Evaluation of techniques used to protect tailrace fishes during turbine maneuvers at Três Marias Dam, Brazil

Turbine dewatering and stop/startup may lead to the death of tons of fish at Brazilian power dams. The Três Marias Dam (TMD) on the São Francisco River has adopted two techniques to reduce the quantity of fish, mostly mandi (Pimelodus maculatus, Pimelodidae), affected by these maneuvers. They are: (i) spill before turbine dewatering to attract fish out of the tailrace, and (ii) fish screens in the stop log slots during turbine stop/startup to prevent fish from entering the draft tube. Here, we investigated whether spill and fish screens reduced the quantity of fish affected by turbine dewatering and stop/startup at TMD. We also determined whether the biomass of mandi trapped during turbine dewatering may be predicted by turbine discharge (Q) and/or catch per unit effort (CPUE) of mandis in the tailrace. Due to insufficient statistical power, our data were inconclusive as to whether spill attracted mandi out of the tailrace. We verified that the presence of fish screens significantly reduced the biomass of dead/moribund fish during turbine stop/startup. The biomass of mandis trapped in the draft tube during turbine dewatering was mainly influenced by Q (r² = 0.67), followed by CPUE (r² = 0.49). Since the trapped fish biomass correlated negatively with Q, we recommend that Q be maximized before turbine dewatering to reduce quantity of mandi trapped in the draft tube. The information presented here may be useful for reducing the quantity of fish affected by turbine maneuvers at TMD, as well as other dams.

Drenagem e parada/partida de turbina podem provocar a morte de toneladas de peixes em usinas hidrelétricas brasileiras. A usina de Três Marias (UTM), rio São Francisco, adotou duas técnicas para reduzir a quantidade de peixes, principalmente do mandi (Pimelodus maculatus, Pimelodidae), afetada durante essas manobras. Essas são: (i) vertimento antes da drenagem de turbina para atrair peixes para fora do canal de fuga, e (ii) grades nas guias das comportas ensecadeiras durante paradas/partidas para prevenir a entrada de peixes no tubo de sucção. Neste estudo, investigamos se o vertimento e as grades reduziram a quantidade de peixes afetados durante drenagem e parada/partida de turbina na UTM. Nós também determinamos se a biomassa de mandis aprisionados em drenagem de turbina pode ser predita pela vazão da turbina (Q) e/ou pela captura por unidade de esforço (CPUE) de mandis no canal de fuga. Devido ao poder estatístico insuficiente, nossos dados foram inconclusivos se o vertimento atraiu mandis para fora do canal de fuga. Verificamos que a presença das grades reduziu significativamente a biomassa de peixes mortos/moribundos em paradas/partidas de turbinas. A biomassa de mandis aprisionada no tubo de sucção nas drenagens foi influenciada principalmente pelo Q (r² = 0.67), seguida da CPUE (r² = 0.49). Como essa biomassa foi negativamente correlacionada com Q, recomendamos que Q seja máxima antes da drenagem para reduzir a biomassa de mandis aprisionada no tubo de sucção. Acreditamos que as informações apresentadas aqui poderão ser úteis para reduzir a quantidade de peixes afetada em manobras de turbinas na UTM e outras usinas hidrelétricas.

Temporal variation in fish community in the tailrace at Três Marias Hydroelectric Dam, São Francisco River, Brazil

Damming rivers to generate hydroelectric energy causes a series of changes in the environment, including impacts on the ichthyofauna. Knowledge of the fish community immediately downstream from a hydroelectric dam can help to reduce the negative effects of dam operation, such as fish entrance into the draft tube during turbines maintenance. We evaluated the temporal variation in fish community composition and abundance, near Três Marias Hydroelectric Dam (TMD), and its relationship with abiotic variables. Samples (n = 18) were carried out using gill nets in the tailrace of the dam, over the course of a hydrological year, at six time points during a 24-hour period. Abiotic data were also sampled to assess the relationship with the biotic data. In the tailrace, Characiformes showed the highest richness, while Siluriformes were the most abundant. Of the 33 species sampled, six were migratory. The fish community was significantly different between the dry and wet seasons, with higher abundances during the wet season. In the wet season, the frequency of migratory species in the community rose from 0.7 to 18.3%, and Pimelodus maculatus accounted for 14.5% of the overall abundance. We observed that Characiformes captures occurred mainly in the morning, with peak activity between 5:00 and 9:00 h. Siluriformes showed greater nocturnal activity and were largely captured between 17:00 and 21:00 h. Synchronizing operational maneuvers that represent high risk to the fish with periods of low abundance in the tailrace, i.e., during months of low precipitation, may be a measure to reduce the impact of the operation on the downstream fish community.

O barramento de rios para implantação de hidrelétricas causa uma série de modificações no ambiente, gerando impactos sobre a ictiofauna. O conhecimento sobre a comunidade de peixes encontrada imediatamente à jusante pode auxiliar na redução de impactos gerados pela sua operação. Assim, avaliamos as variações temporais na comunidade de peixes próxima à Usina Hidrelétrica de Três Marias quanto à composição de espécies, abundância e suas relações com variáveis abióticas. Foram realizadas 18 coletas com redes de emalhar no canal de fuga da usina, durante um ano hidrológico, em seis horários ao longo de 24 h, quando também foram obtidos dados abióticos. Foi observado que no canal de fuga da usina, Characiformes apresentou uma maior riqueza, enquanto os Siluriformes foram os mais abundantes. Das 33 espécies coletadas seis eram migradoras. A comunidade de peixes foi significativamente diferente entre os meses de seca e chuva, com maior abundância no período de chuva. Neste período, a frequência das espécies migradoras na comunidade subiu de 0,7 para 18,3%, sendo que Pimelodus maculatus representou 14,5% da abundância. A maior captura de Characiformes se deu no período da manhã com pico de atividade de 5:00 às 9:00 h. Os Siluriformes apresentaram maior atividade à noite, principalmente das 17:00 às 21:00 h. Conciliar manobras que oferecem mais riscos para os peixes com o período de menor abundância no canal de fuga, ou seja, nos meses de baixa pluviosidade, pode ser considerada medida para reduzir o impacto da operação sobre a comunidade à jusante.