Aplicación estratégica de un SIG para la evaluación preliminar del potencial hidroeléctrico del Perú

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1 Aplicación estratégica de un SIG para la evaluación preliminar del potencial hidroeléctrico del Perú Octubre 2012, Buenos Aires - Argentina Arq. Sofía Pasman Geog. Valeria Medina 1 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

2 Alcance de la exposición Descripción de la situación actual y objetivos Enfoque metodológico Desarrollo del SIG Desafíos y Resultados Conclusiones 2 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

3 Perú: características principales Es el tercer país de América del Sur con una superficie de km2 Está ubicado en la costa del Pacífico sobre los Andes y la Selva Amazónica Tiene 29,7 millones de habitantes principalmente ubicados en la costa del Pacífico Tiene tres vertientes pricipales: Pacífico, Atlántico y Titicaca Tres paisajes característicos: Costa, Sierra y Selva La población rural tiene escaso acceso al servicio de energía eléctrica 3 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

4 Perú: características principales Vertientes Topografía Población y red de distribución eléctrica 4 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

5 Objetivo El objetivo del proyecto es evaluar las potencialidades hidroeléctricas del país (entre 1 a 100w) para dar energía eléctrica a las zonas rurales que no disponen actualmente de este servicio. El SIG constituye una herramienta ideal para la elaboración de un proyecto que implica la necesidad de analizar la información de base y tomar decisiones en un entorno multidisciplinario (de ingeniería, ambiental, económico y social) Objetivos de este trabajo es: Describir el SIG desarrollado Describir su aplicación estratégica en el contexto del proyecto Evaluación Preliminar del potencial hidroeléctrico HIDROGIS ( ) para la Dirección General de Electrificación Rural del Perú 5 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

6 Las Herramientas de HidroGIS: La Base de Datos de la Red Hidrográfica La Base de datos de las Estaciones Climáticas y de Caudal El Modelo Digital del Terreno El Modelo Hidrológico Ecuaciones de Regresión El Modelo Econométrico del Potencial Técnico y el Índice Costo-Beneficio El Sistema de Información Geográfica Visualizador WEB 6 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

7 Metodología del Proyecto Información base Análisis Resultados Productos Información Topográfica Red hidrográfica Áreas excluidas o Protegidas Información de Estaciones Climáticas y de Caudal Análisis GIS Análisis Hidrológico Análisis Hidroenergético MDT Tramos < 5km + data Promedio anual de caudal Curvas de duración mensuales de caudal por región Potencial Teórico y Técnico ICB por tramo 100 Mejores sitios Atlas Visualizador Web Talleres 7 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

8 Programas El SIG es una de las herramientas principales del estudio Programas utilizados: ArcGIS Desktop 9.2 (ArcView), para implementación y desarrollo del SIG Extensión Spatial Analyst (GRID) para generación del MDT y análisis hidrológicos ArcGIS ArcServer 9.2 para publicación del módulo de consulta WEB-Browser ( desarrollado en VB.net) Adobe Acrobat 7.0 para desarrollo del Atlas 8 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

9 Análisis GIS - Objetivos Desarrollar un SIG del proyecto compatible con el existente del Proyecto FONER - DGER Procesar la información base: red hidrográfica, topografía, áreas excluidas o protegidas, estaciones climáticas y de caudal Generar un Modelo Digital del Terreno (MDT): para definir las características hidrográficas de las cuencas y realizar análisi geoestadísticos (co-krigging) como la Precipitación Media Anual Análisis temáticos para las áreas Hidrología e Hidroenergía: generación de tramos de río de <5km y obtención de datos para cada tramo (caudal, longitud, altura, pendiente, ubicación) Mapeo de Resultados del Potencial Hidroenergético: por cuenca y región para el Atlas de mapas y layouts para el desarrollo del Visualizador WEB 9 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

10 Metodología SIG METODOLOGÍA GENERAL PRIMERA ETAPA - Definición de aspectos clave SEGUNDA ETAPA Desarrollo del SIG TERCERA ETAPA Desarrollo de Análisis temáticos CUARTA ETAPA Presentación de Resultados 10 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

11 Aplicaciones del SIG 1 EDICIÓN Y GENERACIÓN de la INFORMACIÓN BASE El área de análisis comprende el Perú y las áreas de las cuencas sobre los países limítrofes Ecuador, Colombia, Brasil y Chile Generación de la red hidrográfica completa y clasificada para toda el área de estudio (Fuente ppal IGN esc 1: ) Edición de la topografía - curvas de nivel y puntos acotados - para generación del MDT (Fuente ppal cartas IGN esc 1: SRTM) Obtención de la ubicación de estaciones climáticas y de caudal Edición de Unidades Hidrográficas extendidas (IRN-INRENA) y definición de las Regiones Hidrológicas en base a estas. 11 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

