通航與除螺雙線引水渠道設(shè)計(jì)

戴鈺 陳情情 張子妍

摘 要：為防止因工程建設(shè)和長(zhǎng)距離引水導(dǎo)致的釘螺擴(kuò)散和血吸蟲(chóng)病蔓延問(wèn)題，本文提出在分水嶺附近區(qū)域?qū)⒁こ讨鞲汕扯胃脑鞛橐萸鸵ê角⒙?lián)的雙線渠道設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其中的原理進(jìn)行解釋。

關(guān)鍵詞：引水工程;引水渠;航道;除螺

中圖分類號(hào)：TV675;R184.38文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2020）01-0055-02

Abstract： In order to prevent the spread of Oncomelania and schistosomiasis caused by the project construction and long-distance water diversion， this paper proposes a design scheme of transforming a section of the main channel of the water diversion project into a two-way channel with parallel connection of the water diversion and snail removal channel and the water diversion and navigation channel， and explains the principle of the scheme.

Keywords： water diversion project;diversion canal;channel;snails removal

水是地球萬(wàn)物的生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的基本條件。水安全事關(guān)防洪安全、供水安全、生態(tài)環(huán)境安全、生命健康安全、糧食安全、經(jīng)濟(jì)安全、社會(huì)安全和可持續(xù)發(fā)展，直接關(guān)系到和諧社會(huì)的建設(shè)，如果水安全得不到保證，就不可能建設(shè)和諧社會(huì)。目前，全球性水資源短缺日益嚴(yán)重。為滿足灌溉、航運(yùn)、飲水等需求，近年來(lái)我國(guó)開(kāi)工建設(shè)了一大批大型跨流域引水工程。例如，安徽省的“一號(hào)工程”——引江濟(jì)淮工程從長(zhǎng)江北岸取水，總體上分為引江濟(jì)巢、江淮溝通、江水北送三大輸水段落。在輸水途中，高山地帶眾多，不滿足通航條件，若繞道輸水則耗資過(guò)大。不僅如此，引江濟(jì)淮工程的兩個(gè)引水口地區(qū)外灘均有釘螺分布，釘螺通過(guò)漂浮物或搬運(yùn)等方式向其他地區(qū)擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)極高。工程沿線雖然無(wú)釘螺分布，但存在引水口地區(qū)釘螺擴(kuò)散輸入和其他地區(qū)釘螺輸入的風(fēng)險(xiǎn)。釘螺擴(kuò)散是血吸蟲(chóng)病傳播的主要途徑，而血吸蟲(chóng)病感染力極強(qiáng)，傳播方式多、易流行，且通過(guò)水傳播的概率較高，嚴(yán)重危害人們健康。

釘螺是血吸蟲(chóng)唯一的中間宿主，控制釘螺擴(kuò)散可有效阻斷血吸蟲(chóng)病在當(dāng)?shù)氐膫鞑ヅc流行[1]。根據(jù)《引江濟(jì)淮工程環(huán)境影響報(bào)告書(shū)》，引江濟(jì)淮工程擬采取的工程措施包括工程前端的有螺灘地處理、中端的河道硬化、末端的涵閘防螺工程。其中，作為防螺重點(diǎn)的涵閘防螺工程的技術(shù)主要有單層攔網(wǎng)、雙層攔網(wǎng)、沉螺池技術(shù)、中層取水防螺建筑物[2]。但是，由于工程沿線的分水口眾多，在工程末端進(jìn)行防螺處理，工程量巨大，風(fēng)險(xiǎn)較高，難以管理，并且無(wú)法保證除螺過(guò)程對(duì)正常通航的影響。為此，本文開(kāi)展通航除螺引水工程設(shè)計(jì)研究，在引水工程中段除螺，在不影響工程通航運(yùn)行的同時(shí)，達(dá)到有效除螺的目的。

1 通航除螺雙線設(shè)計(jì)

為了解決在地勢(shì)較高處的通航問(wèn)題以及防止釘螺擴(kuò)散的問(wèn)題，本文利用水流重力、水流紊動(dòng)特性及水流勢(shì)能，將引水工程主干渠某段設(shè)計(jì)為引水通航渠和引水除螺渠并聯(lián)的雙線渠道。

