Evaluación hidráulica y biológica de diseños de escalas de peces de hendidura vertical para especies de baja capacidad natatoria

Abstract

La construcción de obras hidráulicas transversales como presas, diques, azudes y otros obstáculos produce importantes cambios en el ecosistema fluvial. Estas estructuras constituyen una barrera física para los movimientos naturales de los peces, lo que repercute negativamente sobre sus poblaciones. Así, esta interrupción de la libre circulación ha sido identificada en muchos ríos como la causa principal de la extinción o el descenso poblacional de numerosas especies. Una de las soluciones para restaurar la conectividad longitudinal de los cursos fluviales es la construcción de escalas de peces. Estos dispositivos de remonte consisten, de forma general, en un canal en pendiente dividido por tabiques transversales de diferentes diseños que conforman una serie de depósitos o piscinas sucesivas. Este trabajo está centrado en las escalas de peces de hendidura vertical, en las que los tabiques poseen una hendidura vertical a lo largo de toda su altura. Su funcionamiento hidráulico está regido por las características geométricas de los estanques y de los tabiques transversales, e históricamente ha sido estudiado mediante modelización física a escala reducida. Estos estudios han puesto de manifiesto la complejidad del entorno hidrodinámico al que se enfrentan los peces al remontar una escala de hendidura vertical. En este momento, poco se sabe acerca del comportamiento de los peces en estas condiciones artificiales, lo que dificulta el establecimiento de criterios de diseño que garanticen la eficacia de los dispositivos. Además, esta falta de conocimiento es especialmente notable para ciertas familias de peces que han sido tradicionalmente menos estudiadas. En la presente tesis se evalúan distintos diseños de escalas de peces de hendidura vertical desde un punto de vista tanto hidráulico como biológico. La caracterización hidráulica está basada en cuatro parámetros: el patrón de flujo, la velocidad media en la hendidura, el calado en las piscinas y la potencia disipada por unidad de volumen. Mediante el uso complementario de la modelización numérica y física, se estudian estos parámetros en 33 diseños y se analiza su variación con las dimensiones geométricas de la escala. La evaluación biológica analiza si estas propiedades hidrodinámicas se ajustan a los requisitos de las especies objetivo. Por una parte, se desarrolla una metodología para estudiar el comportamiento de distintas especies en un modelo físico de una escala de hendidura vertical a tamaño real. La metodología se aplica a cinco ensayos diferentes en los que, a partir de grabaciones en vídeo de los movimientos de los peces, se reconstruyen sus trayectorias. Finalmente, se define una metodología para evaluar la bondad de un diseño desde un punto de vista biológico, aplicando restricciones de velocidad, turbulencia y calado. Para facilitar su utilización, se diseña una aplicación informática que incorpora los resultados obtenidos.