convenio de colaboración entre el ministerio de medio ambiente y el

ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE EL
MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y EL COLEGIO
OFICIAL DE GEÓLOGOS PARA LA REALIZACIÓN DE
ESTUDIOS SOBRE LA PRESA DE ITOIZ
INFORME DE SUPERVISION DE LOS ESTUDIOS
Y ANÁLISIS DISPONIBLES SOBRE LA SEGURIDAD
DE LA PRESA DE ITOIZ
DICIEMBRE DE 2005
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE EL
MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y EL ILUSTRE COLEGIO
OFICIAL DE GEÓLOGOS PARA LA REALIZACIÓN DE
ESTUDIOS SOBRE LA PRESA DE ITOIZ
ÍNDICE GENERAL
INFORME
-
MEMORIA RESUMEN
-
PARTE I:
-
PARTE II: Evaluación de la peligrosidad sísmica en Itoiz
-
PARTE III: Condiciones de estabilidad de la ladera izquierda de la Presa de Itoiz
Sismicidad en el entorno del Embalse de Itoiz
ANEXOS
-
ANEXO I: Informe sobre la sismicidad registrada en la zona próxima a la Presa
de Itoiz
-
ANEXO II: Informe sobre la sismicidad y la estabilidad de la ladera izquierda de
la Presa de Itoiz (Navarra)
-
ANEXO III: Interpretación de los registros de piezómetros e inclinómetros de la
ladera izquierda de la Presa de Itoiz
-
ANEXO IV: Relación de la documentación consultada
-
ANEXO V: Datos básicos de la Presa de Itoiz
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
MEMORIA RESUMEN
CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE EL MINISTERIO
DE MEDIO AMBIENTE Y EL ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
PARA LA REALIZACIÓN DE UN ESTUDIO SOBRE
LA SEGURIDAD DE LA PRESA DE ITOIZ
DICIEMBRE DE 2005
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
INTRODUCCIÓN
El presente Informe se redacta a petición del Ilustre Colegio de Oficial de Geólogos de
España (ICOG) quien recibió el encargo del Ministerio de Medio Ambiente (MIMAM) de
emitir un estudio sobre las condiciones de seguridad de la Presa de Itoiz, en el marco de un
Convenio de Colaboración MIMAM – ICOG de fecha 20 de junio de 2005.
El ICOG designó al Profesor Luis González de Vallejo para que formara una Comisión de
Expertos, con la supervisión del ICOG, que llevara a buen fin el Informe y se alcanzaran los
objetivos marcados por el MIMAM. En consecuencia, se procedió a formar la citada
Comisión, que fue aprobada por el ICOG, y que está constituida por los siguientes geólogos
colegiados y la colaboración de expertos extranjeros:
Presidente:
-
D. Luis I. González de Vallejo. Geólogo. Dr. en Geología. Catedrático de
Ingeniería Geológica (U.C.M.). MSc. Ingeniería Geológica (IC).
Expertos nacionales:
-
D. J. Angel Rodríguez Franco. Geólogo. Master en Ingeniería Geológica U.C.M.
-
D. Juan Miguel Insúa Arévalo. Geólogo. Master en Ingeniería Geológica U.C.M.
-
D. Julián García Mayordomo. Geólogo. Master en Ingeniería Geológica U.C.M.
Doctor en Geología.
-
D. Alberto Mazariegos de la Serna. Geólogo. Prof. Titular de Geotecnia y
Cimientos y Geología Aplicada (UPM).
Expertos extranjeros:
-
D. Ricardo Oliveira. Catedrático de Ingeniería Geológica (UNL). Dr. “Honoris
Causa” (UCM)
-
D. Julián Bommer. Dr. en Ingeniería Sísmica (UL). Profesor Titilar de Riesgo
Sísmico (IC). Reader in Earthquake Hazard Assesment (IC)
UCM: Universidad Complutense de Madrid. UNL: Universidad Nova de Lisboa. UL: Universidad de Londres.
IC: Imperial College of Science and Technology de Londres. UPM: Universidad Politécnica de Madrid.
1
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
El Informe consta de tres Partes y cinco Anexos, con los siguientes contenidos:
PARTE I:
Sismicidad en el entorno del Embalse de Itoiz
PARTE II:
Evaluación de la peligrosidad sísmica en Itoiz
PARTE III:
Condiciones de estabilidad de la ladera izquierda de la Presa de Itoiz
ANEXO I:
Informe sobre la sismicidad registrada en la zona próxima a la Presa
de Itoiz. (Julian J. Bommer).
ANEXO II:
Informe sobre la sismicidad y la estabilidad de la ladera izquierda de la
Presa de Itoiz (Ricardo Oliveira).
ANEXO III:
Interpretación de los registros de piezómetros e inclinómetros de la
ladera Izquierda de la Presa de Itoiz (Alberto Mazariegos).
ANEXO IV:
Relación de la documentación consultada
ANEXO V:
Datos básicos de la Presa de Itoiz
En cada una de las partes del Informe se detallan las conclusiones y recomendaciones
específicas a la temática analizada. Como prólogo del Informe se incluye una Memoria de
Conclusiones Generales, sin entrar en detalles técnicos ni profundizar en los argumentos,
aspectos que se recogen en el Informe. Su objetivo es facilitar la lectura de las principales
conclusiones alcanzadas y transmitirlas en un lenguaje más asequible a un mayor número
de interesados.
2
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
CONCLUSIONES GENERALES
Las conclusiones generales alcanzadas por la Comisión designada por el Ilustre
Colegio Oficial de Geólogos para dictaminar sobre las condiciones de seguridad de
la Presa de Itoiz en lo referente a la sismicidad y a la estabilidad de la ladera
izquierda son las siguientes:
1. Una vez analizados los estudios, informes y proyectos realizados durante las dos
últimas décadas para el Proyecto Constructivo y Puesta en Carga de la Presa de
Itoiz, en lo referente a la estabilidad de la ladera izquierda y la sismicidad, que
incluyen los aspectos geológicos, sismológicos, geotécnicos y de auscultación de la
ladera por inclinometría, extensometría y bases topográficas y red sísmica local,
referenciados en el Anexo IV del Informe, se manifiesta que dichos estudios,
informes y proyectos han sido realizados de acuerdo con los principios de la
buena práctica y conforme al estado del conocimiento del momento de su
realización. Así mismo, dichos estudios, informes y proyectos han cumplido los
criterios, especificaciones y normativas vigentes en dicho momento.
2. En relación a la sismicidad registrada en el entorno del Embalse de Itoiz, ésta
responde al concepto de sismicidad anticipada por el llenado del embalse. Este
concepto no implica que el embalse genere por sí mismo sismicidad, sino que
anticipa o desencadena un proceso de sismicidad natural.
En consecuencia, la sismicidad anticipada y la natural no tienen por qué diferir
en cuanto a su magnitud, es decir, el terremoto anticipado por efecto del embalse
sería semejante al que en un futuro se produciría de forma natural.
Aunque la predicción del fenómeno sísmico aún no es factible, sí pueden tomarse
ciertas medidas frente a la posible aceleración del ciclo sísmico, limitando en la
3
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
medida de lo posible la velocidad de llenado y vaciado del embalse, adaptándose
siempre a las prescripciones del Programa de Puesta en Carga durante esta etapa
previa a la explotación.
3. En relación a las acciones sísmicas resultantes del “Estudio de Riesgo
Sísmico” de la Presa de Itoiz, incluidas en los proyectos de construcción de los años
1989 y 1992, éstas cumplen con las prescripciones técnicas de la normativa
vigente sobre construcción sismorresistente (Parte General de la NCSE-02) y sobre
seguridad de presas ante seísmos (artículo 18 del Reglamento Técnico sobre
Seguridad de Presas y Embalses).
Se ha comprobado que la acción sísmica propuesta para el periodo de retorno de
1.000 años (Terremoto de Proyecto) equivale a la acción sísmica del periodo de
retorno de 3.000 años (Terremoto Extremo) que resultaría de aplicar la NCSE-02
(Normativa Sismoresistente actualmente en vigor).
No obstante, el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la Presa de Itoiz es mejorable
respecto a las metodologías actuales de análisis de la peligrosidad sísmica en
emplazamientos de infraestructuras relevantes. A este respecto se proponen las
siguientes recomendaciones dirigidas a incrementar y mejorar los datos disponibles
y emplear técnicas de análisis conformes con el conocimiento científico-técnico
actual:
-
Se recomienda la instalación de al menos tres nuevos acelerómetros en
el entorno de la Presa de Itoiz. Uno de ellos debe emplazarse en campo libre
y sobre basamento rocoso a cierta distancia de la presa. Los otros dos deben
instalarse sobre la ladera izquierda, también en campo libre, uno en la parte
inferior y otro en la parte superior.
-
Se recomienda la realización de un estudio de peligrosidad sísmica de
acuerdo con actuales metodologías de análisis de la peligrosidad sísmica
dentro de las labores de seguimiento y control del programa de puesta en
4
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
carga y funcionamiento a largo plazo de la presa. Este estudio estará
orientado a proporcionar la acción sísmica requerida para realizar un análisis
dinámico de la ladera y presa (espectros de respuesta de probabilidad
uniforme y/o acelerogramas reales del movimiento del suelo para diferentes
escenarios sísmicos). En el apartado I.5 y II.9 del Informe se detallan estos
aspectos.
4. En relación con las condiciones de estabilidad de la ladera izquierda, ésta ha
sido analizada diferenciando dos sectores en función de sus condiciones geológicas.
El primer sector comprende a la formación denominada megacapa rocosa y el
segundo corresponde a la denominada megacapa detrítica. Ambos sectores se
sitúan en la ladera izquierda de la cerrada. Las conclusiones alcanzadas son las
siguientes:
-
Las
condiciones
de
estabilidad
de
la
megacapa
rocosa
son
independientes de la explotación del embalse, pues no se ve afectada por
los procesos de llenado o desembalse, al situarse por encima de la cota de
máximo embalse.
-
Del análisis detallado de los distintos factores geológicos, hidrogeológicos y
geotécnicos (apartado III.6) se concluye que la megacapa rocosa es
estable, tanto en las condiciones actuales como ante posibles acciones
derivadas de la sismicidad o de las presiones intersticiales en el macizo
rocoso, de acuerdo con las hipótesis consideradas en este Informe.
-
No obstante, se recomienda que los contenidos de los estudios geológicos y
geotécnicos e hidrogeológicos realizados para el proyecto y construcción de
la presa sean complementados con los siguientes trabajos que se
señalan a continuación y se detallan en el apartado III.7; durante el Programa
de Puesta en Carga y Fase de Explotación de la Presa:
5
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
•
Instalación de una red inclinométrica complementaria a la actual.
•
Instalación de piezómetros adicionales.
•
Instalación de sistemas sónicos para detección de ruidos.
•
Coordinación de los distintos sistemas de auscultación de forma que se
puedan establecer relaciones temporales entre los registros.
•
Caracterización geomecánica de los materiales de la ladera izquierda
(megacapa rocosa) y de las superficies de contacto megacapa rocosa
y sustrato.
•
Caracterización hidrogeológica de la megacapa rocosa.
•
Estudio hidrogeológico de la ladera izquierda según se especifica en el
apartado III.7.
•
Análisis de estabilidad de la ladera a partir de la información
complementaria citada para condiciones estáticas y dinámicas.
-
En cuanto a las condiciones de estabilidad de la megacapa detrítica,
dichas condiciones se verán afectadas por las oscilaciones del nivel de
llenado del embalse, pues se encuentra en su mayor parte por debajo de la
cota
de
máximo
embalse.
Estas
oscilaciones
pueden
ocasionar
inestabilidades superficiales o de carácter local, asociadas a zonas de
mayor pendiente, o coincidiendo con los metros más superficiales del
depósito, sin embargo, sus consecuencias no afectarán a la seguridad ni al
normal funcionamiento de la presa.
-
La ejecución de los trabajos complementarios expuestos en este Informe es
compatible y no limita el actual proceso de puesta en carga del embalse.
6
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
PARTE I
SISMICIDAD EN EL ENTORNO DEL EMBALSE DE ITOIZ
INDICE
I.1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS...................................................................................... 1
I.2. ANTECEDENTES ............................................................................................................. 2
I.3. MARCO GEOLÓGICO Y SISMOTECTÓNICO................................................................. 4
I.4. EVALUACIÓN DE LA POSIBLE RELACIÓN DE LA SISMICIDAD CON EL
LLENADO DEL EMBALSE DE ITOIZ ............................................................................... 7
I.4.1. Conceptos sobre la sismicidad relacionada con el llenado de embalses ................ 7
I.4.2. Indicadores y parámetros característicos de la sismicidad anticipada por
embalses......................................................................................................................... 13
I.4.3. Serie sísmica de Itoiz ............................................................................................. 15
I.4.3.1. Distribución temporal de la sismicidad ....................................................... 16
I.4.3.2. Distribución espacial de la sismicidad e interpretación sismotectónica ..... 19
I.4.3.3. Parámetros característicos de la serie sísmica de Itoiz ............................. 22
I.4.4. Discusión y conclusiones sobre la posible relación de la sismicidad con el
llenado del embalse de Itoiz............................................................................................ 25
I.4.5. Evolución de la sismicidad relacionada con el embalse de Itoiz............................ 28
I.5. CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIONES....................................................................... 31
I.6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 33
PARTE PRIMERA
SISMICIDAD EN EL ENTORNO DEL EMBALSE DE ITOIZ
I.1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
A partir del mes de septiembre de 2004, y coincidiendo con el primer llenado del embalse de
Itoiz, se ha registrado en la zona una notable actividad sísmica, que tuvo su máxima
expresión en el terremoto del 18 de septiembre de 2004, con una magnitud de 4.6 mb(Lg)1.
Dada la proximidad al embalse de los epicentros y la coincidencia en el tiempo con su
llenado, se realizaron varios informes (ver Anexo IV) que evaluaron la posible relación de la
sismicidad con el llenado del embalse, así como sus implicaciones en la estabilidad de la
ladera izquierda situada justo aguas arriba de la cerrada.
El presente capítulo tiene por objetivo analizar la posible relación entre la ocurrencia de la
serie sísmica de Lizoáin de septiembre de 2004 con el llenado del embalse de Itoiz, a partir
de la revisión exhaustiva de los informes realizados hasta la fecha sobre todos los aspectos
relacionados con la sismicidad y sismotectónica del entorno del embalse. Las conclusiones
que aquí se exponen integran los datos y experiencias aportados por los autores de los
informes analizados, todo ello contrastado con el estado actual del conocimiento sobre los
diferentes aspectos contemplados, y bajo el criterio científico y técnico de los autores
firmantes del presente informe.
1
La magnitud mb(Lg) es la magnitud de ondas de cuerpo calculada a partir de las máxima amplitud de las ondas Lg. Este es el
tipo de magnitud más utilizada por el Instituto Geográfico Nacional.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
1
I.2. ANTECEDENTES
Se han examinado cinco informes y un trabajo de investigación realizados hasta la fecha
sobre sismicidad y sismotectónica relacionados con el embalse de Itoiz. Dichos documentos
se encuentran listados en el Anexo IV.
El primer informe sobre esta temática es el realizado en diciembre de 2004 por el Dr. García
Yagüe con el título “Análisis de la sismicidad registrada en el entorno de la presa de Itoiz
(Navarra)”, en el que basándose en la comparación de la sismicidad de Itoiz con varios
aspectos y parámetros obtenidos en casos de sismicidad relacionada con el llenado de
embalses reconocidos a nivel mundial, define la sismicidad del entorno de Itoiz como un
fenómeno natural no relacionado con el llenado del embalse.
El siguiente informe lo realiza el Dr. Rueda Núñez en enero de 2005, y lleva por título
“Informe sobre los terremotos ocurridos en Itoiz (Navarra) en septiembre de 2004”. Este
autor compara la sismicidad habitual en la zona con la serie de septiembre de 2004. En su
conclusión ni confirma ni niega la posibilidad de que sea sismicidad relacionada con el
llenado del embalse, pero parece que se decanta más por que sea un “fenómeno natural” no
relacionado con el embalse.
En Febrero de 2005, el Dr. García Sansegundo realiza un informe con el título “La estructura
geológica del entorno del embalse de Itoiz (Navarra)”. En este informe se expone una
detallada interpretación de la estructura geológica del entorno, para concluir relacionando
directamente la sismicidad con el llenado del embalse.
En el mismo mes de Febrero de 2005, de forma paralela el Dr. Casas Sainz realiza un
extenso informe con el título “Sismicidad Inducida por el Embalse de Itoiz”, en el que
después de revisar diferentes aspectos teóricos sobre la sismicidad relacionada con el
llenado de embalses, destaca las similitudes de la serie sísmica de septiembre de 2004 con
los casos reconocidos a nivel mundial. Así mismo, realiza una interpretación tectónica para
dicha serie.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
2
El siguiente informe fue el realizado en marzo-abril de 2005 por el Dr. Herraiz Sarachaga, y
que lleva por título “Sismicidad inducida por embalses. Una aproximación al estado del
conocimiento”. En este informe no se llega a ninguna conclusión referente al caso de Itoiz.
Como bien dice en el título, se limita a hacer una completa e interesantísima recopilación del
estado del conocimiento en cuanto a sismicidad relacionada con el llenado de embalses.
Por último, y aunque no es un informe en sí, se ha examinado el trabajo presentado en
forma de póster en la European Geophysical Union en abril de 2005 por un equipo integrado
principalmente por personal del Departamento de Geofísica y Tectónica del Instituto de
Ciencias de la Tierra Jaume Almera (CSIC) y también del Departamento de Geología de la
Universidad de Oviedo. El título de este trabajo es: “Aftershocks Series Monitoring of the
September 18, 2004 4.6 Lg Earthquake at Western Pyrenees: a case of Reservoir-Triggered
Seismicity?” “Análisis de la serie de réplicas del terremoto del 18 de septiembre de 2004 de
magnitud 4.6 (Lg) en los Pirineos Occidentales: ¿se trata de un caso de sismicidad
anticipada2 por embalses?”. En este trabajo se analizan los datos procedentes de 13
sismógrafos portátiles instalados por el CSIC en el entorno del embalse tras el terremoto
principal del 18 de septiembre de 2004. No afirman de manera explicita que se trate de un
caso de sismicidad relacionada con el llenado del embalse, pero hacen destacar aspectos
que apoyan esta teoría.
2
El concepto definido en inglés por reservoir-triggered seismicity se ha traducido al castellano en este informe como
“sismicidad anticipada por embalses”. En el apartado I.4.1 del presente informe se realiza una descripción detallada de dicho
concepto, la diferencia con el termino sismicidad inducida, y la justificación de su uso.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
3
I.3. MARCO GEOLÓGICO Y SISMOTECTÓNICO
El embalse de Itoiz se encuentra ubicado dentro de la denominada Zona Surpirenaica, que
forma parte de la zona externa de la Cordillera Pirenaica, cuya Zona Axial se encuentra más
al norte (Figura I.1).
Figura I.1. Entorno geológico regional del embalse de Itoiz (Tomada de Varnolas y Pujalte, 2004). La estrella
marca la ubicación del embalse de Itoiz al Este de Pamplona.
Los materiales que afloran en la zona son, en su práctica totalidad, de edad Terciaria. Se
trata de depósitos principalmente turbidíticos de margas y areniscas con intercalaciones de
paquetes calcáreos. Todos estos materiales se encuentran plegados y afectados por
cabalgamientos de vergencia sur. Estos cabalgamientos involucran el zócalo paleozoico y
fueron formados como consecuencia de la compresión alpina producida por la convergencia
de las placas africana y euroasiática. La cobertera de materiales mesozoicos y terciarios
tiene varios niveles de despegue, especialmente el Triásico Superior (Keuper). La zona del
embalse se encuentra en uno de los grandes anticlinorios asociado a un cabalgamiento que
se encuentra a 4 km de profundidad afectando al basamento paleozoico. Esta superficie ha
sido detectada por sísmica de reflexión y por el sondeo Aoiz-I (4200 m de profundidad). Este
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
4
cabalgamiento es el denominado por diferentes autores como Oroz-Betelu (continuación del
cabalgamiento de Guarga), Aoiz o de Gavarnie, y tiene, como la mayoría de las estructuras
de la zona, una dirección N100-110E. El eje del anticlinorio asociado a este cabalgamiento
tiene en este sector una inmersión regional hacia el Oeste, ya que se encuentra muy
próximo a la terminación occidental del cabalgamiento. Esto hace que los pliegues menores
dentro de la gran estructura presenten también sus ejes con la misma inmersión hacia el
Oeste, como es el caso del anticlinal sobre el que se sitúa la cerrada de la presa, que
condiciona el buzamiento de las capas en esta dirección.
También se ha descrito en el entorno del embalse fallas de movimiento normal. Alguna de
estas fallas ha sido cartografiada en superficie (IGME, 1978a; IGME, 1978b; Gobierno de
Navarra, 1994a, 1994b, 1997) donde aparecen con dirección aproximada N90-110E y
buzamientos altos. Entre ellas destaca por su longitud cartografiada (>20 km) la Falla de
Monreal, situada unos 20 km al sur de la cerrada del embalse. Por otro lado, también se han
descrito fallas normales en el entorno regional en base a mecanismos focales y al análisis
poblacional de fallas realizado para el proyecto SIGMA (CSN, 1998). En este proyecto, en el
que se presenta la distribución de tensiones recientes y actuales en la Península Ibérica, se
considera que la zona está sometida a un tensor de esfuerzos con el esfuerzo máximo
principal (σ1) muy próximo a la vertical, y clasifica la zona como una zona entre extensivadireccional y, simplemente, extensiva. Esta disposición de esfuerzos es coherente con los
datos de mecanismos focales de falla normal considerados en el Mapa de Esfuerzos
Mundial (World Stress Map: Reinecker et al., 2005).
Respecto a la distribución de la sismicidad en la zona en relación con las estructuras
tectónicas, hay que decir que no se aprecia ninguna relación clara. No obstante, hay que
destacar que resulta muy complicada cualquier estimación de este tipo dadas las
características de moderada sismicidad de la zona. De lo que sí se puede hablar es de la
ocurrencia de más del 95% de la sismicidad en una franja de profundidades hasta los 12 km
(Figura I.2), lo cual es compatible con la condición de fragilidad de la corteza sismogenética
(Scholz, 1990).
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
5
Distribución de la sismicidad con la profundidad
Numero de eventos
0
5
10
10
5
7
55
Profundidad (km)
3
3
10
2
2
15
1
20
1
1
6
4
7
8
9
15
20
25
23
5
25
30
Figura I.2. Distribución de la sismicidad con la profundidad en el entorno sismotectónico del embalse de Itoiz.
(Datos del IGN)
Hay que destacar la importante cantidad de eventos con un valor de profundidad de 5 km.
Este valor no tiene ningún significado sismotectónico. Se trata de un valor muy repetido en
el registro sísmico de toda la península Ibérica relacionado con el método de localización
empleado.
En cuanto a la sismicidad de la zona, el IGN la considera como “moderada”. A nivel regional,
existen registros de intensidad hasta VIII (Martes, Huesca, 1923) y magnitudes de hasta 4.5
mb (Puente la Reina, Navarra, 1982). En el entorno más cercano al embalse (menos de 10
km) se han registrado, según el IGN, 12 eventos de intensidad IV y magnitud hasta 2.6 mb.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
6
I.4. EVALUACIÓN DE LA POSIBLE RELACIÓN DE LA SISMICIDAD CON EL LLENADO
DEL EMBALSE DE ITOIZ.
I.4.1. CONCEPTOS SOBRE LA SISMICIDAD RELACIONADA CON EL LLENADO DE
EMBALSES.
En primer lugar, es importante definir la terminología asociada a este fenómeno. En la
casuística mundial clásica es habitual encontrar la denominación de “sismicidad inducida”
(induced seismicity) para definir la sismicidad asociada a la puesta en carga y actividad de
un embalse. No obstante, el término más aceptado actualmente en la literatura
especializada es el de triggered seismicity (Simpson, 1986; Gupta 2002; McGarr et al. 2002;
entre otros muchos), que se podría traducir por sismicidad desencadenada o sismicidad
anticipada. El término de sismicidad inducida sigue utilizándose para aquellos procesos en
los que la liberación de energía es directamente proporcional a la variación de esfuerzos
introducida en el terreno, como sucede con la sismicidad asociada a la extracción o
inyección de fluidos. Con el término sismicidad anticipada se describe más adecuadamente
el fenómeno por el que la acción del llenado de un embalse desencadena una serie sísmica
asociada a una falla que se encuentra en el límite de rotura (Figura I.3). El embalse aporta
una variación mínima a la tensión de la corteza en comparación con los esfuerzos tectónicos
y gravitatorios que encontramos en el terreno, por lo que el embalse solamente acelera el
ciclo sísmico, y en el peor de los casos, desequilibra el estado tensional si éste se encuentra
en el límite de equilibrio frente a la rotura. Es decir, un embalse por sí mismo no genera
sismicidad (a excepción de una mínima microsismicidad), lo que hace es desencadenarla o
anticiparla.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
7
Figura I.3. Esquema de variación de los esfuerzos con el tiempo en una zona de falla. La línea intermitente
muestra el ciclo sísmico natural. La caída de esfuerzos (∆S) de un terremoto es recuperada durante el periodo
intersísmico RT. Cuando se alcanza el nivel de rotura y se produce un terremoto, el ciclo se inicia de nuevo. Si se
introduce un cambio en el nivel de tensiones (β∆S), por ejemplo con un embalse, el tiempo del periodo
intersísmico se reduce (βRT). Si el incremento de tensiones se produce muy cerca del límite de rotura, al final del
ciclo intersísmico, se desencadena la rotura anticipadamente. (Modificada de Simpson, 1986).
Por lo tanto, la sismicidad anticipada por un embalse y la sismicidad “natural” de una zona
no tienen porqué diferir en cuanto a magnitud. Es decir, el terremoto anticipado por un
embalse es el mismo que se produciría en el futuro de forma “natural” si no se hubiese
introducido una variación de esfuerzos de origen antrópico.
La sismicidad que se pueda asociar al llenado de un embalse depende principalmente de las
características del entorno sismotectónico en el que se encuentre el embalse, es decir, de
los esfuerzos existentes en la corteza sismogenética y de las fallas presentes en la zona
(Gupta, 2002). No obstante, la altura de la presa y el volumen embalsado influyen en este
proceso (Baecher y Keeney, 1982). Cuanto mayor sean las dimensiones del embalse, mayor
es el incremento de esfuerzos y mayor es el número de fallas afectadas y, por lo tanto, más
posibilidades hay de que se genere sismicidad anticipada.
En cuanto a los mecanismos por los cuales una falla es llevada a su límite de rotura en
relación con el llenado de embalses, se apuntan los siguientes factores, ya sean
independiente o conjuntamente:
•
Aumento de los esfuerzos totales en la zona de falla como respuesta elástica a la
carga que supone el peso del agua embalsada.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
8
•
Aumento de la presión intersticial debida a la disminución de la porosidad por
compactación que se genera en rocas saturadas como respuesta elástica al aumento
de carga de agua.
•
Aumento de la presión intersticial producida por la filtración procedente del agua del
embalse, que genera una variación en el nivel de la columna de agua del terreno.
Cualquiera de estas variaciones afectan a la relación que existe entre esfuerzos de cizalla
(τ) y esfuerzos normales (σn) según el modelo de rotura de Mohr-Coulomb, y que viene
definida por la ecuación:
τ = c + (σn-u)·tgϕ
donde u es la presión intersticial, y c y ϕ los parámetros resistentes de la falla, siendo c la
cohesión y ϕ el ángulo de rozamiento interno. Bajo esta relación la rotura se alcanzará por
dos razones principalmente3: (1) Aumento de la presión intersticial (∆u), y/o (2) por aumento
de la relación entre el esfuerzo de cizalla y el esfuerzo normal (∆τ/σn).
Aplicando este modelo de rotura, es importante distinguir en qué estado tensional y qué tipo
de fallas son susceptibles de ser afectadas por el embalse. La orientación de las falla
respecto a los esfuerzos es fundamental para entender las variaciones de la relación τ/σn.
(Figura I.4).
3
Se supone que los parámetros resistentes de la falla son constantes. En algún caso se ha descrito la pérdida de cohesión por
lavado del material arcilloso que rellena las fallas como factor de desequilibrio frente a la rotura, pero esto no es habitual.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
9
A
B
C
D
Figura I.4. Efecto sobre las tensiones del llenado de un embalse en tres ambientes tectónicos diferentes: A) falla
normal, B) falla en dirección y D) cabalgamiento, y con la subida del nivel freático en cualquiera de ellos (C). Los
diagramas de Mohr muestran tres estados tensionales: uno inicial (INITIAL) en el que se reflejan únicamente las
tensiones tectónicas (antes del llenado del embalse), otro transitorio (TRANSIENT) en el que se representa el
incremento de tensión total debido a la carga elástica del agua embalsada, y uno final (FINAL) en el que se
combina la carga total con los efectos de la presión intersticial. Se considera el aumento del esfuerzo horizontal
como un medio en respuesta elástica al incremento de tensión vertical. Obsérvese como en el caso D el círculo
de Mohr se aleja de la envolvente de rotura en el estado final. Los bloques diagrama muestran el tipo de falla y la
orientación de los esfuerzos principales máximo (σ1) y mínimo (σ3). La dirección de las flechas muestra el valor
relativo al desviador respecto al esfuerzo principal intermedio (σ2) (Modificada de Jacob et al, 1979)
Esto se confirma con la conclusión de varios autores (Gupta et al., 1972) que encuentran
que la sismicidad anticipada por embalses es más propia de zonas con fallas normales y/o
en dirección o de desgarre, que en zonas de cabalgamientos, llegando a haber incluso algún
caso en el que el llenado de un embalse ha reducido la sismicidad de una zona con
cabalgamientos (Embalse de Tarbela –Pakistán. Jacob et al., 1979). Ver Figura I.4.
Pero no solo el proceso de llenado en sí es el desencadenante de la sismicidad. Se han
descrito varios casos en los que la sismicidad registrada se ha visto directamente
relacionada con la velocidad de llenado y vaciado de embalse. En el caso de Nurek,
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
10
Simpson y Negmatullaev (1981) describen como una rápida velocidad de llenado produce
un efecto estabilizador ficticio. Una vez que se para el proceso de llenado, se produce la
compensación de la presión intersticial, retardada respecto a la carga elástica por el lento
flujo de agua a través del macizo. Es entonces cuando se lleva el sistema al límite de
equilibrio, registrándose entonces un aumento de la sismicidad. Este efecto puede verse
representado los casos A y C de la Figura I.4. Con el proceso de vaciado ocurre justo el
efecto contrario. Un vaciado rápido produce una situación de inestabilidad transitoria
generadora de sismicidad que se ve estabilizada con la bajada ralentizada de la presión
intersticial al final del proceso de vaciado (Figura I.5). Este efecto estabilizador se ve
incrementado por el consecuente ciclo de llenado del embalse.
Por otro lado, Simpson et al, (1988) distinguen la sismicidad en función del periodo de
tiempo transcurrido tras el llenado del embalse. Así, a la sismicidad ocurrida en un corto
intervalo de tiempo (menos de un año) la denominan sismicidad de respuesta rápida, y le
asignan una influencia más importante de los efectos de la carga elástica debida al peso del
agua embalsada. Esta sismicidad ocurre en las proximidades del embalse en niveles muy
superficiales (<10 km) y es de baja magnitud. Frente a este proceso se encuentra el
denominado de respuesta retardada, que puede ocurrir después de varios ciclos de llenado.
A esta sismicidad se le asigna una mayor importancia de la presión intersticial ocasionada
en el proceso de filtración, mucho más lento que la carga elástica que es instantánea, y por
lo tanto con un lapso de tiempo mayor (hasta varios años). En general, los casos de
sismicidad anticipada por embalses son una combinación de ambos procesos. Gupta (2002)
distingue un tercer tipo de respuesta sísmica denominada sismicidad continuada para
aquellos casos en los que la sismicidad perdura año tras año durante la vida del embalse.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
11
Falla Normal
τ
σ1vertical
Estado Inicial
Vaciado rápido
Estado Final
φ
σ’n
c+
τ=
c
σ3vr σ3i
σ1vr σ1i
σ3f
σ
σ2vertical
Estado Inicial
Vaciado rápido
Estado Final
φ
σ’n
c+
τ=
σ3vr σ3i
σ1vr σ1i
tgφ
σ3f
σ1f σ
Falla Inversa
τ
σ3vertical
Estado Inicial
Vaciado rápido
Estado Final
φ
σ’n
c+
τ=
c
σ1f
Falla en dirección
τ
c
tgφ
σ3vr
σ3i
σ1vrσ1i
tgφ
σ3f
σ1f σ
Figura I.5. Efecto desestabilizador durante el proceso de vaciado de un embalse. En cualquiera de los casos de
estado tensional se observa como un vaciado rápido no permite la disminución de presión intersticial y el círculo
de Mohr se desplaza hacia la envolvente de rotura. Tras la disipación de la presión de poros se alcanza un
estado final más estable que el inicial. Se considera la variación del esfuerzo horizontal como un medio en
respuesta elástica la variación de tensión vertical. En todos los casos se ha considerado que la disminución del
esfuerzo total es 1/5 de la variación de la presión intersticial.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
12
I.4.2. INDICADORES Y PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LA SISMICIDAD
ANTICIPADA POR EMBALSES
Diferentes autores proponen una serie de indicadores y parámetros para determinar si la
sismicidad que se produce en una zona está asociada al llenado de un embalse o no. Estos
indicadores y parámetros están basados en la observación y análisis de numerosos casos
de sismicidad asociada a embalses en el mundo. No obstante, el estado de conocimiento
referente a este fenómeno no es lo suficientemente refinado como para utilizar un solo
indicador o parámetro para confirmar o descartar un caso de sismicidad anticipada por
embalses.
A continuación se muestra un listado de los indicadores y parámetros más utilizados (c.f.
Gupta, 2002; Gupta et al., 1972, Simpson, 1976):
1. Distribución espacial de la sismicidad:
a. En planta los epicentros se sitúan en el entorno de entre 20 y 25 km
(depende de los autores) alrededor del embalse.
b. En profundidad los hipocentros se sitúan en la franja que es susceptible de
ser afectada por el cambio de esfuerzos que supone la carga del embalse y el
aumento de la presión intersticial. Esta profundidad está estimada en menos
de 10 km para los procesos de respuesta rápida, y hasta 30 km en los de
respuesta retardada.
2. Coincidencia en el tiempo de la sismicidad y el llenado del embalse, con desfases
admitidos de hasta años en casos de respuesta retardada.
3. Localización del embalse en una zona de baja a moderada sismicidad.
4. Localización del embalse en un entorno sismotectónico con fallas normales o en
dirección (comparación con mecanismos focales, distribución espacial de réplicas,
orientación del tensor de esfuerzos, etc).
5. Parámetros relacionados con la distribución de réplicas y premonitorios de las series
sísmicas:
a. Características del parámetro b de Gutenberg-Richter:
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
13
i. El parámetro b de los premonitorios es mayor que el de las réplicas
(bprem>brepl)
ii. Los parámetros b tanto de réplicas como de premonitorios son
mayores que los de las series no asociadas al llenado de embalses en
la zona (bant>bnat.).
iii. Los parámetros b tanto de réplicas como de premonitorios son
mayores que el parámetro b regional (bant>breg).
b. Relación entre la magnitud de la mayor réplica (Mmax) y el evento principal
(M0):
i.
Mmax/M0 es alta (cercana a la unidad) en comparación con las series
“naturales” no asociadas al llenado de embalses.
ii. M0 - Mmax es baja (<1). Este índice fue propuesto antes que el anterior,
pero con el tiempo los diferentes autores han preferido la relación del
punto anterior. Aun así, sigue siendo utilizado para comparar con los
casos descritos antiguamente.
c. El descenso en el tiempo de la ocurrencia de réplicas es baja, en
comparación con las series “naturales” no anticipadas. Para calcular el
parámetro que defina esta disminución se utiliza la fórmula: n(t) = n1·t-h, en la
que se relaciona el número de eventos (n) ocurridos en un periodo de tiempo
(t) en función de los parámetros n1 y h, que se consideran característicos de
la zona. El parámetro h es menor en el caso de sismicidad anticipada que en
el caso de series sísmicas no relacionadas con el llenado de embalses.
d. El patrón de distribución de premonitorios y réplicas en el tiempo se ajusta al
modelo Tipo II descrito por Mogi (1963). Figura I.6.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
14
Figura I.6. Modelos de distribución de sismicidad según Mogi (1963). Tipo I: sin premonitorios, Tipo II con
premonitorios, y Tipo III sin terremoto principal. (Modificada de Mogi, 1963)
I.4.3. SERIE SÍSMICA DE ITOIZ
La sismicidad registrada en el entorno del embalse de Itoiz comenzó el 16 de septiembre de
2004. El evento de mayor magnitud, 4.6 mb(Lg), tuvo lugar el 18 de septiembre de 2004. A
fecha del 7 de Noviembre de 2005 se han registrado 276 eventos (según datos del Instituto
Geográfico Nacional).
El Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIC, que instalo una red de 13
sismógrafos portátiles inmediatamente después del terremoto principal, sitúa el número de
eventos sísmicos en más 300, sólo hasta diciembre de 2004. Esta discrepancia en el
número de eventos la atribuimos a los diferentes niveles de detección de cada una de las
redes sismográficas contempladas. Siendo la red del CSIC una red de mayor precisión, su
umbral de magnitud mínimo de detección es inferior al del IGN, y por tanto el número de
eventos registrados es mayor.
Por otro lado, el nivel de precisión en la localización de hipocentros es mayor en el caso de
los datos del CSIC, lo que es de gran utilidad para realizar interpretaciones sismotectónicas.
