Um método multiobjetivo para o posicionamento de barragens

Abstract

Este trabalho apresenta um método para determinar, aproximadamente, a posição mais apropriada em um terreno representado por um modelo digital de elevação para construir uma barragem tal que o reservatório gerado possa armazenar um dado volume de água. A posição será selecionada considerando os pontos do rio e será feita baseando no custo de construção da barragem e os impactos ambientais. A idéia é definir uma função objetivo que deve ser minimizada. A área alagada é determinada tendo por base a rede de drenagem, isto é, a direção de fluxo e o fluxo acumulado. A primeira etapa é computar a altura, a direção e a extensão da barragem usando a direção do rio e a elevação da matriz. Posteriormente, a área alagada é obtida aplicando a busca em largura (BFS - Breadth First Search) para computar a componente conexa do ponto do rio onde a barragem será construída. De fato, a área alagada é um subconjunto da componente conexa do ponto do rio composto por todos os pontos cuja elevação não é maior que a altura da barragem e estão à montante do rio. Após conhecer a região alagada, a capacidade do reservatório é calculada usando um novo método mais simples e mais preciso que os métodos descritos na literatura. Finalmente, dado os pontos candidatos onde há possibilidade para construir uma barragem que gere um reservatório com uma capacidade desejada (ou mais), os pontos são avaliados considerando alguns fatores como: o custo para construir a barragem, o tamanho da lâmina d’água, o número de pontos alagados de áreas urbanas, áreas de reserva, áreas indígenas etc. A análise dos pontos é feita usando a classificação Pareto-ótimo. Para efeito de teste, os cálculos deste estudo foram feitos utilizando dados captados pela Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). As principais contribuições deste trabalho são: a direção, extensão e altura da barragem, são determinadas automáticamente; a capaviii cidade do reservatório é computada usando um método mais simples e mais preciso (usando terrenos com boa resolução); e a determinação, aproximada, da posição mais "adequada"do rio para construção da barragem, considerando uma função objetivo que pode ser ajustada pelo usuário.

This paper presents a method to determine, approximately, the more appropriated position in a terrain represented by a digital elevation model to build a dam such that the generated reservoir can keep a given volume of water. The position will be selected considering points in a river and will be made based on the dam construction cost and environmental impacts. The idea is to define an objective function that should me minimized. The flooded area is determined using the basic drainage network, that is, the flow direction and accumulation flow. The first step is to compute the dam height, direction and length using the river direction and the elevation matrix. Next, the flooded area is obtained applying a breadth first search to compute the connected component of the point in the river where the dam will be build. In fact, the flooded area is a subset of the connected component of the river point composed by all points whose elevation is no higher than the dam height and are in the river upstream. After knowing the flooded region, the reservoir capacity is calculated using a new method simpler and more accurate than the methods described in the literature. Finally, given the candidate points where is possible to build a dam that generates a reservoir with a desired capacity (or more), the points are evaluated considering some factors as: financial cost to build the dam, the reservoir area surface, the reservoir will flood urban, indian, forest areas, etc. The points analysis is done using the Pareto-optimal classification. The proposed method is tested using data captured by Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). The main contributions of this work are: the dam direction, length and height are automatically determined, the reservoir capacity is computed using a simpler and more precise method (using the terrain with good resolution) and the more appropriated river position where to build a dam is approximately determined considering an objective function that can be adjusted by the user.