Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-08-29T13:27:36Z No. of bitstreams: 1 139451.pdf: 2794479 bytes, checksum: c4f2246be11852dd48588c9c19d02469 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T13:27:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 139451.pdf: 2794479 bytes, checksum: c4f2246be11852dd48588c9c19d02469 (MD5) Previous issue date: 1975-03 / Inicialmente são feitas considerações gerais a respeito dos cursos d'água e das diversas formas com que são encarados pelos técnicos, preferindo-se, em face do objetivo do trabalho, enfocá-los como ecossistemas. Em seguida, aborda-se a influência promovida, nesses ecossistemas, pelas barragens neles construídas, em especial sobre a fauna ictiológica. Descrevem-se os métodos usualmente empregados para a proteção dessa fauna e fazem-se ponderações a respeito das Escadas de Peixe. Finalmente, é introduzido o conceito de "peixe tipo", explicada sua determinação e feita uma aplicação prática - baseada em dados reais - no projeto de uma escada de peixe. / After general considerations, the rivers are specified how ecossystems. Some informations are given about the influence in the fishes by dams constructions and about methods of fishes protections, specially fish-ladders. Finally is introduced an original concept to fish-ladder design: the "fish-type".

Este trabalho se propõe a examinar aspectos de engenharia, particularmente da engenharia hidráulica, referentes aos impactos dos aproveitamentos hidrelétricos sobre deslocamentos migratórios ascendentes de peixes, buscando identificar medidas para a redução da eventual mortalidade de peixes, em tubos de sucção de turbinas e em regiões de restituição do escoamento de vertedouros, e descrever os sistemas de transposição de peixes usuais, com destaque para escadas de peixes tipo ranhura vertical. A revisão bibliográfica se inicia abordando migrações de peixes e o impacto causado pela implantação de usinas hidrelétricas, vindo, em seguida, aspectos hidráulicos relativos a barreiras para o impedimento da entrada de peixes em tomadas dágua e sua possível aplicação para tubos de sucção de turbinas. São relatados estudos de casos relativos à implantação de canais de restituição em vertedouros, para evitar a mortalidade de peixes, eventualmente aprisionados em poços e depressões na região de restituição do escoamento vertido, quando esta não possui água permanentemente, após o fechamento das comportas. A revisão da literatura prossegue tratando de sistemas usuais de transposição de peixes para montante, de acordo com a experiência internacional e, também, com a experiência nacional recente. Em seguida, são apresentados estudos em modelo reduzido realizados para a avaliação e caracterização de escoamentos em tanques de algumas escadas de peixes tipo ranhura vertical, tanto com seção transversal retangular, que constituem solução clássica, quanto com seção transversal trapezoidal, com caráter inédito na literatura, que possui, comparativamente, menores custos de implantação, descrevendo-se as instalações experimentais utilizadas, os ensaios realizados e os resultados obtidos, com a discussão de aspectos hidráulicos e de ictiofauna. Conclui-se que as soluções mais promissoras para reduzir a mortalidade de peixes são grades metálicas e barreiras comportamentais sonoras e elétricas, na saída de tubos de sucção, bem como a implantação de canais de restituição do escoamento de vertedouros. Conclui-se, também, que escadas de peixe tipo ranhura vertical com seção transversal trapezoidal fornecem condições de escoamento adequadas, compatíveis com os supostos requisitos natatórios das diferentes espécies de peixes em suas migrações ascendentes, além de exigirem menores investimentos de implantação, quando comparadas com escadas com seção transversal retangular. Recomenda-se que sejam feitos estudos e monitoramentos de ictiofauna específicos para subsidiar projetos de engenharia nessa área. / This work aims to examine engineering, mainly hydraulic engineering, aspects related to the effects of hydroelectric dams on upstream fish migration, identifying possible measures for the reduction of fish mortality, inside turbines draft tubes and in the region downstream from spillways, and describing the most common upstream fish passages, mainly vertical slot fishways. The literature review starts with fish migrations and the effects of dams and reservoir on fishes, followed by hydraulic aspects of barriers to prevent fish entrance in water intakes and their possible application to turbine draft tubes. Case studies are reported concerning the construction of spillway exit channels to avoid the possible mortality of fish entrapped in depressions and pools in the old riverbed, when it`s not permanently flooded, after the closure of the spillway gates. The literature review proceeds with the most common upstream fish passages, according to the international experience and to the recent Brazilian`s experience. Next, the hydraulic model studies developed for evaluation and characterization of flow inside pools of vertical slot fishways are described, for the classical rectangular cross section, as well as for trapezoidal ones, not presented in the literature so far, which have comparatively lower costs, detailing the experimental arrangements, the experiments and experimental results, with discussions on hydraulic and ichthyofauna aspects. Its concluded that the most promising solutions to reduce fish mortality are fish screens and sound and electric behavioural barriers, at the exit of draf tubes, and the construction of spillway exit channels. Its also concluded that vertical slot fishways with trapezoidal cross sections provide good flow conditions, meeting the supposed swimming requirements of different fish species on their upstream migrations, with lower capital costs than classical fishways, with rectangular cross sections. Its recommended that specific ichthyofauna studies and monitoring be developed to subsidize engineering design in this field.