Para este tipo de interpretaciones, los datos del IGN hay que tratarlos con el adecuado
conocimiento de sus características4. La distribución, espaciado y tipología de la red de
sismógrafos del IGN están planteados para una óptima localización geográfica de la
4
En el informe presentado por el Dr. Rueda del IGN se muestra una buena práctica en el uso de los datos sísmicos, obteniendo
una distribución de réplicas bastante concordante con la que obtienen con la red de sismógrafos portátiles del CSIC.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
15
sismicidad a nivel nacional, pero no es adecuada para el detalle que se precisa para la
interpretación sismotectónica. Así, la localización tanto en planta como en profundidad
resulta muy complicada, y siempre se incluyen apreciables rangos de error, lo que hace que
la asignación de hipocentros a estructuras determinadas conlleve una importantísima
incertidumbre en la interpretación sismotectónica si no se aplican los filtros de error
adecuados. Además de este condicionante instrumental, hay que tener en cuenta los
condicionantes naturales. La moderada sismicidad que caracteriza a esta zona, implica la
ocurrencia de una escasa cantidad de eventos suficientemente precisos para realizar este
tipo de estimaciones con una mínima confianza, introduciendo importantes errores, sobre
todo en profundidad.
No obstante, el rango de tiempo de observación de la red del CSIC está más limitado que el
del IGN, ya que no incluyen datos con anterioridad al evento principal, ni del propio evento
principal, ni de los inmediatos posteriores. Tampoco presentan datos posteriores a diciembre
de 2004.
Por todo lo expuesto, en el análisis de la sismicidad que se realiza en este informe
consideramos los datos del IGN como más adecuados en todo lo relativo a distribución de
eventos y parámetros en el tiempo, mientras que en aquello que tenga que ver con la
distribución espacial consideramos más adecuados los datos del CSIC.
I.4.3.1. Distribución temporal de la sismicidad
La sismicidad registrada en el entorno del embalse de Itoiz tuvo el 18 de septiembre de 2004
su máxima magnitud (4,6 mb(Lg)), nueve meses después del inicio de la puesta en carga del
embalse, y unos 5 meses y medio después de alcanzar la máxima cota de embalse hasta la
fecha (Figura I.7).
En el gráfico de la distribución temporal de la sismicidad (Figura I.8) se puede observar
como el patrón de distribución de réplicas parece bastante constante hasta mediados de
abril de 2005, momento en el que se aprecia un importante aumento de registros. Una de las
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
16
explicaciones de este hecho es la incorporación en abril de 2005 de nuevos sismógrafos
instalados por el IGN en la zona, hace que se baje el umbral de detección, y que por lo tanto
se registren más eventos.
Relación entre la sismicidad y el llenado del embalse
570
5
560
550
3
540
530
2
Cota (m)
Magnitud mb(Lg)
4
520
1
510
500
dic-05
nov-05
oct-05
sep-05
ago-05
jul-05
jun-05
abr-05
may-05
mar-05
feb-05
ene-05
dic-04
nov-04
oct-04
sep-04
ago-04
jul-04
jun-04
may-04
abr-04
feb-04
mar-04
ene-04
0
Figura I.7. Evolución de la sismicidad comparada con la curva llenado-vaciado del embalse hasta Noviembre de
2005. Obsérvese como a partir de mediados Diciembre de 2004 hay un descenso en el número de eventos hasta
llegar a mediados de Abril de 2005. A partir de esta fecha además baja el umbral de magnitud mínimo de
detección debido a la instalación de nuevos sismógrafos por el IGN en la zona.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
17
Distribución del nº de eventos con el tiempo
100
100%
90
90%
80
80%
Inflexión en la curva de % acumulado.
Cambio de patrón de sismicidad
60
70%
60%
50
50%
40
40%
30
30%
20
20%
10
Frecuencia
% acumulado
Frecuencia
70
10%
% acumulado
nov-05
oct-05
sep-05
ago-05
jul-05
jun-05
may-05
abr-05
mar-05
feb-05
ene-05
dic-04
nov-04
oct-04
0%
sep-04
0
Fecha
Figura I.8. Distribución del número de eventos en el tiempo. Obsérvese como la curva de % acumulado cambia
su tendencia, teóricamente asintótica, a partir de mediados de Abril de 2005.
Sin embargo, y aunque el periodo de observación es aún muy corto, otro factor que ha
podido influir en la variación del número de registros es el efecto de la variación del nivel de
agua embalsada. El aumento de registros que se produce a partir de abril de 2005 podría
verse condicionado por el efecto desestabilizador retardado de la compensación de
presiones intersticiales debido al llenado del embalse, al que habría que sumar el del
vaciado que se produce a partir de julio de 2005 (Ver Figura I.7). Siguiendo este
razonamiento, a mediados de diciembre de 2004 se aprecia una disminución de la
sismicidad que coincide con la aceleración del llenado del embalse.
En nuestra opinión, la serie sísmica asociada al evento principal del 18 de septiembre de
2004 se puede ver afectada por el cambio de las condiciones de agua embalsada (al menos
a nivel teórico), por lo que para la evaluación de la posible relación de la sismicidad con el
llenado del embalse, en los apartados sucesivos únicamente se tendrá en cuenta la serie
que comprende desde septiembre de 2004 hasta diciembre de 2004, ya que es la única
serie susceptible de ser analizada bajo los parámetros establecidos en el apartado I.4.2.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
18
Por lo tanto, la serie sísmica principal se compone de un evento de 4.6 mb(Lg), seguido de
un total de 210 réplicas. La máxima magnitud de estas réplicas es de 3.8 mb(Lg). El evento
principal del 18 de septiembre de 2004 fue precedido por 10 premonitorios que tuvieron
lugar durante los dos días previos. Esta distribución de premonitorios y réplicas se ajusta al
Tipo II de los modelos de Mogi (1963).
La sismicidad desde diciembre de 2004 hasta el 7 de noviembre de 2005 (fecha limite de la
base de datos analizada en este informe) no alcanza magnitudes superiores a 3.0, y no
presenta patrones de distribución similares al de la serie que comenzó en septiembre de
2004, ya que no contiene ni siquiera un evento principal. Como se ha argumentado
anteriormente, los datos no son adecuados para ningún tipo de interpretación en cuanto a su
distribución espacial en planta y en profundidad, por lo que cualquier conclusión en este
sentido sería muy cuestionable.
I.4.3.2. Distribución espacial de la sismicidad e interpretación sismotectónica
El epicentro del terremoto principal del 18 de septiembre de 2004 se situó a 6 km al Oeste
del embalse, quedando el resto de epicentros en esa misma dirección entre 4 y 7 km, y
distribuidos según una orientación ONO-ESE.
En profundidad los hipocentros se han localizado entre los 3 y los 8 km, definiendo un plano
subvertical. Figura I.9.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
19
Figura I.9. Distribución espacial de hipocentros de los eventos registrado por el CSIC hasta Diciembre de 2004.
También se representan los mecanismos focales calculados por el CSIC. (Tomada del póster que se presentó en
la EGU por Ruiz et al. 2005)
En el mapa de la Figura I.9 se puede apreciar la distribución de réplicas en planta según una
nube en dirección N100-110E, mientras que en el perfil B-B’ se observa la distribución en
profundidad según un plano subvertical.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
20
En la Figura I.9 también se representan los mecanismos focales calculados para los eventos
de mayor magnitud. Mayoritariamente corresponden a fallas de tipo normal, algunos con
componente en dirección dextral. Estos mecanismos focales calculados por el CSIC
coinciden bastante con los calculados por el IGN (Figura I.10).
Figura I.10. Mecanismos focales calculados por el IGN para el evento principal (en la parte superior) y la réplica
mayor de la serie sísmica de Itoiz.
Del análisis de los mecanismos focales y de la distribución de réplicas calculada por el
CSIC, y siempre asumiendo los errores implícitos en el cálculo tanto de los mecanismos
focales, como de la localización hipocentral de las réplicas, se puede interpretar que el
movimiento responsable de la sismicidad es principalmente de falla normal. Esta falla
tendría una dirección aproximada N100-110E y buzamiento subvertical. Este tipo de fallas
es similar a las cartografiadas en la zona. Hay que destacar, además, la coincidencia de
esta dirección con la de una de las familias de diaclasado principales definidas en el entorno
de la cerrada de la presa (Ver Capítulo III).
El ajuste de este tipo de fallas con el tensor de esfuerzos regional no es del todo compatible.
La zona está considerada como una zona de tipo extensional-direccional o extensional, con
el esfuerzo máximo principal cercano a la vertical (σ1≈σv). El esfuerzo máximo horizontal
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
21
(Shmax) se encuentra en dirección NNE-SSO, lo que favorecería la actividad de fallas
normales en una dirección perpendicular a la de la falla a la que le asignamos la sismicidad
de la serie. No obstante, las evidencias de fallas cartografiadas y los mecanismos focales
existentes (no solo de esta serie, si no de otros calculados en la zona) hacen que esta
incompatibilidad sea una cuestión de debate científico que escapa al objetivo de este
capítulo.
I.4.3.3. Parámetros característicos de la serie sísmica de Itoiz
El análisis de los parámetros representativos de la sismicidad se ha realizado utilizando la
magnitud mb(Lg) obtenida por el IGN. Las distintas relaciones entre las escalas más
habitualmente utilizadas en los estudios de sismología (Ms, Mw, M, etc), se realizan
empíricamente, e incluyen una importante dispersión. En nuestra opinión, para el rango de
valores que componen la serie de Itoiz (≤ 4.6), la transformación a cualquiera de estas
escalas de magnitud introduciría un error mayor que el asumido si no se realiza dicha
trasformación.
• Parámetro b
Se ha calculado el parámetro b tanto de premonitorios como de réplicas para la serie
principal (hasta mediados de diciembre de 2005). El valor para los premonitorios ha sido
calculado para un rango de magnitud [2.0-4.0), un intervalo de muestreo de 0.5, para un
total de 8 eventos y un ajuste de la curva R2=0,891, resultando un valor bprem= 0,42. Para las
réplicas se han considerado un total de 152 eventos en un rango de magnitud [2.0-4.5),
intervalo de muestreo 0.5, con un ajuste de la curva R2=0,998, y resultando un valor de brepl
= 1,12. Para el cálculo de estos parámetros no se ha incluido el terremoto principal (Figura
I.11).
Lamentablemente no se ha podido realizar este tipo de análisis para una serie sísmica
similar en el mismo entorno sismotectónico no asociada al embalse de Itoiz, ya que no se ha
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
22
registrado
en
el
periodo
instrumental
moderno
(desde
1984)
ninguna
serie
lo
suficientemente bien definida como para obtener el parámetro b con un mínimo de fiabilidad.
G-R Premonitorios
G-R Réplicas
100
1000
nº eventos
nº eventos
100
10
b = 0,42
b = 1,12
10
Datos Totales
Datos ajustados
Datos Totales
Datos ajustados
R2 = 0,8909
1
2
R = 0,998
1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
M agnitud
5.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
M agnitud
Figura I.11. Distribución de Gutenberg-Richter para premonitorios y réplicas para el cálculo del parámetro b.
Respecto a la sismicidad regional, se ha considerado la sismicidad de la zona Surpirenaica,
ya que esta zona es la que comparte características sismotectónicas con la serie estudiada.
Así se ha descartado la zona axial pirenaica situada al norte. Para el cálculo del parámetro b
se ha tomado la sismicidad hasta la fecha de la serie a comparar, y se han descartado las
réplicas relacionadas con otros eventos. De esta manera, se ha calculado un valor para el
parámetro b de 0,62 para un rango de magnitud [3.0-6.0), un intervalo de muestreo 0.5, con
un total de 70 eventos y un ajuste de la curva R2=0,9972 (Figura I.12) En el cálculo se han
incluido las magnitudes estimadas para la intensidad de los terremotos históricos que se han
registrado en la zona Surpirenaica.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
23
G-R Regional
1000
100
nº eventos
b = 0,62
10
1
Datos Totales
Datos ajustados
Datos Historicos
2
R = 0.9972
0.1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
Magnitud
Figura I.12. Distribución de Gutenberg-Richter de la sismicidad de la región para el cálculo del parámetro b.
• Relación entre magnitudes
En cuanto a las relaciones entre magnitudes del evento principal (M0) y el de la réplica
mayor (Mmax) los valores que se obtienen son: Mmax/M0 = 0,82; y M0 - Mmax = 0,8.
• Disminución con el tiempo de la sismicidad
La estimación del parámetro h se ha realizado sobre la distribución temporal de las réplicas
(210) distribuidas en un periodo total de 94 días. El intervalo de observación considerado ha
sido de 1 día ((t) = 1 día). A los datos se les ha ajustado una curva de tipo potencial, por lo
que para evitar errores en el cálculo de la curva de ajuste se han descartado los valores
iguales a cero. De esta manera se ha obtenido un valor de h = 0,67 y un valor de n1 =
12,364; con un ajuste R2=0,519. (Figura I.13).
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
24
Distribución Temporal de Réplicas
100
n(t) = 15,271t -0,6734
90
2
R = 0,5192
Nº réplicas por día
80
70
60
50
40
30
20
Datos
Curva de tendenc ia
10
0
-25
0
25
50
75
100
Tiempo después del evento principal (días)
Figura I.13. Cálculo de la ecuación que define el descenso de réplicas con el tiempo para la serie de Itoiz.
I.4.4. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES SOBRE LA POSIBLE RELACIÓN DE LA
SISMICIDAD CON EL LLENADO DEL EMBALSE DE ITOIZ.
En base a lo expuesto en los tres puntos anteriores, se ha realizado un análisis comparativo
entre los indicios y parámetros evaluados en la sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
y los propuestos en la bibliografía especializada. Como se decía en el apartado I.4.2., no se
puede utilizar un solo indicador o parámetro para confirmar o descartar un caso de
sismicidad anticipada por embalses. Por ello, lo que hemos hecho para evaluar este caso es
comparar los argumentos a favor y en contra de la relación de la sismicidad con el llenado
del embalse. Un resumen de esta comparación se presenta en el Cuadro I.1.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
25
Cuadro I.1. Comparación entre los indicios y parámetros de la sismicidad relacionada con el llenado de embalse
y los calculados para la sismicidad del entorno del embalse de Itoiz.
INDICIOS Y PARÁMETROS
CARACTERÍSTICAS EN ITOIZ
Sismicidad
anticipada
SI
NO
9 meses después del inicio de llenado
5-6 meses después de alcanzar la
máxima cota de embalse hasta la fecha
U
a. Epicentros (D < 20-25 km)
Entre 4 y 7 km (Evento principal a 6 km)
U
b. Hipocentros (H < 30 km)
Entre 3 y 8 km (Evento principal a 6 km)
U
Sismicidad moderada
U
Mec. Focal Falla normal. Distribución de
réplicas falla normal. Estado esfuerzos
regional extensivo.
U
1. Coincidencia en el tiempo (< varios
años)
2. Distribución espacial
3. Localización del embalse en una zona
de baja a moderada sismicidad
4. Localización del embalse en un entorno
sismotectónico con fallas normales o en
dirección
5. Parámetros réplicas y premonitorios:
a. Parámetro b:
i. bprem>brepl
ii. bant>bnat.
iii. bant>breg
bprem= 0,42
brepl = 1,12
bprem= 0,42
Itoiz
brepl = 1,12
bprem= 0,42
Itoiz
brepl = 1,12
U
Nat
bprem= ?
brepl = ?
Breg = 0,62
-
-
-
-
b. Relación entre magnitudes
i. Mmax/M0 alta (próximo a 1)
ii. M0 - Mmax bajos (< 1)
c. Grado de disminución del número
de réplicas en el tiempo bajo (h ≤1)
d. Patrón de distribución de réplicas y
premonitorios según modelos de
Mogi (1963)
Mmax = 3,8 mb(Lg)
M0 = 4,6 mb(Lg)
Itoiz
h = 0,67
Mmax/M0 = 0,82
U
M0 - Mmax = 0,8
U
Nat
Tipo II
h =?
U
-
U
Del estudio de los distintos indicadores y parámetros resulta que:
1). La coincidencia en el tiempo de la sismicidad con el llenado del embalse apoya un
caso de sismicidad anticipada.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
26
2). La distribución espacial de los hipocentros (en planta y en profundidad) también
apoya un caso de sismicidad anticipada, ya que ésta se sitúa en el ámbito de
influencia de los cambios de presión intersticial producida por la variación del nivel
del embalse.
3). La sismicidad en la zona ha sido clasificada por el IGN como de moderada,
situación que se da en la mayoría de los casos de sismicidad anticipada descritos en
el mundo.
4). El estado tensional regional extensivo o extensivo-direccional, la existencia de
fallas normales cartografiadas en la zona, y los mecanismos focales también de tipo
normal, también apoyan que se trate de un caso de sismicidad anticipada.
5.a). En cuanto a las distintas relaciones del parámetro b, se obtienen resultados
poco concluyentes. En primer lugar, no se cumple la relación bprem>brepl, lo que se
ajustaría a un caso de sismicidad “natural”, no anticipada por embalses.
La comparación con series similares en la región de origen no anticipado no se ha
podido realizar, ya que hemos considerado poco adecuados los datos relativos a las
escasas series sísmicas registradas en la zona.
Por último, la relación de los parámetros b de la serie de Itoiz con el parámetro b
regional se cumple sólo en el caso de las réplicas, por lo que se satisface sólo la
mitad de la condición de sismicidad anticipada. En este caso no lo consideramos
como argumento ni a favor ni en contra.
Aunque no se ha contabilizado en el Cuadro I.1 como argumento a favor de la
sismicidad anticipada, hay que resaltar que el valor del parámetro b de las réplicas es
similar al de otros casos reconocidos en el mundo (Embalse de Koyna, Kremastra y
Kariba, ver Gupta et al. 1972). No obstante, estos valores forman parte de un amplio
número de casos en los que se aprecia una gran dispersión.
5.b). En cuanto a las relaciones entre magnitudes del evento principal y la réplica
mayor, hay que decir que se cumplen las dos condiciones que apoyan la relación de
la sismicidad con el llenado del embalse.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
27
5.c). El descenso del número de réplicas con el tiempo ofrece un parámetro h inferior
a la unidad, lo que supone una caída suave del número de réplicas con el tiempo.
Este parámetro apoya un caso de sismicidad anticipada por el embalse. No obstante,
este parámetro conlleva una importante incertidumbre asociada a su cálculo. Por otro
lado, el parámetro n1 no parece muy representativo del patrón de disminución del
número de réplicas, sino que parece estar más relacionado con el cómputo total de
eventos considerados en el cálculo, por lo que no creemos que sea un parámetro
discriminatorio.
5.d). Por último, la distribución de sismicidad con el tiempo se ajusta al modelo Tipo II
de Mogi (1963), con una serie corta de premonitorios, un evento principal y una serie
de réplicas prolongándose en el tiempo. Esto apoya que se trate de un caso de
sismicidad anticipada por el llenado del embalse.
En conclusión, como se ha comentado anteriormente, no existe un parámetro o indicio que
por sí solo sea un discriminante definitivo entre sismicidad “natural” y sismicidad anticipada
por embalses. Lo que se ha hecho para alcanzar las conclusiones de este informe ha sido
considerar todas las características propuestas como discriminantes discutidas en los
apartados anteriores y evaluarlas conjuntamente. De esta manera, llegamos a la conclusión
de que la sismicidad que se localiza en el entorno del embalse de Itoiz desde septiembre del
2004 se puede definir como un caso de sismicidad anticipada de respuesta rápida,
estrechamente relacionada con dicho embalse.
I.4.5. EVOLUCIÓN DE LA SISMICIDAD RELACIONADA CON EL EMBALSE DE ITOIZ.
En primer lugar, es importante recordar que la presencia del embalse en la zona lo único
que hace es acelerar el ciclo sísmico de las fallas existentes en el radio de influencia del
embalse. Sin embargo, el embalse no afecta en absoluto al potencial sísmico de la zona,
que queda definido exclusivamente por el estado tensional y por las características de las
fallas existentes. Por lo tanto, si la variación y distribución de tensiones en la corteza
asociadas con el llenado del embalse llevase a generar nueva sismicidad, ésta siempre
sería de características similares a la sismicidad “natural” de la zona.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
28
Con el conocimiento actual acerca del fenómeno sísmico y de la sismicidad anticipada por
embalses, no se puede afirmar que el llenado completo del embalse vaya a desencadenar
nuevas crisis sísmicas de importancia. Existen numerosos casos en la bibliografía mundial
en los que se alcanza un equilibrio tensional debido a la relajación producida por el evento
principal. Como ejemplo destaca el caso de Nurek en Tadjikistán (Soboleva y Mamadaliev,
1976, Simpson y Negmatullaev, 1981), donde se produjo un terremoto de magnitud 4.6 en
los estadios iniciales del llenado del embalse (104 metros de altura de agua embalsada), y
nunca más se ha registrado un evento de igual o superior magnitud, aún cuando se han
alcanzado los 300 m de altura de agua embalsada.
Sin embargo, existen otros casos en los que se ha registrado un aumento de la sismicidad
con el incremento de la cota de embalse. Si este fuese el caso de Itoiz, y se llegasen a
producir eventos sísmicos futuros, es posible establecer unas condiciones sismotectónicas
coherentes con la zona y estimar la magnitud máxima esperable en función de las fallas
capaces de romper, de su longitud, de su tipología y del tensor de esfuerzos a considerar,
entre otros factores. Para definir estos aspectos con suficiente fiabilidad, se precisaría de un
estudio detallado sobre la neotectónica, sismotectónica y paleosismicidad de la región que
escapa a los objetivos de este informe. No obstante, se puede considerar como factible una
potencial sismicidad anticipada por el embalse asociada a la rotura de fallas normales con
componente en dirección. Se considera extremadamente improbable que el embalse pueda
activar el cabalgamiento Oroz-Betelu con movimiento de falla inversa. Esta consideración
está basada en la casuística mundial de sismicidad relacionada con embalses, en las
características sismotectónicas generales de la región –en la que se evidencia la existencia
de fallas normales– y en que el tensor de esfuerzos tiene el esfuerzo máximo principal (σ1)
próximo a la vertical.
Aunque la predicción del fenómeno sísmico no es factible en la actualidad, sí se pueden
tomar medidas preventivas controlando algunos aspectos que se han demostrado que
influyen en la ocurrencia de la sismicidad relacionada con embalses. Como se ha explicado
en el apartado I.4.1 de este informe, la velocidad de llenado/vaciado del embalse genera un
desfase en la compensación de las presiones intersticiales que puede condicionar la
ocurrencia de sismicidad. En el caso del embalse de Itoiz, el plan de puesta en carga del
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
29
embalse sigue un patrón en las que las velocidades de llenado no superan los 0.2 a 0.6
m/día, siendo las de vaciado entre 0.3 y 1.0 m/día, con intervalos de variación de la cota de
embalse máximos de 30 m en ambos casos. En este sentido no existen trabajos en los que
se definan valores concretos a los que se asocie sismicidad. Sin embargo, los valores de la
velocidad de llenado/vaciado y escalones del plan de puesta en carga del embalse de Itoiz
están por debajo de los que se han observado en distintos casos en el mundo. Por ejemplo,
en el Embalse de Nurek se aplicaron velocidades de llenado por encima de 1 m/día con
intervalos de variación de la cota de embalse de más de 70 m (Simpson y Negmatullaev,
1981).
Por lo tanto, dada la falta de estudios detallados acerca de la definición de estos valores, no
se puede entrar en valoraciones a cerca de la eficacia del plan de puesta en carga del
embalse de Itoiz respecto a la reducción de la sismicidad. No obstante, consideramos este
plan bastante conservador en comparación a los casos descritos en la bibliografía mundial
de sismicidad anticipada relacionada con el llenado de embases.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
30
I.5. CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIONES
En base a todo lo expuesto en este capítulo se puede concluir que la sismicidad que se
localiza en el entorno del embalse de Itoiz desde septiembre del 2004 se puede definir como
sismicidad anticipada5 relacionada con el llenado de dicho embalse.
El embalse no afecta en absoluto al potencial sísmico de la zona, que queda definido
exclusivamente por el estado tensional y por las características de las fallas existentes, por
lo que la hipotética ocurrencia de futura sismicidad relacionada con el embalse tendría unas
características similares a las de la sismicidad “natural” de la zona. Por lo tanto, al igual que
ocurre con la sismicidad natural, cualquier tipo de predicción de la evolución sísmica
asociada al llenado del embalse no estaría justificada con el estado actual de conocimiento
sobre el fenómeno. La única incógnita que podemos despejar respecto a la sismicidad, es el
tamaño de potenciales terremotos en la zona definiendo las posibles fallas susceptibles de
ser afectadas por el aumento del nivel de embalse. Para ello, sería recomendable realizar un
estudio neotectónico, sismotectónico y paleosismológico de detalle.
Aunque la predicción del fenómeno sísmico no es factible en la actualidad, sí se pueden
tomar medidas preventivas frente a la aceleración del ciclo sísmico, controlando
principalmente la velocidad de llenado y vaciado del embalse, que se ha demostrado que
influye en la ocurrencia de la sismicidad. A priori, no se puede entrar en valoraciones del
plan de puesta en carga del embalse de Itoiz a cerca de su efectividad respecto a la
reducción de la sismicidad, dada la falta de estudios detallados en relación a este aspecto.
No obstante, consideramos el plan de puesta en carga del embalse bastante conservador en
comparación con los casos descritos en la bibliografía mundial de sismicidad anticipada
relacionada con el llenado de embases. Aun así, dentro de las labores de control y
seguimiento de la puesta en carga y funcionamiento a largo plazo del embalse, sería
recomendable realizar un estudio de viabilidad para, en la medida de lo posible, y siempre
que esto no afecte sustancialmente a la explotación inminente del embalse, rebajar la
velocidad tanto de los procesos de llenado como de los de vaciado, especialmente la de los
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
31
de vaciado, con el objetivo de que la presión intersticial pueda compensar la variación de
carga elástica y no se generen las condiciones de inestabilidad descritas en el apartado I.4.1
de este informe.
5
El concepto definido en inglés por reservoir-triggered seismicity se ha traducido al castellano en este informe como
“sismicidad anticipada por embalses”. En el apartado I.4.1 del presente informe se realiza una descripción detallada de dicho
concepto, la diferencia con el termino sismicidad inducida, y la justificación de su uso.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
32
I.6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Baecher, G.B. y R.L. Keeney, 1982. Statistical examination of reservoir-induced seismicity. Bull. Seim.
Soc. Am,72 (2), 553-569.
CSN, 1998. Proyecto SIGMA. Análisis del estado de esfuerzo tectónico, reciente y actual en la
Península Ibérica. Consejo de Seguridad Nuclear. Colección otros documentos 10.1998, 239 pp.
Gobierno de Navarra, 1994a.Cartografía Geológica escala 1:25.000 Hoja nº 142-I Aoiz.
Gobierno de Navarra, 1994b.Cartografía Geológica escala 1:25.000 Hoja nº 142-II Irurozqui.
Gobierno de Navarra, 1997. Mapa Geológico de Navarra escala 1:200.000.
Gupta, H.K, 2002. A review of recent studies of triggered earthquakes by artificial water reservoirs with
special emphasis on earthquakes in Koyna, India. Earth-Sciences Reviews, 58, 279-310.
Gupta, H.K., B.K. Rastogi y H. Narain, 1972. Some discriminatory characteristics of earthquakes near
the Kariba, Kremastra, and Koyna artificial lakes. Bul. Seism. Soc. Am., 62 (2), 493-507.
IGME, 1978a. Cartografía Geológica escala 1:50.000 serie MAGNA. Hoja nº 142 Aoiz.
IGME, 1978b. Cartografía Geológica escala 1:50.000 serie MAGNA. Hoja nº 116 Sangüesa.
Jacob, K.H., W.D. Pannington, J. Armbusber, L. Seeber y S. Farhatulla, 1979, Tarbela Reservoir,
Pakistan: A region of compressional tectonics with reduced seismicity upon initial reservoir filling.
Bulletin of the Seismological Society of America, 69 (4), 1175-1192.
McGarr, A., D. Simpson y L. Seeber, 2002. Case histories of induced and triggered seismicity. In:
International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology, Part A, eds. W.H.K. Lee, H.
Kanamori, P.C. Jennings & C. Kisslinger, Academic Press, 647-661.
Mogi, K.,1963. Some discussion on aftershock, foreshocks and earthquake swarms. The fracture of a
semi-infinite body caused by a inner stress origin and its relation to the earthquake phenomena.
Bull. Earth. Res. Inst., Tokyo, 41, 615-658.
Scholz, C. H., 1990. The mechanics of earthquakes and faulting. Cambridge University Press. 439 pp.
Simpson, D.W., 1886. Triggered earthquakes. Ann. Rev. Earth Planet. Sci.,14, 21-42.
Simpson, D.W., 1976. Seismicity changes associated with reservoir loading. Engineering Geology, 10,
123-150.
Simpson, D.W., W. Leith y C.H. Scholz, 1988. Two types of reservoir-induced seismicity. Bull. Seism.
Soc. Am., 78, 2025-2040.
Simpson, D.W y S.K. Negmatullaev, 1981. Induced seismicity at Nurek Reservoir, Tadjikistan, USSR.
Bull. Seism. Soc. Am.,71(5), 1561-1586.
Soboleva, O.V. y A. Mamadaliev, 1976. The influence of the Nurek reservoir on local earthquake
activity. Engineering Geology, 10, 293-305.
Reinecker, J., O. Heidbach, M. Tingay, B. Sperner, y B. Müller, 2005. The 2005 release of the World
Stress Map (disponible online en: www.world-stress-map.org)
Varnolas, A. y V Pujalte, 2004. La Cordillera Pirenaica. Definición, límites y división. En: Geología de
España. Editor principal: J.A. Vera. pp 233-241.
Parte I. Sismicidad en el entorno del embalse de Itoiz
33
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
PARTE II
EVALUACIÓN DE LA PELIGROSIDAD SÍSMICA EN ITOIZ
INDICE
II-1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS .....................................................................................1
II-2. MARCO LEGISLATIVO ....................................................................................................2
II-3. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS CONTENIDAS EN LAS NORMAS DE PRESAS ......3
II-4. DEFINICIÓN DE LA ACCIÓN SÍSMICA EN LA PDS-1 (1974) ........................................5
II-5. DEFINICIÓN DE LA ACCIÓN SÍSMICA EN LA NCSE-94
Y EN LA VIGENTE NCSE-02 ...........................................................................................7
II-6. EVALUACIÓN DEL “ESTUDIO DE RIESGO SÍSMICO” DE LA PRESA DE ITOIZ .......11
II-6.1. Evaluación de aspectos metodológicos generales ..........................................11
II-6.2. Evaluación de aspectos metodológicos específicos ........................................13
II-6.3. Evaluación del procedimiento de obtención de los resultados ........................15
II-6.4. Análisis de los resultados obtenidos ................................................................17
II-6.5. Comparación de resultados con la NCSE-02 ..................................................17
II-7. OTROS ESTUDIOS RELACIONADOS CON LA PELIGROSIDAD
SÍSMICA EN ITOIZ .........................................................................................................21
II-8. CONCLUSIONES ...........................................................................................................26
II-9. RECOMENDACIONES ..................................................................................................27
II-10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................29
PARTE SEGUNDA
EVALUACIÓN DE LA PELIGROSIDAD SÍSMICA EN ITOIZ
II.1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
La memoria del proyecto de construcción de la presa de Itoiz del año 1992 contiene un
anejo titulado “Estudio de Riesgo Sísmico” (Vol. 1.5, Anejo 4) en el cual se definen las
acciones sísmicas para el cálculo de la presa de Itoiz. Este estudio fue realizado para el
proyecto de construcción de 1989 y posteriormente incorporado literalmente en la memoria
del proyecto de construcción de 1992. Debe aclararse que aunque este estudio se titula
Riesgo Sísmico en verdad se trata de un estudio de Peligrosidad Sísmica1.
El objetivo principal del presente informe es evaluar la metodología y resultados obtenidos
en el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz y, su adecuación o no a la normativa
vigente y al problema específico de evaluación de la peligrosidad sísmica en
emplazamientos de grandes presas.
También son analizados otros informes diferentes del “Estudio de Riesgo Sísmico” que
incluyen algunos aspectos relacionados con la peligrosidad sísmica en Itoiz.
Tras el análisis de toda la información relevante se derivan una serie de conclusiones y,
sobre la base de éstas, se recomiendan una serie de acciones futuras. Éstas están
orientadas a proveer las bases adecuadas para un análisis sismorresistente de la ladera y la
presa.
1
Cf. Directriz Básica de Planificación de Protección Civil ante el Riesgo de Inundaciones de 1994.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
1
II.2 MARCO LEGISLATIVO
El Estudio de Riesgo Sísmico de la presa de Itoiz se llevó a cabo dentro del marco
normativo impuesto por la “Instrucción para Proyecto, Construcción y Explotación de
Grandes Presas”2 del año 1967 y la “Norma Sismorresistente Española” del año 1974 (PDS1)3.
Sin embargo, durante la construcción de la presa (1993-2003) se han producido importantes
cambios en las normativas que regulan los aspectos sismorresistentes en la construcción de
edificación general y, específicamente, de presas. Concretamente, a finales del año 1995 se
aprobaba la Norma de Construcción Sismorresistente: Parte General y Edificación (NCSE94)4 –recientemente modificada y actualizada por la nueva Norma de Construcción
Sismorresistente (NCSE-02)5– y, en 1996, el “Reglamento Técnico sobre Seguridad de
Presas y Embalses”6.
La aprobación de la NCSE-94, y su actualización en la NCSE-02, ha supuesto, respecto a la
antigua PDS-1, un importante cambio en la filosofía y definición de la acción sísmica en
España. Así mismo, el nuevo Reglamento de Presas, respecto a la antigua Instrucción de
1967, establece nuevos preceptos obligatorios en el diseño sismorresistente de presas.
Por tanto, resulta de gran interés evaluar y contrastar la metodología y resultados obtenidos
en el “Estudio de Riesgo Sísmico” del proyecto de la presa de Itoiz no sólo con la normativa
vigente en aquel tiempo (1992), sino también con la normativa actual.
2
O.M. de 31 de Marzo de 1967, BOE del 27 de Octubre de 1967.
3
Decreto 3209/1974 de 30 de Agosto de 1974, BOE del 21 de Noviembre de 1974.
4
R.D. 2543/1994 de 29 de Diciembre de 1994, BOE del 8 de Febrero de 1995.
5
R.D. 997/2002 de 27 de Septiembre de 2002, BOE del 11 de Octubre de 2002.
6
O.M. de 12 de Marzo de 1996, BOE del 30 de Marzo de 1996.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
2
II.3 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS CONTENIDAS EN LAS NORMATIVAS DE PRESAS
De acuerdo con el Reglamento vigente de presas y la Directriz Básica de Planificación de
Protección Civil ante el Riesgo de Inundaciones de 1994, la presa de Itoiz se clasifica como
una gran presa de Categoría A: “Presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto puede
afectar gravemente a núcleos urbanos o servicios esenciales, así como producir daños
materiales o medioambientales muy importantes”. Por otra parte, de acuerdo con la
Instrucción de Grandes Presas del 67, y la Guía Técnica de Seguridad de Presas7, la presa
de Itoiz se ubica en una zona de sismicidad media.
El Reglamento de presas dedica el artículo 18 a la consideración de seísmos en el diseño
de presas. Concretamente, establece que se comprobará el comportamiento de la presa
frente a los efectos producidos por acciones sísmicas tanto sobre la presa misma como
sobre el embalse, de conformidad con la normativa sismorresistente en vigor. La normativa
sismorresistente actualmente en vigor es la NCSE-02.
De acuerdo con la NCSE-02, que se discutirá con detalle más adelante, y con las
recomendaciones de la Guía Técnica de Seguridad de Presas, la acción sísmica a
considerar en el diseño sismorresistente de presas debe estar asociada a un periodo de
retorno de 1.000 años (Terremoto de Proyecto). Con la consideración de esta acción
sísmica se persigue garantizar la operatividad de la presa durante su vida útil ante la
ocurrencia accidental de un sismo con una probabilidad de ocurrencia significativa
(aproximadamente del 10% en 100 años). En la Instrucción de Grandes Presas del 67 se
establecía la adopción de una acción sísmica igual a la máxima probable en 500 años,
inferior a la que especifica la normativa actualmente en vigor.
Además, en el artículo 18 del Reglamento se establece que para las presas de categoría A
se hará una comprobación para otro seísmo extremo razonablemente superior (Terremoto
Extremo). Si bien ni en el Reglamento ni en la NCSE-02 se especifica el periodo de retorno
de tal evento, la Guía Técnica recomienda considerar un seísmo de periodo de retorno de
7
Número 3: Estudios Geológico-Geotécnicos y de Prospección de Materiales, Capítulo 3: Estudios de
sismicidad. Comité Nacional Español de Grandes Presas, 1999.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
3
3.000 a 5.000 años. De este modo se persigue garantizar la integridad de la presa y, por
tanto, la seguridad de las personas y bienes afectados por el embalse, ante la acción
sísmica
generada
por
un
terremoto
con
probabilidad
de
ocurrencia
muy
baja
(aproximadamente del 3% y 2% en 100 años, respectivamente).
Finalmente, en el artículo 18 del Reglamento se señala que para las presas de categoría A
en zonas de sismicidad elevada se deberá realizar un estudio de peligrosidad sísmica
específico para determinar los diferentes terremotos de diseño (Proyecto y Extremo). De
modo similar, en la Instrucción de Grandes Presas del año 67 se establecía que en las
zonas de sismicidad alta el Ingeniero autor del Proyecto realizaría un estudio específico que
justificase las acciones sísmicas previsibles. La presa de Itoiz se localiza en una zona de
sismicidad media, tanto de acuerdo con la antigua PDS-1 como con la actual NCSE-02, por
lo tanto, la realización de un estudio específico de peligrosidad sísmica no fue obligatorio en
la época en la que se presentó el proyecto de construcción de la presa (1992), ni lo sería en
la actualidad.
