Marcell Szabo-Meszaros, Christy Ushanth Navaratnam, Jochen Aberle, Knut Alfredsen (Norwegian University of Science and Technology), Ana T. Silva, Torbjørn Forseth (Norwegian Institute for Nature Research), Olle Calles (Karlstad University) and Hans-Petter Fjeldstad (SINTEF Energy Research) recently published the scientific paper ”Experimental hydraulics on fish-friendly trash-racks: an ecological approach” in the journal Ecological Engineering. The study is part of the project SafePass, where methods for safe and efficient migration for salmonids and European eel past hydropower structures are evaluated. SafePass aims to facilitate fish migration in regulated rivers, using perspectives of both the fish and the hydropower industry. Read more about SafePass here.

In the abstract of the paper, the authors write: ”The obstruction of fish migratory routes by hydroelectric facilities is worldwide one of the major threats to freshwater fishes. During downstream migration, fish may be injured or killed on the trash-racks or in the hydropower turbines. Fish-friendly trash-racks that combine both ecological and technical requirements are a solution to mitigate fish mortality at a low operational cost. This study presents results from an experimental investigation of head-losses and the hydrodynamic performance of six angled trash-rack types with 15 mm bar spacing, varying bar-setup (vertical-streamwise, vertical-angled and horizontal bars) and bar profiles (rectangular and drop shape) under steady flow conditions. The trash-racks were positioned at 30° to the wall of the flume and combined with a bypass at their downstream end. The impact of the different trash-rack types on the upstream flow field was characterized using Image based Volumetric 3-component Velocimetry (V3V) and at the bypass-entrance using an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). The results show that trash-racks with vertical streamwise and horizontal oriented bars with drop-shape profiles have similar head-losses (13% difference), while trash-racks with vertical-angled bars provide 3–8 times larger head-losses compared to the remaining configurations. The velocity measurements showed that the highest flow velocities occurred for configurations with vertical-angled bars (0.67ms−1 and 0.81ms−1 on average, respectively).Turbulence related parameters (e.g. Reynolds shear stresses and Turbulent kinetic energy) were also investigated to evaluate the performance of the alternative trash-racks from both, engineering and ecological perspectives.”

Access the paper here, or e-mail any of the authors.

The Volumetric 3-component Velocimetry (V3V) system used in the study.

Stina Gustafsson presenting her thesis.

Last Friday, Stina Gustafsson successfully defended her PhD-thesis Habitat compensation in nature-like fishways – effects on benthos and fish”. Paul Giller (Cork University, Ireland) was the opponent, and Frauke Ecke (SLU, Sweden), Brendan McKie (SLU, Sweden) and Jouni Taskinen (University of Juväskylä, Finland) constituted the grading committee.

Stina Gustafssons supervisors during her PhD were Martin Österling and Olle Calles.

The thesis is available online here. Contact Stina Gustafsson for questions and additional information.

 

Johan Watz, Anders Nilsson and Olle Calles from Karlstads Universitet, and Jonas Elghagen from Elghagen FIskevård, recently published the scientific note ”Evaluation of a novel mobile floating trap for collecting migrating juvenile eels, Anguilla anguilla, in rivers” in the journal Fisheries Management and Ecology.

In the abstract, the authors write: ”To improve the situation for the threatened European eel in regulated rivers, better methods need to be developed that more efficiently collect and transport juvenile eels past dams. In this study, a novel mobile, floating eel trap is described, and the results from an evaluation of the trap in two Swedish regulated rivers are presented. The mobile trap was designed to reduce the length of the climbing distance while maximizing the width of the entrance. The mobile trap caught more juvenile eels than a stationary eel ladder, serving as control. Furthermore, the mobility of the floating trap enables adaptive placement and thus offers managers the possibility to search for the spatial optimum for trapping efficiency.” Access the paper here, or e-mail any of the authors

The mobile floating trap next to the stationary eel ladder used as control. Photo from the Watz et al. 2017.

The mobile floating trap without cover. Juvenile eels climb the short and wide ramps (black) and slide (on the small metallic shutes) towards the left (in the photo) were they are collected. Photo: from the papers supplementary material.

The trap in the tailrace of a hydropower plant in River Lagan.