Este trabalho se propõe a examinar aspectos de engenharia, particularmente da engenharia hidráulica, referentes aos impactos dos aproveitamentos hidrelétricos sobre deslocamentos migratórios ascendentes de peixes, buscando identificar medidas para a redução da eventual mortalidade de peixes, em tubos de sucção de turbinas e em regiões de restituição do escoamento de vertedouros, e descrever os sistemas de transposição de peixes usuais, com destaque para escadas de peixes tipo ranhura vertical. A revisão bibliográfica se inicia abordando migrações de peixes e o impacto causado pela implantação de usinas hidrelétricas, vindo, em seguida, aspectos hidráulicos relativos a barreiras para o impedimento da entrada de peixes em tomadas dágua e sua possível aplicação para tubos de sucção de turbinas. São relatados estudos de casos relativos à implantação de canais de restituição em vertedouros, para evitar a mortalidade de peixes, eventualmente aprisionados em poços e depressões na região de restituição do escoamento vertido, quando esta não possui água permanentemente, após o fechamento das comportas. A revisão da literatura prossegue tratando de sistemas usuais de transposição de peixes para montante, de acordo com a experiência internacional e, também, com a experiência nacional recente. Em seguida, são apresentados estudos em modelo reduzido realizados para a avaliação e caracterização de escoamentos em tanques de algumas escadas de peixes tipo ranhura vertical, tanto com seção transversal retangular, que constituem solução clássica, quanto com seção transversal trapezoidal, com caráter inédito na literatura, que possui, comparativamente, menores custos de implantação, descrevendo-se as instalações experimentais utilizadas, os ensaios realizados e os resultados obtidos, com a discussão de aspectos hidráulicos e de ictiofauna. Conclui-se que as soluções mais promissoras para reduzir a mortalidade de peixes são grades metálicas e barreiras comportamentais sonoras e elétricas, na saída de tubos de sucção, bem como a implantação de canais de restituição do escoamento de vertedouros. Conclui-se, também, que escadas de peixe tipo ranhura vertical com seção transversal trapezoidal fornecem condições de escoamento adequadas, compatíveis com os supostos requisitos natatórios das diferentes espécies de peixes em suas migrações ascendentes, além de exigirem menores investimentos de implantação, quando comparadas com escadas com seção transversal retangular. Recomenda-se que sejam feitos estudos e monitoramentos de ictiofauna específicos para subsidiar projetos de engenharia nessa área. / This work aims to examine engineering, mainly hydraulic engineering, aspects related to the effects of hydroelectric dams on upstream fish migration, identifying possible measures for the reduction of fish mortality, inside turbines draft tubes and in the region downstream from spillways, and describing the most common upstream fish passages, mainly vertical slot fishways. The literature review starts with fish migrations and the effects of dams and reservoir on fishes, followed by hydraulic aspects of barriers to prevent fish entrance in water intakes and their possible application to turbine draft tubes. Case studies are reported concerning the construction of spillway exit channels to avoid the possible mortality of fish entrapped in depressions and pools in the old riverbed, when it`s not permanently flooded, after the closure of the spillway gates. The literature review proceeds with the most common upstream fish passages, according to the international experience and to the recent Brazilian`s experience. Next, the hydraulic model studies developed for evaluation and characterization of flow inside pools of vertical slot fishways are described, for the classical rectangular cross section, as well as for trapezoidal ones, not presented in the literature so far, which have comparatively lower costs, detailing the experimental arrangements, the experiments and experimental results, with discussions on hydraulic and ichthyofauna aspects. Its concluded that the most promising solutions to reduce fish mortality are fish screens and sound and electric behavioural barriers, at the exit of draf tubes, and the construction of spillway exit channels. Its also concluded that vertical slot fishways with trapezoidal cross sections provide good flow conditions, meeting the supposed swimming requirements of different fish species on their upstream migrations, with lower capital costs than classical fishways, with rectangular cross sections. Its recommended that specific ichthyofauna studies and monitoring be developed to subsidize engineering design in this field.