Por último, debe señalarse que el artículo 18 del Reglamento también establece que
deberán considerarse “los efectos producidos por la posible sismicidad inducida por el
embalse” (18.3).
En resumen, de acuerdo con la normativa de presas vigente, la presa de Itoiz constituye
una gran presa de Categoría A localizada en una zona de sismicidad media. El diseño
sismorresistente de la presa debe garantizar la operatividad de la presa para el caso de una
acción sísmica de periodo de retorno 1.000 años y, la seguridad total para el caso de una
acción sísmica de periodo de retorno de al menos 3.000 años. De igual modo, la estabilidad
de la ladera izquierda debe quedar garantizada para ambas acciones sísmicas.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
4
II.4 DEFINICIÓN DE LA ACCIÓN SÍSMICA EN LA PDS-1 (1974)
En la antigua norma sismorresistente del año 1974 (PDS-1) la acción sísmica se definía a
partir de un mapa de intensidades MSK que dividía el territorio en tres zonas sísmicas: Baja,
Media y Alta.
Conviene señalar que la Intensidad MSK es una medida cualitativa de los efectos de un
terremoto. Se mide en grados crecientes, denotados por números romanos desde el I al XII,
en función de los efectos producidos por el movimiento sísmico en las edificaciones,
personas y medioambiente. Actualmente se emplea en España y Europa la Intensidad EMS,
que es una modernización y actualización de la Intensidad MSK a la práctica constructiva
moderna. Ambas escalas son equivalentes para terremotos antiguos.
Dado que la Intensidad es una medida cualitativa no puede por sí misma ser integrada en el
cálculo sismorresistente y, por tanto, debe transformarse en una medida física del
movimiento del terreno producido por el paso de las ondas sísmicas, normalmente la
aceleración horizontal máxima. La PDS-1 establecía la correspondencia entre Intensidad y
aceleración sísmica horizontal a través de la siguiente ecuación:
log a = 0,301 ⋅ IMSK – 0,23
donde a es la aceleración sísmica horizontal en cm/s2 e IMSK es la Intensidad macrosísmica
en la escala MSK. Esta ecuación es la misma que se empleaba en la pretérita norma del 68
(PGS-1) y la que se ha seguido usando en las modernas NCSE-94 y NCSE-02.
En la bibliografía especializada existen otras muchas ecuaciones de conversión de la
Intensidad a la aceleración. Todas ellas presentan una enorme dispersión tanto sobre los
datos empleados en la regresión estadística, como cuando se comparan entre ellas. Para
visualizar este hecho se compara en la Figura II.1 la ecuación oficial de la Norma con otras
ecuaciones también consideradas en estudios de peligrosidad sísmica en España.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
5
Es importante remarcar que la ecuación oficial de la Norma no es específica de España sino
que fue adoptada del trabajo de Medvedev y Sponheuer (1969). Otras expresiones
obtenidas a partir de datos europeos quizá podrían estar más adaptadas al contexto
constructivo español. Sin embargo, el verdadero debate de fondo es que el uso de estas
ecuaciones debería evitarse a favor de una definición de la acción sísmica directamente en
parámetros físicos reales del movimiento del suelo. En los años de la PDS-1 (1974) quizá su
uso estaba justificado por la falta de datos y conocimiento, pero en la actualidad no.
En resumen, para el entorno de la presa de Itoiz se deduce del mapa de la PDS-1 (1974)
una Intensidad de VI-VII. Tomando un valor numérico de 6,5 y empleando la ecuación oficial
de la norma se obtiene una aceleración sísmica horizontal de 0,05 g. Si se emplean otras
ecuaciones de conversión, por ejemplo las referenciadas en la Figura II.1, se obtendrían
valores en un rango de 0,05-0,18 g.
Aceleración sísmica horizontal (g)
1.00
0.10
NCSR-02, NCSE-94, PDS-1 (1974) y PGS (1968)
Murphy y O'brien (1977): En Pelaez y L. Casado (2002) y
Molina (1998)
Margotini (1992): En Buforn et al. (2005)
Trifunac y Brady (1975): En Martín (1989)
Ambraseys (1975): En Martín (1989)
Atkinson y Sonley (2000): En Giner et al. (2002)
Wald et al. (1999): En Giner et al. (2002)
Menu (1991): En Molina (1998)
0.01
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Intensidad MSK (grados)
Figura II.1 Comparación entre diferentes ecuaciones de conversión de la
Intensidad en aceleración sísmica usadas en algunos estudios de peligrosidad
sísmica en España.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
6
II.5 DEFINICIÓN DE LA ACCIÓN SÍSMICA EN LA NCSE-94 Y EN LA VIGENTE NCSE-02
La definición de la acción sísmica en la NCSE-94 y NCSE-02 suponen un cambio total
respecto a la filosofía de la antigua PDS-1. En la NCSE-94 y NCSE-02 la acción sísmica se
define directamente a partir de un mapa de aceleración básica, siendo ésta un valor
característico de la aceleración horizontal en la superficie del terreno asociado a un periodo
de retorno de 500 años, lo que es equivalente a admitir una probabilidad de excedencia de
tal nivel de aceleración de aproximadamente el 10% en 50 años. Concretamente, para la
presa de Itoiz, ubicada en el término municipal de Aoiz, la NCSE-02 da una aceleración
básica de 0,05g.
De acuerdo con los Comentarios de las normas NCSE-94 y NCSE-02, el mapa de
aceleración básica procede de la transformación a aceleraciones de los valores de
Intensidad resultantes de un estudio probabilista de la peligrosidad sísmica a nivel nacional.
Es importante advertir que la ecuación empleada en la transformación es la misma que se
usaba en las antiguas normas PDS-1 (1974) y PGS-1 (1968), con todas las incertidumbres
que conlleva este procedimiento, como ya se detalló en el apartado anterior.
De este modo puede estimarse que la aceleración básica de 0,05 g en el municipio de Aoiz
se corresponde, aproximadamente, con una intensidad de VI-VII (6,5), valor que coincide
con el que se obtenía del mapa de la antigua norma PDS-1.
La NCSE-02 establece que la aceleración básica, de acuerdo con la importancia de la
estructura proyectada y con el tipo de terreno donde se cimente ésta, se transforme en la
aceleración de cálculo a partir de la ecuación:
ac = S·ρ· ab
donde S es el coeficiente de amplificación del terreno, ρ es el coeficiente adimensional de
riesgo (“función de la probabilidad aceptable de que se exceda ac en el período de vida para
el que se proyecta la estructura” ) y ab la aceleración básica. A partir de ac y de S se obtiene,
a través de una formulación simplificada, la aceleración máxima en un oscilador de un grado
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
7
de libertad para diferentes periodos de vibración (espectro de respuesta elástico),
completándose así la definición de la acción sísmica en la Norma.
La NCSE-02 establece que las presas de categoría A se clasifiquen como estructuras de
especial importancia, tomando ρ el valor de 1,3. Este valor del coeficiente de riesgo implica
considerar la acción sísmica de periodo de retorno 1.000 años, de acuerdo con la fórmula
(PR/500)0,4 (incluida en los comentarios de la Norma), donde PR es periodo de retorno.
La elección del periodo de retorno a considerar para el Terremoto Extremo presenta varias
dificultades. En primer lugar, la incertidumbre de los resultados que se obtienen de emplear
la fórmula anterior para periodos de retorno superiores a 1.000 años puede ser muy alta. En
general, para estimaciones de la acción sísmica asociadas a periodos de retorno de más de
1.000 años debería recomendarse la realización de un estudio de peligrosidad sísmica
específico, independientemente de si la estructura se localiza en zona de sismicidad alta o
moderada. Siguiendo las recomendaciones de la Guía Técnica de Seguridad de Presas se
asumirá para el Terremoto Extremo un periodo de retorno de 3.000 años, que da lugar a un
coeficiente de riesgo (ρ) de 2,0 de acuerdo con la fórmula de la NCSE-02.
En el Cuadro II.1 se encuentran los valores de la aceleración de cálculo que resultan para
los periodos de retorno de 1.000 y 3.000 años en el emplazamiento de la presa de Itoiz
(término municipal de Aoiz) y para unas condiciones de suelo Tipo I (Roca).
En la Figura II.2 se presenta el espectro de respuesta elástica en aceleraciones horizontales
para los periodos de retorno de 1.000 y 3.000 años en el emplazamiento de la presa de Itoiz.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
8
Cuadro II.1 Aceleración de cálculo horizontal para los periodos de retorno de 1.000 y
3.000 años en Itoiz (municipio de Aoiz) según la NCSE-02. Se indica también la
denominación de estos terremotos de acuerdo con el Reglamento de Presas y las
recomendaciones de la Guía Técnica de Seguridad de Presas. PR: Periodo de
Retorno, S: Coeficiente de amplificación, ab ⋅ ρ: Producto de la aceleración básica por
el coeficiente de riesgo, ac: Aceleración de cálculo. Los valores de aceleración están
en unidades g (fracción de la aceleración gravedad). La aceleración básica para PR
500 años es 0,05 g (Aoiz). El coeficiente de amplificación se ha calculado para un
terreno tipo I (Roca) cuyo coeficiente de suelo (C) es 1.
PR
ρ
ab ⋅ ρ
S
ac
1.000 años
Terremoto
de Proyecto
1,3
0,065 g
0,80
0,052 g
3.000 años
Terremoto
Extremo
2,0
0,10 g
0,80
0,08 g
0.25
Municipio de Aoiz
Condiciones de Terreno Tipo I (Roca)
Aceleración espectral (g)
0.20
PR= 3000 años (NCSE-02)
0.15
PR= 1000 años (NCSE-02)
0.10
ξ =5%
K = 1.0
0.05
0.00
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Periodo (s)
Figura II.2 Espectros de respuesta elástico para
aceleraciones horizontales de la NCSE-02 para los
periodos de retorno de 1.000 y 3.000 años en Itoiz
(municipio de Aoiz). En el Cuadro II.1 se detallan las
aceleraciones de cálculo de cada periodo de retorno.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
9
En resumen, de acuerdo con la normativa vigente (NCSE-02) las acciones sísmicas de
cálculo para el Terremoto de Proyecto (PR=1.000 años) y para el Terremoto Extremo
(PR=3.000 años) en el emplazamiento de la presa de Itoiz son 0,052 y 0,08 g,
respectivamente. En la Figura II.2 se presentan los espectros de respuesta elástica que se
derivan de estas aceleraciones de acuerdo con la NCSE-02. En todos los casos se ha
considerado que la presa está cimentada sobre terreno Tipo I (Roca).
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
10
II.6 EVALUACIÓN DEL “ESTUDIO DE RIESGO SÍSMICO” DE LA PRESA DE ITOIZ
En la memoria del proyecto de construcción de la presa de Itoiz de 1992 figura un Anexo
titulado “Estudio de Riesgo Sísmico” donde se definen las acciones sísmicas a considerar en
el diseño sismorresistente de la presa. Este estudio es copia literal del que figura con igual
título en la memoria del proyecto de construcción del año 1989.
En primer lugar se evaluará la metodología general y específica empleada en el mencionado
estudio y, en segundo lugar, los resultados alcanzados.
Está fuera del objeto del presente informe analizar si las acciones sísmicas propuestas en el
“Estudio de Riesgo Sísmico” fueron adecuadamente consideradas en el cálculo y diseño de
la presa.
II.6.1 EVALUACIÓN DE ASPECTOS METODOLÓGICOS GENERALES
El estudio de peligrosidad sísmica de la presa de Itoiz se realizó de acuerdo a la
metodología propuesta inicialmente por Cornell (1968) y adaptada para el cálculo por
ordenador por McGuire (1976) a través del conocido programa EQ-RISK. Esta metodología
es la misma que se usó para calcular el mapa oficial de peligrosidad sísmica de España e
implementarse posteriormente en las normativas NCSE-94 y NCSE-02. Esta metodología es
comúnmente empleada en Europa y, de hecho, su aplicación ha dado lugar a los mapas de
peligrosidad sísmica oficiales en las normas sismorresistentes de muchos países europeos
(cf. García-Mayordomo et al., 2004).
La aplicación del método de Cornell permite definir la peligrosidad sísmica en un
emplazamiento en función de un parámetro del movimiento del terreno asociado a una
determinada probabilidad de que se exceda, o supere, un determinado nivel de éste
parámetro dentro de un periodo de tiempo concreto. De este modo pueden establecerse
diferentes niveles del movimiento del terreno en función de la probabilidad de excedencia
que se quiera admitir, que vendrá asociada con un determinado nivel de daños.
Concretamente, para la edificación convencional se considera, en el entorno europeo y en la
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
11
NCSE-02, un nivel del movimiento del terreno asociado a una probabilidad de excedencia
del 10% en 50 años (equivalente a un periodo de retorno de aproximadamente 500 años). Si
bien la ocurrencia de este nivel de aceleración pudiera ocasionar daños moderados se
asume que no produce el colapso de las estructuras y, por tanto, garantiza la seguridad de
las personas. En el caso de estructuras de especial importancia se considera un periodo de
retorno de 1.000 años (probabilidad de excedencia del 10% en 100 años).
De modo muy sucinto la aplicación del método de Cornell consta de las siguientes etapas:
1- Definición y caracterización de zonas sismogenéticas.
2- Definición del modelo de atenuación del movimiento del terreno.
3- Cálculo de la peligrosidad.
La implementación correcta de la metodología de Cornell en un estudio de peligrosidad
sísmica específico no es inmediata. Es muy frecuente la dispersión de criterios en cada una
de las etapas del método y, por ende, en el resultado final del cálculo.
En el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz se implantó la metodología de Cornell
de acuerdo a la práctica común en España en los años 80. Es decir: 1) la definición de
zonas sismogenéticas se realizó fundamentalmente en base a la distribución superficial de
la sismicidad, 2) el tamaño de los terremotos se consideró en términos de Intensidad MSK,
3) se emplearon modelos de atenuación en términos de intensidad y, 4) los resultados de
peligrosidad obtenidos en intensidades MSK se transforman a aceleraciones sísmicas
horizontales mediante una formulación empírica extraída de la bibliografía.
La metodología de Cornell en el “Estudio de Riesgo Sísmico” fue correctamente
implementada. Sin embargo, es conveniente señalar que en los estudios de peligrosidad
sísmica modernos: 1) las fuentes sismogenéticas se definen en base a criterios
sismotectónicos, diferenciando grandes fallas de zonas sismotectónicas, 2) el tamaño de los
terremotos se considera en términos de Magnitud, que es una medida cuantitativa de la
energía sísmica liberada por el terremoto, 3) se emplean modelos de atenuación de
parámetros físicos del movimiento de terreno (e.g.: aceleración, velocidad) y, 4) los
resultados del cálculo se obtienen directamente en parámetros de interés en el diseño
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
12
sismorresistente (generalmente aceleración), sin necesidad de emplear conversiones
empíricas afectadas de gran dispersión que añaden aún mas incertidumbre al resultado.
Además, en un estudio de peligrosidad sísmica específico para una estructura de especial
importancia es recomendable, cuando no preceptivo (e.g.: centrales nucleares), que
contenga un estudio sismotectónico y de actividad de fallas de detalle en un entorno de unos
30 km alrededor del emplazamiento. Así mismo, es práctica común en la actualidad definir
escenarios sísmicos concretos (especialmente para el Terremoto Extremo). De este modo
es posible proveer al cálculo sismorresistente de registros temporales completos
(acelerogramas) de movimiento sísmicos reales.
En resumen, el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz fue realizado de acuerdo a
una metodología y criterios ampliamente aceptados en la práctica profesional de finales de
los años 80 en España. Si bien los aspectos generales de esta metodología siguen en la
actualidad vigentes y asumidos en la práctica profesional, los criterios empleados en el
“Estudio de Riesgo Sísmico” a lo largo de las diferentes etapas del proceso de cálculo, así
como en la forma de presentar los resultados, son muy mejorables a día de hoy.
II.6.2 EVALUACIÓN DE ASPECTOS METODOLÓGICOS ESPECÍFICOS
Se analizan en este apartado las principales inconsistencias y problemas encontrados en el
desarrollo del “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz.
Zonación sismogenética: Se han definido 7 grandes zonas sismogenéticas. Las
zonas con mayor influencia en la peligrosidad del emplazamiento de la presa son la 5
y la 4 (el emplazamiento está en la Zona 5). No se ha realizado un estudio más
detallado en el entorno próximo de la presa que permitiera realizar una zonación
sismogenética más fina.
Destaca la ausencia de leyenda en el mapa de sismicidad y la ausencia de
coordenadas en el mapa de zonas sismogenéticas. La inconsistencia más grave se
encuentra en la georreferenciación de las zonas sismogenéticas en el cálculo de la
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
13
peligrosidad. Se han tomado directamente las coordenadas de los vértices en
formato de grados y minutos (ver Tabla 5.1 del “Estudio de Riesgo Sísmico”) como
coordenadas en grados decimales (ver el fichero de resultados del EQ-RISK en el
Apéndice 3). A parte de ésto, la geometría de las zonas 5 y 7 empleada en los
cálculos difiere sensiblemente de la que se presenta en el mapa de zonas
sismogenéticas. La suma de todas estas inconsistencias puede influir en los
resultados finales de peligrosidad.
Leyes de atenuación: Se han construido 4 leyes de atenuación a partir de los mapas
de isosistas disponibles de terremotos históricos. Llama la atención que haya sido
necesario construir una ley de atenuación específica para la Zona 5 (usando 1 solo
terremoto), cuando para las zonas 3,4,6 se considera una ley construida a partir de 5
terremotos (ver Tabla 6.1 y 6.2).
La inconsistencia más importante resulta al revisar el fichero de resultados del EQRISK (Anejo 3). Puede comprobarse como en el cálculo se ha usado para la Zona 3
la ley del “pre-pirineo” cuando de acuerdo con la Tabla 6.2 debería ser la ley del
“pirineo”. Dado que la ley del “pre-pirineo” atenúa mucho más rápido que la del
“pirineo” esta cuestión puede afectar al resultado de peligrosidad.
Parámetros sísmicos: Es importante señalar que el valor del parámetro “beta” de la
Zona 5 mostrado en la Tabla 5.9, que resume los parámetros sísmicos empleados en
el cálculo, no coincide exactamente con el que figura en el fichero de resultados del
programa EQ-RISK (Apéndice 3). Mientras que en la Tabla 5.9 aparece un beta=1,11
en el input del EQ-RISK hay un beta=1,26. El efecto de emplear un beta mayor
implicaría, a igual tasa de intensidad mínima, una estimación de la frecuencia de
ocurrencia de las intensidades altas menor y, por tanto, la obtención de resultados de
peligrosidad menores.
También conviene notar que la intensidad máxima en el input del EQ-RISK figura
mayorada en 0,5 grados respecto a los datos expuestos en la Tabla 5.9. Este es un
procedimiento habitual en la práctica para estimar el límite superior de la distribución
de los tamaños de los terremotos. Se echa de menos que no se especifique
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
14
claramente en el texto el criterio empleado, y que estos valores quedasen reflejados
adecuadamente en la Tabla 5.9.
En resumen, el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz presenta algunos
problemas metodológicos e inconsistencias en cuanto a la geometría y parámetros sísmicos
de las zonas sismogenéticas y asignación de las leyes de atenuación, que podrían afectar a
los resultados de peligrosidad finales. Por tanto, se hace necesario comprobar los resultados
que se obtuvieron en ese estudio efectuando nuevas ejecuciones del programa EQ-RISK
(ver epígrafe II.6.4).
II.6.3 EVALUACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE LOS RESULTADOS
El “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz presenta los resultados de acuerdo a las
dos metodologías clásicas del cálculo de la peligrosidad. La primera de ellas se conoce
como Método Determinista, donde el movimiento del terreno previsible en el emplazamiento
se determina directamente considerando el peor caso posible, de acuerdo con el tamaño de
los terremotos máximos y la distancia más corta al emplazamiento. El segundo método es el
Probabilista, concretamente el Método de Cornell (explicado en el epígrafe II.6.1).
Método Determinista: Se estima una intensidad máxima en el emplazamiento de la
presa de VIII. Este valor resulta de considerar el mayor sismo histórico acaecido
dentro de la Zona 5 (en la que se sitúa el emplazamiento): el sismo de Martes
(Huesca) de 1923, situado a 45 km al SW de la presa. En el estudio se dice que
tomar este terremoto como de diseño es excesivamente conservador (Aptdo. 7.3) ya
que si se considera en función de los resultados obtenidos siguiendo el método
probabilista su periodo de retorno sería de aproximadamente 20.000 años (Fig. 7.1).
Sin embargo, si se considera la relación frecuencia-intensidad de la Zona 5 (Fig. 5.5)
se puede estimar que la intensidad de VIII tiene una recurrencia media de unos 500
años, muy superior a la que se podría esperar dado ese periodo de retorno. Esta
aparente contradicción pone de manifiesto la poca idoneidad que presenta la
geometría de la Zona 5, de dimensiones enormes, para ser considerada en un
estudio de peligrosidad sísmica específico de un emplazamiento.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
15
Método Probabilista: Se obtiene una intensidad de VI-VII (6,62) y de VII (6,98) para
los periodos de retorno de 500 y 1.000 años, respectivamente. Se echa de menos
que no se detallen en el texto resultados para periodos de retorno superiores.
De acuerdo con estos resultados se adopta como “Intensidad de Diseño” la
intensidad de periodo de retorno 1.000 años. Esta intensidad se transforma en
aceleración sísmica horizontal usando la correlación de la norma PDS-1 (1974),
vigente en aquel momento, obteniéndose un valor de 0,08 g.
Es importante resaltar que los autores del estudio realizan un sucinto análisis de los
resultados que se obtendrían de usar otras correlaciones de la época. De este
análisis deducen que la aceleración de diseño podría variar desde 0,05 a 0,13 g,
aunque evidentemente se decantan por la ecuación de la Norma. Una discusión más
detallada de los problemas que presenta el uso de ecuaciones de transformación de
la intensidad en aceleración se encuentra en el epígrafe II.4.
Finalmente, se propone un espectro de respuesta elástica en roca de forma estándar
(basado en bibliografía especializada) y con ordenada espectral cero en 0,08 g (Fig.
7.4). Según este espectro la aceleración espectral máxima (0,2 g) se alcanza entre
los periodos 0,1 y 0,4 s.
En resumen, el procedimiento para determinar el Terremoto de Proyecto en el “Estudio de
Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz fue correcto y de acuerdo con la legislación vigente en
aquel momento. Sin embargo, de acuerdo a la legislación vigente en la actualidad,
considerando concretamente el Reglamento de Presas de 1996, faltaría la determinación del
Terremoto Extremo. Por otra parte, dado que se han encontrado inconsistencias en algunos
parámetros del cálculo de la peligrosidad (ver epígrafe II.6.2) se hace necesario ejecutar el
programa EQ-RISK de nuevo para comprobar si existen muchas diferencias respecto al
valor de la “Intensidad de Diseño” propuesta en el estudio (ver siguiente apartado).
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
16
II.6.4 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
En este apartado se analizan los resultados de peligrosidad del “Estudio de Riesgo Sísmico”
de la presa de Itoiz, concretamente el de la “Intensidad de Diseño” de periodo de retorno
1.000 años, teniendo en cuenta las inconsistencias más importantes encontradas en el
análisis del mencionado estudio (epígrafe II.6.2).
El programa EQ-RISK se ha vuelto a ejecutar considerando los datos que figuran realmente
en el texto y tablas del estudio y no en el fichero de salida del EQ-RISK (ver Apéndice 3 del
“Estudio de Riesgo Sísmico”). Concretamente se ha realizado una ejecución empleando el
valor de beta de la Zona 5 mostrado en la Tabla 5.9 y, usando la ley de atenuación del
“pirineo” en la Zona 3, tal y como aparece en la Tabla 6.2. El resultado para periodo de
retorno 1.000 años es una intensidad de VII (7,00), valor prácticamente igual al obtenido en
el “Estudio de Riesgo Sísmico” (6,98). En cualquier caso, el valor de aceleración sísmica
que puede obtenerse en ambos casos es el mismo: 0,08 g.
Además de estas consideraciones sería deseable volver a ejecutar el cálculo empleando las
coordenadas y geometría exactas de las zonas sismogenéticas, cuestión que queda fuera
de las posibilidades del presente informe. Sin embargo, la influencia sobre los resultados de
esta cuestión posiblemente sea menor que la relacionada con el parámetro beta y leyes de
atenuación, analizadas más arriba.
En resumen, del análisis de la influencia sobre los resultados de las inconsistencias más
importantes encontradas en el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz se
comprueba que el valor de 0,08 g para periodo de retorno 1.000 años es correcto.
II.6.5 COMPARACIÓN DE LOS RESULTADOS CON LA NCSE-02
Resulta de gran interés comparar los resultados del “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa
de Itoiz con las acciones sísmicas que podrían definirse para el emplazamiento de la presa
de acuerdo con la normativa vigente.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
17
De acuerdo al Reglamento de Presas de 1996, localizándose la presa de Itoiz en una zona
de sismicidad moderada, no sería preceptivo la realización de un estudio de peligrosidad
sísmica específico. De este modo, las acciones sísmicas de diseño para el Terremoto de
Proyecto (periodo de retorno 1.000 años) y para el Terremoto Extremo (periodo de retorno
3.000 años) pueden deducirse directamente de la parte general de la NCSE-02.
En el Cuadro II.2 se comparan los valores de aceleración sísmica horizontal para terreno
Tipo I (Roca) que se deducen para los periodos de retorno de 1.000 y 3.000 años según la
NCSE-02 y los obtenidos en el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz. Los detalles
del cálculo de acuerdo a la NCSE-02 se encuentran en el epígrafe II.5 del presente informe.
En el caso del “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz ha sido necesario ejecutar
de nuevo el programa EQ-RISK para obtener la Intensidad de periodo de retorno 3.000
años, resultando VII-VIII (7,36).
En la Figura II.3 se comparan los espectros de respuesta elásticos en aceleraciones
horizontales espectrales que resultan del “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz y
los que resultan de aplicar la NCSE-02 para un terreno Tipo I (Roca) para los periodos de
retorno de 1.000 y 3.000 años.
Destaca la coincidencia encontrada entre el valor de la aceleración sísmica y espectro de
respuesta para periodo de retorno 1.000 años del “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa
de Itoiz con los obtenidos de aplicar la NCSE-02 para periodo de retorno 3.000 años.
Esta coincidencia no es meramente casual y se explica, entre otras, por dos razones
principales. La primera es que tanto el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz
como el mapa de peligrosidad de la NCSE-02 fueron hechos en términos de Intensidad y,
posteriormente, los resultados se transformaron a aceleraciones usando la misma relación
de conversión (la que establecía la antigua norma PDS-1 de 1974). Al aplicar este
procedimiento se reduce sensiblemente la disparidad entre los resultados de peligrosidad
que pudiera haber de un estudio a otro.
La segunda razón radica en que los valores de aceleración básica que da la NCSE-02 no
son para Roca, sino que se asume que son representativos, en general, de suelos Tipo II
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
18
(Terreno Duro), dado que proceden de la conversión empírica de valores de Intensidad (que
es una medida de los efectos del terremoto pero no del movimiento del terreno en sí) en
aceleraciones sísmicas. De hecho, para obtener la aceleración en Roca el valor de la
aceleración sísmica básica se debe multiplicar por un factor de amplificación (S) que vale,
en este caso, 0,8. Efectivamente, si admitiéramos que la presa de Itoiz se cimenta sobre un
suelo Tipo II (C=1,3) el valor de la aceleración de cálculo para periodo de retorno 1.000 y
3.000 años sería de 0,07 y 0,10 g, respectivamente. Estos resultados serían muy similares a
los obtenidos en el “Estudio Riesgo Sísmico” de la presa, donde se ha asumido
directamente que la ecuación de transformación de la intensidad en aceleración da valores
representativos de Roca. Finalmente, los espectros de respuesta son coincidentes porque
la forma espectral adoptada en el “Estudio de Riesgo Sísmico” es la misma que la de la
NCSE-02 para terreno Tipo I.
En resumen, tanto los valores de aceleración sísmica horizontal como los del espectro de
respuesta elástica obtenidos en el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz son
superiores a los que se obtendrían de aplicar la NCSE-02 para calcular la peligrosidad en el
emplazamiento, tanto en el caso del Terremoto de Proyecto (periodo de retorno 1.000 años)
como en el del Terremoto Extremo (periodo de retorno 3.000 años).
Cuadro II.2. Comparación entre los valores de la
aceleración sísmica horizontal obtenidos en el
“Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz
con los obtenidos aplicando la NCSE-02. Los
detalles del cálculo según la NCSE-02 se
encuentran en el epígrafe II.5.
Periodo de
Retorno
Estudio de
Riesgo Sísmico
NCSE-02
1.000 años
Terremoto
de Proyecto
0,08 g
0,052 g
3.000 años
Terremoto
Extremo
0,10 g
0,08 g
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
19
0.30
Aceleración espectral (g)
0.25
PR= 3000 años (Calculado sobre la base
del Estudio de R.S. de 1989)
0.20
PR= 3000 años (NCSE-02)
PR= 1000 años (Estudio de R.S. de 1989)
0.15
PR= 1000 años (NCSE-02)
0.10
ξ =5%
K = 1.0
0.05
0.00
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Periodo (s)
Figura II.3 Comparación entre el espectro de respuesta
elástica en aceleraciones horizontales obtenido en el
“Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz para
periodo de retorno 1.000 años y el que resultaría de
considerar un periodo de retorno de 3.000 años, con los
obtenidos aplicando la NCSE-02. Nótese la coincidencia
entre los espectros de respuesta para 1.000 y 3.000 años
del “Estudio de Riesgo Sísmico” y NCSE-02,
respectivamente. Los detalles del cálculo a través de la
NCSE-02 se encuentran en el epígrafe II.5.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
20
II.7 OTROS ESTUDIOS RELACIONADOS CON LA PELIGROSIDAD SÍSMICA EN ITOIZ
En este apartado se discuten otros informes, diferentes del “Estudio de Riesgo Sísmico” de
la presa, que tratan algunos aspectos relacionados con la peligrosidad sísmica en Itoiz.
Debe mencionarse que también se ha consultado el “Anejo Sismológico” del “Proyecto del
Embalse de Lumbier” del año 70. Se trata de un breve informe donde se emplean
procedimientos y métodos muy antiguos, fuera del contexto actual, por lo que no se
considerarán sus resultados.
1) TÍTULO: Deslizamientos de vertientes en la cerrada del embalse de Itoiz
AÑO: 1999
AUTOR: Antonio C. Casas, Dpto. de Ciencias de la Tierra (Universidad de Zaragoza).
RESUMEN:
Se trata de un breve informe centrado fundamentalmente en alertar del peligro de
deslizamiento de la ladera izquierda de la cerrada por efecto del llenado del embalse
que, además, se vería muy favorecido por la ocurrencia de un movimiento sísmico.
Sobre ésto último, el autor revisa sucintamente la sismicidad de la región y concluye
que el máximo terremoto sentido en un entorno sismotectónico similar al que se
localiza la presa es el terremoto de Martes de 1923, de intensidad epicentral VIII. El
autor crítica que no se haya tenido en cuenta un terremoto de igual grado en el
“informe técnico del embalse” (se supone que se refiere al proyecto de construcción
de la presa). Así mismo, discute el valor de aceleración sísmica que se podría
asociar con un terremoto de tal intensidad, y pone de manifiesto la posibilidad de
obtener valores mayores que los que se derivan de aplicar la ecuación de
transformación de la norma sísmica española.
COMENTARIOS:
En el informe se tocan dos aspectos relativos a la peligrosidad sísmica en Itoiz:
1) La no consideración en el proyecto de construcción del terremoto de Martes
(Huesca) de 1923 e Intensidad VIII. En el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de
Itoiz sí se considera este terremoto, tanto en el cálculo probabilístico como en el
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
21
determinista. Ahora bien, los autores del estudio estiman que su consideración en el
cálculo de la presa es excesivamente conservador dado el alto periodo de retorno
que presenta este terremoto. Este aspecto es discutido con mayor detalle en el
epígrafe II.6.3
2) El autor señala la posibilidad de usar otras ecuaciones de conversión de la
Intensidad en aceleración sísmica que resulten en valores superiores a los que
predice la ecuación oficial de la Norma. Esta afirmación es totalmente correcta, de
hecho, la ecuación de la norma da, en comparación con otras ecuaciones usadas en
otros estudios de peligrosidad sísmica en España, valores menores. Sin embargo, la
cuestión de fondo en este asunto no es si usar una u otra ecuación, sino evitar su
uso, dada la fuerte dispersión que presentan estas ecuaciones respecto a los datos
de entrada y entre las obtenidas por diferentes autores. Este aspecto se discute con
mayor detalle en el epígrafe II.4.
2) TÍTULO: Sismicidad inducida por el embalse de Itoiz
AÑO: Febrero de 2005
AUTOR: Dr. Antonio C. Casas, Dpto. de Ciencias de la Tierra (Universidad de Zaragoza).
RESUMEN:
Este estudio, realizado por el mismo autor que el anterior, se llevó a cabo tras la
ocurrencia de la serie sísmica de Lizoáin (18/09/2005, mbLg=4,6). El informe está
centrado en atribuir la ocurrencia de esta serie al efecto del llenado del embalse. En
relación con la peligrosidad sísmica, el autor señala que, dado que la sismicidad
inducida es un efecto que puede seguir teniendo lugar varios años después de la
puesta en carga del embalse, no se puede descartar que vuelva a ocurrir una serie
sísmica similar, o de mayor magnitud, localizada más cerca de la presa. Esta
situación, según el autor, podría ser la causa determinante de la pérdida de
estabilidad de la ladera izquierda y de la ocurrencia de una catástrofe. Por otra parte,
el autor estima una intensidad epicentral del terremoto de 18 de Septiembre de VIVII.
COMENTARIOS:
De la lectura de este informe se desprende el interés que tendría la realización de un
análisis de estabilidad dinámica de ladera y presa que zanjase definitivamente
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
22
cualquier duda relativa a la seguridad de las poblaciones aguas abajo. En nuestra
opinión, la realización correcta de este análisis debería ir precedida de un estudio de
peligrosidad sísmica actualizado y moderno en el que se definieran los posibles
escenarios sísmicos a considerar en el análisis dinámico de la presa y ladera.
La intensidad epicentral de VI-VII que el autor estima para el terremoto del 18 de
Septiembre contrasta fuertemente con la intensidad máxima de V obtenida por el
Instituto Geográfico Nacional. En nuestra opinión el valor de VI-VII está
sobreestimado. Basta contrastar los daños que provocó el reciente terremoto de 29
de Febrero de este año en La Paca (Murcia), de intensidad máxima VI, con los que
provocó el terremoto de Lizoáin.
3) TÍTULO: Informe de auscultación de la presa de Itoiz. Tomo I. Memoria.
AÑO: Enero de 2005
AUTOR: Ingeniería del Suelo, S.L. (Madrid)
RESUMEN:
Se trata de la memoria de la revisión de los diferentes sistemas de auscultación con
los que cuenta la presa y la ladera del estribo izquierdo. En la introducción se señala
que se presta especial atención en estudiar si alguno de los movimientos sísmicos de
la serie de Lizoáin de 18 de Septiembre de 2005 ha podido producir algún efecto
sobre la presa. En la presa se hayan instalados tres acelerómetros digitales,
aproximadamente situados en el fondo (cota 476 m, equipo C47) y coronación (cota
574 m, equipo MAS) del bloque 1 y en el fondo (cota 530 m, equipo C53) del bloque
21. En la memoria figuran los acelerogramas de los equipos instalados en el fondo
del bloque 1 y 21 para el evento principal de la serie y para una réplica. En relación
con el evento principal (mbLg=4,6) el acelerograma del equipo C47 registró una
aceleración pico de 0,04828 g en la componente longitudinal y el del equipo C53 una
de 0,04568 g en la componente transversal. El informe de auscultación finaliza
asegurando que el estado de la presa, así como el de la ladera, son correctos y que
los sismos acaecidos no han dejado ningún vestigio significativo.
COMENTARIOS:
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
23
Los resultados de este informe evidencian la estabilidad de la presa y ladera ante
aceleraciones máximas horizontales del terreno de al menos 0,05 g, posiblemente
superiores, dado que ninguno de los acelerómetros situados en la base de la presa
puede considerarse que esté en campo libre. Este aspecto se discute con mayor
detalle en los comentarios del siguiente informe.
Para estimar correctamente la aceleración máxima en roca de futuros terremotos, así
como otros parámetros de interés, sería necesario contar con al menos un
acelerómetro instalado fuera del cuerpo de la presa, en campo libre y sobre el
basamento rocoso. Adicionalmente deberían instalarse acelerómetros en la ladera
para cuantificar el posible efecto de amplificación (por suelo o topografía). De este
modo se contaría con información muy valiosa para realizar un análisis dinámico real
de la ladera.
4) TÍTULO: Informe sobre los terremotos ocurridos en Itoiz (Navarra) en septiembre de
2004.
AÑO: Enero de 2005
AUTOR: Dr. Juan J. Rueda Núñez, Instituto Geográfico Nacional (Madrid)
RESUMEN:
Este informe está centrado en el estudio de la serie sísmica de Itoiz, si bien se tocan
aspectos de interés en peligrosidad sísmica. Concretamente, se presentan los
espectros de respuesta obtenidos de los registros de los acelerómetros instalados en
la presa (ver resumen del anterior informe) más otro localizado en un edificio
colindante. El autor considera que sólo el equipo denominado de “fondo” (no se
aclara si es el C47 ó C 53) puede considerarse que esté en campo libre. Su espectro
de respuesta queda dentro de la forma espectral que provee la norma NCSE-02.
