sismicidad antropogénica: análisis de la sismicidad

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.


Colombia


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.


Colombia


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


Colombia


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


Colombia


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


Colombia


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


Colombia


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


registrados en los alrededores de la represa de Urrá ...................................................... 63


Urrá ................................................................................................................................. 63


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


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


sobrecarga hidrostática del embalse de Urrá .................................................................. 68


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


Colombia


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


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


fenómenos ENSO de variabilidad climática .................................................................... 73


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


registrados en los alrededores de la represa de Salvajina .............................................. 80


Salvajina......................................................................................................................... 81


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


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


Salvajina......................................................................................................................... 85


sobrecarga hidrostática del embalse de Salvajina .......................................................... 86


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


Colombia


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


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


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


registrados en los alrededores de la represa de Calima ................................................ 100


Calima .......................................................................................................................... 101


de Calima ...................................................................................................................... 101

Figura 5-85 Distribución en profundidad de sismos registrados en cercanía de la represa

de Calima ...................................................................................................................... 102


Calima .......................................................................................................................... 102


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


sobrecarga hidrostática del embalse de Calima ............................................................ 105

Figura 5-91 Mecanismos focales para eventos con magnitud ML ≥ 3 para la represa de

Calima .......................................................................................................................... 106


del análisis realizado a la represa de Calima ................................................................ 107


Colombia


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


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


fenómenos ENSO de variabilidad climática ...................................................................112


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


registrados en los alrededores de la represa de Topocoro ............................................119


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


Topocoro .......................................................................................................................122


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


Colombia



Topocoro ....................................................................................................................... 126


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


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


Colombia


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


antes y después de la construcción de la represa. Profundidad entre 5 y 10 km. ..........144


antes y después de la construcción de la represa. Profundidad entre 10 y 15 km .........145






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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


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


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


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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.


Colombia


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


Colombia


(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).


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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.


Colombia


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


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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.


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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.


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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

http://seisan.sgc.gov.co/RSNC/


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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).

http://www.xm.com.co/Pages/home.aspx


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4. La información sobre los volúmenes de agua almacenados en las represas se

encuentra disponible a través de la página web de la firma XM solo a partir del año

2000, lo que permitió contar para la presente investigación con dieciocho (18) años

de registros (entre el 2000 y el 2017) para conocer el comportamiento de los

cambios volumétricos de la represa, los cuales serán contrastados con los eventos

sísmicos reportados por la Red Sismológica Nacional de Colombia; un período de

análisis que puede ser considerado relativamente corto en relación con el tiempo

de operación que presentan algunas de las represas analizadas.


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4. Método

4.1 Eventos sísmicos

Con el fin de obtener la información relacionada con la localización de los eventos sísmicos

registrados en el área circundante a las represas de estudio, se realizó una consulta

cuadrada en la página web de la RSNC tomando como referencia el centro de cada

represa, definiendo para esta búsqueda un límite de 50 km de lado (es decir, una cuadrante

de consulta de 10.000 km²) y un máximo de profundidad de 50 km. Producto de esta

consulta se obtuvo información relacionada con fecha y hora de los eventos, coordenadas

de ubicación (latitud, longitud y profundidad), su magnitud (ML), así como los errores

relacionados con el proceso de localización del sismo, entre otros. Esta consulta se realizó

dentro de una ventana temporal comprendida entre los años 2000 y 2017.

Es pertinente señalar que los umbrales de consulta establecidos para el presente trabajo

de investigación son superiores en relación con otros estudios realizados a nivel mundial.

Por ejemplo, para el embalse Song Trank 2 ubicado en Vietnam se decidió delimitar el

estudio de sismicidad inducida a un radio de 30 km (Lizurek, et al., 2017); mientras que

para el análisis del sismo (MW 6.1) de Killari en India, se estimó que este evento pudo haber

sido disparado por el embalse de Tirna, el cual se localiza aproximadamente a 10 km del

epicentro (Dumka, et al., 2018). Para el caso de la profundidad de los eventos sísmicos,

estudios recientes han analizado posibles sismos detonados por embalses en

profundidades inferiores a los 20 km (Stiros, et al., 2018; Mikhailov, et al., 2017; Drakatos,

et al., 1998).

