国家科技进步奖推荐项目.pdf

2017 年度国家科技进步奖推荐项目 一一 项目名称项目名称: : 锦屏二级超深埋特大引水隧洞发电工程关键技术 二二 推荐推荐单位单位意见意见: : 我单位认真审阅了项目推荐书，确认全部材料真实有效，符合国家科技奖励办的填写要求 雅砻江锦屏二级水电站是我国西部大开发战略中涌现出来的又一座世界级水电站， 其中 4 条引水隧洞为综合规模最大、 埋深最大、 也是技术难度最大的水工隧洞工程 由于工程的世界级难度，国家自然科学基金会也专门成立了雅砻江水电开发联合研究基金项目组借助国家级科研平台，开展核 心技术攻关，创建了超深埋特大引水隧洞强烈岩爆综合防治方法，提出了高压大流量地下突涌水防治成套技术，构建了以围岩为主体 的复合承载结构体系，提出了特大流量长隧洞引水发电系统机电一体化的瞬变流水力设计和调控方法，实现了锦屏二级引水隧洞安全 高效施工和电站稳定灵活运行，并推广应用于水利水电、矿山、交通等多个工程领域经鉴定，成果的技术、经济等指标均达到国际 领先水平 项目成果获省部级科技进步特等奖 2 项、一等奖 4 项，二等奖 2 项，有力推动了超深埋特大引水隧洞发电工程的理论发展和技术 进步，提升了我国水电科技的自主创新能力，对于我国乃至世界地下工程建设具有重要的里程碑意义。

同意推荐申报 2017 年度国家科学技术进步奖一等奖 三三、项目简介、项目简介 本项目属水利水电工程领域雅砻江锦屏二级水电站是我国“西电东送”战略性关键工程，对推进国家西部大开发、优化电源结 构发挥重要作用， 其中 4 条长距离穿越雅砻江锦屏大河湾地质条件异常复杂的引水隧洞， 为世界世界埋深埋深最大、 规模最大的水工隧洞工程最大、 规模最大的水工隧洞工程，不但面临 100MPa 级超高地应力和 10MPa 级高外水压力频繁产生的强烈岩爆、大流量集中突涌水、高压渗透破坏等严重灾害，带来隧 洞能否安全成洞和高效有序施工等突出难题，还必须解决特大引水式电站固有的复杂水力瞬变流安全稳定问题，带来电站能否稳定灵 活运行、快速响应电网调度等关键技术瓶颈，技术难度世界罕见 项目组在国家自然科学基金的支持下，对于超深埋、高地应力、高外水压力特大引水发电工程关键技术攻关需求，开展了深部岩 石力学、岩溶水文地质学、多场耦合结构力学、瞬变水力学等多学科协同攻关，取得了一系列创新性研究成果 1. 创建了超深埋创建了超深埋特大特大隧洞强烈岩爆综合防治方法隧洞强烈岩爆综合防治方法揭示了超深埋隧洞不同类型岩爆诱发机制，提出了以应力路径、超剪应力、能 量释放率为主要指标的岩爆倾向性评价方法，建立了集地质中长期预报、微震监测短期预报于一体的岩爆风险预警系统，首创了“超 前诱导能量释放，时空分序强化围岩”的岩爆综合防治理论和技术，攻克攻克了了 2500m 级级埋深埋深隧洞隧洞安全施工难题安全施工难题。

2. 提出了高压提出了高压大流量大流量地下地下突涌水突涌水防治防治成套技术成套技术建立了突涌水灾害孕育演化成灾的非线性分析预测方法，构建了宏细观结合地下 突涌水灾害风险集成预警系统，形成了“大尺度区域宏观探测→中尺度近场重点探测→开挖过程中超前精细探测”的突涌水灾害风险 的递进定位，研发了高压大流量地下突涌水成套治理技术，解决解决了了 10MPa 压力级大流量地下突涌水高效治理难题压力级大流量地下突涌水高效治理难题 3. 构建了以构建了以围岩为主体的围岩为主体的超深埋超深埋特大引水特大引水隧洞复合承载结构体系隧洞复合承载结构体系 建立了突出高地应力及岩爆、 高外水压力等关键控制因素的 JPF 围岩分类体系，提出了基于时效破裂控制的超深埋隧洞围岩稳定快速动态反馈分析方法，研发了超高地应力、高外水压力条件下超深 埋特大引水隧洞复合承载结构，突破突破了了 100MPa 级地应力和级地应力和 10MPa 级外水压力耦合作用下水工隧洞结构技术瓶颈级外水压力耦合作用下水工隧洞结构技术瓶颈 4. 建立了长隧洞大流量高水建立了长隧洞大流量高水头头引水发电系统机电一体化的有压瞬变流引水发电系统机电一体化的有压瞬变流水力水力设计和调控方法。