Este hecho sirve al autor para afirmar que el espectro de la Norma es aplicable en la
zona.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
24
COMENTARIOS:
En nuestra opinión el acelerómetro C47, o el C53, no son representativos de campo
libre. En la visita realizada a la presa pudimos comprobar como el C47 se sitúa sobre
un dado de hormigón solidario con el muro de la presa y el C53 sobre una estructura
metálica anclada en el muro de la presa. El valor real de aceleración máxima que
tuvo lugar bajo la presa es desconocido, pero probablemente fue superior a los picos
registrados en los acelerogramas de ambos aparatos.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
25
II.8 CONCLUSIONES
Las acciones sísmicas obtenidas en el “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz,
contenido en los proyectos de construcción de los años 1989 y 1992, cumplen con las
prescripciones técnicas de la normativa vigente sobre construcción sismorresistente (Parte
General de la NCSE-02) y sobre seguridad de presas ante seísmos (artículo 18 del
Reglamento Técnico sobre Seguridad de Presas y Embalses).
Se ha comprobado que la acción sísmica propuesta para periodo de retorno 1.000 años
(Terremoto de Proyecto) equivale a la acción sísmica de periodo de retorno 3.000 años
(Terremoto Extremo) que resultaría de aplicar la NCSE-02.
El “Estudio de Riesgo Sísmico” de la presa de Itoiz es mejorable respecto a las
metodologías modernas de análisis de la peligrosidad sísmica en emplazamientos de
infraestructuras críticas.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
26
II.9 RECOMENDACIONES
A continuación se presentan las principales recomendaciones dirigidas a: 1) Incrementar y
mejorar los datos disponibles y, 2) Emplear técnicas de análisis conformes con el
conocimiento científico-técnico actual.
Incrementar y mejorar los datos disponibles:
Se recomienda la instalación de al menos tres nuevos acelerómetros en el entorno de la
presa de Itoiz. Uno de ellos debe emplazarse en campo libre y sobre basamento rocoso a
cierta distancia de la presa. Los otros dos deben instalarse sobre la ladera, también en
campo libre, uno en la parte inferior y otro en la parte superior.
Emplear técnicas de análisis conformes con el conocimiento científico-técnico actual:
Se recomienda la realización de un nuevo estudio de peligrosidad sísmica de acuerdo con
metodologías más modernas del análisis de la peligrosidad sísmica dentro de las labores de
seguimiento y control del programa de puesta en carga y funcionamiento a largo plazo de la
presa.
Este estudio estará orientado a proveer la acción sísmica requerida para realizar un análisis
dinámico de la ladera y presa (espectros de respuesta de probabilidad uniforme y/o
acelerogramas reales del movimiento del suelo para diferentes escenarios sísmicos).
En relación con el nuevo estudio de la peligrosidad sísmica propuesto, se detallan a
continuación los aspectos de mayor relevancia que deberían considerarse:
En relación con la metodología:
Estudio sismotectónico y de fallas en el entorno de la presa, definición de uno o
varios modelos de fuentes sismogenéticas, estimación de las magnitudes máximas
posibles en cada fuente en base a métodos geológicos, empleo de un catálogo
sísmico homogenizado a magnitud.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
27
En relación con el cálculo de la peligrosidad:
Empleo de una o varias leyes de atenuación de parámetros físicos del movimiento
del terreno (e.g.: aceleración pico y espectral, velocidades), análisis de las
incertidumbres en los resultados asociadas a la ley de atenuación empleada y
modelo de fuentes sismogenéticas, desagregación de la peligrosidad sísmica en el
emplazamiento.
En relación con los resultados:
Obtención de espectros de respuesta de probabilidad uniforme, definición de
escenarios sísmicos y de sus respectivas acciones sísmicas en el emplazamiento,
cuando sea posible en términos de la historia temporal completa del movimiento
sísmico (acelerogramas reales).
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
28
II.10 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Cornell, C.A. (1968). Engineering seismic risk analysis. Bulletin of the Seismological Society
of America, 58, 1583-1606.
McGuire, R.K. (1976). EQRISK, Evaluation of earthquake risk to site. Open File report 7667,
USGS, USA, 90 pp.
García-Mayordomo, J., Faccioli, E. y Paolucci, R. (2004). Comparative Study of the Seismic
Hazard Assessments in European National Seismic Codes. Bulletin of Earthquake
Engineering, 2, 51–73.
Buforn, E., Benito, B., Sanz de Galdeano, C., del Fresno, C., Muñoz, D. y Rodríguez, I.
(2005) Study of the damaging earthquakes of 1911, 1999, and 2002 in the Murcia,
Southeastern Spain, region: seismotectonics and seismic risk implications. Bulletin of the
Seismological Society of America, 95(2), 549-567.
Giner, J.J., Molina., S. y Jauregui, P. (2002). Advantages of using sensitivity analysis in
seismic hazard assessment: a case study of sites in southern and eastern Spain. Bulletin of
the Seismological Society of America, 92(2), 543-554.
Martín, A.J. (1984). Riesgo sísmico en la Península Ibérica. Tesis Doctoral, Universidad
Politécnica de Madrid. 2 tomos.
Medvedev, S.V. y Sponheuer, W. (1969). Scale of seismic intensity. Proccedijngs of 4th
World Conference on Earthquake Engineering, Santiago de Chile (Chile), A-02, 143-153.
Molina Palacios, S. (1998). Sismotectónica y Peligrosidad Sísmica del Área de Contacto
entre Iberia y África. Tesis Doctoral. Universidad de Granada.
Peláez Montilla, J.A. y López Casado, C. (2002). Seismic Hazard estimate at the Iberian
Peninsula. Pure and Applied Geophysics, 159, 2699-2713.
Parte II. Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Itoiz
29
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
PARTE III
CONDICIONES DE ESTABILIDAD DE LA
LADERA IZQUIERDA DE LA PRESA DE ITOIZ
INDICE
III-1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................1
III-2. DOCUMENTACIÓN CONSULTADA ...............................................................................2
III-3. ANTECEDENTES ...........................................................................................................4
III-4. CONDICIONES GEOLÓGICAS ......................................................................................6
III-4.1. Situación geológica ...........................................................................................6
III-4.2. Geología de la cerrada .....................................................................................8
III-4.3. Estructura del macizo rocoso ..........................................................................11
III-4.4. Calidad geomecánica .....................................................................................13
III-4.5. Permeabilidad de los materiales .....................................................................13
III-5. CONDICIONES DE ESTABILIDAD DE LA LADERA IZQUIERDA ...............................15
III-5.1. Problemática planteada ..................................................................................15
III-5.2. Características geológico-geotécnicas de la ladera izquierda ........................16
III-5.2.1. Aspectos morfológicos y geométricos ..............................................16
III-5.2.2. Litología y estructura ........................................................................18
III-5.2.3. Propiedades geomecánicas .............................................................20
III-5.2.4. Condiciones hidrológicas e hidrogeológicas ....................................23
III-5.3. Medidas y observaciones de movimiento en la ladera izquierda ....................25
III-5.3.1. Registros instrumentales de movimientos ........................................25
III-5.3.2. Observaciones de campo .................................................................30
III-5.3.3. Resumen ..........................................................................................31
III-5.4. Análisis de estabilidad ....................................................................................33
III-6. CONCLUSIONES SOBRE LA ESTABILIDAD DE LA LADERA IZQUIERDA ...............39
III-6.1. Megacapa rocosa ...........................................................................................39
III-6.2. Megacapa detrítica .........................................................................................43
III-7. RECOMENDACIONES .................................................................................................47
PARTE TERCERA
CONDICIONES DE ESTABILIDAD DE LA LADERA IZQUIERDA
III-1. INTRODUCCIÓN
En el presente apartado se exponen los resultados obtenidos de la revisión detallada de los
estudios e informes en relación con las condiciones de estabilidad de la ladera izquierda de
la Presa de Itoiz, de acuerdo con el Convenio de Colaboración entre el Ministerio de Medio
Ambiente y el Ilustre Colegio de Geólogos de España (ICOG).
Los principales objetivos de este apartado se focalizan en analizar las condiciones de
estabilidad de la ladera izquierda próxima al estribo de la presa de Itoiz, valorando la
suficiencia de los estudios y trabajos de investigación anteriormente realizados en el ámbito
de aplicación específico del embalse, detectar en su caso las carencias, insuficiencias o
defectos de los estudios y trabajos, y proponer, también en su caso, las medidas necesarias
para mantener el nivel de seguridad de la presa.
Para alcanzar dichos objetivos se ha llevado a cabo una detallada revisión y análisis de la
información disponible, referenciada en el Anexo IV de este informe, así como un
reconocimiento de campo específico, comprobándose sobre el terreno los diversos aspectos
geológicos, geotécnicos, tectónicos, geomorfológicos e hidrogeológicos referidos en la
información analizada en gabinete.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
1
III-2. DOCUMENTACIÓN CONSULTADA
Para la redacción de la presente Parte III del informe se ha llevado a cabo una exhaustiva
revisión de toda la documentación disponible referente al embalse de Itoiz, tal como estudios
geológicos, proyecto constructivo, informes específicos de los distintos aspectos
constructivos, estabilidad de la presa, investigaciones y ensayos, instrumentación y
auscultación, sismicidad, etc. En referencia a los estudios sobre la ladera izquierda del
embalse de Itoiz se ha estudiado con mayor detalle la siguiente documentación:
-
Regulación de los ríos Irati y Aragón. Anteproyectos de los embalses de Aoiz (Navarra),
Aspurz (Navarra) y Berdun (Zaragoza-Huesca). Informe geológico sobre la presa de
Aoiz, Río Irati (Navarra). Nov. 1975. Servicio Geológico de Obras Públicas.
-
Proyecto de la Presa de Itoiz (Navarra) (02/89). Clave:09.123.122/2111. Anejo Nº 5
Estudio geológico-geotécnico del embalse: memoria, planos y apéndices. Año 1989.
Dirección General de Obras Hidráulicas. MOPU.
-
Informe sobre las posibilidades de deslizamiento de la ladera izquierda del Embalse de
Itoiz. Dic. 1989. INTECSA.
-
Proyecto de construcción de la Presa de Itoiz. Clave:09.123.122/2113. Anejo Nº 2:
Estudio geológico y geotécnico. Sept. 1992. ARBEA U.T.E.
-
Informe IV. Estudio geológico y geotécnico de la "megacapa”. Abr. 1996. ARBEA U.T.E.
-
Deslizamientos de Vertientes del Embalse de Itoiz. May 1999. Antonio Casas.
-
Expediente Nº 99 GT 1391. Sondeos de reconocimiento. Instrumentación de la
megacapa Presa de Itoiz, Aoiz (Navarra). Dic. 1999. Arco Tecnos, S.A.
-
Informe Analítico sobre los diferentes riesgos catastróficos que causarán los
deslizamientos provocados por la inundación continuada del proyectado Embalse de
Itoiz al sumergirse bajo sus niveles los pies o zonas basales de las laderas del vaso; y
sobre los diversos problemas que esos deslizamientos plantean a la seguridad de las
dos presas que conforman el embalse. Riesgos catastróficos y problemas de seguridad
que ponen en peligro a personas y bienes; tanto hacia aguas abajo como hacia aguas
arriba de las citadas presas. Jul 2000. Arturo Rebollo (Civiltec, S.A.)
-
Informe geológico-geotécnico de la ladera izquierda aguas arriba de la Presa de Itoiz.
Jul. 2000. Charles Joulain-Francisco Sánchez. ARBEA U.T.E.
-
La seguridad del Embalse de Itoiz. Mar. 2001. ARBEA U.T.E.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
2
-
La ladera de la margen izquierda del Embalse de Itoiz. Jul. 2005. Confederación
Hidrográfica del Ebro.
En total se han revisado más de 80 documentos los cuales se referencian en el Anexo IV.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
3
III-3. ANTECEDENTES
En el “Informe geológico sobre la presa de Aoiz. Río Irati (Navarra)” realizado en 1975 por el
Servicio Geológico de Obras Públicas, basado principalmente en reconocimientos
geológicos de campo, la ejecución de 5 sondeos mecánicos y dos perfiles de sísmica de
refracción, ya se alertaba de la existencia de una zona potencialmente inestable en la ladera
izquierda del emplazamiento de la presa de hasta más de 15-20 m de espesor, cuya
velocidad de propagación de ondas longitudinales se encontraba entre 1.100 <Vs<1.900
m/s.
Desde entonces, en los sucesivos reconocimientos y estudios, siempre se ha tenido en
consideración dicha circunstancia, mejorándose progresivamente el conocimiento de la
geometría y alcance de la zona potencialmente inestable, que culminó con el trabajo
“Informe geológico-geotécnico de la ladera izquierda aguas arriba de la presa de Itoiz”
elaborado por ARBEA UTE en julio de 2000 y redactado por Charles Joulain y Francisco
Sánchez. Este informe tomó como referencia todas las investigaciones y estudios anteriores,
especialmente los reconocimientos geotécnicos (sondeos mecánicos anteriores, perfiles de
sísmica de refracción, etc.), y sobre todo los resultados obtenidos de la exhaustiva campaña
de sondeos geotécnicos realizada en 1999 para dicho estudio por ARBEA UTE (39 sondeos,
con un total de más de 1.450 m de perforación, de los cuales 10 se instrumentaron con
inclinómetros y 10 con piezómetros).
En el citado informe de julio de 2000 se llevó a cabo un estudio detallado de las distintas
unidades geológicas que constituyen la ladera izquierda, definiendo con precisión la
estructura del macizo rocoso, y de los depósitos superficiales, con levantamiento de una
serie de perfiles geológicos y una sectorización pormenorizada de la ladera, entre otros
trabajos. También se llevaron a cabo análisis de estabilidad de los distintos sectores de la
ladera potencialmente inestable, desde estudios de estabilidad retrospectiva (“back
analysis”) locales, hasta análisis de estabilidad de la ladera en su conjunto.
Desde 1995 la Confederación Hidrográfica del Ebro está auscultando la ladera izquierda del
embalse de Itoiz en profundidad mediante 6 extensómetros de varillas (1995-2005) y 10
inclinómetros (1999-2005), con una periodicidad de lectura semanal a mensual, midiéndose
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
4
el posible movimiento de la ladera según la dirección de máxima pendiente del terreno y la
dirección ortogonal a la misma.
Desde finales de 1999 se han medido, con GPS de alta precisión, las potenciales
inestabilidades de la superficie de la ladera mediante hitos topográficos situados junto al
emboquille de los sondeos y en otros puntos de la ladera y la cerrada, disponiéndose en la
misma de 30 hitos topográficos.
Por otro lado, se han medido las presiones intersticiales mediante piezómetros instalados en
el interior de los sondeos (8 uds. durante 1995-1999 y 20 más, 28 uds., en 1999-2005) con
una periodicidad de lectura semanal-quincenal. Las lecturas sucesivas han permitido
efectuar un seguimiento de la variación de las presiones intersticiales con las oscilaciones
estacionales, y con el proceso de puesta en carga del embalse.
En este marco de estudios técnicos encargados por la Confederación Hidrográfica del Ebro
a distintos consultores, empresas de ingeniería y de construcción, han surgido diversas
demandas y peticiones canalizadas a favor de la denominada “Coordinadora de Itoiz” que
aseguraban la posibilidad de que se produjese el movimiento de la ladera izquierda de la
presa, con consecuencias catastróficas. Estas demandas estaban basadas en varios
informes técnicos que se incluyen en el Anexo IV, Cuadro 3 de este informe.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
5
III-4. CONDICIONES GEOLÓGICAS
III-4.1. SITUACIÓN GEOLÓGICA
La presa se sitúa al S del macizo de Oroz-Betelu, en materiales del Terciario (PaleocenoEoceno) afectados por plegamientos alpinos de dirección E-W. Este macizo está constituido
por materiales triásicos rodeados por una aureola de formaciones cretácicas con estructura
de rumbo sensiblemente E-W.
La orientación estructural E-W de la zona permite sectorizar el área del embalse según el
siguiente recorrido de N a S (Ver Figura 4.1.):
-
Zona Norte: domo de Oroz-Betelu. Entre los pueblos de Espinal y Arrieta en el río Urrobi,
y entre Garralda y Oroz-Betelu en el río Irati. Se trata de una franja de 4 km de anchura y
orientación E-W, constituida por una estructura anticlinal de amplio radio de curvatura.
Se trata de materiales triásicos, principalmente areniscas del Bundsandstein. Presenta
un núcleo rocoso devónico discordante de cuarcitas y esquistos.
-
Zona Media, al sur de la anterior y en una franja E-W de 2,5 a 4,0 km de anchura. Son
afloramientos del Cretácico inferior (Albiense-Cenomaniense). Se trata de calizas
brechoides, calcarenitas y calizas organógenas. Este Cretácico está depositado sobre el
Triásico y se ve afectado por fuertes plegamientos de rumbo E-W.
-
Zona Sur, que comprende la mayor parte del embalse y la totalidad del entorno de la
presa. Está constituida por materiales terciarios (Paleoceno-Eoceno) cuya secuencia en
el cimiento de la presa y en ambas laderas se describe en el apartado siguiente. En el
cimiento de la presa y las laderas anexas los materiales son eocenos, concretamente de
edad Cuisiense-Luteciense medio.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
6
Figura 4.1.: Esquema geológico regional de la zona pirenaica. Se señala la situación
aproximada de la presa de Itoiz. Tomado de Varnolas, A. y V Pujalte (2004). La Cordillera
Pirenaica. Definición, límites y división. En: Geología de España. Ed. J.A. Vera. pp 233-241.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
7
III-4.2. GEOLOGÍA DE LA CERRADA
Para la descripción geológica de la cerrada de la presa se cuenta con la información
obtenida en las sucesivas campañas de sondeos mecánicos y de prospección geofísica
mediante sísmica de refracción. En 1975, 1987 y 1993 se realizaron un total de 33 sondeos
mecánicos en la cerrada. En 1995 se llevaron a cabo 10 sondeos mecánicos en el camino
de rodadura del blondín, los cuales se instrumentaron mediante 8 piezómetros (4 sondeos) y
6 extensómetros de 2 varillas (6 sondeos). En 1999 se perforaron otros 39 sondeos en la
ladera izquierda, de los cuales 10 fueron instrumentados con inclinómetros y otros 10
sondeos con 20 piezómetros (2 piezómetros por sondeo).
El conocimiento geológico del entorno de la presa ha ido evolucionando a lo largo del
tiempo, según se iban desarrollando sucesivos estudios, reconocimientos y campañas de
investigaciones, de modo que al inicio de la construcción de la presa ya se tenía un
conocimiento muy detallado de los distintos aspectos geológicos, geotécnicos e
hidrogeológicos de los materiales.
La cerrada de la presa, así como su ladera izquierda, está formada por una secuencia
sedimentaria homoclinal de edad terciaria (Eoceno) de materiales carbonatados formados
por calizas margosas, detríticas a micríticas, margas con facies de flysch y con
intercalaciones brechoidales detríticas a areniscosas. En definitiva, se trata de una serie
sedimentaria de margas, calizas y areniscas. Predominan las formaciones turbidíticas
correspondientes al denominado “Grupo de Hecho”, también conocido como flysch eoceno
surpirenaico.
El macizo rocoso donde se emplaza la presa y que constituye las laderas de la cerrada está
definido por 11 estratos principales, también definidos en algunos informes como series o
niveles, separados por planos de estratificación. Estos estratos son los mismos a ambos
lados de la presa y las formaciones tienen continuidad geométrica en ambas márgenes.
La descripción resumida de los estratos reconocidos se enumera a continuación. Se emplea
la terminología utilizada en los informes más actualizados:
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
8
-
Serie superior: Secuencia de terrenos flyschoides con una potencia superior a 100 m.
-
Serie I: Calizas brechoides, calizas y calizas margosas. Potencia entre 40 y 50 m.
-
Serie II: Calizas brechoidales negras. Potencia de 20-25 m.
-
Serie III y IV: Calizas margosas azuladas y secuencia flyschoide. Potencia de 35 a 40 m.
-
Serie V: Calizas oscuras brechoidales. Potencia de 35 a 40 m. Muy similar al estrato II.
-
Serie VI: Margo-calizas y calizas margosas. Potencia de 28 a 30 m.
-
Serie VII: Margo-calizas, margas y turbiditas. Potencia de 19 a 20 m.
-
Serie VIII: Margo-calizas. Potencia de 8 a 9 m.
-
Serie IX: Areniscas y brechas de potencia 5 a 6 m.
-
Serie X: Margas y calizas oscuras inferiores. Potencia superior a 30 m.
La zona presenta un pliegue anticlinal muy suave de orientación Este-Oeste con inmersión
hacia el W, situándose la presa en el flanco N del mismo. Los estratos presentan una
dirección de N10º-20ºE, con un buzamiento medio de 20º hacia el W en la cerrada de la
presa, siendo de unos 30º aguas arriba de la misma. En la ladera izquierda sobre la presa el
buzamiento medio de los estratos varía de 12º a 19º hacia los 270º-300º (W-NW).
En la parte inferior de la ladera izquierda y mayoritariamente por debajo de la cota 590 (cota
de máximo embalse), aparecen unos depósitos coluviales de hasta 20-25 m de espesor,
constituidos principalmente por materiales granulares, incluso por bloques de gran tamaño a
partir de 10 m de profundidad, excepto en la zona del pie de la ladera y en los primeros
metros más superficiales, donde los depósitos son más arcillo-limosos. A estos depósitos,
se les ha denominado “megacapa detrítica”, término empleado en los informes y mantenido
en todos los documentos consultados. En definitiva, se trata de un depósito coluvial
cuaternario producido por la dinámica gravitacional de la ladera, sin relación alguna con el
término de “megacapa”.
Este depósito coluvial (“megacapa detrítica”) se encuentra rellenando un paleorrelieve muy
acusado, presentando algunos de sus límites laterales resaltes importantes. Incluso existe
una zona de “umbral” que consiste en una elevación rocosa constituida por el denominado
estrato III (calizas margosas azuladas y secuencia flyschoide) sobre el cual el espesor de
depósitos cuaternarios es prácticamente nulo. El encajamiento del depósito en un relieve
estructural le confiere una gran estabilidad global, si bien en superficie se observaron en su
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
9
día procesos de inestabilidad en los metros superficiales y sobre todo en las zonas más
arcillo-limosas, por fenómenos de reptación de escasa importancia.
En la misma ladera, por encima de la cota de máximo embalse, se encuentra en superficie
una masa rocosa con una extensión de unas 18.5 ha y cuyo espesor supera los 30 m en
algunos puntos. Esta masa rocosa presenta en gran parte un recubrimiento coluvial de hasta
10-15 m de espesor. Consiste en un material de naturaleza rocosa y estructura caótica
apoyado sobre las formaciones rocosas de la ladera que constituyen el sustrato,
concretamente sobre los estratos III y IV, con el contacto inferior subparalelo a la
estratificación de dichas formaciones. A esta formación es a la que se le denomina
“megacapa rocosa”.
La zona de contacto entre la “megacapa rocosa” y el sustrato rocoso consiste, en la mayoría
de los puntos donde se observa, en una transición neta constituida por fragmentos de roca
triturada. En algún punto se observa un nivel de 3 a 6 cm de una brecha constituida por
fragmentos angulosos de calizas con escasa matriz de arena y arcilla. En el sondeo SI-5
aparece dicho material brechífero en un testigo que contiene parte del sustrato y de la
“megacapa rocosa”. Este material brechífero sólo se corta en algunos sondeos, y se observa
en puntos concretos de la ladera, donde aflora el contacto.
Al pie de la “megacapa rocosa”, ladera abajo junto al estribo izquierdo, se observan estrías
sobre el sustrato rocoso que muestran la dirección de un antiguo movimiento. Las estrías
presentan dos orientaciones: la primera con inmersión de 12º hacia los 261º y la segunda de
13º hacia los 265º. Reflejan la dirección de un antiguo movimiento con dos direcciones
subparalelas, pero no coincidentes con la estratificación del macizo rocoso. El movimiento
no siguió la máxima pendiente actual de los estratos, determinada por su buzamiento, sino
que se desplazó hacia el río Irati a favor de una superficie de buzamiento aparente de 12º13º. Parece corresponder al proceso de desmantelamiento que sufrió la megacapa rocosa,
que en su origen tenía una extensión muy superior, como consecuencia del encajamiento
del río Irati y los procesos geomorfológicos.
Desde el punto de vista geomorfológico se trata de un retazo aislado de una masa que en
origen tendría una extensión muy superior, pero que el proceso de encajamiento de la red
hidrológica del río Irati ha ido erosionando, como consecuencia también del encajamiento de
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
10
los barrancos tributarios del río y los procesos de dinámica de laderas. Esta masa rocosa
aislada está emplazada actualmente en una zona de resalte topográfico entre dos
vaguadas, apoyada sobre unos materiales de naturaleza margosa y calcárea (estratos III, IV
y V) que buzan oblicuamente hacia el valle con un ángulo inferior a 20º, y con un
buzamiento aparente hacia el río inferior a 16º.
En la ladera izquierda, por encima de la cota de máximo embalse (cota 590) y bajo los
materiales que constituyen la “megacapa rocosa”, aparecen los estratos denominados III, IV
y V. Aguas abajo de la cota de máximo embalse, bajo los depósitos que constituyen la
“megacapa detrítica”, se encuentran los estratos V, VI, VII y VIII. En esta ladera izquierda las
capas buzan subparalelas a la pendiente, definiendo en algunos casos, la pendiente
estructural del terreno.
En la ladera derecha, cuya pendiente es opuesta al buzamiento de las capas, es posible
observar el afloramiento de los estratos I a VIII, desde la coronación de la ladera hasta el
fondo del valle.
En el fondo de la excavación de la presa, aguas abajo del eje (en la zona del vaso) afloran
los estratos IX y X.
III-4.3. ESTRUCTURA DEL MACIZO ROCOSO
El macizo rocoso en el que se emplaza la presa de Itoiz se caracteriza por la presencia de 3
familias de discontinuidades principales: la estratificación y dos sistemas de diaclasas
subverticales. La estratificación presenta una gran continuidad y su orientación es más o
menos uniforme en el entorno de la presa y las laderas adyacentes. Presenta una dirección
N10º-20ºE con un buzamiento medio de 20º (18º a 24º) hacia el W. En la ladera izquierda
sobre la presa el buzamiento medio de los estratos varía de 12º a 19º hacia los 270º-300º
(W-NW).
De las dos familias de diaclasas se distingue un sistema principal con dirección N100º-120ºE
y buzamiento subvertical (aproximadamente transversal a la presa), y otro sistema
secundario, ortogonal al anterior, sensiblemente paralelo a la presa, con dirección N35ºE y
buzamiento de 75º al SE.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
11
La familia de discontinuidades de orientación transversal a la presa fue definida como
“principal” al darse la circunstancia de que podría suponer una vía de filtraciones por debajo
de la presa, aspecto subrayado por la presencia en algunos puntos de rellenos arcillosos de
espesor importante. A favor de algunas de estas discontinuidades se han desarrollado fallas
normales, con varios metros de salto y aperturas importantes entre los flancos de las
diaclasas.
Durante la excavación del cimiento de la presa se localizaron las diaclasas con rellenos
arcillosos de espesor importante que fueron limpiadas y tratadas mediante inyecciones. En
inyecciones posteriores de sellado e impermeabilización del apoyo de la presa se trataron
estas discontinuidades hasta su completo sellado.
Por el contrario, las discontinuidades del sistema secundario aparecen cerradas y
recristalizadas por calcita, lo que les confiere una gran impermeabilidad, lo que unido a su
orientación favorable, no suponen problemas para la estanqueidad de la cerrada.
Las juntas de estratificación son, en general, bastante planas, con rugosidad media a baja y,
en ocasiones, presentan una pátina de óxido de hierro en áreas próximas a la superficie. En
los testigos de sondeos sin embargo aparecen cerradas y soldadas. El espaciado entre los
planos de estratificación oscila entre 0.1-0.2 m en las zonas margosas o de tipo flyshoide y
0.3-0.5 m en los estratos más carbonatados.
En las diaclasas, tanto en la familia principal como en la secundaria, el espaciado es similar,
entre 0.5 y 0.8 m, son rugosas, con bordes sanos a poco alterados y con rellenos de pátina
de
óxido
y
recristalizaciones
secundarias
de
calcita.
En
profundidad
aumenta
significativamente el grado de soldadura de las mismas. En la familia principal se encuentran
en algunos casos rellenos arcillosos.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
12
III-4.4. CALIDAD GEOMECÁNICA
A partir de los sondeos mecánicos realizados, datos de la excavación del cimiento de la
presa y de sus galerías laterales se han clasificado geomecánicamente los materiales según
las clasificaciones RMR y Q. Las distintas formaciones denominadas de I a X presentan una
calidad entre media y buena, con valores de RMR de 55-75 y de Q de 5 a 9.
El sustrato rocoso tiene valores de RQD elevados (> 75%), excepto en zonas de falla. La
resistencia a compresión simple es superior a 500 kp/cm2 de media. Se observa una clara
relación entre la resistencia y el contenido en carbonatos. Estos contenidos tienen relación
directa también con la densidad, por lo que estos tres parámetros son proporcionales. La
velocidad de propagación de las ondas sísmicas es elevada en los distintos estratos del
sustrato rocoso, presentando valores medios de Vp = 3.000 m/s.
En el caso de la “megacapa rocosa” la calidad de la roca es muy variable, desde muy mala
en las zonas muy fracturadas hasta buena en los tramos de roca intacta intercalados. En la
“megacapa detrítica” o coluvial situado bajo la cota de máximo embalse, el material se
caracteriza como un suelo de compacidad elevada y granulometría variable. En estos
materiales se obtienen velocidades de propagación de ondas (Vp) entre 1.100 y 2.000 m/s,
lo que indica la elevada compacidad de los depósitos, con velocidades superiores a las
habituales en formaciones superficiales y de rellenos cuaternarios.
III-4.5. PERMEABILIDAD DE LOS MATERIALES
La permeabilidad de los materiales rocosos en los que se emplaza la presa se ha estudiado
mediante un gran número de ensayos de permeabilidad de tipo Lugeon realizados en los
sondeos mecánicos efectuados. En general, la gran mayoría de los ensayos ofrecen unos
valores de permeabilidad baja a muy baja, entre 0 y 5 unidades Lugeon. Únicamente en
zonas de fractura se presentan valores de permeabilidad superiores.
De la revisión de los distintos informes disponibles y de las observaciones de campo, se
deduce que incluso los estratos de mayor permeabilidad (calizas cretácicas al N de la
cerrada, capas de caliza brechífera intercaladas en el flysh, etc.) no permiten la salida del
agua embalsada hacia los valles anexos por razones geométricas. Así mismo, se ha
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
13
revisado el proceso seguido para el sellado de las diaclasas principales (las transversales a
la presa), observándose que el proceso seguido fue el adecuado y habitual en estos casos.
La instrumentación instalada en el cimiento de la presa ha registrado bajos caudales de
filtraciones, y éstas se han reducido notablemente en las sucesivas inyecciones.
La permeabilidad de los materiales que constituyen la “megacapa detrítica” es
presumiblemente elevada, dado su carácter eminentemente granular, y posiblemente de
varios órdenes de magnitud superior a la del sustrato rocoso sobre el que se emplaza.
Igualmente ocurre en la “megacapa rocosa”, si bien en estos materiales la permeabilidad
horizontal es probablemente muy superior a la vertical, ya que alternan rocas masivas con
niveles de intensa fracturación. Tampoco en este caso se conocen los valores de
permeabilidad horizontal o vertical.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
14
III-5. CONDICIONES DE ESTABILIDAD DE LA LADERA IZQUIERDA
III-5.1. PROBLEMÁTICA PLANTEADA
Uno de los aspectos más discutidos en los informes revisados se refiere a las condiciones
de estabilidad de la ladera izquierda de la presa. En todos los informes y estudios, desde el
anteproyecto del año 1975, siempre se ha tenido en cuenta la existencia en la ladera
izquierda de un recubrimiento de material coluvial que podía superar los 20 m de espesor.
En dichos informes se han distinguido y estudiado dos sectores diferenciados en la ladera
izquierda:
-
Una zona inferior, situada principalmente por debajo de la cota de máximo embalse
(590 m), denominada “megacapa detrítica”, constituida por un coluvión propiamente
dicho con una importante proporción granular, incluso con un contenido elevado de
fragmentos de roca de gran tamaño, aunque en la parte inferior de la ladera y en los
metros más superficiales predominan más los materiales de granulometría fina.
-
Una zona superior, situada por encima de la cota de máximo embalse, denominada
“megacapa rocosa”, constituida por masas de roca calcárea masiva que alternan con
potentes niveles de roca fracturada y removida, y que en superficie presentan un
recubrimiento de depósitos coluviales de ladera. La masa rocosa contiene niveles de
rocas trituradas con inclinaciones aparentes paralelas a la ladera. En ocasiones, se
observa que toda la masa rocosa está constituida por fragmentos de roca
desorganizada.
Ambas zonas (megacapa rocosa y detrítica), llegan a estar en contacto por encima de la
cota de máximo embalse, si bien, en dicha zona de contacto el sustrato rocoso aflora en su
mayor parte.
En la actualidad se dispone de una detallada información geológica de la ladera
proporcionada por las investigaciones realizadas, destacando 39 sondeos mecánicos, 10
inclinómetros, 28 piezómetros, y 6 extensómetros, así como las correspondientes
interpretaciones geométricas y morfológicas. A partir de esta información y de los
documentos presentados por la “Coordinadora de Itoiz” se han analizado las condiciones
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
15
geológicas, geomecánicas, hidrogeológicas y cinemáticas, que pudieran tener influencia en
la estabilidad de la ladera. Estas condiciones se analizan a continuación.
III-5.2. CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICAS DE LA LADERA IZQUIERDA
III-5.2.1. Aspectos morfológicos y geométricos
En los primeros reconocimientos efectuados durante los estudios previos se cartografió una
zona potencialmente inestable de 800.000 m2 de superficie situada aguas arriba de la presa
y sobre la ladera izquierda, lo que considerando un espesor medio de 25 m (tomado a partir
de un sondeo de 1975) resultaba un volumen de 20 hm3. Actualmente, con la información
proporcionada por los 39 sondeos mecánicos efectuados en la ladera y los 33 sondeos en la
cerrada, el volumen de material potencialmente inestable es algo inferior a 5 hm3 (5 millones
de m3), de los cuales 3,5 hm3 corresponden a la “megacapa rocosa” y 1,5 hm3 a la
“megacapa detrítica” (Ver Figura 5.1.).
La “megacapa rocosa” tiene una anchura media de unos 250 m y una longitud de más de
700 m, lo que supone una superficie de 185.000 m2. El espesor medio de la masa rocosa es
cercano a 20 m. El espesor máximo se alcanza en su parte central, donde se llegan a
superar los 35 m, mientras que hacia los márgenes decrece progresivamente. En la zona
inferior de la citada “megacapa”, situada en la zona de contacto con la “megacapa detrítica”
y a unos 10-15 m de desnivel por encima de la cota de máximo embalse, el sustrato rocoso
presenta una elevación que la independiza de la megacapa infrayacente, reduciéndose el
espesor de 0 a 5 m. Este aspecto morfológico rompe la continuidad de la “megacapa
rocosa” y la independiza de la parte inferior de la ladera (Ver Figura 5.1.).
La “megacapa rocosa” está limitada lateralmente por sendas vaguadas por las que discurren
arroyos tributarios del río Irati (Ver Figura 5.1.).
La “megacapa detrítica” tiene en planta una geometría irregular con una superficie de
110.000 m2, y con un espesor medio inferior a 15 m, si bien localmente alcanza los 30 m.
Hacia su parte inferior, en su lado SE su espesor se extingue antes de llegar al paramento
de la presa, mientras que hacia el NE está definido por una loma o saliente de la ladera (Ver
Figura 5.1.).
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
16
Figura 5.1.: Fotografía de la ladera izquierda donde se representa de forma aproximada con trazo
verde la zona de estudio, con trazo amarillo la “megacapa rocosa” y con trazo rojo la “megacapa
detrítica”. Se ven también investigaciones realizadas y en color rojo las 10 zonas instrumentadas con
inclinómetros y piezómetros.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
17
El depósito coluvial que constituye la “megacapa detrítica” se encuentra rellenando un
paleorrelieve muy acusado, presentando algunos de sus límites laterales resaltes
importantes. Incluso existe una zona de “umbral” en la parte central que consiste en una
elevación rocosa constituida por el estrato III (calizas margosas azuladas y secuencia
flyschoide), sobre el cual el espesor de depósitos cuaternarios es prácticamente nulo. En
superficie y ocasionalmente, se han observado procesos de inestabilidad local en su parte
superior y sobre todo en las zonas más arcillosas, según se indica en los estudios previos
de la presa y se observa en fotografías anteriores, pero no ha podido verificarse en campo
por estar debajo del nivel del embalse.
Hacia el lado de aguas arriba (E) el espesor del depósito se reduce progresivamente
alcanzando de 0 a 5 m por encima de la cota de máximo embalse, y en la zona de contacto
con la “megacapa rocosa”.
III-5.2.2. Litología y estructura
La “megacapa rocosa” está constituida en algunos sectores por rocas carbonatadas
masivas, micríticas, y con escasa fracturación. Sin embargo, presenta tramos en los que la
roca está completamente triturada y desorganizada, como corresponde a una zona de
fracturación. Al menos se reconocen dos niveles de varios metros de espesor paralelos a la
superficie de la ladera con desigual espesor y sin continuidad a lo largo de todo el depósito,
de acuerdo con los datos de los sondeos. En otros casos, se trata de una masa constituida
por bloques rocosos sin estructura reconocible. Incluso hay zonas en las que se observan
los mismos materiales que constituyen el sustrato rocoso sin deformación ni cambios en la
orientación.