4.1.1 Relación Gutenberg-Richter (G-R)

Para cada una de las áreas de estudio se determinará la relación Gutenberg-Richter (G-

R), la cual corresponde con un modelo estadístico que establece una correlación entre la

magnitud de los eventos sísmicos y su distribución acumulada de ocurrencia. Este modelo,


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establecido por B. Gutenberg y C. F. Richter en 1944, puede ser expresado mediante la

siguiente formulación exponencial (Urban, et al., 2015):

𝑁 = 10(𝑎−𝑏∗𝑀) Ecuación No 1

Donde N representa el número de eventos de magnitud mayor o igual a M, y los parámetros

“a” y “b”, son constantes relacionadas con el ejercicio matemático de regresión.

El parámetro “a” está relacionado con la actividad sísmica existente en la zona de análisis,

mientras el parámetro “b” representa la relación entre los extremos de las magnitudes de

los sismos (máximas y mínimos) que conformaron la base de datos como soporte a la

regresión lineal.

Es usual que el parámetro “b” se encuentre en un rango entre 0.5 y 1.5. Los bajos valores

de “b” están relacionados con la probabilidad de ocurrencia de sismos de gran magnitud,

mientras que para altos valores la probabilidad de ocurrencia de grandes sismos es menor.

Otro parámetro de interés que suele determinarse al momento de construir la relación G-

R es la Magnitud de Completitud (MC), la cual es esencial en los análisis de sismicidad

regional, y está definida como el valor más bajo de magnitud por encima del cual son

detectados satisfactoriamente los eventos sísmicos de una región en un determinado

período de tiempo (Arroyo, et al., 2017).

4.1.2 Criterio de filtrado de los eventos sísmicos

Con el fin de propiciar la selección de las mejores localizaciones de los sismos registrados

por la RSNC en los alrededores de las represas de estudio, se tomó la decisión de utilizar

como mecanismo de filtrado los valores correspondientes a los errores de latitud, longitud

y profundidad (los cuales forman parte de la información contenida en la base de datos de

eventos sísmicos obtenida en la consulta previa) definiendo para ello un límite máximo de

10 km. Una vez realizado este proceso de filtrado, se analizarán los eventos en relación

con su distribución en magnitud, profundidad y ocurrencia anual.


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4.2 Análisis de esfuerzos bajo la teoría de Boussinesq

Teniendo en cuenta que la presente investigación busca determinar la posible influencia

de la sobrecarga ejercida por los diferentes embalses (dada la acumulación superficial de

agua) en relación con la ocurrencia de los eventos sísmicos registrados en sus

alrededores, se hace necesario establecer inicialmente la distribución de esfuerzos en

profundidad para cada una de las zonas de estudio.

Para cumplir con este requerimiento, se realizará un análisis simplificado empleando la

teoría de esfuerzos y deformaciones propuesta por Joseph Boussinesq (1885), la cual,

permite determinar el incremento de esfuerzos (inducidos verticalmente) como resultado

de la aplicación de una carga puntual sobre una superficie de un medio elástico semi-

infinito. Esta teoría ha sido empleada en investigaciones similares como, por ejemplo, las

desarrolladas en la región de Koyna-Warna en India (Gahalaut, et al., 2018), así como en

la zona del Himalaya (Bettinelli, et al., 2008).

Partiendo de la formulación matemática planteada por Boussinesq para una carga puntual,

se desarrolló una expresión que permite encontrar el incremento del esfuerzo vertical (Δσz)

para un punto cualquiera debajo del centro de una carga circular de radio R, cargada con

un esfuerzo de contacto (q) uniformemente distribuido, para una profundidad (Z) de interés

cualquiera. La expresión propuesta para dar solución a este tipo de cargas es la siguiente:

Δσz = q ∗ [1 − [1

1+(𝑅

𝑧)

2]

3/2

] Ecuación No 2

Donde:

Δσz : Incremento de esfuerzo vertical (Δσv)

q : Presión de contacto uniforme distribuida sobre la superficie del terreno

R : Radio del área de carga circular

Z : Profundidad a la cual se determina el incremento de esfuerzo vertical.


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Esta simplificación matemática puede representarse gráficamente a través del

denominado bulbo de presiones (ver Figura 4-1), el cual está delimitado por curvas de igual

valor de presión (llamadas isobaras) en donde cada una de ellas denota la transmisión de

incrementos de esfuerzo entre el 90% y el 10% de la carga, distribuidos desde la parte

más superficial a más profunda del área cargada.