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2018-04-13T14:51:51Z No. of bitstreams: 2 Carola_Gutfreund2017.pdf: 2632451 bytes, checksum: 73a0a3864936cf1f3347866fcda5f49f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-13T14:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Carola_Gutfreund2017.pdf: 2632451 bytes, checksum: 73a0a3864936cf1f3347866fcda5f49f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-04-18 / Large hydroelectric dams along the Paraná River have caused severe impacts on fish communities as they represent obstacles to long-range migratory species that need to migrate to complete their life cycle. Dams can bring numerous problems through the interception of migratory routes and reduction of spawning areas. The most common measures used to mitigate the effect of these physical obstacles is the implementation of fish ladders. It is not only important to implement these structures, but also to monitor them. This study was performed at the Engenheiro Sergio Motta Hydroelectric Power plant in the Upper Paraná River during December/2012 and March/2016. The aim of it was to evaluate the effectiveness of this structure in relation to the attractiveness rate and passage efficiency of to two Neotropical fish species in the fish ladder. In total, 563 fish of genus Leporinus (447 Leporinus obtusidens and 116 Leoporinus piavussu) were tagged and released with the implementation of 32-mm programmable transponders (PIT-tags). Radio Frequency Identification (RFID) was used to monitor the system. The attractiveness of the ladder was 8.7%. The minimum time to find it was 1.49 days for the fish released upstream and the maximum time was 449.86 days for the individuals released downstream. The release site had a significant influence on the entry rate of fish released on the other side of the river. No detection was observed for fish released downstream and upstream on the right bank of the river. Only the fish released on the same site where the fish ladder is located were detected, suggesting low attractiveness of the ladder in relation to the studied species. In the course of this study it was verified that for the two species studied it would be extremely important to increase the attractiveness at the entrance of the ladder, as well as to build a second ladder for fish on the right side of the river. / As grandes hidrelétricas ao longo do Rio Paraná têm causado impactos severos nas comunidades de peixes, pois representam obstáculos para as espécies migradoras de longa distância, que precisam migrar para completar seu ciclo de vida. As barragens podem trazer inúmeros problemas por meio da intercepção das rotas migratórias e redução das áreas de desova. As medidas mais comuns utilizadas para mitigar o efeito desses obstáculos físicos é a implementação de escadas para peixes. Não é somente importante a implementação dessas estruturas, como também o monitoramento. Esse estudo realizado na escada para peixes da Usina Hidrelétrica Engenheiro Sérgio Motta no alto Rio Paraná no período de dezembro/2012 a março/2016 teve como objetivo avaliar a efetividade dessa estrutura em relação a taxa de atratividade e eficiência de passagem para duas espécies de peixes migradores neotropicais. No total, foram marcados e liberados 563 peixes do gênero Leporinus (447 Leporinus obtusidens e 116 Leoporinus piavussu) com a implantação de transponders com códigos programáveis (PIT-tags) de 32 mm. Foi utilizado o sistema de rádio frequência (RFID Radio Frequency Identification) para o monitoramento do sistema. A atratividade da escada foi de 8,7%. O tempo mínimo para encontrar a escada correspondeu a 1,49 dias para os peixes liberados a montante e o tempo máximo foi de 449,86 dias para os indivíduos liberados a jusante. O local de liberação influenciou significativamente a taxa de entrada dos peixes liberados na margem oposta do rio, sendo que nenhuma detecção foi observada para peixes liberados na margem direita, tanto a jusante como a montante. Foram detectados apenas os peixes liberados na mesma margem onde a escada para peixes está localizada, sugerindo baixa atratividade da escada para as espécies analisadas. No decorrer deste estudo verificou-se que para as duas espécies estudadas seria extremamente importante aumentar a atratividade na entrada da escada, como também a construção de uma segunda escada para peixes no lado direito do rio.

