2.3.3.1 Introducción
Existe unha gran variedade de dispositivos de franqueo. De forma xeral, podemos dividilos en: dispositivos de franqueo especialmente deseñados para a baixada dos migradores, dispositivos de remonte e dispositivos específicos (Figura 2.13). Os dispostivos de remonte poden á súa vez dividirse en dispositivos de funcionamento continuo e dispositivos de funcionamento descontinuo.
Capítulo 2 2.28 Dispositivos de Franqueo Dispositivos de Remonte Dispositivos de Baixada Dispositivos Específicos Funcionamento Discontinuo Funcionamento Continuo
Sist. Captura e Transporte Esclusas
Ascensores
Ríos Artificiais Escalas de peixes
Rampas
Outros Pasos Rústicos
Represas Pasos de Anguías
Pasos para Alosas
Ralentizadores Depósitos Sucesivos Fenda Vertical
Figura 2.13. Tipoloxía de dispositivos de franqueo de obstáculos para peixes migradores.
2.3.3.2 Dispositivos de baixada
O éxito do ascenso dos peixes migradoras ás partes altas dos sistemas fluviais está invariablemente ligado á necesidade de que ditas especies (tal vez, noutros estadíos do ciclo biolóxico) podan realizar o camiño inverso, descendendo ata a desembocadura dos ríos (Odeh, 1999). Esta migración de baixada presenta os seus propios problemas debido á mortalidade e lesións producidas nas turbinas ou nos aliviadoiros das centrais hidroeléctricas, así como as posibles perdas cando os migradores toman camiños equivocados cara a distintos tipos de tomas de auga: derivacións industriais ou agrícolas. Os datos sobre a mortalidade producida polas turbinas presentan unha gran variación incluso do 0-100%, dependendo de factores como: tipo e deseño de turbina, condicións de operatividade, especie e tamaño dos peixes (OTA,1995). Os porcentaxes de mortalide en turbinas tipo Kaplan, que son xeralmente utilizadas en saltos de auga de menor altura, son de arredor 5-20% para os xuvenís dos salmónidos (Larinier, 2000).
A problemática da migración de baixada que requiriría un estudio exclusivo está ben estudiada para os salmónidos (Giorgi, 1987, 1988; Larinier, 1991; Wilson, 1991) e para outras familias de migradores (Berg, 1986; Stokesbury, 1991; DuBois, 1993; Mathur, 1994).
Os dispositivos para a migración de baixada están perfectamente glosados na literatura especializada (Clay, 1995; Larinier, 1998; Odeh, 1999) e quedan fora do alcance deste traballo polo que neste epígrafe limitarémonos a facer un percorrido superficial polos distintos tipos de sistemas usados habitualmente.
Os sistemas para a migración de baixada están formados por un dispositivo que impide o paso dos peixes á vez que fai de guía para encarrilalos a un camiño alternativo
(by-pass) que permite o paso cara a augas abaixo do obstáculo. A saída do by-pass pode
ser cara un depósito de recepción augas abaixo (plunge pool) ou cara a un capturadeiro para o seu posterior transporte (Odeh, 1999).
Estado do Coñecemento
2.29
Os sistemas de guiado pódense dividir en dous grandes grupos, a súa utilización simultánea non é excluinte (Ruggles, 1993; EPRI, 1994; OTA, 1995 infórmanos sobre o uso de un ou a combinación de varios sistemas con resultados variables):
- Barreiras Físicas: Consisten, de forma xeral, na instalación de enreixados de
porosidade inferior á talla do peixes (Larinier, 1998). Existen infinidade de modelos e sistemas:
- Paneis de rexas finas instalados temporalmente sobre os enreixados das tomas de auga (Aitken, 1966).
- Rexas rotativas autolimpantes (Nietzel, 1990; Rainey, 1990)
- Rexas deflectoras instaladas no interior das tomas de auga das turbinas (Williams, 1990)
- Pantallas tipo “Eicher” (Eicher, 1982) utilizadas comunmente con rexas tipo “Johnson” (Larinier, 1998).
