado con la actividad sísmica existente en la zona de análisis,
mientras el parámetro “b” representa la relación entre los extremos de las magnitudes de
los sismos (máximas y mínimos) que conformaron la base de datos como soporte a la
regresión lineal.
Es usual que el parámetro “b” se encuentre en un rango entre 0.5 y 1.5. Los bajos valores
de “b” están relacionados con la probabilidad de ocurrencia de sismos de gran magnitud,
mientras que para altos valores la probabilidad de ocurrencia de grandes sismos es menor.
Otro parámetro de interés que suele determinarse al momento de construir la relación G-
R es la Magnitud de Completitud (MC), la cual es esencial en los análisis de sismicidad
regional, y está definida como el valor más bajo de magnitud por encima del cual son
detectados satisfactoriamente los eventos sísmicos de una región en un determinado
período de tiempo (Arroyo, et al., 2017).
4.1.2 Criterio de filtrado de los eventos sísmicos
Con el fin de propiciar la selección de las mejores localizaciones de los sismos registrados
por la RSNC en los alrededores de las represas de estudio, se tomó la decisión de utilizar
como mecanismo de filtrado los valores correspondientes a los errores de latitud, longitud
y profundidad (los cuales forman parte de la información contenida en la base de datos de
eventos sísmicos obtenida en la consulta previa) definiendo para ello un límite máximo de
10 km. Una vez realizado este proceso de filtrado, se analizarán los eventos en relación
con su distribución en magnitud, profundidad y ocurrencia anual.
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4.2 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq
Teniendo en cuenta que la presente investigación busca determinar la posible influencia
de la sobrecarga ejercida por los diferentes embalses (dada la acumulación superficial de
agua) en relación con la ocurrencia de los eventos sísmicos registrados en sus
alrededores, se hace necesario establecer inicialmente la distribución de esfuerzos en
profundidad para cada una de las zonas de estudio.
Para cumplir con este requerimiento, se realizará un análisis simplificado empleando la
teoría de esfuerzos y deformaciones propuesta por Joseph Boussinesq (1885), la cual,
permite determinar el incremento de esfuerzos (inducidos verticalmente) como resultado
de la aplicación de una carga puntual sobre una superficie de un medio elástico semi-
infinito. Esta teoría ha sido empleada en investigaciones similares como, por ejemplo, las
desarrolladas en la región de Koyna-Warna en India (Gahalaut, et al., 2018), así como en
la zona del Himalaya (Bettinelli, et al., 2008).
Partiendo de la formulación matemática planteada por Boussinesq para una carga puntual,
se desarrolló una expresión que permite encontrar el incremento del esfuerzo vertical (Δσz)
para un punto cualquiera debajo del centro de una carga circular de radio R, cargada con
un esfuerzo de contacto (q) uniformemente distribuido, para una profundidad (Z) de interés
cualquiera. La expresión propuesta para dar solución a este tipo de cargas es la siguiente:
Δσz = q ∗ [1 − [1
1+(𝑅
𝑧)
2]
3/2
] Ecuación No 2
Donde:
Δσz : Incremento de esfuerzo vertical (Δσv)
q : Presión de contacto uniforme distribuida sobre la superficie del terreno
R : Radio del área de carga circular
Z : Profundidad a la cual se determina el incremento de esfuerzo vertical.
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Esta simplificación matemática puede representarse gráficamente a través del
denominado bulbo de presiones (ver Figura 4-1), el cual está delimitado por curvas de igual
valor de presión (llamadas isobaras) en donde cada una de ellas denota la transmisión de
incrementos de esfuerzo entre el 90% y el 10% de la carga, distribuidos desde la parte
más superficial a más profunda del área cargada.
Figura 4-1 Distribución de esfuerzos verticales bajo una carga circular
Fuente: Lambe y Whitman, Mecánica de Suelos, Capítulo 8, 2004.
Para el presente análisis, el bulbo de presión que será tomado como límite inferior
corresponderá con la isobara que relaciona el 10% del esfuerzo aplicado (Δσz=0.10q),
usualmente empleado como valor de referencia por debajo del cual las presiones
transmitidas en profundidad son tan pequeñas como para ser consideradas de interés
(González de Vallejo, et al., 2006).
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Para determinar los límites de influencia de los esfuerzos generados por las sobrecargas
hidrostáticas ejercida por las represas, tanto en profundidad como de forma lateral, se
procederá a realizar las siguientes simplificaciones:
1. Se convertirá el área superficial (Ha) de cada represa en un círculo de área
equivalente, con el fin de determinar con base en la teoría de Boussinesq los
esfuerzos ejercidos por la carga “q” uniformemente distribuida.
2. Tomando como límite de referencia inferior la isobara del bulbo de esfuerzos para
un incremento del 10% (Δσz=0.10q), se empleará la ecuación No 1 para determinar
la profundidad “Z” (km) a la cual se obtiene dicho incremento.
3. Para definir la influencia lateral máxima de la sobrecarga “q” que corresponde con
la isobara del 10%, se determinará esta distancia (km) con base en la información
gráfica suministrada en la Figura 4-1.
4.2.1 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq
Para analizar los eventos sísmicos que pudieran ser influenciados por los esfuerzos
inducidos bajo cada uno de los embalses con base en la teoría de Boussinesq, se decidió
emplear los sismos con magnitud (ML) mayor o igual a 3.0 (mayor a la Magnitud de
Completitud de la relación G-R); eventos cuya energía liberada ofrecería alguna condición
de riesgo para la población cercana, así como a la propia estructura de la represa. Aunque
los eventos sísmicos a analizar pueden ser considerados relativamente bajos en liberación
de energía, en comparación con los estudios de sismicidad antropogénica estudiados a
nivel mundial y donde las magnitudes suelen estar en promedio mayores a 3.5 o 4.0
(Zhang, et al., 2018; Mikhailov, et al., 2017; Dahm, et al., 2010); se estima como una buena
aproximación inicial dentro del desarrollo del presente trabajo de investigación.
4.2.2 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq
Con el fin de analizar si los eventos sísmicos de magnitud ML ≥ 3 podrían estar
influenciados por el bulbo de esfuerzos generado dada la sobrecarga hidrostática de cada
una de las represas, se contrastará de forma gráfica la localización de cada uno de los
eventos en relación con el área de la isobara de esfuerzos correspondiente al 10% de la
presión de contacto ejercida por el volumen del agua almacenada. En este sentido, los
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sismos que llegasen a cumplir con este criterio, podrían haber sido disparados bajo la
influencia del incremento de esfuerzos dada la sobrecarga del embalse.
De igual forma, los eventos sísmicos analizados, serán comparados con los principales
sistemas de fallas definidos para la zona de estudio con base en la información oficial
publicada para el país por parte del Servicio Geológico Colombiano – SGC (Gómez, et al.,
2015); de tal forma, que se evidencie alguna relación entre estos eventos y la condición
geológico-estructural existente en la región.
4.3 Relación entre el volumen de los embalses y la sismicidad registrada en sus alrededores
De forma complementaria a los análisis realizados empleando la teoría de Boussinesq, se
analizará si la sismicidad registrada en los alrededores de las represas está influenciada
por los ciclos de llenado y vaciado de los embalses, para los cuales se estudiarán dos
situaciones, tal como se presenta a continuación:
1. Un análisis general de la influencia de la variación del volumen de agua en los
embalses en relación con los eventos sísmicos registrados, empleando para ello el
método de correlación de Pearson1 como prueba primaria para establecer una
relación entre estas variables (Zhang, et al., 2017); análisis que incluirá los eventos
de todas las magnitudes registradas en la base de datos. Posteriormente, se
realizará un análisis solo para aquellos eventos que hayan surtido el proceso de
filtrado mencionado en el numeral 4.1.2.
2. Un análisis particular, que contraste la ocurrencia temporal de los eventos sísmicos
con magnitudes ML ≥ 3 y las variaciones de volumen registradas dentro del período
comprendido entre los años 2000 y 2017; además, de analizar la localización de
los eventos en relación con su distancia al centro del embalse, así como con su
profundidad focal y su magnitud.
