作者：杨晨    来源：中国科学报    发布时间：2024-5-10

 

伏案工作的何继善。受访者供图

 

    ■本报记者 杨晨

 

    对中国工程院院士何继善来说，他的征途在广阔却隐秘的深地世界中。

 

    过去60余年里，他致力于地球物理理论、方法与观测仪器系统的研究，创立并发展了以“双频激电法”“伪随机信号电法”“拟合流场法”和“广域电磁法”为核心的地电场理论体系和相应的系列仪器，为国家油气勘探、深部找矿、地质灾害防治、城市物探等提供了全新的技术手段。

 

    这些领先世界的“中国创造”，在为国家资源安全提供技术保障的同时，也让能源自主权紧紧握在我们自己手中。

 

    但谈及过往工作，何继善谦虚地说“惭愧”。他认为，做这些事是本分，是为国家需求而做。

 

    如今耄耋之年的何继善，仍然生活自律，关心国家大事，每天满负荷工作。他还经常吟诗作赋、挥毫泼墨。最近，他正在将住处的一间房改成模拟实验室，方便团队做研究。不过他说，真正的实验室在广袤的大地。

 

    心怀大志 向往崇山峻岭

 

    因日军侵略而颠沛流离的经历，让年少时期的何继善坚定了努力读书，改变国家积贫积弱面貌的决心，父母也十分重视他的教育问题。奈何逃难和恶性通货膨胀，迫使何继善多次辍学。

 

    1949年新中国成立，何继善获得了人生第一个工作机会。几年后，国家实施第一个五年计划，何继善走到工业建设第一线，前往湘东的钨矿当化验员。

 

    除了给矿场做化验，何继善还化验当地地质队送来的样品，因此有机会听地质队队员讲述于崇山峻岭间探索的精彩故事。这让何继善的心中充满了向往，“感觉他们很神秘，很了不起”。

 

    尽管上岗前参加了培训，但何继善总觉得基础薄弱，很多文章看不懂，对操作规程不太理解，盼望着“有继续深造的机会”。

 

    机会很快就来了。1956年，党中央发出“向科学进军”的号召，同时号召具有条件的在职干部报考大学。组织部门本来联系何继善去中南矿冶学院（现中南大学）学习分析化学，但遗憾的是，这一年此专业并无招生计划。

 

    突然，地质队员们口中神秘的地下世界出现在何继善脑海中，燃起了他更大的求知欲。于是，他报考了东北地质学院（现已并入吉林大学）的物探系金属物理勘探专业。毕业后，他被分配到中南矿冶学院地质系任教。

 

    从那时起，何继善便开始醉心于给地球“把脉”，翻山越岭、风餐露宿地做考察、搞实验。至今，他仍能细数为了做调查而闯入野外无人区的种种：悬崖边蜿蜒崎岖的山路、山脚穿背心山上套毛衣的温差、只蘸一点辣椒和盐巴调味的伙食……

 

    实践过程中，何继善有了新的感悟，“发现我们和其他国家，在科学技术方面有不小的差距”。我们如何能够迎头赶上？自己又能做什么？何继善不断思考着。

 

    挑战“权威” 设计符合国情的仪器

 

    上世纪60年代后期，何继善因重编教材需收集资料，到广西、贵州、云南、四川、陕西等地开展矿产资源调查。

 

    当时，虽然云南个旧锡矿资源十分丰富，但浅部已经开采殆尽，深部锡矿的探测工作也因地形陡峭崎岖对电场的畸变而举步维艰。当时地方冶金局利用的“坐标网转换法”这一地形改正方法，并不能降低地形因素对地电场分布的影响，因此探测误差很大。

 

    “坐标网转换法”是从苏联引进发展的，是一项全国推广的成果。而在云南开始研究后，何继善发现，“坐标网转换法”的基本数学依据是“保角映射”，这是一种二维理论，但野外环境都是三维立体的。

 

    在查阅资料并反复计算、实验后，何继善大胆提出了点源场电阻率地形改正方法，帮助当地很快找到了锡矿，其预测准确率达85%。“可以说是奇迹了。”何继善为此感到骄傲。

 

