Ottobacias 2012_v.1.1. Programa para delimitação e subdivisão de bacias hidrográficas segundo o método de Otto Pfafsteter MANUAL DO USUÁRIO

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1 Ottobacias 2012_v.1.1 Programa para delimitação e subdivisão de bacias hidrográficas segundo o método de Otto Pfafsteter MANUAL DO USUÁRIO Eng. Dante Gama Larentis Porto Alegre, junho de

2 ÍNDICE 1. Introdução Motivação Estrutura do programa Arquivos de entrada Executando o Ottobacias Arquivos de saída...6 2

3 1. Introdução Em qualquer estudos hidrológico, o passo inicial é a determinação da bacia hidrográfica com a área de drenagem e as demais características físicas do sistema. Técnicas de geoprocessamento aplicadas a recursos hídricos têm sido intensamente utilizadas em anos recentes para esta finalidade. O programa Ottobacias realiza a divisão da bacia principal e a subdivisão desta em um nível definido pelo usuário, seguindo a metodologia de divisão de Otto Pfafsteter (conforme apresentam Verdin e Verdin, ). Com base no Modelo Numérico do Terreno (MNT), e nos mapas de direção de fluxo e acumulação de fluxo, o programa procede à subdivisão de bacias e extração de características da bacia e rede de drenagem para utilização em estudos hidrológicos. A versão original do programa foi desenvolvida no Instituto de Pesquisas Hidráulicas da UFRGS, no PPG de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental, pelo colega Eng. Adriano Rolim da Paz Motivação O programa de Ottobacias foi desenvolvido para que eu pudesse ter uma ferramenta de código aberto, permitindo adaptação das entradas e saídas de acordo com as necessidades de outros programas que utilizam a informação gerada, como o BridgeSpot, HydroSpot, etc. Qualquer outro método de divisão de bacias seria válido para os mesmos propósitos, no entanto, o método de Otto estabelece uma lógica adequada para a programação e automatização do processo. 1 VERDIN, K. L.; VERDIN, J. P. A topological system for delineation and codification of the Earth's river basins. Journal of Hydrology, v 218, n. 1-2, p. 1-12,

4 1.2. Estrutura do programa A estrutura do programa é bastante simples. Os arquivos de entrada raster são lidos e a posição do exutório deve ser informada pelo usuário através de um par de coordenadas. Inicialmente é delimitada a bacia principal. Em seguida, com base na informação do nível (ordem de Otto) de divisão, também introduzida pelo usuário na janela de interface, a bacia principal é subdividida. A preparação dos dados básicos para utilização do programa é realizada em ArcGIS, com o preenchimento de falhas do MNT e geração de mapas de direção e acumulação de fluxo. Os mapas, exportados em formato ASCII, são lidos pelo programa. Os resultados são o mapa de bacias e o mapa da rede de drenagem (codificados de acordo com o método de Otto) em formato ASCII e uma tabela em formato texto com as características calculadas de cada subbacia. 2. Arquivos de entrada Todos os arquivos de entrada do programa são do tipo raster (matrizes) e contém necessariamente um cabeçalho (no formato do Export raster to ASCII, do ArcGIS) com as informações espaciais (número de linhas, colunas, resolução do pixel, coordenadas do retângulo envolvente e definição do valor nulo) e a matriz com os dados (um valor para cada pixel). São eles: mnt.asc (obrigatório): contém a informação de elevação do terreno. É o arquivo que define a resolução espacial com que se irá processar a maior parte da informação do projeto; dir.asc (obrigatório): contém a informação de direção de fluxo, derivada do MNT. Deve ter a mesma informação especial (cabeçalho) do mnt.asc; flowac.asc (obrigatório): contém a informação de acumulação de área de drenagem, derivada do MNT. Deve ter a mesma informação especial (cabeçalho) do mnt.asc; exutorio.asc: contém a posição de exutórios de bacias no terreno. Não é obrigatório, sendo necessário apenas quando não se deseja 4

