专利名称：涵闸及渠道输水工程沉螺池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在涵闸及渠道输水工程中分离和截流钉螺所采用的沉螺池。
背景技术：
血吸虫病是一种寄生虫病，它是由血吸虫寄生人体内而导致人身发病。钉螺是血吸虫幼虫唯一的中间宿主，钉螺的迁移和扩散是造成血吸虫蔓延、传播的主要途径。野外观测和实验研究表明、钉螺输移、尤其是大量钉螺的远距离输移，是借助于水流完成的。因此，研究钉螺在河道中的输移扩散特性，对控制血吸虫流行十分重要。
钉螺由螺壳(包括钉螺的外壳、螺壳口圆片状的盖)和软体(包括钉螺的头、颈足和内脏)两部分组成。经过多种方法测量，活钉螺的重率平均值为1.80g/cm3。钉螺壳呈圆锥形，成年长约10mm，宽约4mm，有6-8个螺层，右旋。螺壳的几何特征可以用螺高h和螺径d的比值表示。钉螺的体型在不同的生长期有所变化，刚从螺卵化出来的幼螺体型粗短，随着钉螺的生长，螺体由粗短逐渐变为细长。根据儿何特征值ψ的大小可将钉螺划分为3级。如下表钉螺的分类
活钉螺的重率在1.80g/cm3左右，但1-3周幼螺重度随环境影响而发生变化，在静止或流速小于0.5m/s时，可自由悬浮在水域的表面；在水温高于15℃的条件下，它们能张开厣，在水面之下1-10cm处缓慢游动；若受惊扰(如流速突然增大等)，则立即闭厣，重度加大，向水底沉降。
我国钉螺的分布主要在长江两岸及其以南的12个省、市、自治区，按其分布的地理特点可分为水网、山丘、湖沼三种类型。
钉螺属于水陆两栖淡水螺类，喜生活于水深不超过0.5m，连续淹水时间不超过8个月、连续干旱不超过6个月的多草洲滩地区。钉螺爬行运动是其觅食、交配、产卵、逃避、迁移等生命活动中最常见的运动方式之一，但其爬行速度缓慢，观察资料表明钉螺一年爬行范围不超过20m，且只能在温暖、潮湿、阳光不易直接照射的泥地或草地上爬行。因此，钉螺的远距离扩散主要是借助水流进行。
水流输送钉螺主要有三种方式，即水面输送、水底推移和水中悬移。
水面输送钉螺可分为两种情况其一是钉螺附着在枯枝残叶等水面漂浮物上，随水漂流；其二是初孵出幼螺，依靠自身特殊功能倒挂悬浮于水面随水漂流。水底的钉螺因受水流作用而发生推移运动。根据实验室和野外观察，当水流流速超过0.60m/s，吸附在床面上的钉螺即发生推移运动。
当水流速度较大时，钉螺作为有生命的松散团体颗粒群体，具有随水流输移的特性，这与河流泥沙输送有着相似的特性。
长江科学院为了解钉螺的起动流速问题曾专门进行了水槽流速试验研究工作，得到如下研究成果。
(1)在水深、流速、床面性质这些边界条件相同情况下，III级钉螺比II级钉螺一般更容易起动，同时水深越大，起动流速越大。
(2)水槽底闭厣钉螺在无吸附力而且床面为不可冲物质构成条件下，起动流速一般不大，其运动一般以间歇滚动形式沿水流方向滚动。当水深为20-40cm时，闭厣钉螺起动流速的最小值为14cm/s，最大值为19cm/s。当流速增大至17cm/s时，98.0％的钉螺运动处于明显的间歇性滑动或滚动状态，只有个别钉螺发生连续性的推移运动。而当流速增大到18cm/s时，65.0％的钉螺已由间歇性滑动或滚动转入连续性推移运动，少数仍保持间歇性运动。当流速再增大到19cm/s时，除个别钉螺保持间歇性运动之外，其它钉螺进入推移运动状态。
(3)水槽底开厣钉螺处于吸附状态下，其起动流速显著增大。当水深大于20cm时，其水泥定床起动流速的最小值为60cm/s，泥沙定床起动流速的最小值为20em/s。
