Can north american fish passage tools work for South american migratory fishes?

In North America, the Numerical Fish Surrogate (NFS) is used to design fish bypass systems for emigrating juvenile salmon as they migrate from hatchery outfalls and rearing habitats to adult habitat in the oceans. The NFS is constructed of three linked modules: 1) a computational fluid dynamics model describes the complex flow fields upstream of dams at a scale sufficiently resolved to analyze, understand and forecast fish movement, 2) a particle tracking model interpolates hydraulic information from the fixed nodes of the computational fluid model mesh to multiple locations relevant to migrating fish, and 3) a behavior model simulates the cognition and behavior of individual fish in response to the fluid dynamics predicted by the computational fluid dynamics model. These three modules together create a virtual reality where virtual fish exhibit realistic dam approach behaviors and can be counted at dam exits in ways similar to the real world. Once calibrated and validated with measured fish movement and passage data, the NFS can accurately predict fish passage proportions with sufficient precision to allow engineers to select one optimum alternative from among many competing structural or operational bypass alternatives. Although South American fish species are different from North American species, it is likely that the basic computational architecture and numerical methods of the NFS can be used for fish conservation in South America. Consequently, the extensive investment made in the creation of the NFS need not be duplicated in South America. However, its use in South America will require that the behavioral response of the continent's unique fishes to hydrodynamic cues must be described, codified and tested before the NFS can be used to conserve fishes by helping design efficient South American bypass systems. To this end, we identify studies that could be used to describe the movement behavior of South American fishes of sufficient...

Na América do Norte, o Numerical Fish Surrogate (NFS) é utilizado no projeto de sistemas de transposição de juvenis de salmão em seus deslocamentos dos habitats de desova e desenvolvimento inicial para o de adultos, no oceano. O NFS é estruturado em três módulos interconectados: 1) um modelo computacional de dinâmica de fluidos (CFD) que descreve o complexo escoamento acima da barragem em uma escala suficientemente apropriada para analisar, entender e prever os movimentos dos peixes, 2) um modelo de rastreamento de partículas que interpola informações hidráulicas dos nós da malha do modelo computacional para localizações múltiplas relevantes ao peixe em migração, 3) um modelo comportamental que simula o conhecimento e o comportamento de cada peixe em resposta à dinâmica do escoamento predita pelo modelo computacional. Esses três módulos juntos criam uma realidade virtual onde peixes virtuais exibem um comportamento realístico de aproximação da barragem e podem ser contados de uma forma similar a do mundo real. Uma vez calibrado e validado com medições do movimento dos peixes e dados de passagem, o NFS pode predizer acuradamente a proporção de passagem de peixes, com suficiente precisão para permitir que engenheiros selecionem uma alternativa ótima dentre as várias opções estruturais e operacionais. Embora as espécies de peixes Sul Americanas sejam diferentes das espécies da América do Norte, é provável que a arquitetura computacional básica e os métodos numéricos do NFS possam ser usados para a conservação de peixes na América do Sul. Consequentemente, o grande investimento feito na criação do NFS não precisa ser repetido na América do Sul. Contudo, seu uso na América do Sul exigirá que a resposta comportamental dessa fauna aos sinais hidrodinâmicos seja descrita, codificada e testada antes que o NFS possa ser usado na conservação de peixes pelo seu emprego na projeção de sistemas de transposição eficientes. Nesse contexto, o presente...

Fish ladder of Lajeado Dam: migrations on one-way routes?

Fish ladders are generally conceived to reestablish connectivity among critical habitats for migratory species, thus mitigating the impacts of the blockage of migration routes by dams. If this management tool is to be meaningful for conserving fish species, it must provide a fully permeable connection and assure both upward and downward movements. However, because reservoirs have very different hydrodynamics than the original river, it is expected that, at least in the inner area, they may constitute an additional barrier to this movement, especially for descending fish. Thus, the present study sought to determine if migratory fish and their offspring disperse downstream from the dam after ascending a ladder and spawning in the upper reaches of a basin. To achieve this purpose, we evaluated the limitation imposed by lentic areas to the descent of eggs, larvae and adults of migratory species; we also determined the abundance and composition of larvae present in the plankton near the dam, and compared the intensity of the upward and downward movements of adult fish. Samples of ichthyoplankton were taken upriver, inside the reservoir, in the river downstream from the dam, and in the forebay of the Lajeado Dam on the Tocantins River (Luis Eduardo Magalhães Hydroelectric Plant), from October, 1999 through September, 2004. The densities of fish ascending and descending the ladder were determined experimentally on eight occasions, from June, 2004 to March, 2005. Due to difficulties in identifying the true fish origin (up or down) in the environments connected by the fish passage system, the evaluation of the distribution of migratory fish in reservoirs was based on the landings of the commercial fishery conducted along the Itaipu Reservoir during the four years preceding (2001 through 2003) the construction of the lateral channel (fish-passage mechanism). Fish eggs and larvae drifting down the Tocantins River did not appear in samples taken...