Figura 4-1 Distribución de esfuerzos verticales bajo una carga circular

Fuente: Lambe y Whitman, Mecánica de Suelos, Capítulo 8, 2004.

Para el presente análisis, el bulbo de presión que será tomado como límite inferior

corresponderá con la isobara que relaciona el 10% del esfuerzo aplicado (Δσz=0.10q),

usualmente empleado como valor de referencia por debajo del cual las presiones

transmitidas en profundidad son tan pequeñas como para ser consideradas de interés

(González de Vallejo, et al., 2006).


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Para determinar los límites de influencia de los esfuerzos generados por las sobrecargas

hidrostáticas ejercida por las represas, tanto en profundidad como de forma lateral, se

procederá a realizar las siguientes simplificaciones:

1. Se convertirá el área superficial (Ha) de cada represa en un círculo de área

equivalente, con el fin de determinar con base en la teoría de Boussinesq los

esfuerzos ejercidos por la carga “q” uniformemente distribuida.

2. Tomando como límite de referencia inferior la isobara del bulbo de esfuerzos para

un incremento del 10% (Δσz=0.10q), se empleará la ecuación No 1 para determinar

la profundidad “Z” (km) a la cual se obtiene dicho incremento.

3. Para definir la influencia lateral máxima de la sobrecarga “q” que corresponde con

la isobara del 10%, se determinará esta distancia (km) con base en la información

gráfica suministrada en la Figura 4-1.

4.2.1 Eventos sísmicos analizados bajo la teoría de Boussinesq

Para analizar los eventos sísmicos que pudieran ser influenciados por los esfuerzos

inducidos bajo cada uno de los embalses con base en la teoría de Boussinesq, se decidió

emplear los sismos con magnitud (ML) mayor o igual a 3.0 (mayor a la Magnitud de

Completitud de la relación G-R); eventos cuya energía liberada ofrecería alguna condición

de riesgo para la población cercana, así como a la propia estructura de la represa. Aunque

los eventos sísmicos a analizar pueden ser considerados relativamente bajos en liberación

de energía, en comparación con los estudios de sismicidad antropogénica estudiados a

nivel mundial y donde las magnitudes suelen estar en promedio mayores a 3.5 o 4.0

(Zhang, et al., 2018; Mikhailov, et al., 2017; Dahm, et al., 2010); se estima como una buena

aproximación inicial dentro del desarrollo del presente trabajo de investigación.

4.2.2 Influencia de eventos sísmicos bajo la teoría de Boussinesq

Con el fin de analizar si los eventos sísmicos de magnitud ML ≥ 3 podrían estar

influenciados por el bulbo de esfuerzos generado dada la sobrecarga hidrostática de cada

una de las represas, se contrastará de forma gráfica la localización de cada uno de los

eventos en relación con el área de la isobara de esfuerzos correspondiente al 10% de la

presión de contacto ejercida por el volumen del agua almacenada. En este sentido, los


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sismos que llegasen a cumplir con este criterio, podrían haber sido disparados bajo la

influencia del incremento de esfuerzos dada la sobrecarga del embalse.

De igual forma, los eventos sísmicos analizados, serán comparados con los principales

sistemas de fallas definidos para la zona de estudio con base en la información oficial

publicada para el país por parte del Servicio Geológico Colombiano – SGC (Gómez, et al.,

2015); de tal forma, que se evidencie alguna relación entre estos eventos y la condición

geológico-estructural existente en la región.

4.3 Relación entre el volumen de los embalses y la sismicidad registrada en sus alrededores

De forma complementaria a los análisis realizados empleando la teoría de Boussinesq, se

analizará si la sismicidad registrada en los alrededores de las represas está influenciada

por los ciclos de llenado y vaciado de los embalses, para los cuales se estudiarán dos

situaciones, tal como se presenta a continuación:

1. Un análisis general de la influencia de la variación del volumen de agua en los

embalses en relación con los eventos sísmicos registrados, empleando para ello el

método de correlación de Pearson1 como prueba primaria para establecer una

relación entre estas variables (Zhang, et al., 2017); análisis que incluirá los eventos

de todas las magnitudes registradas en la base de datos. Posteriormente, se

realizará un análisis solo para aquellos eventos que hayan surtido el proceso de

filtrado mencionado en el numeral 4.1.2.

