Terremoto de Tohoku Consecuencias en las presas

Transcripción

1 Terremoto de Tohoku Consecuencias en las presas Comité Técnico de Aspectos Sísmicos Comité Español de Grandes Presas Francisco Blázquez Prieto 0. Introducción La presente presentación tiene por objeto dar a conocer la generación y los efectos del terremoto de Tohoku, en particular sobre las presas de Japón con datos reales de primera mano. Se comentará alguna conclusión. Los cuadros y las cifras se obtienen de varias fuentes disponibles en diferentes sitios web, se agradece toda la información recibida relacionada con el terremoto. Las opiniones son personales. Este documento es de libre difusión, citando las fuentes. 1

2 0. Introducción Estructura de la presentación 1. Situación previa 2. El sismo y el tsunami 3. Consecuencias generales 4. Afección a presas. Fujinuma 5. Conclusiones 6. Referencias 1. Situación previa Sismicidad en Japón Principales sismos 17-enero-1995 Kobe muertos 1-sep-1923 Tokio muertos 2

3 1. Situación previa 1. Situación previa Convergencia de placas 8 cm/año. La placa del pacífico se hunde profundamente en la fosa del Japón Historia sísmica larga y conocida. Desde sismos de M>7 La magnitud 9 llena un vacío en la zona oeste del Pacífico. Modelo de fallas activas en Japón Caracterización muy detallada, el mejor del mundo. Magnitud y probabilidad de ocurrencia especificadas para cada falla y cada segmento. Diferente tratamiento de subducción y fallas de corteza. 3

4 1. Situación previa Según modelo Magnitud máxima esperable 8,2 La magnitud 9 no se considera Modelo: no se espera que la subducción de placa pacifica produzca fuerte sismo debido a la distancia a la costa más de 80 km y a la magnitud máxima conocida 2. El sismo 4

5 2. El sismo CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL TERREMOTO HORA LOCAL DEL INICIO: 14:46 ( ) MAGNITUD: 9,0 (Ml) Richter; 8,9-9,1 (Mw) MOMENTO SÍSMICO: 0,4365E+23 Nm VICTIMAS: aprox. MECANISMO DE FALLA: Falla de empuje (450 x 200 km) PROFUNDIDAD DEL HIPOCENTRO: 24,4 km DESPLAZAMIENTO MÁXIMO ENTRE PLACAS: 18 m ACELERACIÓN MÁXIMA: 3,0 g VELOCIDAD DE LAS ONDAS DE PRESIÓN: 2,5 km/s Poblaciones más cercanas: Sendai (139 km NO). Fukushima (177 km O) Tokio (373 km S). Morioka (260 km N) Primera fase predominante Ambas fases semejantes Segunda fase predominante Primera fase no apreciable Las ondas de aceleración presentan dos periodos notables en el sismo que sugieren la existencia de al menos dos zonas de deslizamiento de gran tamaño. En la parte Norte es predominante la primera fase, mientras que en el Sur esta fase no es visible. Una fase de sismo pequeño se observa entre los dos grandes fases en algunos lugares. También se observan otras fases secundarias lo que sugiere un proceso de origen muy complejo. 5

6 2. El sismo Estas dos fases principales del sismo sugieren grandes áreas de deslizamiento en las regiones Norte y Sur, respectivamente. Las diferencias notables en las características de los valores de intensidad para las regiones de Miyagi y Ibaraki indican que proceden de zonas de deslizamiento diferente. 2. El sismo Proceso de ruptura ERI 6

7 2. El sismo Proceso de ruptura Colapsaron sucesivamente 4 segmentos Yagi. Tsukuba University 2. El sismo 7

8 2. El sismo Máximo deslizamiento 18 a 23 m Desplazamientos del terreno a partir de GPS Max= 443 cm Max= 75 cm 8

9 2. El sismo Lista de las 10 mayores PGA observadas (suma de 3 direcciones) Basada en datos de 276 puntos de red K-NET y 112 de red KiK-net 2. El sismo La PGA máxima en sensores K-NET y KiK-net se registró en la estación MYG004 K-NET llegando a gal (suma vectorial) 9