1 Prueba estadística para analizar la relación entre dos variables (aleatorias cuantitativas) medidas en un nivel por intervalos. Hernández, et al., 2014.
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4.3.1 Influencia de la variación de volumen de los embalses en relación con el fenómeno ENSO2
Teniendo en cuenta que los ciclos de llenado y/o vaciado de los embalses suelen estar
influenciados por los fenómenos de variabilidad climática conocidos como El Niño y La
Niña, se planeó identificar y analizar la incidencia de estos fenómenos en los cambios de
volumen de agua almacenada por cada represa.
En este sentido, es pertinente mencionar que el fenómeno El Niño se relaciona con
procesos de descarga en el volumen de agua de los embalses, dado que trae consigo una
reducción de la cantidad de precipitación habitual de una región en comparación con su
promedio multianual, lo que trae consigo un empleo de mayor cantidad de agua para
procesos de riego, generación de energía eléctrica y consumo de agua potable, entre otros
(UNGRD, 2016). Caso contrario trae consigo el fenómeno de La Niña, cuyo incremento de
la precipitación en comparación con el promedio histórico multianual de la región, puede
generar un aumento en el volumen de agua almacenada por los embalses. No obstante,
el comportamiento en las variaciones de volumen de los embalses puede cambiar en
función de los procesos de regulación y/o control que adopten los operadores de cada una
de las represas.
4.3.2 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga
Con el fin de analizar si la velocidad de los procesos de carga (llenado) y/o descarga
(vaciado) de los embalses tienen alguna incidencia en la generación de los sismos
registrados en los alrededores de las diferentes represas, se relacionarán estas variables
con los eventos sísmicos de magnitud ML ≥ 3, además, de contrastarlos con la duración
(en días) antecedente y precedente de estos procesos.
2 Acrónimo en inglés (El Niño – Southern Oscillation) de un fenómeno que relaciona la interacción oceánico-atmosférica y que se presenta en una región del océano Pacífico tropical, el cual se manifiesta por dos fases: “El Niño” y “La Niña”. https://www.inocar.mil.ec/modelamiento/elnino/nino_generalidades.php.
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5. Resultados
A continuación, se presentará con detalle la información de interés para cada una de las
cinco (5) represas seleccionadas dentro de la investigación, con el fin de tratar de
establecer si los eventos sísmicos registrados en sus alrededores pudieron estar
influenciados por los cambios de volumen de los embalses.
5.1 Represa de Betania
5.1.1 Generalidades
La represa de Betania se encuentra localizada aproximadamente a 35 kilómetros al
suroeste de la ciudad de Neiva, al interior del departamento del Huila (ver Figura 5-1). Su
construcción se llevó a cabo en la confluencia de los ríos Yaguará y Magdalena y dentro
de los propósitos que cumple se pueden mencionar la generación de energía eléctrica, el
control de crecientes del río Magdalena, apoyar los sistemas de riego y la piscicultura.
Figura 5-1 Localización de la represa de Betania
Fuente: Tomado de https://conflictos-ambientales.net/oca_bd/env_problems/map/2
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La represa inició su proceso de construcción en el año 1981, finalizando los trabajos en
1986, año en el cual comenzó su proceso de llenado. El embalse cuenta con un volumen
total aproximado de 1971 millones de m³ y una capacidad instalada de 540 megavatios3,
distribuidos en una superficie de 7400 hectáreas con una profundidad máxima de 90 m.
La presa de Betania fue construida por medio de la compactación de materiales arcillosos
seleccionados en un volumen aproximado de 7’000.000 de m³, conformando un muro de
casi 100 m de altura y más de 500 metros de base. Para proteger la presa contra la erosión
que pudiera causar el agua lluvia, se instaló un empedrado de protección en la cara aguas
abajo de la misma (ver Figura 5-1).
Figura 5-2 Esquema de la conformación de la represa de Betania
Fuente: Adaptado de https://www.youtube.com/watch?v=7V25bHIml-s, Construcción Central
Hidroeléctrica Betania
El sistema de evacuación de crecientes de la central hidroeléctrica de Betania está
compuesto por dos (2) vertederos (ver Figura 5-3) con capacidad conjunta de descarga de
12000 m³/seg; un vertedero principal que opera mediante la acción de cuatro (4)
compuertas y uno auxiliar de borde libre por el cual rebosa libremente el agua.
3 Información tomada de la página web http://represadebetania.blogspot.com.co/, mayo de 2018.
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observar que se encuentra ligeramente afuera de la isobara de presión del 10% en la
gráfica de longitud vs profundidad; no obstante, dado el error de localización del evento,
se podría considerar dentro de la influencia de la sobrecarga hidrostática.
De forma complementaria, en la Figura 5-17 se ilustran los 46 eventos con magnitud ML ≥
3 circundantes a la represa, así como los mecanismos focales disponibles para algunos de
ellos, a través de consulta realizada a la página web de la RSNC.
Figura 5-17 Mecanismos focales para eventos con magnitud ML ≥ 3 para la represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Localización de las principales fallas existentes en los alrededores de la
represa de Betania
Con el fin de ilustrar el radio de influencia lateral (proyectado en superficie) obtenido para
el bulbo de esfuerzos a partir del modelo de Boussinesq, así como otros límites gráficos
relacionados con fallas geológicas existentes en cercanía a la represa de Betania, se
incluyen en la Figura 5-18 cuatro (4) circunferencias concéntricas con respecto al centro
de la represa, cuya descripción puede ser encontrada en la Tabla 5-3.
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Figura 5-18 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro del
análisis realizado a la represa de Betania
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5-3 Leyenda delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa de Betania
Fuente: Elaboración propia
De acuerdo con las delimitaciones gráficas antes presentadas, no se evidencia la
presencia de fallas que puedan relacionarse con el evento relacionado en la
Tabla 5-2, sin embargo, es pertinente señalar que puede existir algún sistema estructural
menor que no haya sido identificado por el levantamiento geológico-estructural
desarrollado por el SGC y que pudiera estar asociado con el sismo analizado.
No obstante, aunque el resultado obtenido ofrece una posible relación entre la ocurrencia
de un evento sísmico y la influencia de la sobrecarga hidrostática, no puede considerarse
como una situación contundente e inequívoca de sismicidad disparada por el embalse de
Betania.
Color
CircunferenciaRadio (km) Descripción
22,5 Distancia a Falla de Algeciras
4,85 Representación Circular del Embalse
8,39 Límite de Influencia Lateral del Embalse
14,5 Distancia a Falla de Rivera
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Colombia
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5.1.9 Relación entre el volumen del embalse de Betania y la sismicidad registrada en sus alrededores
Análisis por el método de correlación de Pearson
Al analizar la sismicidad registrada en los alrededores del embalse de Betania (después
del proceso de filtrado establecido en el numeral 4.1.2), se observa de forma general, que
a partir de mayo del 2008 se ha venido registrando eventos sísmicos de forma continua y
con una tendencia creciente en ocurrencia mensual, tal como se aprecia en la Figura 5-19).
Figura 5-19 Comparativo entre la variación mensual del volumen del embalse de Betania y la
sismicidad mensual registrada en sus alrededores. Período 2000 – 2017
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
Empleando el método de correlación de Pearson como análisis base, se encuentra que el
coeficiente obtenido entre el volumen de agua almacenada y la actividad sísmica registrada
mensualmente (línea azul continua y línea roja de tendencia en la Figura 5-19,
respectivamente) presenta un valor R = -0.57, lo que podría interpretarse como una
correlación moderada inversa, es decir, que a medida que disminuye el volumen del
embalse aumentan los eventos sísmicos registrados en el mes; esbozando que a medida
que se descarga la represa (disminuye de volumen) la sismicidad aumentaría.
