Review of Ecological Effects of Rapidly Varying Flows Downstream from Hydroelectric Facilities

Cushman, R.M.

doi:10.1577/1548-8659(1985)5<330:roeeor>2.0.co;2

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“…Literature reviews on the effects of hydropeaking (e.g. Baumann and Klaus 2003;Cushman 1985;Pellaud 2007) report the stranding of macroinvertebrates due to rapid ramping and the increase in catastrophic drift (e.g. Céréghino and Lavandier 1998;Céréghino et al 2002) during sudden increases in discharge, water levels and flow velocities.…”

Section: Problematic Nature Of Hydropeakingmentioning

confidence: 99%

“…Juvenile fish are further endangered by drift and stranding in off-channel areas and exposed depositional features during water-level decreases (e.g. Baumann and Klaus 2003;Cushman 1985;Saltveit et al 2001). Stranding experiments with juvenile brown trout by Halleraker et al (2003) revealed a relationship between stranding and habitat quality, fish size, season, and ramping rates, as well as habituation to repeated dewatering.…”

Section: Problematic Nature Of Hydropeakingmentioning

confidence: 99%

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Hydropeaking indicators for characterization of the Upper-Rhone River in Switzerland

2010

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River channelization and the construction of high-head storage schemes have been the basis of agricultural and socio-economic development in many alpine regions. One example is the Upper-Rhone River in Switzerland. The Upper-Rhone's morphology changed considerably between 1863 and 1960 as a result of two major channelizations and, from 1950 on, the construction of a large number of high-head storage hydropower schemes in the catchment. These modifications have brought large benefits to the local population, at the cost, however, of substantial disturbances in aquatic and terrestrial ecosystems in and along the river. A primary factor behind these disturbances is the alteration of the natural flow regime, namely hydropeaking due to the operation of the high-head storage hydropower plants. For sustainable river-restoration projects on regulated rivers, scientists and engineers now widely accept the necessity of integrated management of the river. Different aspects such as river morphology, sediment management, water quality, temperature, and the naturally variable flow regime should be considered simultaneously. Mitigation of non-natural, subdaily flow fluctuations due to hydropeaking is a crucial step in restoring natural flow regimes, but is especially challenging due to the economic constraints such mitigation places upon hydropower plants. With the goal of addressing this challenge, this paper proposes three indicators to describe the flow regime of rivers in alpine catchments with and without high-head storage hydropower plants. The indicators quantify: (1) the seasonal distribution and transfer of water, (2) sub-daily flow fluctuations, and (3) the intensity and frequency of flow changes. Indicators are evaluated in a case study of the Upper-Rhone River for preand post-impact situations, and the benefit of a multipurpose project reducing hydropeaking on hydrologic conditions is quantified. Furthermore, the paper explores the possibility of using these indicators to link aquatic and terrestrial ecosystem well being to their hydrology.

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Section: Problematic Nature Of Hydropeakingmentioning

confidence: 99%

Section: Problematic Nature Of Hydropeakingmentioning

confidence: 99%

Hydropeaking indicators for characterization of the Upper-Rhone River in Switzerland

2010

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“…Par rapport à la dynamique de l'habitat, les résultats sur la ouananiche montrent, qu'en moyenne, la mobilité des habitats les plus favorables pourrait augmenter d'un facteur d'environ 15 fois par rapport aux conditions naturelles. Il est cependant très difficile d'établir a priori de quelle façon, et avec quelle intensité une telle variation pourrait affecter les populations naturelles parce qu'il n'existe presque pas d'informations disponibles à ce sujet concernant le saumon atlantique (CUSHMAN, 1985). On peut cependant avancer un certain nombre d'hypothèses.…”

Section: ) En Considérant La Valeur Minimale D'aires Pondérées Utileunclassified

“…On peut cependant avancer un certain nombre d'hypothèses. Les effets négatifs des opérations de pointe sur les ouananiches juvéniles peuvent être classifiés en cinq catégories principales : 1) diminution de la surface disponible pour l'établissement de territoires ; 2) diminution de la disponibilité de nourriture (benthos et dérive d'invertébrés) (CUSHMAN, 1985 ;FISHER et LAVOY, 1972) ; 3) augmentation des dépenses énergétiques pour contrer les forts courants, chercher des abris et/ou établir des nouveaux territoires ; 4) diminution du temps alloué à la quête de nourriture ; 5) augmentation de la mortalité par échouage sur les berges asséchées et par l'entraînement vers l'aval dû aux conditions hydrodynamiques au front de l'onde de lâcher d'eau (CUSHMAN, 1985).…”

Section: ) En Considérant La Valeur Minimale D'aires Pondérées Utileunclassified

“…En effet, ce type d'exploitation comporte une production d'électricité à des heures, des jours et/ou des saisons correspondant à la plus forte demande énergétique, pouvant occasionner des variations rapides de débit et de température dans la rivière. De telles variations peuvent être nuisibles aux communautés d'invertébrés lotiques et aux populations de poissons (CUSHMAN, 1985 ;GARCIA DE JALON et ai, 1988 ;GISLASON, 1985 ;HVIDSTEN, 1985). Dans la modélisation des microhabitats, cette problématique a été abordée par une analyse des variations temporelles des APU selon le régime d'exploitation et la distance en aval du barrage (GORE, 1989 ;GORE et ai, 1989 ;NESTLER et ai, 1989).…”

Section: Introductionunclassified

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Modélisation de la dynamique de l'habitat des jeunes stades de saumon atlantique (Salmo salar) de la rivière Ashuapmushuan (Québec, Canada)

Leclerc

Boudreau

Bechara

et al. 1994

Bull. Fr. Pêche Piscic.