- Pantallas móbiles somerxidas (Odeh, 1999)
- Pantallas inclinadas modulares (Modular Inclined Screen) (Amaral, 1999) - Pantallas estáticas (Strong, 1988)
- Barreiras Comportamentais: Non constitúen en si unha barreira material senón
que provocan un cambio no comportamento dos peixes o que induce unha alteración do seu percorrido (Elvira, 1998). Cowx (1998a) divídeas nas seguintes categorías:
- Pantallas de burbullas (Ebel, 1985; Stewart, 1996) - Barreiras luminosas (Larinier, 1998; Nemeth, 1992) - Barreiras eléctricas (Clay, 1995; Elvira, 1998)
- Pantallas acústicas (Knudsen, 1997; Carlson, 1995; Lambert, 1997). - Pantallas hidrodinámicas tipo “Louver” (Clay, 1995)
2.3.3.3 Dispositivos descontinuos
Dentro deste tipo de dispositivos encádranse os ascensores e as esclusas para peixes así como os sistemas de captura e transporte. A principal característica radica en que son dispositivos onde os peixes son pasivamente transportados (OTA, 1995) a diferencia das escalas de peixes clásicas onde o peixe debe realizar un traballo de natación activo para remontar o obstáculo. Outra diferencia importante é a descontinuidade da súa actividade derivada dun funcionamento cíclico o que implica trastornos no remonte natural dos peixes. Esta diferencia cun paso clásico convértese tamén no seu maior inconveniente, xa que o sistema é atractivo só nunha fase de tempo moi limitada polo que o peixe presente a pé de obstáculo pode deixar a zona antes de que o ciclo retorne a unha fase de atracción
2.3.3.3.1 Sistemas de captura e transporte
Os sistemas de captura e transporte son medidas con un alto custo de mantemento debido á necesidade continua e permanente de actuacións sobre o medio. Sen embargo poden ser unha solución apropiada para o paso a través de grandes presas, e cando os peixes deben ser transportados largas distancias ou existen un certo número de represamentos consecutivos (Petts, 1984; OTA, 1995).
O fundamento dos sistemas de captura e transporte consiste primeiramente en localizar o punto de acumulación dos migradores no obstáculo, atraelos de algún modo cara ó dispositivo de captura dotado cun sistema anti-retorno, capturalos e introducilos para o seu transporte en camións especializados (illados do exterior, sistemas de refrixeración mecánicos, control rigoroso da temperatura e do nivel de osíxeno, sistemas
Capítulo 2
2.30
de aireación) (Elvira, 1998). A liberación realízase directamente na auga dende o camión ou por medio de rampas auxiliares. É recomendable unha adaptación progresiva da temperatura do camión de transporte ás condicións ambientais da localización da solta, así como que a caída se realice cun caudal considerable de auga
Posibles inconvenientes deste tipo de sistema son a desorientación, lesións e mortalidade, atrasos na migración, e interrupción do instinto de retorno (homing instinct) que pode impedir o recoñecemento posterior da cunca fluvial propia (OTA, 1995).
Ebel (1985) destaca a eficacia deste procedemento para especies de salmónidos, e Cada (1993) informan sobre o seu uso en numerosas presas dos EEUU.
2.3.3.3.2 Esclusas de Peixes
As esclusas para peixes derivan directamente das esclusas clásicas de navegación. O paso de peixes migradores polas esclusas de navegación é, xeralmente, accidental (Klinge, 1994; Cowx, 1998b) debido á carencia de atracción deste tipo de obras (Elvira, 1998). Estudios realizados na presa de Bonneville no río Columbia (EEUU), demostran que tan só un 1,5% do migradores utilizan as esclusas de navegación, suxerindo que a utilización por parte dos salmónidos é menor que para outras familias como os ciprínidos. Sen embargo as esclusas de navegación, a condición de adaptar a súa xestión para conseguir unha corrente de atracción suficiente (Kipper, 1962; Jolimaitre, 1992), poden constituír un complemento non desprezable e incluso unha alternativa.
A partir do esquema de funcionamento das esclusas de navegación, J.H.T. Borland en Irlanda pon a punto sobre modelo reducido a primeira esclusa de peixes moderna que foi posteriormente construída na presa Leixlip, no río Liffey (Larinier,1998). Dende esa primeira experiencia, esclusas Borland foron construídas por todo o mundo (Clay, 1995; Quiros, 1989; Aitken, 1966).
Aínda que o deseño dunha esclusa Borland é moi flexible e pode adaptarse a un amplo rango de alturas e para varios tipos de salto son en xeral usadas para presas de máis de 10 m de altura (ata máis de 60 m, Aitken, 1996), xa que para menores alturas os dispositivos de paso clásicos son máis efectivos e económicos (Clay, 1995).