No obstante lo anterior, aunque el coeficiente obtenido ofrece un cierto grado de relación
entre estas variables, es importante mencionar que el coeficiente de determinación
asociado (R2 = 0.33) refleja que solo el 33% de los datos analizados se ajustan a la
tendencia observada, resultado que no es contundente frente a la generación de
sismicidad disparada por la represa, además, la gran mayoría de los eventos registrados
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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se localizan entre los sistemas de fallas de Rivera y de Algeciras, las cuáles distan del
centro del embalse entre 14 y 22 km; sismicidad que podría atribuirse más a una condición
tectónica natural y no al producto de la influencia del cambio de volumen del embalse.
Análisis de eventos sísmicos para magnitudes ML ≥ 3
A continuación, se contrastará la ocurrencia temporal de los eventos sísmicos de magnitud
ML ≥ 3 con las variaciones de volumen registradas para la represa de Betania, con el fin de
analizar si la sismicidad presentada en sus alrededores está influenciada por los ciclos de
llenado y vaciado del embalse (ver Figura 5-20).
Figura 5-20 Comparativo entre la variación diaria del volumen del embalse de Betania y los eventos sísmicos ML ≥ 3.0 ocurridos en sus alrededores. Período 2000 – 2017
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
En un análisis inicial de la Figura 5-20, no se aprecia una tendencia clara que permita
relacionar los sismos registrados con los ciclos de llenado y vaciado del embalse; lo
anterior, teniendo en cuenta que ante pequeñas variaciones en el volumen de agua se
evidencia la ocurrencia de algunos eventos de magnitud entre 3.0 y 3.5 (año 2011), pero
en situaciones de menor volumen almacenado promedio se observa el registro de eventos
sísmicos con magnitudes mayores a 4.5 (finales de los años 2016 y 2017).
Por otra parte, con el fin de analizar de forma complementaria los sismos registrados, se
procedió a graficarlos en función de su distancia al centro del embalse, su profundidad y
su magnitud; variables que fueron relacionadas con la fecha de ocurrencia de los eventos,
tal como se aprecia en la Figura 5-21.
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Figura 5-21 Distribución de eventos sísmicos magnitud ML ≥ 3.0 en alrededores de represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Interpretando los resultados presentados en la Figura 5-21, se observa que el 93% de los
eventos sísmicos se presentaron en los primeros 10 km de profundidad, destacando que
el 85% del total de sismos ocurrieron en los primeros 5 km.
De igual forma, al observar la localización de los eventos con respecto al centro del
embalse, el 4% del total de los sismos se generó en los primeros 20 km de distancia (2%
del total entre 0 y 10 km). El segundo mayor porcentaje de los eventos se concentró entre
los 20 y 30 km de distancia, registrando en esta franja el 28% del total de los sismos
ocurridos (ver Tabla 5-4).
Tabla 5-4 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3.0 respecto al centro del embalse de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distancia al Centro
de la Represa
Cantidad de Sismos
Registrados
Porcentaje respecto
al total de los
sismos (%)
<10 km 1 2
10 - 20 km 1 2
20 - 30 km 13 28
30 - 40 km 12 26
40 - 50 km 14 31
50 - 60 km 5 11
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5.1.10 Influencia de la variación de volumen del embalse de Betania en relación con el fenómeno ENSO
En el comparativo realizado en la Figura 5-22, se ilustra con líneas verticales de color rojo
los períodos en los cuáles se consolidaron condiciones de fenómeno El Niño, mientras que
las líneas de color azul representan condiciones de fenómeno La Niña.
Figura 5-22 Comparativo entre el volumen de agua del embalse de Betania y los fenómenos de
variabilidad climática El Niño y La Niña. Período 2000 – 2017
Fuente: Datos obtenidos de XM (ISA) y ggweather.com6 – Elaboración propia
Para ambas condiciones ENSO, el comportamiento general de los procesos de carga y
descarga del embalse de Betania se encuentra en cierta forma relacionado con los
fenómenos de variabilidad climática registrados a lo largo del período analizado, es decir,
El Niño asocia una disminución y La Niña un incremento del volumen del embalse.
Análisis de los eventos sísmicos ML ≥ 3.0 en relación con los fenómenos
ENSO de variabilidad climática
Con el fin de diferenciar los eventos sísmicos que fueron registrados en relación con los
procesos de carga (incremento de volumen) o descarga (decrecimiento de volumen) del
embalse de Betania e identificar la incidencia de estos eventos con los fenómenos ENSO
de variabilidad climática, se integró la información disponible en la Figura 5-23, de la cual
se puede interpretar lo siguiente, soportado además en la información contenida en la
Figura 5-20 y Figura 5-22:
6 ggweather.com/enso/oni.htm.
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Figura 5-23 Eventos símicos diferenciados mediante procesos de carga y descarga en relación con
los fenómenos ENSO de variabilidad climática
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC (SGC) y ggweather.com – Elaboración propia
a) De los 46 eventos de magnitud ML ≥ 3, el 67% de los sismos se registraron durante
procesos de carga y/o llenado del embalse, y el 33% restante ocurrieron durante
procesos de descarga y/o vaciado del embalse (ver Figura 5-24).
Figura 5-24 Análisis de eventos durante procesos de carga y/o descarga - Embalse de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
b) De los 31 eventos ocurridos durante procesos de carga, el 22% de ellos se presentó
durante fenómenos de La Niña. Por el contrario, el 27% de los eventos sísmicos
ocurridos durante procesos de descarga se presentó durante fenómenos de El
Niño. En cualquier caso, la mayor cantidad de eventos se presentaron durante
condiciones neutras de variabilidad climática, es decir, sin declaratoria de
fenómenos El Niño y/o La Niña, por lo que, no se evidencia una relación directa de
los fenómenos ENSO con la ocurrencia de los eventos sísmicos registrados en los
alrededores del embalse de Betania (ver Figura 5-25).
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Figura 5-25 Distribución de eventos sísmicos en procesos de carga y descarga ante fenómenos ENSO de variabilidad climática
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
5.1.11 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Betania
En la Figura 5-26 se observa que no existe una relación directa entre la magnitud de un
sismo y su velocidad de carga, dado que por ejemplo, un evento de magnitud 3.1 puede
presentarse en un amplio rango de velocidades que puede variar entre 1 y 24 Mm3/día
(millones de metros cúbicos por día). De igual forma, no necesariamente un mayor tiempo
de carga ofrece como resultado un evento de mayor magnitud, y para este ejemplo
podemos observar que un sismo de magnitud 4.1 que cuenta con más de 8 días en proceso
de carga, es inferior que un evento de magnitud 4.8 que tiene entre 4 y 5 días de carga.
Figura 5-26 Velocidad de los procesos de carga en relación con los sismos ML ≥ 3 registrados en
cercanía al embalse de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
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Colombia
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En la Figura 5-27 se presenta un análisis de los procesos de descarga del embalse, donde
se ilustra que tampoco existe una tendencia que permita relacionar la magnitud de los
sismos con la velocidad de desembalse.
Figura 5-27 Velocidad de los procesos de descarga en relación con los sismos ML ≥ 3 registrados en
cercanía al embalse de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
No obstante las situaciones expuestas, al comparar las dos gráficas anteriores se
encuentra que el evento de mayor magnitud (ML=4.8) se registró durante un proceso de
carga en relación con el proceso de descarga, este último el cual relaciona un sismo de
magnitud ML=3.8, es decir, una diferencia de 32 veces mayor liberación de energía.
Aunque los análisis realizados inicialmente estiman una posible alguna relación entre la
ocurrencia de los eventos y las variaciones de volumen en el embalse, al revisar con mayor
detalle la incidencia de estos procesos en sismos de magnitud ML ≥ 3 no se encuentra una
tendencia clara que permita afirmar contundentemente que los eventos sísmicos ocurridos
han sido influenciados por el emplazamiento de la represa en el sector.
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5.2 Represa de Urrá
5.2.1 Generalidades
La represa de Urrá, también conocida como Urrá I, se localizada al noroccidente del país
al interior del departamento de Córdoba (ver Figura 5-28) y su área de influencia directa
comprende la zona rural del municipio de Tierralta. La ciudad de Montería, capital del
departamento, se encuentra a 110 km al noreste de la represa aproximadamente.