钉螺的静水沉速钉螺静水沉速是指钉螺在静态水体中下沉的速度。钉螺属水陆两栖螺蛳，其生物活动能力非常小，进入水中后就与无生命物一样受重力支配而下沉。运用水力学理论进行250颗钉螺静水流速试验，试验表明钉螺均以水平体位下沉，并得出静水流速ω0公式如下I级钉螺Red＜50，ψ≤2.0，螺旋数＜4.5ω0=π480v·d25h0.5(rs-r0r0)g]]>II级钉螺300＜Red＜600，2.0＜ψ＜4.5，螺旋数4.5～7.5ω0=πd22.4h(rs-r0r0)g]]>III级钉螺Red＞600，ψ≥4.5.螺旋数＞7.5ω0=2πd23h(rs-r0r0)g]]>式中Red为颗粒雷诺数，Red=ω0dhv;]]>v为水的动粘滞系数(cm2/s)，(可根据钉螺沉降时水的温度查表)；rs为钉螺在空气中的重率(g/cm3)；r0为水的重率(g/cm3)；g为重力加速度(981cm/s2)；d为螺径(mm)；h为螺高(mm)。
经计算，三级钉螺的沉速分别如下
可见幼螺的沉降速明显低于成螺，这是沉螺池设计的控制因素，也是本实用新型沉螺池区别于现有沉螺池设计的主要不同，现有沉螺池在钉螺的静水沉速上一般采用大螺(II、III级)的静水沉速，因此使用效果较差。
钉螺的动水沉降水平距离国内外关于钉螺在动水中沉降的水平距离的研究工作自80年代后期开始进行，部分学者(如长江科学院潘庆焱等)提出的计算方法在工程界应用较多。
钉螺在流水中沉降，其自水面开始沉降至水底时的水平移动距离可用下式表示L＝m(uH/ω静)n或L＝uH/ω静式中，L为钉螺在流水中沉降的水平距离；ω静为钉螺的静水沉速；ω动为钉螺的动水沉速；m、n为无因次系数和指数，由实测资料决定。通过对目前所有的水槽试验资料进行相关分析，m和n的值均可定为1。故在工程设计中，可直接利用钉螺静水和动水沉速资料计算钉螺的沉降水平距离。
以上公式中各种符号代表的物理量为ω静钉螺静水沉速(cm/s)；ω动钉螺动水沉速(cm/s)；u水流平均流速(cm/s)；H水深(cm)。
目前国内在防止钉螺通过涵闸及渠道扩散方面做了某些尝试，如沉螺池加拦网的工程模式就是根据钉螺在水中悬移、沉降、推移的特点将钉螺全部拦截在沉螺池内，以便集中杀灭。
工程措施以湖北省洪湖市老湾闸(1989年)和应城市王台闸(1992年改造工程付诸实施并取得了一定的灭螺效果。
但由于不清楚钉螺在流水中运动和沉降的规律，因此其结构设计不能在根本上解决防止钉螺随流扩散的难题。特别是在使用过程中发现由于拦网孔眼较小，一般采用钢架加尼龙网的型式，引水时泥沙和漂浮物较多，尼龙纱的网眼很快被堵塞，引水渠中的水位迅速上涨并漫过两边的渠埂流入旁边的水田，甚至发生拦网的钢架被冲弯，尼龙纱被冲破现象。
根据钉螺在水体中呈表、底两层分布的特点，在涵闸进水口采用罩形拦渣喇叭口进水，汲水通道密闭的进水管道，使灌溉闸汲取中间层水体，避免附着钉螺的漂浮物进入管道，中层取水工程设在灌溉闸上游。进水罩形喇叭口设拦渣装置(拦网孔径为20目)，喇叭口汲水通道大于管道截面积，使进水不至形成涡流，吸水通道形成密闭管理系统。
中层取水工程措施已在湖北省嘉鱼县双益闸(1993年)改造工程中付诸实施并取得了一定的灭螺效果。
但长江干堤上引水涵闸受长江水位变化的影响，多为间歇期引水，闸外每年泥沙淤积严重，在保证进水口高程低于枯水位高程时，进水口清淤难度较大，而且这种工程措施同样存在上述拦网网眼易被堵塞的危险。另外这种设计也同样存在由于不清楚钉螺在流水中运动和沉降的规律，因此其结构设计不够合理的问题。
发明内容
本实用新型是在充分研究钉螺生活习性的基础上，并克服了现有上述背景技术的不足之处，而提供一种涵闸及渠道输水工程沉螺池。本实用新型没有设计小的网孔，因而不存在网孔眼被堵塞或冲破的现象。它能从水体中的各种夹杂物、携带物上有效地将钉螺分离和截流下来，同时保证正常的灌溉作业。
本实用新型的目的是通过如下措施来达到的涵闸及渠道输水工程沉螺池，它包括围墙1、池底4，池底4与围墙1之间呈一定斜角或直角，其特征在于所述围墙1之间均匀间隔有拦螺墙2-1、2-2、2-3，所述拦螺墙2-1位于进水渠5之后，进水渠5与池底4之间有边坡7池底4低于进水渠5的底部，所述拦螺墙2-1、2-2中下部有通水孔6；通水孔6的底部与池底4呈“”形，拦螺墙2-1、2-2与通水孔6的顶部呈“L”型，通水孔6的顶部低于进水渠5的枯水位，拦螺墙2-1、2-2的高度高出进水渠5的高水位，所述拦螺墙2-3与拦螺墙2-1、2-2的结构相同或为高出进水渠5枯水位的直立墙。
