De toevoeging van een natuurlijke vispassage aan een stuwdam in de Susquehanna-rivier in Pennsylvania zou migrerende vissen in staat moeten stellen gemakkelijker paaigebieden te bereiken, volgens onderzoekers van Penn State.

"Het basisidee is om een ​​deel van de dam open te maken en dan vissen door te laten, " zei Xiaofeng Liu, assistent-professor civiele techniek en hoofdonderzoeker van het project. "Het klinkt zo simpel, maar dat is het niet. Vissen zijn erg kieskeurig wat betreft de stroomsnelheid, turbulentie, fluctuatie en zelfs temperatuur en waterkwaliteit. Al deze dingen moeten samenkomen."

Trektochten met trekvissen langs de Susquehanna-rivier vanuit de Chesapeake Bay tijdens het paaiseizoen waren vroeger zo overvloedig, ze creëerden een bloeiende commerciële visserij-industrie. Ze waren ook een primaire voedselbron voor indianen en hielpen vroege Europese kolonisten om de hongerdood te bestrijden. Toen de York Haven Dam in 1904 werd gebouwd, echter, en drie extra dammen kort daarna, ze sloten de rivierloop af, waardoor de visserijsector - en de toekomst van de vissen zelf - met uitsterven wordt bedreigd.

Hoewel sommige vissen zich aanpasten en alternatieve locaties vonden om hun eieren te leggen, hun populaties zijn nog steeds gekelderd. Voordat de dam werd gebouwd en mensen de rivier vervuilden, tijdens de voorjaarsvisserij zwommen jaarlijks tientallen miljoenen vissen tegen de stroom in. In feite, in het voorjaar van 1827, Bij de riviermonding werden 15 miljoen vissen gevangen, zo veel dat sommige werden omgezet in kunstmest. Echter, tegen de jaren 80, biologen schatten de populatie van de overgebleven Amerikaanse elft, ooit de belangrijkste vis van de Susquehanna, om met duizenden te zijn langs de rivier en in de baai.

In de afgelopen decennia is Er zijn inspanningen geleverd om de rivier en haar zijrivieren geleidelijk weer open te stellen voor trekvissen. York Haven gebruikt nu een vistrap, waardoor vissen de dam kunnen passeren door te zwemmen en een reeks korte stappen op te springen, terwijl de andere drie dammen - Safe Harbor, Holtwood en Conowingo - gebruiken allemaal visliften, die functioneren als een lift, om de vissen naar de andere kant van de dam te vervoeren.

Ondanks deze inspanningen, de ladders en liften hebben slechts beperkt succes, omdat vissen nog steeds hun weg moeten vinden door gangen of in een liftkamer en vervolgens door alle vier de dammen moeten. Vaak raken vissen in de war en verdwalen ze onderweg. Om de situatie te verbeteren, Liu en zijn collega's ontwikkelen een "natuurachtige" vispassage voor York Haven, een ontwerp dat ze op termijn ook op andere locaties hopen te gebruiken.

Om de doorgang te maken, een deel van de dam zal worden verwijderd en vervangen door een instroomstructuur die zal nabootsen wat de vissen tegenkomen als ze in de natuur migreren. Aangezien de hydraulische omstandigheden op deze locaties complex zijn, zowel computationele als fysieke modellering zullen worden gebruikt om de onzekerheden die kunnen optreden onder verschillende stroomomstandigheden te verminderen.

Het team zal een 3D-computermodel met hoge resolutie gebruiken om turbulente stroming te bekijken en een tweede model om de beweging van vissen te volgen. Ze zullen die resultaten koppelen aan een fysieke, verkleind model waarmee ze ideale stromingskenmerken kunnen zien en hoe de beoogde vissoorten, de Amerikaanse elft en paling, zal reageren op deze voorwaarden.

"Hier in de buurt, in de bergachtige gebieden, deze beken en kreken hebben veel keien en rotsen en omgevallen bomen in het kanaal, " zei Liu. "Dat is de natuurlijke status van het kanaal en de vissen hebben zich daar door evolutie biologisch aan aangepast."

Om het natuurlijke puin in het gebied te simuleren, de onderzoekers zullen een model maken met meer dan 600 rotsblokken van 4 tot 6 voet, evenals variërende stroomvoorwaarden voor de behoeften van verschillende vissen.

"In principe, het is als een helling met haltes voor de vis om omhoog te klimmen, " zei Liu. "Maar de helling is misschien te lang of de hoogte is te hoog voor bepaalde vissen, dus we gaan ze rustplaatsen geven zodat ze door de stroomversnellingen tussen rotsblokken kunnen zwemmen en als ze moe zijn, ze kunnen rusten in het kielzoggebied achter de rotsblokken."

Als het succesvolle model eenmaal is ontwikkeld, het team zal het overdragen aan Cube Hydro Partners, LLC, de eigenaar en exploitant van de waterkrachtcentrale in York Haven en financier van het project.

"Het is belangrijk voor Cube Hydro om ervoor te zorgen dat onze projecten op een milieuvriendelijke en duurzame manier worden ontworpen en uitgevoerd, " zei Rick Cunningham, Cube Hydro's directeur marketing en verkoop. "Samenwerkingen met toonaangevende instellingen versterken onze filosofie en bieden praktische toepassingen voor de volgende generatie leiders in de waterkrachtindustrie."

Het bedrijf hoopt dat het project kritische informatie en kwantitatieve gegevens zal opleveren die hun ontwerp zullen verbeteren en door anderen kunnen worden gebruikt.

"Dit is een geweldige kans voor ons om met een energiebedrijf samen te werken aan een belangrijk milieuprobleem, " zei co-hoofdonderzoeker Peggy Johnson, decaan van het Schreyer Honours College en hoogleraar civiele techniek. "Het creëren van een functionerende en duurzame vispassage vereist interdisciplinair onderzoek en streeft naar herstel van een gezond milieu in de rivier."