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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.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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
alrededores.
Palabras clave: sismicidad antropogénica, sismicidad inducida, embalses, volumen
almacenado, sobrecarga, fenómenos ENSO.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 7
Abstract
In the present investigation, it is analyzed if the seismicity registered in the surroundings of
five reservoirs in Colombia, is related to the overload exerted with its filling and emptying
cycles. The dams selected had a wide range of water storage volume, as well as an
important variation in the height of the dam; parameters that usually influence the seismicity
detonated by reservoirs.
The period of study was delimited between 2000 and 2017, using the following inputs as
base information: seismic events registered in the country by the National Seismological
Network of Colombia, daily reports on the volume of reservoirs that are published openly
by a well-known company at a national level responsible for the transport of electric power,
as well as the geological-structural information of the study areas at the regional level
generated by the Colombian Geological Service. In a complementary manner, we reviewed
the incidence of ENSO phenomena of climatic variability in the volume changes of the
reservoirs, as well as in the earthquakes that occurred in the region closest to them.
The analyzes carried out for the Betania, Calima, Urrá and Salvajina reservoirs do not allow
to establish a direct relationship between the recorded earthquakes and the volume
changes of these reservoirs; however, the results obtained for the Topocoro dam estimate
that the construction of this structure may be affecting the occurrence of a greater number
of seismic events in its surroundings.
Keywords: anthropogenic seismicity, induced seismicity, reservoirs, stored volume,
overload, ENSO phenomena.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 8
Contenido
1. Introducción ........................................................................................................... 19
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. Método .................................................................................................................... 29 4.1 Eventos sísmicos .............................................................................................. 29
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
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 9
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
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 10
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
6. Discusión .............................................................................................................. 135
7. Conclusiones y Recomendaciones .................................................................... 148
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Colombia
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Lista de figuras
Figura 4-1 Distribución de esfuerzos verticales bajo una carga circular .......................... 32
Figura 5-1 Localización de la represa de Betania ........................................................... 36
Figura 5-2 Esquema de la conformación de la represa de Betania ................................. 37
Figura 5-3 Rebosaderos del embalse de Betania. A la izquierda descarga a flujo libre. A la
derecha descarga por medio de compuertas .................................................................. 38
Figura 5-4 Simplificación del emplazamiento de la central hidroeléctrica de Betania ...... 38
Figura 5-5 Geología del área circundante a la represa de Betania ................................. 39
Figura 5-6 Esquema de las fallas geológicas circundantes al embalse de Betania ......... 40
Figura 5-7 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Betania .............. 42
Figura 5-8 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos
registrados en los alrededores de la represa de Betania ................................................ 42
Figura 5-9 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de
Betania ........................................................................................................................... 43
Figura 5-10 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de la represa
de Betania ...................................................................................................................... 44
Figura 5-11 Distribución en profundidad de sismos registrados en cercanía de la represa
de Betania ...................................................................................................................... 44
Figura 5-12 Eventos sísmicos registrados por año en la proximidades a la represa de
Betania ........................................................................................................................... 45
Figura 5-13 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos
sísmicos registrados en los alrededores de la represa de Betania ................................. 45
Figura 5-14 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Betania 46
Figura 5-15 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de
Betania ........................................................................................................................... 47
Figura 5-16 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la
sobrecarga hidrostática del embalse de Betania ............................................................ 48
Figura 5-17 Mecanismos focales para eventos con magnitud ML ≥ 3 para la represa de
Betania ........................................................................................................................... 49
Figura 5-18 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro
del análisis realizado a la represa de Betania ................................................................. 50
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 ............... 51
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 12
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 ........ 52
Figura 5-21 Distribución de eventos sísmicos magnitud ML ≥ 3.0 en alrededores de represa
de Betania ....................................................................................................................... 53
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 ................ 54
Figura 5-23 Eventos símicos diferenciados mediante procesos de carga y descarga en
relación con los fenómenos ENSO de variabilidad climática ........................................... 55
Figura 5-24 Análisis de eventos durante procesos de carga y/o descarga - Embalse de
Betania ........................................................................................................................... 55
Figura 5-25 Distribución de eventos sísmicos en procesos de carga y descarga ante
fenómenos ENSO de variabilidad climática ..................................................................... 56
Figura 5-26 Velocidad de los procesos de carga en relación con los sismos ML ≥ 3
registrados en cercanía al embalse de Betania ............................................................... 56
Figura 5-27 Velocidad de los procesos de descarga en relación con los sismos ML ≥ 3
registrados en cercanía al embalse de Betania ............................................................... 57
Figura 5-28 Localización de la represa de Urrá ............................................................... 58
Figura 5-29 Vista superior de la represa y central hidroeléctrica de Urrá ........................ 59
Figura 5-30 Geología local en las proximidades de la represa de Urrá ........................... 60
Figura 5-31 Esquema de las fallas geológicas circundantes a la represa de Urrá ........... 61
Figura 5-32 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Urrá .................. 62
Figura 5-33 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos
registrados en los alrededores de la represa de Urrá ...................................................... 63
Figura 5-34 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de
Urrá ................................................................................................................................. 63
Figura 5-35 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de la represa
de Urrá ............................................................................................................................ 64
Figura 5-36 Distribución en profundidad de sismos registrados en alrededores de la represa
de Urrá ............................................................................................................................ 64
Figura 5-37 Eventos sísmicos registrados por año en la proximidades a la represa de Urrá
....................................................................................................................................... 65
Figura 5-38 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos
sísmicos registrados en los alrededores de la represa de Urrá ....................................... 65
Figura 5-39 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Urrá ...... 66
Figura 5-40 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Urrá
....................................................................................................................................... 67
Figura 5-41 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la
sobrecarga hidrostática del embalse de Urrá .................................................................. 68
Figura 5-42 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro
del análisis realizado a la represa de Urrá ...................................................................... 68
Figura 5-43 Comparativo entre la variación mensual del volumen del embalse de Urrá y la
sismicidad mensual registrada en sus alrededores. Período 2000 – 2017 ...................... 69
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 13
Figura 5-44 Comparativo entre la variación diaria del volumen del embalse de Urrá y los
eventos sísmicos ML ≥ 3.0 ocurridos en sus alrededores. Período 2000 – 2017 ............ 70
Figura 5-45 Distribución de eventos de magnitud ML ≥ 3 en alrededores de la represa de
Urrá ................................................................................................................................ 71
Figura 5-46 Comparativo entre el volumen de agua del embalse de Urrá y los fenómenos
de variabilidad climática El Niño y La Niña. Período 2000 – 2017 .................................. 72
Figura 5-47 Eventos símicos diferenciados mediante procesos de carga y descarga en
relación con los fenómenos ENSO de variabilidad climática........................................... 72
Figura 5-48 Análisis de eventos sísmicos durante procesos de carga y/o descarga -
Embalse de Urrá ............................................................................................................ 73
Figura 5-49 Distribución de eventos sísmicos en procesos de carga y descarga ante
fenómenos ENSO de variabilidad climática .................................................................... 73
Figura 5-50 Velocidad de los procesos de carga en relación con los sismos ML ≥ 3
registrados en cercanía al embalse de Urrá ................................................................... 74
Figura 5-51 Localización de la represa de Salvajina ....................................................... 75
Figura 5-52 Embalse de Salvajina. A la izquierda se localiza el vertedero. Al centro y a la
derecha se encuentra la estructura de concreto que conforma la represa ...................... 75
Figura 5-53 Esquema simplificado de la represa y central hidroeléctrica de Salvajina.... 76
Figura 5-54 Geología en las proximidades del embalse de Salvajina ............................. 77
Figura 5-55 Esquema de las fallas geológicas circundantes a la represa de Salvajina ... 78
Figura 5-56 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Salvajina .......... 80
Figura 5-57 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos
registrados en los alrededores de la represa de Salvajina .............................................. 80
Figura 5-58 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de
Salvajina......................................................................................................................... 81
Figura 5-59 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de la represa
de Salvajina .................................................................................................................... 82
Figura 5-60 Distribución en profundidad de sismos registrados en alrededores de represa
Salvajina......................................................................................................................... 82
Figura 5-61 Eventos sísmicos registrados por año en las proximidades a la represa de
Salvajina......................................................................................................................... 83
Figura 5-62 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos
sísmicos registrados en los alrededores de la represa de Salvajina ............................... 83
Figura 5-63 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Salvajina
....................................................................................................................................... 84
Figura 5-64 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de
Salvajina......................................................................................................................... 85
Figura 5-65 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la
sobrecarga hidrostática del embalse de Salvajina .......................................................... 86
Figura 5-66 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro
del análisis realizado a la represa de Salvajina .............................................................. 87
Figura 5-67 Comparativo entre la variación mensual del volumen del embalse de Salvajina
y la sismicidad mensual registrada en sus alrededores. Período 2000 – 2017 ............... 88
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Colombia
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Figura 5-68 Comparativo entre el variación del volumen diario del embalse de Salvajina y
los eventos sísmicos ML ≥ 3.0 ocurridos en sus alrededores. Período 2000 – 2017 ........ 89
Figura 5-69 Distribución de eventos de magnitud ML ≥ 3 en alrededores de represa de
Salvajina ......................................................................................................................... 90
Figura 5-70 Comparativo entre el volumen de agua del embalse de Salvajina y los
fenómenos de variabilidad climática El Niño y La Niña. Período 2000 – 2017 ................ 91
Figura 5-71 Eventos símicos diferenciados mediante procesos de carga y descarga en
relación con los fenómenos ENSO de variabilidad climática ........................................... 92
Figura 5-72 Análisis de eventos durante procesos de carga y/o descarga - Embalse de
Salvajina ......................................................................................................................... 92
Figura 5-73 Distribución de eventos sísmico en procesos de carga y descarga ante
fenómenos ENSO de variabilidad climática ..................................................................... 93
Figura 5-74 Velocidad de los procesos de carga en relación con los sismos ML ≥ 3
registrados en cercanía al embalse de Salvajina ............................................................ 93
Figura 5-75 Velocidad de los procesos de descarga en relación con sismos ML ≥ 3
registrados en cercanía al embalse de Salvajina ............................................................ 94
Figura 5-76 Localización de la represa de Calima ........................................................... 95
Figura 5-77 Vista aérea del embalse de Calima .............................................................. 95
Figura 5-78 Modelo simplificado de una represa tipo escollera ....................................... 96
Figura 5-79 Geología en las proximidades al embalse de Calima ................................... 97
Figura 5-80 Esquema de las fallas geológicas circundantes a la represa de Calima ....... 98
Figura 5-81 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Calima .............. 99
Figura 5-82 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos
registrados en los alrededores de la represa de Calima ................................................ 100
Figura 5-83 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de
Calima .......................................................................................................................... 101
Figura 5-84 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de la represa
de Calima ...................................................................................................................... 101
Figura 5-85 Distribución en profundidad de sismos registrados en cercanía de la represa
de Calima ...................................................................................................................... 102
Figura 5-86 Eventos sísmicos registrados por año en la proximidades a la represa de
Calima .......................................................................................................................... 102
Figura 5-87 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos
sísmicos registrados en los alrededores de la represa de Calima ................................. 103
Figura 5-88 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Calima 104
Figura 5-89 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Calima
..................................................................................................................................... 104
Figura 5-90 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la
sobrecarga hidrostática del embalse de Calima ............................................................ 105
Figura 5-91 Mecanismos focales para eventos con magnitud ML ≥ 3 para la represa de
Calima .......................................................................................................................... 106
Figura 5-92 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro
del análisis realizado a la represa de Calima ................................................................ 107
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 15
Figura 5-93 Comparativo entre la variación mensual del volumen del embalse de Calima y
la sismicidad mensual registrada en sus alrededores. Período 2000 – 2017 .................108
Figura 5-94 Comparativo entre la variación diaria del volumen del embalse de Calima y los
eventos sísmicos ML ≥ 3.0 ocurridos en sus alrededores. Período 2000 – 2017............108
Figura 5-95 Distribución de eventos de magnitud ML ≥ 3.0 en alrededores de represa de
Calima ...........................................................................................................................109
Figura 5-96 Comparativo entre el volumen de agua del embalse de Calima y los fenómenos
de variabilidad climática El Niño y La Niña. Período 2000 – 2017. ................................110
Figura 5-97 Eventos símicos diferenciados mediante procesos de carga y descarga en
relación con los fenómenos ENSO de variabilidad climática..........................................111
Figura 5-98 Análisis de eventos sísmicos durante procesos de carga y/o descarga Embalse
de Calima ......................................................................................................................111
Figura 5-99 Distribución de eventos sísmicos en procesos de carga y descarga ante
fenómenos ENSO de variabilidad climática ...................................................................112
Figura 5-100 Velocidad de los procesos de carga en relación con los sismos ML ≥ 3
registrados en cercanía al embalse de Calima ..............................................................113
Figura 5-101 Velocidad de los procesos de descarga en relación con los sismos ML ≥ 3
registrados en cercanía al embalse de Calima ..............................................................113