在上述技术方案中，所述拦螺墙2-1至拦螺墙2-3之间间隔的距离是L＝uH/ω的二至三倍，所述ω静＝0.93cm/s。
在上述技术方案中，所述进水渠5与拦螺墙2-1之间有拦污栅3，所述拦污栅3位于进水渠5的尾部，拦污栅3与拦螺墙2-1之间的距离为5-30m。
在上述技术方案中，所述进水渠5与围墙1之间呈“八”字形扩散。
在上述技术方案中，所述通水孔6为1.0m*1.5m的孔。
在上述技术方案中，所述拦污栅3是孔间距为10cm的金属拦污栅。
本实用新型具有如下优点沉螺池采用中层取水，对水面输送钉螺方式采用三道拦螺措施。它是利用拦螺墙在沉螺池水位至最低引水水位(枯水位)范围内形成的阻漂和落漂措施，采用L型设施，专门针对小体积漂浮物和幼螺进行的拦截；对小体积漂浮物和幼螺主要在第一至第二道拦螺墙前停留和打捞，部分幼螺受惊扰由表面漂浮向水中悬移状况转换而沉入落漂池；第三道拦螺墙是第一道、第二道拦螺墙的补充，并可防止渠道水流倒灌时下游漂浮物进入沉螺池后带出池钉螺。
对水底推移钉螺方式利用拦螺墙形成的三道拦螺措施。每道均为“”形设施；第一道主要拦截上游水底推移物，第二道和第三道主要拦截沉螺池下沉的推移物，第三道是第二道的补充及对水底爬行钉螺的拦阻。
对水中悬移钉螺方式采用三级消能和二级沉螺措施。三级消能是利用三道拦螺墙形成孔口出流消能，降低沉螺池内的水流速度，减小水中悬移钉螺在沉螺池内的水平运移距离；二级沉螺是利用三道拦螺墙形成的两段距离，保证大部分水中悬移钉螺在第一级沉螺池中下沉，将钉螺拦截在两道沉螺池内。
本实用新型还可在第一道拦螺墙前作一道间距10cm的金属拦漂栅，设置于沉螺池前5-30m处，由于金属拦漂栅强度高、孔眼大，不会产生破坏和堵塞现象，是专对大体积漂浮物进行的一道拦截；当漂浮物较多时，利用耙勾等手工工具定时打捞；这同时可是第一道拦螺措施，也是后续拦螺墙的保护措施。
图1为本发明沉螺池的平面结构示意图；
图2为沉螺池的纵向结构剖示图；图3为图2的的I-I结构剖示图；图1为图2的的II-II结构剖示图；图5为沉螺池的横向结构剖示图；图6为拦漂栅的横剖面图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限制，仅作举例。
图中1为围墙，2-1、2-2、2-3为拦螺墙，3为拦污栅，4为池底，5为进水渠，6为通水孔，7为边坡，H为高水位，K为枯水位。
参阅图1-图6本实用新型涵闸及渠道输水工程沉螺池，包括围墙1、池底4，池底4与围墙1之间可成一定斜角形成边坡或呈直角，所述围墙1之间均匀间隔有拦螺墙2-1、2-2、2-3，所述拦螺墙2-1位于进水渠5之后，进水渠5与池底4之间有边坡7；池底4低于进水渠5的底部约2米，所述拦螺墙2-1、2-2中下部有通水孔6；通水孔6的底部距池底4的距离为0.5m，通水孔6的底部与池底4呈“”形，拦螺墙2-1、2-2与通水孔6的顶部呈“L”型，通水孔6的顶部低于枯水位0.5m，通水孔6的个数可根据需要设计，主要作用是用于控制水的流速；拦螺墙2-1、2-2的高度高出进水渠5的高水位0.5m。所述拦螺墙2-1至拦螺墙2-3之间间隔的距离大于L＝uH/ω静的二至三倍。所述拦螺墙2-3与拦螺墙2-1、2-2的结构相同或为高出进水渠5枯水位的直立墙。所述进水渠5与拦螺墙2-1之间有拦污栅3，所述拦污栅3位于进水渠5的尾部，拦污栅3与拦螺墙2-1之间的距离为5-30m。所述进水渠5与围墙1之间呈“八”字形扩散，进水渠5与围墙1之间也可产用其它扩散方式，其作用主要是降低沉螺池内水的流速，沉螺池底比进水渠的底部低作用也是如此。所述拦污栅3为孔间距为10cm的金属拦污栅，其作用主要是拦较大的漂浮物，因此其孔间距也可有其它设计。
本实用新型还提供了一种涵闸及渠道输水工程灭螺方法，这就是利用本实用新型提供的涵闸及渠道输水工程沉螺池来分离和截流钉螺。它是通过控制沉螺池内的水流速度，拦螺墙布置、沉螺池深度、池宽及池长来实现的。
