Fish passage post-construction issues: analysis of distribution, attraction and passage efficiency metrics at the Baguari Dam fish ladder to approach the problem

Fish passages are considered the oldest management tool used to minimize the impact of blocking fish migratory routes by hydroelectric power plants. However, fish passages are being installed without specific criteria in Brazil, with severe consequences to the conservation of the local fish fauna. Therefore, basic data gathered for fish passages already constructed could contribute to define operational rules, in addition to offer subsidies to decision-making and design of future facilities. Thus, the fish ladder of Baguari Dam was evaluated regarding temporal distribution, attraction, and ascension of the local fish fauna. A total of 20 fish samples were conducted immediately downstream of the dam and inside the fish ladder, from January 2010 to June 2011. Seasonal variation in fish abundance and richness was registered below the dam and inside the passage, with higher number of migratory fish in the reproductive season (Kruskall-Wallis, p = 0.04 and p = 0.05). Furthermore, higher concentration of migratory allochthonous and non-migratory species was registered for the spill bay (Wilcoxon, p = 0.009 and p = 0.006) compared to the tailrace, where the fish ladder entrance is located. This result suggests low efficiency of the attraction system of the mechanism during the reproductive period. Once entering the fish ladder, migratory species apparently ascend the facility due to the similar distribution throughout different stretches. Generally, the results showed that an operational rule for the Baguari Dam fish ladder should consider running the facility only during the reproductive period, unless the objectives of the passage are well defined. The attraction system must be more precisely evaluated, using technologies such as radiotelemetry. Similarly, fish ascension also should be better analyzed to evaluate the time spent to ascend and its influence in the reproductive biology of the species using the ladder. Pit-tag system could be used to approach this analysis. It is expected that the discussion of these results would be useful for companies of the energy sector and for environmental agencies in Brazil, subsidizing decisions related to the management of fish passages already installed and to the construction of new facilities in the country.

As passagens ou sistemas de transposição de peixes são uma das ferramentas de manejo mais antigas utilizadas para minimizar o impacto do bloqueio de rota migratória de peixes pela implantação de barragens. Todavia, sua implantação tem sido realizada sem muito critério no Brasil, trazendo consequências muitas vezes graves à conservação da ictiofauna local. Por essa razão, dados básicos obtidos para as passagens de peixes em funcionamento podem contribuir para definição de sua regra operativa, além de subsidiar tomada de decisões e o design de futuros sistemas. Assim, a escada de peixes da UHE Baguari foi avaliada quanto à distribuição temporal, atração e subida da ictiofauna local. Foram realizadas 20 amostragens a jusante da barragem e no interior da escada de peixes entre janeiro de 2010 a junho de 2011. Observou-se variação sazonal na distribuição e riqueza de espécies de peixes a jusante da barragem e dentro da escada, sendo que as espécies migradoras foram registradas em maior abundância durante o período reprodutivo (Kruskall-Wallis, p = 0,04 e p = 0,05). Além disso, nesse mesmo período, maior concentração das espécies migradoras alóctones e não migradoras foi registrada para a bacia de dissipação da barragem (Wilcoxon, p = 0,009 e p = 0,006) quando comparado ao canal de fuga, local onde se encontra a entrada da escada. Isso sugere que a eficiência do sistema de atração do mecanismo não seja a esperada nesse período. Uma vez dentro da escada, aparentemente as espécies migradoras percorrem todo o mecanismo, distribuindo-se de forma similar ao longo de sua extensão. Em geral, os resultados obtidos demonstram que, aparentemente, a regra operativa da escada deva indicar seu funcionamento apenas no período reprodutivo, ao menos até que os objetivos da transposição de peixes na UHE Baguari sejam de fato definidos. Já o sistema de atração da escada deverá ser avaliado de forma mais precisa, utilizando-se tecnologias como radiotelemetria. Da mesma forma, a subida dos peixes pela escada deve ser melhor analisada para se avaliar o tempo gasto e a influência desse período sobre a biologia reprodutiva dos peixes. O sistema de Pit-tag pode ser utilizado para realizar essa análise. Espera-se que a discussão das informações obtidas no presente trabalho possa ser utilizada pelas empresas do setor elétrico e órgãos ambientais para subsidiar decisões relacionadas ao manejo de sistemas de transposição de peixes já em funcionamento e à construção de novos empreendimentos.

Reynolds shear-stress and velocity: positive biological response of neotropical fishes to hydraulic parameters in a vertical slot fishway

The barriers created by dams can cause negative impacts to aquatic communities, and migratory fish species are directly affected. Fishways have been developed to allow the upstream passage of fishes through dams. In Brazil, after the implementation of environmental laws, these structures have been built based on European and American fishway designs. Studies have shown selectivity for different neotropical fishes in some Brazilian fishways, and the main challenge has been to promote upstream passage of a large number of diverse fish species. The patterns of flow circulation within the fish ladder may explain fish selectivity although few studies detail the fish response to hydraulic characteristics of fish ladder flow. This paper presents a laboratory study, where a vertical slot fishway was built in a hydraulic flume and the behavior of two neotropical fish species (Leporinus reinhardti and Pimelodus maculatus) were analyzed. The structure of flow was expressed in terms of mean velocity, Reynolds shear-stress and velocity fluctuation fields. The individuals of Leporinus reinhardti had higher passage success than Pimelodus maculatus in the laboratory flume. Both species preferred areas of low to zero Reynolds shear-stress values. In addition, different preferences were observed for these species concerning the horizontal components of velocity fluctuation.

Interrupções em rios, como as causadas por barragens, provocam impactos negativos sobre as comunidades aquáticas e as espécies migratórias de peixes são diretamente afetadas. A fim de permitir a passagem de peixes, mecanismos de transposição são construídos junto a barramentos. No Brasil, após a implantação de leis ambientais, estas estruturas passaram a ser amplamente construídas e foram baseadas em projetos desenvolvidos na Europa e na América do Norte. Análises de mecanismos já construídos têm mostrado grande seletividade para espécies neotropicais e as demandas da diversa fauna de peixes neotropical são apresentadas como principal desafio ao projeto de passagens para peixes. Os padrões de escoamento dentro de escadas para peixes podem explicar a seletividade destes mecanismos, mas poucos estudos detalham a resposta dos peixes às características hidráulicas encontradas dentro das escadas. Este estudo apresenta uma análise realizada em um laboratório onde foi construída uma escada do tipo ranhura vertical e analisados os comportamentos de duas espécies neotropicais (Leporinus reinhardti e Pimelodus maculatus). O escoamento foi estudado considerando os campos de velocidade média, tensão cisalhante de Reynolds e flutuações de velocidades. Os indivíduos da espécie Leporinus reinhardti apresentaram maior sucesso de passagem do que os da espécie Pimelodus maculatus. Ambas as espécies preferiram áreas de tensão de Reynolds igual a zero. Além disso, diferentes preferências foram observadas para cada espécie em relação às componentes horizontais da flutuação da velocidade.