延安市黄河引水工程有限责任公司陕西延安716000
摘要：为解决当地水资源短缺问题，制定了从黄河和清涧河联合引水的战略水源方案，以解决延安市及周边区县的长期供水水源问题。然而黄河为世界著名的多泥沙河流，合理确定取水方案是成为该工程的关键。
关键词：黄河引水；延水关；泥沙处理；水质；净水；工艺；
通过对高浊水及低温低浊水的常规处理工艺、新型澄清池和“ＨＰＳ澄清池”水处理工艺对比分析，提出采用ＨＰＳ澄清池工艺解决延安黄河引水水质难题。并通过试验，对ＨＰＳ水处理工艺进行优化，构建了高泥沙黄河取水实际案例，为黄河引水工程建设提供了参考。
一、工程概况介绍
1.工程在延安市地理位置。工程位于延安市东北部，是以黄河和清涧河为取水水源的长距离引水工程。黄河取水口位于延川县延水关镇王家渠东南黄河右岸；清涧河取水口位于延川县城北上湾大桥下游约50m处清涧河左岸。工程包括引水线路共计4条：黄延线、子长线、延长线、高清线。工程设计年总取水量8977万m3。
2.工程供水对象。供水对象为延安市城区（宝塔区）、延长县城、延川县城、延川县永坪镇、子长县城、清涧县城以及延安市姚店工业园区、延长县杨家湾煤盐气化工工业园、延川县贾家坪工业园、延长油矿永坪炼油厂、子长县煤化工工业园和清涧县红枣产业创业园，简称“一区四县一镇六工业园”。
3.建设必要性和重要性。（1）必要性：缺水问题一直严重影响着延安市区域经济的发展、社会进步及居民的日常生活。经过反复论证，认为引黄工程是从根本上解决延安城区及北部地区水资源短缺的最佳途径。（2）重要性：延安引黄取水工程为陕西省委、省政府确定的全省十大重点水利工程之一，也是破解延安水资源瓶颈的“生命线”工程。从立项到建设整个过程，始终受到从党中央最高领导人到省市各级政府的高度重视与大力支持。该工程建成投运后可解决沿线及延安市约70.56万人城镇居民生活用水、并为该地区工业生产用水提供可靠保障。
4.工程等别及设计标准。工程整体等别为Ⅲ等中型，主要建筑物为3级。工程设计水平年为2020年，设计供水保证率为95%，设计防洪标准为100年一遇校核、30年一遇设计。
5.工程水文。（1）黄河延水关取水枢纽多年平均悬移质输沙量5.82亿t，多年平均含沙量23.5kg/m3；可研阶段多年平均悬移质输沙量7.18亿t，多年平均含沙量25.3kg/m3。（2）工程地质。①黄河取水口工：场地地层分为两层：上部为冲积的粉质壤土⑤-1层，下部为砂岩夹泥页岩。②清涧取水口：河床漫滩覆盖层粉质壤土和砂砾石层，下部为砂岩层。③管道：输水管线从延水关二级加压站向西，跨越张家河、清涧河、石家河、文安驿川、永坪川、延河等河流的河床、漫滩、一、二、三级阶地、黄土梁峁斜坡及基岩斜坡等地貌单元。输水管线管基土层以粉质壤土、砂砾石、淤泥质粉土和黄土为主。④隧洞：工程共布置9条隧洞，除芦草梁隧洞、双峁子隧洞、十里山隧洞全部位于土层中外，其他隧洞基本从岩石穿过。
二、工程整体布置情况
1.总体布置介绍。共布置引水线路4条。①黄延线：从延水关出发，线路主要沿张家河、文安驿川、西沟、延河布置至延安市东川水厂；②子长线：从新舍古五级站起，主要沿永坪川布置至子长工业园；③延长线：从黄延线甘谷驿分水点起，沿延河布置至杨家湾工业园；④高清线：从清涧低坝枢纽起，沿清涧河布置至高家湾水厂。（1）主要建筑物介绍。由于其他三条线路尚未建设，本次主要介绍已经基本建成且通水成功的黄延线。黄延线总长89.594km。