关于三格式二次中层过水阻螺池设计原理及现场运用的探讨
【摘要】 目的 探讨阻螺工程设计原理，以供血防工作者在血吸虫病预防控制工作中参考。方法 根据钉螺的生态学和钉螺的水力生物学特性，运用三格式中层过水涵阻螺方式进行现场实验。结果 血吸虫病典型流行地区湖北省荆州区于1998～2005年在现场利用三格式中层过水阻螺池进行阻螺现场运用，共建阻螺池12座，设计最小水流量0.5m3/s，最大水流量3.5m3/s，经现场效果观察，其阻螺效果达100%[1]，与国内有关报道基本一致[2]。结论 在血吸虫病流行的渠网地区科学设置阻螺设施，可有效控制钉螺扩散。
【关键词】 血吸虫病；防螺设计；原理；探讨
在血吸虫病流行区，血吸虫的生态位要求钉螺为其唯一的中间宿主，人和40多种哺乳动物为其终宿主，要求合适的水、温度和阳光等自然因素，形成血吸虫病特定的生活史。这就表明钉螺作为一种生物在血吸虫病流行过程中的特殊作用，控制并消灭钉螺必然并已经成为血防重要措施之一。湖沼水网型地区“内外相通，沟港相连，渠塘相串”的水分布格局形成了钉螺随水扩散的特性。探讨、研究钉螺的生长、繁殖及扩散方式已非常必要。为此，笔者于1998年开始在现场利用三格式中层过水阻螺池进行阻螺试验，现场观察效果非常明显，本文力求通过对钉螺的生态规律、钉螺的水动力学特性和三格式中层过水涵阻螺方式的讨论，探讨阻螺工程设计原理，以供血防工作者在血吸虫病预防控制工作中参考。
1 钉螺的生态规律
钉螺是水陆两栖淡水生物，雌雄异体，卵生，血吸虫病流行的唯一中间宿主。通常情况下，钉螺在水体中呈表、底两层分布，钉螺在表，螺卵在底。钉螺一般只能存活1年时间，其间可经过两次繁殖，一个雌螺在整个产卵季节可产卵9～258只，繁殖季节一般在3～5月，幼螺一般在6～7月孵出[3]。在7月长江汛期，如成螺引入垸内(扩散)一般次年已死去，而螺卵和幼螺一旦引入垸内，就会在次年造成繁殖、扩散。这正是在血吸虫病流行的渠网地区有必要科学设置阻螺设施，有效控制钉螺扩散的原因。
2 钉螺的水动力学特性及沉降条件
2.1 钉螺的扩散方式 钉螺主动迁移的能力很小，且需要较长时间，因此主动迁移并不是钉螺扩散的主要方式[4]。钉螺扩散主要是受外部因素影响被动造成的。钉螺被动扩散的方式有很多，在江河渠道中随水输送钉螺主要有以下三种方式：一是钉螺依靠载体在水面漂浮扩散，最远处可达50km以上；二是钉螺在水中流速大于32cm/s时，可在水底推移扩散；三是钉螺可依靠腹吸盘倒悬水面迁移扩散，在20min内距离可达32m以上，其中以前二种最为严重[3]。
2.2 钉螺在水中的沉降条件 钉螺在水中的沉降条件主要有三个方面：一是钉螺沉降的自身条件是与附着物-载体脱离；二是钉螺沉降的水流条件是平流均匀，旋涡水流水中钉螺不易下沉，已下沉钉螺也易移动；三是钉螺在平流水域中沉降的水流速不能大于32cm/s[3]。
3 螺卵的水动力学特性及沉降条件
3.1 螺卵在水中的运动状态 完整非附物螺卵在一定流速范围内的动、静水体中均不漂浮，只有水中沉降一种运动状态，沉降后分布于水底。与幼螺和成螺一样，螺卵在静水中呈垂直沉降，在动水中呈抛物线沉降[5]。
3.2 螺卵在水体中的沉降速度 通过实验室观察，螺卵在水体中的沉降速度为：静水沉速为2.32～5.21cm/s，平均为3.04cm/s；动水沉速为3.24～4.43cm/s，波动区间为1.04～7.00cm/s；流速为2～32cm/s时，沉速为0.6～7.01cm/s，波动区间为0.23～9.80cm/s。该组数据与实验室观察0.5～1mm幼螺的沉降轨迹差异无显著性[6]。
4 三格式二次中层过水涵阻螺设计原理的讨论
