Post on 10-Jan-2016
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METODOLOGIA PARA
ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE
Parte 2: Ferramentas e interface
Dante Gama Larentis, Eng. Civ., MsC., Dr.dantelarentis@yahoo.com.br
www.larentis.eng.br
Foz do Iguaçu, Agosto de 2012
CAPACITAÇÃO E TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA PARA
PROSPECÇÃO DE POTENCIAIS HIDRELÉTRICOS
Objetivos da Parte 2:
HYDROSPOT
2. Apresentar os procedimentos para aquisição e tratamento de dados e a operação das ferramentas desenvolvidas em Fortran;
3. Permitir o primeiro contato da equipe do PTI com as rotinas e com a lógica de programação para que possa ser iniciado o esforço de transferência de tecnologia;
4. Apresentar as necessidades de automatização de etapas para uma futura interface em um ambiente SIG.
1. Indicar as fontes de dados e bases de informação disponíveis;
5. Apresentar outras ferramentas de prospecção com interfaces SIG já em funcionamento na internet.
Avaliação energética distribuída
Prospecção de potenciais
3
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1 Avaliação técnico-ambiental distribuída
Mapeamento temático
Composição de indicadores
2*
Avaliação ambiental e energética integrada
Seleção de alternativas sem
restrições
Obtenção de PTH e FTH
Seleção de alternativas cenário base
Obtenção do potencial viável na bacia (PGV)
4Seleção de
alternativas c/ objetivo = PGV
Obtenção da divisão final de
quedas
Banco dados
externo
fragilidades
pressões
Vetor de alternativasde projeto
HYDROSPOT
Otimização energética e análise econômica
Cálculo da séries de vazão de 30
anos
Simulação e otimização energética
5Cálculo da
relação custo/benefício
Divisão final de quedas
*Neste caso, será realizada a parte.
Esquema metodológico geral
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
Pré-processamento do MDT
Direções de fluxo
210 221 228
209
201 229214
216
MDT corrigido
212
4 8 8
4
3216
168
?
1 1 1
2
8 11
1
Acumulação de fluxo
3
Usando o ESRI ArcGIS Spatial Analyst Tools, menu Hydrology:
O MDT do SRTM com 3 arcos de grau (pixel de
aproximadamente 90x90 metros) pode ser baixado
no site da Embrapa (Brasil em Relevo):
www.relevobr.cnpm.embrapa.br
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
The first step is defining the system (river basin) by:
delimitating the river basin and the sub-basins;
getting the drainage network;
extracting all required data for post-processing (hydrologic-water quality modeling and hydropower potential spotting) as river reaches’ lengths, sub-basins’ areas; longest flow paths, sub-basins’ centroids, basins outlets and inlets’ positions, “flowto” relations, slopes,…
The second step is generating the output files for the next tasks.
Pré-processamento do MDT
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
Vector2. River basin outlet’s geographic coordinates (point): will be entered manually or using a tool to extract the coordinates right from the ArcMap screen. In both cases, the geographic coordinates have to be either visually spotted and taken from the FlowAccumulation map or previously known.
Raster Image1. DEM – Digital Elevation Model (SRTM 90x90m): a informação é do tipo raster e pode ser baixada como float ou Arcgrid. Deve ser importada pelo ArcGIS como “números inteiros”.
Pré-processamento do MDT
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
1st step: verify DEM flaws (NoData) and fix it(necessary only for very flat areas, like wetlands)
This step will let the nextone (Fill sinks) act like afilter in those spots where the following steps would not workbecause they don’t processNoData values.
Procedure:- Import the DEM into ArcGIS-ArcMap and (automatically) open it as a map;- Run Reclassify (Spatial Analyst Tools; Reclass) replacing NoData (if it exists) with 0 and delete further entries;
Pré-processamento do MDT
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
2nd step: fill sinks
Procedure:- Run Fill (Spatial Analyst Tools;
Hydrology) with the corrected DEM;
Within this step all the sinksget the value of the lowestcell in the neighborhood, includingthose “NoData islands” signed withzero in the previous step.
Pré-processamento do MDT
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
3rd step: flow direction
Procedure:- Run Flow Direction (Spatial
Analyst Tools; Hydrology) with the filled DEM;
This step will generate and output ASCII file: the flow direction raster.
Output 2: dir.asc
Pré-processamento do MDT
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
Procedure:- Run Flow Accumulation (Spatial Analyst Tools; Hydrology) with the filled DEM and flow directionrasters;
This step will generate and output ASCII file: the area (flow) accumulation raster.
Output 3: areaacu.asc
4th step: flow accumulation
Pré-processamento do MDT
Procedure:- Using the Identify tool, with the flow accumulation map active, click into the cell on the drainage net until finding the outlet, checking the values in the window;
Write down theCoordinates.
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
5th step: get the outlet coordinates
Pré-processamento do MDT
6th step: export outputs
Procedure:- Run Raster to ASCII (Conversion tools; From Raster) exporting the ouput rasters (it has to be one by one).
PS: the export operation (Raster to ASCII) generate a 6-header-row text file butthe import (ASCII to Raster)requires a file with only 5 rows in the header.
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
HYDROSPOT
Pré-processamento do MDT
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
Banco dados
externo
HYDROSPOT
População do sistema
Fontes de dados georreferenciados disponíveis na Internet: - ANA (hidrografia) - DNPM (áreas de jazida) - EMBRAPA (solos) - SIGEL da ANEEL (base completa) - Mtransportes (base completa) - MMA (áreas de proteção_ - IBGE, ESRI, SNIS, etc.
Etapa visa montar uma base de dados que permita a análise preliminar de viabilidade dos aproveitamentos levantados, como por exemplo, interferência com infraestrutura existente, áreas de proteção ambiental e do patrimônio, áreas urbanas, acessos rodoviários, distância de linhas de transmissão e centros consumidores, etc.