Figura 5-102 Localización de la represa de Topocoro ...................................................114
Figura 5-103 Represa Topocoro y Central Hidroeléctrica Sogamoso ............................115
Figura 5-104 Unidades cronoestratográficas en las proximidades de la represa de
Topocoro .......................................................................................................................116
Figura 5-105 Esquema de las fallas geológicas circundantes al embalse de Topocoro .116
Figura 5-106 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Topocoro, antes y
después de su construcción ..........................................................................................118
Figura 5-107 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos
registrados en los alrededores de la represa de Topocoro ............................................119
Figura 5-108 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de
Topocoro .......................................................................................................................120
Figura 5-109 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de represa
de Topocoro ..................................................................................................................121
Figura 5-110 Distribución en profundidad de sismos registrados en cercanía de represa de
Topocoro .......................................................................................................................121
Figura 5-111 Eventos sísmicos registrados por año en la proximidades a la represa de
Topocoro .......................................................................................................................122
Figura 5-112 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos
sísmicos registrados en los alrededores de la represa de Topocoro .............................122
Figura 5-113 Eventos sísmicos acumulados antes y después de construcción de represa
de Topocoro ..................................................................................................................123
Figura 5-114 Eventos registrados antes y después de la construcción de la represa
Topocoro .......................................................................................................................124
Figura 5-115 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Topocoro
......................................................................................................................................125
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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Figura 5-116 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de
Topocoro ....................................................................................................................... 126
Figura 5-117 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la
sobrecarga hidrostática de embalse de Topocoro ......................................................... 127
Figura 5-118 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés
dentro del análisis realizado a la represa de Topocoro ................................................. 128
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
..................................................................................................................................... 129
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 ........... 130
Figura 5-121 Distribución de eventos de magnitud ML ≥ 3 en alrededores de la represa de
Topocoro ....................................................................................................................... 131
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 ...... 132
Figura 5-123 Eventos símicos diferenciados mediante procesos de carga y descarga en
relación con la formalización de fenómenos ENSO de variabilidad climática ................ 132
Figura 5-124 Análisis de sismos durante procesos de carga y/o descarga del embalse de
Topocoro ....................................................................................................................... 133
Figura 5-125 Distribución de sismos en procesos de carga y descarga ante fenómenos
ENSO ........................................................................................................................... 133
Figura 5-126 Velocidad de los procesos de carga en relación con la magnitud de los sismos
registrados en cercanía al embalse de Topocoro .......................................................... 134
Figura 5-127 Velocidad de los procesos de descarga en relación con la magnitud de los
sismos registrados en cercanía al embalse de Topocoro .............................................. 134
Figura 6-1 Distribución de errores de localización por profundidad mediante diagrama de
Boxplot .......................................................................................................................... 135
Figura 6-2 Distribución de magnitudes de eventos sísmicos mediante diagrama de Boxplot
..................................................................................................................................... 136
Figura 6-3 Distribución de la profundidad de los eventos mediante diagrama de Boxplot
..................................................................................................................................... 137
Figura 6-4 Análisis de la relación G-R para las represas de estudio ............................. 138
Figura 6-5 Registro acumulado de eventos sísmicos en los alrededores de las represas de
estudio .......................................................................................................................... 139
Figura 6-6 Cantidad de sismos registrados en los alrededores de cada represa ........... 140
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 ............................................................................................................ 142
Figura 6-8 Mayores sismos registrados en cada represa y su distancia al centro de los
embalses ...................................................................................................................... 142
Figura 6-9 Distancia al centro de los embalses y profundidad hipocentral de los eventos
registrados .................................................................................................................... 143
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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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 .............144
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. ..........144
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 .........145
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 .........145
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 .........146
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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Lista de tablas
Tabla 3-1 Represas seleccionadas para el estudio ......................................................... 26
Tabla 5-1 Información (parcial) de los eventos sísmicos para los alrededores de la represa
de Betania ....................................................................................................................... 41
Tabla 5-2 Evento sísmico posiblemente influenciado por el bulbo de esfuerzos generado
por la represa de Betania ................................................................................................ 48
Tabla 5-3 Leyenda delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa de
Betania ........................................................................................................................... 50
Tabla 5-4 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3.0 respecto al centro del embalse de
Betania ........................................................................................................................... 53
Tabla 5-5 Información (parcial) de eventos sísmicos para los alrededores de la represa de
Urrá ................................................................................................................................. 62
Tabla 5-6 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa
de Urrá ............................................................................................................................ 69
Tabla 5-7 Distribución de eventos de magnitud ML≥3 respecto al centro del embalse de
Urrá ................................................................................................................................. 71
Tabla 5-8 Información (parcial) de eventos sísmicos para los alrededores de la represa de
Salvajina ......................................................................................................................... 79
Tabla 5-9 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa
de Salvajina .................................................................................................................... 87
Tabla 5-10 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3.0 respecto al centro del embalse de
Salvajina ......................................................................................................................... 90
Tabla 5-11 Información (parcial) de eventos sísmicos para los alrededores de la represa
de Calima ........................................................................................................................ 99
Tabla 5-12 Leyenda delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de represa de
Calima .......................................................................................................................... 106
Tabla 5-13 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3.0 respecto al centro del embalse de
Calima .......................................................................................................................... 110
Tabla 5-14 Información (parcial) de eventos sísmicos para los alrededores de la represa
de Topocoro .................................................................................................................. 117
Tabla 5-15 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la
represa de Topocoro ..................................................................................................... 128
Tabla 5-16 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3 respecto al centro del embalse de
Topocoro ....................................................................................................................... 131
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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1. Introducción
En los últimos años y alrededor de varios países del mundo se ha venido intensificando el
estudio de la llamada sismicidad antropogénica (McGarr et al., 2002), aquella que
corresponde a la actividad sísmica que se puede atribuir a la intervención del accionar
humano en el medio ambiente. Entre las principales formas en que el hombre puede
influenciar (de manera directa o indirecta) la actividad símica de una región se encuentran
los grandes procesos de extracción minera, la extracción de petróleo y gas, la inyección
de líquidos en el subsuelo y la construcción de grandes represas (Adushkin et al., 2000).
En relación con este último tópico, un fenómeno usual que se ha observado en regiones
cercanas a grandes represas construidas alrededor del mundo es la llamada sismicidad
inducida; una terminología clásica empleada para asociar aquella actividad sísmica
relacionada con el llenado y funcionamiento de una represa.
Actualmente, el término más aceptado en la literatura para hacer referencia a este tipo de
eventos sísmicos es el de sismicidad disparada, desencadenada o anticipada (González
de Vallejo, 2005); entendida como aquella actividad sísmica producto del desequilibrio en
el estado de esfuerzos existente en la corteza, dada la presión a la que se somete el terreno
por la acumulación de una determinada columna de agua sobre él.
Teniendo en cuenta lo anterior, el presente trabajo de investigación se enfocará en analizar
como hipótesis, si la sismicidad registrada en los alrededores de cinco (5) represas en
Colombia se encuentra influenciada por sus ciclos de llenado y vaciado, o sí, por el
contrario, es producto de la actividad sísmica natural que surge como respuesta a la
condición tectónica existente en nuestro país.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 20
2. Marco de referencia
La literatura actual sobre la temática de sismicidad antropogénica, denominada a aquella
actividad sísmica relacionada con la intervención humana en el medio ambiente (McGarr
et al., 2002), destaca la relación que se ha encontrado ya hace varias décadas entre las
grandes obras de ingeniería con propósitos de almacenamiento de agua y los eventos
sísmicos que se pueden presentar en las regiones más cercanas a estos grandes
proyectos; la cual está asociada principalmente con los cambios volumétricos que se
presentan durante los procesos de llenado (Gupta, 2001) y vaciado de las represas en su
etapa de funcionamiento.
Ejemplos de estas relaciones se han documentado en diversas partes del mundo,
destacando el sismo en cercanía a la represa de Koyna (India), cuya magnitud de momento
MW 6.3 ocurrido el 10 de diciembre de 1967, ha sido considerado como uno de los mayores
eventos sísmicos disparados por influencia de una represa (Gupta, 2002); situación que
ha potenciado la realización de estudios en esta temática no solamente a nivel de
investigación académica, sino también, en torno a la gestión de riesgo sísmico para las
zonas cercanas a estas grandes obras.
La sismicidad registrada en los alrededores de la represa de Koyna ha sido relevante
dentro del estudio de la sismicidad disparada, dado que después de su proceso de llenado
en el año 1961, la sismicidad en la zona comenzó a crecer significativamente, generándose
a partir de 1963 varios miles de eventos sísmicos, los cuáles han incluido
aproximadamente 200 sismos de magnitud ML > 4.0 y 22 sismos de magnitud ML > 5.0
(Gupta et al., 2015).
Los estudios más recientes realizados para el sector de la represa de Koyna, han incluido
un análisis regional más extenso que ha involucrado la zona cercana a la represa de Warna
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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(distante unos 25 a 30 km aproximadamente de la represa de Koyna), en donde se han
realizado esfuerzos por integrar una mayor cantidad de información, empleando para ello
la instalación de instrumentos GPS con el fin de realizar campañas de monitoreo que
brinden información sobre los procesos de deformación de la corteza para esta región
(Gahalaut, V. K., et al., 2018).
Una investigación realizada en la represa Rihand, en India central, encontró que la
variación temporal de la sismicidad estaba influenciada por el nivel de agua que contenía
el embalse, por lo que ante incrementos del volumen de agua se generaba un aumento de
la sismicidad y viceversa (Gahalaut, K., et al., 2007); lo anterior, en un período de análisis
de 3 años y para un radio de influencia desde la represa de 30 km.
Resultados similares fueron obtenidos en estudios realizados en la represa de las tres
gargantas (China), en donde se correlacionó la fluctuación del nivel del agua con los
eventos sísmicos registrados entre los años 2003 y 2009; identificando durante este
período una distribución espacial de sismos separados en 5 grupos o zonas (Zhang, L., et
al., 2017). Producto de estos análisis, se determinó que puede existir una relación causal
entre las fluctuaciones del nivel del embalse y la actividad sísmica registrada, las cuales
pueden variar en cortos o largos períodos de tiempo en función de la altura de agua
embalsada.
Aunque la mayoría de artículos publicados sobre sismicidad desencadenada por embalses
ofrecen alguna relación entre esta infraestructura y los sismos registrados en sus
alrededores, es posible encontrar resultados que difieren de los anteriormente expuestos.
Por ejemplo, un estudio realizado para la presa de Kremasta (Grecia) con el fin de analizar
los eventos sísmicos ocurridos entre 1965 y 1966 (y en donde se destaca un sismo de
magnitud MS 6.2), llegó a la conclusión que los sismos de grandes magnitudes (MS > 5.8)
se generaron dentro del contexto tectónico regional y no se relacionan con la sobrecarga
generada por la represa; además, de señalar que su ubicación (distancia > 20-30 km)
respecto a la represa no podría caracterizarlos como eventos inducidos y/o disparados por
el embalse (Stiros S. C., et al., 2018).
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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La variación temporal en la generación de eventos sísmicos detonados por represas, ha
sido identificada en la literatura bajo dos (2) condiciones de respuesta principales: rápida
y retardada (Simpson et al., 1988). La sismicidad asociada con la respuesta rápida suele
ocurrir en las proximidades de la represa y con una profundidad focal que se suele
considerar superficial, es decir, menor a los 10 km; caracterizada generalmente por sismos
de baja magnitud. La sismicidad de respuesta retardada se genera tiempo después (varios
años) de haberse producido diversos ciclos de llenado (y vaciado) de la represa y se suele
relacionar con los procesos de filtración de agua en profundidad; generando sismos de
mayor magnitud comparado con los de respuesta rápida y bajo profundidades focales que
varían hasta los 30 km. No obstante, la sismicidad disparada por embalses suele generarse
por la combinación de ambos procesos (González de Vallejo, 2005).
Estos tipos de respuesta fueron analizados en un estudio llevado a cabo en la represa de
la Tres Gargantas (China), en donde encontraron que un sismo de baja magnitud (M 0.9)
ocurrió casi simultáneamente durante el proceso de llenado del embalse en octubre de
2008, seguido de un evento de magnitud M 4.1 en noviembre de 2008, dos meses después
que se finalizara su llenado; los cuáles fueron considerados como sismos de respuesta
rápida o inicial. Durante el año 2013, cuatro eventos de magnitud M > 4.0 ocurrieron
durante la etapa de descarga del embalse ante variaciones de nivel del orden de 10 m,
sismicidad atribuida a la filtración del agua por un largo período y cuya difusión afectó la
presión de poros, lo que provocó la pérdida de resistencia a lo largo de la zona de falla;
enmarcándose este tipo de sismicidad como de respuesta retardada o prolongada (Zhang,
L., et al., 2018).
Comportamientos similares fueron encontrados al estudiar la sismicidad registrada en las
proximidades de la represa Song Tranh 2 en Vietnam. La actividad sísmica de la región
incrementó significativamente después del llenado del embalse en noviembre de 2010 y
ha continuado hasta la actualidad, destacándose tres eventos como los mayores sismos
registrados con magnitudes ML4.2, 03 de septiembre de 2012; ML4.6, 22 de octubre de
2012; y ML4.7, 15 de noviembre de 2012 (Lizurek, G., et al., 2017). Para monitorear el
sector circundante a la represa se instaló una red sísmica local, instalando los primeros
equipos en el año 2011 y finalizando en el año 2013, la cual está confirmada por un total
de 10 estaciones, por medio de las cuales se registra la sismicidad que ocurre en la región.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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Los resultados de este estudio identificaron dos grupos o zonas donde se concentran los
eventos sísmicos, en donde el grupo de eventos localizados al sur del embalse fue
categorizado como sismicidad de respuesta rápida con un valor del parámetro b ≈ 1.1, y la
registrada al norte del embalse fue clasificada como de respuesta retardada con valor de
b ≈ 1.3.
Casos de sismicidad disparada por represas también han sido estudiados en
latinoamérica, destacando el estudio de la secuencia sísmica de El Cuchillo (más de 120
sismos entre 2.8 ≤ MD ≤ 4.5, localizados entre 1 y 20 km de profundidad), ocurrida entre
octubre de 2013 y julio de 2014, en la cuenca de Burgos al noreste de México (Montalvo,
C., et al., 2018). Producto de este estudio se estima que el factor detonante de esta
sismicidad puede estar relacionada con el cambio del volumen de agua del embalse El
Cuchillo, detonada después de 3 años de sequía que vaciaron la represa y su rápido
proceso de llenado después de la ocurrencia del Huracán Ingrid (2013), que propició un
incremento de su volumen cercano al 40% de su capacidad en unos pocos días.