2. Un análisis particular, que contraste la ocurrencia temporal de los eventos sísmicos

con magnitudes ML ≥ 3 y las variaciones de volumen registradas dentro del período

comprendido entre los años 2000 y 2017; además, de analizar la localización de

los eventos en relación con su distancia al centro del embalse, así como con su

profundidad focal y su magnitud.

1 Prueba estadística para analizar la relación entre dos variables (aleatorias cuantitativas) medidas en un nivel por intervalos. Hernández, et al., 2014.


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4.3.1 Influencia de la variación de volumen de los embalses en relación con el fenómeno ENSO2

Teniendo en cuenta que los ciclos de llenado y/o vaciado de los embalses suelen estar

influenciados por los fenómenos de variabilidad climática conocidos como El Niño y La

Niña, se planeó identificar y analizar la incidencia de estos fenómenos en los cambios de

volumen de agua almacenada por cada represa.

En este sentido, es pertinente mencionar que el fenómeno El Niño se relaciona con

procesos de descarga en el volumen de agua de los embalses, dado que trae consigo una

reducción de la cantidad de precipitación habitual de una región en comparación con su

promedio multianual, lo que trae consigo un empleo de mayor cantidad de agua para

procesos de riego, generación de energía eléctrica y consumo de agua potable, entre otros

(UNGRD, 2016). Caso contrario trae consigo el fenómeno de La Niña, cuyo incremento de

la precipitación en comparación con el promedio histórico multianual de la región, puede

generar un aumento en el volumen de agua almacenada por los embalses. No obstante,

el comportamiento en las variaciones de volumen de los embalses puede cambiar en

función de los procesos de regulación y/o control que adopten los operadores de cada una

de las represas.

4.3.2 Análisis de velocidad de los procesos de carga y/o descarga

Con el fin de analizar si la velocidad de los procesos de carga (llenado) y/o descarga

(vaciado) de los embalses tienen alguna incidencia en la generación de los sismos

registrados en los alrededores de las diferentes represas, se relacionarán estas variables

con los eventos sísmicos de magnitud ML ≥ 3, además, de contrastarlos con la duración

(en días) antecedente y precedente de estos procesos.

2 Acrónimo en inglés (El Niño – Southern Oscillation) de un fenómeno que relaciona la interacción oceánico-atmosférica y que se presenta en una región del océano Pacífico tropical, el cual se manifiesta por dos fases: “El Niño” y “La Niña”. https://www.inocar.mil.ec/modelamiento/elnino/nino_generalidades.php.


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5. Resultados

A continuación, se presentará con detalle la información de interés para cada una de las

cinco (5) represas seleccionadas dentro de la investigación, con el fin de tratar de

establecer si los eventos sísmicos registrados en sus alrededores pudieron estar

influenciados por los cambios de volumen de los embalses.

5.1 Represa de Betania

5.1.1 Generalidades

La represa de Betania se encuentra localizada aproximadamente a 35 kilómetros al

suroeste de la ciudad de Neiva, al interior del departamento del Huila (ver Figura 5-1). Su

construcción se llevó a cabo en la confluencia de los ríos Yaguará y Magdalena y dentro

de los propósitos que cumple se pueden mencionar la generación de energía eléctrica, el

control de crecientes del río Magdalena, apoyar los sistemas de riego y la piscicultura.

Figura 5-1 Localización de la represa de Betania

Fuente: Tomado de https://conflictos-ambientales.net/oca_bd/env_problems/map/2


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La represa inició su proceso de construcción en el año 1981, finalizando los trabajos en

1986, año en el cual comenzó su proceso de llenado. El embalse cuenta con un volumen

total aproximado de 1971 millones de m³ y una capacidad instalada de 540 megavatios3,

distribuidos en una superficie de 7400 hectáreas con una profundidad máxima de 90 m.

La presa de Betania fue construida por medio de la compactación de materiales arcillosos

seleccionados en un volumen aproximado de 7’000.000 de m³, conformando un muro de

casi 100 m de altura y más de 500 metros de base. Para proteger la presa contra la erosión

que pudiera causar el agua lluvia, se instaló un empedrado de protección en la cara aguas

abajo de la misma (ver Figura 5-1).