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RÉSUMÉLa technique de modélisation des microhabitats sert à évaluer l'impact des divers usages de l'eau sur la disponibilité de l'habitat des poissons. Cependant, un aspect négligé par ces modèles est que les variations de débit peuvent affecter aussi la position de ces habitats dans la rivière. Une approche numérique est proposée afin de simuler le déplacement des microhabitats à l'aide d'un modèle hydrodynamique bi-dimensionnel et d'une analyse hydrologique des changements temporels du débit. Cette approche a été employée lors des études d'avant-projet de l'aménagement hydroélectrique de la rivière Ashuapmushuan, dans la région du lac Saint-Jean (Québec, Canada). Dans le cadre d'une approche contrastée, le but était d'évaluer les impacts éventuels de régimes d'exploitation sur l'habitat des juvéniles du saumon atlantique (ouananiche) de cette rivière. Dans une première étape, la qualité de l'habitat d'un tronçon de rivière modélisé est évaluée pour 36 débits différents à l'aide d'indices d'habitat. Deuxièmement, un certain nombre de zones homogènes sont circonscrites à l'intérieur du tronçon modélisé, chacune portant un centroïde calculé à partir des indices d'habitat. Par la suite, le taux de mobilité de chaque centroïde est calculé en fonction du débit. Finalement, la vitesse de déplacement des centroïdes (en mètres par heure) est déterminée pour les régimes hydrologiques naturel et d'exploitation. Dans le cas hypothétique extrême du régime de pointe, le taux de déplacement de l'habitat de juvéniles serait en moyenne augmenté de 15 fois. Les résultats de la modélisation d'habitat, ainsi que d'autres évaluations d'impact environnemental, ont permis d'exclure dès le début des études le régime de pointe comme type d'exploitation hydroélectrique de la rivière Ashuapmushuan.Mots-clés : modélisation des microhabitats, régimes de pointe, Salmo salar, rivières, Québec, hydraulique fluviale, éléments finis, habitats. A MODEL OF HABITAT DYNAMICS APPLIED TO LANDLOCKED ATLANTIC SALMON (SALMO SALAR) JUVENILES OF THE ASHUAPMUSHUAN RIVER (QUEBEC, CANADA). ABSTRACTThe Bull. Fr. Pêche Piscic. (1994)332 : 11-32 -12 -the displacement of habitat positions within the river that accompanies discharge changes. A numerical approach was developed to simulate the habitat displacement using a twodimensional hydrodynamical model combined with a hydrological analysis of temporal changes in discharge. This methodology was employed in a preliminary évaluation of the eventual impact of a peak hydropower project on the juvénile habitats of the landlocked salmon ("ouananiche") of the Ashuapmushuan River (Saint-Jean Lake région, Québec, Canada). In a first step, the habitat quality of a modelled reach is estimated for 36 simulated discharges using the Habitat Suitability Index (HSI) approach. Second, a number of relatively homogeneous zones are defined within the modelled reach, each of them carrying a centroid calculated from the HSI. Third, the characteristic rate of mobility of each centroid as a function of discharge variations is used...

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Numerical Method for Modelling Spawning Habitat Dynamics of Landlocked Salmon,salmo Salar

Leclerc

Boudreau

Bechara

et al. 1996

Regul. Rivers: Res. Mgmt.

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The stability of habitat conditions determined by the hydrological regime of a river can play a major part in fish spawning success. Application of the classical IFIM approach (Instream Flow Incremental Methodology) does not usually take into account this dynamic aspect of the habitat. We developed a numerical method to simulate the rate of variation in spawning habitat conditions using two‐dimensional hydrodynamic modelling coupled with a fish model based on habitat suitability indices (HSI). The approach assumes that, under natural conditions, fish spawning success is maximized under the most common rates of habitat variation. This method was applied during the feasibility study phase of a Hydro‐Québec hydroelectric project on Ashuapmushuan River (St‐Jean Lake region, Québec, Canada). The aim was to evaluate the environmental impact of different exploitation regimes on the rearing and spawning habitats of the landlocked salmon (Ouananiche) of this river. Only the spawning aspect is addressed here. After the hydrodynamic model was well established on a representative reference reach of the river, two spawning areas were identified within this reach and delimited for computational purposes. The per cent usable areas (PUA) were estimated on these two zones for 36 different flow discharges representing a wide rate of the usual hydrological conditions in summer and autumn. In addition, a time series of daily rate of variation of normalized PUA (dPUA′) were obtained from a 35 year habitat time series. Finally, some relevant statistics of dPUA′ (mean and exceedance probabilities of 50, 20, 10, 5 and 2%) were obtained for the natural flow regime. They were then compared with a hypothetical peak exploitation flow pattern currently in use on a neighbouring river. According to our model, this regime would induce a 10–20‐fold increase in the rate of variation compared with the most extreme natural conditions (dPUA exceeded 2% of the time). This regime was considered to obtain a contrasting image of different options that were never seriously envisaged by Hydro‐Québec for this river.

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Review of Ecological Effects of Rapidly Varying Flows Downstream from Hydroelectric Facilities

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Hydropeaking indicators for characterization of the Upper-Rhone River in Switzerland

Hydropeaking indicators for characterization of the Upper-Rhone River in Switzerland

Modélisation de la dynamique de l'habitat des jeunes stades de saumon atlantique (Salmo salar) de la rivière Ashuapmushuan (Québec, Canada)

Numerical Method for Modelling Spawning Habitat Dynamics of Landlocked Salmon,salmo Salar

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