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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA




 

Mapeamento Batimétrico de Reservatórios de Geração de Energia Elétrica

 

 

Maurício Meurer mauriciomeurer@yahoo.com.br

 


 

Universidade Estadual de Maringá - UEM



 

 

Palavras-chave: Reservatórios, Ecobatímetro, Batimetria

Eixo: 3- Aplicação da Geografia Física à Pesquisa
Sub-Eixo: 3.2 - Propostas teóricas e metodológicas




 

Introdução

Os mapas batimétrico são ferramentas de grande importância para o conhecimento das características morfológicas do fundo de corpos d’água. No caso de reservatórios, os mapas batimétricos mostram-se úteis na visualização da geometria do reservatório, tornando-se um importante subsídio para a realização de estudos de erosão / sedimentação, qualidade da água, ictiofauna, comunidade bentônica, entre outros.

Inserido em um projeto maior, desenvolvido pelo Núcleo de Pesquisas em Limnologia, Ictiologia e Aquicultura – NUPÉLIA, da Universidade Estadual de Maringá – UEM, e financiado pelo Pronex, este trabalho teve por objetivo realizar o mapeamento batimétrico de reservatórios de geração de energia do estado do Paraná. Os mapas resultantes serviriam como uma ferramenta auxiliar na interpretação dos resultados dos demais estudos realizados nestes reservatórios.

No decorrer deste trabalho, foram mapeados sete reservatórios, conforme mostra a tabela I a seguir.

 

1 – Reservatórios Mapeados e Localização

Reservatório

Município

Mourão I

Campo Mourão

Santa Maria/Piquiri Papéis

Santa Maria do Oeste

Salto Curucaca

Pinhão

Harmonia

Telêmaco Borba

Rosana

São Pedro do Paraná

Iraí

Piraquara

Capivarí - Cachoeira

Campina Grande do Sul

 

A utilização de ecobatímetros com GPS acoplados é uma tecnologia bastante recente, de forma que são escassos na literatura técnica os trabalhos de mapeamento batimétrico que valem-se desta tecnologia. Uma das únicas referências a este tipo de trabalho está em Álvares et. al.(2000a, 2000b), que desenvolveu levantamentos semelhantes ao apresentado neste artigo.

Assim, o presente artigo busca detalhar os procedimentos metodológicos adotados ao longo dos trabalhos de coleta e tratamento dos dados, e ao longo da edição final dos mapas e modelos batimétricos, de forma a dar uma contribuição para desenvolvimento das pesquisas lacustres e fluviais.

 

Equipamento

Para a coleta dos pontos batimétricos está sendo utilizada uma Ecossonda / GPS, marca Furuno, modelo GP – 1650F (Figura 1). Este equipamento possui um transdutor que trabalha com a emissão e recepção de pulsos nas freqüências de 50 kHz ou 200 kHz. Este transdutor calcula a profundidade através da diferença de tempo entre a emissão e a recepção do sinal, estando apto a detectar profundidades entre 0,5 m e 800 m, com uma precisão de 0,1 m.

Os perfis batimétricos são visualizados, em cores e em tempo real, em uma tela da Ecossonda / GPS. O gradiente de cores na exibição dos perfis está relacionado com a intensidade de reflexão do sinal emitido pelo transdutor. Reflexões mais intensas são exibidas em preto e vermelho; reflexões menos intensas são refletidas nas cores laranja, amarelo, verde e ciano. Isto pode ser útil para inferir o tipo de material que compõe o fundo.

 

FIGURA 1. Ecossonda / GPS Furuno GP -1650F. O gradiente de cores exibido na tela está relacionado à intensidade do sinal captado pelo transdutor. A profundidade é expressa, em metros, no canto inferior esquerdo da tela.

 

No momento da amostragem, é necessário controlar a escala vertical, de acordo com as profundidades encontradas na área a ser amostrada. É necessário também ajustar o ganho de sinal, ou seja, a seletividade de recepção do sinal emitido. Com um ganho elevado, a Ecossonda / GPS representa na tela quaisquer reflexões de sinal recebidas pelo transdutor; com um ganho reduzido, são exibidos na tela somente as reflexões mais intensas.