设计和调控方法 提出了多电站联网运行水力瞬变流结 构矩阵仿真算法，研发了三井集成、双拱隔墙、多孔阻抗、分流减跨的巨型差动式调压室结构型式，建立了“水-机-电”协同工作的 调压室水位精准反馈智能调控方法，实现了高水头大流量长引水式电站实现了高水头大流量长引水式电站安全安全稳定灵活运行稳定灵活运行 项目成果全面保证了锦屏二级引水隧洞安全高效施工和电站稳定灵活运行， 并推广应用于水利水电、 矿山、 交通等多个工程领域， 近三年新增销售额超 80 亿元，并为中国锦屏暗物质地下实验室建设创造了环境条件，经济社会效益显著 项目成果获省部级科技进步特等奖 2 项、一等奖 4 项、二等奖 2 项；授权发明专利 37 项，软件著作权 6 项；出版专著 7 部，SCI、 EI 收录论文 100 余篇，纳入 5 部国家（行业）规范、2 部行业手册，并作为技术攻关成功范例写入《电力发展“十三五”规划》 四四、客观评价、客观评价 11 、国内外相关技术对比、国内外相关技术对比 锦屏二级引水隧洞轴线和锦屏山脊线走向近乎正交， 沿线山体陡峭雄厚， 埋深大于 1500m 洞段占总长的 73.1%， 最大达到 2525m， 超过世界著名的圣哥达隧道（最大埋深 2438m）和我国的秦岭隧道（最大埋深 1640m） ，为世界为世界埋深最大的隧洞埋深最大的隧洞工程。

工程 锦屏二级引水隧洞开挖洞径 12.4~14.6m，超过圣哥达隧道（洞径 9.6m）和秦岭隧道（洞径 8.8m） ，总开挖方量超过 1320 万 m3， 为为世界规模最大的水工隧洞世界规模最大的水工隧洞工程工程 锦屏二级布置 4 座巨型差动式调压室，单个井高 137m，拱顶跨度 30m，升管最大压差 70m，是世界上规模最大、压差最高的差动世界上规模最大、压差最高的差动 式调压室式调压室 22 、、评审评审意见意见 （1）2017 年 1 月，中国大坝工程学会组织评审委员会（由汪洪、钮新强、王超、矫勇等院士专家组成）对《锦屏二级超深埋特《锦屏二级超深埋特 大引水隧洞发电工程关键技术》大引水隧洞发电工程关键技术》进行了评审，认为“项目研究成果在锦屏二级水电站获得成功应用，为中国锦屏暗物质地下实验室建 设创造了环境条件，并为其他超埋深、高地应力、高外水压力环境下类似地下工程建设提供技术借鉴，社会和经济效益显著，具有广 泛的推广应用价值，研究成果达到国际领先水平研究成果达到国际领先水平 ” （2）2014 年 6 月，中国水力发电工程学会组织的评审委员会（由张楚汉、王思敬、张超然等院士专家组成）对本项目的相关成 果《锦屏二级水电站深埋长大水工隧洞群建设关键技术》《锦屏二级水电站深埋长大水工隧洞群建设关键技术》进行了评审，认为“研究成果达到国际领先水平研究成果达到国际领先水平。