10 2. El sismo Comparación preliminar de los valores observados (PGA y PGV) con leyes empíricas de atenuación de terremotos. 2. El sismo Espectro de respuesta en velocidades en Chiba (K-NET CHB009). Amortiguación 5 % 10

11 2. El tsunami El tsunami es producido por el desplazamiento del fondo del océano producido por el terremoto. t 2. El sismo El tsunami es precedido por olas, pero es más parecido a una marea que a una ola. El nivel permanece elevado durante 15 a 20 minutos y penetra profundamente en el terreno. 11

12 2. El tsunami Nivel del tsunami (hasta 12 m) y retraso de llegada (entre 35 y 90 minutos desde sismo) 2. El tsunami Propagación del tsunami 12

13 2. El tsunami Datos históricos: alturas de ola y victimas. Se observa que no figura el tsunami de Consecuencias Comparación con el terremoto de Kobe (1995) Sismo Tohoku Kobe Daños 122 a 235 B$ 100 B$ 2,5 a 4 % PNB 2 % PNB Muertos Coste seguros privados 14 a 33 B$ (estimado) 0,78 B$ Presupuesto nacional 12 B$ (2011) 38 B$ en Para la reconstrucción Mucho más en años Fuentes: Gobierno de Japón y estimaciones privadas 13

14 3. Consecuencias Intensidad de las sacudidas 3. Consecuencias Tanques de almacenamiento volcados y edificios intactos 14

15 3. Consecuencias Onagawa: 3 reactores. La más agitada. Pequeño escape. Actualmente bajo control Fukushima Daiichi: 6 reactores. Los reactores 1 y 3 dañados y sobrecalentados. Explosión en reactor 1 el día 12 y en reactor 3 el 14 Fukushima Daini (nº 2): 4 reactores no afectados Tokai Daini (nº 2) a 120 km de Tokio: la bomba de enfriamiento falló, pero una bomba de reserva está en servicio 3. Consecuencias La CN Fukushima Nº 1 cuenta con 6 reactores: - Unidades 1,2 y 3: pararon automáticamente durante el terremoto. Sin embargo, las bombas de enfriamiento del combustible y del combustible gastado resultaron dañadas por el tsunami. - Unidad 4: todo el combustible había sido extraído del núcleo del reactor por mantenimiento de rutina antes del terremoto y colocado en la piscina de combustible gastado. - Unidades 5 y 6: Desconectadas por trabajos antes del terremoto. Las bombas de refrigeración del combustible gastado están dañadas. 15

16 3. Consecuencias Noticias La compañía eléctrica Tepco ha confirmado que espera estabilizar los reactores dañados de la planta nuclear de Fukushima en enero de 2012, lo que pondría fin a la crisis nuclear provocada por el tsunami del 11 de marzo. Tepco confía en llevar los reactores 1, 2 y 3 de Fukushima a mediados de julio a una situación de refrigeración estable y ser capaz de dejarlos en enero en parada fría. El cambio de planes se produce después de conocerse que parte del combustible del reactor 1 se fundió en las primeras horas de la crisis y perforó la vasija de presión, por lo que el líquido se está filtrando a la vasija de contención primaria. 4. Afección a presas El 12 de marzo, habían sido inspeccionadas 252 presas. Siete presas presentaban daños. Seis eran presas de tierra que tenían grietas poco profundas en coronación y retuvieron el agua. El embalse en una presa de gravedad presentaba un ligero deslizamiento del terreno. Cuatro presas, incluyendo la de Fujinuma, eran inaccesibles. 16

17 4. Afección a presas Presa de Fujinuma 4. Afección a presas Una estructura de retención de agua para regadío falló. Fujinuma-ike era una estructura de tierras de 18,5 m de altura. Fujinuma-ike estaba en un río no regulado (ike significa estanque, no era considerada presa). En consecuencia Fujinuma-ike no estaba bajo la regulación de la River Act ya que no cae bajo la definición de presa en esta regulación. (N. Matsumoto) Localizada en la prefectura de Fukushima Situación a 16 km al O de Sukagawa Distancia al epicentro: 240 km No disponía de acelerómetros PGA estimada de 0,2 a 0,7 g (Datos de la red NIED) Se produjeron 8 victimas mortales (no 9) 17