Figura 5-28 Localización de la represa de Urrá
Fuente: Tomado de https://conflictos-ambientales.net/oca_bd/env_problems/map/7
La represa fue construida sobre el cauce del río Sinú con el propósito, entre otros, de
contribuir al control de las crecientes que se presentaban en el departamento de Córdoba
(como la ocurrida en 1988, señalada como una de las más extensas de la historia
reciente7), además, de considerarse como un proyecto hidroeléctrico prioritario para el plan
de expansión energético del país8.
La represa de Urrá se encuentra conformada por un terraplén con núcleo central de gravas
arcillosas9, protegida en sus caras con material gravoso (ver Figura 5-29). En el año 1993
se dio inicio a la ejecución de las obras civiles del proyecto, culminando con el llenado de
la presa en el mes de noviembre de 1999.
7 Empresa Urrá S.A. E.S.P. – http://urra.com.co/site/ 8 http://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-1209895 9 Palacios, Inventario de represas en Colombia, Universidad Militar Nueva Granada, 2013.
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5.5.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R)
A diferencia de las anteriores represas, es importante destacar que el análisis de los 718
eventos sísmicos registrados en los alrededores del embalse de Topocoro se realizará
para dos períodos de estudio; una primera condición antes de la construcción de la represa
y la segunda, con información relacionada después de su puesta en operación. En este
sentido, se presenta en la Figura 5-106 la información del parámetro b obtenido para cada
una de estas condiciones.
Figura 5-106 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Topocoro, antes y después de
su construcción
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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La condición inicial, es decir, antes de la construcción de la represa, arrojó un menor valor
de b en comparación con el análisis realizado después del inicio de su operación. Con
base en este resultado, después de construido el embalse se presenta una leve tendencia
a la ocurrencia de eventos de menor magnitud respecto a los eventos de mayor magnitud;
aunque se podría pensar que esta diferencia en el parámetro b no es significativa. Sin
embargo, es posible que esta situación pueda cambiar a futuro y se diferencie mucho más,
cuando se cuente con un mayor período de análisis y por consiguiente se haya registrado
una mayor cantidad de eventos.
5.5.5 Filtrado de los eventos sísmicos
De acuerdo con el filtrado definido en el numeral 4.1.2, el 67.1% de los eventos registrados
en los alrededores del embalse de Topocoro cuenta con errores de localización menores
a 10 km, es decir, un total de 482 sismos.
Figura 5-107 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos registrados en los
alrededores de la represa de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución espacial de los eventos sísmicos
Los 482 eventos registrados por la RSNC se encuentran dispersos en todo el cuadrante
de búsqueda, no obstante, se aprecia una pequeña concentración de eventos en dirección
NE-SW, coincidiendo con las fallas de Arrugas y de La Salina. De igual forma, hacia el
sector NE de la represa se encuentran agrupados algunos eventos sísmicos que se
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concentran en cercanía a la Falla de Bucaramanga, cuya dirección preferente es NW-SE (
Figura 5-108).
Es importante mencionar que la mayoría de los eventos sísmicos que se registran dentro
del área de búsqueda, son generados dentro del denominado Nido sísmico de
Bucaramanga; no obstante, los eventos asociados a esta zona se presentan a una mayor
profundidad respecto al límite de 50 km propuesto dentro del presente estudio.
Figura 5-108 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución en magnitud de los eventos sísmicos
La distribución de los 482 eventos sísmicos previamente filtrados se presenta en la Figura
5-109. Allí se aprecia que el 67.9% de los registros corresponden a sismos de muy baja
magnitud (entre 1.0 y 1.9). En contraste, el 1.7% del total de los eventos, es decir, 12
sismos, se encuentran entre magnitudes ML ≥ 3.0, destacando que el mayor registro
sísmico corresponde con un evento de magnitud 4.4.
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Figura 5-109 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de represa de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución en profundidad de los eventos sísmicos
Del análisis realizado a los 482 eventos, se puede señalar que la mayor cantidad de
registros se localiza en los primeros 5 km de profundidad, concentrando el 32.7% de la
totalidad de los eventos, tal como se ilustra en la Figura 5-110. Por otra parte, entre los 5
y los 20 km de profundidad se registró el 45.3% de los sismos analizados, con un reporte
de 73 eventos en promedio para cada uno de los rangos intermedios ilustrados en la figura
en mención.
Figura 5-110 Distribución en profundidad de sismos registrados en cercanía de represa de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Distribución de eventos sísmicos registrados por año
Con base en la distribución anual de los eventos presentados en la Figura 5-111, se
observa que a partir del año 2009 se incrementó la cantidad de sismos ocurridos en el
sector (entre el año 2009 y 2017 se registró el 95.8% de los sismos registrados).
Figura 5-111 Eventos sísmicos registrados por año en la proximidades a la represa de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Este incremento en el número de sismos coincide con la mayor cantidad de estaciones
sismológicas en operación propiedad de la RSNC (ver Figura 5-112); no obstante, dado
que tenemos un registro anterior y posterior a la construcción de la represa, podremos
analizar con más detalle si esta infraestructura ofrece alguna incidencia en estos eventos.
Figura 5-112 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos sísmicos
registrados en los alrededores de la represa de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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En la Figura 5-113 se presenta la distribución acumulada de los eventos sísmicos
diferenciados en tres (3) períodos de tiempo. Entre el año 2000 y el 2008, antes de la
construcción de la represa de Topocoro, se presenta la menor proporción de sismos
registrados para los 3 períodos, razón por la cual la línea de tendencia cuenta con una muy
baja pendiente (condición casi horizontal).
Figura 5-113 Eventos sísmicos acumulados antes y después de construcción de represa de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Entre el año 2009 y el 2014, durante la etapa de construcción de la represa, se generó un
incremento en la actividad sísmica de la región, no obstante, esta situación puede estar
relacionada con la instalación de más equipos para el registro sísmico por parte de la
RSNC, lo que refleja una mejora en la cantidad de eventos capturados en la región (y el
país). La línea de tendencia para los eventos registrados en este período posee una buena
correlación y su pendiente da cuenta del crecimiento del número de eventos reportados en
los alrededores del embalse, antes de iniciar la operación de la represa.
Entre los años 2015 y 2017, período en el cual ya se encontraba construido y en operación
el embalse, los eventos registrados siguieron en aumento, destacando que la pendiente
de la línea de tendencia durante este período es mayor que la obtenida para los datos
registrados entre los años 2009 y 2014; situación que nos llevaría a inferir que los eventos
sísmicos ocurridos en la región entre el 2015 y el 2017, podrían estar siendo influenciados
por la sobrecarga hidrostática impuesta por el embalse después de su llenado e inicio de
operación.
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En la Figura 5-114 se destaca que antes de entrar en operación la represa de Topocoro,
es decir, entre el 2000 y el 2014, ocurrió el 58% del total de la actividad sísmica registrada
en la región para la ventana espacio-temporal establecida en el presente estudio. Por otra
parte, durante los años 2015 a 2017 (que corresponde con el 16.6% del tiempo total de
análisis), período para el cual ya se encuentra en operación el embalse, se ha generado
el 42% del total de los eventos sísmicos registrados por la RSNC.
Figura 5-114 Eventos registrados antes y después de la construcción de la represa Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Los análisis anteriores, ilustran una aparente incidencia en la actividad sísmica de la región
producto de la construcción del embalse, no obstante, el período de registro de eventos
sísmicos con que se trabajó es relativamente corto y no permite ofrecer una conclusión
contundente sobre esta relación.
5.5.6 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq
Siguiendo las simplificaciones para el análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq
expuestas en el numeral 4.2, se obtienen los siguientes límites de influencia para la
sobrecarga hidrostática generada por la represa de Topocoro:
1. Al convertir el área superficial máxima de la represa (6960 Ha) en un círculo de
área equivalente, se establece que la carga hidrostática uniformemente distribuida
estaría representada por una sección circular de radio igual a 4.7 km; ejerciendo
una presión de contacto “q” igual a 69 ton/m2 (≈ 0.68 MPa).