En Brasil, la sismicidad relacionada con embalses se ha venido documentando desde
principios de los setenta y en estudios recientes, se ha estimado que un total de 26
represas han influido en la generación de eventos sísmicos en su área circundante (Barros,
L. V., et al., 2018). Estos análisis han concluido que factores como el volumen del embalse
y la altura de la represa ofrecen una alta probabilidad para la generación de sismicidad
antropogénica, en relación con otros factores como la geología y el nivel de sismicidad
precedente de la región; no obstante, no se encontró una clara correlación entre la
magnitud máxima de los eventos sísmicos y la altura de la represa o el volumen del
embalse.
Adicional a los dos tipos de sismicidad antes mencionados (de respuesta rápida y
retardada), la literatura también señala un tipo adicional de respuesta sísmica denominada
como continuada (Gupta, 2002), la cual está caracterizada por eventos sísmicos que
perduran año tras año durante el tiempo de operación del embalse.
Teniendo en cuenta los antecedentes expuestos, se decide abordar esta temática de
investigación a nivel académico, con el fin de explorar si algunas de las represas
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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construidas en el país han podido influenciar la ocurrencia de actividad sísmica de índole
antropogénico o sí, por el contrario, la actividad sísmica registrada en sus alrededores es
producto de la condición tectónica existente en tales regiones.
La literatura consultada previo al desarrollo del presente trabajo, ha permitido establecer
que este tipo de proyectos de investigación no se han adelantado en el país o en su
defecto, pueden encontrarse actualmente en curso y aún no se han publicado sus
resultados, razón por la cual, el presente estudio pretende convertirse en un documento
pionero en la temática de sismicidad antropogénica a nivel nacional, así como un referente
técnico de línea base que sirva de soporte para el desarrollo de futuros análisis sobre esta
temática en el país.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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3. Datos
El presente trabajo de investigación empleó información relacionada con los siguientes
componentes básicos: la definición de las áreas y/o represas de estudio, la obtención de
datos de eventos sísmicos, así como el volumen diario almacenado de las represas
seleccionadas. A continuación, se detalla cada uno de estos componentes.
3.1 Represas seleccionadas para el estudio
Colombia cuenta actualmente con más de treinta (30) represas que fueron construidas ya
hace varios años en diversos puntos de su geografía y que continúan aún en operación
(Palacios, 2013), destacando como propósitos para su construcción la generación de
energía eléctrica, el abastecimiento de agua potable y el riego, como factores principales.
En la literatura técnica relacionada con la temática, uno de los principales factores que se
asocia con la generación de sismicidad antropogénica es la capacidad de almacenamiento
de agua de las represas (EMP Ituango, 2011; Barros, L. V., et al., 2018), cuyos cambios
de volumen pueden influir en el proceso de disparo de este tipo de eventos.
Con base en lo anterior y después de realizar una consulta sobre las diversas
características técnicas de las represas construidas en el país, se seleccionaron cinco (5)
áreas objeto de estudio cuyos embalses allí localizados poseen un gran volumen de
almacenamiento de agua, las cuáles se consignan en la Tabla 3-1.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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Tabla 3-1 Represas seleccionadas para el estudio
Fuente: Propia.
3.2 Información de eventos sísmicos y volúmenes de agua de las represas
3.2.1 Eventos sísmicos
La información correspondiente a los eventos sísmicos registrados en las áreas objeto de
estudio fue consultada de forma pública a través de la página web de la Red Sismológica
Nacional de Colombia (RSNC), la cual forma parte del Servicio Geológico Colombiano
(SGC). El link de consulta de esta información fue el siguiente:
http://seisan.sgc.gov.co/RSNC/.
3.2.2 Volúmenes de agua de las represas
Los datos de volúmenes de agua acumulada en cada una de las represas a analizar fueron
descargados a través de la página web de la firma XM, entidad filial de la empresa ISA,
compañía reconocida a nivel nacional por su línea de negocio relacionada con el transporte
de energía eléctrica, especializada en mercados de energía y en la gestión de sistemas de
tiempo real.
A través de esta página web se identificó que Colombia cuenta con 23 embalses
construidos con la finalidad de generación de energía eléctrica, los cuales se encuentra
ubicados en los departamentos de Antioquia, Valle, así como en las regiones Caribe,
Nombre RepresaLatitud Centro
Represa (Aprox)
Longitud Centro
Represa (Aprox)
Ubicación
(Departamento)
Inicio Llenado
(Año)
Volumen de la
Represa (Aprox)
x 106 m3
Superficie Máx
(Ha)
Profundidad
Máx (m)
Hidrosogamoso
(Topocoro)7° 04' (-) 73° 22' Santander 2014 4800 6960 190
Betania 2° 41' (-) 75° 27' Huila 1986 1971 7400 90
Urra I 7° 57' (-) 76° 15' Córdoba 1999 1740 7700 73
Salvajina 2° 53' (-) 76° 42' Cauca 1985 906 2310 125
Calima 3° 54' (-) 76° 29' Valle del Cauca 1966 580 2000 98
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Centro y Oriente del país. El link de consulta para esta información fue el siguiente:
http://www.xm.com.co/Pages/home.aspx.
3.3 Limitaciones de los datos consultados
Para el desarrollo del presente trabajo de investigación se cuenta con las siguientes
limitaciones:
1. La Red Sismológica Nacional de Colombia inició su proceso de registro de datos y
localización de eventos sísmicos a nivel nacional a partir del mes de junio del año
1993 y con un número de estaciones mucho más limitado en ese momento que las
existentes actualmente, por lo que no es posible con esta Red conocer el
comportamiento de la actividad sísmica de las áreas estudiadas antes de esa fecha
inicial de registro.
2. La sismicidad registrada a través de la página web de la RSNC da cuenta de la
instrumentación que emplea esta entidad para el conocimiento de la actividad
sísmica a nivel nacional, por lo que es posible que su cubrimiento espacial pueda
limitar la captura de algunos eventos sísmicos, en comparación con los resultados
que puede ofrecer la instalación de redes sísmicas locales; tendencia que se ha
venido masificando a nivel mundial para el estudio de la llamada sismicidad
antropogénica (Zhang, et al., 2018; Kiiperkoch, et al., 2018; Mikhailov, et al., 2017;
Uribe, 2012).
3. La mayoría de las represas construidas en el país iniciaron su operación antes de
la década de los noventa (1990), lo que, aunado al posterior inicio del registro de
eventos sísmicos en el país (1993), no se cuenta con información antecedente que
permita estimar si la construcción de estas grandes obras de ingeniería ha
generado alguna incidencia en el comportamiento de la actividad sísmica de la
región antes y después de la implantación de las represas; análisis que suele
realizarse cuando se trata de determinar la existencia de sismicidad disparada por
embalses (Zhang, et al., 2017).
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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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.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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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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Colombia
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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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Figura 5-3 Rebosaderos del embalse de Betania. A la izquierda descarga a flujo libre. A la derecha
descarga por medio de compuertas
Fuente: Tomado de https://www.colombia.com/turismo/sitios-turisticos/huila/atractivos-
turisticos/sdi465/78344/represa-de-betania
De forma simplificada, se puede observar en la Figura 5-4 la distribución de la
infraestructura que conforma la central hidroeléctrica de Betania.
Figura 5-4 Simplificación del emplazamiento de la central hidroeléctrica de Betania
Fuente: Adaptado de https://prezi.com/wwkichv5byse/central-hidroelectrica-de-betania-sa/ – Central
hidroeléctrica de Betania S.A.
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5.1.2 Contexto Geológico 4,5
Aunque en el sector aledaño a la represa afloran diversas unidades geológicas, una de las
más representativas corresponde con el denominado Grupo Honda (Ngh) de edad
cenozoica (ver Figura 5-5), el cual aflora en su mayoría en la margen occidental del río
Magdalena, donde una parte de ella ha sido cubierta por las aguas del embalse de Betania.
Figura 5-5 Geología del área circundante a la represa de Betania
Fuente: Adaptado de “Geología de la plancha 345 Campoalegre – Memoria explicativa”, 2001
Grupo Honda (Ngh): Se caracteriza por un espesor aproximado de 450 m, constituido por
arenitas con lentes conglomeráticos y arcillas. Las arenitas son de grano medio a grueso,
en capas gruesas a muy gruesas, con matriz arcillosa, cementación regular, estratificación
cruzada de ángulo bajo, y están separadas por niveles de arcillolitas; estas últimas,
caracterizadas como plásticas, se encuentran estratificadas en capas muy gruesas a
potentes y presentan localmente cambios a limonitas.
4 Tomado de Morales et al., 2001. 5 Tomado de Velandia et al., 2001.
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En relación con la condición estructural, el área donde se localiza la represa de Betania se
encuentra dentro de la región tectónica denominada “Valle del Río Magdalena”, la cual
está constituida por rocas volcano-sedimentarias jurásicas de la Formación Saldaña,
ígneas del Stock de Teruel, sedimentarias cretácicas y del paleógeno de la cuenca
sedimentaria del Valle Superior del Magdalena, así como depósitos aluviales y abanicos.
De acuerdo con el “Mapa Geológico de Colombia 2015” elaborado por el SGC, entre las
principales fallas cartografiadas en la región y circundantes a la represa de Betania, se
pueden destacar de occidente a oriente: la Falla de La Plata, la Falla de El Agrado-Betania,
la Falla de Rivera y la Falla de Algeciras (ver Figura 5-6); cuyas características son la
siguientes.
Figura 5-6 Esquema de las fallas geológicas circundantes al embalse de Betania
Fuente: Adaptado de “Mapa Geológico de Colombia 2015”
Falla de La Plata: Esta falla de cabalgamiento tiene una configuración sinuosa con una
dirección preferente al NE, con un ángulo relativamente bajo de inclinación, cuyo plano de
falla se encuentra buzando al NW.
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Falla de El Agrado-Betania: Es una falla de cabalgamiento que presenta una dirección
aproximada de 45° NE con una vergencia (o buzamiento) al NW.
Falla de Rivera: Esta estructura de cabalgamiento se orienta de forma aproximada con
dirección 40° NE, cuyo plano de buzamiento, que se presume de bajo ángulo, presenta
una inclinación al SE.
Falla de Algeciras: Se trata de una falla activa de rumbo, con desplazamiento lateral
derecho (dextral), cuya dirección preferente es 45° NE, con un plano inclinado al E.
5.1.3 Eventos sísmicos
Una vez realizada la consulta a través de la página web de la RSNC con base en el criterio
de búsqueda definido en el numeral 4.1, se obtuvo un total de 2239 eventos sísmicos
distribuidos en los alrededores de la represa de Betania (Tabla 5-1).
Tabla 5-1 Información (parcial) de los eventos sísmicos para los alrededores de la represa de Betania
Fuente: Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC) - Servicio Geológico Colombiano (SGC)
Fecha Magnitud Prof. (Km) Hora UTC Latitud Longitud Departamento Municipio
4/01/2000 3,0 1,2 14:53:12 2,329 -75,543 HUILA GIGANTE
23/01/2000 3,1 1,8 04:23:04 2,410 -75,406 HUILA ALGECIRAS
3/03/2000 3,1 2,5 16:14:34 2,829 -75,059 HUILA RIVERA
7/04/2000 3,7 2,2 01:20:06 2,857 -75,023 HUILA TELLO
27/04/2000 2,9 1,3 06:28:36 2,897 -75,342 HUILA NEIVA
13/06/2000 2,5 1,4 09:45:11 2,788 -75,094 HUILA RIVERA
2/07/2000 3,0 1,2 13:41:56 2,917 -75,191 HUILA NEIVA
19/07/2000 2,8 2,6 00:44:12 2,233 -75,117 CAQUETA PUERTO_RICO
2/08/2000 2,4 3,4 13:40:58 2,699 -75,174 HUILA RIVERA
4/09/2000 2,7 4,5 16:04:09 2,533 -75,749 HUILA TESALIA
10/09/2000 3,1 0,4 02:31:06 2,689 -75,386 HUILA CAMPOALEGRE
20/09/2000 3,0 2,3 03:31:50 2,744 -75,175 HUILA RIVERA
22/09/2000 2,7 1,6 00:53:46 2,400 -75,545 HUILA GIGANTE
3/04/2001 3,5 0,0 17:22:23 2,473 -75,650 HUILA TESALIA
23/06/2001 2,8 0,0 13:06:09 2,701 -75,145 HUILA RIVERA
23/07/2001 2,4 0,1 01:18:31 3,002 -75,059 HUILA TELLO
3/08/2001 2,1 31,7 21:53:50 2,307 -75,009 CAQUETA SAN_VICENTE_DEL_CAGUAN
10/08/2001 2,6 2,0 20:16:31 2,473 -75,659 HUILA TESALIA
2/10/2001 3,0 0,7 14:16:47 2,664 -75,268 HUILA CAMPOALEGRE
7/10/2001 3,3 0,0 16:06:10 2,345 -75,511 HUILA GIGANTE
16/10/2001 2,6 0,0 06:37:05 2,357 -75,568 HUILA GIGANTE
16/10/2001 2,9 8,0 08:06:45 2,460 -75,311 HUILA ALGECIRAS
30/11/2001 2,3 0,0 20:32:19 2,347 -75,521 HUILA GIGANTE
15/12/2001 2,8 0,0 21:15:22 3,040 -75,158 HUILA TELLO
24/12/2001 3,1 0,0 00:39:23 2,351 -75,628 HUILA GIGANTE
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5.1.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R)
Con base en el análisis de los 2239 eventos registrados en los alrededores de la represa
de Betania, se obtuvo como parámetro b un valor de 1.04 (ver Figura 5-7), así como una
magnitud de completitud (Mc) de 2.3. Este valor de b no es contundente en relacionar la
ocurrencia de eventos de menor magnitud respecto a eventos de mayor magnitud.
Figura 5-7 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.1.5 Filtrado de los eventos sísmicos
De acuerdo con el criterio de filtrado definido en el numeral 4.1.2, el 82.5% de los eventos
registrados en los alrededores del embalse de Betania cuenta con errores de localización
menores a 10 km, es decir, un total de 1848 sismos.
