三峡水电站全面竣工，锦屏二级水电站首台机组顺利发电，乌东德水电站全部机组投产发电，白鹤滩水电站首批机组投产发电……近年来，随着我国生产和科学技术突飞猛进，水利水电作为国家的基础产业得到飞速发展。数据显示，年我国水电总装机容量达到3.8亿千瓦，年发电量1.25万亿千瓦时，稳居世界第一。

作为水利水电工程建设中重要的一环，地质勘察工作直接影响到水电工程建设的质量、安全、工期和效率，关系到水电工程能否安全平稳投入使用。为了确保水电工程建成后的效果和质量，保障老百姓的生命财产安全，有一个人在35年的时间里，始终驻守在水电工程、岩土工程勘察和科研的第一线，用精湛的技术成功解决了多个国家重大水电工程建设中的工程地质关键技术难题。

他，就是中国电建集团华东勘测设计研究院总地质师，锦屏二级水电站、白鹤滩水电站设计副总工程师单治钢……

年单治钢在卡拉工地

年6月28日，金沙江白鹤滩水电站首批机组安全准点投产发电。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平发来贺信，表示热烈的祝贺，他指出，白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程。全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，实现了我国高端装备制造的重大突破。全体建设者和各方面发扬精益求精、勇攀高峰、无私奉献的精神，团结协作、攻坚克难，为国家重大工程建设作出了贡献。

“大国重器”白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县交界的金沙江河道上，总投资亿元，总装机万千瓦，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，全部机组将于年7月投产发电。电站全部建成投产后，将成为仅次于三峡工程的世界第二大水电站，年均发电量约亿千瓦时，每年可节约标准煤万吨，减排二氧化碳万吨，是推进我国绿色发展的强力引擎。

“在建设中，我们面临着库区地质环境条件复杂、区域构造稳定和高地震烈度、坝区不良地质作用发育、高拱坝坝基柱状节理玄武岩变形控制、高边坡、地下厂房洞室群、坝基渗漏处理等多项关键技术问题。”作为白鹤滩水电站建设工程项目勘察产品的核定人、副总工程师，单治钢对实施这一工程时面临的难题记忆犹新。

为逐一解决这些相关地质难题，他带领团队通过30多年的深入创新研究，为工程的建设提供了扎实、科学的依据。该电站建成后，除了发电还兼顾防洪，具有拦沙、改善下游航运条件和发展库区航运等综合作用，并带动相关产业的发展，对地区社会经济发展将起到积极的带动作用。

除了白鹤滩水电站，于年7月全部机组投产发电的锦屏二级水电站也是单治钢负责的主要工程项目之一。中国十大水电站之一的锦屏二级水电站，是国家重点工程，拥有世界上规模和技术难度最大的水工隧洞群。

该工程总装机容量MW，4条引水隧洞单洞长17km，埋深～m，最大埋深m，开挖洞径12.4～14.6m，总开挖土方量超过万m^3，实测最大地应力MPa，最高外水压力超过10MPa，最大单点突涌水量7.3m^3/s，其建设规模和技术难度世界罕见。

“明知山有虎，偏向虎山行”，多年在一线摸爬滚打，练就了单治钢及其团队敢于直面困难的勇气和自信。针对超埋深隧洞中的关键技术问题，他们创新了高山峡谷岩溶水文地质勘察方法，首次实现了.87MPa地应力实地测量，并在水电行业首次提出了“岩体地应力和高地应力条件下岩体破坏类型及判别”方法；建立了岩爆风险分区风险预测和隧洞突涌水灾害风险识别与预警方法。此外，他们还构建了突出高地应力及岩爆、高外水压力等因素的超深埋围岩分类体系，使得分类和预测结果实际吻合率超过90%，填补了国内外技术空白。

该工程建设最终创造了8项世界纪录，为世界地下工程建设从m级埋深到m级埋深的跨越做出了示范，为我国地下工程的建设处于国际领先地位提供了强有力的保障。年，该工程获得世界工程组织联合会“杰出工程建设奖”，4年后又获得素有国际工程咨询领域“诺贝尔奖”之称的“菲迪克年工程项目奖”。

研发地质三维勘察设计系统

随着我国水利水电事业的快速发展，工程地质勘察工作经常面临着勘察任务重、技术难度高、工期短、质量要求高等挑战。

传统地质图编制主要依据地质科学理论，运用数学投影原理，将地质现象投影到一个平面上，从而对地质特征进行表达。当地质现象比较复杂时，三维解译图难以准确地表达地质构造情况，会出现勘察成果图和实际地质情况不一致的问题，给工程设计和施工带来巨大风险。

“在地质勘察中应用三维设计手段生成地质三维模型，不仅可以直观地显示地质体的空间形态与分布，还可以快速生成各类地质剖面，能有效解决上述问题。”对借助现代科技手段助力地质勘察，单治钢一直持有积极的态度。早在数码相机刚在国内兴起的时候，他就率先在研究过程中引入数码照相三维地质编录系统，并积极探索其在水电地质勘查中的应用。

当时，国内外有不少可用于地质三维建模的软件，但这些软件都存在建模效率和出图质量无法满足工程实际需求及生成的模型无法直接用于下序专业的三维设计等问题。针对这些情况，单治钢带领团队研发了基于MicroStation三维CAD平台的地质三维勘察设计系统（以下简称“GeoStation系统”）。

该系统融合了三维设计有关的技术、方法和标准，实现了地质数据管理、数据驱动自动化建模、二维图件自动编绘与动态更新、地质水工模型同切剖面等多项关键技术。

自年至今，GeoStation系统已成功应用于白鹤滩、锦屏二级、龙开口、绩溪抽蓄等30余项大型水电水利工程，实现了地质数据库集中式管理，先后完成上百个地质三维模型，抽取上万件地质二维图，极大地提高了工程地质勘察生产效率和产品质量。

年3月，该系统成果通过行业科技鉴定，达到国际领先水平，并获得年度中国电力科学技术奖一等奖。在浙江省工程数字化技术研究中心和ECD-Bentley中国工程软件研究中心合作共享机制下，研究成果在行业内进行了广泛的推广应用，先后为10余家单位提供了相关技术咨询与软件培训服务，进一步提高了工程行业计算机应用水平，促进了水利水电行业科技进步。

“GeoStation系统在水利水电行业应用成熟，将进一步加深在城市岩土、市政交通、工民建及海洋地质等领域的应用。”单治钢认为，随着地质勘察数据库的不断完善，地质勘察成果将实现高效的整合和共享，相关部门将可以通过地质数据服务快速获取工作区域完整、可靠的历史地质勘察资料，从三维数字化的模型和数据库中挖掘更多价值。

年单治钢（右六）在锦屏合影

地质工作是水电工程的先行军，面对的往往是了无人烟的崇山大川。单治钢的工作对象总是绕不开陡坡、岩石和裂缝。跋山涉水、风餐露宿已是他的常态。“地质上要做到‘经验丰富’不仅要有眼力，还要有体力和勇气，因为越本质的现象往往越是隐藏在最危险的地方。”单治钢说。

年，锦屏水电工程辅助洞涌水量巨大。为查明涌水原因，保证工程施工进度，单治钢冒着危险第一时间蹚着齐腰深的冷水进洞观察；年，卡拉水电站坝址边坡的一条深裂缝引起了极大的
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