COMPORTA ABERTA COMPORTA ABERTA a) FASE ATRACCIÓN COMPORTA ABERTA COMPORTA PECHADA b) FASE ENCHIDO BY-PASS COMPORTA ABERTA COMPORTA PECHADA
c) FASE SAÍDA DOS PEIXES
BY-PASS
COMPORTA PECHADA
COMPORTA ABERTA
d) FASE DE VACIADO
Estado do Coñecemento
2.31
O ciclo de funcionamento, que pode durar entre 1-4 horas (Larinier, 1998), divídese en catro fases (Figura 2.14):
-Fase de Atracción: A comporta superior e a comporta inferior están abertas, creándose unha corrente de circulación dende a cámara superior cara á cámara de estabulación capaz de atraer ós migradores.
-Fase de Enchido: Péchase a comporta inferior, deixando unha pequena circulación da corrente por medio dun by-pass, de forma que a esclusa comeza a inundarse. O peixe ascende polo conducto ata acadar a cámara superior.
-Fase de Saída do Peixes: Coa comporta superior totalmente aberta e gracias á atracción da corrente que discorre polo by-pass o peixe é incitado a saír.
-Fase de Baleirado: Péchase a comporta superior e baléirase lentamente polo exutorio ata que a auga acada un nivel mínimo, momento no cal ábrese a comporta inferior. Reiníciase o ciclo.
Ademais do clásico deseño de esclusa Borland, existen outras variantes como a esclusa instalada na presa de Ardnacrusha no río Shannon en Irlanda onde a canle en pendente é substituída por un cilindro vertical (Clay, 1995) un sistema similar é utilizado na presa de Tzymlyanskij no río Don (Pavlov, 1989). Existen instalacións específicas para saltos de pequena altura, como a esclusa do río Meuse (Holanda) descrita por Deelder (1958).
O axeitado funcionamento das esclusa de peixes dependerá especialmente, como en todos os dispositivos de franqueo, do bo deseño da súa entrada e da efectividade da súa chamada. Outros factores determinantes serán: as velocidades e turbulencias no depósito de estabulación inferior, a velocidade de inundación, o tempo de saída dos peixes para non ser de novo arrastrados cara á parte inferior da esclusa, a duración das distintas fases do ciclo, etc. Incluso considerando pormenorizadamente estes factores moitas esclusas construídas en EEUU e Francia reveláronse ineficaces, abandonándose en favor das escalas de depósitos sucesivos (Larinier, 1998). Os principais problemas atopados tanto en esclusas construídas en EEUU como en Escocia é a incapacidade de incitar a todos os peixes a abandonar a cámara superior antes de que comezara a seguinte fase do ciclo (Fase de Baleirado) de forma que os migradores non foran arrastrados de novo cara á cámara inferior (Clay, 1995; Elvira, 1998).
2.3.3.3.3 Ascensores de Peixes
Os ascensores de peixes son dispositivos de franqueo descontinuos, o principio de funcionamento consiste nun sistema mecánico similar ós sistemas dos elevadores domésticos. As especies usuarias son capturadas a pé de obstáculo nunha cubeta rodeada dunha gaiola; esta cubeta é elevada xunto cos migradores que son liberados augas arriba da presa directamente perto da propia presa ou noutro punto do río (asociado a labores de captura e transporte) (Clay, 1995).
Existen diversas variantes dos ascensores para peixes, segundo o dispositivo de captura estea integrado na cubeta ou posúan sistemas de concentración mecanizada dos peixes. Ambos tipos comparten un ciclo de funcionamento moi similar (Larinier, 1998):
- Fase de Captura do peixe: a cubeta atópase na súa posición máis baixa e cara a ela son atraídos os peixes mediante un caudal de atracción, impedíndose cun dispositivo antirretorno, a súa escapatoria. Nos ascensores de concentración mecanizada, un enreixado móbil obriga ós peixes a avanzar dende o depósito de estabulación cara á cubeta.
Capítulo 2
2.32
- Fase de Elevación da Cubeta: A cubeta é elevada mediante un cabestrante eléctrico soportado por una estructura metálica ou de formigón. O derramamento dos migradores faise por basculamento da cubeta ou por baleirado coa axuda dunha comporta.