Figura 5-8 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos registrados en los
alrededores de la represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Distribución espacial de los eventos sísmicos
Los 1848 eventos sísmicos registrados por la RSNC, previamente filtrados, guardan cierta
relación con la orientación de los principales sistemas de fallas identificados en la región
(ver Figura 5-9) por parte del SGC (Fallas de El Agrado-Betania, de Algeciras y de Rivera),
cuyas direcciones preferentes se orientan en sentido NE-SW.
Figura 5-9 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución en magnitud de los eventos sísmicos
En la Figura 5-10 se presenta la distribución en magnitud de los 1848 eventos obtenidos
después del proceso de filtrado llevado a cabo, observando que el 68.9% de los sismos se
concentran en un rango de bajas magnitudes (entre 1.2 y 2.0). Por otra parte, los eventos
de magnitud ML ≥ 3.0 que serán considerados de interés dentro del presente estudio, solo
representan el 2.5% del total de los sismos registrados.
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Figura 5-10 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de la represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución en profundidad de los eventos sísmicos
De los 1848 eventos analizados, el 48.9% se localizaron en profundidades menores a los
5 km. Con un porcentaje similar al anterior, pero con un rango de profundidad agrupado
mucho mayor, se puede mencionar que el 48.5% de los sismos registrados se localizaron
entre los 5 y los 25 km. Por último y en menor proporción, el 2.6% de los eventos se
registraron en profundidades que oscilan entre los 25 y 45 km (ver Figura 5-11).
Figura 5-11 Distribución en profundidad de sismos registrados en cercanía de la represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Distribución de eventos sísmicos registrados por año
En Figura 5-12 se observa que a partir del año 2009 se presentó un incremento significativo
en la cantidad de eventos ocurridos en los alrededores de la represa de Betania (el 95%
de los sismos se registró entre 2009 y 2017), situación que podría relacionarse con el
incremento en el número de estaciones sismológicas instaladas por la RSNC (ver Figura
5-13); y no necesariamente, obedecer a un aumento de la actividad sísmica en la región
producto de la influencia de la represa.
Figura 5-12 Eventos sísmicos registrados por año en la proximidades a la represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Figura 5-13 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos sísmicos
registrados en los alrededores de la represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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5.1.6 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 Betania:
1. Al convertir el área superficial máxima de la represa (7400 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 4.85 km; ejerciendo
una presión de contacto “q” igual a 26.6 ton/m2 (≈ 0.26 MPa).
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 ≈ 0.03
MPa) de la sobrecarga hidrostática de la represa es cercana a los 17.9 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
Betania es de 8.39 km.
5.1.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq
Teniendo en cuenta el criterio de filtrado definido en el numeral 4.2.1, se obtuvo un total
que 46 eventos sísmicos de magnitud ML ≥ 3, de los cuales (según la Figura 5-14), el 73.9%
de los sismos se concentran principalmente en un rango de magnitudes entre 3.0 y 3.4.
Figura 5-14 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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En relación con la distribución de los eventos sísmicos por año, la mayor cantidad de
registros de magnitud ML ≥ 3 se presentó durante el año 2011 (con un total de 8 eventos).
Por destacar, entre los años 2012 al 2017 se ha presentado un incremento ligero y
progresivo en la cantidad de sismos ocurridos en la región (ver Figura 5-15).
Figura 5-15 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.1.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq
En la Figura 5-16 se ilustra de forma simplificada la localización de los eventos sísmicos
con magnitud ML ≥ 3 registrados en los alrededores de la represa de Betania, 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.
Con base en este análisis, existe un (1) evento que podría estar influenciado por la
sobrecarga hidrostática generada por el embalse, el cual se localiza dentro de la
circunferencia de color negro que representa la isobara correspondiente al 10% de la carga
(en vista en planta), y se identifica en la figura por su color gris (los datos del evento se
relacionan en la Tabla 5-2).
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Figura 5-16 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la sobrecarga
hidrostática del embalse de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Tabla 5-2 Evento sísmico posiblemente influenciado por el bulbo de esfuerzos generado por la
represa de Betania
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Aunque en las gráficas de longitud vs latitud y profundidad vs latitud, el evento sísmico se
encuentra dentro del área del bulbo de esfuerzos, su influencia no es tan evidente al
Fecha Hora UTC Latitud Longitud Magnitud Prof. (Km)Rms
(seg)
Gap
(°)Municipio
10/09/2000 02:31:06 2,689 -75,386 3,1 0,4 0,9 192 CAMPOALEGRE
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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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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
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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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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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Figura 5-29 Vista superior de la represa y central hidroeléctrica de Urrá
Fuente: Tomado de https://es.slideshare.net/deiver1997/central-hidroelctrica-de-urra-y-aspectos-
ambientales
Dentro de las características técnicas más importantes de la represa de Urrá se destaca
su volumen de almacenamiento de agua, cercano a los 1740 millones de metros cúbicos,
así como sus 73 metros de altura máxima de la presa, y la gran extensión superficial que
posee su embalse el cual se estima en 7700 hectáreas.
5.2.2 Contexto Geológico 10,11
Dentro del contexto de la geología local, el basamento donde se localiza la represa de Urrá
está constituido por rocas de edad Cretácica pertenecientes a la Formación Cansona
(Ksc), las más antiguas en la zona, asociadas al Cinturón de San Jacinto (ver Figura 5-30).
Esta formación está cubierta por una espesa secuencia de rocas sedimentarias asociadas
al cinturón plegado del Sinú, entre las que se encuentran las Formaciones Corpa (Ngco) y
Pavo inferior (Ngpi), entre otras; las cuáles son suprayacidas por depósitos aluviales
provenientes del Río Sinú, lo que ofrece como resultado una topografía plana y de
pendientes suaves.
10 Tomado de Bedoya et al., 2013. 11 Tomado de Gómez et al., 2015.
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Figura 5-30 Geología local en las proximidades de la represa de Urrá
Fuente: Adaptado de Bedoya et al., 2013
Las unidades geológicas más próximas a la represa de Urrá se describen a continuación:
Formación Cansona (Ksc): Rocas volcánicas básicas de ambiente oceánico con
intercalaciones lenticulares de chert, localmente suprayacidas en capas delgadas por
limolitas silíceas y/o lutitas, con presencia ocasional de micritas y areniscas.
Formación Pavo Inferior (Ngpi): Unidad constituida en su parte inferior principalmente
por arenitas líticas calcáreas de color gris verdoso a azuloso, de grano medio, aunque con
variaciones locales de grano fino a grueso, con presencia de algunos fragmentos de
moluscos. Su parte superior está conformada por lutitas con algunos niveles arenosos.
Formación Corpa (Ngco): Capas sedimentarias de conglomerados amalgamados, clasto
soportados, con estratificaciones de detritos más gruesos en la base y sedimentos más
finos en la parte superior (areniscas, limolitas, lodolitas y/o arcillolitas).
Depósitos Aluviales (Qal): Depósitos superficiales no consolidados provenientes
principalmente del río Sinú. Están conformados generalmente por materiales grueso
granulares (predominio de gravas y arenas y menor proporción arcillas y limos). Las gravas
suelen ser fragmentos de areniscas, rocas basálticas, cuarzo y chert, de forma redondeada
y poco meteorizadas.
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De acuerdo con el “Mapa Geológico de Colombia 2015” elaborado por el SGC, entre las
principales fallas que se cartografiaron en la región y que se encuentran circundantes a la
represa de Urrá, se destacan de norte a sur: la Falla del Sinú y la Falla del Billete (ver
Figura 5-31); cuyas características son las siguientes.
Figura 5-31 Esquema de las fallas geológicas circundantes a la represa de Urrá
Fuente: Adaptado de Gómez, et al., “Mapa Geológico de Colombia 2015”
Falla del Sinú: Se localiza hacia el sur del departamento de Córdoba, en la región del Alto
Sinú y suelen identificarla con el nombre de Falla de Tucurá. Se caracteriza como de
cabalgamiento con buzamiento al este. Hacia el sur controla el curso del río Sinú, con una
orientación preferencial NNE (MinAmbiente, 2014). Se aclara que en el mapa elaborado
por el SGC (2015), esta falla no cuenta con una dirección preferente de desplazamiento.
Falla del Billete: Falla con dirección predominante NS, con buzamiento hacia el E.
5.2.3 Eventos sísmicos
Producto de la consulta realizada a través de la página web de la RSNC con base en el
criterio de búsqueda definido en el numeral 4.1, se obtuvo un total de 80 eventos sísmicos
distribuidos en los alrededores de la represa de Urrá (Tabla 5-5).
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Tabla 5-5 Información (parcial) de eventos sísmicos para los alrededores de la represa de Urrá
Fuente: Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC) - Servicio Geológico Colombiano.
5.2.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R)
Con base en el análisis de los 80 eventos registrados en los alrededores de la represa de
Urrá, se obtuvo como parámetro b un valor de 1.31 (ver Figura 5-32), así como una
magnitud de completitud (Mc) de 2.7. El valor de b ofrece una tendencia hacia la ocurrencia
de eventos de baja magnitud en comparación con sismos de mayor magnitud.
Figura 5-32 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.2.5 Filtrado de los eventos sísmicos
De acuerdo con el criterio de filtrado definido en el numeral 4.1.2, el 56.3% de los eventos
registrados en los alrededores del embalse de Urrá cuenta con errores de localización
menores a 10 km, es decir, un total de 45 sismos.
Fecha Magnitud Prof. (Km) Hora UTC Latitud Longitud Departamento Municipio
14/02/2000 2,9 0,0 01:12:24 7,620 -76,563 ANTIOQUIA CHIGORODO
22/08/2000 2,5 24,8 07:02:55 7,887 -75,999 CORDOBA TIERRALTA
24/11/2001 2,9 31,9 00:44:32 7,822 -75,843 CORDOBA PUERTO_LIBERTADOR
1/08/2002 2,7 0,0 12:38:17 7,801 -76,308 ANTIOQUIA APARTADO
14/02/2003 3,3 0,0 12:53:00 7,738 -75,930 CORDOBA PUERTO_LIBERTADOR
4/12/2003 2,8 32,0 22:25:11 7,769 -76,422 ANTIOQUIA CAREPA
31/07/2004 3,1 26,3 05:21:12 7,588 -76,289 ANTIOQUIA MUTATA
21/11/2004 2,7 32,0 01:35:42 7,817 -76,182 CORDOBA TIERRALTA
2/04/2005 3,7 0,0 18:42:17 7,617 -76,594 ANTIOQUIA CHIGORODO
22/09/2005 3,1 0,0 12:37:01 7,648 -76,272 ANTIOQUIA CAREPA
12/06/2006 2,4 4,0 05:40:05 7,725 -76,560 ANTIOQUIA CAREPA
5/11/2006 3,4 24,0 05:42:59 8,016 -76,647 ANTIOQUIA APARTADO
7/11/2006 2,9 18,0 16:03:43 8,048 -76,641 ANTIOQUIA TURBO
23/05/2007 2,7 42,2 06:43:07 7,519 -76,227 ANTIOQUIA MUTATA
5/01/2008 2,2 22,0 18:17:40 7,597 -76,575 ANTIOQUIA CHIGORODO
13/02/2008 2,6 7,0 04:04:53 7,859 -76,008 CORDOBA TIERRALTA
27/07/2008 2,1 19,9 05:56:01 7,655 -76,700 ANTIOQUIA CHIGORODO
5/08/2008 3,4 4,0 18:35:48 7,967 -76,464 ANTIOQUIA APARTADO
4/01/2009 2,0 26,5 20:15:53 7,858 -76,091 CORDOBA TIERRALTA
2/04/2009 1,6 12,8 07:27:24 7,768 -76,510 ANTIOQUIA CAREPA
4/01/2010 2,7 0,0 03:54:18 7,759 -76,379 ANTIOQUIA CAREPA
5/06/2010 2,9 32,1 23:52:39 7,838 -76,585 ANTIOQUIA APARTADO
2/07/2010 1,8 22,5 09:24:01 7,747 -76,497 ANTIOQUIA CAREPA
4/09/2010 1,8 9,2 17:49:31 8,165 -76,426 ANTIOQUIA SAN_PEDRO_DE_URABA
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Figura 5-33 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos registrados en los
alrededores de la represa de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución espacial de los eventos sísmicos
La mayoría de los 45 eventos registrados por la RSNC, previamente filtrados, se localizan
hacia el suroccidente de la represa, cerca de la Falla del Billete, pero sin alinearse
completamente con la dirección N-S que posee esta estructura (ver Figura 5-34).
Figura 5-34 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Distribución en magnitud de los eventos sísmicos
En la Figura 5-35 se presenta la distribución en magnitud de los 45 eventos después del
proceso de filtrado, destacando que el 89% de ellos corresponden con sismos de bajas
magnitudes (entre 1.1 y 2.6). Por otra parte, los eventos de magnitud ML ≥ 3.0 considerados
de interés dentro del estudio, solo representan el 2.2% del total de los sismos registrados.
Figura 5-35 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de la represa de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución en profundidad de los eventos sísmicos.
De los 45 eventos con magnitud ML ≥ 3.0, el 35.5% de ellos se registró en profundidades
menores a los 10 km. El mayor porcentaje de eventos (46.6%) se presentó entre los 15 y
25 km de profundidad. Entre los 40 y 50 km de profundidad se registraron 3 eventos, los
cuales corresponden con el 6.6% del total de los sismos analizados (ver Figura 5-36).
Figura 5-36 Distribución en profundidad de sismos registrados en alrededores de la represa de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Colombia
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Cantidad de eventos sísmicos registrados por año
A partir del año 2010 y según la Figura 5-37, se ha registrado sismicidad continua en la
zona cercana a la represa de Urrá, además, de mantener un promedio relativo de eventos
entre los años 2013 y 2017; situación que podría relacionarse con el incremento en el
número de estaciones sismológicas instaladas por la RSNC en el país (ver Figura 5-38).
