Ballon-Tag-Herstellungstechnik für die Bergung von Sensorfischen und lebenden Fischen

Zusammenfassung

Es wird ein Protokoll für die Entwicklung und Herstellung von Ballonanhängern zur Bergung von Sensorfischen und lebenden Fischen vorgestellt, die eine Bewertung ihres physischen Zustands und ihrer biologischen Leistung in hydraulischen Strukturen ermöglichen. Die Methode optimiert die Leistung von Ballon-Tags unter Berücksichtigung von Faktoren wie Ballonvolumen, Aufblas-/Entleerungszeiten, Komponentenauswahl und den Eigenschaften des injizierten Wassers.

Zusammenfassung

Fische können Verletzungen und Todesfälle erleiden, wenn sie hydraulische Förderanlagen an Wasserkraftwerken passieren, selbst wenn diese Transporte fischfreundlich gestaltet sind, wie z. B. flussabwärts gelegene Bypass-Systeme, modifizierte Überläufe und Turbinen. Die wichtigsten Methoden zur Untersuchung der Fischdurchgangsbedingungen in hydraulischen Bauwerken umfassen direkte In-situ-Tests mit der Sensorfischtechnologie und lebenden Fischen. Sensorfischdaten helfen bei der Identifizierung physischer Stressoren und ihrer Standorte in der Fischpassageumgebung, während lebende Fische auf Verletzungen und Mortalität untersucht werden. Ballon-Tags, bei denen es sich um selbstaufblasende Ballons handelt, die extern an Sensorfischen und lebenden Fischen befestigt sind, helfen bei ihrer Erholung nach dem Passieren von hydraulischen Strukturen.

Dieser Artikel konzentriert sich auf die Entwicklung von Ballonanhängern mit unterschiedlicher Anzahl von auflösbaren Kapseln auf pflanzlicher Basis, die eine Mischung aus Oxalsäure, Natriumbicarbonatpulvern und Wasser bei zwei verschiedenen Temperaturen enthalten. Unsere Untersuchungen ergaben, dass Ballonanhänger mit drei Kapseln, die mit 5 ml Wasser bei 18,3 °C injiziert wurden, durchweg das gewünschte Ballonvolumen erreichten. Diese Tags hatten ein mittleres Aufblasvolumen von 114 cm3 mit einer Standardabweichung von 1,2^cm3. Unter den Ballonanhängern, die mit Wasser bei 18,3 °C injiziert wurden, wurde beobachtet, dass die Ballonanhänger mit zwei Kapseln am längsten brauchten, um das volle Aufblasen zu erreichen. Darüber hinaus zeigten die Ballon-Tags mit vier Kapseln eine schnellere Startzeit für das Aufblasen, während die Ballon-Tags mit drei Kapseln eine schnellere Startzeit für die Deflation aufwiesen. Insgesamt erweist sich dieser Ansatz als effektiv, um die Leistung neuer Technologien zu validieren, das Turbinendesign zu verbessern und operative Entscheidungen zur Verbesserung der Fischpassagebedingungen zu treffen. Es dient als wertvolles Werkzeug für Forschung und Feldbewertungen und hilft bei der Verfeinerung sowohl des Entwurfs als auch des Betriebs von Wasserbauwerken.

Einleitung

Wasserkraft ist weltweit eine bedeutende erneuerbare Energiequelle. In den Vereinigten Staaten trägt die Wasserkraft schätzungsweise 38 % oder 274 TWh zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen^{bei 1} und hat das Potenzial, etwa 460 TWh pro Jahr hinzuzufügen². Mit der zunehmenden Entwicklung der Wasserkraft ist jedoch die Sorge um Fischverletzungen und -sterblichkeit während der hydraulischen Passage von größter Bedeutung^3. Verschiedene Mechanismen tragen zu Verletzungen von Fischen während der Passage bei, darunter schnelle Dekompression (Barotrauma), Scherspannungen, Turbulenzen, Schläge, Kavitat....

Protokoll

1. Säure-Basen-Verkapselung

1. In einem Mischbecher wird ein Gewichtsverhältnis von 1:2 H2C2O4 (Oxalsäure) und NaHCO3 (Natriumbicarbonat) gemischt (siehe Materialtabelle). Wenn die Säure-Base-Pulvermischung kristallisiert ist, zermahlen Sie sie mit einem Mörser und Stößel (Abbildung 1A).
2. Entnehmen Sie die pflanzlichen Kapseln der Größe 3 und die halbautomatische Kapselfüllmaschine, um den Vorgang zu starten (siehe Materialtabelle).
3. Legen Sie das Deckblatt flach auf eine saubere, trockene Oberfläche. Richten Sie die Ver....

Diskussion

Diese Studie kam zu dem Schluss, dass Drei-Kapsel-Ballon-Tags, die mit 5 ml Wasser bei 18,3 °C injiziert wurden, im Vergleich zu Zwei-Kapsel- und Vier-Kapsel-Ballon-Tags eine langsamere Startaufblaszeit und ein durchweg größeres Volumen aufwiesen. Wenn die Ballonanhänger mit Wasser bei 12,7 °C injiziert wurden, war das durchschnittliche Volumen kleiner und die Aufblaszeit länger. Zuerst beginnt die Entleerung der Dreikapsel, gefolgt von der Vierkapsel und zuletzt der Zweikapsel. Die mit jeder Wassertemperatur verbu.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Printed Silicone Stopper Plate	NA	NA
ARC800 Sensor Fish	ATS	NA
FDM 3D printer	NA	NA
Manual Capsule Filler Machine CN-400CL (Size #3)	Capsulcn	NA
Mold Star 15 SLOW	Smooth-On	NA
Oil-Resistant Buna-N O-Ring	McMaster-Carr	SN: 9262K141
Oxalic Acid, 98%, Anhydrous Powder (C2H2O4)	Thermo Scientific	CAS: 144-62-7
Rubber Band Expansion Tool	iplusmile	NA
Separated Vegetable Cellulose Capsules (Size #3)	Capsule Connection	NA
Smiley Face YoYo Latex balloon	YoYo Balloons, Etc.	NA
Sodium Bicarbonate Powder (CHNaO3)	Sigma	CAS: 144-55-8
Spectra Fiber Braided Fishing Line (50 lbs.)	Power Pro	NA