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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2. Empleando la ecuación No 2, se determina que la profundidad “Z” donde se
encuentra un incremento de esfuerzos correspondiente al 10% (Δσz = 0.10q ≈ 0.07
MPa) de la sobrecarga hidrostática de la represa es cercana a los 17.4 km.
3. Con base en la información gráfica suministrada en la Figura 4-1, se determina que
el límite de influencia lateral máximo para un incremento de esfuerzos
correspondiente al 10% (Δσz=0.10q) de la sobrecarga hidrostática de la represa de
Topocoro es de 8.13 km.
5.5.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq
Siguiendo el criterio de filtrado definido en el numeral 4.2.1, se obtuvo un total que 12
eventos sísmicos de magnitud ML ≥ 3, los cuales, según la Figura 5-115, no poseen un
registro continuo a lo largo del rango de magnitud, dados los vacíos que se presentan a
partir de la magnitud 3.6; solo con 2 eventos de magnitudes mayores: 4.1 y 4.4.
Con base en la Figura 5-115, es pertinente señalar que después de iniciar la operación de
la represa, se han registrado 4 eventos de magnitud ML ≥ 3, los cuáles se identifican con
las barras en color gris para las magnitudes 3.1 y 4.1, además, de 2 eventos de magnitud
3.0 identificados con la barra en achurado.
Figura 5-115 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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En relación con la distribución anual de los eventos de magnitud ML ≥ 3 (ver Figura 5-116),
entre los años 2010 al 2017 se ha venido registrando de forma continua por lo menos un
(1) evento anual en los alrededores del embalse de Topocoro.
Figura 5-116 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.5.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq
En la Figura 5-117 se presenta de forma simplificada la localización de los eventos
sísmicos con magnitud ML ≥ 3 registrados en los alrededores de la represa de Topocoro,
ésta última representada por el círculo en color celeste. Los eventos presentados en esta
figura tienen asociados los errores de localización en latitud, longitud y profundidad, con
base en la información contenida en la base de datos obtenida de la RSNC.
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Figura 5-117 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la sobrecarga
hidrostática de embalse de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Producto de este análisis, aunque se localizan 2 sismos (identificados en color rojo y
amarillo) muy cerca de la zona de influencia generada por la sobrecarga hidrostática del
embalse de Topocoro (circunferencia de color negro), ninguno de ellos coincide
simultáneamente dentro del bulbo de esfuerzos; razón por la cual se estima que no
contaron con incidencia de la condición de esfuerzos propuesta con base en la teoría de
Boussinesq. En complemento, es pertinente destacar que estos 2 eventos se presentaron
entre los años 2013 y 2014, antes de la puesta en operación de la represa.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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Localización de las principales fallas existentes en los alrededores de la
represa de Topocoro
Para ilustrar el radio de influencia lateral (proyectado en superficie) obtenido para el bulbo
de esfuerzos a partir del modelo de Boussinesq, así como otros límites gráficos
relacionados con fallas geológicas existentes en los alrededores del embalse de Topocoro,
se incluyeron en la Figura 5-118 cuatro (4) circunferencias concéntricas con respecto al
centro del embalse, cuya descripción se presenta en la Tabla 5-15.
Figura 5-118 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro del
análisis realizado a la represa de Topocoro
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5-15 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa de
Topocoro
Fuente: Elaboración propia
De acuerdo con las delimitaciones gráficas presentadas, 3 de los 4 eventos sísmicos
registrados después de entrar en operación la represa se encuentran alineados con la falla
de Bucaramanga (o de Bucaramanga-Santamarta). El sismo más cercano al embalse de
Color
CircunferenciaRadio (km) Descripción
29,6 Distancia a Falla de Bucaramanga
4,7 Representación Circular del Embalse
8,13 Límite de Influencia Lateral del Embalse
20,1 Distancia a Falla de La Salina / de Suarez
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Topocoro (en color azul) se localiza a 31.8 km de profundidad y se encuentra relativamente
cercano a la falla de La Salina; sin embargo, teniendo en cuenta que el levantamiento
geológico-estructural desarrollado por el SGC (2015) es de una gran escala, podrían existir
algunos sistemas estructurales menores que no hayan sido identificados en la región y que
pueden tener relación con la sismicidad analizada.
5.5.9 Relación entre el volumen del embalse de Topocoro y la sismicidad registrada en sus alrededores
Análisis por el método de correlación de Pearson
Al analizar la sismicidad registrada en los alrededores del embalse de Topocoro (después
del filtrado establecido en el numeral 4.1.2), se observa de forma generalizada que a partir
del mes de octubre de 2008 se han registrado eventos sísmicos de forma relativamente
continua (con algunos meses sin registro); no obstante, nuestro período de control inicia
en diciembre de 2015, fecha en la cual entró en operación el embalse, tal como se aprecia
en la Figura 5-119.
Figura 5-119 Comparativo entre la variación mensual del volumen del embalse de Topocoro y la
sismicidad mensual registrada en sus alrededores. Período 2000 – 2017
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
Empleando el método de correlación de Pearson, se encuentra que el coeficiente obtenido
entre el volumen de agua almacenada y la actividad sísmica registrada mensualmente
(línea azul continua y línea roja de tendencia en la Figura 5-119, respectivamente) presenta
un valor R = 0.36, lo que se interpreta como una correlación baja directa, es decir, que a
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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medida que aumenta el volumen del embalse también se presenta un aumento en los
eventos sísmicos registrados.
No obstante el resultado, el coeficiente de determinación asociado (R2 = 0.13) refleja que
solo el 13% de los datos analizados se ajustan a la tendencia observada; una relación que
no es significativa frente a la influencia del cambio de volumen del embalse en la ocurrencia
de los eventos sísmicos en los alrededores del embalse.
Análisis de eventos sísmicos para magnitudes ML ≥ 3
En la Figura 5-120 se presenta la ocurrencia temporal de los eventos sísmicos de magnitud
ML ≥ 3 junto con las variaciones de volumen registradas para la represa de Topocoro,
observándose claramente dos períodos de análisis; antes y después del llenado y
operación del embalse (01 de diciembre de 2014).
Figura 5-120 Comparativo entre el volumen de agua registrado en la represa de Topocoro y los
sismos ocurridos en sus alrededores para ML ≥ 3.0. Período 2000 – 2017
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
De los 12 sismos observados en la Figura 5-120, 8 de ellos se registraron antes del proceso
de llenado del embalse y los 4 restantes con posteridad a este. Por el momento, la baja
cantidad de eventos ML ≥ 3.0 no permite determinar alguna correlación entre estos eventos
y los cambios de volumen de la represa; no obstante, si es pertinente destacar que el
segundo mayor evento en magnitud (ML 4.1) registrado en el área de estudio se presentó
durante el segundo año de operación del embalse, lo que podría asociarse según la
literatura técnica consultada como un evento de respuesta rápida.
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De acuerdo con la Figura 5-121, el 58% de los eventos (7 en total) se presentaron en los
primeros 10 km de profundidad, destacando que 6 de los 7 sismos reportados ocurrieron
en los primeros 5 km (50% del total de eventos).
Figura 5-121 Distribución de eventos de magnitud ML ≥ 3 en alrededores de la represa de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
En complemento, si se analiza la localización de los eventos en relación con el centro del
embalse, solo 1 evento (8% del total de los sismos) se registró en los primeros 10 Km de
distancia, y la mayor concentración se presentó entre los 40 y 50 Km de distancia (34%
del total), tal como se resumen en la Tabla 5-16.
Tabla 5-16 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3 respecto al centro del embalse de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distancia al Centro
de la Represa
Cantidad de Sismos
Registrados
Porcentaje respecto
al total de los sismos
(%)
<10 km 1 8
10 - 20 km 2 17
20 - 30 km 1 8
30 - 40 km 1 8
40 - 50 km 4 34
50 - 60 km 2 17
60 - 70 km 1 8
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Influencia de los ciclos de llenado y vaciado del embalse de Topocoro con
el fenómeno ENSO de variabilidad climática.