Figura 5-37 Eventos sísmicos registrados por año en la proximidades a la represa de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Figura 5-38 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos sísmicos
registrados en los alrededores de la represa de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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5.2.6 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 Urrá:
1. Al convertir el área superficial máxima de la represa (7700 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 4.95 km; ejerciendo
una presión de contacto “q” igual a 22.6 ton/m2 (≈ 0.22 MPa).
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 ≈ 0.02
MPa) de la sobrecarga hidrostática de la represa es cercana a los 18.3 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
Urrá es de 8.56 km.
5.2.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq
Teniendo en cuenta el criterio de filtrado definido en el numeral 4.2.1, se obtuvo solo un
(1) evento sísmico de magnitud ML ≥ 3 (ver Figura 5-39).
Figura 5-39 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Si se analiza la distribución de los eventos sísmicos ocurridos por año, se observa que el
único sismo de magnitud ML ≥ 3 se presentó en el año 2005 (ver Figura 5-40); situación
que no refiere ninguna condición particular en el nivel de almacenamiento del embalse en
comparación con los demás años de registro.
Figura 5-40 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.2.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq
En la Figura 5-41 se ilustra de forma simplificada la localización del evento sísmico de
magnitud ML≥3 registrado en los alrededores del embalse de Urrá, este último
representado por el círculo en color celeste. El evento presentado en esta figura tiene
asociado el error de localización en latitud, longitud y profundidad, con base en la
información contenida en la base de datos obtenida de la RSNC.
Con base en este análisis, no existe coincidencia entre el evento sísmico (identificado en
color rojo) y la influencia generada por la sobrecarga hidrostática del embalse (identificada
por la circunferencia de color negro que representa la isobara correspondiente al 10% de
la carga).
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Figura 5-41 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la sobrecarga
hidrostática del embalse de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Localización de las principales fallas existentes en los alrededores de la
represa de Urrá
En la Figura 5-42 se ilustra el radio de influencia lateral (proyectado en superficie) obtenido
para el bulbo de esfuerzos a partir del modelo de Boussinesq, así como otro límite gráfico
relacionado con la falla geológica existente en los alrededores de la represa de Urrá, los
cuáles se representan mediante circunferencias concéntricas con respecto al centro del
embalse y cuya descripción se presenta en la Tabla 5-6.
Figura 5-42 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro del
análisis realizado a la represa de Urrá
Fuente: Elaboración propia
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Tabla 5-6 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa de Urrá
Fuente: Elaboración propia
De acuerdo con las delimitaciones gráficas, podría existir cierta relación entre el sismo
analizado y el trazo de falla ilustrado en la Figura 5-42 al sur del embalse de Urrá (sin
identificación por parte del SGC); no obstante, este evento no estaría influenciado por la
sobrecarga hidrostática generada por el embalse de Urrá.
5.2.9 Relación entre el volumen del embalse de Urrá 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 Urrá (después del
proceso de filtrado establecido en el numeral 4.1.2), se observa que ésta se presenta con
mayor frecuencia aunque de forma intermitente a partir del mes de junio de 2010 (con
algunos meses sin registro de sismicidad), destacando que el mes de mayor cantidad de
sismos ocurridos fue diciembre de 2017, tal como se aprecia en la Figura 5-43.
Figura 5-43 Comparativo entre la variación mensual del volumen del embalse de Urrá y la sismicidad
mensual registrada en sus alrededores. Período 2000 – 2017
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
Color
CircunferenciaRadio (km) Descripción
19,76 Distancia a Falla del Billete
4,95 Representación Circular del Embalse
8,56 Límite de Influencia Lateral del Embalse
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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 5-43,
respectivamente) presenta un valor R = 0.017, lo que podría interpretarse como una
correlación nula, es decir, que no existe una relación entre las variables analizadas.
Análisis de eventos sísmicos para magnitudes ML ≥ 3
En la Figura 5-44 se contrasta la ocurrencia temporal del evento sísmico de magnitud ML≥3
con las variaciones de volumen registradas para la represa de Urrá, con el fin de analizar
si podría estar influenciado por los ciclos de llenado y vaciado del embalse.
Figura 5-44 Comparativo entre la variación diaria del volumen del embalse de Urrá 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
No obstante, teniendo en cuenta que solo se registró un evento de magnitud ML≥3 después
del proceso de filtrado, no es posible establecer una relación entre este evento y los ciclos
de carga y descarga del embalse; lo anterior, teniendo en cuenta que para otros procesos
similares de cambio de volumen (o inclusive mayores) como el que se encuentra asociado
con este evento, no existe ningún otro sísmico con el cuál realizar alguna comparación.
Por otra parte, con el fin de complementar el análisis del sismo registrado, se presenta en
la Figura 5-45 su distancia al centro del embalse, su profundidad y su magnitud, en relación
con su fecha de ocurrencia.
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Figura 5-45 Distribución de eventos de magnitud ML ≥ 3 en alrededores de la represa de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Con base en la Figura 5-45, se observa que el evento sísmico de magnitud 3.1 se registró
muy cerca de la superficie y a 33.6 km del centro del embalse; una distancia mayor a la
falla identificada en cercanía a la represa.
Tabla 5-7 Distribución de eventos de magnitud ML≥3 respecto al centro del embalse de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.2.10 Influencia de la variación del volumen del embalse de Urrá en relación con el fenómeno ENSO
En el comparativo realizado en la Figura 5-46, 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.
Distancia al Centro
de la Represa
Cantidad de Sismos
Registrados
Porcentaje respecto
al total de los sismos
(% )
<10 km 0 0
10 - 20 km 0 0
20 - 30 km 0 0
30 - 40 km 1 100
40 - 50 km 0 0
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Figura 5-46 Comparativo entre el volumen de agua del embalse de Urrá 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
Aunque para la represa de Urrá, se observa una tendencia general al incremento del
volumen de agua durante el fenómeno de La Niña y un decrecimiento durante períodos
declarados de fenómeno El Niño, esta relación no es generalizada, teniendo en cuenta que
la operación del embalse se encuentra regulada en función de las necesidades que se
requieren suplir.
Análisis de eventos sísmicos en relación con los fenómenos ENSO de
variabilidad climática
Con el fin de diferenciar si el evento sísmico registrado guarda relación con los procesos
de carga o descarga del embalse de Urrá e identificar su posible incidencia con los
fenómenos ENSO de variabilidad climática, se integró la información en la Figura 5-47, de
la cual se puede interpretar lo siguiente, soportado además en la información contenida en
la Figura 5-44 y Figura 5-46.
Figura 5-47 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
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a) El evento sísmico analizado se registró durante un proceso de carga y/o llenado
del embalse (ver Figura 5-48).
Figura 5-48 Análisis de eventos sísmicos durante procesos de carga y/o descarga - Embalse de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
a) El sismo ocurrió durante un proceso de neutralidad en variabilidad climática, es
decir, sin la declaratoria de un fenómeno El Niño o La Niña (ver Figura 5-49).
Figura 5-49 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
5.2.11 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Urrá
Dado que solo se cuenta con un (1) sismo para realizar el análisis (ver Figura 5-50), no se
considera posible obtener una relación entre este evento y la velocidad asociada con los
procesos de carga del embalse.
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Figura 5-50 Velocidad de los procesos de carga en relación con los sismos ML ≥ 3 registrados en
cercanía al embalse de Urrá
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
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5.3 Represa de Salvajina
5.3.1 Generalidades
La represa de Salvajina se encuentra localizada en el departamento del Cauca (ver Figura
5-51) y fue diseñada con el propósito de controlar las inundaciones que se presentaban en
las poblaciones localizadas en cercanía a la ribera del río Cauca en períodos de alta
precipitación, no obstante, se aprovechó su potencial de almacenamiento de agua (aprox.
900 millones de m3) para emplearse en la generación de energía (construcción de una
central hidroeléctrica), y beneficiar a los departamentos del Cauca y Valle del Cauca.
Figura 5-51 Localización de la represa de Salvajina
Fuente: Tomado de Google Maps
La represa fue construida por la Corporación Autónoma Regional del Valle de Cauca –
CVC, e inició su operación en 1985. Diez años después, el manejo de la represa pasó de
la CVC a la Empresa de Energía del Pacífico – EPSA, no obstante, las descargas del
embalse se realizan programadas de forma conjunta entre estas entidades.
Figura 5-52 Embalse de Salvajina. A la izquierda se localiza el vertedero. Al centro y a la derecha se
encuentra la estructura de concreto que conforma la represa
Fuente: Tomado de http://gruposalvagina1998.blogspot.com.co/
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La represa de Salvajina se encuentra enmarcada como una presa de gravedad, es decir,
es una estructura en concreto de sección triangular cuya estabilidad radica en el peso que
ésta ejerce sobre el suelo (o subsuelo) de cimentación. En la Figura 5-53 se presenta un
esquema simplificado de la represa y de la central hidroeléctrica de Salvajina.
Figura 5-53 Esquema simplificado de la represa y central hidroeléctrica de Salvajina
Fuente: Tomado y adaptado de http://www.celsia.com/es/centrales-hidroelectricas/salvajina
El embalse de Salvajina cuenta con una longitud aproximada de 23 km y se distribuye en
un área cercana a las 2300 hectáreas, además, se estima que posee una profundidad
máxima de 140 metros, lo que permite almacenar un poco más de 900 millones de metros
cúbicos de agua.
5.3.2 Contexto Geológico 12,13
En términos generales se debe mencionar que la condición geológica existente en la región
donde se localiza el embalse de Salvajina es compleja y se evidencia en el afloramiento
de unidades de tipo origen ígneo, sedimentario y metamórfico (ver Figura 5-54). Entre las
unidades más cercanas al área del embalse se encuentran las siguientes formaciones:
12 Tomado de Gómez et al., 2015. 13 Tomado de López, 2006.
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Stock Pasabobo – Damián (Ngpbd): Cuerpo ígneo intrusivo, de forma irregular,
constituido por rocas de diversos tipos como las dioritas cuarzosas, tonalitas y pórfidos
dacíticos a andesíticos, entre otras variaciones.
Flujos y silos basálticos de Timba (Ksbt): Rocas ígneas compuestas por basaltos y
diabasas, de textura afanítica, intercaladas con rocas sedimentarias.
Formación Chimborazo (Pgech): Aquí afloran conglomerados, areniscas grauwaquicas,
limolitas, brechas sedimentarias, esporádicas calizas clásticas, arcillolitas y shales.
Figura 5-54 Geología en las proximidades del embalse de Salvajina
Fuente: Adaptado de López, 2006
Formación Aguaclara (Ksac): Se compone de intercalaciones de limolitas, arcillolitas,
areniscas, algunos niveles delgados de conglomerados y flujos basálticos.
Depósitos Aluviales (Qal): Se localizan en las márgenes de algunos ríos y quebradas,
formando superficies planas, compuestos por arenas, gravas redondeadas, limos y
ocasionalmente arcillas. Su espero no sobrepasa los 50 m.
Depósitos Coluviales (Qc): Se localizan en la base de las laderas y son originados por la
depositación de movimientos en masa, caracterizados por la presencia de bloques
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angulares de diverso tamaño y composición, embebidos en una matriz arcillosa y limosa.
Están conformados por gravas, arenas, limos y arcillas.
De acuerdo con el “Mapa Geológico de Colombia 2015” elaborado por el SGC, entre las
principales fallas cartografiadas en la región circundante a la represa de Salvajina, se
encuentran de oriente a occidente: la Falla de Mosquerillo, la falla de Cali-Patía, la falla de
las Badeas y la falla de Bellavista (ver Figura 5-55); cuyas características son:
Figura 5-55 Esquema de las fallas geológicas circundantes a la represa de Salvajina
Fuente: Adaptado de “Mapa Geológico de Colombia 2015”
Falla de Cali-Patía: Falla inversa14 localizada al borde oriental de la cordillera occidental
en dirección NE-SW, identificada como de alto ángulo, posiblemente buzando al este, con
evidencias de eventos sísmicos de movimientos sinestrales15. Esta estructura sigue
parcialmente el curso del río Cauca.
Falla de Mosquerillo14: Esta falla presenta movimiento dextral con su plano de inclinación
al este, interceptándose al sur con la falla de Cauca – Almaguer.
14 Tomado de FUDESO, 2016. 15 Tomado de Aguilar et al., 2002.
Represa de Salvajina
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Falla de Las Badeas: Esta falla pertenece al sistema de fallas Cali-Patía y presenta una
dirección NE, localizándose en el flanco oriental de la cordillera occidental. Cuenta con
buzamientos altos generalmente al E (algunas veces al W) y evidencia movimiento lateral.
Falla de Bellavista: Falla inversa, localizada al occidente de la represa de Salvajina
presenta una dirección preferente NS, con un buzamiento al oeste (W).
5.3.3 Eventos sísmicos
En la Tabla 5-8 se ilustra de forma parcial los 254 eventos obtenidos en la consulta
realizada a través de la página web de la RSNC (según criterio definido en el numeral 4.1),
los cuáles se localizan en los alrededores de la represa de Salvajina (Tabla 5-8).