12 Mapas Temáticos Se organizaron por temática más 60 archivos en una File Geodatabase Ríos completos y regiones Estaciones climáticas Áreas excluídas (Áreas Naturales Protegidas + Áreas de concesión de Plantas de Hidroenergía 12 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

13 Red hidrográfica Detalle de la red hidrográfica (Cuenca Río Marañón) Red hidrográfica de IGN 500 mapas esc 1: UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

14 Aplicaciones del SIG Aplicaciones del SIG 2 - GENERACIÓN del MDT de ESACALA REGIONAL Un Modelo Digital del Terreno es la representación continua y simplificada de la topografía del área de estudio en Para que se usa el MDT en el Proyecto? una escala de análisis determinada Obtener el mapa de relieve para todo el Perú y asistir en la delimitacíón de regiones Obtener las caraterísticas físicas de las cuencas de aporte de las estaciones de caudal (long de río, área de aporte, etc) Asistir a la interpolación geoestadística (co-kriging) para calcular los valores de precipitación y evapotranspiración potencial media anual Asistir en la definición de los cursos de agua, mediante la generación de las grillas de Dirección de flujo y Acumulación Fluvial Obtener los datos iniciales de los tramos definidos (área de aporte, cota, pendiente) 14 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

15 Modelo Digital del Terreno Cómo se obtiene? Información Base: curvas de nivel y puntos acotados del IGN Puntos acotados del MDT-SRTM de 90m red hidrográfica y lagunas del IGN 100 m de resolución espacial División en sectores para su edición Se procesó mediante el modulo Topo to Raster de ArcGIS Se obtuvo un MDT hidrológicamente adaptado para forzar el libre escurrimiento del agua 15 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

16 Modelo Digital del Terreno Resultados Colombia Ecuador Brazil Locations of water distribution structures Bolivia Chile 16 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

17 Modelo Digital del Terreno Vistas 3D Cuenca Río Camaná Locations of water distribution structures Cuenca Río Cañete 17 23/10/2012 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

18 Aplicaciones del MDT: Características físicas de las cuencas de las Estaciones de caudal Procesamiento mediante el modulo de HecRAS para SIG 18 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

19 Aplicaciones del MDT: Obtención de datos para análisis hidrológicos Procesamiento mediante el modulo Co-krigging de ArcGIS Evapo-transpiration anual Promedio Anual de Precipitación (usando cokrigging interpolation) Caudal específico qa = Qa / A 19 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

20 Aplicaciones del MDT: Características hidrográficas de las cuencas Procesamiento mediante el módulo Hidrología de ArcGIS Grilla de Dirección de flujo Grilla de Acumulación de flujo 20 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

21 Aplicaciones del MDT: Definición de los cursos de agua Red hidrográfica simplificada Generación del cauce sintético de análisis a partir de la Grilla de Acumulación Umbral para definir los cursos similar a la red de ríos del IGN editada: Vertiente Pacífico: 1000ha Vertiente Atlántico y Titicaca: 1500ha 21 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

22 Aplicaciones del SIG 3.A OBTENCIÓN DE LOS TRAMOS DE ANÁLISIS Enfoque adoptado para definir los tramos según: Cursos entre cada bifurcación División en tramos de igual largo en los cursos con distancias menores a 5km entre bifurcación Se utilizó la Red Hidrográfica procesada o simplificada Se obtuvieron para el área de estudio ~ tramos L < a 5km Nodo creado automáticame Nodo nte Intermedio Si L > a 5km y < 10km = L/2 22 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

23 Aplicaciones del SIG 3.B OBTENCIÓN DE LOS DATOS DE LOS TRAMOS Se generaron puntos identificactorios de cada tramo al inicio del mismo Se obtuvieron datos para cada punto a partir de las capas temáticas Datos iniciales: Coordenadas de punto de inicio Cota del terreno Área de aporte Precipitación media anual Longitud del tramo Datos adicionales: Si está dentro de un área de exclusión (Area Natural Protegida y/o Area de concesión hidroeléctrica) Cuenca y vertiente Departamento 23 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

24 Metodología tramos Resumen de las herramientas utilizadas Se aplicó sobre una región piloto para cada vertiente Así se definieron los parámetros para cada vertiente Para la obtención de cada uno de los resultados en cada paso se utilizó una combinación de herramientas disponibles en el programa y en la Web de ESRI Se generó una caja de herramientas HIDROGIS para la aplicación de la metodología completa para las demás regiones 24 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