4.1 设计原理 将自然排灌水流通过整流设施形成一定流速范围内的平缓水流，让混合水流中的钉螺(含螺卵)在平流池中实现沉浮分离，经过二次中层过水涵阻螺，达到净化水体中钉螺(含螺卵)的目的。
4.2 设计依据 (1)沉浮分流设计：钉螺有可能附着载体，建消力桩一方面可通过水体碰撞实现螺体与载体分离，一方面可分散水流、减少旋涡、降低流速；(2)整流设计：考虑最小幼螺(含螺卵)在一定流速范围的水体中沉降悬移距离，通过增加过水载面，降低流速的手段，使螺体在水中呈抛物线沉降状态；并通过计算设计最佳轨迹，确保螺体能沉降到池底；(3)中层过水阻螺设计：考虑到钉螺(含螺卵)在水中呈表底两层分布等水力生物学特性而采取中层过水，确保阻止螺体扩散[7]。
在设计三格式中层过水涵阻螺的过程中，为了防止钉螺在池中上爬扩散，必须考虑应用抑制和杀死上爬钉螺技术。从而形成阻螺工程综合防螺扩散技术的三个基本要素。即平流沉降技术，无旋涡中层过水技术，抑制和杀死上爬钉螺技术。
总之，阻螺池设计必须做到阻螺彻底，水流畅通，运行管理简易。
5 阻螺池设计理论公式
关于阻螺池设计，长江科学院张威、熊正安已有论证[8]，主要采取以下公式：
s=q u(1)
b=1 H(s-H2 m)(2)
B=b+2H m(3)
L=Hu W0(4)
(1)S：沉螺池横断面面积(m2)； q：引水流量(m3/s)； u：理论允许流速，实践中通常取0.2m/s。
(2)H：阻螺池最大水深(m)； m：阻螺池边坡系数，一般按1.5设计； b：阻螺池宽度(m)，根据实地可能取值。
(3)B：阻螺池横断面水面宽度(m)。
(4)L：阻螺池纵向长度(m)； W0为螺体静水沉速，实践中取0.009m/s。
6 讨论
(1)阻螺池是控制水流扩散钉螺的一项有效措施，但湖沼水网型地区钉螺还有自身爬行及人为因素扩散等方式，不能有只要修建了阻螺池，则其他防钉螺扩散措施则是多余的观点，更不能有修了阻螺池而忽视灭螺的观点。
(2)在阻螺池阻螺原理中，沉浮分离是一个重要的环节，它经过了两个环节三次碰撞分离。第一个环节是消力桩，第二个环节是由中层过水形成的悬浮物通过一格和二格实现二次撞壁分离。阻螺池建设的实践中如果忽视中层过水这一重要环节，必将导致阻螺不彻底的后果。
(3)防止钉螺上爬、保证钉螺下沉要注意二个方面的问题：一是阻螺池分格墙的壁要垂直，要定期清洁其表面的苔垢，保证表面光洁；二是要强调过水孔后外壁突出于墙壁形或箱涵，避免水中钉螺随水流轻易由孔穿过。
(4)阻螺池建设的实践中，要强调效价比合理化原则，阻螺池的大小是依据流量大小科学设计的，切不必随意而建，以避免大马拖小车而造成经济浪费，或小马拉大车而形同虚设。
(5)阻螺池一般都建在人群相对活动频繁的地方，建议在实践中要注意外观设计和警示标志设置的重要性，要充分考虑阻螺池的综合效益和以人为本的观念。
(致谢：本文得到湖北省疾病预防控制中心血研所戴裕海、徐兴建主任医师的指导和修改，在此一并致谢!)
【参考文献】
1 张建华，段圣洪.荷花村四湖区域渠道修改防螺设施综合治理成本—效益分析(CBR).中国血吸虫病防治杂志，2002，2(14)：144-145.
2 尹常明，雷声隆.平流沉淀加箱涵中层取水的防螺技术实验研究.全国血吸虫病研究资料汇编，1991-1995，239-240.
3 中国卫生部疾控司.血吸虫防治手册，第3版.上海：上海科技出版社，2000，14-15.
4 周晓农，张仪.实用钉螺学.北京：科学出版社，2005，155.
5 尹常明，卢显辉.钉螺水体沉降实验研究报告.湖北省血吸虫病研究工作资料江编，1993-1994，119-121.
6 张威，熊正安.钉螺的静水沉速及其江河中扩散运动方式的初探.长江科学院院报，1990，(4)：70-74.