Os Sistemas para a Transposição de Peixes Neotropicais são, ainda, temas multidisciplinares polêmicos envolvendo cultura ambiental, engenharia, biologia, ecologia, política e economia. Nesse universo de interesses, o econômico diverge do ambiental, principalmente no escopo dos investimentos corporativos em energia hídrica, nos quais a busca de lucros suplanta o compromisso ambiental, deixando o ônus à sociedade e irrelevando o bem renovável dos peixes nos ecossistemas aquáticos. Há um grande interesse corporativo nacional para mistificar e irrelevar as estruturas para passagens de peixes em barramentos de modo à desjustificá-las como alternativa de mitigação de impactos e assim não expandi-las, tornando-as não obrigatórias principalmente em empreendimentos existentes, em que pese às questões ictiológicas abertas e não esclarecidas que deveriam estar em grau de consistência e confiança mais desenvolvidas. Os Estudos de Impactos Ambientais e os relicenciamentos dos barramentos são os instrumentos para disciplinar os STP’s, mas deixam a desejar quando os empreendedores ou investidores são também os agentes que financiam os estudos. As agências licenciadoras contam com uns corpos técnicos inexperientes e susceptíveis a informações parciais e com forte empenho político e econômico. A concepção, projeto, manuseio de vazões, níveis, velocidades, potência do escoamento são de natureza hidráulica para as quais os engenheiros, atendendo as premissas biológicas dos peixes, são os agentes indicados para o tratamento dos sistemas para a transposição de peixes em barragens. Neste trabalho há as propostas para STP’s nacionais baseadas em de estudos de similitude tridimensional; a apresentação de recomendações e critérios baseados na experiência nacional além da proposta experimental de criadouros artificiais em reservatórios e afluentes simulando-se os baixios e lagoas marginais. Para que as informações contidas neste trabalho não sejam reproduzidas erroneamente: as dimensões do STP devem ser concebidas em função das espécies a serem transportadas, que variam segundo as variáveis ambientais locais. O projeto de um STP não pode ser padronizado, pois implicará em erros. Padronizar um STP é reduzir a técnica e a ciência a um padrão primário, tipo “Manual de Bolso", o que não atenderia aos peixes, fadando a concepção ao insucesso. / The theme “Systems for Neo-tropical Fishes Transposition" is a multidisciplinary subject: it encompasses the fields of engineering, biology, ecology, politics, economy and environmental culture. It is also a polemic subject: in a broad range of interests, most of the time the economical overtake the environmental ones. This is especially true when corporative investments in hydroelectric energy are under consideration, where seek for profits supersedes the environmental commitments, leaving to the community the liability of endangering fish species’ renewal in aquatic ecosystems. In fact, there is a strong corporative interest, in the national context, to obstacle fish passage devices, not only for new dam structures, but also for the existing ones. Among the local entrepreneurs there is a tendency to mystify and underestimate fish passage structures, as a way to disqualify them as effective mitigative measures. The development of a “fish passages culture" in the country becomes even more difficult. Additionally, there are several non-clarified questions related to neo-tropical fish species; those issues should already be in a more developed consistency and soundness stage. Environmental Impact Assessments and existing dams Re-licensing Processes should play a disciplinary role for fish passage structures, but they usually fail when the investors and/or entrepreneurs are the ones who financially support those studies. Even worse, licensing agencies’ technical staffs frequently lack on reliable information and let themselves be guided by political and economical interests. The treatment of discharges, water levels, velocities, energy of flow, dimensions and layout or, in a broader sense, the conception and design of fish passage structures, should only be carried out by specialist engineers, with the invaluable supervision of biologists. The objective of this Thesis is the proposition of fish passage structures adapted to the conditions of Brazilian rivers and following the results of studies with reduced scale tri-dimensional models. Also some recommendations and criteria are presented, supported by the feedback from nationwide experience. Finally, a proposition is presented for the experimental implementation of artificial breeding farms along reservoirs and tributaries, where the conditions of swamps and peripheral ponds could be reproduced. The dimensions of the STP must be function of the species to be transponding, of this form its conception cannot be standardized, therefore it will imply in errors. To standardize a STP is to reduce the technique and science to a secundarista standard, Manual of Pocket, what it would not take care of to the fish, predestinateing the conception to failure.