    这件事也让他意识到，电法探测仪器的设计和利用，不能盲目地实行“拿来主义”。“仪器本身凝聚了设计者的思考，它应该符合国情，体现我们国家的特点。”

 

    何继善认为，中国国土区域经历了多次大的地质构造运动，矿产资源受到改造或破坏的程度大，导致探测难度大大增加。相比之下，国外地质构造没那么复杂，所以他们提出的理论和技术在中国可能“水土不服”。

 

    上世纪70年代，国外学者通过将电磁波曲面波方程简化为平面波方程，获得了“视电阻率”参数的近似解,创立了人工源电磁法测定地下电阻率的“可控源音频大地电磁法”（CSAMT法），至今仍被推崇。

 

    但何继善曾对此方法提出了质疑。“西方学者聪明反被聪明误，把曲面波看成近似平面波，方程简单多了，容易得出近似解，但探测深度和分辨率会受限。”何继善分析道，随着探测深度的加大，CSAMT法的公式误差会迅速加大，其分辨率明显降低。

 

    为了实现更精细准确的探测，为国家找到更优质的资源，何继善开始了长达10余年的研究，并最终于2005年提出了精确求解地下电磁波方程的“广域电磁法”。他还基于该理论研发出电磁探测成套装备，为勘探工作提供科学支撑。

 

    从应用效果看，与CSAMT法相比，广域电磁法将探测深度从1.5公里增加至8公里，而且在相同条件下，其收发距离和信号强度都远优于CSAMT法。在何继善看来，广域电磁法“更具生命力”。

 

    不计得失 做对国家有用的事

 

    何继善做研究有个习惯，在没有完全把握之前，不立项，也不申请国家经费。

 

    “不管是双频激电法还是广域电磁法，我都是根据国家的需求去做的，但我没有一开始就向国家要钱。”他说，怕万一失败，造成浪费。

 

    广域电磁法提出后，何继善自筹经费，启动设备研发和相关实验。2007年，他找到大庆油田相关领导，请求帮忙提供一块深部情况已知的场地，对广域电磁法进行验证。对方欣然应允。

 

    那年冬天，何继善和团队一起租住在场地附近的小旅馆。低于零下20摄氏度的天气，旅馆却舍不得烧煤。大庆油田的同志们得知后，立刻送来了煤和棉大衣，这让何继善倍感温暖。

 

    最终，勘探油气的试验取得成功，第一次证明了广域电磁法的探测深度、分辨率以及各项指标，为后续的推广应用工作打下了基础。

 

    双频激电仪的研制更是花费了何继善不少心血。他专门跑到上海买了包括集成电路在内的5套器件，还请了来自黑龙江、甘肃、辽宁和云南搞维修的技术人员，专门制作仪器。

 

    技术人员既不懂双频激电的原理，又不了解集成电路，何继善只得给他们集中授课，一边教一边做。其实何继善也是自学成才。大学期间，他只上了电子管相关课程，后来需要的晶体管和集成电路知识，都是自己翻书研读掌握的。

 

    大概过了一年，大家弄清了原理，做成了仪器。何继善便让他们带着成果各自回到家乡，进行试用推广，最终达到了预期的效果。何继善很高兴大家的付出没有白费。

 

    “我的每一次设计发明，都是由相应的理论、仪器、技术组成的体系。”何继善说，只提理论、发文章是远远不够的，必须根据理论设计仪器，还要形成一套技术规程，使之在工程中发挥作用。

 

    做对国家有用的研究，何继善向来不舍昼夜，不计成本。老骥伏枥，志在深地万里。如今，这位年已90的老人，关注着国家地热资源的合理开发和利用。

 

    “我国有3条储能丰富的地热带，资源丰富。地热开发相对来说更经济、稳定、环保且安全，对保障国家能源安全有重要意义。”何继善说，近几年，他指导团队在东南沿海、云南等地区，进行了地热分布的探测和研究。

 

    万事开头难。他盼望着尽快推进地热资源的开发，并早日实现大规模商用，惠及千家万户，为我国实现“双碳”目标添砖加瓦，为践行“为国分忧，为民造福”的理念而不懈奋斗。

 

    《中国科学报》 (2024-05-10 第1版 要闻)

 

    原文：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2024/5/379487.shtm