（3）2015 年 4 月，中国岩石力学与工程学会组织的评审委员会(由王思敬、蔡美峰院士等著名专家组成)对本项目的相关成果《深《深 埋水工隧洞重大地质灾害风险识别关键技术及应用》埋水工隧洞重大地质灾害风险识别关键技术及应用》进行了评审，认为“本项目本项目成果达到国际领先水平成果达到国际领先水平” （4）2015 年 3 月，中国电力建设集团组织评审委员会（由郑守仁院士等专家组成） ，对本项目的相关成果《长引水系统巨型差动《长引水系统巨型差动 式调压室关键技术》式调压室关键技术》进行评审，认为“保证了长引水发电系统的运行安全，达到了国际领先水平达到了国际领先水平” （5）2015 年 6 月，中国水力发电工程学会对《超长《超长输水系统高水头大容量输水系统高水头大容量机组机组水力特性及运行策略关键技术水力特性及运行策略关键技术》》进行评审，由钟 登华院士等组成的专家组认为， “项目成果提高了电站的运行灵活性和安全可靠性，达到国际领先水平达到国际领先水平 ” 33 、学术、学术评价评价 本项目成果被 SCI、EI 收录论文 100 余篇，相关技术纳入 5 部国家（行业）规范、2 部行业手册，出版专著 7 部，授权发明专利 37 项，软件著作权 6 项，其中“Key technologies and risk management of deep tunnel constructionat Jinping II hydropower station”2016 年被国际知名期刊《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》选为杂志封面， “锦屏二级水电站深埋大理岩力学特性研究”入 选“中国精品科技期刊顶尖学术论文”。

著名隧道专家钱七虎院士对《深埋硬岩隧洞动态设计方法》《深埋硬岩隧洞动态设计方法》专著评价为“理论和技术在锦屏二级水电站深埋引水隧洞围岩稳定分 析与动态优化设计中进行了成功实践，表明所建立的理论方法和技术具有先进性和创新性，表明所建立的理论方法和技术具有先进性和创新性，…………对于提高深部工程设计的科学水平，对于提高深部工程设计的科学水平， 提高深部工程的施工与运行安全具有深远意义提高深部工程的施工与运行安全具有深远意义 国际岩石力学学会前任主席、英国皇家科学院 J A Hudson 院士认为“成果不仅为锦屏二级水电站建设提供了有力的理论支撑，也 极大地丰富了现有岩石力学理论体系，必将对岩石力学的发展产生深远的影响丰富了现有岩石力学理论体系，必将对岩石力学的发展产生深远的影响 44 、、行业评价行业评价 经世界工程组织联合会评选，锦屏工程荣获 2015 年度世界工程组织联合会杰出工程建设奖年度世界工程组织联合会杰出工程建设奖，这是该奖项首次授予中国电力行业首次授予中国电力行业 由国家发展改革委、国家能源局发布的《电力发展“十三五”规划》中，对“十二五”期间取得的成绩指出：“攻克了世界领先攻克了世界领先 的深埋长引水隧洞群等技术，建成了深埋式长隧洞锦屏二级水电站的深埋长引水隧洞群等技术，建成了深埋式长隧洞锦屏二级水电站”。

55 、权威检测、权威检测 锦屏二级水电站通过了由水电水利规划设计总院组织的枢纽工程专项验收工作，验收意见认为：建筑物设计符合国家有关强制性 标准及规程规范要求，各项监测值变化符合一般规律，枢纽建筑物处于正常工作状态枢纽建筑物处于正常工作状态 66 、、重要科技奖励重要科技奖励 获奖项目名称 年度 奖项名称 等级 授奖单位 锦屏二级水电站深埋长大水工隧洞群建设关键技术 2014 年 水力发电科学技术奖 特等奖 水力发电学会 复杂大型洞室群稳定性快速动态反馈分析与闭环优化设计方法 2012 年 中国岩石力学与工程学会科学技术奖 特等奖 中国岩石力学与工程学会 深埋高外水压力水工隧洞关键技术研究及应用 2014 年 四川省科学技术进步奖 一等奖 四川省人民政府 岩石非线性流固耦合理论及其工程应用 2014 年 湖北省科学技术进步奖 一等奖 湖北省人民政府 超深埋高外水压水工隧洞建设关键技术 2014 年 中国电力科学技术奖 一等奖 中国电机工程学会 深埋水工隧洞重大地质灾害风险识别关键技术及应用 2015 年 中国岩石力学与工程学会科学技术奖 一等奖 中国岩石力学与工程学会 复杂水道系统水力-机械一体化过渡过程仿真软件系统及其应用 2014 年 浙江省科学技术进步奖 二等奖 浙江省人民政府 长引水系统水力特性及巨型差动式调压室关键技术 2015 年 中国电力科学技术奖 二等奖 中国电机工程学会 77 、权威媒体、权威媒体报道报道 2012 年 12 月 30 日， 新华社报道了“西电东送“重点工程锦屏二级水电站首台机组投产， 新闻中指出“锦屏二级水电站建设过程中， 攻克了高埋深、高地应力、高压涌水、高水头和大容量机组设计与制造等世界级技术难题，对。