Figura 5-2 Esquema de la conformación de la represa de Betania

Fuente: Adaptado de https://www.youtube.com/watch?v=7V25bHIml-s, Construcción Central

Hidroeléctrica Betania

El sistema de evacuación de crecientes de la central hidroeléctrica de Betania está

compuesto por dos (2) vertederos (ver Figura 5-3) con capacidad conjunta de descarga de

12000 m³/seg; un vertedero principal que opera mediante la acción de cuatro (4)

compuertas y uno auxiliar de borde libre por el cual rebosa libremente el agua.

3 Información tomada de la página web http://represadebetania.blogspot.com.co/, mayo de 2018.

https://www.youtube.com/watch?v=7V25bHIml-s


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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.


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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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



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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


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


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



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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


Figura 5-13 Relación entre las estaciones sismológicas en operación y los eventos sísmicos

registrados en los alrededores de la represa de Betania



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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.


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



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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



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


Tabla 5-2 Evento sísmico posiblemente influenciado por el bulbo de esfuerzos generado por la

represa de Betania


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


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


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


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


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


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


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


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



Colombia


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


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.


Colombia


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


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.

http://urra.com.co/site/

http://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-1209895


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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.


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.


Colombia



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.


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.


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




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






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










4/09/2010 1,8 9,2 17:49:31 8,165 -76,426 ANTIOQUIA SAN_PEDRO_DE_URABA


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alrededores de la represa de Urrá



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



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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


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



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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



registrados en los alrededores de la represa de Urrá



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sobrecarga hidrostática generada por la represa de Urrá:











Urrá es de 8.56 km.


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



Colombia


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



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


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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hidrostática del embalse de Urrá



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.


análisis realizado a la represa de Urrá



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Tabla 5-6 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa de Urrá


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


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


Color


19,76 Distancia a Falla del Billete




Colombia





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.


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


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


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


5.2.10 Influencia de la variación del volumen del embalse de Urrá en relación con el fenómeno ENSO




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


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.





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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


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


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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cercanía al embalse de Urrá



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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.


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


Colombia


angulares de diverso tamaño y composición, embebidos en una matriz arcillosa y limosa.

Están conformados por gravas, arenas, limos y arcillas.


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


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


Colombia


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).


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


Colombia



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




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.


alrededores de la represa de Salvajina



Colombia



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



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



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



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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



registrados en los alrededores de la represa de Salvajina



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sobrecarga hidrostática generada por la represa de Salvajina:






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.




Salvajina es de 4.67 km.


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



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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



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



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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hidrostática del embalse de Salvajina



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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análisis realizado a la represa de Salvajina


Tabla 5-9 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa de

Salvajina


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


14,54 Distancia a Falla de Mosquerillo



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


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






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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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


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


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


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



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


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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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


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



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).


cercanía al embalse de Salvajina



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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



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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.


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.


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


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)


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



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



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


1/05/2000 09:57:27 4,015 -76,427 13,9 2,8 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



8/10/2000 12:32:35 4,233 -76,915 23,3 3,4 VALLE DEL CAUCA BUENAVENTURA



4/03/2001 12:03:10 4,113 -76,825 42,6 2,3 VALLE DEL CAUCA BUENAVENTURA






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




2/02/2002 11:52:29 3,891 -76,113 18,6 2,5 VALLE DEL CAUCA SAN_PEDRO


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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.


alrededores de la represa de Calima



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



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



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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



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



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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





sobrecarga hidrostática generada por la represa de Calima:




una presión de contacto “q” igual a 29 ton/m2 (≈ 0.28 MPa).






correspondiente al 10% (Δσz=0,10q) de la sobrecarga hidrostática de la represa de

Calima es de 4.36 km.


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


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



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




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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).


hidrostática del embalse de Calima


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



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


Color


13,92 Distancia a Falla de Cali-Patía



8,95 Distancia a Falla de Santana


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análisis realizado a la represa de Calima


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


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



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.


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



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Tabla 5-13 Distribución de sismos de magnitud ML ≥ 3.0 respecto al centro del embalse de Calima


5.4.10 Influencia de la variación de volumen del embalse de Calima en relación con el fenómeno ENSO




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.


