通航与除螺双线引水渠道设计

戴钰 陈情情 张子妍

摘 要：为防止因工程建设和长距离引水导致的钉螺扩散和血吸虫病蔓延问题，本文提出在分水岭附近区域将引水工程主干渠某段改造为引水除螺渠和引水通航渠并联的双线渠道设计方案，并对其中的原理进行解释。

关键词：引水工程;引水渠;航道;除螺

中图分类号：TV675;R184.38文献标识码：A 文章编号：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

水是地球万物的生命之源，是人类赖以生存和发展的基本条件。水安全事关防洪安全、供水安全、生态环境安全、生命健康安全、粮食安全、经济安全、社会安全和可持续发展，直接关系到和谐社会的建设，如果水安全得不到保证，就不可能建设和谐社会。目前，全球性水资源短缺日益严重。为满足灌溉、航运、饮水等需求，近年来我国开工建设了一大批大型跨流域引水工程。例如，安徽省的“一号工程”——引江济淮工程从长江北岸取水，总体上分为引江济巢、江淮沟通、江水北送三大输水段落。在输水途中，高山地带众多，不满足通航条件，若绕道输水则耗资过大。不仅如此，引江济淮工程的两个引水口地区外滩均有钉螺分布，钉螺通过漂浮物或搬运等方式向其他地区扩散的风险极高。工程沿线虽然无钉螺分布，但存在引水口地区钉螺扩散输入和其他地区钉螺输入的风险。钉螺扩散是血吸虫病传播的主要途径，而血吸虫病感染力极强，传播方式多、易流行，且通过水传播的概率较高，严重危害人们健康。

钉螺是血吸虫唯一的中间宿主，控制钉螺扩散可有效阻断血吸虫病在当地的传播与流行[1]。根据《引江济淮工程环境影响报告书》，引江济淮工程拟采取的工程措施包括工程前端的有螺滩地处理、中端的河道硬化、末端的涵闸防螺工程。其中，作为防螺重点的涵闸防螺工程的技术主要有单层拦网、双层拦网、沉螺池技术、中层取水防螺建筑物[2]。但是，由于工程沿线的分水口众多，在工程末端进行防螺处理，工程量巨大，风险较高，难以管理，并且无法保证除螺过程对正常通航的影响。为此，本文开展通航除螺引水工程设计研究，在引水工程中段除螺，在不影响工程通航运行的同时，达到有效除螺的目的。

1 通航除螺双线设计

为了解决在地势较高处的通航问题以及防止钉螺扩散的问题，本文利用水流重力、水流紊动特性及水流势能，将引水工程主干渠某段设计為引水通航渠和引水除螺渠并联的双线渠道。

1.1 引水通航渠设计

在航道部分，为适应水位变化，在上下游连接处均设有船闸。船闸由人字形闸门、闸首、闸室、上下游引航道、输水系统及相应的启闭装置和控制系统组成。船舶自下游向上游行驶时，通常利用输水系统使室内水位与下游引航道水位齐平。但由于地势原因，上下游水位很难齐平，因此，本设计利用泵站连接航道与当地上游山区河流或水库，从而提升下游水位，方便通航。根据钉螺的底层生活特性，船通过船闸时不会造成钉螺的扩散。

1.2 引水除螺渠设计

在分水岭上下游船闸首尾处设计一条引水除螺渠。由于分水岭处地势较高和上游船闸阻挡，钉螺无法通过航道，只能随水流进入引水除螺渠。除螺渠由沉螺池及双层拦网组成。沉螺池布置在船闸下游，根据钉螺、螺卵在水体中具有沉降运动和分层分布等生物力学特性，采用沉螺、阻螺相结合的方法，将引水输入的钉螺、螺卵全部沉淀拦阻在沉螺池内，然后利用药物集中杀死[3]。沉螺池的设计关键在于池内流速、池深、池宽及池长。为满足钉螺在池内沉底的要求，根据杨先祥等[4]关于钉螺在水体中运动状态的研究，池内最大流速[Vmax]≤20 m/s。由连续性方程[Q=AV]可知，沉螺池的过水断面面积A则由来水流量[Q]与流速[V]决定。本设计中，在沉螺池布设一个小型垃圾清理装置，该清理装置采用轻质材料制作，由发动机、漏水网、铁圈、撑水杆和电子设备等组成，并采用高性能发动机连续作业，降低噪声，且打捞和过滤过程自动化程度高。同时，在各个连接处均设有双层拦网，第一层为阻拦漂浮物或成螺的金属网;第二层为阻挡幼螺的目网。

