geología y geotecnia para evaluar el almacenamiento de agua en la central hidroeléctrica el...

GEOLOGÍA GEOLOGÍA yy GEOTECNIA GEOTECNIApara evaluar el almacenamientopara evaluar el almacenamiento

de agua en la presa de lade agua en la presa de laCCentral entral HHidroeléctricaidroeléctrica

El Cajón, El Cajón, NayaritNayaritPor: Juan Sánchez Pérez

Felipe García Villegas

y Madgaleno Martínez G.

Septiembre 2008DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA

Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil

Subdirección de Construcción

DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA

Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil

Subdirección de Construcción

EL

CAJÓN

La Yesca

Aguamilpa

L

O

C

A

L

I

Z

A

C

I

Ó

N

27 Proyectos

POTENCIAL HIDROELÉCTRICO = 4 300 MW

27 ProyectosPOTENCIAL HIDROELÉCTRICO = 4 300 MW

SISTEMAHIDROLÓGICO

SANTIAGO

RH-12

SISTEMAHIDROLÓGICO

SANTIAGO

RH-12

Desarrollo actual: 32%

OBJETIVOOBJETIVO

EEvaluar el almacenamientovaluar el almacenamientode agua en la presa de lade agua en la presa de la

CCentral entral HHidroeléctricaidroeléctricaEl Cajón, El Cajón, NayaritNayarit

P. H. EL CAJÓN

Segundo lugar en potencia ygeneración en el sistema,

después de la Central Hidro-EAguamilpa - Solidaridad.

Planta para Energía de PicosPotencia total inst. = 750 MW

2 Unidades Generación Gener. Media Anual = 1 243 GWh 

OBRAS

1. Cortina - de materiales graduados ycara de concreto (186 m de altura).

2a. en el Mundo, después de Aguamilpa

2. Obra de Desvío2 Túneles y 2 Ataguías

(la mayor de 65 metros de altura máxima).3. Vertedor de Excedencias.

4. Casa de Máquinas Subterráneacon dos grupos turbo-generadores

(750 MW ).

Arreglo de Obras CH El Cajón, Nay.

MARCO GEOLÓGICOMARCO GEOLÓGICOFisiografíaFisiografía

Cuenca del Río Grande de Santiago. Porción Sur de la Sierra Madre

Occidental, cerca de su límite con el Graben Tepic-Zacoalco Montañas pequeñas separadas por

valles estrechos, compuestas por: 1)Andesitas; 2) Ignimbritas riolíticas-dacíticas en su mayor parte y 3)Basaltos.

. Cotas: Desde 220 metros (cauce) 1 100 m en la cima de las montañas.

Panorámica de la zona de la Boquilla del P. H. El Cajón y campamento de exploración.

Campamento

Modelo de

Elevación del Terreno

GEOLOGÍA REGIONAL

Ferrari et al, 2002

Estructuras geológicas regionales

C. H. El Cajón, Nayarit.

COLUMNA

Estratigráfica

en el área

del

Proyecto

El Cajón

Estado de Nayarit

COLUMNA

Estratigráfica

en el área

del

Proyecto

El Cajón

Estado de Nayarit

Ignimbrita (U TicU2) Crucero 5 del Socavón 2 Roca dura, de buena calidad, resistente,

masiva y bien soldada.

Unidad TicU3, área de

Casa de Máquinas (MD); su alto contenido vitreo le da un tono más

claro que a la U2, en la imagen se observan los planos de pseudo-

estratificación.

Unidad TicU3, área de

Casa de Máquinas (MD); su alto contenido vitreo le da un tono más

claro que a la U2, en la imagen se observan los planos de pseudo-

estratificación.

Conglomerado granular

y arenisca gruesa de la

secuencia

vulcanosedimentaria (Tvs).

Núcleo de 74,6 mm

(de diámetro ).

Intrusivo andesítico (Tda).

EmbalseEmbalse La mayor parte estará

encañonado Longitud = 60 km

Llega cerca de la confluencia de los ríos Bolaños y Santiago.

Cubrirá principalmenta: ignimbritas ácidas, andesitas y terrazas basálticas

Afectado por fallas NW-SE y N-S, inclinadas al E u W, forman horsts y

grabens.

Panorámica

Zona del Cauce

vista hacia

aguas arriba

Plano geológico de la zona de la boquilla

Punto de Verificación (geológica de detalle).

GEOLOGÍA Y GEOTECNIAGEOLOGÍA Y GEOTECNIA para evaluar el almacenamientopara evaluar el almacenamientode agua en la presa de lade agua en la presa de la C. C. H. H. El CajónEl Cajón

Se consideró que: La posición de las principales fallas

en dirección normal a la del flujo Su relleno arcilloso, y La presencia de diques diabásicos

perpendiculares al río .................. Forman las principales barreras

impermeables al flujo del agua, lo que favorece el cierre hidráulico de la boquilla en ambas márgenes.

Cierre HidráulicoCierre Hidráulico (1995) (1995)

Antecedentes Antecedentes (1995)(1995)

Margen Izquierda - Nivel Freático con gradiente hidráulico de 2%,

entre el río y la ladera, en una distancia de 350 m.

