Concerns regarding the decreasing population of the American eel (reported by Castonguay et al. 1994; Haro et al. 2000) have led to design restrictions for hydropower facilities in the Eastern United States. However, the effects of these restrictions on eel passage and their impacts on power generation have not been fully researched. The goal of this study was to evaluate design parameters for bar racks that have potential to prevent entrainment of silver American eels, but also have minimal impacts on power generation. Hydraulic and biological assessments were used to determine the role of bar spacing, rack angle, and approach velocity on head loss across bar racks and the effects of bar spacing and approach velocity on eel bypass efficiency. The hydraulic assessments included computational fluid dynamics (CFD) analyses and laboratory experiments conducted in a re-circulatory flume at Alden Research Laboratory (Alden) in Holden MA. The flume allowed for determination of head losses across bar racks placed at angles of 45 and 90 degrees to the flow direction, with bar spacings of 0.75, 1.0 and 1.5 inches (19, 25 and 38 mm) and approach velocities of 1.5, 2.0 and 2.5 ft/sec (0.46, 0.61 and 0.76 m/s). Biological assessment, supported by funding from the Electric Power Research Institute (EPRI), used the same flume and included experiments with a 90 degree rack angle, bar spacings of 0.75 and 1.0 inches (19 and 25 mm), and approach velocities of 1.5 and 2.0 ft/sec (0.46 and 0.61 m/s). Bypass efficiencies, defined by the percentage of eels moving through the bypass, were evaluated for eels using three 2-hour replicate trials with nighttime releases of 30 eels per trial. Eel behavior in the vicinity of the racks was observed to the extent possible using a DIDSON acoustic camera. Experiments for the 90 degree configuration showed that the guidance efficiencies for the 0.75 inch (19 mm) spacing were greater than those for the 1.0 inch (25 mm) spacing, while the head losses for the 0.75 inch (19 mm) spacing exceeded the head losses for the 1.0 inch (25 mm) spacing by more than 10 percent. Linear regression analysis indicated that 53 percent of the variations in head width are explained by changes in the length of the eel. Results of the hydraulic evaluations were used to develop a new head loss equation that has a correlation coefficient of 98.6 percent. The results of the hydraulic and biological assessments provide a basis for quantifying the impacts of bar rack design on hydropower operation and downstream passage for American eels.

Under hösten leker en inhemsk population av Atlantisk lax (Salmo salar) i Klarälven, Sverige, för att därefter vandra nedströms tillbaka till sjön Vänern. Vid älvens andra kraftverk sett från Vänerns mynning, Dejefors kraftverk, finns det planer på att ersätta ett av kraftverken mot ett nytt och det finns därför ett behov av att ta reda på hur laxens nedströmsvandring påverkas av det kraftverket som finns där i dag. Då alla kraftverk i Klarälven saknar fiskpassagelösningar är det extra viktigt att följa upp laxarnas passageöverlevnad under vandringen. Avsikten med denna studie var därför att ta reda på hur laxen rörde sig runt kraftverket, hur väl de klarade av att passera kraftverket beroende av vilken passageväg de tog och vilka faktorer som påverkade passageframgången. Under september 2020 fångades 40 laxindivider in när de var på väg uppströms inför leken. De mättes och märktes med telemetrisändare för att sedan transporteras uppströms och släppas ut nedanför kraftverket i Munkfors, varifrån deras nedströmsvandring förbi Dejefors kraftverk följdes och analyserades med hjälp av akustisk telemetri. Resultatet visade att det inte fanns någon signifikant skillnad mellan kön för när laxarna påbörjade sin nedströmsvandring. Kraftverket visade sig dock fördröja laxarnas nedströmsvandring då det tog längre tid för dem att passera kraftverket än vad det tagit dem att simma ner dit i den fritt strömmande delen av älven. Av de 31 laxar som anlände till Deje så passerade 27 av dem kraftverket, varav 13 individer överlevde (48 %). Överlevnaden var högre för individer som passerade via spillutskoven (10 av 12) än turbinerna (3 av 15). Det fanns en signifikant skillnad i mortalitet vid kraftverkspassage beroende på laxens längd och passageväg; långa individer hade en högre mortalitet (73 %) än kortare (25 %) och passagevägen hade en signifikant effekt på mortaliteten. Resultatet visar tydligt på ett behov av åtgärder för att förbättra överlevnaden hos lax vid passage av Dejefors kraftverk. Lösningar för att få fisken att helt undvika turbinerna och istället välja en annan passageväg vore troligen den bästa och effektivaste lösningen för att öka laxens överlevnad under nedströmsvandringen. / During autumn, the endemic Atlantic salmon (Salmo salar) migrate upstream to spawn in the river Klarälven, Sweden, after which they migrate downstream back to Lake Vänern. There are plans to remove one of the power houses in Deje, and replace it with a new power house, and before that happens it is important to study the downstream passage conditions at the site. As all power plants in Klarälven lack fish passage solutions, it is important to follow up the salmon passage survival during the migration. The purpose of this study was therefore to study how downstream migrating salmon negotiate the power plant, the route-specific passage survival and what factors that could affect their passage success. In September 2020, 40 upstream migrating salmon individuals were caught, measured and tagged after which they were transported and released below the power plant in Munkfors. Their downstream migration past Dejefors power plant was studied and analyzed using acoustic telemetry. The results showed that there was no significant difference between sexes in regards of downstream migration timing. However, the power plant turned out to delay downstream migrating salmon as it took longer time for them to pass the power plant than it took them to swim down the free-flowing part of the river. Of the 31 salmon that arrived in Deje, 27 passed the power plant, of which 13 individuals survived (48%). The survival rate was higher for individuals passing via spillways (10 of 12) than turbines (3 of 15). There was a significant difference in mortality rate at power plant passage depending on the length and passage route of the salmon. Large individuals suffered a higher mortality (11 of 15) than short (3 of 12) and a larger proportion of the salmon died when passing through the turbines than through spill gates. Based on the results, there was a clear need for improved survival rates for salmon passing the Dejefors power plant. The design of the turbines could be changed for increased survival, but at the same time other solutions that will make it possible for fish to avoid the turbines and instead choose another passageway would probably be a better and more efficient solution to increase the survival of the salmon during their downstream migration.