1.1 引水通航渠設(shè)計(jì)

在航道部分，為適應(yīng)水位變化，在上下游連接處均設(shè)有船閘。船閘由人字形閘門(mén)、閘首、閘室、上下游引航道、輸水系統(tǒng)及相應(yīng)的啟閉裝置和控制系統(tǒng)組成。船舶自下游向上游行駛時(shí)，通常利用輸水系統(tǒng)使室內(nèi)水位與下游引航道水位齊平。但由于地勢(shì)原因，上下游水位很難齊平，因此，本設(shè)計(jì)利用泵站連接航道與當(dāng)?shù)厣嫌紊絽^(qū)河流或水庫(kù)，從而提升下游水位，方便通航。根據(jù)釘螺的底層生活特性，船通過(guò)船閘時(shí)不會(huì)造成釘螺的擴(kuò)散。

1.2 引水除螺渠設(shè)計(jì)

在分水嶺上下游船閘首尾處設(shè)計(jì)一條引水除螺渠。由于分水嶺處地勢(shì)較高和上游船閘阻擋，釘螺無(wú)法通過(guò)航道，只能隨水流進(jìn)入引水除螺渠。除螺渠由沉螺池及雙層攔網(wǎng)組成。沉螺池布置在船閘下游，根據(jù)釘螺、螺卵在水體中具有沉降運(yùn)動(dòng)和分層分布等生物力學(xué)特性，采用沉螺、阻螺相結(jié)合的方法，將引水輸入的釘螺、螺卵全部沉淀攔阻在沉螺池內(nèi)，然后利用藥物集中殺死[3]。沉螺池的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于池內(nèi)流速、池深、池寬及池長(zhǎng)。為滿足釘螺在池內(nèi)沉底的要求，根據(jù)楊先祥等[4]關(guān)于釘螺在水體中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的研究，池內(nèi)最大流速[Vmax]≤20 m/s。由連續(xù)性方程[Q=AV]可知，沉螺池的過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA則由來(lái)水流量[Q]與流速[V]決定。本設(shè)計(jì)中，在沉螺池布設(shè)一個(gè)小型垃圾清理裝置，該清理裝置采用輕質(zhì)材料制作，由發(fā)動(dòng)機(jī)、漏水網(wǎng)、鐵圈、撐水桿和電子設(shè)備等組成，并采用高性能發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)作業(yè)，降低噪聲，且打撈和過(guò)濾過(guò)程自動(dòng)化程度高。同時(shí)，在各個(gè)連接處均設(shè)有雙層攔網(wǎng)，第一層為阻攔漂浮物或成螺的金屬網(wǎng);第二層為阻擋幼螺的目網(wǎng)。

2 工作流程

引水除螺渠和引水通航渠結(jié)構(gòu)如圖1所示[5]。引水除螺渠主要由抽水池、進(jìn)水渠、沉螺池和出水渠等構(gòu)成，抽水池中設(shè)有水泵，以便提升水流;沉螺池內(nèi)設(shè)有可清理水面漂浮物的垃圾清理裝置，沉螺池末端距池底一定高度處設(shè)有篩孔孔徑比釘螺小的雙層攔網(wǎng)。引水通航渠由引水河、上游干渠、甲船閘、山區(qū)運(yùn)河、乙船閘、下游干渠和補(bǔ)水渠組成，從較高海拔的河流或水庫(kù)給此線路補(bǔ)水來(lái)滿足運(yùn)河通航水深條件。

