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Estudio teórico de pasos de peces y desarrollo de una metodología de evaluación de su eficacia
Abstract
En esta primera tesina de introducción a los pasos de peces en la ETSECCPB se estudia de forma genérica los dispositivos de paso para peces en los ríos catalanes y se desarrolla una metodología de evaluación de los mismos. En la actualidad, cada vez es mayor la importancia de este tipo de infraestructuras, que si bien no comportan un beneficio económico inmediato a la sociedad catalana, suponen una mejora del entorno y diversidad de los hábitats que nos rodean, factor que va en alza, en la medida que se consiguen tener las necesidades básicas cubiertas.La tesina está estructurada en tres partes claramente diferenciadas que a continuación se detallan de forma resumida.Un primer bloque en la que se tratan los aspectos relacionados con los usuarios de la infraestructura, es decir la ictiofauna. En él, se detallan las especies piscícolas presentes en los tramos fluviales y la necesidad de realizar movimientos migratorios.Además se realiza una recopilación sobre las investigaciones llevadas a cabo en términos de capacidades natatorias y de salto de los peces. Finalmente, se muestra una recopilación de información referente al cálculo de las fuerzas presentes en el movimiento de natación, centrándose sobretodo en la fuerza de arrastre o Drag Force y la estimación del coeficiente de arrastre.Una vez se ha presentado al usuario de la infraestructura y sus peculiaridades, en el segundo bloque se trata la infraestructura. Se procede a explicar los tipos de escalas y configuraciones posibles, comentando, de cada uno, sus aspectos característicos. En este mismo apartado también se realiza una prospección ya más centrada en los ríos catalanes, realizando una breve descripción de las características particulares y mostrándose la base de datos existente de pasos de peces en Cataluña y sus estados de conservación y eficacia.A raíz de los malos resultados vistos en la eficacia de los pasos de peces en Cataluña se decidió desarrollar en el tercer bloque una nueva metodología de evaluación de la eficacia. Para ello previamente se estudian las metodologías de evaluación de eficacia actuales de los pasos de peces. A continuación se explica de forma detallada el proceso desarrollado, que se basa principalmente en el uso de software de modelización numérica del flujo de agua en 2D (FlatModel, desarrollado por el grupo de investigación GITS). La metodología tiene un planteamiento conceptual muy sencillo:contrastar las capacidades natatorias del pez con las exigidas por la escala. Esta comparación se consigue calculando la energía requerida para avanzar por la trayectoria ficticia del pez (línea de corriente) y estudiando la energía máxima que el pez puede generar. En función de si el pez muestra suficiente fortaleza o no se emite el veredicto de eficacia. El concepto que aparentemente parece sencillo se complica por el hecho de la aparición de un número de variables que afectan a los resultados: temperatura del agua, longitud del pez, especie, caudal de agua circulante…En el apartado final de conclusiones se exponen las ideas principales extraídas del desarrollo del estudio. Juntamente, se explicitan posibles futuras líneas de investigación que se han considerado interesantes a partir del estudio de la materia y que pueden ser llevadas a cabo perfectamente en el seno del grupo de investigación GITS.
... Existen distintos diseños: pasos rústicos, pasos de estanques sucesivos, esclusas para peces, ascensores para peces, entre otros (Elvira et al., 1998). Los pasos naturalizados se adaptan mejor para obstáculos de pequeña y mediana altura (Sanz-Ronda et al. 2011) existiendo los pasos rústicos, rampa de piedra y el río artificial (Sanz-Ronda et al., 2011, 2013Trapote, 2009). Sin embargo, la mayoría de los pasos han sido diseñados para salmónidos migratorios, lo que no ha favorecido en la abundancia de especies nativas de menores tallas (Mallen -Cooper y Brand, 2007). ...
In this study the quality of a section of the fluvial system known as Estero Nonguén located in the Biobío region in Chile was evaluated. This river was canalized for avoiding future floods and affecting surroundings towns. However, there have been no conducted evaluations on interventions to the river system to check and avoid damage to the natural movements of fish in the river. The presence of barriers in a section of the river was analyzed with quality and connectivity index. To propose a fish pass for a section of the river with an obstruction, the lineal ponderation method was used. The quality of the river was moderate with a deficient connectivity, blocking the movement of a group of fish over the obstruction. To reconnect the river, it is proposed the construction of a stone ramp, because of its low cost and simple flow, in compliance with the river environment.
Engineers and biologists have long desired to compare propulsive performance for fishes and underwater vehicles of different
sizes, shapes, and modes of propulsion. Ideally, such a comparison would be made on the basis of either propulsive efficiency,
total power output or both. However, estimating the efficiency and power output of self-propelled bodies, and particularly
fishes, is methodologically challenging because it requires an estimate of thrust. For such systems traveling at a constant
velocity, thrust and drag are equal, and can rarely be separated on the basis of flow measured in the wake. This problem is
demonstrated using flow fields from swimming American eels, Anguilla rostrata, measured using particle image velocimetry (PIV) and high-speed video. Eels balance thrust and drag quite evenly, resulting
in virtually no wake momentum in the swimming (axial) direction. On average, their wakes resemble those of self-propelled
jet propulsors, which have been studied extensively. Theoretical studies of such wakes may provide methods for the estimation
of thrust separately from drag. These flow fields are compared with those measured in the wakes of rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, and bluegill sunfish, Lepomis macrochirus. In contrast to eels, these fishes produce wakes with axial momentum. Although the net momentum flux must be zero on average,
it is neither spatially nor temporally homogeneous; the heterogeneity may provide an alternative route for estimating thrust.
This review shows examples of wakes and velocity profiles from the three fishes, indicating challenges in estimating efficiency
and power output and suggesting several routes for further experiments. Because these estimates will be complicated, a much
simpler method for comparing performance is outlined, using as a point of comparison the power lost producing the wake. This
wake power, a component of the efficiency and total power, can be estimated in a straightforward way from the flow fields.
Although it does not provide complete information about the performance, it can be used to place constraints on the relative
efficiency and cost of transport for the fishes.
OBSERVATION and analysis of the swimming of marine fish in laboratory aquaria and in the vicinity of fishing gear (C.S.W., unpublished) have indicated that small fish (0.1 m) can reach speeds up to 25 body lengths s-1 whereas larger fish (1 m) seem unable to exceed 4 body lengths s-1. Bainbridge1 showed that smaller fish were capable of higher tail beat frequencies than larger fish and forward motion resulting from one complete tail beat cycle (or one `stride') was between 0.6 and 0.8 times the length of the fish. In the present study the tail beat frequency or frequency of strides is considered to be limited by the contraction time of the swimming muscle of the fish, and maximum observed swimming speeds are found to fit the dimensions of the muscle twitch time and stride length.