CAPACITAÇÃO E TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA PARA PROSPECÇÃO DE POTENCIAIS HIDRELÉTRICOS
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METODOLOGIA PARA ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE PowerPoint PPT Presentation


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CAPACITAÇÃO E TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA PARA PROSPECÇÃO DE POTENCIAIS HIDRELÉTRICOS. METODOLOGIA PARA ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE Parte 2: Ferramentas e interface. Dante Gama Larentis, Eng. Civ., MsC., Dr. [email protected] www.larentis.eng.br.

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METODOLOGIA PARA ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE

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Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

CAPACITAÇÃO E TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA PARA PROSPECÇÃO DE POTENCIAIS HIDRELÉTRICOS

METODOLOGIA PARA

ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE

Parte 2: Ferramentas e interface

Dante Gama Larentis, Eng. Civ., MsC., Dr.

[email protected]

www.larentis.eng.br

Foz do Iguaçu, Agosto de 2012


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Objetivos da Parte 2:

1. Indicar as fontes de dados e bases de informação disponíveis;

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.

5. Apresentar outras ferramentas de prospecção com interfaces SIG já em funcionamento na internet.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

Avaliação técnico-ambiental distribuída

2*

1

Mapeamento temático

Pré-processamento do MDT

Composição de indicadores

População do sistema

Avaliação energética distribuída

3

Análise hidrológica

Prospecção de potenciais

Avaliação ambiental e energética integrada

4

Vetor de alternativasde projeto

Seleção de alternativas sem restrições

Seleção de alternativas cenário base

Seleção de alternativas c/ objetivo = PGV

Obtenção do potencial viável na bacia (PGV)

Obtenção da divisão final de quedas

Obtenção de PTH e FTH

HYDROSPOT

Esquema metodológico geral

*Neste caso, será realizada a parte.

fragilidades

Banco dados externo

pressões

Divisão final de quedas

Otimização energética e análise econômica

5

Cálculo da séries de vazão de 30 anos

Simulação e otimização energética

Cálculo da relação custo/benefício


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

1

1

221

1

228

8

8

210

4

216

16

1

209

4

2

214

16

1

201

8

229

32

1

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

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

Pré-processamento do MDT

População do sistema

Análise hidrológica

Usando o ESRI ArcGIS Spatial Analyst Tools, menu Hydrology:

MDT corrigido

Acumulação de fluxo

Direções de fluxo

212

8

3

?


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

  • 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,…

1

Pré-processamento do MDT

População do sistema

Análise hidrológica

The second step is generating the output files for the next tasks.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

Raster Image

1. 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

População do sistema

Análise hidrológica

Vector

2. 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.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

1st step: verify DEM flaws (NoData) and fix it

(necessary only for very flat areas, like wetlands)

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

Pré-processamento do MDT

População do sistema

Análise hidrológica

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;

This step will let the next

one (Fill sinks) act like a

filter in those spots where the

following steps would not work

because they don’t process

NoData values.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

2nd step: fill sinks

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

Pré-processamento do MDT

População do sistema

Análise hidrológica

  • Procedure:

  • Run Fill (Spatial Analyst Tools; Hydrology) with the corrected DEM;

  • Within this step all the sinks

  • get the value of the lowest

  • cell in the neighborhood, including

  • those “NoData islands” signed with

  • zero in the previous step.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

3rd step: flow direction

1

Pré-processamento do MDT

População do sistema

Análise hidrológica

  • 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


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

4th step: flow accumulation

1

Pré-processamento do MDT

População do sistema

Análise hidrológica

Procedure:

- Run Flow Accumulation (Spatial Analyst Tools; Hydrology) with the filled DEM and flow direction

rasters;

This step will generate

and output ASCII file: the

area (flow) accumulation

raster.

Output 3: areaacu.asc


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

5th step: get the outlet coordinates

Pré-processamento do MDT

População do sistema

Análise hidrológica

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 the

Coordinates.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Pré-processamento do MDT

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

6th step: export outputs

Pré-processamento do MDT

População do sistema

Análise hidrológica

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-rowtext file but

the import (ASCII to Raster)

requires a file with only 5

rows in the header.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

População do sistema

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

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

Banco dados externo

População do sistema

Análise hidrológica

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.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

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.

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

Pré-processamento do MDT

Banco dados externo

População do sistema

Análise hidrológica

Os dados de vazão podem ser encontrados nos portais da ANA:

- Hidroweb

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

- SNIRH

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

Os critérios para seleção dos postos e tratamento das séries serão aborados em curso específico com o prof. Tucci.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Análise hidrológica

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

2º passo: Cálculo da Q95

1

Pré-processamento do MDT

Banco dados externo

A Q95 pode ser obtido no MSExcel através da função percentil.

População do sistema

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.

Análise hidrológica

1º passo: Cálculo da Qmlp

A Qmlp (média de longo período é a vazão média da série histórica

É aconselhável que as séries tenham o mesmo período de dados.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Análise hidrológica

Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica)

1

3º passo: Cálculo da Q Máxima Regularizável

Pré-processamento do MDT

Simula inundação nas seções de estações fluviométricas

Banco dados externo

População do sistema

Obtém relação Cota-Área-Volume

Análise hidrológica

Estima Máxima Vazão Regularizável (MVR) (% Qmlp)

4º passo: Ajusta equação de regionalização para Qmlp, Q95 e MVR

ou

5º passo: Regionaliza MVR, Q95e Qmlp para todos os pixels da bacia


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

Avaliação energética distribuída

3

Prospecção de potenciais

HYDROSPOT

Avaliação energética distribuída (prospecção)

2º passo: executar o programa Hydrospot e seguir instruções

1º passo: verificar arquivos de entrada

  • 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

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


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

Avaliação ambiental e energética integrada

4

Seleção de alternativas sem restrições

Seleção de alternativas cenário base

Seleção de alternativas c/ objetivo = PGV

Obtenção do potencial viável na bacia (PGV)

Obtenção da divisão final de quedas

Obtenção de PTH e FTH

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


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

Avaliação ambiental e energética integrada

4

Seleção de alternativas sem restrições

Seleção de alternativas cenário base

Seleção de alternativas c/ objetivo = PGV

Obtenção do potencial viável na bacia (PGV)

Obtenção da divisão final de quedas

Obtenção de PTH e FTH

HYDROSPOT

Avaliação ambiental e energética integrada (seleção)

3º passo: definir o cenário base

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

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


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

Avaliação ambiental e energética integrada

4

Seleção de alternativas sem restrições

Seleção de alternativas cenário base

Seleção de alternativas c/ objetivo = PGV

Obtenção do potencial viável na bacia (PGV)

Obtenção da divisão final de quedas

Obtenção de PTH e FTH

HYDROSPOT

Avaliação ambiental e energética integrada (seleção)

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.


Metodologia para estimativa de potencial hidroel trico remanescente

HYDROSPOT

Otimização energética e análise econômica

Divisão final de quedas

Esta etapa será abordada em uma próxima reunião!

Otimização energética e análise econômica

5

Cálculo da séries de vazão de 30 anos

Simulação e otimização energética

Cálculo da relação custo/benefício


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