L'ajout d'un passage à poissons de nature à un barrage de la rivière Susquehanna en Pennsylvanie devrait permettre aux poissons migrateurs d'atteindre plus facilement les frayères, selon les chercheurs de Penn State.

"L'idée de base est d'ouvrir une partie du barrage puis de laisser passer les poissons, " a déclaré Xiaofeng Liu, professeur adjoint de génie civil et chercheur principal principal du projet. "Ça a l'air si simple, mais ce n'est pas. Les poissons sont très pointilleux en termes de vitesse d'écoulement, turbulence, fluctuation et même la température et la qualité de l'eau. Toutes ces choses doivent être réunies."

La randonnée des poissons migrateurs le long de la rivière Susquehanna depuis la baie de Chesapeake pendant la saison de frai était si abondante, ils ont créé une industrie de la pêche commerciale florissante. Ils étaient également une source de nourriture principale pour les Amérindiens et ont aidé les premiers colons européens à lutter contre la famine. Lorsque le barrage York Haven a été construit en 1904, cependant, et trois barrages supplémentaires peu de temps après, ils ont coupé le cours de la rivière, mettant l'industrie de la pêche - et l'avenir des poissons eux-mêmes - en danger d'extinction.

Bien que certains poissons se soient adaptés et aient trouvé d'autres endroits pour pondre leurs œufs, leurs populations ont encore chuté. Avant que le barrage ne soit construit et que les humains ne polluent la rivière, des dizaines de millions de poissons nageaient à contre-courant chaque année pendant la remontée printanière. En réalité, au printemps 1827, 15 millions de poissons ont été pêchés à l'embouchure du fleuve, tellement que certains ont été transformés en engrais. Cependant, dans les années 1980, les biologistes ont estimé la population d'aloses américaines restantes, une fois le premier poisson de Susquehanna, être par milliers le long du fleuve et dans la baie.

Au cours des dernières décennies, des efforts ont été faits pour rouvrir progressivement le fleuve et ses affluents aux poissons migrateurs. York Haven utilise maintenant une échelle à poissons, qui permet aux poissons de franchir le barrage en nageant et en sautant une série de courtes marches, tandis que les trois autres barrages - Safe Harbor, Holtwood et Conowingo - tous utilisent des ascenseurs à poissons, qui fonctionnent comme un ascenseur, pour transporter le poisson de l'autre côté du barrage.

Malgré ces efforts, les échelles et les ascenseurs n'ont qu'un succès limité car les poissons doivent encore trouver leur chemin à travers des passages ou dans une chambre d'ascenseur, puis traverser les quatre barrages. Souvent, les poissons deviennent confus et se perdent en cours de route. Pour améliorer la situation, Liu et ses collègues développent un passage à poissons « naturel » pour York Haven, une conception qu'ils espèrent éventuellement utiliser à d'autres endroits également.

Pour créer le passage, une partie du barrage sera supprimée et remplacée par une structure dans le cours d'eau qui imitera ce que les poissons rencontrent lorsqu'ils migrent dans la nature. Les conditions hydrauliques étant complexes sur ces sites, la modélisation informatique et la modélisation physique seront utilisées pour réduire les incertitudes qui peuvent survenir dans différentes conditions d'écoulement.

L'équipe utilisera un modèle informatique 3D à haute résolution pour examiner l'écoulement turbulent et un deuxième modèle pour suivre le mouvement des poissons. Ils associeront ces résultats à un examen physique, modèle réduit qui leur permettra de voir les caractéristiques de débit idéales et comment les espèces de poissons ciblées, l'alose et l'anguille d'Amérique, répondra à ces conditions.

"Dans les alentours, dans les régions montagneuses, ces ruisseaux et ruisseaux ont beaucoup de rochers et de rochers et d'arbres tombés dans le canal, " a dit Liu. " C'est l'état naturel du canal et les poissons se sont biologiquement adaptés à cela à travers l'évolution. "

Pour simuler les débris naturels de la zone, les chercheurs créeront un modèle qui comprend plus de 600 rochers de 4 à 6 pieds, ainsi que des conditions d'écoulement variables pour les différents besoins des poissons.

"Essentiellement, c'est comme une rampe avec des arrêts pour que les poissons grimpent, " dit Liu. " Mais la rampe peut être trop longue ou l'élévation est trop haute pour certains poissons, donc on va leur fournir des aires de repos pour qu'ils puissent nager dans les rapides entre les blocs et quand ils sont fatigués, ils peuvent se reposer dans la zone de sillage derrière les rochers."

Une fois le modèle réussi développé, l'équipe la cédera à Cube Hydro Partners, SARL, propriétaire et exploitant de la centrale hydroélectrique York Haven et partenaire financier du projet.

« Il est important pour Cube Hydro de s'assurer que nos projets sont conçus et exploités de manière écologiquement rationnelle et durable, " a déclaré Rick Cunningham, Directeur du marketing et des ventes de Cube Hydro. « Les partenariats avec des institutions de premier plan renforcent notre philosophie et fournissent des applications concrètes à la prochaine génération de leaders de l'industrie hydroélectrique.

La société espère que le projet fournira des informations critiques et des données quantitatives qui amélioreront leur conception et pourront être utilisées par d'autres.

« C'est une opportunité passionnante pour nous de faire équipe avec une société d'énergie sur un problème environnemental important, " a déclaré la co-chercheuse principale Peggy Johnson, doyen du Schreyer Honors College et professeur de génie civil. « Créer un passage à poissons fonctionnel et durable nécessite une recherche interdisciplinaire et vise à restaurer un environnement sain dans la rivière. »