- Fase de Descenso da Cubeta: despois da etapa de derramamento, a cubeta descende ata a posición de captura.
Multitude de variables deben ser consideradas para o deseño dun ascensor de peixes cun funcionamento óptimo: velocidades de desprazamento do enreixado mecanizado (0.08-0.25 m/s), situación da entrada e caudal de atracción, salto na entrada (0.2-0.3 m), velocidades na entrada (0.6-1 m/s), volume da cuba de elevación (2-6 litros/troita ou 30-60 litros/salmón), espaciado (0.5 cm para anguía ata 3.5 cm para peixes de talla superior ós 30 cm) e natureza dos enreixados (barrotes preferentemente de sección rectangular), dimensións da canle de transferencia ó embalse, duración das distintas fases do ciclo, problemas de limpeza, especies consideradas, número de individuos presentes simultaneamente; a maioría destes criterios de deseño proceden da experiencia adquirida na costa este dos EEUU (Bell, 1984; Dalley, 1980, Rizzo, 1986) e máis recentemente en Francia (Travade, 1998)
As principais vantaxes da instalación dun dispositivo de franqueo como os ascensores de peixes reside no seu custo, practicamente independente da altura do obstáculo a franquear así como o reducido espacio que precisan. Tamén é subliñable o funcionamento practicamente invariable coas fluctuacións do nivel augas arriba, e a eficacia para especies que presentan dificultades nas escalas de peixes clásicas.
Os seus principais problemas derivan do seu funcionamento mecánico que ocasiona custos de funcionamento moi elevados e unha dispoñibilidade temporal menor (posibles avarías). Outro inconveniente é o propio sistema de traballo descontinuo que pode distorsionar a migración natural dos peixes (Larinier, 1998).
2.3.3.4 Ríos artificiais
Os ríos artificiais son sistemas formados por unha canle de baixa pendente (menores do 5%) que une a zona augas arriba do obstáculo coa zonas augas abaixo paralelamente
ó cauce principal, tentando imitar unha corrente natural (Figura 2.15). Dentro do dispositivo recréanse as condicións naturais de pendente, caudal e substrato, utilizando materiais similares ós da cunca, para integrar o dispositivo na zona (Elvira, 1998). Estas estructuras están sendo amplamente utilizadas despois do éxito acadado en Europa na súa utilización en pequenas presas (Parasiewicz, 1998; Gebler, 1996; Seifert, 1996; Jungwirth, 1996; Nielsen, 1996; Cowx, 1998a) sendo previsible que nos próximos anos, este dispositivo de salto sexa frecuentemente utilizado. A reducción da velocidade e a disipación da enerxía realízase mediante a modificación da rugosidade do leito coa sucesión de singularidades (pedras, bloques, espigóns) variablemente espaciadas (Larinier, 1998).
Aínda que existen híbridos intermedios, os ríos artificiais pódense dividir de forma xenérica en dous tipos:
- De umbrais espaciados, aqueles onde os umbrais, regularmente espaciados, crean unha sucesión de depósitos de forma que a disipación da enerxía hidráulica está concentrada a nivel do salto creado polo umbral,
- De rugosidade do leito, aqueles onde a disipación de enerxía está menos localizada e efectúase regularmente ó longo de todo o dispositivo pola rugosidade artificial do leito.
Estado do Coñecemento
2.33
O primeiro tipo dos ríos artificiais, pode ser considerado como unha derivación dos pasos de depósitos sucesivos clásicos adaptada a inflixir o menor impacto posible no medio. Un exemplo deste tipo de sistema é o paso de umbrais triangulares (3,33% de pendente) utilizados nos Países Baixos (Boiten, 1990) que se adapta optimamente a obstáculos instalados sobre cursos de auga de escasa pendente nos cales o nivel superior mantense practicamente constante. Outros tipo de umbrais, en escollera, son utilizados en ríos artificiais en Dinamarca onde con pendentes de entre 1%-1,5% permiten franquear saltos de ata 5 metros (Lonnebjerg, 1990).
Figura 2.15. Río artificial de Brion no río Gave de Pau nos Pirineos Atlánticos (Larinier, 1998).
