Evaluation Of Fish Passage Design: A Case Study In Vereinigte Weißeritz River

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015Barajlar, akarsu sistemindeki akım şartlarını değiştirerek oluşturdukları göllerle yeni bir hayat ortamı (habitat) sağlayarak balıklar üzerinde olumlu etki yaparken, balık geçişlerini engelledikleri için balık türleri üzerinde, balıkların nesillerinin tükenmesine kadar varan çok ciddi olumsuz etkileri de bulunmaktadır. Ayrıca dolu savaklar, su alma ağızları, hidroelektrik santral ve dip savaklardan geçen balıklar ciddi şekilde yaralanabilir, hatta ölebilirler. Bu olumsuz etkileri azaltmak için genellikle baraj ve bağlamalarda balık geçitleri ve ızgara tesisleri planlanır. Balık geçitleri ve ızgara tasarımına, hukuk, topografya, zemin durumu, balık biyolojisi, hidroloji, hidrolik ve çevre faktörleri gibi çeşitli etkenler etki eder. Bunun için bunların tasarımı farklı disiplinlerdeki uzmanların bir arada çalışması ile gerçekleştirilebilir. Balık göçü, doğal ve genellikle mevsimlik hayat devresinin bir fonksiyonudur. Bu göçte, çok sayıda balık, bir hayat ortamından diğerine yumurtlamak, beslenmek, büyümek veya yırtıcı hayvanlardan korunma yeri aramak için hareket eder. Hukuki düzenlemelerde, geçiş engellerinin aşılması ve su almalarda veya su çevirmelerde balık girişlerinin azaltılması istenir. Gelişmiş ülkelerin pek çoğunda, balık geçitleri için önemli ve pek çok sayıda araştırmalar yapılmakta ve uygulama projeleri gerçekleştirilmektedir. Türkiye’de bu hususa yeterli ve gerekli önem henüz verilmemiştir. Halbuki Türkiye’de bugüne kadar yüzlerce baraj ve binlerce bağlama yapılmıştır ve yapılmaya devam etmektedir. Bu yapılan tesislerin pek azında balık geçidi vardır. Türkiye’de bu konudaki yasal düzenlemeler sırasıyla aşağıda verilmiştir. Su Ürünleri Kanunu (22 Mart, 1971) Madde 22 şöyledir: Madde 22- “İlgili bakanlık izni alınmadan su ürünlerinin geçişine ve yetişmesine engel yapıların yapılması yasaklanmış, su ürünlerinin geçmesine olanak sağlayan balık geçidi yapılarının yapılması ve bunların devamlı işler durumda bulundurulması mecburiyeti getirilmiştir.” Su Ürünleri Yönetmeliği (10 Mart 1995) Madde 8 şöyledir: Madde 8- “Baraj gölü, gölet, set gibi tesisler yapılırken balık geçitleri, balık perdeleri, asansörleri yapılması zorunlu kılınmıştır.” Elektrik Piyasasında Üretim Faaliyetinde Bulunmak Üzere Su Kullanım Hakkı Anlaşması İmzalanmasına İlişkin Usul ve Esaslar Hakkında Yönetmelik (26 Haziran 2003) Madde 9/Ek fıkra şöyledir: Madde 9/Ek fıkra-“ Depolama ve çevirme (regülatör) yapılarında yapısal ve işlevsel balık geçiş yapılarının tesis edilmesi gerektiğini, tesis eden şirketin balık geçitlerinin çalışmasını izlemesini ve bakımını yapmakla hükümlü kılmıştır.” Balık geçitleri, arazi, akarsu, yapı ve canlı dengesine dayanarak planlanmalıdır. Bu karmaşık yapılarından dolayı planlanmaları kolay değildir. Planlama ve tasarımda, balık biyolojisi uzmanları dâhil, farklı disiplinlerde uzmanlar, beraber çalışmalıdır. Balık geçitleri çevre ve ekoloji açısından olduğu kadar ülke ekonomisi için de önemlidir. Bunların özellikle tatlı su balıkçılığına olumlu etkileri büyüktür. Barajlarda sular altında kalan tarım topraklarından kaybedilen gıda ürünleri yerine su ürünleri geliştirilerek gıda güvenliği ve çeşitliliği sağlanabilir. Balık geçitlerinin ise su ürünlerinin üzerinde hayati bir etkisi vardır. Pek çok balık geçidi, balığın engellerin etrafından yüzecek veya küçük basamaklarla öteki tarafa sıçrayacak şekilde yapılır. Basamaklar üzerinden düşen suyun hızı balıkları merdivene çekecek seviyede olmalıdır. Fakat balıkları tekrar aşağı itecek kadar veya onların yukarıya doğru hareketini sürdüremeyecek şekilde uzak bir noktaya düşürecek kadar fazla büyük olmamalıdır. Bu tez çalışmasında WKA Bienertmühle savağında bulunan balık geçidi (Dresden, Almanya) yerinde saha çalışması yapılarak incelenerek Türkiye’de çalışmayan balık geçitleri için bir örnek teşkil etmesi amaçlanmıştır. Balık geçidi bilgileri, balık geçidi tasarım ilkeleri, saha alanı: coğrafya, nüfus ve sosyo-ekonomi, topografya, meteoroloji, hidroloji, nehir özellikleri: ekohidroloji, hidromorfoloji, hidrobiyoloji, hidrokimya, ekohidrolik, malzeme ve yöntemler: Vereinigte Weißeritz Nehri, balık geçidi konumu ve tasarımı, yaklaşım yöntemleri: konvansiyonel ve ekohidrolik, değerlendirmeler ve tartışmalar: pratik çözümler: optimum balık geçidi konsepti: mevzuat, önerilen tasarım: işletme kriterleri, yeni balık geçidi tasarımı sırasıyla verilmiştir. Balık geçidi tasarımını yapan mimarla görüşülmüş ve balık geçidiyle ilgili plan, enkesit gibi çizimler elde edilmiştir. Ayrıca, Saksonya eyaletinin barajlardan sorumlu kişisinden yeni tasarım kılavuzu hakkında bilgi alınmış ve TU Dresden’de ekoloji anabilim dalında görev yapan profesörden bölgede varolan diğer baraj ve balık geçidi yapılarına gezi düzenlenmiştir. Varolan balık geçidi istenilen fonksiyonu gerçekleştirememekte olup yerine hem membe hem mansap balık göçüne izin veren yeni bir balık geçidi planlanması uygun görülmüştür. Bu tez çalışması Almanya’da yer alan balık geçidinin değerlendirilmesiyle Türkiye’deki çalışmayan balık geçitlerine bir örnek teşkil etmesi açısından önem taşımaktadır. Sonuç olarak bu çalışma ile Elbe Nehri’nin bir kolu olan Vereinigte Weißeritz Nehri’nde değerlendirmeye