7 杨先祥，徐兴建.防止涵闸引水扩散钉螺两种工程模式简介.中国血防虫病防治杂志，1995，7(6)：360.
8 张威，熊正安.钉螺扩散方式及防止钉螺扩散工程研究.人民长江，1993，(8)：45-49.
作者单位：434020 湖北荆州，荆州市荆州区血防办公室
(编辑：齐 永), 百拇医药(张建华，向晋葵，刘祯平)
【关键词】 血吸虫病；防螺设计；原理；探讨
在血吸虫病流行区，血吸虫的生态位要求钉螺为其唯一的中间宿主，人和40多种哺乳动物为其终宿主，要求合适的水、温度和阳光等自然因素，形成血吸虫病特定的生活史。这就表明钉螺作为一种生物在血吸虫病流行过程中的特殊作用，控制并消灭钉螺必然并已经成为血防重要措施之一。湖沼水网型地区“内外相通，沟港相连，渠塘相串”的水分布格局形成了钉螺随水扩散的特性。探讨、研究钉螺的生长、繁殖及扩散方式已非常必要。为此，笔者于1998年开始在现场利用三格式中层过水阻螺池进行阻螺试验，现场观察效果非常明显，本文力求通过对钉螺的生态规律、钉螺的水动力学特性和三格式中层过水涵阻螺方式的讨论，探讨阻螺工程设计原理，以供血防工作者在血吸虫病预防控制工作中参考。
1 钉螺的生态规律
钉螺是水陆两栖淡水生物，雌雄异体，卵生，血吸虫病流行的唯一中间宿主。通常情况下，钉螺在水体中呈表、底两层分布，钉螺在表，螺卵在底。钉螺一般只能存活1年时间，其间可经过两次繁殖，一个雌螺在整个产卵季节可产卵9～258只，繁殖季节一般在3～5月，幼螺一般在6～7月孵出[3]。在7月长江汛期，如成螺引入垸内(扩散)一般次年已死去，而螺卵和幼螺一旦引入垸内，就会在次年造成繁殖、扩散。这正是在血吸虫病流行的渠网地区有必要科学设置阻螺设施，有效控制钉螺扩散的原因。
2 钉螺的水动力学特性及沉降条件
2.1 钉螺的扩散方式 钉螺主动迁移的能力很小，且需要较长时间，因此主动迁移并不是钉螺扩散的主要方式[4]。钉螺扩散主要是受外部因素影响被动造成的。钉螺被动扩散的方式有很多，在江河渠道中随水输送钉螺主要有以下三种方式：一是钉螺依靠载体在水面漂浮扩散，最远处可达50km以上；二是钉螺在水中流速大于32cm/s时，可在水底推移扩散；三是钉螺可依靠腹吸盘倒悬水面迁移扩散，在20min内距离可达32m以上，其中以前二种最为严重[3]。
2.2 钉螺在水中的沉降条件 钉螺在水中的沉降条件主要有三个方面：一是钉螺沉降的自身条件是与附着物-载体脱离；二是钉螺沉降的水流条件是平流均匀，旋涡水流水中钉螺不易下沉，已下沉钉螺也易移动；三是钉螺在平流水域中沉降的水流速不能大于32cm/s[3]。
3 螺卵的水动力学特性及沉降条件
3.1 螺卵在水中的运动状态 完整非附物螺卵在一定流速范围内的动、静水体中均不漂浮，只有水中沉降一种运动状态，沉降后分布于水底。与幼螺和成螺一样，螺卵在静水中呈垂直沉降，在动水中呈抛物线沉降[5]。
3.2 螺卵在水体中的沉降速度 通过实验室观察，螺卵在水体中的沉降速度为：静水沉速为2.32～5.21cm/s，平均为3.04cm/s；动水沉速为3.24～4.43cm/s，波动区间为1.04～7.00cm/s；流速为2～32cm/s时，沉速为0.6～7.01cm/s，波动区间为0.23～9.80cm/s。该组数据与实验室观察0.5～1mm幼螺的沉降轨迹差异无显著性[6]。
4 三格式二次中层过水涵阻螺设计原理的讨论
4.1 设计原理 将自然排灌水流通过整流设施形成一定流速范围内的平缓水流，让混合水流中的钉螺(含螺卵)在平流池中实现沉浮分离，经过二次中层过水涵阻螺，达到净化水体中钉螺(含螺卵)的目的。
