METODOLOGIA PARA ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE

METODOLOGIA PARA

ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE

Parte 2: Ferramentas e interface

Dante Gama Larentis, Eng. Civ., MsC., [email protected]

www.larentis.eng.br

Foz do Iguaçu, Agosto de 2012

CAPACITAÇÃO E TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA PARA

PROSPECÇÃO DE POTENCIAIS HIDRELÉTRICOS

mailto:[email protected]

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


Pré-processamento

do MDT



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

http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/


Pré-processamento

do MDT



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



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



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



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



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



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


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.


Pré-processamento

do MDT



1

HYDROSPOT

5th step: get the outlet coordinates


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.


Pré-processamento

do MDT



1

HYDROSPOT



Pré-processamento

do MDT



1

Banco dados

externo

HYDROSPOT


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.


Pré-processamento

do MDT



1

Banco dados

externo

HYDROSPOT


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.

http://hidroweb.ana.gov.br/

http://portalsnirh.ana.gov.br/


Pré-processamento

do MDT



1

Banco dados

externo

HYDROSPOT


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.


Pré-processamento

do MDT



1

Banco dados

externo

HYDROSPOT


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



restrições




4Seleção 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



restrições




4Seleção 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




restrições




4Seleção 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.


HYDROSPOT


Cálculo da séries de vazão de 30

anos

Simulação e otimização energética

5Cálculo da

relação custo/benefício

Divisão final de quedas


Esta etapa será abordada em uma próxima reunião!

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