Os Sistemas para a Transposição de Peixes Neotropicais são, ainda, temas multidisciplinares polêmicos envolvendo cultura ambiental, engenharia, biologia, ecologia, política e economia. Nesse universo de interesses, o econômico diverge do ambiental, principalmente no escopo dos investimentos corporativos em energia hídrica, nos quais a busca de lucros suplanta o compromisso ambiental, deixando o ônus à sociedade e irrelevando o bem renovável dos peixes nos ecossistemas aquáticos. Há um grande interesse corporativo nacional para mistificar e irrelevar as estruturas para passagens de peixes em barramentos de modo à desjustificá-las como alternativa de mitigação de impactos e assim não expandi-las, tornando-as não obrigatórias principalmente em empreendimentos existentes, em que pese às questões ictiológicas abertas e não esclarecidas que deveriam estar em grau de consistência e confiança mais desenvolvidas. Os Estudos de Impactos Ambientais e os relicenciamentos dos barramentos são os instrumentos para disciplinar os STP’s, mas deixam a desejar quando os empreendedores ou investidores são também os agentes que financiam os estudos. As agências licenciadoras contam com uns corpos técnicos inexperientes e susceptíveis a informações parciais e com forte empenho político e econômico. A concepção, projeto, manuseio de vazões, níveis, velocidades, potência do escoamento são de natureza hidráulica para as quais os engenheiros, atendendo as premissas biológicas dos peixes, são os agentes indicados para o tratamento dos sistemas para a transposição de peixes em barragens. Neste trabalho há as propostas para STP’s nacionais baseadas em de estudos de similitude tridimensional; a apresentação de recomendações e critérios baseados na experiência nacional além da proposta experimental de criadouros artificiais em reservatórios e afluentes simulando-se os baixios e lagoas marginais. Para que as informações contidas neste trabalho não sejam reproduzidas erroneamente: as dimensões do STP devem ser concebidas em função das espécies a serem transportadas, que variam segundo as variáveis ambientais locais. O projeto de um STP não pode ser padronizado, pois implicará em erros. Padronizar um STP é reduzir a técnica e a ciência a um padrão primário, tipo “Manual de Bolso”, o que não atenderia aos peixes, fadando a concepção ao insucesso. / The theme “Systems for Neo-tropical Fishes Transposition” is a multidisciplinary subject: it encompasses the fields of engineering, biology, ecology, politics, economy and environmental culture. It is also a polemic subject: in a broad range of interests, most of the time the economical overtake the environmental ones. This is especially true when corporative investments in hydroelectric energy are under consideration, where seek for profits supersedes the environmental commitments, leaving to the community the liability of endangering fish species’ renewal in aquatic ecosystems. In fact, there is a strong corporative interest, in the national context, to obstacle fish passage devices, not only for new dam structures, but also for the existing ones. Among the local entrepreneurs there is a tendency to mystify and underestimate fish passage structures, as a way to disqualify them as effective mitigative measures. The development of a “fish passages culture” in the country becomes even more difficult. Additionally, there are several non-clarified questions related to neo-tropical fish species; those issues should already be in a more developed consistency and soundness stage. Environmental Impact Assessments and existing dams Re-licensing Processes should play a disciplinary role for fish passage structures, but they usually fail when the investors and/or entrepreneurs are the ones who financially support those studies. Even worse, licensing agencies’ technical staffs frequently lack on reliable information and let themselves be guided by political and economical interests. The treatment of discharges, water levels, velocities, energy of flow, dimensions and layout or, in a broader sense, the conception and design of fish passage structures, should only be carried out by specialist engineers, with the invaluable supervision of biologists. The objective of this Thesis is the proposition of fish passage structures adapted to the conditions of Brazilian rivers and following the results of studies with reduced scale tri-dimensional models. Also some recommendations and criteria are presented, supported by the feedback from nationwide experience. Finally, a proposition is presented for the experimental implementation of artificial breeding farms along reservoirs and tributaries, where the conditions of swamps and peripheral ponds could be reproduced. The dimensions of the STP must be function of the species to be transponding, of this form its conception cannot be standardized, therefore it will imply in errors. To standardize a STP is to reduce the technique and science to a secundarista standard, Manual of Pocket, what it would not take care of to the fish, predestinateing the conception to failure.