Ademais da vantaxe dunha boa adaptación ás condicións paisaxísticas da zona, este tipo de obra permite unha utilización multiusos. Así respectando certos criterios de deseño pode constituír simultaneamente un dispositivo de salto e un percorrido de augas vivas para o descenso en canoas (Larinier, 1998).
Un dos inconvenientes é que o seu funcionamento óptimo redúcese a un pequeno rango de calado augas arriba así como a alta sensibilidade ás variacións do nivel augas abaixo (Odeh, 2000). Tamén debe terse en conta que a baixa pendente implicará unha gran necesidade de espacio así como problemas de atracción dos migradores derivados tanto das baixas velocidades como da busca activa que debe realizar o migrador para encontrar a entrada, desviándose do eixe natural do río (Cowx, 1998a)
2.3.3.5 Escalas de peixes
Referímos xenéricamente como escalas de peixes, ós dispositivos clásicos de remonte como as escalas de ralentizadores e as escalas de depósitos sucesivos, incluímos tamén nesta categoría, ás escalas de fenda vertical pola similitude de funcionamento coas anteriores.
2.3.3.5.1 Escalas de ralentizadores
As escalas de ralentizadores son dispositivos de franqueo que derivan dun modelo orixinal posto en funcionamento por un bioenxeñeiro belga, G. Denil. A idea orixinal consistía nunha canle rectilínea en pendente dividida por unha serie de separadores (deflectores ou ralentizadores) colocados próximos uns ós outros. Estes ralentizadores, que poden estar colocados tanto no laterais como no fondo, crean contracorrentes con velocidades opostas ó fluxo principal que aumentan a disipación de enerxía, á vez que
Capítulo 2
2.34
transferencia intensiva da cantidade de movemento asegurada polas correntes helicoidais secundarias (Larinier, 1998).
a) b)
Figura 2.16. Escala de ralentizadores planos a) tipo Denil e b) tipo Alaska (Odeh, 1999)
A hidrodinámica do paso (velocidades, dimensións das correntes helicoidais) dependen moi intimamente das características xeométricas dos diferentes modelos; calquera alteración nas dimensións establecidas pode causar modificacións importantes que resulten perxudiciais para a eficacia do dispositivo. Un bo funcionamento hidráulico só se produce para un pequeno rango de caudais: para caudais máis elevados só se forman esporadicamente as correntes helicoidais sendo patente a aparición de ondas que percorren a escala cara a augas abaixo; e para caudais pequenos o paso compórtase como unha escala de mini-depósitos sucesivos e non se forman as correntes helicoidais (Elvira, 1998).
As escalas de ralentizadores podemos dividilas en:
o Escalas de ralentizadores planos, tipo “Denil” (Figura 2.16a) e as súas variantes
como o os ralentizadores tipo “Fatou”
o Escalas con ralentizadores máis complexos, tipo “Alaska” (Figura 2.16b) o Escalas de ralentizadores de fondo
As escalas de ralentizadores planos tipo “Denil”, é a habitualmente máis usada. Pola súa simplicidade, unha das súas características principais é a facilidade constructiva.
O fluxo turbulento asociado a estas escalas reduce a sedimentación no interior da escala así como prove unha gran capacidade de atracción (Katopodis, 1992), pola contra o mal funcionamento debido á colmatación por corpos flotantes é un problema comunmente asociado a este tipo de escala (OTA, 1995). Debido ó seu fluxo turbulento e alta aireación está adaptada a migradores altamente capacitados (grandes salmónidos migradores, lamprea mariña ou grandes troitas) que ademais deben remontala sen descansar ó non existiren zonas de repouso, polo que é conveniente construír estanques de repouso cada 1.8-2.4 m de ascenso en vertical ou cada 10-12 m de percorrido a contracorrente (Larinier, 1998).
Na Figura 2.17 e na Táboa 2.10 podemos ver as dimensión xeométricas máis habituais no deseño de escalas tipo Denil, así como os valores dados por varios autores.
Estado do Coñecemento
2.35
Autor Pendente Anchura (L) Separación (P) Inclinación
Anon (1942) 25% 0.91 m 2/3 L 0.6 m 45º Lonnebjerg (1980) 16-25% Ídem Anon (1942) 0.67 L 45º Katopodis (1983 ) 12.5% e 16.67% 0.6-1.2 m Ídem Anon (1942) 47º, 49º Larinier (1998) 12-20% 0.6-1 m Ídem Lonnnbjerg (1980) 45º