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


(%)

<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


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:




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



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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



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.


Colombia



cercanía al embalse de Calima


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


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



Colombia


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.

https://www.isagen.com.co/SitioWeb/delegate/documentos/nuestro-negocio/generamos-energia/caracteristicas-tecnicas-central-sogamoso.pdf

https://www.isagen.com.co/SitioWeb/delegate/documentos/nuestro-negocio/generamos-energia/caracteristicas-tecnicas-central-sogamoso.pdf


Colombia


Figura 5-104 Unidades cronoestratográficas en las proximidades de la represa de Topocoro


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



Colombia


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.


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


21 Tomado de Castro et al., 2015.


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


25/07/2000 06:13:17 6,926 -73,004 21,3 4,6 SANTANDER PIEDECUESTA


19/09/2000 03:56:07 6,804 -73,101 0,0 2,9 SANTANDER LOS_SANTOS



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




21/12/2000 11:01:45 7,086 -73,334 4,6 2,6 SANTANDER LEBRIJA


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


Colombia



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



Colombia


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.


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.


alrededores de la represa de Topocoro



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


Colombia


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



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.


Colombia


Figura 5-109 Distribución en magnitud de sismos registrados en alrededores de represa de Topocoro



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



Colombia



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


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.


registrados en los alrededores de la represa de Topocoro



Colombia


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


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.


Colombia


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


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.




sobrecarga hidrostática generada por la represa de Topocoro:




una presión de contacto “q” igual a 69 ton/m2 (≈ 0.68 MPa).


Colombia



encuentra un incremento de esfuerzos correspondiente al 10% (Δσz = 0.10q ≈ 0.07





Topocoro es de 8.13 km.


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



Colombia


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



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.


Colombia



hidrostática de embalse de Topocoro


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.


Colombia



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.


análisis realizado a la represa de Topocoro


Tabla 5-15 Leyenda de delimitaciones gráficas de interés para los alrededores de la represa de

Topocoro


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


29,6 Distancia a Falla de Bucaramanga



20,1 Distancia a Falla de La Salina / de Suarez


Colombia


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


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



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


Colombia


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.


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


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.


Colombia


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


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


Distancia al Centro

de la Represa

Cantidad de Sismos

Registrados

Porcentaje respecto


(%)

<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


Colombia


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


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



Colombia


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


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



Colombia


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


Figura 5-127 Velocidad de los procesos de descarga en relación con la magnitud de los sismos registrados en cercanía al embalse de Topocoro



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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



Colombia


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


Colombia


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


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


Colombia


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


Para el caso del análisis de la represa de Topocoro, el valor del parámetro b puede

considerarse sin variación significativa antes y después de su construcción, sin embargo,

su tendencia ligeramente mayor después de entrar en operación puede relacionar en el

corto plazo la ocurrencia de eventos de menor magnitud respecto a los de mayor liberación

de energía. En complemento, en la medida que el período de registro de eventos aumente


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después de construida la represa (Topocoro D-R), análisis posteriores podrán estimar si el

comportamiento de la curva G-R se mantiene igual, o si, por el contrario, puede reflejar

una tendencia a la ocurrencia de eventos de mayor magnitud.

En relación con los eventos sísmicos ocurridos en los alrededores de las represas, es

importante analizar que para cada una de ellas se observó un incremento en la cantidad

de sismos registrados a partir de los años 2008 y 2009, el cual, aunque no ofrece la misma

tasa de crecimiento para todas las represas si guarda una coherencia con el incremento

en la cantidad de instrumentos sísmicos que fueron puestos en operación por la RSNC a

partir del año 2008, lo que mejoró la detección y localización de los sismos en estas

regiones. En la Figura 6-5 se presenta de forma integrada los sismos registrados en cada

una de las represas así como el incremento de la cantidad de estaciones en operación

anualmente por parte de la RSNC.

Figura 6-5 Registro acumulado de eventos sísmicos en los alrededores de las represas de estudio


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


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


Figura 6-8 Mayores sismos registrados en cada represa y su distancia al centro de los embalses



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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


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



después de la construcción de la represa. Profundidad entre 5 y 10 km.



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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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sismicidad antropogénica: análisis de la sismicidad

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