En el comparativo realizado en la Figura 5-122, líneas verticales de color rojo representan
períodos en los cuáles se consolidaron condiciones de fenómeno El Niño, mientras que las
líneas de color azul representan condiciones de fenómeno La Niña. Durante las
condiciones ENSO, los ciclos de llenado y vaciado fluctuaron de forma general bajo la
influencia de los efectos de variabilidad climática más que por la operación de la presa.
Figura 5-122 Comparativo entre el volumen de agua registrado en la represa de Topocoro y los
fenómenos de variabilidad climática El Niño y La Niña. Período 2000 – 2017
Fuente: Datos obtenidos de XM (ISA) y ggweather.com – Elaboración propia
Análisis de eventos sísmicos de magnitud mayor a 3.0 en relación con los
fenómenos de variabilidad climática ENSO.
En la Figura 5-123 se ilustran los sismos ML≥3 en función de los procesos de carga o
descarga del embalse, antes y después de entrar en operación la represa. Estos eventos
al mismo tiempo son contrastados con los fenómenos de variabilidad climática ENSO.
Figura 5-123 Eventos símicos diferenciados mediante procesos de carga y descarga en relación con la formalización de fenómenos ENSO de variabilidad climática
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC (SGC) y ggweather.com – Elaboración propia
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Con base en la información presentada en la Figura 5-123 se puede concluir lo siguiente:
a) De los 12 eventos analizados, el 33% se registró después del inicio de operación
de la represa. De estos 4 sismos, 3 se presentaron durante procesos de carga y/o
llenado del embalse y solo 1 durante procesos de descarga (ver Figura 5-124).
Figura 5-124 Análisis de sismos durante procesos de carga y/o descarga del embalse de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
b) Dos de los sismos se presentaron durante procesos de carga; uno durante el
fenómeno de La Niña y otro durante fenómeno El Niño. Durante procesos de
descarga ocurrieron 2 eventos; uno durante el fenómeno de La Niña y otro durante
condiciones neutras. Los resultados anteriores no evidencian una relación entre los
fenómenos ENSO y la ocurrencia de los eventos sísmicos reportados en los
alrededores del embalse de Topocoro (ver Figura 5-125).
Figura 5-125 Distribución de sismos en procesos de carga y descarga ante fenómenos ENSO
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
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Análisis de eventos sísmicos de magnitud mayor a 3.0 en relación con la
velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Topocoro
La baja cantidad de datos registrados en la Figura 5-126 así como en la Figura 5-127, no
permite obtener alguna correlación entre los eventos sísmicos ocurridos y la velocidad de
los procesos de carga y/o descarga.
Figura 5-126 Velocidad de los procesos de carga en relación con la magnitud de los sismos
registrados en cercanía al embalse de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
Figura 5-127 Velocidad de los procesos de descarga en relación con la magnitud de los sismos registrados en cercanía al embalse de Topocoro
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
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6. Discusión
Con base en la información revisada para cada una de las represas, se presenta a
continuación y de forma general la discusión de los resultados obtenidos, los cuáles
permitirán orientar la posible relación entre la ocurrencia de los eventos sísmicos
registrados y los cambios de volumen del agua almacenada en los embalses:
El primer análisis se centra en el criterio de filtrado utilizado para seleccionar los eventos
sísmicos con la mejor localización, en el cual, el parámetro “error de profundidad”
direccionó este proceso; en este sentido, la distribución de estos errores señala que los
sismos registrados en los alrededores del embalse de Betania presentan la menor
dispersión (y por consiguiente la mejor localización), caso contrario a la situación
observada para los eventos reportados en cercanía a la represa de Urrá (ver Figura 6-1).
Figura 6-1 Distribución de errores de localización por profundidad mediante diagrama de Boxplot
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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La situación antes mencionada, se ve reflejada directamente en el porcentaje de eventos
seleccionados después del filtrado (de máximo 10 km) establecido al inicio de la
investigación, en donde, las represas de Betania y Calima obtuvieron un (mínimo) 75% de
sismos que cumplieron con el criterio (delimitada gráficamente por el contorno superior del
boxplot), en comparación con el resto de las represas.
De forma similar al análisis presentado, al comparar entre represas la distribución de las
magnitudes de los sismos después de aplicar el filtrado, alrededor del 95% (en un diagrama
de boxplot, los límites entre los bigotes inferior y superior del diagrama representan el 95%
de la muestra de datos) del total de los eventos registrados cuentan con magnitudes ML≤3
(ver Figura 6-2), lo que arroja predominantemente liberaciones de baja energía en los
alrededores de los embalses estudiados.
Figura 6-2 Distribución de magnitudes de eventos sísmicos mediante diagrama de Boxplot
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
Otra situación para analizar está relacionada con la distribución de los sismos registrados
en profundidad para cada una de las represas (después del filtrado ya mencionado),
encontrando de forma general que más del 75% (con base en la delimitación superior del
diagrama de caja) de los eventos presentan una localización en profundidad menor a los
25 km (ver Figura 6-3), por lo que pueden ser categorizados como sismos superficiales; no
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obstante, cuando se analizan solamente los eventos sísmicos con magnitudes ML≥3 esta
tendencia cambia.
Figura 6-3 Distribución de la profundidad de los eventos mediante diagrama de Boxplot
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
En términos generales, la localización de los eventos que fue obtenida del catálogo sísmico
consultado a través de la página web del RSNC ofrece buenos resultados, sin embargo,
es importante destacar que existen algunos factores que influyen directamente en este
procedimiento, entre los que se destacan la condición geológica existente en cada región,
la distribución de las estaciones sismológicas, así como el modelo de velocidades
empleado para el país (Ojeda et al., 2001); situación que permite explicar en cierta forma
la diferencia que existió en torno a la cantidad de los datos obtenidos para cada área de
estudio.
Aunque en diversas investigaciones de orden nacional (Muñoz et al., 2015; Flórez et al.,
2013) así como internacional (Zhang et al., 2018; Lizurek et al., 2017; Haggag et al., 2009),
se han desarrollado estudios relacionados con la definición de nuevos modelos de
velocidad con el fin de mejorar la localización (y/o relocalizar) los eventos sísmicos
empleados en ellas, el presente trabajo no incorporó este tipo de procesamientos (formular
nuevos modelos de velocidades ni relocalizar los eventos sísmicos allí registrados); razón
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por la cual decidió emplear como información de referencia aquella obtenida mediante
consulta a la RSNC, reconociendo la calidad y también las limitaciones de los datos
usados, con el fin de desarrollar un estudio de línea base que pudiera ser tomado como
modelo para otros estudios futuros que se realicen en el país sobre esta temática.
Al analizar la información proveída a través de la determinación del parámetro b de la
relación G-R, se puede señalar que, para las represas analizadas, con excepción de
Topocoro y Calima, existe una leve tendencia a la ocurrencia de eventos de baja magnitud,
dados los ligeros valores de b mayores a 1 (ver Figura 6-4); no obstante lo anterior, esta
interpretación de resultados no permite explicar por qué en los alrededores de la represa
de Betania se registró el mayor evento sísmico (ML=4.8) obtenido en toda la base de datos
analizada; situación que puede estar relacionada con una mayor actividad tectónica natural
de las fallas presentes en sus alrededores.
Figura 6-4 Análisis de la relación G-R para las represas de estudio
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
Para el caso del análisis de la represa de Topocoro, el valor del parámetro b puede
considerarse sin variación significativa antes y después de su construcción, sin embargo,
su tendencia ligeramente mayor después de entrar en operación puede relacionar en el
corto plazo la ocurrencia de eventos de menor magnitud respecto a los de mayor liberación
de energía. En complemento, en la medida que el período de registro de eventos aumente
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después de construida la represa (Topocoro D-R), análisis posteriores podrán estimar si el
comportamiento de la curva G-R se mantiene igual, o si, por el contrario, puede reflejar
una tendencia a la ocurrencia de eventos de mayor magnitud.