La “megacapa rocosa” presenta en superficie, y en amplios sectores, recubrimientos de
depósitos coluviales recientes que alcanzan en algún punto hasta 10-15 m de espesor. En
este coluvial se distingue una parte superior de granulometría más fina y una inferior con
abundancia de clastos (cantos y bloques).
La “megacapa detrítica” está constituida por depósitos coluviales detríticos gruesos e incluso
bloques rocosos de gran tamaño, apareciendo materiales de granulometría fina en los
metros superficiales y al pie de la ladera. Se trata en este caso de un suelo denso, con
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
18
elevadas velocidades de transmisión de ondas sísmicas. La permeabilidad de los materiales
no se ha determinado, pero es probablemente alta en la mayor parte del depósito, dada su
elevada fracción gruesa. En superficie, predominan los materiales arcillosos, por lo que su
permeabilidad probablemente sea menor.
En la “megacapa detrítica” no se observan rasgos estructurales significativos al tratarse de
depósitos recientes de carácter granular generados por la dinámica de la ladera.
Únicamente destaca el hecho comentado anteriormente de su emplazamiento rellenando un
paleorrelieve muy acusado, presentando algunos de sus límites laterales resaltes
considerables, no siendo homogéneo el contacto con el sustrato rocoso, sino que presenta
depresiones y elevaciones importantes.
En la “megacapa rocosa” se observan rasgos estructurales que evidencian, en muchos
casos, la similitud de los materiales que la constituyen con los que conforman el sustrato
rocoso. Sin embargo, el proceso de desplazamiento que sufrió hace que se haya perdido en
gran medida la disposición estructural original, apareciendo en muchos casos deformada la
estratificación. No se observa una pauta clara de diaclasado.
El contacto de la “megacapa rocosa” con el sustrato rocoso infrayacente se produce a favor
de una superficie, o de una combinación de varias superficies paralelas y concordantes con
la estratificación de la roca “in situ”, por lo que podría interpretarse como un indicio de que la
estratificación del sustrato constituye la superficie potencial de deslizamiento.
Sin embargo, junto al estribo izquierdo de la presa se observan varias estrías de movimiento
de la megacapa rocosa sobre el sustrato, las cuales no coinciden con la dirección del
buzamiento de la estratificación, sino que tienen un sentido oblicuo a la misma. En esta zona
la estratificación tiene un buzamiento de 19º hacia los 310º, mientras que las estrías
presentan una inmersión de 12º hacia los 261º y 13º hacia los 265º. Es decir, denotan un
movimiento hacia el río Irati no siguiendo la estratificación del sustrato rocoso, lo cual se
justifica por razones cinemáticas: el movimiento sería posible en este sector siguiendo la
máxima pendiente del terreno, y no según la estratificación ya que la masa rocosa está
confinada lateralmente.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
19
Parece corresponder al proceso de desmantelamiento que sufrió la megacapa rocosa, que
en su origen tenía una extensión muy superior, como consecuencia del encajamiento del río
Irati y los procesos geomorfológicos
III-5.2.3. Propiedades geomecánicas
Megacapa rocosa
En los estudios realizados para el proyecto y construcción de la Presa se han efectuado
ensayos geotécnicos con el fin de caracterizar geomecánicamente los materiales de la
cerrada y de la ladera izquierda. Para ello se realizaron 8 ensayos de corte “in situ” en juntas
de estratificación del sustrato rocoso y 3 ensayos de corte in situ en la unión roca-hormigón.
Los resultados obtenidos han sido:
-
Septiembre de 1989: 3 bloques excavados en turbiditas alteradas para ensayar las
juntas de estratificación. Se obtienen, para C=0, valores de Ø=34º-41º. Repitiendo
los ensayos sobre los mismos bloques ya rotos se obtuvieron valores residuales de
ØR=20º-24º.
-
Mayo de 1994: 2 bloques excavados en roca más sana obtenida de la excavación
del cimiento de la presa. Se ensayan juntas de estratificación obteniéndose los pares
de valores: C=36-64 t/m2 y Ø=35º. Repitiendo los ensayos se obtuvieron valores
residuales de ØR=35º.
-
Julio de 1995: 3 bloques de roca sometidos a 2 ciclos de carga para obtener su
resistencia al corte en las juntas de estratificación. Se obtienen valores de C=3.5 t/m2
y Ø=28º
Por otro lado, se realizaron 3 ensayos triaxiales sobre muestras remoldeadas procedentes
del relleno areno-limoso de juntas de estratificación, de muy bajo contenido en arcilla. Los
resultados obtenidos fueron los siguientes:
-
Clasificación U.S.C.S.: SC (Arena arcillosa)
-
Límite líquido 24.6%, límite plástico 16.7%, índice de plasticidad 7.9.
-
Porcentaje de finos 18.2%, de los cuales hay un 5% de arcillas.
-
Densidad máxima 1.96 t/m3 y humedad óptima 10.5%.
-
Resistencia al corte: C≥3 t/m2 y Ø=28º
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
20
No se ha efectuado ningún ensayo de resistencia al corte directamente sobre los materiales
del contacto sustrato rocoso – megacapa rocosa, dada la imposibilidad de obtener muestras
inalteradas o representativas de la zona de contacto. En los coluviales de la megacapa
detrítica se han llevado a cabo ensayos de identificación, pero no de resistencia.
En los estudios de estabilidad de la ladera (ARBEA U.T.E. 2000) se han atribuido los
resultados de los ensayos triaxiales y de corte directo “in situ” a los materiales que forman el
contacto entre el sustrato rocoso y la “megacapa rocosa”. Aunque esta atribución no resulte
correcta, pues sólo ensayos directos en los materiales del contacto serían representativos,
la descripción que ofrecen los sondeos y la observación de los testigos indican que los
materiales ensayados del relleno de diaclasas son de naturaleza areno-limosa con pocos
finos (18%) y que los del contacto son predominantemente materiales brechíferos con
algunos rellenos de materiales margosos. Por lo tanto, ante la imposibilidad de disponer de
datos directos cabe al menos suponer que las propiedades de los materiales ensayados
serían semejantes o inferiores a las del contacto sustrato – magacapa rocosa. En resumen,
la caracterización geomecánica de los materiales de la zona de contacto, a partir de los
ensayos realizados, representarían los valores de resistencia probablemente inferiores a los
datos obtenidos en el relleno de las diaclasas, en base a su composición y estructura.
Si se toman los resultados más bajos de resistencia de los ensayos realizados en los
distintos informes de la presa se obtiene una cohesión de C = 3 t/m2 y un ángulo de
rozamiento interno de Ø = 28º. Otros resultados de ensayos de corte in situ dieron C= 3.5
t/m2 para Ø = 28º y C= 0 para Ø=34º, siendo este último par de valores el que se utilizó en
su día para el cálculo de la estabilidad de la presa.
Como procedimiento alternativo se pueden obtener criterios orientativos de la resistencia de
la zona de contacto del sustrato con la megacapa rocosa mediante análisis retrospectivos
(“back analysis”), fijando uno de los parámetros resistentes (C ó Ø) y calculando el otro, para
condiciones de equilibrio límite de la ladera preestablecidas en el análisis. Dichas
condiciones de equilibrio deben tratarse a partir de una situación lo más parecida a la real.
En el caso de la ladera izquierda se pueden plantear dos hipótesis:
-
Ladera estable, lo que representa que el coeficiente de seguridad (FS) es
superior a 1.00.
-
Ladera en equilibrio límite, que equivale a un FS igual a 1.00.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
21
a) Ladera estable. Parámetros resistentes de acuerdo con los ensayos realizados en los
estudios de la presa (C= 3 t/m2 y Ø = 28º), y para FS ≥ 1.20. Se obtiene que sería
preciso un nivel de saturación de la megacapa rocosa superior al 80% para situarse por
debajo de dicho factor de seguridad, situación que evidentemente no se ha dado en el
período de auscultación (1995-2005) según los datos piezométricos. Durante el periodo
de auscultación no se ha detectado agua en el terreno, por lo que el grado de saturación
ha sido inferior al 10% y se obtendría un FS superior a 2.00.
En la hipótesis de que el plano de contacto entre la megacapa rocosa y el sustrato forme
una superficie de rotura continua con cohesión cero o muy próxima a cero, y Ø= 28º,
para una saturación inferior al 10% se obtiene un FS de 1.90.
Por otro lado, y suponiendo condiciones más desfavorables, puede atribuirse una
cohesión de cero o muy próxima (≈ 0-1 t/m2) y que el ángulo de rozamiento interno sea
el mínimo compatible con la naturaleza de los materiales. En estas condiciones el valor
obtenido en el laboratorio ha sido de Ø=28º, sin embargo podría suponerse que incluso,
en algunas partes, el material sea más arcilloso y que Ø sea más bajo. Para valores de
Ø entre 20-23º, que corresponden a materiales típicamente arcillosos diferentes a los
detectados en los sondeos y observados en el terreno, se obtiene un FS > 1.30 para un
valor de Ru < 0.1 equivalente a una saturación del perfil analizado del 20%. Con estos
mismos parámetros, para que el FS sea próximo a 1.00, se requiere un nivel de
saturación en la ladera superior al 50-60%, situación muy alejada de la actual, ya que no
se ha detectado la saturación, ni siquiera parcial del terreno, durante el periodo de
auscultación.
b) Ladera en equilibrio estricto. Para este supuesto, el F.S. debe estar en torno a 1.00. Para
un nivel de saturación de la megacapa inferior al 10% (de acuerdo con las lecturas
piezométricas), y suponiendo que el plano de contacto entre la megacapa y el sustrato
rocoso fuera una superficie de paleodeslizamiento, éste se encontraría en condiciones
de resistencia residual, es decir su cohesión sería cero o próxima a cero. En estas
condiciones el ángulo de rozamiento interno necesario para la situación de equilibrio
límite sería de Ø=15-16º. Para un nivel de saturación de 20% (Ru = 0.1), Ø tendría que
ser de 17-18º. Estos resultados indican que en el supuesto de que la ladera estuviera en
equilibrio estricto, podría darse un movimiento a favor del plano de deslizamiento, y para
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
22
las condiciones piezométricas actuales, se precisa un ángulo de rozamiento interno (Ø)
en la superficie de rotura de 15-16º, resultado que no es compatible con la naturaleza de
los materiales del contacto megacapa - sustrato.
Como conclusión de los resultados del análisis retrospectivo se deduce que los valores de
cohesión pueden tomarse desde el extremo inferior de 0 a 3 t/m2. En las condiciones más
desfavorables para C=0, el ángulo Ø de rozamiento interno mínimo compatible con la
naturaleza del material sería ≥ 23º suponiendo un elevado contenido arcilloso de la
superficie de contacto (lo cual no concuerda con las observaciones e investigaciones). Lo
razonable sería tomar un ángulo de al menos 28º, si bien en los análisis realizados descritos
más adelante se ha considerado también el intervalo entre 23º y 28º, situando los análisis
muy del lado de la seguridad.
Es decir se ha estudiado la hipótesis más real de Ø=28º y la hipótesis extrema, muy
desfavorable, de Ø=23º.
Megacapa detrítica
Con respecto a la megacapa detrítica, su resistencia se debe evaluar mediante análisis
retrospectivos ante la ausencia de ensayos. Durante mas de 4 años el comportamiento del
talud de 20 m de altura y 45º de inclinación excavado en la parte inferior de la ladera junto al
paramento de la presa ha sido estable. Los análisis retrospectivos dan que la resistencia al
corte de dichos materiales es de al menos C=1.9 t/m2 y Ø=30º, ó C=2.7 t/m2 y Ø=25º, etc.
En los análisis descritos más adelante se han considerado distintos pares de valores,
aunque el de C=1.9 t/m2 y Ø=30º se considera el más representativo.
III-5.2.4. Condiciones hidrológicas e hidrogeológicas
Desde 1995 la ladera izquierda está instrumentada con piezómetros para medir la presión
de agua del terreno o presión intersticial. Entre 1995 y 1999 se cuenta con 8 piezómetros de
cuerda vibrante y desde 1999 hasta la actualidad con 28 piezómetros en total. Los
piezómetros están situados en la zona de contacto de la megacapa rocosa y también a
diferentes cotas dentro de la megacapa rocosa, así como en la megacapa detrítica y en el
sustrato rocoso.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
23
A lo largo de los últimos 10 años nunca se ha detectado agua en el sector del terreno
instrumentado, que incluye el interior de la “megacapa rocosa”. En la “megacapa detrítica”
se ha registrado la presencia de agua en el terreno cuando se inició la puesta en carga del
embalse, observándose una respuesta directa de las lecturas piezométricas y nivel freático
en el terreno, según la pauta de llenado del embalse.
Durante estos 10 años de instrumentación piezométrica se ha registrado también la
pluviometría en la estación meteorológica de la presa. En 1997 se registraron en un día
lluvias equivalentes a las de periodo de retorno de 20 años (97 mm/día, según el “Mapa de
Máximas Lluvias Diarias de la España Peninsular” del Ministerio de Fomento –2001-). En un
mes concreto de 1997, 1999, 2002 y 2003 se superaron ampliamente los valores medios
mensuales de las estaciones meteorológicas próximas (Aribe 9228E, Erro 9231E, Eparoz
9233I, Abaurrea Alta 9236 e Ilundain “Granja” 9263I). En el invierno de 2002-2003 se
registraron 545,9 mm en un periodo de 4 meses.
El valor medio de precipitaciones anuales en la presa desde 1996 ha sido de 713,65
mm/año. En 1997 fue de 940,1 mm/año y en 2003 de 801,6 mm/año. Se observa que las
precipitaciones registradas son coherentes con las series históricas de las estaciones
meteorológicas próximas (Eparoz 9233I e Ilundain “Granja” 9263I). Durante los años 19982002 las precipitaciones registradas son menores pero en el resto de los años son
equivalentes e incluso superiores en 1997.
En la actualidad el proceso de puesta en carga del embalse se encuentra en la Fase 3-4. Se
asciende desde el nivel de llenado 1 (cota 536) al nivel de llenado 2 (cota 561) por segunda
vez. Durante el desembalse que tuvo lugar al final de la Fase 2, desde la cota 561 a la cota
536, no se observó ninguna evidencia de inestabilidad de la megacapa detrítica, tanto en su
superficie, como en las zonas de taludes de los caminos excavados.
Dado el gran volumen del vaso, los ascensos y descensos del nivel de embalse no podrán
ser rápidos, lo que unido al carácter mayoritariamente granular de la “megacapa detrítica”,
hace posible que las presiones intersticiales puedan disiparse en los procesos de vaciado.
Para que se produzca el vaciado completo del embalse desde su máxima cota y con la
máxima capacidad de desagüe, se necesitan unas 600 horas, según los estudios realizados
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
24
para el Plan de Puesta en Carga de la presa. Esto supone una velocidad media de
descenso de 1 m cada 7.3 horas (0.137 m/hora ó 3.8 x 10-5 m/sg), lo cual permitiría que una
parte significativa de las presiones intersticiales puedan disiparse.
III-5.3. MEDIDAS Y OBSERVACIONES DE MOVIMIENTOS EN LA LADERA IZQUIERDA
La ladera izquierda de la presa ha sido objeto de especial atención durante el proyecto
constructivo y posterior puesta en carga, auscultándose y vigilando cualquier tipo de
movimiento en el terreno mediante inclinómetros, extensómetros y estaciones geodésicas,
además de los citados piezómetros. Esta instrumentación permite medir en el interior y en la
superficie de la ladera movimientos a partir del orden milimétrico. Por otro lado también se
ha llevado a cabo una vigilancia de cualquier tipo de incidencia o señal de movimiento en la
superficie. A continuación, de forma resumida, se enumeran las principales características y
los resultados de las medidas tanto instrumentales como de observaciones de campo.
III-5.3.1. Registros instrumentales de movimientos
En la ladera se han instalado 10 inclinómetros y 6 extensómetros de varillas, efectuando
lecturas con periodicidad semanal a mensual. Los primeros han sido instalados en 1999 y
los siguientes en 1995, y el período de instrumentación llega hasta la actualidad. También
desde 1999 se han instalado 30 estaciones de referencia topográficas colocadas junto al
emboquille de los sondeos y en otros puntos de la ladera, e instrumentados con GPS de alta
precisión.
Los inclinómetros permiten medir los desplazamientos que se producen en el interior de la
ladera por movimientos en la componente horizontal o transmitidos al eje del sondeo
instrumentado. Para ello se instala una tubería especial en el interior de un sondeo. Las
lecturas se efectúan de forma periódica pero no son continuas. Las tuberías inclinométricas
han llegado hasta profundidades comprendidas entre 30 y 48 m en el interior de la ladera,
por lo que cualquier movimiento que se produzca en la zona de la megacapa rocosa o
detrítica y su sustrato es detectado.
Los extensómetros miden deformaciones en el interior de la ladera por movimientos en
dirección vertical o paralela al eje del sondeo instrumentado.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
25
Las estaciones de referencias topográficas pueden medir movimientos en la superficie
topográfica de la ladera.
El conjunto de medidas de inclinómetros, extensómetros y de referencias topográficas, junto
con los datos de piezómetros, permiten evaluar las condiciones de movimiento, su rango y
velocidad, profundidad de las posibles superficies de rotura, relación con posibles causas o
factores desencadenantes del movimiento y, en consecuencia, tener una información de
gran precisión en cuanto a la magnitud, velocidad y localización de los movimientos, incluso
para movimientos de muy bajo rango e imperceptibles por otros sistemas de observación en
campo.
Como todo sistema instrumental, los resultados dependen de su correcta instalación, y de
las lecturas, que están condicionadas a la velocidad del movimiento, entre otros factores.
-
Lecturas inclinométricas
Se han instalado 10 inclinómetros distribuidos en diferentes zonas (Ver Figura 5.1.):
-
2 en la megacapa detrítica (números 7 y 8).
-
3 en la megacapa rocosa (números 3, 4 y 6).
-
5 en el macizo rocoso situado en la ladera izquierda (números 1, 2, 5, 9 y 10).
Los inclinómetros han alcanzado una profundidad comprendida entre 30 y 48 m. El período
de auscultación ha sido entre noviembre de 1999 hasta la actualidad, es decir 6 años.
Los fabricantes de los inclinómetros dan una precisión total de ± 7mm / 30m para la marca
GEOKON, y de ± 8mm / 30 m para la marca SISGEO, que son los instalados.
Los desplazamientos se han medido según dos ejes ortogonales, uno de los cuales es
paralelo aproximadamente a la pendiente de la ladera, en dirección hacia el embalse y se le
denomina A(+), y el otro eje es perpendicular y con dirección aproximada a la dirección del
buzamiento de los estratos, es decir, hacia aguas arriba de la presa y se denomina B(+).
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
26
Las otras direcciones opuestas, A(-) representa la dirección contraria a la pendiente de la
ladera y la B(-) es hacia aguas abajo de la presa. Ambas direcciones A(-) y B(-) son
incompatibles con la cinemática de un posible movimiento en la ladera. Sin embargo, es
preciso señalar que las lecturas dieron en muchos casos movimientos en estas direcciones
(ver ANEXO III). La máxima magnitud de estos movimientos, en las direcciones
incompatibles con la cinemática de la ladera, han llegado a:
En dirección A(-):
8 mm (Inc. 1)
En dirección B(-): 2 mm (Inc.3)
7 mm (Inc 2)
1 mm (Inc.8)
3 mm (Inc.3)
3 mm (Inc.10)
5 mm (Inc.5)
5 mm (Inc.8)
3 mm (Inc.10)
En las direcciones compatibles con la cinemática de la ladera, A(+) y B(+), las máximas
magnitudes medidas han sido:
En dirección A(+):
5 mm (Inc. 3)
En dirección B(+):
7 mm (Inc. 1)
8 mm (Inc. 4)
8 mm (Inc. 2)
4 mm (Inc. 6)
8 mm (Inc. 3)
10 mm (Inc. 7)
11 mm (Inc. 4)
4 mm (Inc. 8)
12 mm (Inc. 5)
6 mm (Inc. 6)
7 mm (inc. 7)
4 mm (Inc. 8)
6 mm (Inc. 9)
4 mm (Inc. 10)
De acuerdo con estas medidas, el mayor movimiento acumulado ha sido de 12 mm en el
inclinómetro 5 en dirección B (+), hacia aguas arriba de la presa y a favor de la dirección de
buzamiento de la estratificación. También se alcanzaron 10 mm en dirección A (+), a favor
de la pendiente de la ladera y hacia el embalse. Los movimientos contra pendiente o contra
buzamiento llegaron a ser de hasta 8 mm en dirección A (-), o contra pendiente, y de 3 mm
en dirección B (-), o hacia aguas abajo de la presa y contra buzamiento.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
27
CUADRO III.1.
Resumen desplazamientos medidos en los inclinómetros.
Dirección
Desp.
Prof.
Velocidad
del
Error
rotura
(mm/año)
Zona
Inclinómetro máximo
ε - δ Observaciones
ε (mm)
movimien
(m)
(1)
δ (mm)
to
5
A+
0.8
ε>δ
3
28
8-9
8
B+
1.3
ε=δ
8
A+
1.3
Megacapa
4
28
9-10
ε>δ
rocosa
11
1.8
B+
6
1.0
6
27
8-9
ε>δ
4
0.6
A+
10
30
1.6
7
11-13
ε>δ
7
B+
23
1.1
Megacapa
detrítica
4
A+
8
0.6
9-11
ε>δ
4
No
No
representativo
registro
1
7
1.1
7-8
ε=δ
2
8
1.3
B+
Macizo
5
12
8
2.0
6-7
ε>δ
rocoso
9
6
10
0.6
8-10
ε>δ
Zona alta
2
A+
No
No
10
ε>δ
registro
representativo
4
B+
0.6
11-13
δ= Desplazamiento máximo acumulado en plano de rotura
ε= Precisión del inclinómetro. (error instrumental en función de la longitud del inclinómetro)
(1). Velocidad media anual, si se considerase que los movimientos son continuos en el período de 6 años. En
realidad los movimientos han sido discontinuos.
A+. A favor de la pendiente de la ladera, hacia el embalse.
B+. A favor del buzamiento de la estratificación, hacia aguas arriba del embalse.
Según estos datos (Cuadro III.1) y considerando que los movimientos son continuos,
aunque en realidad no lo son en absoluto, sino que se producen a impulsos o saltos
distanciados en el tiempo, la velocidad máxima de movimiento en la dirección B (+), hacia
aguas arriba de la presa, y a lo largo de 6 años habría sido de 2 mm / año en el inclinómetro
5, y la media para todos los inclinómetros que se desplazan en esta dirección es de 1.3 mm
/ año. Sin embargo, esta lectura corresponde al movimiento local de un recubrimiento
coluvial de 8 m. de espesor en una zona estable del macizo rocoso (aguas arriba de la
megacapa rocosa y al otro lado de una de las vaguadas que la delimitan), sin relación
cinemática con la citada megacapa.
En la dirección A (+), o a favor de la pendiente, la velocidad máxima ha sido de 1.6 mm / año
y la media de todos los sondeos que han medido movimientos en esta dirección ha sido de
1.0 mm / año.
De acuerdo con los datos de precisión o error instrumental proporcionados por los
fabricantes de los inclinómetros, sólo el 19% de las lecturas alcanzaron valores superiores al
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
28
rango del error instrumental. En el 62% de los casos las lecturas alcanzadas fueron
inferiores y en el 19% restante fueron similares.
Con respecto a la interpretación de las medidas inclinométricas en relación con las tres
zonas investigadas se obtienen los siguientes resultados:
-
En la megacapa detrítica se dispuso de 2 inclinómetros (7 y 8). En el 7, se detectaron
dos posibles desplazamientos a 23 y 30 m de profundidad, dando dirección de
movimiento diferente en cada una. En el correspondiente a 23 m el movimiento fue hacia
aguas arriba de la presa, y el de 30 m a favor de la pendiente de la ladera. La velocidad
media anual fue de 1.6 mm / año y la magnitud en todos los casos fue inferior a la del
error instrumental. En el inclinómetro 8 no se obtuvo una zona de posible
desplazamiento ni una tendencia clara de movimiento.
-
En la megacapa rocosa se dispuso de 3 inclinómetros (3, 4, y 6) y marcaron los 3 un
posible desplazamiento entre 27 y 28 m de profundidad tanto en la dirección A (+) como
B(+), lo que indica la misma zona ha tenido ambas componentes. Los desplazamientos
máximos registrados han sido entre 5 y 8 mm en dirección A (+) con una velocidad
media de 1 mm / año, y la magnitud del desplazamiento ha sido inferior o igual al error
instrumental.
-
En la dirección B(+) los desplazamientos han oscilado entre 6 y 11 mm, con una
velocidad anual de 1.4 mm / año. En el caso del movimiento de 11 mm, éste ha sido
superior al error instrumental (9-10 mm). En consecuencia, en la megacapa rocosa, el
mayor movimiento se observa en dirección B(+) hacia aguas arriba de la presa y también
está presente la componente a favor de la pendiente, ambas a una profundidad de 28 m.
-
Con respecto a la ladera de sustrato rocoso eoceno que rodea la megacapa rocosa y
detrítica, se ha dispuesto de 5 inclinómetros, de los cuales 3 no registraron
deformaciones en el terreno. Los otros 2 restantes dieron movimientos hacia B(+), aguas
arriba de la presa, con un máximo de 12 mm (inclinómetro 5), a 8 m de profundidad y
coincidente con el contacto con un coluvial superficial. En el otro inclinómetro (9), el
movimiento máximo fue de 6 mm en esta misma dirección. Esta zona de la ladera está
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
29
formada por el macizo rocoso concordante estratigráficamente y sin ningún indicio
geomorfológico de inestabilidad, descartándose la posibilidad de inestabilidades.
-
Extensómetros
También se dispone de la información proporcionada por 6 extensómetros de varillas
instalados en el camino de rodadura del blondín, con dos varillas cada uno a 10 y 20 m de
profundidad. De los 6 extensómetros, 3 son verticales y tres inclinados 30º ladera arriba. Su
lectura se ha llevado a cabo desde noviembre de 1995. En ellos se observa una
deformación del terreno que en el caso más desfavorable alcanza 10 mm a lo largo de 10
años. Además la diferencia afecta por igual a las varillas ancladas a 10 y a 20 m, con lo cual
lo que se detecta no es un despegue de la “megacapa rocosa” respecto al sustrato, sino
efectos superficiales no asociados a un potencial deslizamiento.
-
Referencias topográficas
En la ladera se han instalado 30 bases topográficas para el control del posible movimiento
del terreno en superficie. Las medidas se llevan a cabo con periodicidad semanal a mensual
mediante dispositivos GPS.
Durante el período de auscultación, los datos topográficos no son concluyentes, pues
evidencian oscilaciones de las medidas, tanto en positivo como en negativo, con rango de
variación inferior a ± 2 cm, que constituye el umbral de sensibilidad práctica de los equipos
de medida.
En caso de producirse un movimiento claro del terreno, a lo largo de los 6 años en los que
se viene estudiando topográficamente la ladera, se hubiera puesto de manifiesto por un
desplazamiento en una dirección de las medidas.
III-5.3.2. Observaciones en campo
Durante el reconocimiento de campo se han revisado todos los aspectos que pueden poner
de manifiesto un proceso de inestabilidad del terreno, como son la existencia de grietas,
surgencias de agua, inclinaciones de árboles, afección a caminos, signos de desplazamiento
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
30
en taludes artificiales, déficit de material en la zona de cabecera y acumulaciones al pie,
existencia de materiales blandos en la zona de contacto de la megacapa con el sustrato
rocoso, estrías recientes de movimiento, zonas de infiltración de agua, entre otros aspectos.
De todo lo anteriormente expuesto únicamente se ha observado, aguas abajo de la
“megacapa rocosa”, unas estrías de movimiento sobre el sustrato rocoso, con una inmersión
de 12º-13º hacia los 261º-265º. Estas estrías no parecen obedecer a un origen tectónico ni a
un proceso manifiesto de inestabilidad, sino que son fruto del desmantelamiento de la masa
original que constituía la “megacapa rocosa”.
Incluso en puntos de la ladera modificados para la realización de la obra, como el desmonte
para el emplazamiento del camino de rodadura del blondín, o los caminos excavados para
los accesos a los sondeos mecánicos, no se ha observado evidencia alguna de movimiento,
a pesar de llevar ya varios años realizados. Tampoco se observa en dichos cortes artificiales
afluencias de agua o zonas de despegue respecto al sustrato rocoso.
III-5.3.3. Resumen
Del conjunto de observaciones de campo, mediciones topográficas en superficie, y los datos
instrumentales de inclinómetros y extensómetros se deducen los siguientes resultados:
-
Las características geomorfológicas, litológicas, estructurales e hidrogeológicas de la
ladera izquierda no evidencian en superficie y a nivel de afloramientos señales o indicios
de movimientos en la ladera. Sin embargo, las características litológicas y estructurales
de la formación denominada megacapa rocosa son típicas de un material alóctono y que
muy probablemente se trate de un paleodeslizamiento cuya edad no se ha determinado,
actualmente estable.
-
Los resultados de los 10 inclinómetros instalados indican que en la megacapa rocosa
parece percibirse un potencial desplazamiento a una profundidad en torno a 28 m con un
máximo desplazamiento de 11 mm en dirección B(+), hacia aguas arriba de la presa, y
también con desplazamiento en dirección A(+) a favor de la pendiente de la ladera con
máximo movimiento de 8 mm. Teniendo en cuenta la velocidad del movimiento a lo largo
de los 6 años (entre 1.4 y 1.0 mm / año), que los movimientos no tienen relación
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
31
observada con las precipitaciones y que los máximos desplazamientos son del mismo
orden que el error instrumental (8 y 10 mm), los resultados no permiten afirmar que se
trata de un deslizamiento actual de ladera, tanto por su insignificante magnitud, como por
la velocidad extremadamente baja, así como por el hecho de que el mayor movimiento
se dé hacia aguas arriba de la presa y transversalmente a la máxima pendiente de la
ladera. Por ello los datos son de insuficiente entidad como para concluir que se trata de
superficies de deslizamiento activas.
No obstante, y a pesar de estas razones expuestas, estos resultados deben tenerse en
cuenta para su seguimiento en el tiempo, pero no como una evidencia de un deslizamiento,
lo que implica que se debe mantener, incrementar y mejorar el control instrumental
inclinométrico de la ladera.
Estas condiciones son válidas para la “megacapa rocosa” y la “megacapa detrítica”.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
32
III-5.4. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
En este apartado se presenta el análisis de la estabilidad de la ladera izquierda, con la
finalidad de determinar sus condiciones de estabilidad, para lo que se ha estudiado la
geometría de los perfiles de la ladera, la distribución en profundidad de las unidades
litológicas, los parámetros geomecánicos de los materiales, las condiciones hidrogeológicas
y las posibles acciones sísmicas.
Hipótesis consideradas
Se ha considerado un perfil topográfico de la ladera izquierda según la máxima pendiente y
por la parte central de la “megacapa rocosa” y la “megacapa detrítica”. Corresponde al perfil
Plc del informe de ARBEA UTE (2000) y firmado por Charles Joulain y Francisco Sánchez.
El esquema litológico del perfil analizado es el correspondiente al de dicho estudio, el cual
ha sido inspeccionado durante el reconocimiento de campo y comprobado con los datos de
los sondeos. Este perfil representaría la situación más desfavorable con respecto a los
aspectos morfológicos y litológicos.
Megacapa rocosa
Los parámetros resistentes del terreno correspondientes a la hipotética superficie de rotura
no pueden obtenerse directamente a partir de los ensayos realizados, ya que éstos no son
representativos de dichos materiales ni del plano de rotura potencial, por lo que dichos
parámetros resistentes han sido estimados mediante análisis a posteriori (“back analysis”)
para un estado de equilibrio límite, es decir, con un coeficiente de seguridad igual a 1.00
(FS= 1.00).
En una primera hipótesis, se considera que la megacapa rocosa podría formar parte de un
paleodeslizamiento, que en su momento deslizó a favor de una superficie cuyas
propiedades geomecánicas son las que se tratan de estimar. Si se fija el valor de la
cohesión igual a cero o próxima a cero, como correspondería a una zona ya deslizada (en
condiciones de resistencia residual), quedan como incógnitas el ángulo de rozamiento
interno de la superficie de rotura (Ø), y las presiones intersticiales del terreno. Los resultados
obtenidos indican que para un nivel de saturación del terreno de al menos el 40% (Ru = 0.2),
se obtiene un ángulo de rozamiento interno Ø ≈ 19º. Para Ru = 0.3, se requiere un Ø ≈ 21º, y
para Ru = 0.4, Ø ≈ 25º.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
33
Si se tiene en cuenta que los paleodeslizamientos se activan (excluyendo las causas
antrópicas) bajo intensas precipitaciones mantenidas, al menos durante varios meses,
según la experiencia tanto de España como en Europa, es razonable suponer que los
niveles freáticos se encuentren muy altos, y que la presión intersticial en la superficie de
rotura sea igualmente elevada. Para que los materiales de la megacapa rocosa pasen a ser
inestables, es igualmente razonable suponer que se encuentren en condiciones de alta
saturación, al menos, y como hipótesis, en un entorno entre el 60 y el 80% (Ru ≈ 0.3 a 0.4), e
incluso superiores. Para estas condiciones el valor de Ø estaria comprendido entre 21º y
25º, y para la saturación total requeriría un Ø de 29º, valor próximo al de 28º obtenido en los
ensayos realizados en los estudios de la presa.
En consecuencia, en este análisis se adopta un valor de Ø de 28º, como se obtiene de los
ensayos realizados, pero despreciando el valor de cohesión obtenido de 3 t/m2, es decir
considerando cohesión cero, como correspondería a una situación de resistencia residual.
También se adopta un valor de Ø de 23º, promedio entre 21º y 25º, como se comentaba
anteriormente, asignándole a la cohesión un valor mínimo de resistencia de 1 t/m2, también
más acorde con las propiedades de los materiales y con las características de la superficie
potencial de rotura, en los que la cohesión no es cero. En este último caso el estudio se
sitúa claramente del lado de la seguridad, realizando análisis extremadamente
conservadores.
A partir de los valores de resistencia adoptados (C= 0 t/m2 y Ø= 28º), procedentes de los
ensayos de laboratorio pero despreciando la cohesión del material, y para distintos rangos
de Ru (equivalentes aproximadamente al grado de saturación de la masa rocosa analizada
en los perfiles), y para las distintas hipótesis de acciones sísmicas, se obtienen los
resultados que se muestran en el Cuadro III.2.(factores de seguridad de la ladera):
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
34
CUADRO III.2.
Resultados de los análisis de estabilidad en la “megacapa rocosa”
para parámetros de resistencia al corte de C= 0 t/m2, Ø= 28
ACELERACIÓN
GRADO DE SATURACIÓN DEL TERRENO
SÍSMICA
abh
abv
Ru 0.0
Ru 0.1
Ru 0.2 Ru 0.25 Ru 0.3 Ru 0.35 Ru 0.4
0.00 g
0.00 g
1.90
1.69
1.49
1.38
1.28
1.18
1.07
0.05 g
0.03 g
1.76
1.56
1.37
1.27
1.18
1.09
1.00
0.08 g
0.05 g
1.66
1.48
1.30
1.21
1.12
1.03
0.95
0.10 g
0.06 g
1.61
1.43
1.26
1.17
1.09
1.00
0.15 g
0.08 g
1.50
1.35
1.19
1.12
1.04
Si se consideran los valores de resistencia más desfavorables (C= 1 t/m2 y Ø= 23º), y para
distintos rangos de Ru (equivalentes aproximadamente al grado de saturación de la masa
rocosa analizada en los perfiles), y para las distintas hipótesis de acciones sísmicas, se
obtienen los resultados que se muestran en el Cuadro III.3. (factores de seguridad de la
ladera):
CUADRO III.3.
Resultados de los análisis de estabilidad en la “megacapa rocosa”
para parámetros de resistencia al corte de C= 10 KN/m2, Ø= 23
ACELERACIÓN
GRADO DE SATURACIÓN DEL TERRENO
SÍSMICA
abh
abv
Ru 0.0
Ru 0.1
Ru 0.2 Ru 0.25 Ru 0.3 Ru 0.35 Ru 0.4
0.00 g
0.00 g
1.58
1.42
1.25
1.17
1.09
0.05 g
0.03 g
1.45
1.30
1.15
1.08
1.00
0.08 g
0.05 g
1.38
1.24
1.10
1.03
0.96
0.10 g
0.06 g
1.34
1.20
1.07
1.00
0.15 g
0.08 g
1.24
1.12
1.00
1.01
0.93
Las acciones sísmicas consideradas han sido (ver Parte II del Informe): la aceleración
producida por el terremoto del 18 de septiembre de 2004 de magnitud mb= 4.6, con un valor
de PGA de 0.05g (aceleración de máxima horizontal); el terremoto de diseño de la presa de
período de retorno de 1.000 años y aceleración horizontal de 0.08g; el terremoto extremo y
aceleración horizontal de 0.10g para un período de retorno en el rango de 3.000 a 5.000
años; y el terremoto determinista (máximo posible) de aceleración 0.15g, siendo “g” la
aceleración de la gravedad. En este análisis de estabilidad pseudoestático, se ha adoptado
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
35
que la fuerza de la aceleración ejercida sobre el terreno equivale a ½ de la aceleración
máxima horizontal (PGA), según las normas vigentes y el Eurocódigo 8.
