Research Paper

Changes in particulate organic matters and plankton populations in nature-like fishways: role of nature-like fish ways in water treatment

Changements dans les matières organiques particulaires et les populations de plancton dans les passes de type « rivière artificielle » : rôle des passes de type « rivière artificielle » dans la qualité de l’eau

¹ Department of Environmental Science and Engineering, Kyung Hee University, Yongin 446-701, South Korea
² Environmental Impact Assessment Team, National Institute of Ecology, Seocheon 33657, South Korea
³ Duhee Environment Institute, Gwacheon 13814, South Korea
⁴ Bio-Monitoring Center, Daejeon 34576, South Korea
⁵ Department of Biology Education, Kongju National University, Gongju 32588, South Korea

^⁎ Corresponding author: chang38@khu.ac.kr

Abstract

Nature-like fishways, designed to mimic a small natural stream, have been widely used in river restoration projects as well as in rivers with dams and weirs. Because they are built with diverse natural materials similar to those in natural streams, we aimed to estimate the self-purification ability of nature-like fishways. Monthly sampling was conducted at inlet and outlet points of two nature-like fishways in Korea: the Baekjae and Sejong fishways. Two artificial fishways and main river channels were also evaluated to be used as references. Suspended solids (SS), chlorophyll a (Chl. a), and plankton abundances were measured. A significant reduction in plankton abundances and decrease in SS and Chl. a were observed in nature-like fishways, and no significant changes were observed in concrete artificial fishways and main river channels. In Baekjae and Sejong fishways, average 28.2% and 14.9% of the SS concentrations were reduced, respectively. The Chl. a concentration also significantly decreased (44.8% and 29.8% in Baekjae and Sejong fishways, respectively). A decreasing pattern was more apparent in the Baekjae fishway, which is longer and has a slower water velocity. The rate of decrease was higher when SS and Chl. a concentrations were high at the inlet points. Thus, we confirmed that particulate organic matters could be reduced in nature-like fishways. However, the direct cause and purification process mechanisms in them could not be clearly identified. Further studies should examine the biological and chemical mechanisms in fishways, allowing us to estimate their capacity for self-purification.

Résumé

Des passes de type « rivière artificielle », conçues pour imiter un petit ruisseau naturel, ont été largement utilisées dans les projets de restauration des rivières ainsi que dans les rivières avec barrages et seuils. Parce qu'elles sont construites avec divers matériaux naturels semblables à ceux des cours d'eau naturels, nous avons cherché à estimer l'aptitude à l'auto-épuration des passes de type « rivière artificielle ». Des échantillonnages mensuels ont été effectués aux points d'entrée et de sortie de deux passes de type « rivière artificielle » en Corée : les passes à poissons Baekjae et Sejong. Les deux passes artificielles et les secteurs principaux de rivières ont également été évalués pour servir de référence. On a mesuré les solides en suspension (SS), la chlorophylle a (Chl. a) et les abondances du plancton. Une réduction significative de l'abondance du plancton et une diminution des SS et de Chl. a ont été observées dans les passes de type « rivière artificielle » et aucun changement significatif n'a été observé dans les passes artificielles et les secteurs principaux de la rivière. Dans les passes de type « rivière artificielle » de Baekjae et Sejong, les concentrations moyennes de SS étaient respectivement réduites de 28,2 % et 14,9 %. La concentration en Chl. a a également diminué de façon significative (44,8 % et 29,8 % respectivement dans les passes de type « rivière artificielle » de Baekjae et Sejong). Un gradient décroissant était plus apparent dans la passe de Baekjae, qui est plus longue et a une vitesse d'eau plus lente. Le taux de diminution était plus élevé lorsque les concentrations SS et Chl. a étaient élevées aux points d'entrée. Ainsi, nous avons confirmé que les matières organiques particulaires peuvent être réduites dans les passes de type « rivière artificielle ». Cependant, les causes directes et les mécanismes de purification ne peuvent pas être clairement identifiés. D'autres études devraient examiner les mécanismes biologiques et chimiques dans les passes à poissons, permettant d'estimer leur capacité d'auto-épuration.