Acoplado à Ecossonda, um GPS de navegação fornece a posição da embarcação em intervalos de 1 segundo. Todo o conjunto é alimentado por uma bateria 12 V.

Os dados são coletados por um computador portátil, com auxílio do software de navegação Fugawi 3, através de um cabo ligado à porta COM1 (porta serial),. Os dados são armazenados em arquivos no formato texto (.txt). A Ecossonda / GPS é capaz de fornecer os seguintes dados:

 

§         Latitude e Longitude;

§         Coordenadas UTM;

§         Zona UTM;

§         Data;

§         Tempo;

§         Distância (entre os pontos);

§         Distância Acumulada;

§         Velocidade.

 

Metodologia de Amostragem

A amostragem é realizada percorrendo-se, com uma embarcação, toda a área do reservatório com o Ecobatímetro / GPS coletando os pontos batimétricos georreferenciados. Para a coleta de pontos batimétricos, trabalha-se com o transdutor emitindo/recebendo pulsos na freqüência de 200 kHz, freqüência mais adequada para detecção das condições de fundo. Os pontos batimétricos coletados são para um computador portátil, onde são armazenados.

Para que a maior área seja amostrada, a embarcação percorre todo o reservatório em zig-zag, com uma distância entre as linhas de amostragem proporcional ao tamanho da área a ser amostrada (Figura 2). No decorrer desta pesquisa, procurou-se utilizar uma distância entre as linhas correspondente a um intervalo entre 1% e 3% do comprimento do reservatório.

 

FIGURA 2. Exemplo de caminho percorrido pela embarcação para a realização de mapeamento batimétrico.

 

Tratamento dos Dados

Os dados coletados pelo Ecobatímetro / GPS são exportados a partir do software Fugawi 3 sob a forma de uma tabela em formato texto (Figura 3).

 

FIGURA 3. Extrato de um arquivo de pontos batimétricos exportado no formato texto.

 

Esta tabela contém um cabeçalho, onde estão descritos o datum horizontal utilizado na coleta dos pontos e os campos que compõem a tabela. Abaixo do cabeçalho, os dados de cada ponto batimétrico são dispostos em linha, com os atributos (latitude, longitude, profundidade, data, etc.) separados por vírgulas.

O arquivo em formato texto deve ser aberto no software Excel, onde os atributos serão então separados em colunas e, os pontos que determinam as casa decimais deverão ser substituídos por vírgulas. A tabela editada deve ser salva em arquivo do Excel (.xls).

Antes de interpolar os pontos batimétricos, é necessário incorporar na tabela os dados do contorno do reservatório. Esses dados são extraído da digitalização de cartas topográficas, fotografias aéreas ou imagens de satélite. O polígono digitalizado é exportado, a partir do software Spring 3.6, em formato ASCII. Este arquivo é então aberto (no Bloco de Notas ou no Excel) e os dados do contorno (latitude e longitude) são copiados para a tabela dos pontos batimétricos. No campo referente à profundidade, deve-se atribuir às margens a cota zero. A tabela editada deve ser novamente salva em arquivo do Excel. Á geração dos mapas e modelos batimétricos é realizada através da interpolação dos pontos batimétricos e das margens.

A interpolação dos pontos batimétricos pode ser realizada nos softwares Surfer 7.0 ou Spring 3.6, a partir da importação da tabela editada. Para esta interpolação, deve-se sempre testar mais de um tipo de interpolador, até que se encontre o melhor resultado.

 

Mapas e Modelos Batimétricos

A interpolação dos pontos batimétricos possibilita a confecção de mapas batimétricos de isolinhas, como o representado na figura 4, a seguir.

 

 

 

FIGURA 4. Esboço batimétrico do reservatório Salto Curucaca, elaborado no software Surfer 7.0. Eqüidistância entre as isóbatas de 1 metro.

 

A partir da interpolação dos pontos, também é possível e geração de modelos digitais em três dimensões, como mostra a figura 5 a seguir.

 

FIGURA 5. Modelo tridimensional do reservatório Mourão I.