18 4. Presa de Fujinuma Presa de materiales sueltos de tipo homogéneo, la mayoría de los materiales parecen ser suelo cohesivo. La construcción comenzó en 1937 para regadío, fue suspendida durante la II guerra mundial y finalizó en En el momento del terremoto el embalse estaba casi lleno Según los testigos, 20 a 25 minutos después del sismo, el agua comenzó a rebosar sobre coronación. La presa había perdido la altura necesaria para retener el agua. En la madrugada del 12 de marzo de 2011, la presa colapsó. Los lugareños dijeron haber escuchado una explosión antes de ver la fuerte inundación. La avenida arrastró cinco casas dañando otras. Al parecer, algunos vecinos habían intentado antes reparar las fugas. 4. Presa de Fujinuma Fujinuma-ike Typical section (Matsumoto) 18

19 4. Presa de Fujinuma Fujinuma 4. Presa de Fujinuma Vista desde el embalse Foto: N. Matsumoto 19

20 4. Presa de Fujinuma Vista desde aguas abajo Foto: N. Matsumoto Vista aérea de la zona aguas abajo Las líneas indican el camino de la inundación Foto: NILIM 20

21 5. Conclusiones Cuánto se ha movido Japón? Deslizamiento en la falla de más de 18 m. El Norte de Honsu se ha movido hacia el Este casi 5 m durante el evento y 0,5 m después. El eje de rotación de la tierra se ha desplazado 10 cm. 5. Conclusiones Era esperable el terremoto de Tohoku? La mayoría de los sismos de m>7 en los últimos 10 años se produjeron fuera de las zonas identificadas como más activas. En los últimos 10 años dos grandes eventos por subducción (además de Tohoku) se produjeron en Hokkaido (M8,3) y Nankai (M7,4) 21

22 5. Conclusiones Pudo predecirse el terremoto de Tohoku? Demasiado pronto para decirlo. Se necesitará tiempo para analizar todos los datos. El terremoto fue precedido dos días antes por otro de M7,2 en la vecindad del hipocentro. Éste no fue identificado como un precursor, pues 24 eventos de M7+ fueron registrados en Japón en el siglo pasado, uno cada cuatro años. Como medida de precaución el evento M7,2 pudo ser empleado para poner en alerta instalaciones críticas. 5. Conclusiones Sobre el tsunami Pocos eventos M8 producen tsunamis significativos. Pero para esta magnitud, la altura y extensión del tsunami no deben sorprendernos. 22

23 5. Conclusiones LECCIONES 1 Los sismólogos del Japón no previeron este terremoto, aunque se preveía un terremoto con una magnitud de 7,5 de la prefectura de Miyagi. Los sismólogos del Japón señalaron en algunos medios de comunicación que no hubo terremotos de esta magnitud en Japón en el pasado. Sin embargo, este límite de placas ha causado grandes terremotos de similar magnitud en el siglo XX como los de Kamchatka 1952, Aleutianas 1958 y Alaska Este hecho desafía su razonamiento científico de la sismicidad anterior de Japón. La subestimación de la magnitud de los potenciales terremotos interplaca tales como el evento del 11 de marzo fue probablemente la razón principal de que las olas del tsunami desbordaran y destruyeran las contramedidas construidas causando el enorme número de bajas. 5. Conclusiones LECCIONES 2 Este terremoto mostró que la evacuación vertical en áreas relativamente planas era importante para salvar vidas. Los edificios de madera no pueden hacer frente a las elevadas olas de tsunami. Los edificios de hormigón armado han sido los de mejor rendimiento para resistir olas de tsunami. Por lo tanto, los edificios de madera no deben permitirse en las zonas vulnerables por el tsunami. Las centrales nucleares presentaron un buen comportamiento durante el terremoto. Sin embargo, la subestimación del posible tsunami y la vulnerabilidad de las bombas de sus sistemas de enfriamiento ha causado graves problemas a las personas y el medio ambiente. Los movimientos han sido extremadamente altos sobre todo en la zona de la rotura inicial. Las relaciones de atenuación actuales son en su mayoría incapaces de estimar la atenuación de los movimientos de tierra máximos. 23

