Hydrodynamics of streams in respect to fly-fishing
Author
Korczak, Michal
Term
4. term
Publication year
2026
Submitted on
2026-06-04
Abstract
This thesis investigates how stream hydrodynamics in naturally meandering channels relate to salmonid habitat selection, with a particular focus on practical implications for fly-fishing. Rivers and streams are treated as dynamic systems where flowing water, channel geometry, sediment, vegetation and ecology interact, and where three-dimensional velocity and turbulence patterns control erosion, deposition and the locations fish use as habitat. In a Danish stream, bathymetric surveys and flow velocity measurements were carried out and used to build three numerical models in STAR-CCM+: a short model representing a single sharp bend, a long model including several consecutive bends, and a synthetic model with modified bed topography. Flow was simulated using a three-dimensional Reynolds-Averaged Navier–Stokes approach with a Realizable k-ε turbulence closure, and the results were validated against field measurements. The models show that channel curvature strongly redistributes flow, producing higher velocities along outer banks and lower velocities along inner banks, and that both upstream geometry and detailed bathymetry significantly affect local hydraulics and hydraulic heterogeneity. Within these simulations, hydraulic features known to be favorable for salmonids were identified, including low-velocity refuges behind obstacles, current seams and deeper sections along the outer bank. These patterns are consistent with empirical rules used by fly anglers to locate productive fishing spots and provide a scientific explanation for why specific positions in the channel are particularly attractive to fish. Overall, the thesis demonstrates that CFD modelling is an effective tool for linking stream morphology and flow behavior to fish habitat and recreational fisheries, supporting environmental engineering, habitat management and practical fly-fishing decisions.
Denne afhandling undersøger sammenhængen mellem strømningens hydrodynamik i naturligt slyngede vandløb og laksfiskes (salmoniders) valg af levesteder med særlig fokus på praktiske anvendelser inden for fluefiskeri. Udgangspunktet er, at vandløb er dynamiske systemer, hvor strømning, kanalgeometri, sediment, vegetation og økologi påvirker hinanden, og hvor tredimensionelle hastigheds- og turbulensstrukturer er afgørende for både erosion, aflejring og fiskenes opholdssteder. I et dansk vandløb blev der gennemført bathymetriske opmålinger og hastighedsmålinger, som dannede grundlag for tre numeriske modeller i STAR-CCM+: en kort model med én skarpt buet sving, en lang model med flere efter hinanden følgende sving og en syntetisk model med ændret bundtopografi. Strømningen blev simuleret med en tredimensionel RANS-tilgang og en Realizable k-ε turbulensmodel, og resultaterne blev valideret mod feltmålinger. Modellerne viser, at kanalens krumning kraftigt omfordeler strømningen, med højere hastigheder langs yderbredder og lavere hastigheder langs inderbredder, og at både opstrøms geometri og detaljer i bundforholdene har stor betydning for den lokale hydraulik og den hydrauliske heterogenitet. I modellerne identificeres hydrodynamiske strukturer, som er kendt for at være gunstige for salmonider, herunder lavhastighedszoner bag forhindringer, strømskel og dybere partier langs yderbredden. Disse mønstre stemmer overens med erfaringsbaserede retningslinjer, som fluefiskere anvender til at finde produktive fiskepladser, og giver en videnskabelig forklaring på, hvorfor bestemte positioner i løbet er særligt attraktive for fisk. Afhandlingen viser dermed, at CFD-modellering er et effektivt værktøj til at koble vandløbets morfologi og strømning til fiskehabitat og rekreativt fiskeri og kan støtte både miljøteknisk planlægning, habitatforvaltning og praktisk fluefiskeri.
[This abstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]