alınan tek yönlü balık göçüne (yukarı göç) izin veren bir adet düşey yarıklı balık geçidinin yerine iki yönlü (aşağı ve yukarı göç) balık göçüne izin veren iki adet düşey yarıklı balık geçidi yapılmasına karar verilmiştir. Ayrıca, var olan dört adet balık geçidi havuz yapısının sol tarafa alınması ve yerine aşağı göçe izin veren düşey yarıklı balık geçidi yapılması uygun bulunmuştur. Bölgede yapılacak olan izleme ve değerlendirme, bakım programları balık geçidinin işletim kriterlerinden gerekli oranda verim alınmasını sağlayacaktır.The fish passage issue is an essential element in the environmental impact assessment of small hydropower projects. These projects not only create a barrier for upstream movement, but they can also induce mortality to fish population by passage through turbines. Downstream fish passage at hydropower stations is a relatively recent issue, and devices to safely transit fish downstream of turbines are still under development. Most of the devices that were installed were on existing generating stations, and so, owners usually did not have much flexibility in the type of device that was installed. Three types of devices are usually found at hydroelectric sites, bypass channels, physical barriers (i.e. screens), and physiological barriers (louvers, lights, sound, etc.). The efficiency for downstream migration devices varies according to site configuration and species present. Even though high efficiencies were found for certain salmonids such as Atlantic salmon, no single device has attained 100% efficiency. The use of certain devices such as fine mesh screens has direct impact on generating station operation because of high maintenance needs, and headloss through the screens which lowers power production. Upstream fish passage is as the most investigated type of fishways that are in place have been so for a long time. Consequently, these systems are well standardised and many authors have presented guidelines for their design. The most common fishway is the pool and weir which is found in many countries around the world. Finally, the monitoring of fish passages at hydropower sites should be an integral part of the project. This activity is frequently left aside, but needs to be carried out to evaluate the efficiency of systems that are built for fish passage. Mark-recapture techniques or telemetry are tools that can be used for such a purpose. In this thesis, the fish passage nearby WKA Bienertmühle weir was investigated onsite and novel fish passage design is proposed. Fish passage instructions, fish passage design principles, background of the case study area: geography, population and socio-economy, topography, meteorology, hydrology, river properties: ecohydrology, hydromorphology, hydrobiology, hydrochemistry, ecohydraulics, materials and methods: status quo of Vereinigte Weißeritz River, fish passage location and design, methods of approach: conventional and ecohydraulics, evaluations and discussions: practical solutions: optimum fish passage concept: legislation, proposed design: operation criteria and novel fish passage design are given respectively. The existing fish passage is one vertical slot type of fish passage and a small hydro power plant is located nearby WKA Bienertmühle weir. Small hydropower project development has been, for the last decade, one of the sectors in the energy field that has been very active. Where the preceding decades saw a fair number of large hydroelectric developments, the last decade was almost exclusively made up of smaller projects that were essentially developed by private producers. One of the main environmental challenges of small hydropower development is related to fish passage both upstream and downstream. These migrations are ecological imperatives for populations of anadromous fish. Entire populations of these migratory species can be eliminated if either up or downstream migrations are blocked. Small scale hydro developments are often an impediment to these migrations. Efficient fish passage is required under many jurisdictions in order for regulating agencies to approve hydropower projects, whether they be new developments or under relicensing. Hydroelectric dams can also cause other impacts apart from blocking fish migrations. For instance, dams can have effects on water temperature, flow regimes, dissolved gas content, species diversity, and other ecological parameters that may have direct or indirect effects on fish. Additionally, climate change alters the fish assemblage structure and function distribution in Europe. For this reason, a relatively new field called ecohydraulics that is a subdiscipline of hydraulics that deals with fish passage facilities is proposed. This field constitues links between biological (swimming performance, behavioural responses of fish) and physical (hydraulic, hydrologic) features of aquatic systems. The result of this thesis showed that the fish passage nearby WKA Bienertmühle weir was found to be not functional. Therefore, a novel fish passage design that is comprised of two fish passage facilities (serves both upstream and downstream migration) and operational system was proposed. This novel design is retrofitted design of the existing fish passage with new design for downstream fish migration.Yüksek LisansM.Sc