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.

Orientador: Igor Paiva Ramos / Resumo: A formação de reservatórios está entre os principais responsáveis pela perda de biodiversidade, uma vez que contribuem com a degradação de habitats, perda de conectividade fluvial, modificações no fluxo hidrológico e a introdução de espécies não nativas. Desta forma, as questões endereçadas deste estudo foram: (i) Testar o ajuste de diversos modelos de distribuição de abundância de espécies (SAD) aos dados do monitoramento ictiológico de uma cascata de reservatórios no alto Paraná. Ainda, avaliar se as assembleias de peixes dos reservatórios possuem padrão semelhante de riqueza e complexidade, através de análise dos modelos SAD e das curvas de acumulação de espécies e a comparação do parâmetro α do modelo gambin.; (ii) Determinar a importância de tributários não barrados para a conservação da ictiofauna de reservatórios e; (iii) Avaliar o papel de um sistema de transposição de peixes (STP) na restauração de conectividade fluvial. Foram utilizados dados do monitoramento ictiológico realizados em 14 locais ao longo dos reservatórios de Ilha Solteira, Três Irmãos, Eng. Souza Dias (Jupiá) e Eng. Sergio Motta (Porto Primavera), bacia do alto rio Paraná. Como resultados, (i) a análise comparativa das curvas de acumulação de espécies e das SAD evidencia as diferenças entre as assembleias dos reservatórios avaliados. Três Irmãos e Ilha Solteira apresentaram menor riqueza de espécies e possuem poucas espécies muito abundantes, Jupiá apresenta maior riqueza com muitas espécies de captu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The formation of reservoirs is among the main responsible for the biodiversity loss, as they contribute to the degradation of habitats, loss of river connectivity, changes in hydrological flow and the introduction of non-native species. In this way, the questions addressed in this study were: (i)To test the adjustment of several species abundance distribution models (SAD) to the ichthyological monitoring data of a reservoir cascade in the upper Paraná. Also, to evaluate if the fish assemblages of the reservoirs have similar pattern of richness and complexity, through analysis of the SAD models and the species accumulation curves and the comparison of the parameter α of the gambin model; (ii) To determine the importance of undammed tributaries for the conservation of the ichthyofauna of reservoirs; and (iii) To evaluate the role of a fishway in the restoration of fluvial connectivity. A total of 14 sites were surveyed in the Ilha Solteira, Três Irmãos, Eng. Souza Dias (Jupiá) and Eng. Sergio Motta (Porto Primavera), upper Paraná River. As results, (i)The comparative analysis of species accumulation curves and SAD shows the differences between the assemblies of the evaluated reservoirs. Três Irmãos and Ilha Solteira showed a lower abundance of species and have few abundant species, while Jupiá is richer with many rare species. Porto Primavera, on the other hand, presented similar richness to Jupiá, but with few rare and few dominant species, with a distribution close to the log... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

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.