A sample of juvenile eels caught in the study, here held in a 10 L bucket.

I en rapport, och vid ett seminarium på måndag i Arlanda, presenterar Karlstads universitet nu resultaten från ett femårigt forskningsprojekt som undersökt möjligheter till att öka överlevnaden hos nedströmsvandrande laxfisk i Klarälven. I ett pressmeddelande i anslutning till seminariet skriver universitetet tillsammans med Fortum:

Sedan 1930-talet har lekvandrande lax och öring årligen infångats vid första vandringshindret i älven och åkt lastbil förbi den utbyggda delen för att släppas av och möjliggöra naturlig lek på platser ovanför det åttonde kraftverket, Edsforsen. Parallellt sker kompensationsutsättningar av odlad laxfisk nedströms det första vandringshindret för att möjliggöra ett fiske efter lax och öring i Vänern. Den vilda laxfisken skyddas samtidigt genom fredningsbestämmelser.

Karlstad universitet och Fortum har bedrivit forskningssamarbete om lax och öring i Klarälven under många år. Den kumulativa dödligheten hos ung lax under nedströmsvandring och kraftverkspassager har visat sig vara hög. Bland de resultat som redovisas från det senaste projektet påvisades en ännu högre dödlighet för utlekt fisk, där endast enstaka märkta utlekta laxar framgångsrikt passerade alla dammar. Projektet – som riktat in sig på att ge underlag för att förbättra just överlevnaden för laxungar och utlekt lax på vägen från lek – visar också att spill vid kraftverken har stor betydelse för den utlekta laxens passagemöjligheter. Liknande resultat inhämtades, som en del av projektet, för ung lax i Winooski River i USA.

– Kraftverken utgör de facto vandringshinder för fisken, både uppströms och nedströms. I detta forskningsprojekt har vi fokuserat på att få kunskap om laxens vandringsbeteende för att kunna förbättra möjligheterna för fiskens nedströmsvandring. Något som tidigare varit eftersatt, inte bara i Klarälven utan på många platser i världen, säger projektledaren Larry Greenberg på Karlstads universitet.

Projektet föreslår att en ökad överlevnad bland nedströmsvandrande laxfisk skulle kunna åstadkommas genom att fisken leds av från Edsforsens turbinintag och samlas upp för transport förbi kraftverken och sätts ut nedströms Forshaga kraftverk. Eftersom det finns ytterst få exempel på avledare vid kraftverk av Edsforsens storlek och geografiska placering, är samtliga studerade åtgärdsalternativ att betrakta som experimentella och kommer att kräva utvärderingar och modifieringar under en försöksperiod som bör spänna över flera år. Av de sex olika åtgärdsförslag som studerats förordas två lösningar med s k. beta-avledare. Alternativet beräknas kosta ca. 130 milj kr som engångskostnad samt ca. 8,5 milj kr i årliga löpande kostnader.

– Det är viktigt att hitta rätt lösning för rätt vattendrag. Ett exempel på detta är just Klarälven – ett vattendrag med åtta vattenkraftverk från första vandringshinder upp till laxens kvarvarande lek- och uppväxtområden – där vi under senare tid sett en positiv trend för den unika populationen av Klarälvslax. Projektets resultat har nu gett oss viktig kunskap om hur laxstammen i Klarälven ytterligare kan stärkas, säger Marco Blixt som är fiskeansvarig på Fortum.

Av de cirka 8,3 miljoner kr som satsades i projektet mellan år 2012 och 2016 kommer 1,1 miljoner kr från Karlstads universitet, 2 miljoner kr från det EU-finansierade interregprojektet ”Vänerlaxens fria gång” samt ca 5,2 miljoner kr från Fortum: hälften från interna forskningsanslag och hälften från Fortums miljöfond, som finansieras genom försäljningen av Bra miljömärkt el.”