Los resultados de los análisis indican que sin presiones intersticiales (Ru= 0.0) la ladera es
estable en cualquiera de las hipótesis sísmicas consideradas. Para condiciones de un 20%
de saturación o Ru≈ 0.1, la ladera sigue siendo estable, incluso para el terremoto
determinista (máximo posible). Para un 40% (Ru= 0.2) de saturación del terreno la ladera
sigue siendo estable incluso bajo la acción del terremoto extremo (de periodo de retorno
3.000-5.000 años). Para valores superiores al 60 a 80% de saturación (Ru ≥ 0.3-0.4) se
alcanzan condiciones próximas al equilibrio límite, y en ausencia de acciones sísmicas.
Estos resultados indican que la ladera es estable para cualquiera de las acciones sísmicas
consideradas incluso para el mayor terremoto posible (determinista), siempre que las
condiciones de presión intersticial en la ladera sean de Ru< 0.2, o de saturación inferior al
40%, lo que representa, en cualquier caso, situaciones extremadamente improbables.
De este análisis se deduce que el factor que más repercusión tiene en la estabilidad es la
presión intersticial. Los datos piezométricos indican que para precipitaciones del orden de
100 l/m2/día los piezómetros no acusaron agua, es decir la ladera se comporta como seca.
No es posible efectuar un análisis sobre los posibles estados de saturación del macizo sin
conocer su capacidad de saturación en función de precipitaciones superiores a las
registradas, y sin determinar los parámetros hidrológicos e hidráulicos de la ladera, entre
otros datos, al no disponerse de dichos parámetros. Sin embargo, la naturaleza de los
materiales, su morfología y el drenaje superficial de la ladera, tanto pendiente abajo como
lateralmente hacia las vertientes, así como la ausencia de conexión hidrogeológica, tanto del
embalse como de los relieves situados a mayor altura, y que se encuentran por encima de la
megacapa rocosa, indican que sólo en condiciones muy excepcionales se podría alcanzar
cierta saturación en la ladera estudiada, debiendo, en cualquier caso, verificar esta hipótesis
mediante los estudios oportunos.
Como conclusión, para las hipótesis anteriormente analizadas se precisarían niveles muy
altos de saturación en la ladera, al menos por encima del 60% para que puedan darse
condiciones de estabilidad próximas al equilibrio límite. También hay que tener en cuenta
que las condiciones en las que se ha analizado la estabilidad de la ladera, en todos los
casos, han sido muy conservadoras, del lado de la seguridad, adoptándose siempre los
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
36
criterios o parámetros más desfavorables a la estabilidad. Por consiguiente, se puede
afirmar que la ladera se encuentra en condiciones de estabilidad. Incluso continuaría siendo
estable si se produjeran cualquiera de los sismos considerados, que incluyen los máximos
posibles. Sólo se podrían alcanzar situaciones de inestabilidad para niveles de saturación
superiores al 60%, no pudiendo profundizar más en este aspecto, a la espera de que se
efectúen los estudios que aporten los datos necesarios. No obstante, en este caso,
correspondería a precipitaciones con un período de retorno muy elevado (superior a 5001.000 años), ya que de haberse producido en las últimas décadas (probablemente bastantes
décadas), las inestabilidades resultantes quedarían reflejadas en la superficie de la ladera,
que como ya se ha dicho no es el caso.
Megacapa detrítica
En los análisis de estabilidad realizados de la “megacapa detrítica”, cuya principal
característica es que se sitúa en su mayor parte por debajo de la cota de máximo embalse, y
por tanto está afectada por la explotación del embalse, se ha adaptado el perfil topográfico
que se cita anteriormente y las posibles superficies de rotura, en este caso, son de
geometría circular, al tratarse de materiales aproximadamente homogéneos e isótropos. Se
ha adoptado una resistencia para el material de C= 1.9 t/m2 y Ø= 30º (Ver apartado 5.2).
CUADRO III.4.
Resultados de los análisis de estabilidad en la “megacapa detrítica”
para C= 1.9 t/m2 y Ø= 30º
Grado de saturación del terreno
ACELERACIÓN
SÍSMICA
Ru 0.0
Ru 0.1
Ru 0.2
Ru 0.3
Ru 0.4
Ru 0.5
ah
av
Inf Sup Inf Sup Inf Sup Inf Sup Inf Sup Inf Sup
0.00 g
0.00 g
1.53
2.14
1.39
1.94
1.24
1.73
1.08
1.53
0.93
1.33
0.05 g
0.03 g
1.44
1.98
1.31
1.80
1.17
1.61
1.03
1.43
0.90
1.24
1.05
0.08 g
0.05 g
1.40
1.88
1.26
1.71
1.12
1.55
0.99
1.35
1.18
1.00
0.10 g
0.06 g
1.35
1.83
1.24
1.66
1.10
1.49
0.97
1.33
1.14
0.15 g
0.08 g
1.29
1.72
1.18
1.56
1.00
1.41
1.25
1.09
0.77
1.12
En el Cuadro III.4. se muestran los resultados de los análisis de estabilidad realizados en la
“megacapa detrítica” considerando distintas combinaciones de saturación del terreno (seco
Ru=0.0 a saturado Ru=0.5), los terremotos de aceleración 0.05 g (18/09/04), 0.08 g (de
diseño), 0.10g (extremo) y 0.15 g (determinista). También se analiza independizadamente la
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
37
parte central y superior del coluvial (Sup), y la parte inferior o del pie del mismo (Inf). Se
observa cómo para Ru=0.0 y ah=0.00g (situación de partida) el coeficiente de seguridad (FS)
es de 1.53 en la zona inferior, o del pie del coluvial, y de 2.14 para el conjunto de la masa
coluvial en su parte central y superior. Para este conjunto de la parte central y superior no se
llega a la condición de equilibrio límite por saturación, es decir, ni en la teórica condición de
desembalse brusco se desestabilizaría la masa coluvial.
La parte inferior del coluvial, en sus metros superficiales, sería inestable para un grado de
saturación del 80%, que equivale a una presión intersticial de Ru=0.4. Este grado de
saturación sólo podría darse en una situación teórica de desembalse brusco y afectaría a la
zona del pie de la ladera, lo que requiere un desembalse total. De darse esta situación es
posible que se produjeran inestabilidades de la parte inferior del coluvial.
En situaciones normales de desembalse toda la masa coluvial que constituye la “megacapa
detrítica” sería estable.
Para condiciones variables de saturación y de acción sísmica extrema (terremoto
determinista de 0.15g) el coluvial también resulta estable. Para llegar a la inestabilidad
tendría que darse simultáneamente un desembalse brusco (Ru=0.5) y un terremoto de
periodo de retorno superior a 1.000 años, situación que combinada resulta en extremo
improbable.
Para que se alcance la inestabilidad de la parte inferior del coluvial, se requiere la actuación
combinada de una saturación de al menos el 60% del terreno (Ru=0.3) en situación de
desembalse rápido y de terremoto de diseño (0.08 g). Para que la “megacapa detrítica” sufra
una inestabilidad que afecte al conjunto del depósito, es necesaria la acción conjunta de una
elevada saturación del terreno, como la que le correspondería a la situación de desembalse
brusco (Ru=0.4), con el terremoto determinista (0.15 g), situación en la práctica descartable.
Si el terremoto determinista (0,15 g) ocurre con el embalse lleno, o parcialmente lleno, no se
daría la situación descrita, ya que el peso del agua aportaría estabilidad al terreno.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
38
III-6. CONCLUSIONES SOBRE LA ESTABILIDAD DE LA LADERA IZQUIERDA
En función de los resultados de los análisis realizados se distinguen en la ladera dos
sectores claramente diferenciados y separados desde el punto de vista litológico,
geométrico, hidrogeológico y geomecánico, correspondientes a las denominadas “megacapa
rocosa” y “megacapa detrítica”.
III-6.1. MEGACAPA ROCOSA
Las condiciones de estabilidad de la “megacapa rocosa” son independientes de la
explotación del embalse, pues no se ve afectada por los procesos de llenado o desembalse,
al situarse entre 10 y 15 m por encima de la cota de máximo embalse.
La “megacapa rocosa” es estable por las siguientes razones:
-
La pendiente moderada del terreno, con inclinaciones medias de 15º-20º, y del plano de
apoyo de la “megacapa” sobre el sustrato rocoso, con una inclinación de 12º-18º,
determinan, que las fuerzas tangenciales debidas al peso que tienden a la inestabilidad
sean moderadas.
-
La naturaleza rocosa de la megacapa, constituida en su mayor parte por fragmentos de
rocas carbonáticas, que en muchos casos se alternan con rocas masivas con bandas de
rocas muy fracturada, fragmentada y descompuestas en disposición subparalela a la
superficie del terreno. Estas condiciones litológicas y estructurales determinan que los
procesos de inestabilidad tengan necesariamente que afectar a toda la masa rocosa o
bien a volúmenes importantes de la misma. Este aspecto condiciona también la tipología
del proceso de inestabilidad, ya que la hipotética superficie de rotura se produciría a
favor de las bandas de roca fracturada y fragmentada.
-
El hipotético mecanismo de rotura sería del tipo traslacional, no siendo posibles otras
tipologías de rotura, como circulares, salvo en zonas superficiales y muy aisladas. Lo
que pueden darse son desprendimientos de bloques rocosos de tamaño decimétrico a
métrico en zonas de taludes excavados, sin relevancia en la estabilidad general.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
39
-
La ausencia de agua registrada en los piezómetros instalados en la “megacapa rocosa”
es también determinante en la estabilidad del material. Durante el periodo 1995-2005 se
han llevado a cabo lecturas periódicas de los 8 piezómetros instalados en 4 sondeos
perforados en el camino de rodadura del blondín, midiendo la presión intersticial en la
zona de contacto con el sustrato rocoso y en la zona basal de la “mecacapa rocosa”.
Durante el periodo 1999-2005 además se han realizado lecturas de los 20 piezómetros
situados en 10 de los sondeos realizados en 1999 para el estudio y la auscultación de la
ladera. En ningún caso se han registrado valores de presión intersticial o variaciones
mayores que la sensibilidad de los sistemas de medida. Es decir, nunca a lo largo de 10
años se ha tenido constancia de la saturación, ni siquiera parcial, de la “megacapa
rocosa”.
Las causas de la ausencia de agua en el terreno son varias:
-
La propia naturaleza del material, constituido por roca masiva que alterna con
niveles de roca muy fragmentada. Este hecho dificulta la saturación del terreno
por infiltración directa por agua de lluvia, ya que la permeabilidad vertical es muy
baja.
-
Vaguadas anexas: los límites laterales de la “megacapa rocosa” son dos
vaguadas excavadas por el encajamiento de la red hidrológica del río Irati, lo que
da lugar a que la masa potencialmente inestable constituya en la actualidad un
retazo aislado de la masa que originalmente se emplazó, cuya extensión debía
ser muy superior, y que ha sido desmantelada por los procesos erosivos y
geomorfológicos. En la actualidad queda un “cerro testigo” de dicha masa
original. Con esta disposición el drenaje se produce hacia ambas vaguadas, lo
que impide la acumulación del agua en el interior de la megacapa.
-
La “megacapa rocosa” no tiene conexión hidráulica aguas arriba de la ladera, ya
que el agua, tanto de escorrentía como subálvea, se dirige hacia las vaguadas
anexas y no hacia el saliente rocoso.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
40
-
En el futuro esta situación no cambiará ya que el pie de la masa potencialmente
inestable se sitúa entre 10-15 m de desnivel por encima del embalse y a unos 50
m en la horizontal, por lo que no se verá afectada por la explotación del embalse.
-
Estabilidad del pie: en la parte inferior de la “megacapa rocosa”, en la zona de contacto
con la “megacapa detrítica” el material potencialmente inestable desaparece, aflorando
el sustrato rocoso, o se reduce hasta alcanzar unos 5 m, como consecuencia de la
proximidad a la superficie del sustrato rocoso estable, concretamente del estrato IV
(calizas margosas azuladas). Además el contacto en esa zona con el sustrato rocoso es
neto a favor de un plano de estratificación muy continuo. La inmersión de las estrías que
se observan, que parecen obedecer al proceso de desmantelamiento de la masa original
que constituía la “megacapa rocosa”, es de 12º hacia el río Irati. Es decir, en este sector
la inclinación de la superficie de contacto es aún menor que la media del conjunto del
depósito (12-18º).
-
Origen de la megacapa. La “megacapa rocosa” es un retazo aislado de una gran masa
de roca emplazada por procesos gravitacionales. El origen más probable es un
paleodeslizamiento. Su edad no se ha determinado. En cualquier caso, el
emplazamiento de la masa rocosa es muy antiguo y en la actualidad no se observa
ninguna evidencia de desplazamiento. Este macizo, que forma la megacapa, ha sufrido
un desmantelamiento parcial a lo largo de su historia, como consecuencia de los
procesos geomorfológicos y del encajamiento del río Irati.
-
Ausencia de evidencias de movimientos recientes. En la ladera únicamente se observan
procesos de inestabilidad puntual, como consecuencia del desprendimiento de bloques
rocosos y procesos erosivos locales en los taludes excavados, y éstas son
inestabilidades muy superficiales. No se observan indicios de movimiento de la
“megacapa rocosa” como grietas de tracción, acumulación de materiales, inclinación de
árboles, grietas en caminos y pistas o surgencias de agua, entre otros.
-
No obstante, se observa, en la zona perimetral de la “megacapa rocosa”, una superficie
de despegue del sustrato rocoso estable, consistente en una brecha rocosa, o zona
brechificada, que también se observa en algunos sondeos que atraviesan la “megacapa
rocosa”.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
41
-
Al pie de la megacapa, aguas abajo de la misma y junto al estribo izquierdo de la presa,
se observan en dos puntos estrías de desplazamiento de la masa rocosa. Estas parecen
obedecer al movimiento de la parte frontal de la megacapa que ha sido erosionada por el
efecto del encajamiento del río Irati, quedando el afloramiento que ahora se contempla.
No parecen ser de origen tectónico.
-
Cuando se ha ensayado en laboratorio el relleno arcilloso de las superficies de
estratificación se ha comprobado que se trata realmente de una arena limo-arcillosa con
alto contenido en grava y cuyo contenido en arcilla es escaso y de baja plasticidad. Su
resistencia al corte, obtenida de ensayos triaxiales de muestras remoldeadas y de
ensayos de corte “in situ” es de C≥3 t/m2 y Ø=28º.
-
Los resultados de la auscultación periódica de la instrumentación de la ladera ponen de
manifiesto que las lecturas de los inclinómetros acusan desplazamientos de muy escasa
magnitud, erráticos en cuanto a las direcciones de movimiento y a su secuencia
cronológica, predominando el error instrumental sobre las lecturas realizadas. Además
las magnitudes máximas medidas son insignificantes para lo que es habitual en laderas
inestables, y las hipotéticas velocidades de movimiento están por debajo de lo que
podrían ser movimientos extremadamente lentos.
-
En cuanto a las presiones intersticiales, medidas con piezómetros a lo largo de 10 años,
son equivalentes a un estado seco.
-
No se han encontrado relaciones entre las precipitaciones registradas en la estación
meteorológica de la presa y los movimientos registrados en los inclinómetros.
-
Durante el proceso constructivo de la presa (1993-2003) se ha puesto de manifiesto la
estabilidad de la ladera en el comportamiento de las estructuras del blondín. El camino
de rodadura del blondín, construido mayoritariamente sobre la “megacapa rocosa”, ha
superado sin problemas las tensiones horizontales máximas calculadas, incluso las
acciones dinámicas ocasionadas por el corte de los cables. El desmonte efectuado para
el camino de rodadura no ha sufrido tampoco ningún síntoma de inestabilidad a lo largo
de más de 10 años.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
42
Como conclusión final, la “megacapa rocosa” presenta condiciones de estabilidad. Incluso
para situaciones en las que se alcanzasen valores de saturación altos, la ladera seguiría
siendo estable. Para condiciones dinámicas, y en ausencia de elevadas presiones
intersticiales, la ladera también sería estable, incluso para terremotos extremos. Sólo en el
hipotético caso de que en la ladera se superasen niveles de saturación muy elevados,
superiores al 60-80% según los análisis realizados, se podría alcanzar una situación de
inestabilidad, lo que presumiblemente supone situaciones de muy baja o extrema
probabilidad. Incluso en el supuesto de que se produjera un movimiento en la “megacapa
rocosa” su desplazamiento no sería rápido, dada la naturaleza de los materiales que la
constituyen, siendo detectable y anticipable por la instrumentación.
III-6.2. MEGACAPA DETRÍTICA
Las condiciones de estabilidad de la “megacapa detrítica” se verán afectadas por las
oscilaciones del nivel de llenado consecuencia de la explotación del embalse, pues se
encuentra por debajo de la cota 590 (la de máximo embalse), en su mayor parte.
Bajo las condiciones de explotación del embalse y de sismicidad consideradas, la
“megacapa detrítica” presenta las siguientes características:
-
La pendiente del terreno es moderada, con inclinaciones medias de 16º-20º, así como la
del plano de apoyo del coluvial sobre el sustrato rocoso, con una inclinación de 18º-21º.
Dicha pendiente corresponde a la del sustrato rocoso sobre el que apoya, que en la
parte inferior de la ladera se suaviza en gran medida e incluso se invierte.
-
Su naturaleza es principalmente granular, sobre todo en la mitad inferior del depósito,
donde predominan materiales de granulometría gruesa, y confieren al conjunto unas
buenas condiciones de estabilidad general. En los metros superiores y en la zona
próxima al aluvial del río, la granulometría de los materiales es más fina, por lo que los
materiales presentan peores condiciones de estabilidad. Si embargo, el depósito en su
conjunto se presenta muy compacto, con una velocidad de propagación de ondas
longitudinales superior a 1.100 m/s (Vp).
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
43
-
En este caso la tipología de rotura posible sería la de deslizamiento circular dado el
carácter más o menos homogéneo e isótropo de los materiales que pueden verse
afectados por los procesos de inestabilidad.
-
La estabilidad estructural del depósito coluvial o “megacapa detrítica” presenta unas
singularidades relacionadas con la estructura del macizo rocoso infrayacente y que le
confieren una gran estabilidad al conjunto. El material detrítico se encuentra rellenando
un paleorelieve muy acusado, como se pone de manifiesto por:
-
El límite N y NE del depósito lo constituye un escarpe rocoso de dirección
N100ºE, que ha sido relacionado con una falla normal, pero se trata únicamente
de un marcado resalte estructural.
-
En la parte central existe un “umbral rocoso” o elevación del sustrato, sobre el
cual el espesor de coluvial es casi nulo. Este espolón rocoso divide al depósito en
dos sectores según una dirección N-S, uno principal al N y otro de menor
superficie entre el resalte rocoso y la presa.
Además, en la proximidad a la presa el espesor de la “megacapa detrítica” se hace
prácticamente nulo. Lo mismo sucede cuando la ladera pierde su inclinación al pie, en
las cercanías del río Irati, donde hay depósitos aluviales.
En la parte superior de la “megacapa detrítica”, en la zona de contacto con la
“megacapa rocosa” el espesor de material potencialmente inestable se reduce hasta
alcanzar de 0 a 5 m como máximo, y aflorando en la mayor parte el sustrato rocoso
estable, concretamente del estrato IV (calizas margosas azuladas).
-
Estabilidad de excavaciones. Durante el periodo de construcción de la presa se ha
podido comprobar el comportamiento estable del coluvial, ya que se efectuó una
excavación en la proximidad al paramento de la presa de 20 m de altura con un ángulo
de talud de 45º, el cual ha permanecido estable a lo largo de más de 4 años. Este
desmonte fue finalmente rellenado con materiales de tipo pedraplén-escollera, para
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
44
mejorar sus condiciones de estabilidad a largo plazo cuando se viera sumergido bajo el
embalse.
-
Analizando dicha excavación mediante análisis a posteriori se obtienen los parámetros
de resistencia al corte para la condición de equilibrio límite, es decir, suponiendo un
coeficiente de seguridad de 1.00. De este modo se obtiene que el sector del depósito
coluvial afectado por la excavación, que además es el de granulometría más fina y que
teóricamente tendría menor resistencia, presenta al menos unos parámetros de
resistencia al corte dentro de un rango de C= 0-4 t/m2 y Ø=25-35º. Con las distintas
combinaciones entre valores de cohesión y ángulo de fricción se alcanza la condición de
equilibrio límite, en condiciones drenadas, con pares de valores de C= 2.7 t/m2 y Ø=25º,
C= 1.9 t/m2 y Ø=30º o C= 1.15 t/m2 y Ø=35º. Si se considera un cierto grado de
saturación en la ladera estos parámetros necesariamente tienen que ser aún mayores.
En los análisis de estabilidad realizados con estos parámetros, no se producen
inestabilidades del depósito ni en las situaciones más desfavorables.
-
A partir de los ensayos de laboratorio el depósito coluvial se caracteriza, en la mayor
parte de los casos, como una grava arcillosa o arenosa a partir de 10 m de profundidad,
mientras que en los metros superficiales predominan los materiales finos. La plasticidad
es generalmente baja, pero en la superficie del depósito, en 1-2 m de espesor, la
plasticidad de las arcillas es alta en algunos casos.
-
Los resultados de la auscultación periódica de la instrumentación de la ladera ponen de
manifiesto que los movimientos detectados en el terreno son de muy escasa magnitud,
erráticos en cuanto a sus direcciones de movimiento y a su secuencia cronológica.
-
En cuanto a las presiones intersticiales medidas mediante piezómetros, nunca a lo largo
de 10 años se ha tenido constancia de la saturación, ni siquiera parcial, de la “megacapa
detrítica”. En la actualidad, con el avance del proceso de llenado, se han ido midiendo
aumentos progresivos de la presión intersticial correspondientes con la elevación de la
lámina de agua.
-
En el proceso actual de puesta en carga del embalse ya ha tenido lugar un desembalse
importante desde la cota 561 a la 530, no habiéndose detectado, durante el
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
45
reconocimiento de campo posterior, ninguna evidencia de movimiento, ni siquiera
superficial o local, del depósito coluvial.
En resumen, y tras las revisiones, reconocimientos y estudios realizados, se puede concluir
que la “megacapa detrítica” es estable en su conjunto, de acuerdo con las distintas hipótesis
de embalse y desembalse, así como bajo acciones sísmicas consideradas. Sin embargo, lo
que probablemente se darán son inestabilidades superficiales o de carácter local asociadas
a zonas de mayor pendiente, o coincidiendo con los metros más superficiales del depósito,
donde la granulometría de los materiales es más fina. En cualquier caso, esta inestabilidad
previsible supondría un movimiento lento. Hay que tener en cuenta que el volumen de la
totalidad de la “megacapa detrítica” es de 1.5 hm3, lo que representa un escaso volumen
frente a la capacidad del embalse bajo los desagües de fondo, que es de 8.5 hm3, lo que ni
en los supuestos más desfavorables supondría un riesgo de obstrucción para los elementos
de desagüe de la presa.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
46
III-7. RECOMENDACIONES
La ladera izquierda de la presa es estable según los análisis realizados y los estudios
previos efectuados para el proyecto y construcción de la Presa. Pero dada la importancia de
la obra y el necesario seguimiento y control que debe hacerse de las laderas de la presa
durante el Programa de Puesta en Carga y durante la Fase de Explotación, se considera
recomendable, llevar a cabo los siguientes estudios y trabajos complementarios a los ya
realizados:
-
Caracterización geomecánica de los materiales de la ladera izquierda en particular y los
correspondientes a la zona de contacto megacapa y sustrato rocoso, determinando la
resistencia de los materiales y de dicha superficie de contacto en condiciones de
resistencia de pico y residuales.
-
Implementar en la ladera izquierda una red inclinométrica complementaria a la actual
que permita conocer en el tiempo las relaciones entre movimientos y sismicidad, y que
tanto su instalación como las lecturas sean lo suficientemente representativas y precisas
para identificar los movimientos que se deban a empujes horizontales en la ladera.
-
Implantar en la ladera izquierda piezómetros adicionales que permitan determinar la
presión intersticial en la zona de contacto entre la megacapa rocosa y el sustrato, así
como a lo largo del macizo que forma la megacapa rocosa y también en el sustrato.
Independientemente del tipo de piezómetros a utilizar, se recomienda que se instalen
piezómetros de tipo hidráulico y de tipo abierto, con el fin de efectuar contrastes de
medidas. Las lecturas serán efectuadas con la periodicidad necesaria para establecer
relaciones entre pluviometría, inclinómetros y nivel de embalse.
-
Aunque esta Comisión tiene noticias de que se han oído ruidos en las inmediaciones del
embalse, no forma parte de los objetivos de este informe la investigación de tal
fenómeno, porque no sería posible al carecer de información y de mediciones
instrumentales. No obstante la Comisión recomendó a la Administración en octubre de
2005 (13/10/05) que se procediera a instalar sistemas sónicos que permitan identificar
los citados ruidos, tanto sus características físicas, como su localización, duración,
frecuencia y fecha (hora, minutos y segundos), etc. Esta información debería ser
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
47
contrastada con los restantes sistemas de auscultación de la ladera y presa
(inclinómetros, sismógrafos, pluviometría, niveles de agua en el embalse, piezómetros,
etc.)
-
En el presente Informe se ha efectuado un análisis de estabilidad de la ladera a partir de
ciertas hipótesis, tomadas muy del lado de la seguridad. Sin embargo, éste análisis y sus
conclusiones sobre la estabilidad de la ladera no eximen de la necesidad de efectuar
verificaciones y estudios adicionales basados en los siguientes datos:
-
Relación entre volumen de precipitaciones y sus correspondientes períodos de
retorno y los posibles niveles piezométricos resultantes en la ladera izquierda.
Estos estudios deben incluir la máxima precipitación posible o la máxima
precipitación
histórica
en
la
región
mediante
los
oportunos
estudios
meteorológicos, climáticos e hidrológicos. Para la realización de este estudio
también sería necesario caracterizar hidrogeológicamente los materiales de la
ladera izquierda, aspecto no incluido en los estudios anteriores, como su
permeabilidad horizontal y vertical, coeficiente de almacenamiento, porosidad
eficaz, escorrentía, capacidad de infiltración, etc. El objetivo de este estudio sería
determinar la capacidad de la ladera izquierda de alcanzar distintos niveles de
saturación y sus correspondientes gradientes piezométricos, en función de la
pluviometría y sus períodos de retorno, con el fin de incorporar estos resultados
al análisis de estabilidad de la ladera.
-
Reevaluación de las condiciones de estabilidad de la ladera a partir de la
información complementaria anteriormente citada de forma que se efectúe un
análisis de estabilidad para condiciones estáticas y para condiciones dinámicas,
integrando los parámetros sísmicos que se especifican en la Parte Primera y
Segunda de este informe.
Parte III. Condiciones de Estabilidad de la Ladera Izquierda de la Presa de Itoiz
48
Madrid a 20 de diciembre de 2005.
Este Informe consta de una memoria resumen, 3 apartados y 5 anexos. Ha sido realizado
por los técnicos que suscriben:
Fdo: Luis I. González de Vallejo
Fdo: José Ángel Rodríguez Franco
Catedrático de Ingeniería Geológica (UCM)
Geólogo Colegiado Nº 13
Máster en Ing. Geológica (UCM)
Geólogo Colegiado Nº 2.123
Fdo: Juan Miguel Insua Arévalo
Fdo: Julián García Mayordomo
Máster en Ing. Geológica (UCM)
Geólogo Colegiado Nº 3.058
Doctor en Ciencias Geológicas. (UCM)
Máster en Ing. Geológica
Geólogo Colegiado Nº 2.940
Han participado como consultores los siguientes expertos:
ANEXO I:
Dr. Julian J. Bommer
Dr. en Ingeniería Sísmica (UL)
Profesor Titular de Riesgo Sísmico (IC)
ANEXO II:
Dr. Ricardo Oliveira
Catedrático de Ingeniería Geológica (UNL)
Dr. “Honoris Causa” (UCM)
ANEXO III: Dr. Alberto Mazariegos de la Serna
Prof. Titular de Geotecnia y Cimientos y Geología Aplicada (UPM)
Geólogo Colegiado Nº 1.476
UCM: Universidad Complutense de Madrid. UNL: Universidad Nova de Lisboa. UL: Universidad de Londres.
IC: Imperial College of Science and Technology de Londres. UPM: Universidad Politécnica de Madrid.
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
ANEXOS
ANEXO I:
Informe sobre la sismicidad registrada en la zona próxima a la
Presa de Itoiz
ANEXO II:
Informe sobre la sismicidad y la estabilidad de la ladera izquierda
de la Presa de Itoiz
ANEXO III:
Interpretación de los registros de piezómetros e inclinómetros de
la ladera izquierda de la Presa de Itoiz
ANEXO IV: Relación de la documentación consultada
ANEXO V:
Datos básicos de la Presa de Itoiz
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
ANEXO I
INFORME SOBRE LA SISMICIDAD REGISTRADA EN LA ZONA
PRÓXIMA A LA PRESA DE ITOIZ
Julian J. Bommer
El presente informe contiene las respuestas del Dr Julian J. Bommer (1) a una serie
de preguntas planteadas por el Profesor Luis González de Vallejo. Las respuestas
se basan en la opinión y la experiencia del autor, y no en una revisión extensiva de
la literatura sobre casos de sismicidad anticipada por el llenado de grandes
embalses.
(1) Dr. en Ingeniería Sísmica (UL). Profesor Titular de Riesgo Sísmico (IC). Reader in Earthquake Hazard
Assesment (IC)
1. A partir de la información disponible ¿considera que la sismicidad registrada durante la
explotación del embalse es de tipo inducido?
En primer lugar, considero oportuno aclarar la terminología utilizada para abordar
esta cuestión. No sé si existe una definición universalmente aceptada, pero a mi
criterio la sismicidad inducida es aquella actividad sísmica que ocurre debido a
actividades antropogénicas que generan esfuerzos (totales o efectivos) en la corteza
que causan terremotos, y que en ausencia de dichas actividades antropogénicas no
hubiesen ocurrido. Por sismicidad anticipada entendería aquella que ocurre debido
a cambios en los esfuerzos (efectivos) en la corteza provocados por actividades
antropogénicas; en este caso, se trata de sismos incipientes y en ese sentido se
puede concluir que la actividad antropogénica acelera la ocurrencia de sismos que
eventualmente podrían haber ocurrido naturalmente. Desde esta perspectiva, la
sismicidad asociada con actividades como la extracción e inyección de fluidos en
perforaciones se clasificaría como sismicidad inducida, mientras que la sismicidad
debida al llenado de un embalse sería de naturaleza anticipada.
En apoyo a esta distinción, se puede citar lo siguiente de McGarr et al. (2002):
“As used here, the adjective ‘induced’ describes seismicity resulting from
an activity that causes a stress change that is comparable in magnitude
to the ambient shear stress acting on a fault to cause slip, whereas
‘triggered’ is used if the stress change is only a small fraction of the
ambient level”.
Hay que reconocer que en su uso común, los términos ‘inducido’ y ‘anticipado’
tendrían el mismo significado para muchos, por lo cual es conveniente usar otras
palabras que hagan más clara su distinción. En el sentido discutido previamente,
una sismicidad inducida se podría calificar como una sismicidad provocada, debido
a que en tales casos la actividad sísmica se debe plenamente a las actividades
humanas. De la misma forma, una sismicidad anticipada podría ser calificada como
una sismicidad precipitada, dado que en tales casos la actividad sísmica se debe
1
principalmente a causas naturales, mientras que las actividades humanas influyen
básicamente en el tiempo de ocurrencia de los sismos.
Aceptando esta distinción, la pregunta inicial debería ser replanteada de la siguiente
manera: ¿considera que la sismicidad registrada durante la explotación del embalse
es de naturaleza anticipada? Sin embargo, mi opinión es que la pregunta debería
formularse de otra forma: ¿Hay evidencias suficientes para descartar la posibilidad
que la sismicidad fuese anticipada por el llenado del embalse? Al respecto, me
encuentro en desacuerdo con el informe escrito por el Dr García Yagüe quien afirma
que “para aceptar que la sismicidad de una zona ha sido inducida por un embalse u
otra actividad humana, es necesario encontrar una relación cierta entre la actividad
humana y los sismos observados”. En mi opinión, para un caso de sismicidad
precipitada (anticipada) – que sería el caso de terremotos asociados con el llenado
de un embalse – se tendrían que producir evidencias definitivas para descartar la
posibilidad que la sismicidad fuese precipitada; considerando lo anterior, se tendría
que concluir que la ocurrencia de los terremotos de septiembre del 2004 fueron el
resultado del llenado del embalse.
Dada la correlación en espacio y tiempo entre el llenado y la ocurrencia de la serie
sísmica, la altura de la presa y la presencia de fallas normales en la cerrada según
consta en los informes geológicos de la construcción de la presa, se puede concluir
que existen varios argumentos para apoyar la hipótesis de que se trata de un caso
de sismicidad precipitada o anticipada (véase la Figura 1).
La Figura 1 muestra el círculo de Mohr de esfuerzos para tres regimenes tectónicos
correspondientes a diferentes estados de esfuerzos corticales (estado inicial). A
llenar el embalse, ocurre un aumento en el esfuerzo total debido al aumento en la
carga vertical (y un aumento en el esfuerzo horizontal, tomado como el 60% del
aumento vertical) correspondiente al peso del agua. Con el paso del tiempo, la
presión hidrostática del embalse causa una infiltración del agua dentro de la corteza
resultando en un aumento en la presión de agua intersticial dentro de fallas
existentes; este aumento produce una reducción del esfuerzo efectivo, tanto vertical
como horizontal. Se puede apreciar de la figura que para una región de esfuerzos
compresivos – donde se encontrarían fallas inversas – el efecto esperado a corto y
largo plazo es de alejar el círculo de esfuerzos de la envolvente de falla. El régimen
tectónico en el que el efecto de llenado tiene una mayor influencia en la generación
de la ruptura de una falla, es en fallas normales.
En la Figura 1 se muestra la situación a corto y largo plazo para fallas de dirección
(1), inversas (2) y normales (3) de estados de esfuerzos corticales y sus cambios
debidos al llenado de embalses
2
Figura 1. Estados de esfuerzos corticales y sus cambios debidos al llenado de embalses a
corto y largo plazo para fallas de dirección (1), inversas (2) y normales (3). En cada caso se
supone que al aumento de esfuerzo total horizontal es igual al 60% del aumento en el
esfuerzo vertical (Bommer, 1994)
3
Al mismo tiempo no me parecen ni concluyentes ni suficientes los argumentos
presentados en contra de esta hipótesis ya que esencialmente éstos se limitan al
hecho de que existe una sismicidad natural en la región, lo cual en sí no es
evidencia contra la conclusión de que la serie de septiembre del 2004 sea un caso
de sismicidad anticipada. Entre los argumentos que no me parecen defendibles está
el planteado por el Dr García Yagüe sobre “la distribución de los epicentros no
coincide con el embalse…..y no se concentra en la zona de mayor altura de agua y
le rodea”.
La Figura 2 (Bolt, 1981) muestra la sismicidad disparada por el llenado del embalse
de Oroville en California, uno de los casos confirmados del fenómeno de sismicidad
anticipada, donde se aprecia que el evento principal y sus réplicas fueron ubicados a
varios kilómetros de la presa y del embalse. También es interesante anotar que
Talwani (1997) presenta como unas de las características destacadas de sismicidad
disparada por embalses la ausencia de sismicidad debajo de la parte más profunda
del embalse y la actividad sísmica en la periferia del mismo.
4
Figura 2. Sismos anticipados por el llenado del embalse de Oroville en California (Bolt, 1981)
5
Figura 3. Relación entre la cantidad total de fluido bombeado y el momento sísmico total de
la sismicidad provocada por un proyecto geotérmico en El Salvador (Bommer et al., 2005).
Otro factor importante a considerar es que no hay necesariamente una estrecha
correlación entre el tiempo de llenado y el disparo en el caso de la sismicidad
anticipada, pero si hay dicha correlación en el caso de sismicidad provocada (Fig. 3).
De hecho, en la mayoría de casos de sismicidad anticipada por embalses, el tiempo
transcurrido entre el llenado y los sismos principales ha sido mucho mayor que en el
caso de Itoiz (Fig. 4).
6
Figura 4. Relación entre el tiempo de llenado del embalse Itoiz y la serie sísmica
Otro argumento utilizado en los informes presentados, tanto para presentar el caso
contra sismicidad anticipada, como a favor del mismo, se trata del valor del
parámetro b de la relación de recurrencia. Es mi opinión que en ambos casos los
argumentos son débiles y no considero que este dato se deba considerar como una
evidencia decisiva en el análisis, aunque cualquier característica de la sismicidad
inducida/anticipada que la distinga de la sismicidad natural, puede ser una
herramienta útil para relacionar la actividad sísmica con el llenado del embalse. Los
resultados presentados por el Dr Rueda Núñez sobre este fenómeno están lejos de
ser concluyentes dado que encuentra un valor de b de 0.8 para la serie de
terremotos de septiembre del 2004, mientras el valor asociado a la sismicidad
regional es de 0.9. La diferencia entre estos dos valores es considerablemente
pequeña y me imagino que es comparable con la incertidumbre asociada al cálculo
de los mismos.
El Dr García Yagüe también presenta el valor del parámetro b de la relación de
recurrencia como otro indicativo de que no se trata de un caso de sismicidad
anticipada, argumentando que los valores asociados a la serie de septiembre del
2004 en Itoiz son muy bajos comparados con los valores obtenidos por casos
confirmados de sismicidad anticipada por embalses. Los valores indicados por el Dr
García Yagüe son del orden de 0.3 a 0.5, siendo estos mucho menores que el valor
dado por el IGN, desconociéndose el grado de confianza de los mismos.