5 informar as coordenadas diretamente na interface. Não necessita ter as mesmas características espaciais do MNT, no entanto, é recomendável que tenha resolução (tamanho do pixel) aproximada. Este arquivo pode ser exportado do ArcGIS, depois de ser gerado através da ferramenta Extract by point, disponível na extensão Spatial Analyst. drenref.asc: contém a drenagem principal (de referência) da área de interesse marcada com valor maior que 0 (normalmente igual a 1). Não é obrigatório mas é recomendável. Sem este arquivo a ferramnta de snap não funciona (quando se introduz as coordenadas do exutório fora da rede de drenagem do MDT). 3. Executando o Ottobacias Para a execução do programa todos os arquivos de entrada que serão utilizados devem estar na raiz da mesma pasta em que se encontra o executável Ottobacias.exe. Com um duplo clique no executável, a tela DOS de interface do Fortran abre. Com o clique duplo no executável, são imediatamente apresentadas na tela as informações espaciais do projeto, lidas do cabeçalho do arquivo mnt.asc e a solicitação de se o projeto está em em um sistema de coordenadas (1) UTM, com Datum horizontal SAD 69, ou (2) geográficas (Latlong), com Datum horizontal WGS 84. Esta informação deve estar de acordo com o cabeçalho do arquivo MNT, apresentado na tela. A próxima solicitação é a da forma de entrada da informação dos exutórios: 1. Entrar arquivo raster: o pixel que representa o exutório deve estar contidos no arquivo raster exutorio.asc com qualquer valor positivo e os demais com zero; 2. Entrar manualmente: esta opção permite a entrada do exutório diretamente na interface (tela) do Fortran. Caso adotada, haverá posteriormente a solicitação da entrada das coordenadas X e Y. A próxima pergunta é o nível de divisão de Otto. Caso seja 1, a bacia principal é delimitada e dividida em 9 subacias. Caso seja 2, as 9 subbacia serão ainda divididas (cada uma) em 9. Assim por diante. 5

6 Na próxima interação o programa solicita a entrada das coordenadas X e Y. Siga as instruções, inserindo os valores em metros, para UTM ou graus decimais para geográficas. O divisor decimal deve ser o ponto. Não esqueça de inserir o sinal de menos caso o projeto esteja situado nos quadrantes Sul e Oeste. Antes disso, quando é o caso, o programa emite uma mensagem informando que não há na pasta raiz o arquivo drenref com a drenagem de referência e, portanto, a ferramenta de snap não poderá ser utilizada se necessário. Em seguida o programa lê os arquivos de entrada e procede aos cálculos. Os resultados parciais são apresentados na tela ao longo da execução. Qualquer erro de leitura ou processamento ocasionará o fechamento da interface sem aviso prévio e o programa deverá ser executado novamente. Ao final da execução é perguntado sobre a gravação de parâmetros para o programa Hydrospot. A menos que deseje utilizar a saída do Ottobacias como entrada naquele programa, responda não. 4. Arquivos de saída Os arquivos de saída são vetoriais e raster, tipo ASCII. Os arquivos vetorial gerados são: hydro_parametros.asc: contém o número de divisão de Otto da rodada e o número de subbacias gerado na subdivisão. Traz informação adicional de entrada para o programa hydrospot quando solicitado na interface; topoude.asc (topologia das unidades de descretização): uma tabela contendo características físicas das bacias nos seguintes campos: ID da bacia (código de Otto); linha de montante; coluna de montante; linha de jusante; coluna de jusante; ID da bacia para qual flui (flowto); área da bacia (Km²); extensão do trecho de rio mais longo na bacia (longest flow path) (m); comprimento do rio principal (m); declividade do longest flow path (m/m); declividade do rio principal (m/m); coordenada X e coordenada Y do exutório da subbacia. Este arquivo pode ser aberto pelo MS Excel para melhor visualização. 6

7 Os arquivos raster gerados são: bacia.asc: arquivo raster com a delimitação da bacia principal; subbacias.asc: arquivo raster com a as subbacias mancadas com seus respectivos códigos de Otto (OttoID); drenagem.asc: contém a marcação das drenagens principais de cada subbacia com respectivo OttoID. loflpt.asc: contém a demarcação de todas as tentativas de obtenção de trechos mais longos de drenagem em cada subbacia ímpar (nas pares o longest flow path é igual a drenagem principal). Os arquivos raster podem ser visualizados quando importado no ArcGIS, através do Import ASCII to Raster, no menu Conversion tools. 7