25 Metodología SIG Análisis Resultados Analisis GIS Analisis Hidrológico Analisis Hidroenergético MDT Tramos < 5km + data Promedio anual de caudal Curvas de duración mensuales de caudal por región Potencial Teórico y Técnico ICB por tramo 25 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

26 Análisis Hidroenergético Objetivo y Resultados del Proyecto Determinar el potencial hidroenergético del país para pequeños y medianos proyectos (de 1 a 100MW) mediante POTENCIAL TEÓRICO (maximo) POTENCIAL TÉCNICO (costo-beneficio) Seleccionar los 100 mejores sitios a desarrollar mediante ANÁLISIS MULTICRITERIO (técnico, medioambiental, costobeneficio) 26 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

27 Potencial Teórico de Hidroenergía (máximo) Potencial Teórico por Regiones REGIÓN HIDROLÓGICA Total Perú [MW] Excluído [MW] Usable [MW] PACÍFICO 01 2, ,054 PACIFICO 02 8,663 2,027 6,637 PACIFICO 03 4, ,754 PACIFICO 04 17,801 4,740 13,061 PACIFICO 05 3, ,649 PACIFICO 06 1, ,348 ATLÁNTICO 07 52,703 17,128 35,575 ATLÁNTICO 08 14,010 1,007 13,002 ATLÁNTICO 09 8,113 2,202 5,910 ATLÁNTICO 10 21,128 2,000 19,128 ATLÁNTICO 11 19,632 7,275 12,357 ATLÁNTICO 12 16,408 8,942 7,466 ATLÁNTICO 13 65,228 19,345 45,883 TITICACA 14 1, ,186 TOTAL 235,863 65, ,009 P TEÓRICO = 235,863 MW P Usable = 170,009 MW 27 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

28 Potencial Teórico de Hidroenergía (máximo) Potencial Teórico por Cuencas Potencial Teórico por Tramos 28 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

29 Potencial Técnico de Hidroenergía (costo-beneficio) Potencial Técnico por Cuencas REGIÓN HIDROLÓGICA Total Perú [MW] Excluído [MW] Usable [MW] PACIFICO PACIFICO PACIFICO PACIFICO PACIFICO PACIFICO ATLÁNTICO ATLÁNTICO ATLÁNTICO ATLÁNTICO ATLÁNTICO ATLÁNTICO ATLÁNTICO TITICACA TOTAL 98,460 29,016 69,445 P Técnico = 98,460 MW P Usable = 69,445 MW 29 23/10/2012 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

30 Potencial Técnico de Hidroenergía (Cuenca Cañete) Mapa Indice Costo Beneficio (ICB) Detalle Índice Costo Beneficio (US$/MWh) 30 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

31 Ubicación de los 100 mejores desarrollos 31 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

32 Presentación de Resultados - VISUALIZADOR WEB Es un módulo de consulta y visualización de los resultados más relevantes del proyecto El núcleo del sistema está constituido por el SIG Consiste en una aplicación Web que permite navegar de manera interactiva sobre una plataforma HTML y javascript Funcionalidades básicas de este módulo son: Visualización de los mapas resultantes del estudio, principalmente el potencial hidroeléctrico. Consulta sobre los parámetros principales de los tramos y de los 100 potenciales emplazamientos de pequeñas y medianas centrales hidroeléctricas. Tres niveles de zoom: nacional, región hidrográfica y cuenca 32 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

33 Visualizador WEB 33 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

34 Conclusiones Poder albergar distintos procedimientos de análsis y generación de información para dar sustento a la evaluación del potencial hidroeléctrico del país. Trabajar con un gran volumen de datos en base a las parcelas del sistema catastral de la ciudad de Buenos Aires Generar una base de datos homogénea para toda el área de estudio, compuesta por una red de ríos completa y clasificada, un MDT, Las metodologías y herramientas fueron eficientes y eficaces para la generación de resultados, y pueden ser aplicables a otros proyectos de Hidroenergía La generación de los mapas del potencial en diferentes escalas, permitió entender de manera integral las potencialidades del país en cuanto a generación de disponibilidad de energía hidroeléctrica 34 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

35 Gracias 35 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

36 Perú: Lima 36 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

37 Perú: Cuenca Crisnejas 37 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

38 Perú: Cuenca Camaná 38 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

39 Perú: Cuenca Santa 39 UNA COMPAÑÍA DE CH2M HILL

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