EthoMoSt – Ethohydraulic model study on electrified fish guidance structures

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: SI/501758
• Titre du projet anglais: EthoMoSt – Ethohydraulic model study on electrified fish guidance structures

Mots-clé (Anglais)

Downstream fish migration, fish guidance structures, fish guidance efficiency, fish behavioural study

Description succincte (Allemand)

Der Fischabstieg durch Turbinen oder Wehrüberläufe von Kraftwerken kann zu erheblichen Verletzungen und Mortalitätsraten führen, was zu einem Rückgang der Fischbestände führt. Fischleitrechen mit horizontalen oder vertikalen Stäben und einem Bypass bilden ein effektives Fischleitsystem, um diese negativen Auswirkungen zu reduzieren. Ziel des vorliegenden Projekts ist es, die Fischleiteffizienz solcher Fischleitrechen durch die Ausstattung mit einem schwachen, elektrischen Feld zu erhöhen.

Description succincte (Anglais)

Downstream fish passage through turbines or over spillways of hydropower plants (HPPs) may cause significant fish injury or mortality, resulting in a decline of fish populations. Horizontal or Vertical Bar Racks with a Bypass System (HBR-BS or VBR-BS) are effective fish guidance technologies to mitigate such impacts. This project aims at increasing the fish guidance efficiency of these systems by adding a low-voltage electrical field.

Publications / Résultats (Allemand)

Documents annexés

• Fachartikel "Strom schützt Fische vor Turbinen" [PDF] 3'854 kB

Publications / Résultats (Français)

Documents annexés

• Article "L'électricité protège les poissons des turbines" [PDF] 3'787 kB

Rapport final (Allemand)

Der Fischabstieg durch Turbinen oder über Wehre von Kraftwerken kann erhebliche Verletzungen und Mortalitätsraten verursachen. Das ist einer der Faktoren, der zum Rückgang von Fischbeständen wesentlich beiträgt. Fischleitrechen mit horizontalen oder vertikalen Stäben und einem Bypass bilden ein effektives Fischleitsystem, um diese negativen Auswirkungen zu reduzieren und somit die freie Fischwanderung zu verbessern. Ziel des vorliegenden Projekts ist es, die Fischleiteffizienz solcher Fischleitrechen durch die Ausstattung mit einem schwachen elektrischen Feld für Fischarten mit bisher eher tiefen Effizienzen zu erhöhen. Im Herbst 2018 und Frühling 2019 wurden hydraulisch günstige Horizontal- und Vertikalrechen ohne Elektrifizierung mit sechs verschiedenen Fischarten in einem grossen etho-hydraulischen Versuchsstand getestet. Diese Daten sind als Referenz verwendet worden, um den Einfluss der Elektrifizierung zu quantifizieren. Nach einer umfangreichen Literaturrecherche wurden die elektrifizierten Fischleitrechen in Vorversuchen mit Bachforellen (Salmo trutta fario) und Aalen (Anguilla anguilla) im Juni 2019 getestet. Nach der Optimierung des Setups wurden die Hauptversuche mit Europäischen Aalen (Anguilla anguilla) und Schneidern (Alburnoides bipunctatus) im Herbst 2019 abgeschlossen. Alle getesteten Fischarten reagierten mit einer ausgeprägten Meidreaktion auf das elektrische Feld, was den elektrifizierten Fischleitrechen ein grosses Potenzial als Fischschutz- und allenfalls auch als Fischleitmassnahme bescheinigt. Kleine Änderungen im Aufbau des elektrischen Felds haben aber einen grossen Einfluss auf das Fischverhalten. Die Herausforderung besteht darin, elektrische sowie geometrische Parameter zu finden, um die Fische effizient in den Bypass zu leiten. Weitere Forschung ist nötig, um die Funktionsweise der elektrifizierten Fischleitrechen nicht nur als Fischschutz-, sondern auch als Fischleitmassnahme zu gewährleisten.

Documents annexés

• Etho-hydraulische Modellversuche an elektrifizierten Fischleitrechen - Schlussbericht [PDF] 3'067 kB

Rapport final (Anglais)

Downstream fish passage through turbines or over spillways of hydropower plants may cause significant fish injury or mortality, resulting in a decline of fish populations. Horizontal or Vertical Bar Racks with a Bypass System are effective fish guidance technologies to mitigate such impacts. This project aims at increasing the fish guidance efficiency of these systems by adding a low-voltage electrical field. In autumn 2018 and spring 2019, hydraulically optimized horizontal and vertical racks were tested with six different fish species in a large-scale etho-hydraulic flume without an electric field. The results of these live-fish tests serve as a basis to assess the effect of electric field on fish guidance efficiency of the guidance racks. An intensive literature review was carried out and the electrification of the guidance racks was planned. The set-up was optimized after the preliminary experiments with brown trouts (Salmo trutta fario) and European eels (Anguilla anguilla), which were carried out in June 2019. The main experiments with European eels (Anguilla anguilla) und spirlins (Alburnoides bipunctatus) were completed in autumn 2019. All tested fish species reacted with a distinct behavior to the electric field, which shows the large potential of electrified fish guidance racks as a fish protection measure. Small changes in the setup of the electric field had a large effect on the fish behavior, which makes it challenging to guide fish into the bypass efficiently.

Rapport final (Français)

La dévalaison des poissons à travers les turbines ou par-dessus les déversoirs des centrales hydroélectriques peut causer des blessures et des taux de mortalité importants. C'est l'un des facteurs qui contribuent de manière significative à la diminution des stocks de poissons. Les grilles constituées de barres horizontales ou verticales avec un exutoire forment un système efficace de protection et de guidage des poissons pour réduire ces effets négatifs et ainsi améliorer la libre migration des poissons. L'objectif du présent projet est d'augmenter l'efficacité de ces grilles en leur fournissant un champ électrique faible pour des espèces de poissons dont l'efficacité était auparavant assez faible. En automne 2018 et en printemps 2019, des grilles horizontales et verticales hydrauliquement favorables sans électrification ont été testées avec six espèces de poissons différentes dans un essai étho-hydraulique de grande taille. Ces données ont été utilisées comme référence pour quantifier l'impact de l'électrification sur l'efficacité de ces grilles. Après une analyse bibliographique approfondie, les grilles électrifiées de protection et de guidage des poissons ont été testés lors d'essais préliminaires avec des truites brunes (Salmo trutta fario) et des anguilles (Anguilla anguilla) en juin 2019. Après avoir optimisé les paramètres électriques et géométriques, les principaux essais avec des anguilles européennes (Anguilla anguilla) et des spirlins (Alburnoides bipunctatus) ont été achevés en automne 2019. Toutes les espèces de poissons testées ont réagi en évitant fortement le champ électrique, ce qui atteste du grand potentiel des grilles électrifiés pour la protection des poissons. Cependant, de petites modifications de la structure du champ électrique ont une influence majeure sur le comportement des poissons. Le défi consiste à trouver des paramètres électriques et géométriques pour guider efficacement le poisson dans l’exutoire.