4.2 设计依据 (1)沉浮分流设计：钉螺有可能附着载体，建消力桩一方面可通过水体碰撞实现螺体与载体分离，一方面可分散水流、减少旋涡、降低流速；(2)整流设计：考虑最小幼螺(含螺卵)在一定流速范围的水体中沉降悬移距离，通过增加过水载面，降低流速的手段，使螺体在水中呈抛物线沉降状态；并通过计算设计最佳轨迹，确保螺体能沉降到池底；(3)中层过水阻螺设计：考虑到钉螺(含螺卵)在水中呈表底两层分布等水力生物学特性而采取中层过水，确保阻止螺体扩散[7]。
在设计三格式中层过水涵阻螺的过程中，为了防止钉螺在池中上爬扩散，必须考虑应用抑制和杀死上爬钉螺技术。从而形成阻螺工程综合防螺扩散技术的三个基本要素。即平流沉降技术，无旋涡中层过水技术，抑制和杀死上爬钉螺技术。
总之，阻螺池设计必须做到阻螺彻底，水流畅通，运行管理简易。
5 阻螺池设计理论公式
关于阻螺池设计，长江科学院张威、熊正安已有论证[8]，主要采取以下公式：
s=q u(1)
b=1 H(s-H2 m)(2)
B=b+2H m(3)
L=Hu W0(4)
(1)S：沉螺池横断面面积(m2)； q：引水流量(m3/s)； u：理论允许流速，实践中通常取0.2m/s。
(2)H：阻螺池最大水深(m)； m：阻螺池边坡系数，一般按1.5设计； b：阻螺池宽度(m)，根据实地可能取值。
(3)B：阻螺池横断面水面宽度(m)。
(4)L：阻螺池纵向长度(m)； W0为螺体静水沉速，实践中取0.009m/s。
6 讨论
(1)阻螺池是控制水流扩散钉螺的一项有效措施，但湖沼水网型地区钉螺还有自身爬行及人为因素扩散等方式，不能有只要修建了阻螺池，则其他防钉螺扩散措施则是多余的观点，更不能有修了阻螺池而忽视灭螺的观点。
(2)在阻螺池阻螺原理中，沉浮分离是一个重要的环节，它经过了两个环节三次碰撞分离。第一个环节是消力桩，第二个环节是由中层过水形成的悬浮物通过一格和二格实现二次撞壁分离。阻螺池建设的实践中如果忽视中层过水这一重要环节，必将导致阻螺不彻底的后果。
(3)防止钉螺上爬、保证钉螺下沉要注意二个方面的问题：一是阻螺池分格墙的壁要垂直，要定期清洁其表面的苔垢，保证表面光洁；二是要强调过水孔后外壁突出于墙壁形或箱涵，避免水中钉螺随水流轻易由孔穿过。
(4)阻螺池建设的实践中，要强调效价比合理化原则，阻螺池的大小是依据流量大小科学设计的，切不必随意而建，以避免大马拖小车而造成经济浪费，或小马拉大车而形同虚设。
(5)阻螺池一般都建在人群相对活动频繁的地方，建议在实践中要注意外观设计和警示标志设置的重要性，要充分考虑阻螺池的综合效益和以人为本的观念。
(致谢：本文得到湖北省疾病预防控制中心血研所戴裕海、徐兴建主任医师的指导和修改，在此一并致谢!)
【参考文献】
1 张建华，段圣洪.荷花村四湖区域渠道修改防螺设施综合治理成本—效益分析(CBR).中国血吸虫病防治杂志，2002，2(14)：144-145.
2 尹常明，雷声隆.平流沉淀加箱涵中层取水的防螺技术实验研究.全国血吸虫病研究资料汇编，1991-1995，239-240.
3 中国卫生部疾控司.血吸虫防治手册，第3版.上海：上海科技出版社，2000，14-15.
4 周晓农，张仪.实用钉螺学.北京：科学出版社，2005，155.
5 尹常明，卢显辉.钉螺水体沉降实验研究报告.湖北省血吸虫病研究工作资料江编，1993-1994，119-121.
6 张威，熊正安.钉螺的静水沉速及其江河中扩散运动方式的初探.长江科学院院报，1990，(4)：70-74.
7 杨先祥，徐兴建.防止涵闸引水扩散钉螺两种工程模式简介.中国血防虫病防治杂志，1995，7(6)：360.
8 张威，熊正安.钉螺扩散方式及防止钉螺扩散工程研究.人民长江，1993，(8)：45-49.
作者单位：434020 湖北荆州，荆州市荆州区血防办公室
(编辑：齐 永), 百拇医药(张建华，向晋葵，刘祯平)