Ecohydraulic flows in shallow waterways with large bed rougness

Stora variationer i bottentopografi kan spela en viktig roll för ett vattendrags biologiska mångfald. Ett exempel är livsmiljöer för olika fiskarter, där det har visat sig att hydrauliska parametrar som lokalt vattendjup, flödeshastigheter och substratstorlek är avgörande. I områden med stora variationer i bottentopografin uppstår också stora fluktuationer i dessa parametrar, vilket skapar komplexa livsmiljöer som kan passa flera arter samtidigt. Att förstå det detaljerade flödet över komplexa geometriska strukturer kan därför vara en nyckelkomponent för att lokalisera och utforma livsmiljöer som möjliggör både hög artdiversitet och täthet.

Det finns många vattendrag i reglerade älvar där strukturerna på botten är lika stora eller större än vattendjupet, vilket hindrar flödet och skapar kraftigt störda flödesfält. Detta gör också att empiriska antaganden om flödesmotstånd inte räcker för att beskriva det hydrauliska beteendet i sådana vattendrag. Moderna metoder för topografimätning, såsom LiDAR och drönarbaserad fotogrammetri, har utvecklats till den grad att det nu är möjligt att fånga geometrin hos dessa stora strukturer på flodbotten. Däremot har hydrauliska modelleringsverktyg oftast inte tillräckligt hög upplösning för att dra nytta av denna information. Det är därför av stort intresse att förstå effekterna av naturlig grovhet i stor skala på lokala flödesegenskaper – både för att avgöra hur de påverkar ekologiska responser i vattendrag och för att utveckla nya sätt för hydrauliska verktyg att inkludera ytterligare beskrivningar av grovhet, i syfte att bättre förutsäga flödet i grunda vattendrag vad gäller vattendjup och lokala flödesegenskaper.

Förutom att ge grundläggande information om det hydrauliska beteendet i grunda vattendrag, kan denna kunskap också användas för att vidareutveckla de hydrauliska verktyg som används för miljöanpassade tillämpningar och ekohydraulisk design. Exempel inkluderar modellering av befintliga eller planerade naturliga överfall och fiskvägar, numeriska simuleringar av minimispill, samt optimering av hydrauliska data som används som indata i habitat- och populationsmodeller.