24 5. Conclusiones Comparación con terremoto de Christchurch (NZ) Un M9 libera veces más energía que un M6,3. Depende del tamaño de la falla y la cantidad del deslizamiento Christchurch 30x10 km y d=1m Tohoku 300x40 km y d=18 m Ambos eventos fueron registrados en Suiza. Debido al terremoto de Tohoku, la totalidad de Suiza osciló 2 cm durante más de una hora. Las ondas sísmicas de este terremoto continuarán viajando alrededor de la tierra durante semanas. 5. Espera de grandes sismos La predicción no es posible, pero la atención se concentra en puntos clave identificados como lagunas sísmicas (costa Rica) o acelerados por recientes grandes terremotos (Sumatra, Nankai). 24

25 5. 10 lecciones para Suiza También para España 1. Eventos de M9 o fuertes sacudidas como las registradas en el terremoto de Tohoku no son posibles en Suiza. 2. Eventos de M6,3 como el de Christchurch son posibles y esperables cada años. Eventos M6 son el principal contribuyente al riesgo en las casas. Eventos M7 son el principal contribuyente al riesgo en las infraestructuras críticas. 3. Los movimientos registrados en el terremoto de Christchurch superan ampliamente los parámetros del código suizo de la construcción. Debemos considerar el aumento del nivel de protección en el código de edificación de 475 a 1000 años, al menos para áreas urbanas. 4. Los códigos sísmicos de edificación en Japón y Nueva Zelanda funcionaron bien, con daños mínimos en las nuevas viviendas. Es urgente que el Swisscode (SIA261) sea obligatorio para todos los cantones, con mecanismos de verificación adecuados. 5. La libre disponibilidad de múltiples datos de alta calidad es clave para conocer la complejidad de eventos como los citados. Suiza debe proseguir activamente la instalación de estaciones de control y sistemas de aviso en ciudades así como en infraestructuras críticas (nucleares, presas, centrales geotérmicas, edificios) lecciones para Suiza 6. Debemos tomar una actitud más conservadora en la identificación de los eventos raros o extremos considerando los fallos de Nueva Zelanda (falla no identificada) o Japón (potencial para eventos de M9 no identificado). 7. Los lagos suizos tienen una historia de tsunamis (Lucerna 1601) que nunca se ha considerado adecuadamente. Es necesario un completo análisis de riesgos para zonas urbanas en las orillas de los lagos. 8. El riesgo asociado a grietas en superficie por fallas conocidas así como el de fallas profundas de corte todavía tiene que ser evaluado tan pronto como sea posible. 9. El gran daño en infraestructuras clave japonesas (CNs, presas, puertos, comunicaciones) confirma la vulnerabilidad intrínseca de la sociedad moderna ante grandes sismos. El aseguramiento completo del riesgo requiere verificar el nivel de riesgo sísmico para estructuras críticas. 10.El daño económico producido por eventos como del M6,3 de Christchurch ( M$) señala la urgente necesidad de evaluar el riesgo económico e instalar mecanismos financieros apropiados (cobertura obligatoria mediante seguro) para cubrir eventos raros y potencialmente desastrosos. 25

26 6. Referencias Sobre todo, gracias a Norihisa Matsumoto Martin Wieland 6. Referencias Asahi Newspaper: EMSC: Mainshockinformation ERI (Earthquake Research Institute -University of Tokyo, Japan) GSJ(2007): Japanese) K-net (2007): KiK-Net(2007): Japan Meteorological Agency(JMA), Tokyo, Japan Mainichi Newspaper (2007): Nagao, T. (2011): Pictures of liquefaction in Urayasu, personal communication, Tokai University. NIED(2007): Sankei Newspaper: Takahashi, Y. (2011): Structural damage by the 2011 March 11 earthquake, Kyoto University. USGS: Yagi, Y.: Yomiuri Newspaper: Yamanaka, Y.: 26

27 Terremoto de Tohoku Consecuencias en las presas Comité Técnico de Aspectos Sísmicos Comité Español de Grandes Presas FIN 27