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METODOLOGIA PARA ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE Parte 2: Ferramentas e interface Dante Gama Larentis, Eng. Civ., MsC., Dr.

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1 METODOLOGIA PARA ESTIMATIVA DE POTENCIAL HIDROELÉTRICO REMANESCENTE Parte 2: Ferramentas e interface Dante Gama Larentis, Eng. Civ., MsC., Dr. Foz do Iguaçu, Agosto de 2012 CAPACITAÇÃO E TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA PARA PROSPECÇÃO DE POTENCIAIS HIDRELÉTRICOS

2 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.

3 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) 4 Seleção de alternativas c/ objetivo = PGV Obtenção da divisão final de quedas Banco dados externo fragilidades pressões Vetor de alternativas de projeto HYDROSPOT Otimização energética e análise econômica Cálculo da séries de vazão de 30 anos Simulação e otimização energética 5 Cálculo da relação custo/benefício Divisão final de quedas *Neste caso, será realizada a parte. Esquema metodológico geral

4 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 MDT corrigido ? 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):

5 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

6 Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica) Pré- processamento do MDT População do sistema Análise hidrológica 1 HYDROSPOT Vector 2. River basin outlets 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 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

7 Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica) Pré- processamento do MDT População do sistema Análise hidrológica 1 HYDROSPOT 1 st step: verify DEM flaws (NoData) and fix it (necessary only for very flat areas, like wetlands) 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 dont process NoData 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

8 Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica) Pré- processamento do MDT População do sistema Análise hidrológica 1 HYDROSPOT 2 nd step: fill sinks 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. Pré-processamento do MDT

9 Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica) Pré- processamento do MDT População do sistema Análise hidrológica 1 HYDROSPOT 3 rd 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

10 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 direction rasters; This step will generate and output ASCII file: the area (flow) accumulation raster. Output 3: areaacu.asc 4 th step: flow accumulation Pré-processamento do MDT

11 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. Definição e caracterização da área de estudo (bacia hidrográfica) Pré- processamento do MDT População do sistema Análise hidrológica 1 HYDROSPOT 5 th step: get the outlet coordinates Pré-processamento do MDT

12 6 th 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 but the 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

13 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.

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

15 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 Q 95 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 Q 95 1º passo: Cálculo da Qmlp É aconselhável que as séries tenham o mesmo período de dados.

16 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 4º passo: Ajusta equação de regionalização para Qmlp, Q95 e MVR 5º passo: Regionaliza MVR, Q 95 e Qmlp para todos os pixels da bacia Estima Máxima Vazão Regularizável (MVR) (% Qmlp) ou 3º passo: Cálculo da Q Máxima Regularizável

17 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

18 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) 4 Seleção 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

19 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) 4 Seleção 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)

20 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) 4 Seleção 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)

21 HYDROSPOT Otimização energética e análise econômica Cálculo da séries de vazão de 30 anos Simulação e otimização energética 5 Cálculo da relação custo/benefício Divisão final de quedas Otimização energética e análise econômica Esta etapa será abordada em uma próxima reunião!


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