As the energy consumption is constantly increasing, the demand of renewable energy is increasing too. Thirtythree percent of the renewable energy production in Europe constitutes of hydropower. Hydropower is animportant energy source as it has stabilizing and storing functions, but it heavily affects biodiversity. This is mainlyby the dam constructions creating migration barriers for migrating species. This has severe impacts on the wholepopulations of fish, which are decreasing in number of individuals as the reproduction and growth is affected. Onesolution to enable downstream migration is fish friendly turbines. To assess the fish friendliness of these turbines,mathematical models can be used. They estimate the mortality of a fish during turbine passage, by calculating theprobability of a fish getting struck by a runner blade. The aim of this study is to investigate if passage through fishfriendly turbines could be an alternative for downstream migration of fish in hydropower plants, and examine theapplicability, especially for small-scale hydropower. To fulfill the aim, a literature review of fish friendly turbinesand two case studies were conducted. The fish friendly turbines included in the literature review were the MinimumGap Runner, Alden Turbine, Restoration Hydro Turbine (RHT), Archimedes’ Screw, Low Pressure Turbine andVery-low Head Turbine. The case studies were conducted on two small-scale hydropower plants owned byVattenfall Hydropower in the river Upperudsälven in the southwest of Sweden, using a turbine mortality modelmade by Johanna Stålered. The fish friendly turbines that were modeled in the case studies was the Alden Turbineand the RHT. After modeling and analyzing the results, conclusions regarding the applicability for the two powerplants and small-scale hydropower could be drawn. Modeling showed that for both Taxviken and Källsviken theAlden turbine gave the lowest mortality rate. However, the mortality of the Alden turbine was significantly lowerin Källsviken than in Taxviken, as it reached 58% for the largest fish in Taxviken and not even 3% for the largestfish in Källsviken. In Taxviken, both the RHT and the Alden turbine gave decreased mortality compared to theFrancis turbine. It was concluded that fish friendly turbines might not be the best option for small-scale powerplants, since in these power plants everything is of smaller size (turbine, guiding vanes etc.). That makes it difficultfor larger fish to fit, which increases the mortality, even if the turbine itself have fish friendly characteristics. Inaddition, what parameters should be included in decision-making regarding installation of fish friendly turbinesand areas for further investigation was suggested. / Med en ständigt ökande energiförbrukning ökar även efterfrågan på förnyelsebar energi. I Europa utgörs trettiotreprocent av den förnyelsebara energiproduktionen av vattenkraft. Vattenkraften är även en viktig energikälla avanledningen att den är stabiliserande och att det är möjligt att planera produktionen, men den har också storpåverkan på den biologiska mångfalden. Detta är främst genom att dammkonstruktionerna skaparmigrationsbarriärer för migrerande arter. Detta har allvarliga konsekvenser för fiskpopulationer, som minskar iantal individer. En lösning för att möjliggöra nedströms migration är fiskvänliga turbiner. För att bedöma hurfiskvänliga dessa turbiner är kan matematiska modeller användas. Dessa uppskattar dödligheten för en fisk underturbinpassage, genom att beräkna sannolikheten för att en fisk ska träffas av en löpskovel. Syftet med denna studieär att undersöka om passage genom fiskvänliga turbiner skulle kunna vara ett alternativ för nedströms vandring avfisk i vattenkraftverk, och undersöka tillämpbarheten, särskilt för småskalig vattenkraft. För att uppfylla syftetgenomfördes en litteraturgenomgång av fiskvänliga turbiner samt två fallstudier. De fiskvänliga turbinerna sominkluderades i litteraturgenomgången var Minimum Gap Runner, Alden Turbine, Restoration Hydro Turbine(RHT), Archimedes’ Screw, Low Pressure Turbine och Very-low Head Turbine. Fallstudierna genomfördes på tvåsmåskaliga vattenkraftverk ägda av Vattenfall Vattenkraft i Upperudsälven i sydvästra Sverige, med hjälp av enturbinmortalitetsmodell gjord av Johanna Stålered. De fiskvänliga turbinerna som modellerades i fallstudierna varAlden-turbinen och RHT. Efter modellering och analys av resultaten kunde slutsatser angående tillämpbarhetenför de två kraftverken och småskalig vattenkraft dras. Modellering visade att för både Taxviken och Källsvikengav Alden-turbinen den lägsta dödligheten. Dödligheten i Aldenturbinen var dock betydligt lägre i Källsviken äni Taxviken, då den nådde 58 % för de största storlekarna på fisk i Taxviken och inte ens 3 % för de störstastorlekarna på fisk i Källsviken. I Taxviken gav både RHT och Alden-turbinen minskad dödlighet jämfört medFrancisturbinen. Slutsatsen att fiskvänliga turbiner kanske inte är det mest fördelaktiga alternativet för småskaligakraftverk drogs, eftersom allt i dessa kraftverk är av mindre storlek (turbin, ledskenor, etcetera). Det gör det svårtför större fiskar att få plats, vilket ökar dödligheten, även om själva turbinen har fiskvänliga egenskaper. Dessutomföreslogs vilka parametrar som bör ingå i beslutsfattande om installation av fiskvänliga turbiner, samt områdensom bör undersökas vidare i framtiden.