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. 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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. 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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