Escadas de peixes são geralmente concebidas para restabelecer a conectividade entre habitats críticos de espécies migradoras, atenuando os impactos da interceptação de rotas de migração por barragens. Para que esse instrumento de manejo tenha significado na conservação das espécies é necessário que a permeabilidade dessa conexão seja ampla e que os movimentos ascendentes e descendentes sejam assegurados. Entretanto, como os reservatórios têm uma hidrodinâmica muito distinta do rio original, postula-se que, pelo menos em sua área mais interna ele possa se constituir em uma barreira adicional a esses movimentos, especialmente os descendentes. Assim, esse trabalho busca avaliar se peixes migradores e sua prole dispersam para os trechos abaixo da barragem após a transporem e desovar nos trechos altos da bacia. Com esse propósito, foi avaliado o grau de restrição oferecido pelas áreas lênticas de reservatórios aos deslocamentos descendentes de ovos, larvas e adultos de espécies migradoras, identificada a abundância e composição das larvas presentes no plâncton das imediações da barragem e comparada a intensidade dos movimentos ascendentes e descendentes de peixes. Foram realizadas amostragens de ictioplâncton a montante, no reservatório e em seu trecho a jusante, bem como nas imediações da barragem de Lajeado (rio Tocantins; UHE Luis Eduardo Magalhães) durante o período de outubro de 1999 a setembro de 2004 e determinado, experimentalmente, em oito ocasiões durante o período de junho de 2004 e março de 2005, a densidade de peixes em movimentos ascendentes e descendentes na escada de peixes desse reservatório. Já a avaliação na distribuição de peixes migradores em reservatórios foi baseada no acompanhamento dos desembarques da pesca comercial praticada ao longo do reservatório de Itaipu durante os quatro anos que precederam a construção do mecanismo de transposição atualmente existente (2001 a 2003). Os resultados obtidos demonstraram que os...

Proposal of a sluice-type fish pass

One-dimensional design of fish passes often leads to an unsatisfying solution. The problems are due to insufficient, if not completely missing, collaboration between biologists and civil engineers. In the present paper, a new type of fish pass is presented. A labyrinth flux develops in a system of sequential sluices and baffles in between, which uncouple the supercritical flow of the single sluices. A series of biological, hydraulic and numerical experiments was carried out in order to investigate the optimum configuration in terms of geometric issues, regarding the biological needs and performances of organisms to be transported. Following this optimization, fish can control the prevailing flow conditions quite well. Because the air entrainment into the water is avoided, fish perception is not affected. A geometric extension regarding the needs of small fish, bottom fish, and macrozoobenthos decreases the selectivity and predation pressure on them

O projeto uni-dimensional de passagem para peixes leva, com freqüência, a uma solução pouco satisfatória. Os problemas são conseqüências de uma falta ou insuficiência de colaboração entre biólogos e engenheiros civis. Neste artigo é apresentado um novo tipo de passagem para peixes. Este é constituído por um sistema de vertedores seqüenciais com paredes intermediárias entre eles. Estas paredes têm o objetivo de desacoplar o fluxo supercrítico entre os vertedores desenvolvendo uma corrente do tipo labirinto. Um conjunto de experimentos biológicos, hídraulicos e numéricos foi realizado para achar a melhor configuração a respeito da geometria, levando-se em consideração os aspectos biológicos dos indivíduos a serem transpostos. Observou-se que após a colocação desses dispositivos os indivíduos testados ultrapassaram o sistema com relativa facilidade. O mecanismo evita a incorporação do ar na água. Devido a isso a percepção do peixe nao é afetada. Com a colocação de um sistema de passagem de fundo, a seletividade do sistema e a pressão de predação é diminuída, pois se considera que os peixes menores, os peixes do fundo e o macrozoobenthos terão mais facilidade de passar por este mecanismo do que pelas passagens de peixes tradicionais