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.

Section 316(b) of the Clean Water Act requires thermal power generating facilities to minimize adverse environmental impact resulting from the operation of cooling water intake structures (CWIS). Adverse environmental impact can occur when aquatic organisms are impinged on traveling water screens. Modified traveling screens were developed to improve the post-impingement survival of organisms. These screens have been used at a few power plants and are now being considered at additional facilities to reduce the mortality of juvenile and adult fish. Existing biological efficacy data show that post-impingement survival is highly variable by species. The majority of previous installations are at estuarine facilities. As such, there is a lack of biological efficacy data with many of the freshwater species commonly impinged at CWIS. In addition, most of the existing modified screen installations were installed prior to 1990. Since that time, improvements in screen designs have increased survival. For these reasons, the existing biological efficacy of the new screen designs was limited and largely unknown for many freshwater species. The mortality, injury, and scale loss rates of 10 species of freshwater fish impinged and recovered with a modified traveling screen were evaluated in the laboratory. Species tested included: golden shiner (Notemigonus crysoleucas); fathead minnow (Pimephales promelas); white sucker (Catostomus commersoni); bigmouth buffalo (Ictiobus cyprinellus); channel catfish (Ictalurus punctatus); hybrid striped bass (Morone chrysops × M. saxatilis); bluegill (Lepomis macrochirus); largemouth bass (Micropterus salmoides); yellow perch (Perca flavescens); and freshwater drum (Aplodinotus grunniens). Fish were impinged at 0.3, 0.6, or 0.9 m•s-1 velocity. Mortality, injury, and scale loss rates were generally low. Mortality rates did not exceed 5% for any species and velocity tested, indicating that this technology has potential to substantially reduce impingement mortality at CWIS. Despite a general trend toward increasing mortality at higher velocities, velocity was only a significant factor in the mortality of bluegill (P=0.0005). Injury and scale loss rates were low for most species tested, although they were more variable than observed rates of mortality. There was a trend toward lower mortality, injury, and scale loss in larger fish. In all cases where fish length was a significant factor (P<0.05), the pattern of decreasing mortality, injury, and scale loss as fish increased in length was constantly observed. Additional tests were undertaken with channel catfish, fathead minnow, and golden shiner to assess the effect of duration of impingement on mortality, injury, and scale loss. Longer durations of impingement appeared to result in higher mortality, injury, and scale loss, especially at durations of impingement greater than 6 minutes. However, longer durations of impingement could be avoided at most cooling water intake structures by continuously rotating screens.