En relación con los eventos sísmicos ocurridos en los alrededores de las represas, es
importante analizar que para cada una de ellas se observó un incremento en la cantidad
de sismos registrados a partir de los años 2008 y 2009, el cual, aunque no ofrece la misma
tasa de crecimiento para todas las represas si guarda una coherencia con el incremento
en la cantidad de instrumentos sísmicos que fueron puestos en operación por la RSNC a
partir del año 2008, lo que mejoró la detección y localización de los sismos en estas
regiones. En la Figura 6-5 se presenta de forma integrada los sismos registrados en cada
una de las represas así como el incremento de la cantidad de estaciones en operación
anualmente por parte de la RSNC.
Figura 6-5 Registro acumulado de eventos sísmicos en los alrededores de las represas de estudio
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
Analizando la Figura 6-5, las zonas con mayores eventos sísmicos se localizaron en los
alrededores de las represas de Betania, Calima y Topocoro, en comparación con los
eventos registrados para las represas de Salvajina y Urrá (ver Figura 6-6); situación que
puede estar relacionada con una mayor complejidad tectónica existente en estas regiones.
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Para las represas analizadas, la mayor cantidad de eventos con magnitud ML≥3 estuvo
directamente relacionada con aquellas represas que contaron con la mayor cantidad de
sismos registrados en sus alrededores (ver Figura 6-6).
Figura 6-6 Cantidad de sismos registrados en los alrededores de cada represa
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
La Figura 6-6 también nos permite analizar para las 5 represas estudiadas, que no existe
una relación directa causal entre el mayor volumen de almacenamiento del embalse y una
mayor magnitud en la actividad sísmica generada. Un ejemplo claro de esta situación es
la represa de Urrá, la cual presenta la tercera mayor capacidad de almacenamiento, pero
solo registra en sus alrededores un sismo máximo de ML=3.1; mientras que para el embalse
de Calima que posee la menor capacidad de almacenamiento se registró en sus
alrededores el segundo sismo más grande en magnitud de todos eventos analizados. En
cualquier caso, es importante mencionar que, aunque no se abordó con detalle, la
condición tectónica de la región es relevante en la generación de la sismicidad de la región.
La situación expuesta anteriormente no sigue las tendencias de sismicidad antropogénica
reportada en la literatura, en donde las grandes represas han estado relacionadas con la
generación de eventos sísmicos de gran magnitud. Como ejemplo de este comportamiento
se puede mencionar el lago Aswan (Egipto), segundo embalse de mayor longitud en el
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mundo y con una capacidad de almacenamiento promedio de 157.000 Mm322, al cual se
le atribuye la generación de un evento de magnitud MS=5.3 el 14 de noviembre de 1981
(Haggag et al., 2009); así como la represa de Nurek (Tadjikistan) con un volumen
aproximado de almacenamiento de 10.500 Mm323, que se relaciona con la ocurrencia de
un sismo de magnitud 4.6 durante el mes de noviembre de 1972 (McGarr et al., 2002).
En contraposición, un estudio realizado en Brasil estableció que no existe una relación
directa entre la ocurrencia de eventos sísmicos de gran magnitud y el tamaño (volumen o
área) del embalse, o en su defecto, que se presente una tendencia clara entre el
incremento en las magnitudes sísmicas registradas y la altura de las represas (Barros et
al., 2018).
Una condición similar a la expresada anteriormente se encontró en la presente
investigación, ya que, para la represa de Calima con la menor capacidad de
almacenamiento, se registró en sus alrededores un evento de magnitud ML=4.4; en
comparación con la represa de Topocoro que presenta la mayor capacidad de
almacenamiento, y registró en sus alrededores un evento de magnitud ML=4.1 después de
su puesta en operación (ver Figura 6-7). Es importante precisar que los sismos analizados
en Brasil fueron confirmados como disparados por embalses, mientras los eventos
analizados en la presente investigación no cuentan con pruebas contundentes que
permitan clasificarlos dentro de esta categorización; además, de mencionar que los
mayores eventos registrados en torno a las represas de estudio se localizan a una distancia
mayor a 33 km respecto al centro de los embalses (ver Figura 6-8); distancia que los aleja
de la influencia de la sobrecarga que ellos ejercen.
22 Tomado de https://riosdeideas.wordpress.com/2017/09/13/construccion-de-la-presa-de-asuan-y-sus-impactos-en-la-poblacion-egipcia/ 23 Tomado de https://www.arqhys.com/contenidos/nurek-presa.html
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Figura 6-7 Comparativo de magnitud de eventos sísmicos en relación con el volumen, área y altura de
las represas analizadas. Para cada represa se presentan los 2 eventos de mayor magnitud
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
Figura 6-8 Mayores sismos registrados en cada represa y su distancia al centro de los embalses
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
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En la Figura 6-8 también se observa que los mayores sismos registrados en cercanía a
cada represa, presentan profundidades variables, en algunos casos, inferiores a los 4 Km
que los enmarcaría como eventos superficiales, y en otros casos, con profundidades que
superaron los 32 km, catalogados como eventos de profundidad intermedia.
Cuando se analizan los sismos ML ≥ 3 registrados cerca a cada represa, y se compara con
la profundidad del evento sísmico y la proximidad al centro del embalse (ver Figura 6-9),
se encuentra que existen pocos eventos localizados dentro de los primeros 20 km de
distancia y en profundidades menores a los 15 km; límites que suelen relacionarse con
eventos inducidos (o disparados) por embalses. Estos resultados sugieren que la mayoría
de los sismos analizados no estarían caracterizados como de origen antropogénico.
Figura 6-9 Distancia al centro de los embalses y profundidad hipocentral de los eventos registrados
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
En torno a los análisis realizados para el embalse de Topocoro, que se diferencia de los
demás por contar con períodos de registro sísmico anteriores y posteriores a la
construcción de la represa; se observa en promedio que la cantidad de eventos registrados
(en todo el rango de magnitudes) después del inicio de su operación ha sido mayor en
comparación con los sismos registrados antes de su construcción. Este comportamiento
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es consistente para diferentes intervalos de profundidad analizados (ver Figura 6-10 a
Figura 6-14).
Figura 6-10 Variación promedio de sismos registrados cerca al embalse de Topocoro, antes y
después de la construcción de la represa. Profundidad entre 0 y 5 km
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
Figura 6-11 Variación promedio de sismos registrados cerca al embalse de Topocoro, antes y
después de la construcción de la represa. Profundidad entre 5 y 10 km.
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
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Figura 6-12 Variación promedio de sismos registrados cerca al embalse de Topocoro, antes y
después de la construcción de la represa. Profundidad entre 10 y 15 km
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
Figura 6-13 Variación promedio de sismos registrados cerca al embalse de Topocoro, antes y
después de la construcción de la represa. Profundidad entre 15 y 20 km
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
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Figura 6-14 Variación promedio de sismos registrados cerca al embalse de Topocoro, antes y
después de la construcción de la represa. Profundidad entre 20 y 25 km
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC– Elaboración propia
Por último y después de haber presentado los análisis realizados, los cuáles han
suministrado información que ayudará a concluir sobre la relación entre los eventos
registrados y la variación de volumen de los embalses, se considera pertinente dentro de
la investigación, mencionar los siguientes aspectos que, de una u otra manera,
incorporaron una incertidumbre a los resultados obtenidos y por consiguiente a las
conclusiones que se presentaran en el próximo capítulo:
1. Teniendo en cuenta que la información de referencia sobre los eventos sísmicos
fue tomada con base en el catálogo consultado a través de la RSNC, el cual trae
consigo incertidumbres inherentes relacionadas con su proceso de localización
(p.e., el empleo de un único modelo de velocidades de corteza a nivel nacional); la
cantidad y calidad de estos datos no puede compararse con estudios de sismicidad
antropogénica, donde la información sísmica ha sido obtenida por medio del
empleo de redes locales instaladas en cercanía a las áreas objeto de estudio
(Gómez et al., 2016; Kuperkoch et al., 2018; Lei, 2011). No obstante esta situación,
el autor ha sido aplicado en el tratamiento y análisis de los datos, lo que permitirá
obtener unos resultados que satisfagan el objeto de la investigación.