2 工作流程

引水除螺渠和引水通航渠结构如图1所示[5]。引水除螺渠主要由抽水池、进水渠、沉螺池和出水渠等构成，抽水池中设有水泵，以便提升水流;沉螺池内设有可清理水面漂浮物的垃圾清理装置，沉螺池末端距池底一定高度处设有筛孔孔径比钉螺小的双层拦网。引水通航渠由引水河、上游干渠、甲船闸、山区运河、乙船闸、下游干渠和补水渠组成，从较高海拔的河流或水库给此线路补水来满足运河通航水深条件。

在引水通航渠线路中，山区运河与供水箱连通，保持水位恒定。当无船经过时，所有闸门和输水阀门全部关闭。当船舶运行至甲船闸时，开启A闸门处的输水阀门，待水位齐平后开启闸门A，船舶驶入闸室，再关闭A处闸门;打开B闸门的输水阀门，待两者水位齐平后开启B闸门，船舶驶入山区运河，再关闭此闸门;船舶开到乙船闸前时，打开C闸门处的输水阀门，待两者水位齐平后开启上述闸门，船舶驶入闸室后关闭C闸门;打开D闸门处的输水阀门，待水位齐平后开启D闸门，船舶驶入下游渠道。同理，船舶也能从补水渠开到引水渠。

在引水除螺线路，引水渠的水流通过上游干渠进入抽水池，开启抽水池内的水泵，水流被提升到进水渠，然后流入沉螺池，为使池中水流变得平缓，本设计中将沉螺池设计为宽浅型。水中较重的垃圾和部分钉螺将沉降到池底，在沉螺池后布设一个小型垃圾清理装置，有效清理水面漂浮垃圾，水中的漂浮物及吸附其上的钉螺将被拦截下来，漏网的钉螺将被沉螺池末端的拦网拦截下来。由于拦网的过水面积较大，因此拦污的水流阻力较小。清除钉螺和垃圾后的水流再经出水渠流到下游干渠，最后流入补水渠。

3 分析与结论

本文提出在分水岭附近区域将引水工程主干渠某段改造为引水除螺渠和引水通航渠并联的双线渠道设计方案，除螺渠借助水流紊动使钉螺与载体分离，通航渠从附近上游河流或水库引水来克服航道中的水位落差，满足通航水深条件，从而实现既通航又除螺的双重功能。从上述分析得出的结论如下。

①采用人字形船闸过船、拦网防螺、水泵抽水等措施来分别实现通航、除螺、引水等目的。这些措施是水利工程中常规技术手段，其科学性早已被证实。同时，在沉螺池设置了小型垃圾清理装置，以有效清理水面漂浮的垃圾，并采用沉螺池底部沉降、拦网拦截等组合式除螺措施，上下结合，首尾并重，加大了钉螺的去除概率，一定程度上也减轻了拦网的垃圾堵塞压力。

②在引水工程的主干道上开辟两条并联线路，通航线路中借助地理优势阻碍钉螺的通行，引水除螺線路则采用了组合式措施高效除螺，从而在引水工程主干道上实现既通航又除螺的效果。

③该设计克服了在通航运河上进行除螺处理的困难，管理成本低，防范风险小，适合在需要防范血吸虫病扩散风险的通航引水工程上推广应用。

参考文献：

[1]官威，洪青标，吕山，等.钉螺控制技术研究进展[J].中国血吸虫病防治杂志，2017（2）：246-251.

[2]中华人民共和国水利部.水利血防技术规范[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[3]元艺，徐兴建.钉螺水力学新技术防止钉螺扩散研究进展[J].中国血吸虫病防治杂志，2005（2）：158-160.

[4]杨先祥，徐兴建，陈伟，等.钉螺生物水力运动特征的实验研究[J].中国寄生虫学与寄生虫病杂志，1995（1）：13-17.

[5]肖柏青，张政，刘诗语，等.一种通航引水工程除螺设计：201811157546.2[P].2018-12-07.