Rapporten finns tillgänglig online här: Förbättrad nedströmspassage för vild laxfisk i Klarälven

 

 

Herting

The Herting dam with the low sloping intake rack in the intake channel to the left and the large nature-like fishway to the right. (Photo from Fiskevårdstekniks film)

Recently, the paper ”Upstream and downstream passage of migrating adult Atlantic salmon: Remedial measures improve passage performance at a hydropower dam” was published in the journal Ecological Engineering. The paper was authored by Daniel Nyqvist, Anders Nilsson, Ingemar Alenäs, Jonas Elghagen, Mats Hebrand, Simon Karlsson, Stefan Kläppe and Olle Calles. They summarize the paper: ”Habitat connectivity is central for life-cycle progression for migrating organisms. Passage of hydropower dams is associated with mortality, delay, and migratory failure for migrating fish, and the need for remedial measures to facilitate passage is widely recognized. Lately, nature-like fishways have been promoted for upstream migrating fish, and low-sloping turbine intake racks for downstream migrating fish, but evaluations of these remedial measures are largely lacking. At Herting hydropower dam in southern Sweden, a technical fishway for upstream migrating salmonids, and a simple bypass entrance/trash gate for downstream migrating fish have been replaced by a large nature-like fishway for up and downstream migrating fish, and a low-sloping rack, guiding downstream migrating fish to the bypass entrance, has been installed. In this study, we evaluated these remedial measures for adult Atlantic salmon, spawners and kelts, in a before/after improved remedial measures radio telemetry study. Passage performance was improved for both up- and downstream migrating adult Atlantic salmon after remedial measures. Passage rate increased for fish migrating in both directions, and overall delay decreased while overall passage efficiency increased for upstream migrating fish. After the improved passage solutions almost all tagged fish passed the dam with very little delay. Before modifications, upstream passage performance through the technical fishway was higher at higher temperatures, at day compared to night, and for males compared to females. No such effects were observed for the after-measures nature-like fishway, indicating good passage performance for both sexes under a wide range of environmental conditions. Similarly, for downstream migrating kelts, discharge positively affected passage rate before but not after the fishway modifications. Altogether, our work demonstrates the possibility of coexistence between hydropower and Atlantic salmon in a regulated river.”

Access the paper here. For questions, e-mail the authors.

Forskare inom NRRV vid Karlstads Universitet ska under de kommande tre åren undersöka ekologiska effekter av utrivningen av en kraftverksdamm, samt hur fisk påverkas av så kallade ”fiskvänliga” turbiner. Forskningen kommer att ske i Mörrumsån (dammutrivning) och i Emån (fiskvänlig turbin). De involverade forskarna är (än så länge) Lutz Eckstein, Anders Nilsson, Olle Calles och Martin Österling och gruppen förväntas undesöka allt från växtsamhällen till fiskars beteende. Projektet finansieras av KK-stiftelsen och är ett samarbete mellan Karlstads Universitet, Uniper, Sveaskog och Power house. Läs mer om projektet på fiskejournalen.se eller på kau.se.

Är du en disputerad biolog som tycker att det här låter intressant? Projektet har utlyst en postdoc tjänst. Läs mer här.

Dam Removal Europe in León

Posted by Daniel Nyqvist | International

Last week a Dam Removal Europe workshop was organized in León, Spain. Dan Removal Europe partners gathered managers, conservation organizations, and researchers to discuss experiences and future work on dam removal. From Karlstad University Olle Calles presented on dam removal projects in Örebro county, Mörrumsån, Nianån and Gnarpsån. Lissie de Groot, an Erasmus trainee at Karlstad University and World Fish Migration Foundation, presented her ongoing work on developing a GIS-tool for dam removals in Europe. Other presentation spanned from dam removal in the local Duero basin to large removal projects in the Penobscot River, USA, with interesting presentations also from England, Finland, France and other parts of Spain. PDF:s from most presentations can be downloaded here.

damremoval

A small dam was actually being removed during the workshop’s field trip.

The Duero Basin Authority has produced a short film about fish migration, dam passage, and river restoration i Spain. It is available online (with subtitles) here.