7
Por otro lado, el valor del parámetro b es un elemento que se debe considerar junto
con las demás evidencias, pero que por si mismo no puede ser tomado como una
prueba concluyente de que se trata de una sismicidad anticipada.
Las evidencias presentadas y discutidas anteriormente sobre la localización
epicentral de los eventos de la serie sísmica de septiembre del 2004, la correlación
entre el tiempo de llenado y el disparo de la serie, y los valores del parámetro b,
muestran que no hay evidencias contundentes que refuten la afirmación de que la
serie sísmica sea un caso de sismicidad anticipada o precipitada. Al mismo tiempo la
correlación entre el llenado del embalse y la serie sísmica, tanto en el tiempo como
en el espacio, y la existencia de fallas normales en la zona del embalse, apuntan
claramente a la conclusión de que la serie de sismos ocurridos en septiembre del
2004 fue precipitada por el llenado del embalse.
2. En su opinión, ¿cuáles de los posibles terremotos y sus correspondientes acciones sísmicas
sobre el terreno deberían ser consideradas en el análisis de estabilidad de las laderas del
embalse?
Creo importante realizar una estimación de los eventos que podrían ocurrir en
términos de su magnitud, aunque podría ser difícil estimar sus intervalos de
recurrencia. Sin embargo, la cuestión crítica es la intensidad del movimiento que se
podría producir en el entorno de la ladera y, por tanto, se debe tener en cuenta que
el terremoto determinante podría corresponder a un sismo de menor magnitud
próximo a la ladera, en vez de un sismo de gran magnitud a mayor distancia.
Además, creo importante considerar varios escenarios, uno de ellos correspondiente
a la ruptura de una falla importante que podría generar un sismo de magnitud
relativamente elevada pero alejado de la ladera izquierda y, otro, un sismo
relativamente somero de magnitud más pequeña (por ejemplo, una repetición del
evento de 18 de septiembre del 2004) muy próximo a la ladera. La magnitud de los
eventos anticipados dependerá en parte de la capacidad de las fallas geológicas de
la zona en las que se podrían producir futuros sismos, aunque es importante anotar
que las dimensiones de una ruptura asociada con un sismo de magnitud del orden
de 5 son tan pequeñas que podrían no ser identificables.
3. Entre los anteriores terremotos, ¿cuál podría tener efectos significativos en la estabilidad
de las laderas?
La aceleración máxima del terreno – el llamado PGA – sólo indica si se excederá o
no el estado límite del equilibrio, pero en sí no es suficiente para identificar la
posibilidad de un deslizamiento, ya que si el pico de aceleración es aislado no
8
necesariamente habrá un movimiento apreciable en la ladera. Para que un
movimiento se desarrolle al nivel de un deslizamiento depende de varios factores,
incluyendo la resistencia residual del material que forma la superficie deslizante, el
aumento de presión intersticial a raíz del movimiento del terreno, y el número de
ciclos de movimiento. Varios estudios han concluido que el parámetro de movimiento
fuerte que mejor se correlaciona con la capacidad para desencadenar
deslizamientos es la intensidad de Arias (p.e. Harp & Wilson, 1995) que en efecto es
una medida de la energía total del movimiento.
La identificación de los escenarios sísmicos consiste en definir la magnitud y la
ubicación de posibles sismos en la zona del embalse. La mejor forma de identificar
estos dos parámetros para definir los escenarios es a través de un análisis
probablístico de la peligrosidad sísmica seguido por una desagregación de los
resultados correspondientes a un escogido periodo de retorno. Por el momento y
para un análisis preliminar, se han identificado dos escenarios de manera
determinista, los cuales podrían ser considerados como relativamente
conservadores. El primero es una repetición del sismo del 18 de septiembre del
2004 pero con una magnitud mayor, correspondiente a la ruptura co-sísmica del
área afectada por las réplicas de dicho evento, de Mw 5.4 (comparada con Mw 4.5
estimada para el evento original). Además se localiza el escenario directamente
debajo de la ladera a una profundidad focal de 6 km. El segundo escenario
corresponde a un sismo mayor relacionado con una de las fallas conocidas de la
zona; en este caso, la distancia que separa el evento sísmico de la ladera está
controlada por la ubicación de la falla. Se pueden descartar eventos asociados con
la ruptura del cabalgamiento Oroz-Betelu debido a que su mecanismo sería de
ruptura inversa, lo cual hace improbable que sea fuente de sismicidad disparada
(véase la Figura 1). El escenario seleccionado es la ruptura de la falla de Monreal a
lo largo de sus 20 kilómetros, resultando en un sismo de Mw 6.6 a una distancia de
15 km de la ladera. Ambos sismos tendrían un mecanismo focal normal.
Considerando los dos escenarios sísmicos, se han estimado los valores resultantes
en la zona de la ladera de tres parámetros: la aceleración máxima del terreno (PGA),
la velocidad máxima del terreno (PGV) y la intensidad de Arias (AI). Se emplearon 2
ecuaciones para la estimación de cada parámetro. En general, las ecuaciones
indican que se esperan mayores valores de PGA en la ladera del escenario local (Mw
5.3) y por tanto se ha de tomar en cuenta este escenario sísmico, dado que la
inestabilidad de una ladera depende en primer lugar de la aceleración máxima y de
si ésta excede o no el valor crítico que corresponde al límite del equilibrio. Al mismo
tiempo, para PGV y para AI, las ecuaciones de atenuación coinciden en predecir
valores mayores generados por el segundo escenario sísmico (Mw 6.6 a 15 km).
Dado que ambos parámetros, siendo medidas de la energía del movimiento, son
indicadores de la capacidad del movimiento a desplazar una masa inestable – una
9
vez pasado el umbral del equilibrio –, no se debe descartar este segundo escenario
de las consideraciones de la estabilidad de la ladera, sobretodo porque el valor
resultante de PGA es casi igual al que produce el primer escenario. De hecho, con
base en estas consideraciones preliminares – que realmente ignoran la probabilidad
de ocurrencia de los dos casos – los valores similares de PGA calculados para los
dos escenarios junto con la energía y duración mayores para el segundo caso,
conllevarían a la conclusión que el escenario de un sismo de Mw 6.6 a 15 km es el
caso más crítico.
4. ¿Que recomendaciones haría en relación con futuros llenados y vaciados del embalse en
orden a minimizar la sismicidad?
En el caso de sismicidad inducida, por ejemplo por inyecciones de fluidos a alta
presión, es posible, hasta cierto punto, controlar la sismicidad a través de una
reducción de la presión o el caudal del bombeo (p.e. Bommer et al., 2005). En el
caso de la sismicidad anticipada por el llenado de un embalse, es mucho más difícil,
ya que una de las características de este tipo de sismicidad es que en muchos casos
hay un lapso de meses o incluso de años entre el llenado y la ocurrencia de los
sismos. Si existen las condiciones para disparar la sismicidad sobre las fallas
geológicas en los alrededores del embalse, habrá un punto crítico en el que la
penetración de aguas reduce el esfuerzo efectivo al punto que permite la ruptura de
la falla. Los casos documentados indican que uno de los factores críticos es la
profundidad del embalse (generalmente las presas han tenido una altura de al
menos 100 m) y si este es el caso no hay manera de controlar la sismicidad, ya que
al llenar el embalse a dicho nivel se iniciará el proceso que eventualmente provocará
la actividad sísmica. Sin embargo, considero indispensable la instalación de redes
de sismógrafos y acelerógrafos para vigilar la actividad sísmica y los movimientos
del terreno causados por la misma.
5. ¿Qué tipo de estudios o medidas de auscultación sísmica se recomendaría en un futuro en
relación con la problemática consultada?
Creo que es importante realizar estudios paleosismológicos de las estructuras
geológicas de la zona, con el fin de establecer la ubicación y posible magnitud de
escenarios sísmicos que podrían ser considerados en los análisis. En vista de las
respuestas a las preguntas nºs. 2 y 3, y por ende, la insuficiencia de los análisis
estáticos o pseudo-estáticos para determinar las condiciones de estabilidad de la
ladera izquierda debido a movimientos sísmicos, creo que debe ser llevado a cabo
un análisis dinámico de estabilidad de la misma.
10
En cuanto a la auscultación sismológica es muy importante mantener una vigilancia
instrumental de la actividad en el entorno del embalse a través de sismógrafos lo
suficientemente sensibles para detectar sismos de pequeña magnitud. También
sería muy útil obtener registros del movimiento del terreno en la ladera izquierda en
el evento de cualquier sismo perceptible, para identificar si existe alguna
amplificación del movimiento causada por efectos geológicos o topográficos.
También es aconsejable instalar acelerógrafos en las cercanías de viviendas en la
zona con el fin de tener control sobre la intensidad de cualquier movimiento sísmico
que se produzca.
10 de noviembre de 2005
Dr Julian J. Bommer
Department of Civil & Environmental Engineering
Imperial College London
South Kensington Campus
London SW7 2AZ, Reino Unido
REFERENCIAS
Bolt, B.A. (1981). Terremotos. Editorial Reverté, Barcelona.
Bommer, J. (1994). Sismología para Ingenieros. Papeles Técnicos UCA, Serie
Fundamentos F93001, Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”, San
Salvador, El Salvador, 431 pp.
Bommer, J.J., S. Oates, J.M. Cepeda, C. Lindholm, J.F. Bird, R. Torres, G.
Marroquín & J. Rivas (2005). Control of hazard due to seismicity induced by a hot
fractured rock geothermal project. Submitted to Engineering Geology.
Harp, E.L. & R.C. Wilson (1995). Shaking intensity thresholds for rock falls and
slides: evidence from Whittier Narrows and Superstition Hills earthquake strongmotion records. Bulletin of the Seismological Society of America 85, 1739-1757.
McGarr, A., D. Simpson & L. Seeber (2002). Case histories of induced and triggered
seismicity. In: International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology,
Part A, eds. W.H.K. Lee, H. Kanamori, P.C. Jennings & C. Kisslinger, Academic
Press, pp. 647-661,
Talwani, P. (1997). On the nature of reservoir-induced seismicity. Pure and Applied
Geophysics 150, 473-492.
11
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
ANEXO II
INFORME SOBRE LA SISMICIDAD Y LA ESTABILIDAD DE LA
LADERA IZQUIERDA DE LA PRESA DE ITOIZ (NAVARRA)
Ricardo Oliveira
La presente consulta ha sido preparada a petición del Profesor Luis González de Vallejo, en
nombre de la Comisión del Colegio de Geólogos que estudia las condiciones de seguridad de
la Presa de ITOIZ, en Navarra, en lo referente a la sismicidad inducida y la estabilidad de la
ladera izquierda de la presa.
Además de la lectura de una gran cantidad de informes sobre la presa, redactados por diversos
autores, he tenido la oportunidad de visitar el emplazamiento de la presa, especialmente la
ladera izquierda.
En este documento se da respuesta a las cuestiones planteadas en nombre de la citada
Comisión y representan la opinión del firmante sobre los aspectos de sismicidad y de
estabilidad de la ladera izquierda.
1)
A partir de la información disponible, ¿considera que la sismicidad registrada durante la
puesta en carga del embalse es de tipo inducido?.
La sismicidad inducida por el llenado del embalse de una presa exige, en principio, que la zona
sea tectónicamente activa demostrada por una historia sísmica importante antes de las obras
y/ó que los materiales sobre los que se sitúa el embalse tengan una resistencia muy débil.
Estas condiciones se basan en la experiencia de los casos más conocidos de sismicidad
inducida por el llenado de embalses.
Del conjunto de dichos casos, se deduce que el “disparo” de sismos de magnitud superior a 3
se produce solamente cuando la altura de agua se aproxima de unos 100 m y el volumen del
embalse es superior a 100 Mm³. En estos casos, aumenta significativamente la frecuencia de
los sismos al iniciarse el “disparo”, de donde resulta una liberación de tensiones que dificulta la
ocurrencia de sismos inducidos de gran magnitud.
La sismicidad registrada en la zona de la presa de ITOIZ, incluso la de Septiembre de 2004, no
permite concluir que tuviera alguna relación con la puesta en carga del embalse, tanto más que
el llenado fue hasta hoy reducido (algunas decenas de metros). De acuerdo con el Plan de
Puesta en Carga, el primer escalón fue la cota 536, a la cual corresponde una altura máxima
de algo más 30 m de agua que se mantuvo por dos meses, antes de subir hasta la cota 561
1
donde se mantuvo otros dos meses. Después de ese período bajó de nuevo hasta el primer
escalón.
Así, a partir de la información disponible considero que la sismicidad registrada durante la
puesta en carga del embalse no es de tipo inducido y muy probablemente no tendrá ninguna
relación con el llenado del embalse, sino que responde a la manifestación sísmica normal de la
zona, igual a otras registradas en anteriores fechas.
2)
En función de la información sísmica registrada y de experiencias en otras presas, ¿cuál
sería la magnitud máxima esperable de terremotos anticipados como consecuencia de la
explotación del embalse?
En función de los datos sobre sismicidad anticipada de otras presas (Koina, Kremasta, Kariba,
Orovile, Nurek, etc) la magnitud máxima esperable en Itoiz por terremotos disparados como
consecuencia de la explotación del embalse no superaría la magnitud 4,5.
3)
Entre los anteriores terremotos, ¿cuál podría tener efectos significativos en la estabilidad
de las laderas?.
Los sismos de magnitud 4.5 a 5 (el de Septiembre 2004 ha sido 4,6) pueden originar una
acción sísmica con efectos en la estabilidad de laderas, en situaciones en que el coeficiente de
seguridad de la ladera sea bajo, lo que no parece ser el caso de la ladera izquierda de la presa
de Itoiz.
Además, de todos los terremotos conocidos y estudiados en la zona, en un período de más de
130 años, la mayoría de los terremotos tienen una intensidad IV a V, y una magnitud máxima
de 4.5, la misma de la serie sísmica de Itoiz.
4)
¿Qué recomendaciones haría en relación con futuros llenados y vaciados del embalse en
orden a minimizar la sismicidad?.
2
Se deben seguir las velocidades impuestas en el Programa de Puesta en Carga, mientras dura
dicha fase, donde ya se contamplaba este hecho. En el Programa de Puesta en Carga se
prevén velocidades de ascenso de la lámina de agua entre 0.2 y 0.6 m/día, y velocidades de
descenso entre 0.3 y 1.0 m/día. Los escalones de carga se sitúan en intervalos de 30 m
aproximadamente.
5)
En función de la información consultada, ¿es inestable actualmente la ladera izquierda de
la presa?.
A partir de toda la información consultada y de la visita al sitio, y teniendo también en cuenta, la
moderada inclinación de la ladera en la dirección del buzamiento de las capas de flysh, no se
considera que la ladera sea inestable.
6)
¿Considera que la explotación del embalse podría afectar a la estabilidad de las laderas? y
en su caso, ¿podría afectar a la estabilidad de la ladera izquierda?.
No podría afectar a la “megacapa rocosa”, porque la zona potencialmente inestable se sitúa a
cotas superiores al nivel de máximo embalse y al de los niveles freáticos máximos resultantes
de los llenados.
7)
Ante eventuales precipitaciones muy intensas en la zona, aún siendo éstas poco o muy
poco frecuentes, ¿podrían afectar a la estabilidad de la ladera? Y en su caso, ¿deberían ser
considerados sus efectos en el análisis de estabilidad?.
Precipitaciones intensas eventuales en la zona, solo podrían afectar a la estabilidad de la
ladera, en la medida que fuera posible la infiltración del agua al interior del macizo rocoso. En
este caso, las fuerzas gravitacionales aumentarían y también podría producirse una
disminución de las fuerzas resistentes al deslizamiento. De estas acciones resultarían fuerzas
desestabilizadoras adicionales que habría que considerar en el cálculo de estabilidad.
3
8)
En función de las características del embalse y tipo de presa, ¿cuál podría ser la
repercusión de un hipotético deslizamiento de la ladera izquierda, teniendo en cuenta que las
dimensiones del embalse y que la masa potencialmente inestable en su conjunto (megacapa
rocosa y megacapa detrítica) es de 5 Hm3 y que bajo los desagües de fondo de la presa hay
una capacidad de embalse “muerto” de 8,5 Hm3 y que por encima de la cota de máximo
embalse (590 m) la capacidad del embalse es de 20 Hm3?.
De acuerdo con la morfología de la ladera izquierda y con la estructura del macizo rocoso, el
principal movimiento de masa rocosa se podría manifestar en dirección aguas arriba de la
presa, en la zona cercana a su eje.
El volumen de 5 Hm³ de la masa potencialmente inestable (megacapa rocosa y megacapa
detrítica) es significativo y podría causar olas de grandes dimensiones si su movimiento fuera
de gran velocidad. En el caso de Itoiz, no hay evidencias de movimientos en la ladera a lo largo
de los 10 años de mediciones e inspecciones visuales del terreno. No son visibles grietas ni
otros signos de inestabilidad y los desplazamientos acumulados registrados por los
inclinómetros son insignificantes.
Teniendo en cuenta la baja pendiente de la ladera y la moderada inclinación de las capas
rocosas, si el deslizamiento de una masa de 5 Hm³ se produjera, el movimiento seria lento,
ocupando dicha masa el volumen “muerto” del embalse bajo los desagües de fondo de la
presa, y sin provocar ninguna ola de altura suficiente para sobrepasar la presa y poner en
riesgo a las poblaciones de aguas abajo.
9)
¿Qué tipo de estudios o medidas de auscultación se recomendaría en un futuro en
relación con la problemática consultada?.
La problemática estudiada abarca cuestiones de tres tipos:
a)
Sismidad anticipada por el llenado del embalse
b)
Potencial inestabilidad de la ladera
c)
Efecto del agua ante una eventual rotura del macizo rocoso
4
Se considera que los estudios sísmicos hechos durante el proyecto de la presa y hasta 2005,
incluyendo las análisis sismo-tectónicos más recientes, son suficientes para caracterizar la
acción sísmica, y que se podría caracterizar los parámetros dinámicos y el periodo de retorno.
Se recomienda continuar el registro de la actividad sísmica con los acelerómetros instalados en
la presa (asegurar su funcionamiento correcto), y la instalación complementaria de
acelerómetros en el entorno del embalse a fin de permitir la creación de una red con vista al
estudio más detallado de las aceleraciones, mecanismos focales y profundidad de los sismos.
En cuanto al estudio de potenciales movimientos de la ladera, se considera que los
inclinómetros y bases topográficas instalados deberían ser suficientes para registrar con
antelación suficiente cualquier eventual movimiento, así como cualquier aceleración brusca.
Las mediciones de las bases topográficas deberían ser hechas con estación total y no con
GPS, que son menos precisos.
Por otro lado, se debe asegurar que los procedimientos de instalación y de lectura son
correctos, y mejorar el registro y frecuencia de las medidas.
Los piezómetros instalados no indican la presencia de agua. Esta información debe verificarse
pues parece poco justificable que después de 10 años de lecturas, en cuyo período periodo
han ocurrido algunas fuertes precipitaciones, no se haya registrado presión de agua alguna en
dichos piezómetros. En estos casos es deseable instalar también algunos piezómetros
hidráulicos que son, en general, más fiables que los eléctricos.
Finalmente se considera indispensable realizar inspecciones visuales de rutina, al menos una
cada dos semanas, inspeccionando cualquier indicio de grietas ó surgencias de agua del
macizo. En periodo de lluvias, debe registrarse cómo se produce el drenaje superficial de las
aguas en la ladera izquierda.
En otro contexto, si se observara la presencia de agua en el interior del terreno en la ladera
izquierda, se considera importante realizar una serie de sondeos casi horizontales, con
pendientes hacia el embalse y que funcionen como drenes, de forma que permitan medir los
eventuales caudales drenados.
Lisboa, noviembre de 2005
Ricardo Oliveira
Ingeniero Geólogo
Catedrático de la Universidad Nova de Lisboa
Miembro de la Academia de Ingeniería de Portugal
5
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
ANEXO III
INTERPRETACIÓN DE LOS REGISTROS DE PIEZÓMETROS E
INCLINÓMETROS DE LA LADERA IZQUIERDA
DE LA PRESA DE ITOIZ
Alberto Mazariegos
INDICE
I.- INTRODUCCIÓN.
II.- DOCUMENTACIÓN CONSULTADA.
III.- INTERPRETACIÓN DE LOS REGISTROS DE PIEZÓMETROS E
INCLINÓMETROS DE LA LADERA IZQUIERDA DE LA PRESA DE ITOIZ.
III.1.- Piezómetros.
III.2.- Inclinómetros.
IV.- CONSIDERACIONES DEL ANÁLISIS DE LOS REGISTROS DE
PIEZÓMETROS E INCLINÓMETROS DE LA LADERA IZQUIERDA DE LA PRESA
DE ITOIZ.
IV.1.- Piezómetros.
IV.2.- Inclinómetros.
V.- RECOMENDACIONES.
1/23
I. INTRODUCCIÓN.
El informe técnico que se emite ha consistido en el análisis del comportamiento de la
auscultación de la estructura de recubrimiento de la ladera izquierda de la presa de Itoiz, en
base a una supervisión detallada de los estudios, informes y proyectos disponibles sobre la
seguridad de la presa, en el marco de un Convenio de Colaboración entre el Ilustre Colegio
Oficial de Geólogos de España y el Ministerio de Medio Ambiente.
El objetivo principal del informe ha sido valorar los aspectos más relevantes de la validez, en
el ámbito de aplicación de la seguridad de la presa, de los sistemas de auscultación de la
megacapa que se han realizado desde su implantación en el año 1999.
Para el cumplimiento de este objetivo se ha llevado a cabo una revisión de toda la
información disponible de la auscultación de la ladera izquierda de la presa y en particular
de la estructura de recubrimiento, denominada “megacapa”, recogida en los diversos
informes emitidos. Además se están llevando a cabo, por expertos en distintas materias y
campos de la ingeniería civil, ingeniería geológica e ingeniería sísmica, cálculos y análisis
para la validación de diversas determinaciones referentes a la estabilidad del terreno, la
sismicidad de la zona, etc.
II. DOCUMENTACIÓN CONSULTADA.
Para la redacción del presente informe se ha llevado a cabo una revisión de toda la
documentación disponible referente a la presa de Itoiz tal como estudios geológicos,
informes específicos de los distintos aspectos constructivos, estabilidad de la presa,
investigaciones y ensayos, instrumentación y auscultación, sismicidad, etc.
En referencia a los estudios sobre la estabilidad de la ladera de la margen izquierda, se han
estudiado con gran detalle todos los informes que hacían referencia a estos temas. En
especial se ha estudiado, de forma más exhaustiva, la siguiente documentación:
2/23
-
Informe de Auscultación Presa de Itoiz. Enero 2005. Tras la serie de terremotos de
2004, Ingeniería del Suelo redactó este informe en el que se recogen los resultados de
todos los instrumentos de medición instalados en la presa y en la ladera izquierda.
-
Informe geológico-geotécnico de la ladera izquierda aguas arriba de la presa de
Itoiz. Julio de 2000. Charles Joulain y Francisco Sánchez, ARBEA U.T.E., redactaron
este informe en el que se lleva a cabo una caracterización geológica de gran detalle en
la ladera izquierda y se realiza un estudio geotécnico de la misma, estudiando su
estabilidad e incluso proponiendo actuaciones para asegurar la estabilidad en la
“megacapa rocosa”.
-
La ladera de la margen izquierda del embalse de Itoiz. Julio de 2005. Informe
realizado por la Confederación Hidrográfica del Ebro, en el que se muestra en un plano
la magnitud de los desplazamientos registrados a lo largo del tiempo en la ladera
izquierda.
-
Datos recientes de auscultación de la ladera izquierda. Julio de2005. En este
avance se recogen los datos recientes, hasta julio de 2005, del control piezométrico e
inclinométrico de la ladera izquierda de la presa de Itoiz.
III. INTERPRETACIÓN DE LOS REGISTROS DE PIEZÓMETROS E INCLINÓMETROS
DE LA LADERA IZQUIERDA DE LA PRESA DE ITOIZ.
En la ladera izquierda de la presa de Itoiz, aguas arriba de la misma, se localiza la estructura
de recubrimiento denominada “megacapa”. La auscultación de la ladera y de esta estructura
se realiza en 10 zonas, cuya situación aproximada se muestra en la Figura nº 1,
proporcionada por la Confederación Hidrográfica del Ebro. En cada una de estas 10 zonas
se han instalado, 10 piezómetros, 10 inclinómetros y unas bases topográficas en las
cabezas de los inclinómetros cuya lectura se realiza, con diferente periodicidad, mediante
GPS. La distribución en la ladera de estas zonas de control es la siguiente:
9 Ladera izquierda “macizo rocoso”: Zonas 1, 2, 5, 9 y 10
9 Ladera izquierda “megacapa rocosa”: Zonas 3, 4 y 6
9 Ladera izquierda “megacapa detrítica”: Zonas 7 y 8
3/23
Figura 1.: Fotografía de la ladera izquierda donde se representa de forma aproximada en color rojo
las 10 zonas instrumentadas con inclinómetros y piezómetros.
4/23
III.1
Piezómetros.
Desde 1995 se ha llevado un control de las presiones intersticiales mediante piezómetros de
cuerda vibrante instalados en el interior de los sondeos (8 piezómetros entre 1995 y 1999, y
28 piezómetros entre 1999 y 2005). Este control ha permitido conocer las variaciones de las
presiones intersticiales, en función de las oscilaciones estacionales y con el proceso de
puesta en carga del embalse.
En la actualidad está instrumentado con piezómetros un sondeo en cada una de las zonas
comentadas en el apartado anterior. En cada uno de estos sondeos hay instalados, a
diferentes profundidades, dos piezómetros de cuerda vibrante denominados, Pz - ® - 1
(inferior) y Pz - ®
- 2 (superior). Las características y los niveles que controlan estos
piezómetros de cuerda vibrante, PCV, se resumen en el Cuadro nº 1.
El informe de Ingeniería del Suelo (Enero 2005), mostraba la piezometría de la ladera
izquierda, noviembre de 2004, con el nivel de embalse a la cota 535 (primera puesta en
carga) y resumía, en sus observaciones, la variación de niveles en los 6 años que se llevaba
controlando. Estos valores se recogen la Tabla nº 1.
5/23
Cuadro nº 1.- Características de los piezómetros. Ladera izquierda Presa de Itoiz
Piezómetro
Cota de boca
del piezómetro
(m)
Longitud del
piezómetro
(m)
Profundidad al
sustrato
rocoso (m)
Pz – 1
623,13
23,00
Pz – 2
672,91
Pz – 3
Litología en el sondeo
(Niveles que controlan)
Ver capítulo III-4.2. de la Parte III.
Piezómetro inferior
Piezómetro superior
Pz - ® - 1
Pz - ® - 2
Cota / Profundidad (m)
Cota / Profundidad (m)
0,00
617,68 / 5,45
620,68 / 2,45
26,00
4,00
658,55 / 14,36
661,55 / 11,36
Coluvial.- 0,00 a 4,00 m
Serie II.- 4,00 a 15,00 m
Serie III.- 15,00 a 26,00 m
746,10
50,00
39,00
707,97 / 38,13
710,97 / 35,13
Megacapa rocosa.- 0,00 a 39,00 m
Serie IV.- 39,00 a 50,00
Pz – 4
803,81
46,00
34,00
774,27 / 29,54
777,27 / 26,54
Coluvial.- 0,00 a 18,00 m
Megacapa rocosa.- 18,00 a 34,00 m
Serie IV.- 34,00 a 46,00 m
Pz – 5
790,33
24,00
11,00
780,88 / 9,45
783,88 / 6,45
Pz – 6
668,70
49,00
27,00
642,82 / 25,88
645,82 / 22,88
Coluvial.- 0,00 a 9,00 m
Megacapa rocosa.- 9,00 a 27,00 m
Serie IV / V.- 27,00 a 49,00 m
Pz – 7
597,65
53,00
25,00
571,81 / 25,84
574,81 / 22,84
Megacapa detrítica.- 0,00 a 25,00 m
Serie IV.- 25,00 a 53,00 m
Pz – 8
543,80
51,00
22,00
522,57 / 21,23
525,57 / 18,23
Megacapa detrítica.- 0,00 a 22,00 m
Serie IV.- 22,00 a 33,00 m
Serie V.- 33,00 a 51,00 m
Pz – 9
637,10
36,00
21,00
618,10 / 19,00
621,10 / 16,00
Coluvial.- 0,00 a 21,00 m
Serie III.- 21,00 a 36,00 m
Pz – 10
705,54
60,00
3,00
692,10 / 13,44
695,10 / 10,44
Coluvial.- 0,00 a 3,00 m
Serie III / IV.- 3,00 a 30,00 m
Serie V.- 30,00 a 60,00 m
6/23
Serie II.- 0,00 a 23,00 m
Coluvial.- 0,00 a 11,00 m
Serie I.- 11,00 a 24,00 m
Tabla nº 1.- Resumen de la piezometría de la ladera izquierda.
Noviembre de 2004 (Nivel de embalse 535)
Zona
Piezómetro
Nivel piezométrico (m)
Observaciones
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Pz-1-1
617
Cota constante
Pz-1-2
621
Cota constante
Pz-2-1
659
Cota constante
Pz-2-2
663
Cota constante
Pz-3-1
708
Cota constante
Pz-3-2
712
Cota constante
Pz-4-1
774
Cota constante
Pz-4-2
777
Cota constante
Pz-5-1
782
Cota constante
Pz-5-2
784
Cota constante
Pz-6-1
642
Oscilaciones de ≅ 1 m
Pz-6-2
-
-
Pz-7-1
573
Oscilaciones de ≅ 1 m
Pz-7-2
576
Oscilaciones de ≅ 1 m
Pz-8-1
524
Ascenso reciente de 8 m
Pz-8-2
530
Cota constante
Pz-9-1
617
Cota constante
Pz-9-2
622
Cota constante
Pz-10-1
691
Cota constante
Pz-10-2
696
Cota constante
El análisis de esta evolución permite establecer que, en la mayoría de los piezómetros, los
niveles permanecen constantes, y con oscilaciones entorno a 1,0 m en los piezómetros Pz6-1, Pz-7-1 y Pz-7-2.
En todos las zonas, exceptuando la zona 8, los niveles piezométricos están situados
claramente por encima del nivel del embalse en esta fecha. Las variaciones registradas
deben estar regidas, fundamentalmente, por la pluviometría, según concluye este informe.
El único piezómetro que ha experimentado cambios es el Pz-8-1 (zona 8), que desde que se
inició la primera puesta en carga del embalse en enero de 2004, se ha producido un
ascenso del nivel piezométrico de unos 8 m, aunque dicho nivel sigue quedando unos 11 m
por debajo del nivel de embalse en la fecha en que se midió, noviembre de 2004. Se
7/23
observa un retraso entre el llenado del embalse y el ascenso del nivel freático en el sondeo
Sz-8.
Tal como recoge el citado informe de Ingeniería del Suelo, este ascenso se puede
considerar lógico ya que al elevarse la lámina de agua del embalse se produce un cierto
flujo hacia la ladera.
Del análisis de los datos recientes de control de niveles piezométricos realizados hasta el 15
de septiembre de 2005, encontrándose el nivel de embalse, desde febrero de 2005, a la cota
560 (segunda puesta en carga) y del estudio comparativo entre esta piezometría y la
realizada en noviembre de 2004 (nivel de embalse a la cota 530), se puede concluir que el
llenado hasta el nivel de la segunda puesta en carga del embalse no ha producido
variaciones significativas en la piezometría de la ladera. En la Tabla nº 2, se recogen los
valores de este estudio comparativo.
Los piezómetros que controlan exclusivamente el macizo rocoso de la ladera, Zonas 1, 2, 5,
9 y 10, mantienen los niveles constantes con oscilaciones entorno a 1,0 m.
Los piezómetros que controlan el contacto “megacapa rocosa” y “detrítica” / macizo rocoso,
Zonas 3, 4, 6 y 7, mantienen igualmente los niveles constantes con oscilaciones entorno a
1,0 m. Los piezómetros de la Zona 8, situados en la megacapa detrítica, se encuentran
inundados, septiembre de 2005, por el embalse.
Las profundidades a las que se encuentran instalados los piezómetros que controlan la
ladera, macizo rocoso y megacapas, son siempre superiores a la del nivel de máximo
embalse, exceptuando los piezómetros de las Zonas 7 y 8, que son los únicos que se verán
afectados por el nivel de embalse. Los niveles piezométricos en el resto de las zonas siguen
estando situados, lógicamente, por encima del nivel del embalse en ambas fechas.
En consecuencia, se debe seguir considerando, en estos momentos, que las variaciones de
niveles piezométricos registradas en la ladera, exceptuando las zonas 7 y 8, se rigen por la
pluviometría.
8/23
Tabla nº 2.- Comparación, con diferente nivel de embalse,
de la piezometría de la ladera izquierda.
Nivel piezométrico (m)
Zona
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Noviembre 2004
Septiembre 2005
Cota embalse 530
Cota embalse 560
Pz-1-1
617
617,1
No hay variación
Pz-1-2
621
620,8
No hay variación
Pz-2-1
659
658,4
Disminuye 0,60m
Pz-2-2
663
662,3
Disminuye 0,70m
Pz-3-1
708
707,6
Disminuye 0,40m
Pz-3-2
712
711,1
Disminuye 0,90m
Pz-4-1
774
773,9
No hay variación
Pz-4-2
777
777,1
Pz-5-1
782
781,9
No hay variación
No hay variación
Pz-5-2
784
784,3
Aumenta 0,70 m
Pz-6-1
642
642,2
No hay variación
Pz-6-2
-
646,1
-
Pz-7-1
573
573,0
No hay variación
Pz-7-2
576
575,4
Disminuye 0,60 m
Pz-8-1
524
inundado
inundado
Pz-8-2
530
Inundado
inundado
Pz-9-1
617
617,1
No hay variación
Pz-9-2
622
619,1
Pz-10-1
691
692,1
No hay variación
Aumenta 1,10 m
Pz-10-2
696
694,9
Disminuye 1,10 m
Piezómetro
Oscilaciones
Los niveles piezométricos registrados en la campaña de septiembre de 2005 muestran, en
alguno de los piezómetros, valores que se encuentran por debajo de la cota de instalación,
lo que indica que dichos piezómetros se encuentran sin nivel de agua, o que la medida
obtenida pudiera ser errónea. En el resto, las cotas registran valores inferiores a 1,0 m de
columna de agua. En la Tabla nº 3 se resumen los valores de la altura de columna de agua,
o en su caso si el piezómetro está seco, valor negativo.
9/23
Tabla nº 3.- Columna de agua en los piezómetros de la ladera izquierda.
Zona
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
III.1
Nivel piezométrico (m)
Piezómetro
Cota (m)
Pz-1-1
617,68
617,1
(-) Seco
Pz-1-2
620,68
620,8
+ 0,12
Pz-2-1
658,55
658,4
(-) Seco
Pz-2-2
661,55
662,3
+ 0,75
Pz-3-1
707,97
707,6
(-) Seco
Pz-3-2
710,97
711,1
Pz-4-1
774,27
773,9
+ 0,13
(-) Seco
Pz-4-2
777,27
777,1
(-) Seco
Pz-5-1
780,88
781,9
+ 1,02
Pz-5-2
783,88
784,3
+ 0,42
Pz-6-1
642,82
642,2
(-) Seco
Pz-6-2
645,82
646,1
+ 0,28
Pz-7-1
571,81
573,0
+ 1,19
Pz-7-2
574,81
575,4
+ 0,59
Pz-8-1
522,57
inundado
inundado
Pz-8-2
525,57
Inundado
Pz-9-1
618,10
617,1
inundado
(-) Seco
Pz-9-2
621,10
619,1
(-) Seco
Pz-10-1
692,10
692,1
Seco
Pz-10-2
695,10
694,9
(-) Seco
Septiembre 2005
Columna de agua
Inclinómetros.
La auscultación de la ladera se realiza en 10 zonas de control cuya situación se muestra en
la Figura nº 1, proporcionada por la Confederación Hidrográfica del Ebro. En cada una de
estas 10 zonas hay instalados inclinómetros que se controlan desde finales de 1999. El
control de este tipo de instrumentación permite detectar desplazamientos horizontales del
terreno a diferentes profundidades.
La distribución en la ladera de estas zonas de control es la siguiente:
10/23
9 Ladera izquierda “macizo rocoso”: Zonas 1, 2, 5, 9 y 10
9 Ladera izquierda “megacapa rocosa”: Zonas 3, 4 y 6
9 Ladera izquierda “megacapa detrítica”: Zonas 7 y 8
Los inclinómetros instalados permiten realizar las medidas de desplazamiento en dos
direcciones:
•
Movimiento paralelo al eje de presa (A0 - A180)
El sentido positivo (+) del eje “A” (A0) coincide con la Ladera Abajo (a favor de la
pendiente)
El sentido negativo (-) del eje “A” (A180) coincide con la Ladera Arriba (en contra de la
pendiente)
•
Movimiento perpendicular al eje de presa (B0 - B180)
El sentido positivo (+) del eje “B” (B0) coincide con Aguas Arriba
El sentido negativo (-) del eje “B” (B180) coincide con Aguas Abajo
La representación gráfica de los datos obtenidos se realiza por medio de 2 curvas
acumuladas, una para cada eje de medida.
Del análisis de las gráficas de desplazamiento de los 10 inclinómetros, en los 6 años que se
lleva controlando la ladera, se pueden deducir las siguientes consideraciones:
•
En el inclinómetro de la Zona 1 (Sz-1), se registra un potencial movimiento a 24,0 m,
con un desplazamiento máximo de – 2,5 mm (20/09/04), en el sentido paralelo al eje
de presa. El mayor movimiento se produce ladera arriba y hacia aguas arriba. No se
puede asimilar con movimientos gravitacionales.