在引水通航渠線路中，山區(qū)運(yùn)河與供水箱連通，保持水位恒定。當(dāng)無(wú)船經(jīng)過(guò)時(shí)，所有閘門(mén)和輸水閥門(mén)全部關(guān)閉。當(dāng)船舶運(yùn)行至甲船閘時(shí)，開(kāi)啟A閘門(mén)處的輸水閥門(mén)，待水位齊平后開(kāi)啟閘門(mén)A，船舶駛?cè)腴l室，再關(guān)閉A處閘門(mén);打開(kāi)B閘門(mén)的輸水閥門(mén)，待兩者水位齊平后開(kāi)啟B閘門(mén)，船舶駛?cè)肷絽^(qū)運(yùn)河，再關(guān)閉此閘門(mén);船舶開(kāi)到乙船閘前時(shí)，打開(kāi)C閘門(mén)處的輸水閥門(mén)，待兩者水位齊平后開(kāi)啟上述閘門(mén)，船舶駛?cè)腴l室后關(guān)閉C閘門(mén);打開(kāi)D閘門(mén)處的輸水閥門(mén)，待水位齊平后開(kāi)啟D閘門(mén)，船舶駛?cè)胂掠吻?。同理，船舶也能從補(bǔ)水渠開(kāi)到引水渠。

在引水除螺線路，引水渠的水流通過(guò)上游干渠進(jìn)入抽水池，開(kāi)啟抽水池內(nèi)的水泵，水流被提升到進(jìn)水渠，然后流入沉螺池，為使池中水流變得平緩，本設(shè)計(jì)中將沉螺池設(shè)計(jì)為寬淺型。水中較重的垃圾和部分釘螺將沉降到池底，在沉螺池后布設(shè)一個(gè)小型垃圾清理裝置，有效清理水面漂浮垃圾，水中的漂浮物及吸附其上的釘螺將被攔截下來(lái)，漏網(wǎng)的釘螺將被沉螺池末端的攔網(wǎng)攔截下來(lái)。由于攔網(wǎng)的過(guò)水面積較大，因此攔污的水流阻力較小。清除釘螺和垃圾后的水流再經(jīng)出水渠流到下游干渠，最后流入補(bǔ)水渠。

3 分析與結(jié)論

本文提出在分水嶺附近區(qū)域?qū)⒁こ讨鞲汕扯胃脑鞛橐萸鸵ê角⒙?lián)的雙線渠道設(shè)計(jì)方案，除螺渠借助水流紊動(dòng)使釘螺與載體分離，通航渠從附近上游河流或水庫(kù)引水來(lái)克服航道中的水位落差，滿足通航水深條件，從而實(shí)現(xiàn)既通航又除螺的雙重功能。從上述分析得出的結(jié)論如下。

①采用人字形船閘過(guò)船、攔網(wǎng)防螺、水泵抽水等措施來(lái)分別實(shí)現(xiàn)通航、除螺、引水等目的。這些措施是水利工程中常規(guī)技術(shù)手段，其科學(xué)性早已被證實(shí)。同時(shí)，在沉螺池設(shè)置了小型垃圾清理裝置，以有效清理水面漂浮的垃圾，并采用沉螺池底部沉降、攔網(wǎng)攔截等組合式除螺措施，上下結(jié)合，首尾并重，加大了釘螺的去除概率，一定程度上也減輕了攔網(wǎng)的垃圾堵塞壓力。

②在引水工程的主干道上開(kāi)辟兩條并聯(lián)線路，通航線路中借助地理優(yōu)勢(shì)阻礙釘螺的通行，引水除螺線路則采用了組合式措施高效除螺，從而在引水工程主干道上實(shí)現(xiàn)既通航又除螺的效果。

③該設(shè)計(jì)克服了在通航運(yùn)河上進(jìn)行除螺處理的困難，管理成本低，防范風(fēng)險(xiǎn)小，適合在需要防范血吸蟲(chóng)病擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)的通航引水工程上推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]官威，洪青標(biāo)，呂山，等.釘螺控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)血吸蟲(chóng)病防治雜志，2017（2）：246-251.

[2]中華人民共和國(guó)水利部.水利血防技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.

[3]元藝，徐興建.釘螺水力學(xué)新技術(shù)防止釘螺擴(kuò)散研究進(jìn)展[J].中國(guó)血吸蟲(chóng)病防治雜志，2005（2）：158-160.

[4]楊先祥，徐興建，陳偉，等.釘螺生物水力運(yùn)動(dòng)特征的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)寄生蟲(chóng)學(xué)與寄生蟲(chóng)病雜志，1995（1）：13-17.

[5]肖柏青，張政，劉詩(shī)語(yǔ)，等.一種通航引水工程除螺設(shè)計(jì)：201811157546.2[P].2018-12-07.