Förra veckan besökte en grupp forskare från NRRV vid Karlstads Universitetet Gnarpsån och Nianån. Båda vattendragen mynnar i Östersjön och kommer vara föremål för ambitiösa dammutrivningsprojekt. Totalt kommer tre reglerdammar och tre vattenkraftverk att rivas ut. Åtgärderna förväntas gynna vandrande fisk såsom havsöring, sik, flodnejonöga och ål men även andra djur- och växtarter lär dra nytta av de öppnade vandringsvägarna och restaurerade habitaten. NRRV och Karlstads Universitet är inblandade i utvärderingen av åtgärderna. Planen är att undersöka dammutrivningens effekter på, bland annat, den vandrande fisken, flodpärlmusslor, bottenfauna och strandvegetation.

dam_removal_dam

En av dammarna som kommer att rivas ut.

dam_removal_habitat

Habitat som kommer att öppnas upp för vandrande fisk.

dam_removal_lutz

Lutz Eckstein undersöker strandvegetation i området.

dam_removal_martin

Martin Österling kollar på flodpärlmusslor.

dam_removal_torrfara

Dammutrivningen kommer att öppna torrfåran för fisk, bottenfauna och vattenväxter men även påverka omgivande ekosystem.

Under Fiskmarknaden i Luleå tidigare i år, presenterade Johan Andreasson (Hudiksvalls kommun) dammutrivningsprojekten i de båda åarna. Hans presentation finns tillgänglig online här: Dammutrivningen av Nianåns enda kraftverk, erfarenheter och vad som komma skall.

essex2

The hydroelectric dam in the study. Turbine intakes and bypass entrances to the left, open spill gates to the right. Photo from Google Maps.

The paper ”Migratory delay leads to reduced passage success of Atlantic salmon smolts at a hydroelectric dam” by Daniel Nyqvist (Kau), Larry Greenberg (Kau), Elsa Goerig (INRS, Quebec) , Olle Calles (Kau) , Eva Bergman (Kau), William Ardren (US Fish and Wildlife), and Theodore Castro-Santos (USGS) was recently published in the journal Ecology of Freshwater Fish. The paper presents a study on the behavior of landlocked Atlantic salmon smolts in the Winooski River in Vermont, USA.

In the abstract the authors write:”Passage of hydropower dams is associated with mortality, delay, increased energy expenditure and migratory failure for migrating fish and the need for remedial measures for both upstream and downstream migration is widely recognized. A functional fish passage must ensure safe and timely passage routes that a substantial portion of migrating fish will use. Passage solutions must address not only the number or percentage of fish that successfully pass a barrier, but also the time it takes to pass. Here we used radio telemetry to study the functionality of a fish bypass for downstream-migrating wild-caught and hatchery-released Atlantic salmon smolts. We used time to event analysis to model the influence of fish characteristics and environmental variables on the rates of a series of events associated with dam passage. Among the modeled events were approach rate to the bypass entry zone, retention rates in both the forebay and the entry zone and passage rates. Despite repeated attempts, only 65% of the tagged fish present in the forebay passed the dam. Fish passed via the bypass (33%), via spill (18%) and, via turbines (15%). Discharge was positively related to approach, passage, and retention rates. We did not detect any differences between wild and hatchery fish. Even though individual fish visited the forebay and the entry zone on multiple occasions, most fish passed during the first exposures to these zones. This study underscores the importance of timeliness to passage success and the usefulness of time to event analysis for understanding factors governing passage performance.”

Read the abstract and access the paper here. If you don’t have access to the journal’s content, email any of the authors.

Intresserade barn samlas kring ålakvariet medan Martin Österling och Olle Calles berättar. Foto från Värmlands Folkblad.

Igår presenterades ål och ålforskning för barn i aulan på Karlstads Universitet. Som en del av Barnens universitet berättade Olle Calles och Martin Österling om ålens vandring från Sargassohavet till våra kuster,vattendrag och sjöar, och tillbaka igen. Den kraftiga minskningen av ålbestånden under de senaste årtiondena illustrerades och en ålyngelledare för att leda ålyngel förbi vattenkraftverk byggdes på scen. Tillslut förevisades levande ålar och radiotelemetri-utrustning för intresserade barn. Även Johan Watz, postdoc vid Karlstads Universitet, och Lissie de Groot, Erasmus-praktikant vid universitetet, deltog i arrangemanget.

Lokalpressen var på plats och rapporterade senare om ålen på Barnens universitet:

Värmlands Folkblad: Lärde skolbarn rädda ålar

Nya Wärmlands Tidning: Barnens universitet är tillbaka