根据实验室的资料，沉螺池内水的流速应满足二个条件，即钉螺能在水中自由沉降和下沉到池底后不产生推移运动，其最大流速Vmax可定为0.2m/s，沉螺池的横断面积A由灌溉闸引水流量Q和最大设计流速Vmax确定，即A＞Q/Vmax沉螺池的横断面积A一般为梯形，再根据工程具体条件确定一定的宽度和深度，沉螺池的长度必须为钉螺沉降水平距离的2.0-3.0倍。
由于沉螺池中水流速度的变化，钉螺的水平沉降距离有两种确定方法。一种方法是由拦螺墙通水孔流速和孔顶高度确定，此方法使用的流速实际上是沉螺池中的最大流速，因此，设计沉螺长度取钉螺水平沉降距离的2倍；另一种方法是由沉螺池拦螺墙间断面的平均流速和水深确定，此方法使用的流速实际上是沉螺池中的最小流速，因此，设计沉螺长度取钉螺水平沉降距离的3倍。两种方法确定的沉螺丝长度取大值。
本实用新型涵闸及渠道输水工程沉螺池在实验室进行了5年实验，除螺率为100％，经小型示范工程检验，除螺率也达100％。
需要说明的是对于所属领域的技术人员来说，在不改变本实用新型原理的前提下还可以对本实用新型做出若干的改变或变形，这同样属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.涵闸及渠道输水工程沉螺池，它包括围墙(1)、池底(4)，池底(4)与围墙(1)之间呈一定斜角或呈直角，其特征在于所述围墙(1)之间均匀间隔有拦螺墙(2-1、2-2、2-3)，所述拦螺墙(2-1)位于进水渠(5)之后，进水渠(5)与池底(4)之间有边坡(7)；池底(4)低于进水渠(5)的底部，所述拦螺墙(2-1、2-2)中下部有通水孔(6)；通水孔(6)的底部与池底(4)呈“”形，拦螺墙(2-1、2-2)与通水孔(6)的顶部呈“L”型，通水孔(6)的顶部低于进水渠(5)的枯水位，拦螺墙(2-1、2-2)的高度高出进水渠(5)的高水位，所述拦螺墙(2-3)与拦螺墙(2-1、2-2)的结构相同或为高出进水渠(5)枯水位的直立墙。
2.根据权利要求1所述的涵闸及渠道输水工程沉螺池，其特征在于所述拦螺墙(2-1)至拦螺墙(2-3)之间间隔的距离是L＝uH/ω静的二至三倍，所述ω静＝0.93cm/s。
3.根据权利要求1或2所述的涵闸及渠道输水工程沉螺池，其特征在于所述进水渠(5)与拦螺墙(2-1)之间有拦污栅(3)，所述拦污栅(3)位于进水渠(5)的尾部，拦污栅(3)与拦螺墙(2-1)之间的距离为5-30m。
4.根据权利要求3所述的涵闸及渠道输水工程沉螺池，其特征在于所述进水渠(5)与围墙(1)之间呈“八”字形扩散。
5.根据权利要求4所述的涵闸及渠道输水工程沉螺池，其特征在于所述通水孔(6)为1.0m*1.5m的孔。
6.根据权利要求3所述的涵闸及渠道输水工程沉螺池，其特征在于所述拦污栅(3)为孔间距为10cm的金属拦污栅。
专利摘要涵闸及渠道输水工程沉螺池。它包括围墙(1)、池底(4)，池底(4)与围墙(1)之间呈一定斜角或呈直角，所述围墙(1)之间均匀间隔有拦螺墙(2－1、2－2、2－3)，进水渠(5)与池底(4)之间有边坡(7)；所述拦螺墙(2－1、2－2)中下部有通水孔(6)；通水孔(6)的底部与池底(4)呈“┌”形，拦螺墙(2－1、2－2)与通水孔(6)的顶部呈“L”型，通水孔(6)的顶部低于进水渠(5)的枯水位，拦螺墙(2－1、2－2)的高度高出进水渠(5)的高水位。本实用新型是在充分研究钉螺生活习性的基础上，克服了现有网孔眼易被堵塞或冲破的现象。它能从水体中的各种夹杂物、携带物上有效地将钉螺分离和截流下来，同时保证正常的灌溉作业。
文档编号E02B8/00GK2784459SQ20052009560
公开日2006年5月31日 申请日期2005年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者任大春, 朱国胜, 定培中, 李飞, 汪在芹 申请人:长江水利委员会长江科学院