Tabla 5-8 Información (parcial) de eventos sísmicos para los alrededores de la represa de Salvajina
Fuente: Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC) - Servicio Geológico Colombiano
Fecha Hora UTC Latitud Longitud Prof. (Km) Magnitud Departamento Municipio
15/02/2000 21:32:34 2,884 -76,286 30,0 3,0 CAUCA TORIBIO
18/02/2000 20:59:51 2,885 -76,342 0,5 3,3 CAUCA JAMBALO
12/05/2000 09:32:40 3,180 -76,740 0,9 2,5 CAUCA BUENOS_AIRES
3/08/2000 18:20:27 2,804 -77,003 15,0 2,7 CAUCA LOPEZ
4/08/2000 08:59:43 2,802 -76,645 3,6 2,9 CAUCA MORALES
21/06/2001 07:04:14 3,095 -77,066 3,6 2,4 CAUCA LOPEZ
23/06/2001 15:55:57 2,605 -76,464 6,7 3,0 CAUCA PIENDAMO
22/07/2001 01:11:30 3,247 -77,061 0,0 2,5 CAUCA SUAREZ
15/05/2002 07:49:26 2,654 -76,553 19,0 1,9 CAUCA PIENDAMO
26/09/2002 13:45:45 2,858 -76,622 4,0 2,6 CAUCA MORALES
2/10/2002 15:26:01 2,769 -76,524 0,0 2,4 CAUCA CALDONO
14/11/2002 01:33:03 2,643 -76,319 16,0 2,4 CAUCA SILVIA
4/02/2004 01:41:10 2,863 -76,467 28,7 1,8 CAUCA CALDONO
13/06/2004 02:40:21 2,763 -77,142 4,0 2,6 CAUCA LOPEZ
28/06/2004 07:15:04 2,704 -76,519 32,0 2,0 CAUCA PIENDAMO
13/10/2004 11:12:01 3,197 -76,490 32,0 2,4 VALLE DEL CAUCA JAMUNDI
2/01/2005 08:35:35 2,492 -77,000 0,1 1,9 CAUCA EL_TAMBO
25/01/2005 10:53:44 3,014 -76,300 41,0 2,5 CAUCA TORIBIO
10/05/2005 14:33:46 3,090 -77,042 16,8 2,4 CAUCA LOPEZ
30/05/2005 06:45:17 2,842 -76,697 3,1 2,4 CAUCA MORALES
28/01/2006 09:21:57 2,862 -76,705 12,8 2,6 CAUCA SUAREZ
29/03/2006 20:34:33 3,251 -76,848 4,9 3,2 CAUCA BUENOS_AIRES
16/04/2006 13:16:53 2,453 -76,858 0,0 2,6 CAUCA EL_TAMBO
30/06/2006 20:46:58 3,173 -76,868 4,1 2,2 CAUCA SUAREZ
19/02/2007 06:48:36 3,111 -76,307 0,0 2,3 CAUCA CORINTO
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5.3.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R)
Con base en el análisis de los 254 eventos registrados en los alrededores de la represa de
Salvajina, se obtuvo como parámetro b un valor de 1.25 (ver Figura 5-56), así como una
magnitud de completitud (Mc) de 2.4. El valor de b ofrece una tendencia hacia la ocurrencia
de eventos de baja magnitud en comparación con sismos de mayor magnitud.
Figura 5-56 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.3.5 Filtrado de los eventos sísmicos
De acuerdo con el criterio de filtrado definido en el numeral 4.1.2, el 66.1% de los eventos
sísmicos registrados en los alrededores del embalse de Salvajina cuenta con errores de
localización menores a 10 km (ver Figura 5-57), es decir, un total de 168 sismos.
Figura 5-57 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos registrados en los
alrededores de la represa de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Distribución espacial de los eventos sísmicos
Dada la compleja condición estructural existente en los alrededores de la represa de
Salvajina, la cual se refleja en los diversos sistemas de fallas delimitados en la zona, al
parecer no existe un sistema que gobierne la generación de la sismicidad (ver Figura 5-58);
no obstante, se observa que los 168 eventos sísmicos que están distribuidos en todo el
cuadrante de consulta cuentan con un direccionamiento preferente NE-SW; que coincide
con la orientación general de las estructuras geológicas existentes en la región.
Figura 5-58 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución en magnitud de los eventos sísmicos
En la Figura 5-59 se presenta la distribución en magnitud de los 168 sismos después del
proceso de filtrado realizado, observando que el 67.3% de los eventos registrados se
concentran en un rango de bajas magnitudes (entre 1.1 y 2.0). Por otra parte, los eventos
de magnitud ML ≥ 3.0 que son considerados de interés dentro del estudio, representan solo
el 0.6% del total de los sismos registrados.
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Figura 5-59 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de la represa de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución en profundidad de los eventos sísmicos
Del análisis realizado a los 168 eventos sísmicos, el 53% de los ellos se encuentran
localizados en profundidades menores a los 5 km. El rango de profundidad que representa
el segundo mayor porcentaje de eventos se localiza entre los 20 y 25 km, concentrando el
11.9% de los registros. Por último y en menor proporción, el 2.9% de los eventos se
localizan en profundidades que oscilan entre los 40 y 50 km (ver Figura 5-60).
Figura 5-60 Distribución en profundidad de sismos registrados en alrededores de represa Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Cantidad de eventos sísmicos registrados por año
Con base en la Figura 5-61, a partir del año 2010 se presentó un incremento significativo
en la cantidad de eventos ocurridos en los alrededores de la represa de Salvajina (el 99%
de los sismos se registró entre 2010 y 2017), situación que podría estar asociada con el
incremento en la cantidad de estaciones sismológicas instaladas por la RSNC (ver Figura
5-62); sin una relación necesariamente directa con la represa ubicada en el sector.
Figura 5-61 Eventos sísmicos registrados por año en las proximidades a la represa de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Figura 5-62 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos sísmicos
registrados en los alrededores de la represa de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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5.3.6 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 Salvajina:
1. Al convertir el área superficial máxima de la represa (2310 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 2.71 km; ejerciendo
una presión de contacto “q” igual a 39.2 ton/m2 (≈ 0.38 MPa).
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 ≈ 0.04
MPa) de la sobrecarga hidrostática de la represa es cercana a los 10 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
Salvajina es de 4.67 km.
5.3.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq
Teniendo en cuenta el criterio de filtrado definido en el numeral 4.2.1, se obtuvo 5 eventos
de magnitud ML ≥ 3, de los cuales (según la Figura 5-63), el 80% de los sismos se concentró
en un rango de magnitudes entre 3.0 y 3.1.
Figura 5-63 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Al analizar la distribución de los eventos sísmicos por año, cada uno de los 5 eventos
registrados con magnitud ML ≥ 3 ocurrió en un año diferente, lo que no ofrece una tendencia
predominante para algún año específico respecto a otro (ver Figura 5-64).
Figura 5-64 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.3.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq
En la Figura 5-65 se ilustra de forma simplificada la localización de los eventos sísmicos
de magnitud ML ≥ 3 registrados en los alrededores del embalse de Salvajina, este último
representado 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.
Con base en este análisis, ninguno de los eventos coincide de forma simultánea con el
interior del bulbo de esfuerzos generado por la sobrecarga hidrostática del embalse
(identificado por la circunferencia de color negro que representa la isobara correspondiente
al 10% de la carga), por lo que éste no tendría incidencia aparente en la generación de
eventos con la zona de influencia.
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Figura 5-65 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la sobrecarga
hidrostática del embalse de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Localización de las principales fallas existentes en los alrededores de la
represa de Salvajina
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 Salvajina,
se incluyeron en la Figura 5-66 y Figura 5-18 cuatro (4) circunferencias concéntricas con
respecto al centro del embalse, cuya descripción se presenta en la Tabla 5-9.
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Figura 5-66 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro del
análisis realizado a la represa de Salvajina
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5-9 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa de
Salvajina
Fuente: Elaboración propia
De acuerdo con las delimitaciones gráficas, no se evidencia que las fallas de Las Badeas
y Cali-Patía (en dirección del río Cauca) tengan alguna incidencia en la actividad sísmica
más próxima a la represa (para sismos ML ≥ 3) por lo menos dentro del área interior del
bulbo de esfuerzos ejercido por el embalse; sin embargo, los 2 eventos incluidos en la
Figura 5-66 están relacionados, al parecer, con unos sistemas estructurales menores no
identificados por el levantamiento geológico-estructural desarrollado por el SGC. Es
posible que el evento identificado en color rojo, pudiera estar influenciado más por un
efecto de presión de poros que por acción de la sobrecarga hidrostática de la represa.
Color
CircunferenciaRadio (km) Descripción
14,54 Distancia a Falla de Mosquerillo
2,71 Representación Circular del Embalse
4,67 Límite de Influencia Lateral del Embalse
1,11 Distancia a Falla de Las Badeas / Falla de Cali-Patía
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5.3.9 Relación entre el volumen del embalse de Salvajina 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 Salvajina (después
del proceso de filtrado mencionado en el numeral 4.1.2), se observa que a partir del mes
de septiembre de 2009 se han registrado eventos sísmicos de forma continua (con algunos
pocos meses sin registro), aunque con algunas fluctuaciones periódicas en la cantidad de
eventos ocurridos, tal como se aprecia en la Figura 5-67.
Figura 5-67 Comparativo entre la variación mensual del volumen del embalse de Salvajina 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 5-67,
respectivamente) presenta un valor R = 0.14, lo que podría interpretarse como una
correlación muy baja directa, es decir, que a 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 = 0.02) refleja que
solo el 2% de los datos analizados se ajustan a la tendencia observada; una relación muy
baja 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.
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Análisis de eventos sísmicos para magnitudes ML ≥ 3
En la Figura 5-68 se relaciona la ocurrencia temporal de los eventos sísmicos de magnitud
ML ≥ 3 con las variaciones de volumen registradas para la represa de Salvajina, con el fin
de analizar si la sismicidad presentada en sus alrededores está influenciada por los ciclos
de llenado y vaciado del embalse.
Figura 5-68 Comparativo entre el variación del volumen diario del embalse de Salvajina 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
Sin embargo, los 5 eventos analizados son muy pocos registros para definir una clara
tendencia que relacione la magnitud de los eventos con algún proceso recurrente de carga
o descarga, dado que, por ejemplo, eventos de magnitud 3.0 ocurrieron tanto en carga
como en descarga y al parecer de forma aleatoria y sin un patrón definido; además, el
sismo de magnitud 3.7 (mayor registro del sector de estudio) se presentó ante una
variación de volumen similar a la que dio lugar a un sismo de magnitud 3.0.
En complemento, se analizará la distribución de los sismos registrados en función de su
distancia al centro del embalse, su profundidad y su magnitud; variables que se
relacionarán con la fecha de ocurrencia de los eventos, tal como se aprecia en la Figura
5-69. Con base en esta figura, el 60% de los sismos registrados (3 en total) ocurrieron en
los primeros 12 km de profundidad, destacando que 2 de ellos se generaron en los
primeros 4 km.
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Figura 5-69 Distribución de eventos de magnitud ML ≥ 3 en alrededores de represa de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Por otra parte, al analizar la localización de los sismos en relación con el centro del
embalse, se aprecia que los 2 eventos más cercanos se registraron entre los primeros 10
y 20 km de distancia; además, el 40% del total de los eventos (2 de 5) se generó entre los
40 y 50 km de distancia (ver Tabla 5-10).
Tabla 5-10 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3.0 respecto al centro del embalse de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.3.10 Influencia de la variación de volumen del embalse de Salvajina en relación con el fenómeno ENSO
En la Figura 5-70 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.
Distancia al Centro
de la Represa
Cantidad de
Sismos Registrados
Porcentaje
respecto al total de
los sismos (%)
<10 km 1 20
10 - 20 km 1 20
20 - 30 km 0 0
30 - 40 km 1 20
40 - 50 km 2 40
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Figura 5-70 Comparativo entre el volumen de agua del embalse de Salvajina 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
Para ambas condiciones ENSO, el comportamiento general de los procesos de carga y
descarga del embalse de Salvajina se encuentra 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 aumento del volumen del embalse; no obstante, se observan
algunas diferencias cuando se analizan con detalle algunos eventos El Niño y que dieron
lugar al incremento del volumen del embalse, situación que podría estar relacionada con
cambios en la operación de la presa según los requerimientos definidos por los
administradores de esta infraestructura.
Análisis de eventos sísmicos en relación con los fenómenos ENSO de
variabilidad climática
Con el fin de diferenciar los sismos registrados que puedan relacionarse con procesos de
carga o descarga del embalse de Salvajina y analizar la incidencia de estos eventos con
los fenómenos de variabilidad climática ENSO, se integró la información disponible en la
Figura 5-71, de la cual se puede interpretar lo siguiente, soportado además en la
información contenida en la Figura 5-68 y Figura 5-70:
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Figura 5-71 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 5 eventos ML ≥ 3 analizados, el 80% de los sismos se registraron durante
procesos de descarga y/o vaciado del embalse, y el 20% restante ocurrió durante
procesos de carga y/o llenado del mismo (ver Figura 5-72).
Figura 5-72 Análisis de eventos durante procesos de carga y/o descarga - Embalse de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
a) De los 4 eventos ocurridos durante procesos de descarga, el 75% de ellos se
presentó durante fenómenos de La Niña, y el 25% restante ocurrió durante
condiciones neutras, es decir, sin ningún fenómeno ENSO declarado en el país. Ya
sea ante procesos de carga o descarga, los sismos registrados en los alrededores
del embalse de Salvajina no evidencian una relación directa con los fenómenos
ENSO de variabilidad climática (ver Figura 5-73).
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Figura 5-73 Distribución de eventos sísmico en procesos de carga y descarga ante fenómenos ENSO
de variabilidad climática
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
5.3.11 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Salvajina
Dado que solo se registró un evento sísmico de magnitud ML ≥ 3 durante la ocurrencia de
procesos de carga del embalse, no es posible obtener alguna relación entre su magnitud
y la velocidad de este proceso de llenado (ver Figura 5-74).
Figura 5-74 Velocidad de los procesos de carga en relación con los sismos ML ≥ 3 registrados en
cercanía al embalse de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
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En la Figura 5-75 se observan 4 sismos de magnitud ML ≥ 3 que ocurrieron durante
procesos de vaciado del embalse, no obstante, dada la baja cantidad de eventos sísmicos
no se encuentra ninguna relación entre la magnitud del evento y su velocidad y/o tiempo
de la descarga. Por ejemplo, un sismo de magnitud 3.1 que ocurre durante un proceso de
descarga del embalse de 42 días es menor que un evento de magnitud 3.7 bajo 15 días
de descarga; situación que no es de esperarse, dado que un prolongado tiempo de
descarga que asocia un gran volumen de descenso de agua suele guardar relación con
eventos de mayor magnitud (si se considera que llega a existir una mayor relajación de
esfuerzos).