 

Resultados e Discussão

A realização de levantamentos batimétricos com o uso da Ecossonda / GPS representa um avanço tecnológico no mapeamento de reservatórios de geração de energia. Porém, ao executar um levantamento batimétrico deste tipo, o pesquisador deve estar ciente da existência de algumas limitações metodológicas e do próprio equipamento.

É comum a exclusão de algumas áreas do processo de amostragem em função da dificuldade de acesso. Esta dificuldade de acesso é provocada, na maior parte das vezes, por profundidades excessivamente reduzidas, pela presença de galhos e troncos (muitas vezes submersos) e pelo acúmulo de macrófitas.

Outro fator que interfere no processo de amostragem é a perda de sinal de profundidade pelo equipamento. As causas mais comuns da perda de sinal de profundidade são o uso de escala de profundidade incompatível com a área a ser mapeada, a navegação em velocidade muito elevada, muita ondulação no momento da amostragem, a obstrução do transdutor por vegetação submersa e o excesso de algas na coluna d’água.

Devemos considerar, ainda, as interferências sofridas pelo sinal do GPS. É sabido que a qualidade do sinal captado pelo GPS depende de fatores como o número de satélites acima da linha do horizonte, a distribuição espacial destes satélites no momento da amostragem, os atrasos de sinal provocado pelas condições atmosféricas, o grau de obstrução do sinal (pela vegetação, relevo ou edificações) e a Disponibilidade Seletiva. Considerando-se todas estas possíveis limitações, os resultados obtidos são bastante satisfatórios.

Para a confecção dos mapas batimétricos, utilizou-se como método de interpolação a Triangulação com Interpolação Linear, tendo em vista que este método apresentou os resultados mais coerentes em testes elaborados anteriormente. No caso dos reservatórios de geração de energia, 1 metro de eqüidistância entre as isóbatas foi o melhor intervalo encontrado para a representação da geometria hidráulica.

Os mapas batimétricos resultantes destes levantamentos permitem uma boa representação da geometria dos reservatórios (Figuras 4 e 6). É possível visualizar não somente as variações de profundidade, mas também a morfologia do fundo do reservatório. É possível observar, também, a posição do talvegue do curso d’água represado.

A elaboração de mapas batimétricos para reservatórios de geração de energia auxilia no entendimento dos processos erosivos e deposicionais que ocorrem sob a lâmina d’água. Um mapa batimétrico pode ser importante instrumento auxiliar na coleta de amostras de água e sedimentos. Complementado por um mapa de distribuição granulométrica no fundo do reservatório, o mapa batimétrico pode ser um importante instrumento de base para a determinação dos limites dos ambientes fluvial e lacustre.

 

FIGURA 6. Esboço batimétrico do reservatório Mourão I, elaborado no software Spring 3.6. É possível observar a posição do antigo talvegue do curso d’água represado. Eqüidistância entre as classes batimétricas de 2 metros.

 

Agradecimentos

Aos Profs. Drs. Edvard Elias de Souza Filho (orientador) e José Cândido Stevaux. Aos colegas Jaime Sérgio Frajuca Lopes e Elaine Aparecida Merenda (Programa de Pós-graduação Mestrado em Geografia, Universidade Estadual de Maringá). Ao Programa de Pós-graduação Mestrado em Geografia, da Universidade Estadual de Maringá. À CAPES, pela concessão de bolsa de estudos.

 

 

Referências Bibliográficas

ÁLVARES, M. T.; FERNANDES, S.; MARIANO, A. C.; PIMENTA, M. T. Monitorização Batimétrica para Gestão de Albufeiras: Estudo Piloto, Lisboa: [s.n.], 2000a, 8 p, Disponível em <http://snirh.inag.pt/snirh/estudos_proj/portugues/docs/sedimentologiafichas.html> Acesso em: 20 jan 2003.

 

ÁLVARES, M. T.; FERNANDES, S.; MARIANO, A. C.; PIMENTA, M. T.; CALRÃO, B.; GONZAGA, A. Monitorização Batimétrica de Albufeiras: Aspectos Metodológicos, Lisboa: [s.n.], 2000b, 23 p, Disponível em <http://snirh.inag.pt/snirh/estudos_proj/portugues/docs/sedimentologiafichas.html> Acesso em: 20 jan 2003.