根据对湖北省血吸虫病防治研究所调查,本工程引水口青山港闸附近内无钉螺分布,但在上游的杨园、沌口、军山、江夏等地区(50km内),以及天心洲和长江北岸的府澴河地区均为血吸虫病疫区,有钉螺分布。由于钉螺可附在植物的断茎、残叶等载体长距离漂流扩散,幼螺也能浮于水面短距离漂流,因此,若不采取有效阻螺措施,钉螺可能随长江引水进入大东湖,并造成钉螺扩散。
此外,引水口上游存在钉螺分布,由于钉螺扩散,引水口外洲滩有存在钉螺的可能。若引水口外洲滩养牛,可通过牛蹄间隙携带进入堤内,而引水后在渠道和湖区形成了新的适宜钉螺生长的环境,因此,外洲滩养牛可能造成钉螺向引水渠和湖区扩散。因此必须采取除螺措施。
1.中层取水措施
由于堤外滩较宽,有100m以上,长江水位变化较大,若修建引水明渠,明渠内也将成为钉螺滋生的场所,为满足中层取水的最小淹没深度要求,引水明渠和进水闸底板高程都要降低到14.50m以下。青山港进水闸采用固定式进水口,进口箱涵底板高程为14.50m,以1/48的反坡与进水闸连接,进水口底板高程满足中层取水进水口的要求。进水口采用矩形喇叭口型式,使进水流态更加平顺,避免因进水口产生涡流而将吸附钉螺的漂浮物吸入进水闸。由于本方案可引水水位在20.59~24.88m之间,外江水位低于最低引水位时,闸门处于关闭状态。此时即使有钉螺进入进水箱涵,在不见光情况下也会很快死亡。待外江水位达到最低引水位时,便可满足中层取水的最小淹没深度要求。因此,本方案可有效阻止钉螺进入堤内,阻螺效果较好。
2.沉螺池
中层取水方案虽然能避免大多数钉螺引入闸内,但不能百分之百地去除钉螺。因此须在闸后修建沉螺池进一步去除漏网的钉螺。
根据《水利血防设计导则》(SLZ318—2005),沉螺池工作段的长度、宽度和横断面面积,根据涵闸(泵站)的引水流量和钉螺的生物、水力学特性,采用下列公式计算,并结合工程所在地区的地形、地质以及涵闸(泵站)和渠道等条件最终选定。
工作段长度按式(3.3.1)计算:
式中 L——沉螺池工作段沿水流方向的长度,m;
H——沉螺池设计水深,m;
v——沉螺池的设计断面平均流速,m/s,可采用0.20m/s;
w——钉螺的静水沉降速度,m/s,可采用0.01m/s;
k——安全系数,可采用1.1~1.5。
钉螺的静水沉降速度w,是指钉螺在静水中的自由沉降速度,其值与钉螺的外形、大小及容重等因素有关。(www.xing528.com)
工作段过水断面的宽度,采用式(3.3.2)~式(3.3.4)计算:
式中 A——沉螺池横断面面积,m2;
B——沉螺池的水面宽度,m;
b——沉螺池的底宽,m;
m——沉螺池横断面的边坡系数;
α——边坡坡角,(°)。
沉螺池工作段的宽度与深度的比值不宜大于4.5。梯形断面的计算宽度为水面宽度和底宽的平均值,使沉螺池内的流速沿池宽分布较均匀,提高沉螺效果。
若沉螺池工作段的宽度与深度的比值过大,池内局部水流集中、流速较大,沉螺效果降低。
工作段过水断面的面积,采用式(3.3.5)计算:
式中 Q——涵闸(泵站)设计流量,m3/s。
沉螺池设计断面平均流速需满足两个条件:能使钉螺在水中自由沉降和池内水流不致使钉螺产生推移运动。故它等于钉螺在沉螺池内的起动流速,即使钉螺在沉螺池底部保持静止不动的垂线平均流速,其值与沉螺池水深和钉螺的外形、大小及其在池底吸附状态等因素有关。钉螺开厣进行生物活动时具有吸附力,闭厣时则无吸附力,此时的起动流速小于有吸附力情况下的起动流速。
根据试验资料统计分析,钉螺在无吸附力的情况下不出现连续性滑动或滚动的最大流速为0.174~0.20m/s,故沉螺池设计时,钉螺起动流速采用值宜小于0.20m/s。具体可结合沉螺池实际条件分析确定。
青山港进水闸设计流量30m3/s,钉螺的静水沉降速度采用0.01m/s,沉螺池的设计断面平均流速采用0.20m/s,由此计算沉螺池工作段沿水流方向的长度为160m。工作段边坡取1∶2,经计算,沉螺池过水断面的池底宽度为17.4m,顶宽38.8m,取沉螺池底宽18m,顶宽40m。
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