A partir de ésta se produce un cambio de 23% hasta el piezómetro MI-23

Margen Derecha – Se hicieron menos barrenos exploratorios. La posición del nivel freático está influenciado por más estructuras geológicas.

PIEZOMETRÍA

Diseño general de los piezómetros.BCHI-1

Figura 7 Hidrogramas de margen izquierda - P. H. El Cajón, Nay.

220.00

240.00

260.00

280.00

300.00

320.00

340.00

360.00

15/0

2/02

01/0

3/02

15/0

3/02

29/0

3/02

12/0

4/02

26/0

4/02

10/0

5/02

24/0

5/02

07/0

6/02

21/0

6/02

05/0

7/02

19/0

7/02

02/0

8/02

16/0

8/02

30/0

8/02

13/0

9/02

FECHA DE MEDICIÓN

EL

EV

AC

IÓN

DE

L N

IVE

L E

ST

ÁT

ICO

MI-4

MI-5

MI-8

MI-10

MI-18

PMI-7

PMI-17

PMI-20

PMI-21

PMI-23

PMI-36

MI-36

MI-38

SD-5

SD-17

BTS-2

BCHI-3

BCHI-5

PMI-22 bis

SONDEOS

34

Figura 8 Hidrogramas de margen derecha, P. H. El Cajón, Nay.

220.00

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400.00

420.0015

/02/

02

01/0

3/02

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29/0

3/02

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26/0

4/02

10/0

5/02

24/0

5/02

07/0

6/02

21/0

6/02

05/0

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19/0

7/02

02/0

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16/0

8/02

30/0

8/02

13/0

9/02

FECHA DE MEDICIÓN

EL

EV

AC

IÓN

DE

L N

IVE

L E

ST

ÁT

ICO

SD-8

BC-1

BCA-1

BTO-2

BPD-1

BPD-2

PMD-13

BCHI-1

BCHI-2

SONDEOS

Configuración del nivel estático (julio de 2002).

Configuración de niveles estáticos colgados (julio de 2002).

Geología de detalle en la zona del P. H. El Cajón, Gro.

Sección 2 en margen izquierda

Sección geológica general (ambas márgenes).

Modelo de elevación del terreno con curvas y de la superficie piezométrica.

Análisis químicos Análisis químicos

• Agua en el subsuelo:BICARBONATADA SÓDICA, ocasionalmente bicarbonatada cálcica y sódica-cálcica en menor proporción.

El agua de la Laguna de Santa María del Oro es bicarbonatada clorurada- sódica, lo que denota que circula por medio geológico diferente.

y la del Río Santiago es del tipo

bicarbonatada sódica, pero presenta mayor contenido de metales pesados, lo cual se atribuye al agua residual que transporta.

CENTRAL HIDROE. Aguamilpa El Cajón

Altura Cortina 187 m 189 m

Longitud de la corona

642,00 m 640,00 m

Capacidad de almacenamiento al NAME

6 950 x106 m3

1 875 x106 m3

El 27% que Aguamilpa

Roca del empotramiento

Ignimbrita predomina Toba lítica riodacítica, U. Aguamilpa y una porción mínima U. Colorín.

Ignimbrita Predomina Toba cristalina riodacítica, TicU-2 y TicU3 (en menor proporción).

Estado de esfuerzos

DistensivoNE-SW

Distensivo NE-SW a ENE-WSW

COMPARACIÓN

Aguamilpa El Cajón

Fallas Locales:

El Rosario: L = 5 km; distancia a la cortina 3,5 km; Magnitud 5,5;Acelera ción esperada 0,15 g

Sobaco: L = 2 km; distancia a la cortina 500 m; M = 4,5. Aceleración esperada = 0,18 g

El Sauz: L = 5 km; dist. 3,2 km; mag. 5,4; ac. 0,15 g.

Palmillas: Long. 3 km; distancia = 2 km;M = 5,2; Aceleración = 0,17 g

Retardo aproximado

20 días 250 días

COMPARACIÓN

Correlación entre la geología estructural yCorrelación entre la geología estructural y

los epicentroslos epicentros del 12 y 14 mayo 2007del 12 y 14 mayo 2007CH El Cajón, Nay.CH El Cajón, Nay.

Falla Palmilla

45°

MECANISMOS FOCALESMECANISMOS FOCALESdel 12 y 14 de mayo 2007del 12 y 14 de mayo 2007

CH El Cajón, Nay.CH El Cajón, Nay.