主要建筑物包括管线74.041km，泵站6座，隧洞6座（长19.19km，其中：置管隧洞长3.637km，明流洞15.553km），调蓄水库2座，泥沙处理站1座，水厂2座。（2）取水口特点。工程从黄河干流延水关取水，该处为峡谷型河道，水面宽280m～360m，河道经多年的河势演变后水流上提下挫，河道主槽靠近右岸，形成弯道凹岸，左岸形成滩面，右岸基岩裸露，岸坡稳定。取水位置定在弯道凹岸顶点上部，其上游对岸送流条件良好，弯道迎流条件优越；取水口一级台地高程550m～551m，台地开阔，岩层暴露，台地下游侧有采沙简易公路通过，进出交通条件便利，综合工程建设条件良好。
三、工程难点及技术亮点
1.工程难点，①引水线路长、途径地形复杂，主要建筑物类型多，设计及施工难度大；②线路长、受水点分布分散，管理调度运行工作量大；③9座泵站梯级加压，级间流量匹配工况复杂，对自动化、信息化管理要求高。
2.技术亮点。①取水采用无坝径流斗槽方式，在陕西省内属于首创，理论上可有效解决泥沙、冰冻、拦污等问题；②采用金桥专利技术HPS澄清池泥沙处理工艺，可使含沙量≤60kg/m3水质处理达到10NTU，有效的解决了原水水质问题；③对前期三级～四级站间水力衔接设计进行了优化，四级大站采用地上进水池，充分利用了站前水头，对工程节能有利；④对前期规划延安、子长方向两座五级站归并合一，减少了占地，简化了管理。⑤设南河、康家沟调蓄水库在线调蓄，可有效解决应急水源问题；
四、HPS泥沙澄清池工程介绍
1.HPS澄清池布置。HPS泥沙处理站位于延水关枢纽、一级泵站出水池与延水关二级站进水池之间，厂坪高程562.0m。由HPS澄清池、加药间、集水池、配电间组成。HPS澄清池设有4组共28格，平面尺寸：128.35×90.8m；单池平面尺寸：17.20×17.20m，池高14m（地上8m，地下6m）。HPS单池产水量500m3/h，设计额定处理能力36.3万m3/d。排泥水通过提升泵站、输泥管道输水至张家河、庄头沟堆泥库。要求进水水质含沙量≤60kg/m3，出水水质浊度≤10mg/L，耗水量3%-22%。建议运行中总结加药经验，得出一套完成的加药～泥沙含量规律参数。
2.HPS澄清池处理工艺流程（如图）
2.HPS澄清池核心技术。水力旋流造粒技术：在有机高分子混凝剂的混凝过程中，通过控制混合和搅拌条件，生成密实的颗粒状絮凝体，有助于水中悬移质加速沉淀。
3.旋流造粒高浊度水处理技术即ＨＰＳ澄清池水处理技术。旋流造粒高浊度水处理技术即ＨＰＳ澄清池水处理技术，是通过对新型澄清池进行试验和改进，将第Ⅲ代池型上部斜管区的圆形结构改为上方下圆型结构，形成了独特的水处理技术，既能处理高浊度水，也能处理低温低浊水的澄清技术，适应大规模水厂的建设。其技术核心及原理：在有机高分子混凝剂的混凝过程中，通过控制混合和搅拌条件，生成密实的颗粒状絮凝体的技术。通过合理控制无机盐和有机高分子混凝剂的投加和混合条件，使水中颗粒物微脱稳；在上向流体中，通过控制水力旋流条件形成高浓度、大粒径的颗粒悬浮层；在稳态下，新进入微小颗粒与悬浮层颗粒通过逐一附着，形成致密型絮凝体。适用范围为悬浮物含量1000～2000mg/L的天然原水和污废水。
总之，研究延安黄河引水水质处理方案，表明在黄河中游引水采用ＨＰＳ澄清池水处理工艺可以解决劣类水质问题，具有开创性，为提高黄河水利用率提供了参考。
参考文献：
［1］张磊．浅谈延安黄河引水工程水处理工艺探析。2017.
［2］王健．延安黄河引水工程水保防治措施效益分析．2017.