水力分离截螺技术的水力特性数值分析
血吸虫病是一种严重危害人类健康的寄生虫病,在血吸虫的生活史中,有两个宿主,一个是被成虫寄生的人和其它哺乳动物,称为终宿主;另一个是被幼虫寄生的钉螺,称为中间宿主,钉螺是日本血吸虫的唯一中间宿主。血吸虫必须通过其中间宿主钉螺才能完成其生活史,因些控制钉螺的蔓延和扩散是预防血吸虫病最关键最有效的手段。涵闸是农业灌区常见的水利设计之一,在农业灌溉中应用十分广泛,也是钉螺随水流向下游扩散和蔓延的重要场所。因此研究涵闸防止钉螺扩散的截螺技术对于我国的血防工作有着重要的现实意义。本文主要在研究钉螺的生物力学特性及其随水流扩散规律的基础上,从实验和数值模拟两方面对水力分离截螺技术的水力特性进行了分析研究,主要内容如下: (1)对现有截螺技术进行分析,通过实地调查现有的一些涵闸血防工程,对这些截螺技术各自的优缺点及适用条件进行了分析总结。发现现有的截螺方法都不同程度地存在可靠性差、管理运行不便等问题。如拦网型拦网易破损、易被河渠中的漂浮物堵塞、需经常清理或更换的缺点;沉螺池中的拦螺墙占了部分过水断面,水流通过拦螺墙后流速会集中在水流底部,流态较复杂,容易形成漩涡区,不利于钉螺的沉降;取中层水型对引水区水流条件和引水管设计要求严格,从而限制了它的应用范围。 (2)针对现有截螺措施需要完善的地方,根据钉螺迁移扩散的特点,结合水力分离截螺装置模型试验,建立三维模型进行数值模拟计算。研究发现,截螺装置截螺率的高低取决于分离池中钉螺与载体分离率的高低。而分离池中钉螺与载体分离率的高低又与分离池内的水力条件有关系,主要由流速梯度大小决定。在分离池中钉螺与其吸附的载体受淹没水跃底部强剪切流作用而分离,这种剪切作用越强,钉螺与载体的分离率也就越高。另外,在分离池中设一排或两排消力墩,借助消力墩对水流的分散、撞击、混掺、分割等作用,可进一步促使钉螺与载体的分离。 (3)研究闸门开度对钉螺分离率的影响,设计多组不同的闸门开度方案,进行数值模拟计算。分析不同水头下分离池中的水流特性,确定在不同来流水头下钉螺与载体达到较高分离率时上、下闸门的开度以及闸门的布置形式。研究发现,水力分离截螺装置可适应于大中型高水头引水工程,分离池中的水流流态与上游来流情况、上、下闸门的开度以及上、下闸门之间的距离等因素有关,计算表明:当上闸门开度大小约为上游水头的1/7.5～1/6.5时,下闸门开度大小约为上闸门开度大小的0.7～1.2倍时,上、下闸间之间的距离约为上游水头的2.5～3.5倍时,分离池中水流流态较理想,流速梯度较大,有利于钉螺与载体的分离。
水体污染;血吸虫病;防治对策;力学性能;数值模拟
三峡大学
硕士
水利水电工程
陈和春
2012
中文
X52;X505
87
2012-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）