$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الطاقة الكهرومائية هي مورد كبير للطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم. في الولايات المتحدة ، تساهم الطاقة الكهرومائية بما يقدر بنحو 38٪ أو 274 تيراواط ساعة من الكهرباء المولدة من مصادر متجددة1 ولديها القدرة على إضافة ما يقرب من 460 تيراواط ساعة سنويا2. ومع ذلك ، مع زيادة تطوير الطاقة الكهرومائية ، أصبحت المخاوف بشأن إصابة الأسماك ونفوقها أثناء المرور الهيدروليكي ذات أهمية قصوى3. تساهم آليات مختلفة في إصابات الأسماك أثناء المرور ، بما في ذلك تخفيف الضغط السريع (الرضح الضغطي) ، وإجهاد القص ، والاضطراب ، والضربات ، والتجويف ، والطحن4. على الرغم من أن آليات الإصابة هذه قد لا يكون لها تأثير فوري على الحالة العامة للأسماك ، إلا أنها يمكن أن تجعلها أكثر عرضة للأمراض والالتهابات الفطرية والطفيليات والافتراس5. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي الإصابات الجسدية المباشرة الناتجة عن الاصطدامات مع التوربينات أو الهياكل الهيدروليكية الأخرى إلى وفيات كبيرة ، مما يؤكد أهمية التخفيف من هذه المخاطر في تطوير الطاقة الكهرومائية.
واحدة من أكثر الطرق شيوعا لتقييم ظروف مرور الأسماك هي إطلاق أسماك الاستشعار والأسماك الحية من خلال الهياكل الهيدروليكية 6,7. Sensor Fish هو جهاز مستقل مصمم لدراسة الظروف المادية التي تواجهها الأسماك أثناء المرور عبر الهياكل الهيدروليكية ، بما في ذلك التوربينات والممرات وبدائل تجاوز السدود 8,9. مجهزة بمقياس تسارع ثلاثي الأبعاد ، جيروسكوب ثلاثي الأبعاد ، مستشعر درجة الحرارة ، ومستشعر ضغط9 ، توفر Sensor Fish بيانات قيمة عن ظروف مرور الأسماك.
تساعد علامات البالون ، وهي بالونات ذاتية النفخ متصلة خارجيا بأسماك الاستشعار والأسماك الحية ، في استعادتها بعد المرور عبر الهياكل الهيدروليكية. تتكون علامات البالون من كبسولات قابلة للذوبان مملوءة بمواد كيميائية مولدة للغاز (مثل حمض الأكساليك وبيكربونات الصوديوم) ، وسدادة سيليكون ، وخيط صيد. قبل النشر ، يتم حقن الماء من خلال سدادة السيليكون في البالون. يذيب الماء الكبسولات النباتية ، مما يؤدي إلى تفاعل كيميائي ينتج عنه غاز ينفخ البالون. في تفاعل التعادل هذا، تتفاعل بيكربونات الصوديوم، وهي قاعدة ضعيفة، وحمض الأكساليك، وهو حمض ضعيف، لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء وأكسالات الصوديوم10. يتم توفير التفاعل الكيميائي أدناه:
2NaHCO3+ H 2C2O 4 → 2CO 2 + 2H2O + Na 2 C2 O4
يزيد البالون المنفوخ من طفو أسماك الاستشعار والأسماك الحية ، مما يمكنها من الطفو على سطح الماء لتسهيل الاسترداد.
قد يختلف عدد علامات البالون المطلوبة لتحقيق التعويم وتسهيل استرجاع العينة (على سبيل المثال ، أسماك الاستشعار أو الأسماك الحية) بناء على حجم وخصائص كتلة العينة. يمكن تعديل مدة تضخم علامة البالون عن طريق حقن الماء في درجات حرارة مختلفة. سيزيد الماء البارد من وقت التضخم ، بينما يقلل الماء الأكثر دفئا من ذلك. تم استخدام علامات البالون بنجاح في مواقع مختلفة ، بما في ذلك شاشة المزارعين ، وهي عبارة عن هيكل أفقي فريد من نوعه للأسماك والحطام في نهر هود ، أوريغون11 ، وتوربينات فرانسيس في سد نام نغوم في جمهورية لاو الديمقراطيةالشعبية 12. مثال آخر على علامة البالون المتاحة تجاريا هو Hi-Z Turb'N Tag13,14. تسمح علامة Hi-Z Turb'N Tag بتعديل وقت النفخ بين 2 دقيقة و 60 دقيقة ، اعتمادا على درجة حرارة الماء المحقون13. تم استخدام هذه التقنية في دراسات الأسماك في العديد من المواقع الميدانية ، بما في ذلك الدراسات التي شملت أسماك السلمون من طراز شينوك التي تم إطلاقها في سد روكي ريتش على نهر كولومبيا والشاد الأمريكي اليافع في سد هادلي فولز على نهر كونيتيكت15،16. تستخدم كلتا التقنيتين التفاعلات الكيميائية الحمضية القاعدية لتضخيم علامات البالون للتعافي.
توفر هذه الطريقة فعالية من حيث التكلفة وبساطة في التصنيع ، مع تكلفة مادية تقديرية تبلغ 0.50 دولار فقط لكل بالون. كما هو موضح هنا ، من السهل متابعة عملية التصنيع ، مما يجعل إنتاج علامة البالون في متناول أي شخص.