•
En el inclinómetro de la Zona 2 (Sz-2), se registra un posible movimiento a 26,0 m,
con un desplazamiento máximo de – 1,0 mm (07/10/04), en el sentido paralelo al eje
de presa. El mayor movimiento se produce ladera arriba y hacia aguas arriba. No se
puede asimilar con movimientos gravitacionales. En este inclinómetro se ha realizado
una corrección del registro inicial que transforma el desplazamiento máximo en
cabeza en -7,0 mm.
•
En el inclinómetro de la Zona 3 (Sz-3), se registra un posible movimiento a 28,0 m,
con un desplazamiento máximo de – 2,0 mm (20/07/04), en el sentido perpendicular
11/23
al eje de presa, hacia aguas abajo. Los movimientos no manifiestan tendencia clara
de los desplazamientos en ninguno de los dos sentidos.
•
En el inclinómetro de la Zona 4 (Sz-4), se registra un posible movimiento a 28,0 m,
con un desplazamiento máximo de +11,0 mm (20/07/05), en el sentido perpendicular
al eje de presa. El mayor movimiento se produce hacia aguas arriba y no a favor de
la pendiente, con un ligero aumento en el último año.
•
En el inclinómetro de la Zona 5 (Sz-5), se registra un posible movimiento a 8,5 m, con
un desplazamiento máximo de +12,8 mm (15/12/04), en el sentido perpendicular al
eje de presa, hacia aguas arriba, siendo el movimiento actual, en este eje, de +10,0
mm (20/07/04). En el sentido paralelo al eje de presa el movimiento actual es de -4,0
mm (13/07/04), es decir, un movimiento ascendente en la ladera. El mayor
movimiento se produce hacia aguas arriba (+ B0), con un ligero aumento en el último
año. Este movimiento no se puede asimilar con el llenado de embalse ya que esta
zona es la que se encuentra más alejada de la presa y a una cota muy superior
(790,30) a la de coronación.
•
En el inclinómetro de la Zona 6 (Sz-6), cercana a la presa, se registra, en las dos
direcciones, un posible movimiento a 27,0 m, con un desplazamiento máximo de
+3,5 mm (06/04/05), en el sentido perpendicular al eje de presa, hacia aguas arriba,
siendo el movimiento actual, en este eje, de +3,0 mm (12/07/05). En el sentido
paralelo al eje de presa el movimiento actual es de +3,0 mm (12/07/04). El mayor
movimiento se produce hacia aguas arriba (+ B0), con un ligero aumento en el último
año.
•
En el inclinómetro de la Zona 7 (Sz-7), cercana y aguas arriba de la presa, se
registra, en las dos direcciones, dos posibles movimientos, uno a 23,5 m y otro a
30,5 m. El desplazamiento máximo del principal movimiento, situado a 30,5 m, ha
sido de +6,2 mm (12/02/04) en el sentido paralelo al eje de presa, ladera abajo,
siendo el movimiento actual, en este eje, de +1,0 mm (26/07/05). En el sentido
perpendicular al eje de presa el movimiento actual es de +0,5 mm (26/07/04). En las
condiciones actuales parece que se encuentra en fase de estabilización.
•
En el inclinómetro de la Zona 8 (Sz-8), cercana y aguas arriba de la presa, no se
registran tendencias del movimiento definidas. Las lecturas oscilan en ambas
direcciones, con valores máximos del movimiento comprendidos entre +4 y -5, en eje
A, y +4 y -1 mm en el eje B, que no se pueden asimilar con movimientos
gravitacionales. Actualmente está inundado por el embalse.
12/23
•
En el inclinómetro de la Zona 9 (Sz-9), se registra un posible movimiento a 10,0 m,
con un desplazamiento máximo de +6,7 mm (29/07/04), en el sentido perpendicular
al eje de presa, aguas arriba. Los movimientos no manifiestan tendencia clara de los
desplazamientos en ninguno de los 2 sentidos.
•
En el inclinómetro de la Zona 10 (Sz-10), no se registran tendencias del movimiento
definidas. Las lecturas oscilan en ambas direcciones, con valores máximos del
movimiento comprendidos entre +2 y -3, en eje A, y +4 y -3 mm en el eje B, que no
se pueden asimilar con movimientos gravitacionales.
En consecuencia con este análisis se deduce lo siguiente:
9 Los movimientos absolutos en todas las zonas son, por lo general, inferiores a 10
mm, en los 6 años que se lleva controlando la ladera izquierda.
9 Los inclinómetros de las Zonas 1, 2, 3, 8 y 10, no han manifestado, hasta el
momento, síntomas importantes de movimiento. En cualquier caso, la magnitud de
estos movimientos es muy pequeña.
9 Los inclinómetros de las Zonas 4, 5, 7 y 9, han registrado movimientos con
desplazamientos máximos entre 6,2 y 12,8 mm. En las zonas 4 (+11,0 mm) y 5
(+12,8 mm), los movimientos parece que se han incrementado ligeramente en el
último año, si bien estos siempre se producen hacia aguas arriba y no a favor de la
pendiente de la ladera. En las Zonas 7 y 9 parece que tienden a estabilizarse.
9 El inclinómetro de la Zona 6, ha registrado movimiento en las dos direcciones, con
desplazamientos máximos de +4,1 mm (Ladera abajo) y +6,4 mm (Aguas arriba). El
movimiento parece no estar estabilizado.
9 La tasa anual de desplazamiento, en los 6 años en los que se lleva controlando la
megacapa, presenta un máximo de +2,1mm (B0) en la Zona 5 (aguas arriba).
En las Zonas 1, 2, 3, 8 y 10, la tasa no supera los -1,3 (A180) mm (ladera arriba) y
+1,3 (B0) mm (aguas arriba).
En las Zonas 4, 7 y 9, la tasa varía entre los +1,3 (A0) mm (ladera abajo) y +1,7
(B0) mm (aguas arriba).
En la Zona 6, la tasa varía entre +0,7 (A0) mm (ladera abajo) y +1,1 (B0) mm (aguas
arriba).
13/23
Los inclinómetros que controlan exclusivamente el macizo rocoso de la ladera, Zonas 1, 2,
5, 9 y 10, no han manifestado, por lo general, síntomas apreciables de movimiento.
Los inclinómetros que controlan el contacto megacapa / macizo rocoso, Zonas 3, 4, 6, 7 y 8,
han registrado movimientos, en alguno de ellos, que no parecen estar estabilizados. No
obstante, dado que en la mayoría de los casos los desplazamientos registrados son
menores que el margen de error de los aparatos, las medidas no son indicadoras de la
existencia de un proceso de inestabilidad del terreno.
En el Cuadro nº 2, se resumen las características de los inclinómetros instalados en las 10
zonas (Sz) que controlan la ladera izquierda de la presa de Itoiz. La terminología seguida en
la descripción del macizo rocoso donde se emplaza la presa y de la megacapa, es la
utilizada en los informes geológicos-geotécnicos actualizados.
En el Cuadro nº 3, se resumen todos los datos de los movimientos, máximos y actuales, en
la cabeza de los inclinómetros, en los ejes paralelo y perpendicular al eje de presa, desde
que se inicio el control de la ladera en Marzo de 1999 hasta la campaña de Julio de 2005,
así como la tendencia del movimiento y la tasa anual de desplazamiento.
14/23
IV. CONSIDERACIONES DEL ANÁLISIS DE LOS REGISTROS DE PIEZÓMETROS E
INCLINÓMETROS DE LA LADERA IZQUIERDA DE LA PRESA DE ITOIZ.
El objetivo principal del informe ha sido valorar los aspectos más relevantes de la validez, en
el ámbito de aplicación de la seguridad de la presa, de los sistemas de auscultación de la
ladera izquierda de la presa de Itoiz que se han realizado desde su implantación en el año
1999.
La revisión de toda la información disponible de la auscultación, recogida en los diversos
informes emitidos, y el análisis actualizado de la misma permite emitir las siguientes
opiniones sobre la auscultación de la ladera izquierda de la presa de Itoiz:
IV.1
Piezómetros
1. La mayoría de los piezómetros mantienen, actualmente, los niveles constantes, no
apreciándose oscilaciones superiores a 1,0 m.
2. Las profundidades a las que se encuentran instalados los piezómetros que controlan
la ladera, macizo rocoso y megacapa rocosa, es siempre superior a la del nivel de
máximo embalse, exceptuando los piezómetros que controlan la megacapa
detrítica, Zonas 7 y 8, que son los únicos que pueden verse afectados por el nivel
de embalse. Los niveles piezométricos en el resto de las zonas siguen estando
situados, lógicamente, por encima del nivel del embalse.
3. Los niveles piezométricos registrados en la última campaña muestran, en alguno de
los piezómetros, valores que se encuentran por debajo de la cota de instalación, lo
que indica que dichos piezómetros se encuentran sin nivel de agua, o que la medida
obtenida es errónea. En el resto, las cotas registran valores inferiores a 1 m de
columna de agua.
4. Se debe seguir considerando, en estos momentos, que las variaciones registradas
en la ladera, macizo rocoso y megacapa rocosa, se rigen por la pluviometría.
15/23
Cuadro nº 2.- Características de los inclinómetros. Ladera izquierda Presa de Itoiz
Litología en el sondeo
(Niveles que controlan)
Ver capítulo III-4.2. de la Parte III.
Inclinómetro
Cota de boca
(m)
Profundidad
(m)
Profundidad al
sustrato (m)
Fecha lectura
inicial
Fecha última
lectura
Sz – 1
623,13
30,00
0,00
16/03/99
21/07/05 (48)
Serie II.- 0,00 a 23,00 m
Serie III.- 23,00 a 30,00 m
Sz – 2
672,91
32,00
4,00
17/03/99
12/07/05 (41)
Coluvial.- 0,00 a 4,00 m
Serie II.- 4,00 a 15,00 m
Serie III.- 15,00 a 32,00 m
Sz – 3
746,10
33,00
39,00
16/03/99
20/07/05 (42)
Megacapa rocosa.- 0,00 a 33,00 m
Sz – 4
803,81
36,00
34,00
16/03/05
20/07/05 (43)
Coluvial.- 0,00 a 18,00 m
Megacapa rocosa.- 18,00 a 34,00 m
Serie IV.- 34,00 a 36,00 m
Sz – 5
790,33
25,00
11,00
16/03/05
13/07/05 (42)
Coluvial.- 0,00 a 11,00 m
Serie I.- 11,00 a 25,00 m
Sz – 6
668,70
34,00
27,00
30/03/00
12/07/05 (31)
Coluvial.- 0,00 a 9,00 m
Megacapa rocosa.- 9,00 a 27,00 m
Serie IV.- 27,00 a 34,00 m
Sz – 7
597,65
48,00
25,00
15/12/99
26/07/05 (72)
Megacapa detrítica.- 0,00 a 25,00 m
Serie IV.- 25,00 a 48,00 m
Sz – 8
543,80
40,00
22,00
24/11/99
14/12/04 (57)
(05-inundado)
Megacapa detrítica.- 0,00 a 22,00 m
Serie IV.- 22,00 a 28,00 m
Serie V.- 28,00 a 40,00 m
Sz – 9
637,10
37,00
21,00
21/02/00
21/07/05 (33)
Coluvial.- 0,00 a 21,00 m
Serie III.- 21,00 a 37,00 m
Sz – 10
705,54
50,00
3,00
09/06/00
13/07/05 (30)
Coluvial.- 0,00 a 3,00 m
Serie III / IV.- 3,00 a 30,00 m
Serie V.- 30,00 a 50,00 m
16/23
Cuadro nº 3.- Movimientos en la cabeza de los inclinómetros. Ladera izquierda Presa de Itoiz
Movimiento paralelo
al eje de presa (mm)
Inclinómetro
En cabeza
Máximo
Reciente
Movimiento perpendicular
al eje de presa (mm)
Superficie de rotura
Cota
(m)
Desplaza
miento
En cabeza
Máximo
Superficie de rotura
- 2,5
+ 7,0
+ 7,0
20/09/04
21/07/05
21/07/05
Paralelo
Perpend.
Paralelo
Perpend.
-
-
disminuye
aumenta
- 1,3
+ 1,2
-
-
aumenta
aumenta
- 1,3
+ 1,3
compensado
compensado
+ 0,8
+ 1,3
compensado
aumenta
+ 1,3
+ 1,7
disminuye
aumenta
- 0,6
+ 2,1
aumenta
aumenta
+ 0,7
+ 1,1
disminuye
disminuye
+ 1,6
+ 1,2
compensado
compensado
+ 0,8
+ 0,7
compensado
disminuye
+ 0,4
+ 0,9
compensado
compensado
- 0,6
+ 0,7
- 8,0
- 2,0
4/10/04
21/07/05
Sz – 2
(- 7,0)
- 8,0
corregido
12/07/05
Sz – 3
+5/-1
- 1,5
oscilante
20/07/05
Sz – 4
+ 8,0
- 4,0
8/10/04
20/07/05
Sz – 5
- 4,7
- 4,0
14/04/05
13/07/05
Sz – 6
+ 4,1
+3,0
06/0/04
12/07/05
Sz – 7
+ 10,0
+ 1,0
+ 7,0
+ 0,5
26/07/05
23,5
30,5
+ 6,2
17/08/04
12/02/04
11/07/05
26/07/05
23,5
30,5
12/02/04
Sz – 8
oscilante
Inundado
-
-
Inundado
-
-
Sz – 9
+2/-1
- 1,0
oscilante
21/07/05
-
-
Sz – 10
+2/-3
- 2,0
oscilante
13/07/05
-
-
+4/-5
Eje Paralelo al eje de presa A0 – A180
+ Ladera abajo
– Ladera arriba
- 1,0
+ 8,0
+ 8,0
07/10/04
12/07/05
12/07/05
-
-
+ 8,0
25/09/01
20/07/05
-
-
26,00
8,50
27,0
- 3,5
+ 10,0
+ 10,0
20/07/05
20/07/05
- 1,5
+ 12,8
+ 11,0
08/10/04
15/12/04
13/07/05
+ 2,7
+ 6,4
+ 3,0
06/04/05
18/01/05
12/07/05
+4/-1
oscilante
+ 5,5
+ 1,0
29/07/04
21/07/05
+4/-3
- 1,0
oscilante
13/07/05
28,00
28,00
8,50
27,0
10,0
-
Eje Perpendicular al eje de presa B0 – B180
+ Aguas arriba
– Aguas abajo
17/23
Tasa anual de
desplazamiento
(mm)
Desplaza
miento
Reciente Cota (m)
Sz – 1
24,00
Tendencia del
movimiento
- 2,0
20/07/04
+ 11,0
20/07/05
+ 12,8
15/12/04
+ 3,5
06/04/05
+ 3,3
+ 6,7
29/07/04
-
IV.2
Inclinómetros
1. A partir de la información suministrada por las lecturas inclinométricas se puede
deducir que, en alguna de las zonas de la ladera izquierda de la presa de Itoiz, se
han detectado, a diferentes profundidades, potenciales movimientos, aunque por la
escasa magnitud de los desplazamientos no puede concluirse que se trate de un
proceso de inestabilidad.
2. Las profundidades a las que se localizan estas superficies de rotura son variables en
cada una de las zonas auscultadas de la ladera. En el Cuadro nº 4, se resumen las
profundidades a las que se localizan las posibles superficies de rotura y sus
desplazamientos registrados.
Las medidas de desplazamiento se han realizado en dos direcciones:
•
Movimiento paralelo al eje de presa (A0 - A180)
El sentido positivo (+) del eje “A” (A0) coincide con la Ladera Abajo
El sentido negativo (-) del eje “A” (A180) coincide con la Ladera Arriba
•
Movimiento perpendicular al eje de presa (B0 - B180)
El sentido positivo (+) del eje “B” (B0) coincide con Aguas Arriba
El sentido negativo (-) del eje “B” (B180) coincide con Aguas Abajo
Los valores de los desplazamientos que se representan en el Cuadro nº 4 son los
máximos registrados a lo largo del periodo 1999-2005. Estos pueden no
corresponden con los valores de las últimas medidas.
19/23
Cuadro nº 4.-Profundidad a la que se localizan
las superficies de rotura.
Inclinómetro
Zona
Movimiento paralelo
al eje de presa (+A o –A)
Movimiento perpendicular
al eje de presa (+B o –B)
Superficie de rotura
Superficie de rotura
Litología
Profundidad
(m)
Desplazamiento
(mm)
Profundidad
(m)
Desplazamiento
(mm)
Sz – 1
24,00
- 2,5
20/09/04
-
-
Serie II.- 0,00 a 23,00 m
Serie III.- 23,00 a 30,00 m
Sz – 2
26,00
- 1,0
07/10/04
-
-
Coluvial.- 0,00 a 4,00 m
Serie II.- 4,00 a 15,00 m
Serie III.- 15,00 a 32,00 m
Sz – 3
-
-
28,00
- 2,0
20/07/04
Megacapa rocosa.- 0,00 a 33,00 m
Sz – 4
-
-
28,00
+ 11,0
20/07/05
Coluvial.- 0,00 a 18,00 m
Megacapa rocosa.- 18,00 a 34,00 m
Serie IV.- 34,00 a 36,00 m
Sz – 5
8,50
- 1,5
08/10/04
8,50
+ 12,8
15/12/04
Coluvial.- 0,00 a 11,00 m
Serie I.- 11,00 a 25,00 m
Sz – 6
27,0
+ 2,7
06/04/05
27,0
+ 3,5
06/04/05
Coluvial.- 0,00 a 9,00 m
Megacapa rocosa.- 9,00 a 27,00 m
Serie IV.- 27,00 a 34,00 m
Sz – 7
23,5
30,5
+ 6,2
12/02/04
23,5
30,5
+ 3,3
12/02/04
Megacapa detrítica.- 0,00 a 25,00 m
Serie IV.- 25,00 a 48,00 m
Sz – 8
-
-
-
-
Megacapa detrítica.- 0,00 a 22,00 m
Serie IV.- 22,00 a 28,00 m
Serie V.- 28,00 a 40,00 m
Sz – 9
-
-
10,0
+ 6,7
29/07/04
Sz – 10
-
-
-
-
20/23
Coluvial.- 0,00 a 21,00 m
Serie III.- 21,00 a 37,00 m
Coluvial.- 0,00 a 3,00 m
Serie III / IV.- 3,00 a 30,00 m
Serie V.- 30,00 a 50,00 m
En algunos casos, estas profundidades pueden identificarse con el contacto entre la
megacapa rocosa y detrítica y el macizo rocoso (Zonas 6 y 7), en los diferentes
niveles que constituye la ladera izquierda donde se emplaza el estribo de la presa.
En las zonas 5 y 9, las profundidades a las que se han identificado las superficies de
deslizamiento se identifican dentro del depósito coluvial que cubre el macizo rocoso.
3. Del análisis de las gráficas de desplazamiento de los 10 inclinómetros, en los 6 años
que se lleva controlando la ladera izquierda de la presa de Itoiz, se puede deducir
que los movimientos son, en general, inferiores a 10 mm, con tasas anuales de
desplazamiento comprendidas entre 0,4 y 2,1 mm. Estas tasas de desplazamiento
están calculadas dividiendo el desplazamiento máximo registrado entre los años que
lleva auscultando la ladera.
El análisis realizado ha permitido comprobar que, en determinadas zonas (4, 5 y 6),
el movimiento todavía no esta estabilizado, registrándose ligeros aumentos en el
último año.
No obstante, la magnitud de los movimientos registrados es generalmente menor que
el margen de error de los aparatos de medida (7-8 mm cada 30 m de longitud de
tubería inclinométrica), por lo que no son concluyentes sobre la existencia de un
proceso de inestabilidad de la ladera.
4. En la estructura singular que constituye el recubrimiento de la ladera izquierda de la
presa de Itoiz, denominada “megacapa”, se han diferenciado dos sectores distintos
de recubrimiento, la “megacapa detrítica” y la “megacapa rocosa”.
La “megacapa detrítica”, constituida por suelos de carácter coluvial de hasta 25-30 m
de espesor, se localiza en la zona baja de la ladera, ocupando una extensión de
115.000 m2. La mayor parte de esta se encontrará bajo el nivel máximo de embalse.
Es controlada por los inclinómetros Sz-7 y Sz-8.
La “megacapa rocosa”, constituida por roca desorganizada de hasta 35-40 m de
espesor, se localiza en la parte alta de la ladera, situándose su pie hacia la cota 610
m, por encima del nivel de máximo embalse. Es controlada por los inclinómetros Sz3, Sz-4 y Sz-6.
21/23
El comportamiento que cabe esperar en las zonas de la ladera que presentan cierto
movimiento, depende del tipo de materiales que constituye el macizo rocoso y la
megacapa y su disposición estructural a favor de la pendiente natural de la ladera.
La “megacapa detrítica” presenta una situación más desfavorable debido a que las
presiones intersticiales a las que va ha estar sometida, al localizarse en su mayor
parte sumergida bajo el nivel de embalse, se van a disipar en función de la
permeabilidad de los diferentes niveles que la constituyen. El volumen máximo
teórico que se puede movilizar, un millón de m3, hacia Aguas Arriba no presenta,
según los informes geotécnicos realizados, ningún aspecto relevante respecto a la
explotación de la presa. En cualquier caso solo caben esperar inestabilidades locales
en zonas puntuales de la ladera en su parte inferior más arcillosa.
La “megacapa rocosa” presenta, en la actualidad, en alguna de sus zonas (4 y 6),
ciertos movimientos extremadamente lentos que no se han estabilizado, si bien no
son concluyentes en la actualidad sobre una tendencia clara en la dirección de
movimiento. En principio el riesgo de movilización de esta megacapa, debido a la
puesta en carga del embalse, se puede considerar nulo, ya que esta zona no estará
nunca sometida a las oscilaciones del embalse.
V. RECOMENDACIONES.
Con el fin de conocer con una mayor precisión los eventuales movimientos en la ladera
izquierda, “macizo rocoso”, “megacapa rocosa” y “megacapa detrítica”, y poder seguir
su evolución y tendencias, se considera necesaria la realización de un nuevo diseño de la
instrumentación y auscultación de la ladera izquierda, que permita eliminar las
incertidumbres respecto a la existencia de niveles de agua dentro del contacto macizo
rocoso / megacapa y a las tendencias erráticas de los movimientos registrados en alguno de
los inclinómetros.
El conocimiento geológico-geotécnico que se tiene actualmente de esta ladera, permitirá
establecer, de forma consensuada con todos los técnicos que han participado en su análisis,
22/23
el diseño de una nueva instrumentación y auscultación de la ladera mediante sistemas
automatizados de registro en tiempo real.
Conocidos estos datos, e integrados en un modelo con el resto de determinaciones
referentes a la estabilidad del terreno, la sismicidad, etc., se podrán establecer los umbrales
de alerta y alarma de los principales parámetros de control de la ladera que se establezcan.
Madrid, noviembre de 2005
Alberto Mazariegos de la Serna
Geólogo. Colegiado nº 1476
23/23
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
ANEXO IV
RELACIÓN DE LA DOCUMENTACIÓN CONSULTADA
CUADRO 1
Estudios geológico-geotécnicos
NUMERACIÓN
0.2.viii
0.7.ii
1.1.iii
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
NOTA Nº 2
NOTA Nº 6
NOTA Nº 7
NOTA Nº 8
NOTA Nº 10
4.10
NOTA Nº 11
4.10
4.10
NOTA Nº 12
NOTA Nº 16
4.10
NOTA Nº 19
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
4.10
NOTA Nº 21
NOTA Nº 22
NOTA Nº 23
NOTA Nº 24
NOTA Nº 25
NOTA Nº 26
NOTA Nº 27
NOTA Nº 29
NOTA Nº 31
NOTA Nº 32
NOTA Nº 33
NOTA Nº 34
NOTA Nº 38
NOTA Nº 39
NOTA Nº 47
4.10
NOTA Nº 51
4.10
4.10
4.10
NOTA Nº 54
NOTA Nº 57
NOTA Nº 58
4.10
NOTA Nº 58'
4.10
NOTA Nº 59
TÍTULO
Regulación de los Ríos Irati y Aragón. Anteproyectos de los Embalses
de Aoiz (Navarra), Aspurz (Navarra) y Berdun (Zaragoza-Huesca).
Informe Geológico sobre la Presa de Aoiz. Río Irati (Navarra)
Proyecto de la Presa de Itoiz (Navarra) (02/89) Clave:09.123.122/2111
Anejo Nº 5 Estudio Geológico-Geotécnico del Embalse: Memoria,
Planos y Apendices.
Proyecto de Construcción de la Presa de Itoiz. Clave:09.123.122/2113
Anejo Nº 2: Estudio Geológico y Geotécnico
Expediente Nº 99 Gt 1391. Sondeos de Reconocimiento
Instrumentación Megacapa Presa Itoiz, Aoiz (Navarra)
Informe resultados obtenidos Ensayo de Corte en junta de
estratificación de roca. Presa de Itoiz (Navarra)
Expediente Nº 96 GT 896 Sondeos de Reconocimiento Presa de Itoiz
(Navarra)
Presa de Itoiz: Ensayos de Corte In Situ (Un ejemplar y dos
borradores)
Obtención de Módulos de Elasticidad Dinámica en los hastiales del
Túnel de Toma de la Presa de Itoiz.
Informe sobre las posibilidades de deslizamiento de la Ladera
Izquierda del Embalse de Itoiz
Informe Ref. Nº99 GT 689. Sondeos de reconocimiento Caseta de
Válvulas. Presa de Itoiz, Aoiz (Navarra)
Expediente Nº 99 GT 1409. Sondeos de reconocimiento y
prospección geofísica "Presa Auxiliar" Presa de Itoiz Aoiz (Navarra)
Ensayos Presiométricos, Presa de Itoiz (Navarra)
Propuesta de instrumentación de la ladera (margen izquierda).
Estabilidad y comportamiento tenso-deformacional de la presa.
Excavación del cimiento.
Propuesta de galerías de roca.
Campaña de reconocimientos complementarios.
Nota sobre el deslizamiento de las excavaciones en el estribo
izquierdo
Resultados de los ensayos dilatométricos
Resultados de los ensayos de corte “in situ”.
Definición de los ensayos de resistencia y deformabilidad de la roca
de cimentación.
Excavaciones adicionales en la margen izquierda.
Cartografía geológica de las galerías y de la excavación del cimiento.
Galerías de roca. Aspectos geológicos de interés.
Cartografía geológica del cimiento. Aspectos previos.
Primeras ideas sobre el tratamiento de consolidación del cimiento.
Juntas y diaclasas de la roca. Investigación de sus repercusiones.
Ensayo de corte en juntas de estratificación.
Auscultación de movimientos en diaclasas.
Estabilización de taludes de desmonte.
Tratamiento de diaclasa entre los bloques 11 y 17 (margen izquierda):
Excavación adicional para apoyo del bloque 19.
Estabilidad de la presa según estratificación.
Tratamiento de diaclasas e inyecciones de consolidación.
Prueba de carga en el túnel.
Sobre los trabajos a realizar para la caracterización de la megacapa
Sobre la impermeabilización y drenaje del cimiento de la presa
principal.
Informe de auscultación (Datos actualizados a finales de Agosto-97.
Control de asientos debidos a la precarga.
Sobre los ensayos de permeabilidad Lugeon en el túnel.
Primeros aspectos sobre la estabilidad de la zona de aguas abajo en
la margen izquierda.
Estabilización de la margen izquierda aguas abajo. Zona galerías
510m 530m.
FECHA
Nov 1975
1989
AUTOR
D. Ángel García Yagüe
D. Ángel Araoz SánchezAlbornoz
Sep 1992
Cubiertas, Lain y Sacyr
Dic 1999
Arco Tecnos
Ago 1995
Geocisa
Dic 1996
Arco Tecnos
Sep 1989
Geocisa
Abr 1996
Prospección y Geotecnia
(Andrés Carbó)
Dic 1998
Intecsa
Ago 1995
Arco Tecnos
Sep 1999
Arco Tecnos
Jul 1993
Jun 1993
Sep 1993
Dic 1993
Dic 1993
Ene 1994
Sidesa
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ene 1994
Ingeniería del Suelo S.A.
Ene 1994
May 1994
Ingeniería del Suelo S.A.
Geocisa
Ago 1994
Ingeniería del Suelo S.A.
Sep 1994
Oct 1994
Feb 1995
Feb 1995
Feb 1995
Mar 1995
Mar 1995
May 1995
May 1995
Jul 1995
Jul 1995
Oct 1995
Ene 1996
Feb 1996
Ene 1997
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Jun 1997
Ingeniería del Suelo S.A.
Sep 1997
Ene 1998
Feb 1998
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Feb 1998
Ingeniería del Suelo S.A.
Abr 1998
Ingeniería del Suelo S.A.
1
CUADRO 1 (continuación)
Estudios geológico-geotécnicos
NUMERACIÓN
TÍTULO
FECHA
AUTOR
Nov 1998
Ingeniería del Suelo S.A.
Feb 1999
May 1999
Jul 1999
Sep 1999
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Ingeniería del Suelo S.A.
Sep 1999
Ingeniería del Suelo S.A.
Nov 1999
Ingeniería del Suelo S.A.
Ene 2001
Ingeniería del Suelo S.A.
OTROS
Instrumentación de la Megacapa de la margen Izquierda (Inclinómetros y
Piezómetros).
Informe de Auscultación. Final de la construcción de la presa principal.
Sobre los primeros datos de Auscultación de la megacapa.
Propuesta de sondeos de caracterización de la megacapa (1ª Fase).
Cierre de la pantalla de impermeabilización en la zona baja de la presa.
Aspectos complementarios de las inyecciones de tercera fase (zona baja
de la presa).
Algunos aspectos relativos al llenado.
Informe de auscultación anterior al inicio de la fase previa del llenado del
embalse
La seguridad del embalse de Itoiz.
Informe (11/01) sobre las formaciones geológicas afectadas por el
Embalse de Itoiz (Na/Longuida)
Informe I Estudio Geológico y Geotécnico del Cimiento de la Presa
(Excavaciones)
Informe II Estudio Geológico y Geotécnico de la Zona Presa-Túnel-AoizPueblo de Aoiz
Informe III Estudio Hidrogeológico Regional y del área del Vaso
Informe IV Estudio Geológico y Geotécnico de la "Mega-Capa"
Informe Geológico-Geotécnico de la Ladera Izquierda Aguas Arriba de la
Presa de Itoiz.
Proyecto de la Presa de Itoiz (Navarra) (11/96) Clave:09.123.122/2191.
Obras Complementarias Nº1.
Proyecto de la Presa de Itoiz (Navarra) (06/97) Clave:09.123.122/2122.
Modificación Nº2.
Fotos aéreas del entorno de la Presa de Itoiz escala 1/20.000
OTROS
Planos entorno de la presa. Topografía de la Cerrada. Escala 1/4.000
OTROS
Informe de Auscultación
Dic 2004
OTROS
Puesta en carga de Itoiz. Presentación en Pamplona.
Mar 2005
OTROS
Últimas cinco campañas de los inclinómetros
May 2005
OTROS
Cartografía de la zona del embalse
OTROS
Legislación sobre presas y agua
Jul 2005
OTROS
Cartografía geológica 1/25.000
Informe interno sobre la estabilidad de la ladera izquierda de la presa de
Itoiz
Últimas lecturas de inclinómetros, piezómetros e hitos topográficos de la
ladera izquierda
Últimas lecturas de extensómetros y piezómetros del camino de
rodadura del blondín en la ladera izquierda
Datos meteorológicos: precipitaciones diarias, mensuales y
temperaturas del periodo 1996-2005
Registro de Inclinómetros, Piezómetros y Extensómetros del periodo
1995-2005
Ene 2005
4.10
NOTA Nº 62
4.10
4.10
4.10
4.10
NOTA Nº 65
NOTA Nº 68
NOTA Nº 69
NOTA Nº 70
4.10
NOTA Nº 71
4.10
NOTA Nº 76'
4.10
NOTA Nº 84
4.10
NOTA Nº 85
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
OTROS
OTROS
OTROS
OTROS
OTROS
OTROS
OTROS
Mar 2001
Arbea UTE
Nov 2001
Juan Francisco Coloma
Ene 1996
Arbea UTE
Feb 1996
Arbea UTE
Mar 1996
Abr 1996
Arbea UTE
Arbea UTE
Arbea UTE (Charles
Joulain y Fco. Sánchez)
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Gobierno de Navarra
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Ingeniería del Suelo S.A.
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Gobierno de Navarra
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Confederación
Hidrográfica del Ebro
Jul 2000
Nov 1996
Jun 1997
Ago 1996
Nov 2003
Jul 2005
Jul 2005
Sep 2005
Oct 2005
Oct 2005
Oct 2005
2
CUADRO 2
Estudios sobre sismicidad
NUMERACIÓN
TÍTULO
FECHA
0.4.i
Proyecto del Embalse de Lumbier en el Río Irati (Navarra). Anejo I. Nº3
Estudio Sismológico.
1970
0.7.iii
Proyecto de la Presa de Itoiz (Navarra) (02/89) Clave:09.123.122/2111.
Anejo Nº 7 Estudio de Riesgo Sísmico.
1989
1.1.v
4.17
4.18
Proyecto de Construcción de la Presa de Itoiz. Septiembre, 1992.
Clave:09.123.122/2113 Anejo Nº 4: Estudio de Riesgo Sísmico.
Informe sobre los Terremotos Ocurridos en Itoiz (Navarra) en
Septiembre de 2004
Analisis de la Sismicidad Registrada en el Entorno de la Presa de Itoiz
Sismicidad Inducida por Embalses. Una aproximación al estado del
conocimiento
Poster de presentación en European Geosciencies Union. Geophisical
Research Abstracts
Registros de los Sismógrafos instalados en Itoiz
Registros de los acelerómetros del interior de la Presa de Itoiz 20042005
AUTOR
D. Teófilo Gorricho
Santesteban.
D. Ángel Araoz SánchezAlbornoz (Confederación
Hidrográfica del Ebro)
Sep 1992
Cubietas, Lain y Sacyr
Ene 2005
•D. Juan Rueda (IGN)
Dic 2004
D. Ángel García Yagüe
•D. Miguel Herraiz
Sarachaga
Abr 2005
2005
Jul 2005
Sep 2005
Ruiz, et al.
Instituto Jaume Almera
Confederación
Hidrográfica del Ebro
CUADRO 3
Trabajos realizados para la Coordinadora de Itoiz
NUMERACIÓN
TÍTULO
FECHA
Deslizamientos de vertientes en la cerrada del Embalse de Itoiz.
Informe Analítico sobe los diferentes riesgos catastróficos que causarán
los deslizamientos provocados por la inundación continuada del
proyectado Embalse de Itoiz al sumergirse bajo sus niveles los pies o
zonas basales de las laderas del vaso; y sobre los diversos problemas
que esos deslizamientos plantean a la seguridad de las dos presas que
conforman en embalse. Riesgos catastróficos y problemas de seguridad
que ponen en peligro a personas y bienes; tanto hacia aguas abajo
como hacia aguas arriba de las citadas presas.
Sismicidad inducida por el Embalse de Itoiz.
May 1999
D. Antonio Casas
Jul 2000
D. Arturo Rebollo
(Civiltec, S.A.)
La estructura geológica del entorno del embalse de Itoiz (Navarra).
Feb 2005
Requerimiento formal a la ministra de medio ambiente para el
desembalse del agua acumulada en el embalse de Itoiz, la supresión del
proceso y programa de puesta en carga y el cese o destitución del
presidente de la CHE y los responsables del proceso o programa de
puesta en carga de Itoiz........(presentado en la Delegación de Gobierno
de Navarra el 12/04/2005)
Abr 2005
D. Francisco Gorraiz
Echamendi
(Coordinadora de Itoiz)
Jun 2005
Dña. Mª José Beaumont
Aristu, D. Francisco
Gorraiz Echamendi, D.
José Luis Beaumont
Aristu. (Coordinadora de
Itoiz)
Notas a la información y versión aportada por el Sr. Presidente de la
CHE, Sr. Alonso Gajón, en su comparecencia ante la comisión del medio
ambiente del congreso de los diputados, celebrado el día 1 de Junio de
2005.................................................(fechado el 22/06/2005)
Feb 2005
AUTOR
D. Antonio Casas
D. Joaquín García
Sansegundo
3
ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GEÓLOGOS
ANEXO V
DATOS BÁSICOS DE LA PRESA DE ITOIZ
DATOS TÉCNICOS
Situación:
Tipo de Presa:
Cota de coronación:
Altura sobre cimientos:
Longitud de coronación:
Volumen total de excavaciones:
Volumen de hormigón:
Cuenca:
Aportación media anual:
Capacidad (m.n.m.):
Capacidad útil:
N de Aoiz/Agoitz (Navarra). Confluencia de
los ríos Irati y Urrobi
Gravedad de hormigón convencional
592 m
122 m
525 m
889.732 m3
1.331.797 m3
510 km2
590 Hm3
418 Hm3
410 Hm3
DATOS ADMINISTRATIVOS
Aprobación proyecto Construcción:
Adjudicación:
Inicio obras:
Aprobación Modificación Nº 1:
Aprobación Complementario:
Aprob clasificación de presa principal:
Aprobación Modificación Nº 2:
Aprob clasificación de presa auxiliar
Plan de Emergencia:
Aprobación Puesta en carga de presa:
Aprobación Proyecto Implantación:
Terminación de las obras:
Inicio puesta en carga:
Recepción Definitiva:
Revisión puesta en carga:
02-12-1992
23-12-1992
15-05-1993
06-11-1996
26-12-1997
29-07-1998
20-11-1998
26-03-1999
18-04-2002
16-12-2002
04-02-2003
30-06-2003
19-01-2004
30-11-2004
25-02-2005