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
Banco dados
externo
HYDROSPOT
Análise hidrológica
O tratamento das séries de vazão pode ser realizado com auxílio de planilhas Excel e dos seguintes programas em Fortran:
- TRANS.EXE – lê arquivo de dados em linhas e colunas chamado MEDIAS das vazões e transforma num arquivo de linas chamado BUFFER;
- PREENCHE.EXE – lê o arquivo chamado BUFFER e preenche as falhas por regressão com os dados de outros postos e atualiza o arquivo BUFFER;
- REGULA.EXE –lê o arquivo BUFFER preenchido e calculada a curva de regularização adimensional, vazões mensais e a tabela de relação entre volume, vazão regularizada e as curvas adimensionalizada.
Os dados de vazão podem ser encontrados nos portais da ANA: - Hidrowebhttp://hidroweb.ana.gov.br/ - SNIRHhttp://portalsnirh.ana.gov.br/
Os critérios para seleção dos postos e tratamento das séries serão aborados em curso específico com o prof. Tucci.
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
Banco dados
externo
HYDROSPOT
Análise hidrológica
Para tal, a série inteira de vazões deve ser selecionada e o valor de percentil deverá ser 0,05, ou seja, o valor para o qual valores de vazão inferiores ocorrem apenas em 5% do tempo total da série histórica.
A Q95 pode ser obtido no MSExcel através da função percentil.
A Qmlp (média de longo período é a vazão média da série histórica
2º passo: Cálculo da Q95
1º passo: Cálculo da Qmlp
É aconselhável que as séries tenham o mesmo período de dados.
Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)
Pré-processamento
do MDT
População do sistema
Análise hidrológica
1
Banco dados
externo
HYDROSPOT
Análise hidrológica
Simula inundação nas seções de estações fluviométricas
Obtém relação Cota-Área-Volume
bAaQ 4º passo: Ajusta equação de regionalização para Qmlp, Q95 e MVR
5º passo: Regionaliza MVR, Q95 e Qmlp para todos os pixels da bacia
Estima Máxima Vazão Regularizável (MVR) (% Qmlp)
088,0][);( HmQMWaPPMáx
MVR
bAaQ ou
3º passo: Cálculo da Q Máxima Regularizável
Avaliação energética distribuída
Prospecção de potenciais
3
HYDROSPOT
Avaliação energética distribuída (prospecção)
1º passo: verificar arquivos de entrada
Abrir uma pasta para os arquivos do programa Hydrospot
A pasta deve conter o seguinte: Hydrospot12_6.0R.exe mnt.asc dir.asc flowac.asc drenagem.asc Subbacias.asc hydro_parametros.asc topoude.asc postosflu.asc
2º passo: executar o programa Hydrospot e seguir instruções
Ao final da rodada serão gerados os seguintes arquivos: areaacHa.asc areaacKm2.asc hydro0.asc hydro1.asc hydro2.asc (vetor de alternativas) perfislong.asc (beta) raster_Aseca.asc raster_ATManalisada.asc raster_Penstock.asc raster_Spots.asc hydro_principal.asc
Avaliação ambiental e energética integrada
Seleção de alternativas sem
restrições
Obtenção de PTH e FTH
Seleção de alternativas cenário base
Obtenção do potencial viável na bacia (PGV)
4Seleção de
alternativas c/ objetivo = PGV
Obtenção da divisão final de
quedas
HYDROSPOT
Avaliação ambiental e energética integrada (seleção)
1º passo: introduzir arquivo hydro_ordemimpl.asc
2º passo: executar o programa para obter PTH
Ao final da rodada serão gerados os seguintes arquivos: hydro_Solucao.asc (divisão de quedas) linhadagua.asc (beta) raster_ASecaS.asc raster_AAlagueS.asc raster_SpotsS.asc hydro_principal.asc
Avaliação ambiental e energética integrada
Seleção de alternativas sem
restrições
Obtenção de PTH e FTH
Seleção de alternativas cenário base
Obtenção do potencial viável na bacia (PGV)
4Seleção de
alternativas c/ objetivo = PGV
Obtenção da divisão final de
quedas
HYDROSPOT
3º passo: definir o cenário base
O Potencia Global deverá ser objeto de uma análise de viabilidade com base nas informações e mapas temáticos obtidas na etapa de população do sistema
O arquivo hydro_ordemimpl.asc deve ser preenchido com as alternativas selecionadas para a divisão final de quedas
4º passo: executar o programa para obter Potencial Global com restrições
Avaliação ambiental e energética integrada (seleção)
Avaliação ambiental e energética integrada
Seleção de alternativas sem
restrições
Obtenção de PTH e FTH
Seleção de alternativas cenário base
Obtenção do potencial viável na bacia (PGV)
4Seleção de
alternativas c/ objetivo = PGV
Obtenção da divisão final de
quedas
HYDROSPOT
5º passo: definir quais as prioridades de implantação na bacia
O arquivo hydro_ordemimpl.asc deve ser preenchido com as alternativas selecionadas para a divisão final de quedas, definidas a partir da análise de viabilidade preliminar
6º passo: executar o programa para obter Divisão Final de Quedas e respectivo Potencial de Geração (Energia Média do Conjunto) prévio a análise econômica de custo/benefício.
Avaliação ambiental e energética integrada (seleção)
HYDROSPOT
Otimização energética e análise econômica
Cálculo da séries de vazão de 30
anos
Simulação e otimização energética
5Cálculo da
relação custo/benefício
Divisão final de quedas
Otimização energética e análise econômica
Esta etapa será abordada em uma próxima reunião!