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2. La condición estructural de las áreas objeto de estudio tomada como referencia
dentro del presente trabajo está basada en la información generada por el SGC,
que por su escala y resolución dentro de la identificación de fallas ofrece un
conocimiento regional y no detallado de las estructuras menores que pudiesen
existir. En este sentido, la localización de la actividad sísmica en aquellas áreas en
las cuáles no se evidencian trazos de fallas en superficie, introduce una
incertidumbre al momento de relacionar cuál es el origen tectónico de estos
eventos; sin embargo, y con base en los resultados obtenidos, la mayoría de los
sismos analizados (ML≥3) se localizan a distancias superiores a los 20 km del
centro de los embalses y pueden ser asociados principalmente a las zonas de falla
identificadas por el SGC.
3. La teoría de Boussinesq empleada dentro del estudio, la cual ha sido tomada como
referencia en otros trabajos a nivel internacional (Gahalaut et al., 2018; Dumka et
al., 2018), tenía como finalidad identificar en profundidad una zona de transferencia
de esfuerzos producto de la sobrecarga hidrostática impuesta por los embalses; no
obstante, este resultado no arrojó en términos generales una relación directa entre
la variación del estado de esfuerzos y los sismos (ML≥3) registrados en las zonas
de estudio (con excepción de un sismo en el embalse de Betania y otro en el
embalse de Salvajina), resaltando que este análisis se realizó para la mayor carga
que podía ofrecer el embalse en su máxima capacidad de almacenamiento. Este
resultado permite interpretar que la ocurrencia de los eventos no se rige solo por la
sobrecarga de los embalses, sino que puede tener inmerso un análisis adicional
que involucre un estudio sobre la incidencia de la difusión del agua en el macizo
rocoso y su relación con el cambio en la presión de poros, como posibles factores
que influyan en la ocurrencia de eventos sísmicos (Ramana et al., 2007); una
condición que genera incertidumbre en los resultados obtenidos en el presente
trabajo dado que esta condición no fue estudiada dentro de la investigación.
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7. Conclusiones y Recomendaciones
Una vez revisada toda la información empleada dentro de la investigación y analizados los
resultados obtenidos, se puede concluir lo siguiente:
El parámetro b de la relación G-R para las diferentes represas en estudio arrojó valores
que oscilaron entre 0.83 y 1.31; resultados que se encuentran dentro del rango promedio
típico establecido para este parámetro.
Aunque el parámetro b obtenido para el embalse de Topocoro después del ingreso de
operación de la represa (b = 0.83) ofrece una tendencia actual a la ocurrencia de eventos
de menor magnitud, su corto período de registro de datos con el cual fue determinado
(2015 a 2017) lo hace susceptible de variación a futuro; por lo que es posible que se
obtenga diferencias cuando se evalúe para un rango temporal de análisis mayor.
Aunque la teoría de Boussinesq suele ser empleada para análisis geotécnicos en suelos y
rocas con el fin de estimar esfuerzos admisibles y deformaciones máximas ante cargas
puntuales y/o distribuidas, no arrojó resultados satisfactorios como modelo que permitiera
estimar la incidencia de la sobrecarga generada por los embalses en la ocurrencia de
eventos sísmicos; lo anterior, aunado a la poca cantidad de eventos ML≥3 que se
correlacionaran con el bulbo de esfuerzos estimado para cada represa.
La selección de sismos de magnitud ML≥3 y su análisis como posibles eventos
relacionados con sismicidad antropogénica, se basó en la consideración que estos eventos
pueden ser potenciales generadores de condiciones de amenaza y/o riesgo para las
poblaciones cercanas de las represas estudiadas, así como a la misma estructura de la
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presa; aclarando, que el diseño de estas obras de ingeniería está realizado para soportar
sismos de diseño de mayor magnitud a los eventos registrados en el presente estudio.
Los datos analizados para los sismos ML ≥ 3 en los alrededores de los embalses expresan
una tendencia a su ocurrencia durante procesos de carga (o llenado) en relación con los
procesos de descarga (o desembalse); sin embargo, se debe destacar que éstos se
localizaron a distancias usualmente mayores a los 20 km del centro del embalse, lo que
los alejaría de la zona de influencia dentro del contexto de sismicidad antropogénica.
Al analizar la ocurrencia de los eventos sísmicos en torno a las condiciones de variabilidad
climática que se presentan en el país, no existe una tendencia clara que permita ratificar
inequívocamente que los procesos de carga de los embalses están relacionados
directamente con fenómenos de La Niña o viceversa (procesos de descarga con
fenómenos El Niño); lo anterior, teniendo en cuenta que, al ser embalses multipropósito,
su operación depende de las necesidades que se requieran suplir (energía, consumo,
riego, control de crecientes, etc) y no solamente a la condiciones climáticas existentes en
la región. En complemento, se encontró de forma general que la mayor cantidad de
eventos sísmicos se registraron en períodos considerados neutros, es decir, sin la
declaratoria de ningún tipo de fenómeno de variabilidad climática.
En relación con la velocidad de los procesos de carga y/o descarga de los embalses, es
importante destacar que no se encontró una relación directa entre ésta y la magnitud de
los eventos registrados; dado que un sismo independiente de su magnitud se puede
presentar en un amplio rango de velocidades.
Los análisis realizados para las represas de Betania, Calima, Urrá y Salvajina, no permiten
estimar una relación directa entre los eventos sísmicos registrados en sus alrededores y
la operación de los embalses, por lo que se estima que no existe una tendencia a la
ocurrencia de sismicidad antrópica que pudiera llegar a ser detonada (o disparada) por la
implantación de estas estructuras. De igual forma, no fue posible contrastar para estas
represas, la existencia de una variación en la sismicidad de la región antes y después de
su construcción, teniendo en cuenta que éstas son más antiguas que la historia de registro
sísmico que posee el país.
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Para la represa de Topocoro los análisis realizados no son concluyentes frente a una
incidencia causal entre su construcción y puesta en operación y la ocurrencia de una mayor
cantidad de eventos sísmicos en sus alrededores, sin embargo, a partir del año 2015 se
encuentra una leve tendencia a un incremento anual en el número de eventos registrados,
convirtiéndola en una represa con potencial de sismicidad antropogénica que se
recomendaría estudiar de forma más detallada durante los próximos años.
Como recomendación para futuros estudios, se estima conveniente tener en cuenta lo
siguiente:
Seleccionar para estudio una sola represa que permita obtener información antes
y después de su construcción; recomendando profundizar, de ser posible, el
análisis realizado para el embalse de Topocoro.
Concentrar el estudio es un área más pequeña al embalse, estimando conveniente
una distancia no mayor a los 30 km.
Incluir en la base de datos de referencia un mayor rango de magnitudes, sugiriendo
eventos ML ≥ 2 o aquellos superiores a la magnitud de completitud con base en los
resultados que arroje la relación G-R.
Emplear de ser posible datos obtenidos de instrumentación local que puedan
complementar la información suministrada por el RSNC.
Realizar un proceso de relocalización de eventos sísmicos.
Emplear de ser posible información estructural de los sistemas de fallas existentes
en el área de estudio con un mayor nivel de detalle.
Explorar si existe relación entre los cambios del volumen de embalse y la posible
filtración de agua a través de los sistemas de fallas, de ser posible, por medio del
empleo de modelos que requieran el uso de instrumentación piezométrica.
Tratar de complementar la información de eventos sísmicos, con mediciones de
GPS, registros de aceleración, lecturas de datos piezométricos, entre otros.
De ser posible, contar con un período de registro mayor a 5 años después de
operación de la represa, para evaluar con menor incertidumbre la influencia del
embalse en la generación de los eventos sísmicos.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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