Localización de

los epicentros

registrados en

la Falla Palmillas

Localización de

los epicentros

registrados en

la Falla Palmillas

Magnitud 4.5Cortina

SISMICIDAD Y NIVEL DEL EMBALSE

Junio 2006 – Mayo 2007

ETAPA DE PRIMER LLENADO

Piezometría – Galerías en Margen Izquierda

254,11

376,58 m

07 Nov 200607 Nov 2006

ConclusionesConclusionesy recomendacionesy recomendaciones

1.- Margen Izquierda:Vulcano-sedimentos Tvsbien consolidados;seudo–estratificados .Recuperaciones: > 96% yRQD: 65 a 90% (a profundidad);Impermeables aPoco Permeables (0,8 a 5,25 UL)

ConclusionesConclusiones

2. Ignimbrita TicU2 Ambas márgenes hasta la elevación 300 (porción media del plinto).Recuperación > 94%;

RQD = 58 - 87%.Calidad = Regular a Buena, Predominan tramos: poco permeables

= 3,0 a 9,80 UL; con algunos impermeables y otros permeables

< 15,20 UL.

ConclusionesConclusiones

3. La unidad TicU3:Ambas márgenesHasta la Corona (cota 396).Calidad Buena a Regular; Recuperación = 100% y RQD = 50 a 92%.Predominan tramos: Poco Permeables3,08 a 9,81 UL; con algunos Permeables =11,79 a 13,16 UL y otros impermeables.

4. En general, tienen permeabilidad secundaria, por la presencia de fallas, fracturas y contactos litológicos.

ConclusionesConclusiones

5.- Posición baja del Nivel Freático (NF) en ambas márgenes.

M Izq. : A 250 m de distancia se registróa la cota 224,4 a sólo 4 m sobre el niveldel cauce.A 800 m del río sube de 4,5 a 12 m.

M. Derecha: A 290 m el NF está a sólo 8,5 m sobre el nivel del río.A 650 m de la parte alta de la corona,está muy alto, a más de 100 m por arriba del nivel del río.

ConclusionesConclusiones

6.   Hay niveles colgados, debido a:

• Variaciones texturales y estructurales en la ignimbrita,

• Arreglo en bloques del macizo rocoso y

• Material arcilloso en las fracturas.

7. Hay condiciones favorables para el cierre hidráulico,

estructuralmente, la disposición de los sistemas de fracturas, forman un escalonamiento de los bloques con inclinación hacia aguas arriba, lo que reduce el posible flujo de agua.

El contacto TicU3 y Tvs (c/Buzamiento aguas abajo), puede tener puntos locales de vías de flujo.

ConclusionesConclusiones

8. FALLAS IMPORTANTES

Margen Derecha - Falla Crucero – Lagarto. Atraviesa el plano de la pantalla impermeable en la zona de estructuras del Canal Vertedor.

Margen Izquierda - Falla Puertecitos. Es paralela al río.

Se considera una frontera importante en la calidad del macizo rocoso.

9. Con la pantalla de inyección se mejorarán las condiciones de permeabilidad del macizo rocoso; se propuso extender la pantalla en la margen izquierda, hasta la zona de afectación de la Falla Puertecitos, mientras que en la M. Derecha será suficiente cubrir la Obra de Excedencias.

10. - Los estudios geológicos y geológicos y geotécnicos realizados permitieron geotécnicos realizados permitieron programar una buena pantalla de programar una buena pantalla de impermeabilización, para contribuirimpermeabilización, para contribuir aal l cierre hidraúlico y cierre hidraúlico y para para el el almacenamientoalmacenamiento de agua en la presade agua en la presa..

11. - A pesar de los sismos de M = 4,5 en 11. - A pesar de los sismos de M = 4,5 en el 2007 hubo a sólo 2 km de distancia, no el 2007 hubo a sólo 2 km de distancia, no se tuvieron aumentos en las filtraciones se tuvieron aumentos en las filtraciones de la cortinade la cortina..

ConclusionesConclusiones

11. Es importante continuar con los registros de medición del comportamiento del agua del subsuelo y considerar algunas líneas de instrumentación de piezómetros con bulbos de registro en la cima de la unidad TicU3 y en la base del Tvs.

RecomendacionesRecomendaciones

NOTA: Esta recomendación se atendió y durante

el 2007 se registraron las variaciones

del nivel freático, así como su actual estabilización

NOTA: Esta recomendación se atendió y durante

el 2007 se registraron las variaciones

del nivel freático, así como su actual estabilización

Después de los trabajos geotécnicos realizados (pantallas de impermeabilización), las filtraciones se redujeron a menos de 100 litros/s. El nivel del agua subterránea bajó

casi 50 m y se estabilizó en la cota 254m. Un año después del llenado del embalse, las

galerías de drenaje tenían filtraciones de 50 l/s. Actualmente, son < 30 l/s y los niveles

registrados en los piezómetros se estabilizaron a 250 msnm, con variaciones

asociadas con las lluvias estacionales.

Comentarios finalesComentarios finales

El conocimiento adquirido durante la exploración y construcción de la presa El

Cajón, ha sido muy valioso para la construcción de la presa La Yesca, Jalisco.

Además, como en la Sierra Madre Occidental hay mucha actividad minera, consideramos que la experiencia adquirida durante la construcción

de esta presa, puede ser muy útil para otras obras de infraestructura y para la construcción

de presas de jales en rocas del mismo tipo o en litología similar.

Comentarios finalesComentarios finales

FLORA Y FAUNA

en el área de la

CH El Cajón, Nay.