Figura 5-75 Velocidad de los procesos de descarga en relación con sismos ML ≥ 3 registrados en
cercanía al embalse de Salvajina
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
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5.4 Represa de Calima
5.4.1 Generalidades
La represa de Calima se localiza en el departamento del Valle del Cauca (ver Figura 5-76)
y su construcción inició en el año 1961, y finalizó en 1966. El proyecto fue desarrollado por
la Corporación Autónoma del Valle del Cauca (CVC) y tuvo como objetivo la generación
de energía eléctrica para el departamento.
Figura 5-76 Localización de la represa de Calima
Fuente: Tomado de Google Maps
En la Figura 5-77 se observa en vista superior una parte del embalse de Calima, aguas
arriba de la represa, cuyas afluencias provienen principalmente de las cuencas
hidrográficas de los ríos Calima y Bravo.
Figura 5-77 Vista aérea del embalse de Calima
Fuente: Tomado de https://www.youtube.com/watch?v=NNDv_GUCewg
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La represa de Calima está catalogada como una estructura de tipo escollera16 (ver Figura
5-78), es decir, está conformada por un núcleo central impermeable (materiales
predominantemente arcillosos), revestida en sus caras aguas arriba y abajo de la presa
con material rocoso.
Figura 5-78 Modelo simplificado de una represa tipo escollera
Fuente: Tomado de Ingeniería de Presas de Escollera. Manuel E. Espinosa. 2010. Universidad
Nacional de Cuyo
Se estima que el embalse de Calima cuenta con un volumen máximo de almacenamiento
de agua cercano a los 580 millones de metros cúbicos, distribuidos en una longitud de 13
km y una superficie aproximada de 2000 hectáreas, además, de poseer una altura máxima
de la presa cercana a los 100 metros.
5.4.2 Contexto Geológico 17,18
El embalse de Calima se encuentra localizado al noroccidente de la ciudad de Cali, sobre
la cordillera occidental; uno de los accidentes geográficos principales que forman parte del
departamento del Valle (junto con el valle aluvial de río Cauca y la cordillera central). Desde
el punto de vista geológico, la región más próxima a la represa está conformada
principalmente por rocas ígneas y sedimentarias, destacándose las siguientes formaciones
(ver Figura 5-79):
16 Pérez, et al., 2014. 17 Tomado de Nivia, 2001. 18 Tomado de Pérez et al., 2014.
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Figura 5-79 Geología en las proximidades al embalse de Calima
Fuente: Adaptado de Pérez et al., 2014
Formación Volcánica (Kv): Está conformada por rocas ígneas extrusivas (volcánicas),
básicas, principalmente basaltos.
Formación Espinal (Ke): Está conformada por una secuencia de cherts bandeados,
lodolitas arcillosas fisibles y unidades gradadas de areniscas, limolitas y lodolitas, que
contienen también cherts y en menor abundancia calizas.
Depósitos Cuaternarios (Qd): Materiales aluviales consistentes en depósitos clásticos
gruesos a muy gruesos, de gravas estratificadas relativamente bien seleccionadas, gravas
arenosas y arenas con unidades locales de limos.
De acuerdo con el “Mapa Geológico de Colombia 2015” elaborado por el SGC, entre las
principales fallas que se cartografiaron en la región y que se encuentran circundantes a la
represa de Calima, se pueden destacar de oriente a occidente: la Falla de Cali-Patía, la
falla de Dagua-Calima y la falla de Cisneros (ver Figura 5-80); cuyas características son la
siguientes:
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Figura 5-80 Esquema de las fallas geológicas circundantes a la represa de Calima
Fuente: Adaptado de “Mapa Geológico de Colombia 2015”
Falla de Cali-Patía: Falla inversa14 localizada al borde oriental de la cordillera occidental
en dirección NE-SW, identificada como de alto ángulo, posiblemente buzando al este, con
evidencias de eventos sísmicos de movimientos sinestrales15. Esta estructura sigue
parcialmente el curso del río Cauca.
Falla de Dagua-Calima: Esta falla se orienta en dirección N35°E, con una componente
normal y un desplazamiento de rumbo sinestral, con un buzamiento de 70° al este (Pérez
et al., 2014).
Falla de Cisneros: Esta falla con tendencia NE-SW hace parte del sistema de fallas
inversas que afectan la cordillera occidental (Portilla et al., 2013)
5.4.3 Eventos sísmicos
Producto de la consulta realizada a través de la página web de la RSNC (según criterio
definido en el numeral 4.1) se obtuvo un total de 829 eventos sísmicos distribuidos en los
alrededores de la represa de Calima (Tabla 5-11).
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Tabla 5-11 Información (parcial) de eventos sísmicos para los alrededores de la represa de Calima
Fuente: Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC) - Servicio Geológico Colombiano (SGC)
5.4.4 Relación Gutenberg-Richter (G-R)
Con base en el análisis de los 829 eventos sísmicos registrados en los alrededores de la
represa de Calima, se obtuvo como parámetro b un valor de 0.94 (ver Figura 5-81), así
como una magnitud de completitud (Mc) de 2.1. El valor de b ofrece una ligera tendencia
hacia la ocurrencia de eventos de mayor magnitud en comparación con los de menor
magnitud.
Figura 5-81 Relación G-R para el área donde se localiza la represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Fecha Hora UTC Latitud Longitud Prof. (Km) Magnitud Departamento Municipio
22/03/2000 19:19:04 3,828 -76,195 23,4 2,8 VALLE DEL CAUCA GINEBRA
1/04/2000 03:08:22 4,122 -76,510 5,5 2,4 VALLE DEL CAUCA TRUJILLO
3/04/2000 12:25:15 3,848 -76,110 15,1 3,1 VALLE DEL CAUCA GINEBRA
1/05/2000 09:57:27 4,015 -76,427 13,9 2,8 VALLE DEL CAUCA CALIMA
2/06/2000 00:30:38 4,194 -76,494 14,2 2,5 VALLE DEL CAUCA TRUJILLO
10/06/2000 23:16:05 4,015 -76,565 8,1 2,5 VALLE DEL CAUCA CALIMA
20/06/2000 12:36:35 3,788 -76,792 0,0 2,9 VALLE DEL CAUCA DAGUA
15/08/2000 08:53:15 3,806 -76,392 34,6 2,6 VALLE DEL CAUCA YOTOCO
15/08/2000 08:53:15 3,806 -76,392 34,6 2,6 VALLE DEL CAUCA YOTOCO
7/10/2000 05:37:28 3,982 -76,493 9,8 2,6 VALLE DEL CAUCA CALIMA
8/10/2000 12:32:35 4,233 -76,915 23,3 3,4 VALLE DEL CAUCA BUENAVENTURA
6/11/2000 02:32:48 3,925 -76,417 13,0 2,5 VALLE DEL CAUCA YOTOCO
29/12/2000 14:58:25 4,192 -76,549 23,9 3,4 VALLE DEL CAUCA TRUJILLO
4/03/2001 12:03:10 4,113 -76,825 42,6 2,3 VALLE DEL CAUCA BUENAVENTURA
19/03/2001 15:12:56 3,677 -76,244 8,0 2,2 VALLE DEL CAUCA GINEBRA
4/04/2001 01:41:13 3,632 -76,886 21,7 2,8 VALLE DEL CAUCA DAGUA
21/04/2001 23:28:47 3,872 -76,782 32,1 4,3 VALLE DEL CAUCA DAGUA
27/05/2001 05:47:47 3,975 -76,468 2,5 2,3 VALLE DEL CAUCA CALIMA
9/06/2001 06:32:54 3,937 -76,592 0,2 2,5 VALLE DEL CAUCA CALIMA
10/07/2001 17:41:58 4,254 -76,774 0,2 2,7 CHOCO SIPI
11/07/2001 11:38:49 4,277 -76,154 40,1 2,2 VALLE DEL CAUCA BUGALAGRANDE
14/07/2001 22:15:40 3,816 -76,091 40,0 2,6 VALLE DEL CAUCA GINEBRA
27/10/2001 11:19:57 3,836 -76,042 0,0 2,6 VALLE DEL CAUCA GINEBRA
26/12/2001 18:31:25 4,067 -76,785 40,9 2,5 VALLE DEL CAUCA CALIMA
2/02/2002 11:52:29 3,891 -76,113 18,6 2,5 VALLE DEL CAUCA SAN_PEDRO
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5.4.5 Filtrado de los eventos sísmicos
Según el criterio de filtrado establecido en el numeral 4.1.2, el 74.4% de los eventos
sísmicos registrados en los alrededores del embalse de Calima cuenta con errores de
localización menores a 10 km, es decir, un total de 617 sismos.
Figura 5-82 Distribución acumulada de los errores de localización para los sismos registrados en los
alrededores de la represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución espacial de los eventos sísmicos
Los 617 eventos sísmicos registrados por la RSNC después del proceso de filtrado, se
encuentran distribuidos en toda el área de estudio, no obstante, se aprecia una ligera
concentración hacia el occidente del embalse y guardan cierta relación con las
orientaciones NE-SW de los sistemas de fallas que se han identificado en la región (ver
Figura 5-83) por parte del SGC, tales como la Falla Dagua-Calima y la Falla de Trujillo,
como estructuras más cercanas a la represa.
En complemento, es importante señalar que la sismicidad localizada al occidente de la
presa también puede estar condicionada por la zona de subducción entre la placa de
Nazca y la placa Sudamericana, la cual genera la ocurrencia de sismos de profundidad
intermedia (entre 30 y 70 km).
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Figura 5-83 Localización de los sismos registrados en los alrededores de la represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución en magnitud de los eventos sísmicos
En la Figura 5-84 se presenta la distribución en magnitud de los 617 eventos que superaron
el proceso de filtrado. El 96.3% de los sismos registrados pueden ser considerados de baja
magnitud (ML ≤ 2.9), mientras que los eventos de magnitud ML≥3 considerados de interés
dentro del estudio, representan el 3.7% del total de los sismos.
Figura 5-84 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de la represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Distribución en profundidad de los eventos sísmicos
De los 617 sismos, el 36% se registró en los primeros 5 km de profundidad (ver Figura
5-85), además, entre los 10 y 30 km se concentró el 43.4% del total de registros; franja en
la cual se presentaron en promedio por cada rango de profundidad intermedio 67 eventos.
Figura 5-85 Distribución en profundidad de sismos registrados en cercanía de la represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Distribución de eventos sísmicos registrados por año
A partir del 2009, según la Figura 5-86, se presentó un incremento en la cantidad sismos
ocurridos en los alrededores de la represa de Calima (el 97.4% de los eventos se registró
entre 2009 y 2017); situación, como ya se ha mencionado, que estaría asociada con un
proceso de fortalecimiento de la red instalada en el país por la RSNC (ver Figura 5-87).
Figura 5-86 Eventos sísmicos registrados por año en la proximidades a la represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Figura 5-87 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos sísmicos registrados en los alrededores de la represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.4.6 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 Calima:
1. Al convertir el área superficial máxima de la represa (2000 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 2.52 km; ejerciendo
una presión de contacto “q” igual a 29 ton/m2 (≈ 0.28 MPa).
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 ≈ 0.03
MPa) de la sobrecarga hidrostática de la represa es cercana a los 9.3 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
Calima es de 4.36 km.
5.4.7 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq
Con base en el criterio de filtrado señalado en el numeral 4.2.1, se obtuvo un total que 23
sismos de magnitud ML ≥ 3, de los cuales según la Figura 5-88, el 82.6% de los eventos se
concentró en un rango de magnitudes entre 3.0 y 3.6.
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Figura 5-88 Distribución de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Si se analiza la distribución de los eventos sísmicos por año, la mayor cantidad de sismos
de magnitud ML ≥ 3 se presentó durante el año 2013 con un total de 7 eventos; año a partir
del cual se redujo la cantidad de sismos registrados en el sector (ver Figura 5-89).
Figura 5-89 Distribución anual de eventos sísmicos de magnitud ≥ 3.0 – Embalse de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.4.8 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq
En la Figura 5-90 se presenta de forma simplificada la localización de los eventos sísmicos
con magnitud ML ≥ 3 registrados en los alrededores de la represa de Calima, 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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Con base en este análisis, ningún evento presenta una aparente influencia producto de la
sobrecarga hidrostática generada por el embalse (representado por la circunferencia de
color negro).
Figura 5-90 Representación de eventos sísmicos bajo la influencia ejercida por la sobrecarga
hidrostática del embalse de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
De forma complementaria, en la Figura 5-91 se ilustran los 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.
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Figura 5-91 Mecanismos focales para eventos con magnitud ML ≥ 3 para la represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
Localización de las principales fallas existentes en los alrededores de la
represa de Calima
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 los alrededores del embalse de Calima,
se incluyeron en la Figura 5-92 cuatro (4) circunferencias concéntricas con respecto al
centro del embalse, cuya descripción se presenta en la Tabla 5-12.
Tabla 5-12 Leyenda delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de represa de Calima
Fuente: Elaboración propia
Color
CircunferenciaRadio (km) Descripción
13,92 Distancia a Falla de Cali-Patía
2,52 Representación Circular del Embalse
4,36 Límite de Influencia Lateral del Embalse
8,95 Distancia a Falla de Santana
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Figura 5-92 Delimitación superficial del bulbo de esfuerzos y otros límites de interés dentro del
análisis realizado a la represa de Calima
Fuente: Elaboración propia
De acuerdo con las delimitaciones gráficas, ninguna de las fallas no identificadas tiene
incidencia en la generación de eventos símicos justo bajo el área de la represa, sin
embargo, los sismos que se concentran hacia el SW y NE del embalse, estarían
relacionados con las fallas de Dagua-Calima, y de Santana y Cali-Patía, respectivamente.
5.4.9 Relación entre el volumen del embalse de Calima 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 Calima (empleando
el proceso de filtrado del numeral 4.1.2), se observa de forma general, que a partir del mes
de octubre de 2008 se ha venido registrando eventos sísmicos de manera continua y con
una ligera tendencia de crecimiento en su ocurrencia mensual, tal como se aprecia en la
Figura 5-93.
