Romão, F., Quaresma, A. L., Simão, J., Bravo-Córdoba, F.J., Viseu, T., Santos, J.M., Sanz-Ronda, F.J., & Pinheiro, A.N. (2024).
En todo el mundo, las barreras emergentes en los sistemas fluviales bloquean la conectividad longitudinal de los peces migradores, causando impactos significativos al impedirles llevar a cabo actividades vitales de su ciclo de vida. Las escalas para peces siguen siendo la principal solución de mitigación implementada cuando la eliminación de las barreras no es viable. Entre los múltiples dispositivos técnicos de paso para peces, la escala para peces de hendidura vertical (VSF por sus siglas en inglés Vertical Slot Fishways) es considera la más fiable. Las primeras directrices de diseño, establecidas para ciprínidos, indican que la potencia volumétrica de disipación (Pv) en las artesas debe ser Pv < 150 Wm⁻³, mientras que los valores de pendiente más frecuentes oscilan entre el 10 y el 12 %. En este estudio se llevó a cabo un enfoque experimental para cuestionar y debatir la validez de estas recomendaciones. Para ello, se evaluó el rendimiento de paso del barbo ibérico (Luciobarbus bocagei, Steindachner, 1864) en una escala para peces a escala real que excedía las directrices de diseño para Pv, bajo diferentes configuraciones. Estas variaron en caudal (Q) y profundidad media del agua en las artesas (hm): VSF1 (Q = 81 Ls⁻¹; hm = 0,55 m); VSF2 (Q = 110 Ls⁻¹; hm = 0,80 m); y el mismo diseño equipado con una ranura profunda: DN1 (Q = 71 Ls⁻¹; hm = 0,55 m); DN2 (Q = 99 Ls⁻¹; hm = 0,80 m). La pendiente se fijó en un 15,2 %, mientras que el desnivel por artesa fue Δh = 0,28 m, lo que generó una Pv que osciló entre 222 Wm⁻³ en VSF1 y 187 Wm⁻³ en DN2. El comportamiento de paso se evaluó utilizando telemetría PIT y análisis de tiempo hasta el evento para analizar el paso ascendente del barbo mediante métricas estandarizadas: (i) motivación, (ii) éxito de ascenso y (iii) tiempo de tránsito. Los escenarios hidrodinámicos experimentados por los peces fueron caracterizados mediante un modelo numérico utilizando dinámica de fluidos computacional. Los resultados, contrariamente a lo esperado, mostraron un mayor rendimiento en VSF1, confirmado por el análisis de ascenso y el tiempo de tránsito. Aunque no se encontraron diferencias en la motivación de los peces, los resultados indican que los individuos de mayor tamaño presentaron menores tiempos para realizar el primer intento de paso. Los resultados de la dinámica de fluidos computacional muestran que, aunque las velocidades máximas y la turbulencia (energía cinética turbulenta (TKE por sus siglas en inglés Turbulent Kinetic Energy) y esfuerzo cortante de Reynolds (RSS por sus siglas en inglés Reynolds Shear Stress )) no cambian significativamente entre configuraciones, su distribución en las artesas es bastante diferente. En relación con la energía cinética turbulenta, mayores volúmenes con magnitudes superiores a 0,05 m²s⁻² fueron notorios en las configuraciones DN1 y DN2, en comparación con VSF1, influyendo en la eficiencia de paso, lo que está en consonancia con los resultados de las métricas de ascenso y tiempo de tránsito. En conjunto, la presente investigación debate de manera inequívoca las directrices de diseño existentes en la literatura y refuerza la necesidad de evaluar conjuntamente los criterios de paso específicos de cada especie y la hidrodinámica de las escalas para peces, mientras que se debe actuar con cautela al utilizar recomendaciones muy generales.
Romão, F., Quaresma, A. L., Simão, J., Bravo-Córdoba, F.J., Viseu, T., Santos, J.M., Sanz-Ronda, F.J., & Pinheiro, A.N. (2024).
Throughout the world, emerging barriers in river systems block longitudinal connectivity for migrating fish, causing significant impacts by precluding them from carrying out vital life cycle activities. Fishways are still the main mitigation solution implemented, where barrier removal is not feasible. Within the multiple technical fish passage devices, the vertical slot fishway (VSF) is considered the most reliable. Early design guidelines, established for cyprinids, indicate that the volumetric dissipation power (Pv) in the pools should be Pv < 150 Wm−3, while most frequent slope values range from 10 to 12%. In this study, an experimental approach was conducted to question and debate the validity of these recommendations. For this, the Iberian barbel (Luciobarbus bocagei, Steindachner, 1864) passage performance was assessed in a full-scale fishway that exceeded Pv design guidelines, under different configurations. These varied in discharge (Q) and mean pool water depth (hm): VSF1 (Q = 81 Ls−1; hm = 0.55 m); VSF2 (Q = 110 Ls−1; hm = 0.80 m); and the same design was equipped with a deep notch: DN1 (Q = 71 Ls−1; hm = 0.55 m); DN2 (Q = 99 Ls−1; hm = 0.80 m). The slope was set to 15.2% while the head drop per pool was Δh = 0.28 m, which generated a Pv that ranged from 222 in VSF1 to 187 Wm−3 in DN2. Passage behaviour was assessed using PIT telemetry and time-to-event analysis to evaluate the barbel upstream passage using standardized metrics: (i) motivation (ii) ascend success, and (iii) transit time. The hydrodynamic scenarios experienced by fish were characterized through a numerical model using computational fluid dynamics (CFD). The results, contrary to what was expected, showed a higher performance in VSF1 confirmed by the ascent analysis and transit time. Although no differences were found in fish motivation, the results indicate that larger fish displayed lower times to perform the first passage attempt. The CFD results show that, although maximum velocities and turbulence (turbulent kinetic energy (TKE) and Reynolds shear stress (RSS)) do not change significantly between configurations, their distribution in the pools is quite different. Regarding TKE, larger volumes with magnitudes higher than 0.05 m2s−2 were notorious in both DN1 and DN2 configurations compared to VSF1, influencing passage efficiency which is in line with the ascent and transit time metrics results. Overall, the present research undeniably debates the literature design guidelines and reinforces the need to jointly assess species-specific fish passage criteria and fishway hydrodynamics, whereas precaution should be taken when using very general recommendations.