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Figura 5-93 Comparativo entre la variación mensual del volumen del embalse de Calima y la
sismicidad mensual registrada en sus alrededores. Período 2000 – 2017
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
Empleando la 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 5-93, respectivamente) presenta un valor R
= -0.07 (correlación nula), es decir, no existe relación entre las variables analizadas.
Análisis de eventos sísmicos para magnitudes ML ≥ 3
En la Figura 5-94 se relaciona la ocurrencia temporal de los eventos sísmicos de magnitud
ML ≥ 3 con las variaciones de volumen registradas para la represa de Calima, con el fin de
analizar si esta sismicidad se encuentra influenciada por los procesos de llenado y vaciado
del embalse.
Figura 5-94 Comparativo entre la variación diaria del volumen del embalse de Calima 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.
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Aunque en la Figura 5-94 se observa una concentración de 7 eventos ocurridos en el año
2013 durante un proceso de carga del embalse, no hay una tendencia clara para la
recurrencia de sismicidad durante procesos de carga similares; dado que, por ejemplo,
entre los años 2016 y 2017 se presentaron menos eventos (6) pero ante un proceso de
carga mucho más prolongado. Otra situación que no ofrece correlación entre eventos y
variación de volumen, está relacionada con el gran proceso de carga entre los años 2005
y 2006, en donde no hay registro de eventos sísmicos para este período.
En complemento al análisis anterior y con base en la Figura 5-95, se aprecia que 52% de
los eventos registrados con magnitud ML ≥ 3.0 se presentaron en los primeros 14 km de
profundidad, destacando que el 43% del total de los sismos ocurrieron en los primeros 10
km. Además, si se analiza la localización de los eventos en relación con el centro del
embalse, el 4% del total de los sismos se registró entre los 10 y 20 km de distancia, y la
mayor concentración se presentó entre los 50 y 60 km (35% del total), tal como se resume
en la Tabla 5-13.
Figura 5-95 Distribución de eventos de magnitud ML ≥ 3.0 en alrededores de represa de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
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Tabla 5-13 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3.0 respecto al centro del embalse de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC – Elaboración propia
5.4.10 Influencia de la variación de volumen del embalse de Calima en relación con el fenómeno ENSO
En el comparativo realizado en la Figura 5-96, 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 5-96 Comparativo entre el volumen de agua del embalse de Calima 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
Al analizar la Figura 5-96, se observa que ante fenómenos de El Niño se presentan de
forma generalizada procesos de descarga en el embalse y ante fenómeno La Niña se
generan eventos de recarga del mismo; razón por la cual se puede estimar que los
procesos de variabilidad climática si influyen de manera directa en los cambios volumen
del embalse y por consiguiente, su variación no es tan dependiente de la operación de la
represa.
Distancia al Centro
de la Represa
Cantidad de Sismos
Registrados
Porcentaje respecto
al total de los sismos
(%)
<10 km 0 0
10 - 20 km 1 4
20 - 30 km 4 18
30 - 40 km 6 26
40 - 50 km 3 13
50 - 60 km 8 35
60 - 70 km 1 4
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Análisis de los eventos sísmicos en relación con los fenómenos ENSO de
variabilidad climática
Con el fin de diferenciar los eventos sísmicos que fueron registrados durante procesos de
carga o descarga del embalse de Calima e identificar la incidencia de estos eventos con
los fenómenos ENSO de variabilidad climática, se integró la información disponible en la
Figura 5-97, de la cual se puede interpretar lo siguiente, soportado además en la
información contenida en la Figura 5-94 y Figura 5-96:
Figura 5-97 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 23 sismos analizados de magnitud ML≥3, el 74% de los eventos se
registraron durante procesos de carga del embalse, y el 26% restante ocurrieron
durante procesos de descarga y/o vaciado del embalse (ver Figura 5-98).
Figura 5-98 Análisis de eventos sísmicos durante procesos de carga y/o descarga Embalse de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
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a) De los 17 sismos ocurridos durante procesos de carga, el 8% se presentó durante
fenómenos de La Niña. Durante los procesos de descarga, el 10% de los eventos
se presentó bajo condiciones de fenómeno El Niño. En cualquier caso, la mayor
cantidad de eventos sísmicos se presentó en condiciones neutras de variabilidad
climática, es decir, sin declaratoria de fenómenos El Niño o La Niña; lo que no
evidencia una relación directa de los fenómenos ENSO con la ocurrencia de los
sismos registrados en los alrededores del embalse de Calima (ver Figura
5-99Figura 5-25).
Figura 5-99 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
5.4.11 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga del embalse de Calima
Con base en el análisis de la Figura 5-100, se aprecia que los eventos sísmicos registrados
no guardan una correlación con la velocidad del proceso de carga, ya que por ejemplo, un
evento de magnitud 3.0 en comparación con eventos de magnitud 4.3 o 4.4, fueron
generados durante un tiempo de duración de carga similar, es decir, entre 21 y 82 días.
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Figura 5-100 Velocidad de los procesos de carga en relación con los sismos ML ≥ 3 registrados en
cercanía al embalse de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
Con base en la Figura 5-101 se analizarán los procesos de descarga del embalse,
observando que mayores velocidades de descarga no necesariamente conducen a
eventos de mayor magnitud. Por ejemplo, entre 2 y 3 días de duración del proceso se
generó un evento de magnitud 4.0, mientras que un proceso de 14 a 20 días, arrojó sismos
de menor magnitud (p.e. 3.0 y/o 3.2).
Figura 5-101 Velocidad de los procesos de descarga en relación con los sismos ML ≥ 3 registrados en
cercanía al embalse de Calima
Fuente: Datos obtenidos de la RSNC y XM (ISA) – Elaboración propia
De los anteriores análisis se puede establecer que no existe una tendencia que relacione
los eventos sísmicos ocurridos en la región con los cambios volumétricos registrados en el
embalse de Calima.
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5.5 Represa de Topocoro
5.5.1 Generalidades
El embalse Topocoro (también conocido como Hidrosogamoso) se localiza en el
departamento de Santander a 30 km al suroccidente de la ciudad de Bucaramanga (ver
Figura 5-102), y su área de influencia comprende los municipios de Girón, Betulia,
Zapatoca, Los Santos, Lebrija y San Vicente de Chucurí. Dentro de los principales usos
del embalse se encuentran la generación de energía eléctrica, la conservación de la
biodiversidad, la pesca artesanal, el transporte fluvial, el riego y el uso de agua para
consumo, entre otros.
El gran volumen de almacenamiento de agua que ofrece el embalsamiento del río
Sogamoso, le permite a esta central hidroeléctrica, generar cerca del 8.3% de la energía
que consume el país en un año.
La construcción de la represa tardó 6 años, iniciando en el año 2009 y finalizando en
diciembre de 2014, fecha en que entró en operación la Central Hidroeléctrica Sogamoso
(ver Figura 5-103). Su estructura se encuentra conformada por cerca de 9 millones de
metros cúbicos de material granular, recubierta en sus caras con material de concreto. La
altura de la presa es de 190 metros y cuenta con 355 metros de ancho en su parte más
alta, lo que permite almacenar 4.800 millones de metros cúbicos de agua en casi 7000
hectáreas de extensión en superficie.
Figura 5-102 Localización de la represa de Topocoro
Fuente: Tomado de https://conflictos-ambientales.net/oca_bd/env_problems/map/22
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Figura 5-103 Represa Topocoro y Central Hidroeléctrica Sogamoso
Fuente: Tomado y adaptado de https://www.isagen.com.co/SitioWeb/delegate/documentos/nuestro-
negocio/generamos-energia/caracteristicas-tecnicas-central-sogamoso.pdf
5.5.2 Contexto Geológico19,20
A nivel regional, en las proximidades de la represa de Topocoro se identifican varias
unidades cronoestratigráficas (ver Figura 5-104), destacando entre ellas, las siguientes:
E1-Sc: Unidad del período Paleógeno (60 Ma), conformada por rocas sedimentarias de
ambiente continental, principalmente conglomerados intercalados con arenitas de grano
medio a grueso y lodolitas carbonosas.
e6e8-Sc: Unidad del período Paleógeno (35 Ma), conformada por rocas sedimentarias de
ambiente continental, destacando las arenitas, limolitas y lodolitas con mantos delgados
de carbón.
Q-al: Unidad del período Cuaternario (0.03 Ma), conformada por depósitos aluviales y de
llanuras aluviales.
19 Tomado de Gómez et al., 2015. 20 Tomado de Royero et al., 2001.
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Figura 5-104 Unidades cronoestratográficas en las proximidades de la represa de Topocoro
Fuente: Adaptado de “Mapa Geológico de Colombia 2015”
e8n3-Sc: Unidad del período Neógeno (23 Ma), conformada por rocas sedimentarias de
ambiente continental, conformada por arcillolitas abigarradas y cuarzoarenitas de grano
fino a conglomeráticas.
De acuerdo con el “Mapa Geológico de Colombia 2015” elaborado por el SGC, las
principales fallas cartografiadas en la región circundantes al embalse de Topocoro, de
occidente a oriente, son: la falla de Arrugas, la falla de La Salina, la falla de La Tigra, y a
mayor distancia, la falla de Bucaramanga (ver Figura 5-105); cuyas características son:
Figura 5-105 Esquema de las fallas geológicas circundantes al embalse de Topocoro
Fuente: Adaptado de “Mapa Geológico de Colombia 2015”
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Falla de Arrugas: Falla inversa de alto ángulo, con inclinación hacia el oriente, cuyo trazo
tiene un rumbo NNE y a lo largo del cual el bloque oriental se ha levantado y localmente
cabalgado hacia el occidente.
Falla de la Salina: Falla inversa de alto ángulo, inclinada al E y con desplazamiento de
rumbo dextral. Presenta una dirección regional NE, con variaciones locales a NS y NW.
Falla de La Tigra21: Falla inversa de alto ángulo, con un trazado preferente en dirección
NS y cuya dirección de buzamiento es hacia el oriente.
Falla de Bucaramanga (o de Bucaramanga-Santamarta): Presenta una dirección
aproximada N20°W, cuyo trazado rectilíneo se evidencia en imágenes de satélite y
fotografías aéreas. Es una falla de rumbo con movimiento sinestral, con una componente
vertical en algunos sectores, que hace que se comporte como de tipo inverso.
5.5.3 Eventos sísmicos
Una vez realizada la consulta a través de la página web de la RSNC con base en el criterio
de búsqueda definido en el numeral 4.1, se obtuvo un total de 718 eventos sísmicos
distribuidos en los alrededores de la represa de Topocoro (Tabla 5-14).
Tabla 5-14 Información (parcial) de eventos sísmicos para los alrededores de la represa de Topocoro
Fuente: Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC) - Servicio Geológico Colombiano (SGC)
21 Tomado de Castro et al., 2015.
Fecha Hora UTC Latitud Longitud Prof. (Km) Magnitud Departamento Municipio
21/01/2000 12:18:42 6,819 -73,632 4,1 3,3 SANTANDER EL_CARMEN
24/01/2000 03:31:22 7,366 -73,000 14,0 1,9 SANTANDER SURATA
24/01/2000 07:04:12 7,321 -73,575 9,3 2,1 SANTANDER SABANA_DE_TORRES
24/01/2000 07:37:40 7,322 -73,519 13,8 1,9 SANTANDER SABANA_DE_TORRES
2/02/2000 07:03:38 7,319 -73,721 13,5 2,3 SANTANDER PUERTO_WILCHES
18/02/2000 09:07:45 6,994 -73,704 3,4 2,1 ANTIOQUIA YONDO
25/02/2000 03:36:10 7,404 -73,065 10,0 2,1 SANTANDER SURATA
1/04/2000 08:41:00 7,115 -73,389 0,8 2,6 SANTANDER LEBRIJA
7/05/2000 14:09:36 6,625 -73,600 1,3 3,1 SANTANDER EL_CARMEN
25/07/2000 06:13:17 6,926 -73,004 21,3 4,6 SANTANDER PIEDECUESTA
10/08/2000 05:44:23 6,885 -73,005 2,5 3,1 SANTANDER PIEDECUESTA
19/09/2000 03:56:07 6,804 -73,101 0,0 2,9 SANTANDER LOS_SANTOS
24/09/2000 22:54:59 6,920 -73,028 2,5 3,9 SANTANDER PIEDECUESTA
27/10/2000 22:48:04 6,755 -73,600 40,0 3,1 SANTANDER EL_CARMEN
12/11/2000 21:09:49 6,894 -73,219 2,5 3,4 SANTANDER BETULIA
17/11/2000 04:33:44 6,806 -73,038 2,5 3,1 SANTANDER CEPITA
17/11/2000 12:17:08 6,881 -73,047 2,5 3,6 SANTANDER PIEDECUESTA
3/12/2000 20:14:12 6,754 -73,128 2,5 4,0 SANTANDER LOS_SANTOS
6/12/2000 00:46:09 6,937 -72,983 25,9 3,0 SANTANDER PIEDECUESTA
21/12/2000 11:01:45 7,086 -73,334 4,6 2,6 SANTANDER LEBRIJA
20/01/2001 15:48:51 6,838 -73,042 1,9 2,1 SANTANDER LOS_SANTOS
22/01/2001 01:48:06 6,808 -73,298 6,0 1,9 SANTANDER ZAPATOCA
23/01/2001 07:40:46 6,907 -73,326 22,0 2,8 SANTANDER BETULIA
25/01/2001 05:34:56 6,682 -72,981 0,0 2,0 SANTANDER ARATOCA
30/01/2001 22:05:38 6,804 -73,357 0,9 2,5 SANTANDER ZAPATOCA
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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
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 123
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.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
Mario Helberto Leal Noriega. Universidad Nacional de Colombia. Maestría en Ciencias – Geofísica 124
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.
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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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.
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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
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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
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
Colombia
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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
Sismicidad Antropogénica: Análisis de la sismicidad registrada en los alrededores de algunas represas en
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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.
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