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中國工程院院士何繼善:探深地萬米,中國創造做“中國創造” | |
伏案工作的中國何繼善。受訪者供圖 ■本報記者 楊晨 對中國工程院院士何繼善來說,工程他的院院征途在廣闊卻隱秘的深地世界中。 過去60余年里,士何他致力于地球物理理論、繼善方法與觀測儀器系統的探深研究,創立并發展了以“雙頻激電法”“偽隨機信號電法”“擬合流場法”和“廣域電磁法”為核心的地萬地電場理論體系和相應的系列儀器,為國家油氣勘探、新聞深部找礦、科學地質災害防治、中國創造城市物探等提供了全新的中國技術手段。 這些領先世界的工程“中國創造”,在為國家資源安全提供技術保障的院院同時,也讓能源自主權緊緊握在我們自己手中。士何 但談及過往工作,何繼善謙虛地說“慚愧”。他認為,做這些事是本分,是為國家需求而做。 如今耄耋之年的何繼善,仍然生活自律,關心國家大事,每天滿負荷工作。他還經常吟詩作賦、揮毫潑墨。最近,他正在將住處的一間房改成模擬實驗室,方便團隊做研究。不過他說,真正的實驗室在廣袤的大地。 心懷大志 向往崇山峻嶺 因日軍侵略而顛沛流離的經歷,讓年少時期的何繼善堅定了努力讀書,改變國家積貧積弱面貌的決心,父母也十分重視他的教育問題。奈何逃難和惡性通貨膨脹,迫使何繼善多次輟學。 1949年新中國成立,何繼善獲得了人生第一個工作機會。幾年后,國家實施第一個五年計劃,何繼善走到工業建設第一線,前往湘東的鎢礦當化驗員。 除了給礦場做化驗,何繼善還化驗當地地質隊送來的樣品,因此有機會聽地質隊隊員講述于崇山峻嶺間探索的精彩故事。這讓何繼善的心中充滿了向往,“感覺他們很神秘,很了不起”。 盡管上崗前參加了培訓,但何繼善總覺得基礎薄弱,很多文章看不懂,對操作規程不太理解,盼望著“有繼續深造的機會”。 機會很快就來了。1956年,黨中央發出“向科學進軍”的號召,同時號召具有條件的在職干部報考大學。組織部門本來聯系何繼善去中南礦冶學院(現中南大學)學習分析化學,但遺憾的是,這一年此專業并無招生計劃。 突然,地質隊員們口中神秘的地下世界出現在何繼善腦海中,燃起了他更大的求知欲。于是,他報考了東北地質學院(現已并入吉林大學)的物探系金屬物理勘探專業。畢業后,他被分配到中南礦冶學院地質系任教。 從那時起,何繼善便開始醉心于給地球“把脈”,翻山越嶺、風餐露宿地做考察、搞實驗。至今,他仍能細數為了做調查而闖入野外無人區的種種:懸崖邊蜿蜒崎嶇的山路、山腳穿背心山上套毛衣的溫差、只蘸一點辣椒和鹽巴調味的伙食…… 實踐過程中,何繼善有了新的感悟,“發現我們和其他國家,在科學技術方面有不小的差距”。我們如何能夠迎頭趕上?自己又能做什么?何繼善不斷思考著。 挑戰“權威” 設計符合國情的儀器 上世紀60年代后期,何繼善因重編教材需收集資料,到廣西、貴州、云南、四川、陜西等地開展礦產資源調查。 當時,雖然云南個舊錫礦資源十分豐富,但淺部已經開采殆盡,深部錫礦的探測工作也因地形陡峭崎嶇對電場的畸變而舉步維艱。當時地方冶金局利用的“坐標網轉換法”這一地形改正方法,并不能降低地形因素對地電場分布的影響,因此探測誤差很大。 “坐標網轉換法”是從蘇聯引進發展的,是一項全國推廣的成果。而在云南開始研究后,何繼善發現,“坐標網轉換法”的基本數學依據是“保角映射”,這是一種二維理論,但野外環境都是三維立體的。 在查閱資料并反復計算、實驗后,何繼善大膽提出了點源場電阻率地形改正方法,幫助當地很快找到了錫礦,其預測準確率達85%。“可以說是奇跡了。”何繼善為此感到驕傲。 這件事也讓他意識到,電法探測儀器的設計和利用,不能盲目地實行“拿來主義”。“儀器本身凝聚了設計者的思考,它應該符合國情,體現我們國家的特點。” 何繼善認為,中國國土區域經歷了多次大的地質構造運動,礦產資源受到改造或破壞的程度大,導致探測難度大大增加。相比之下,國外地質構造沒那么復雜,所以他們提出的理論和技術在中國可能“水土不服”。 上世紀70年代,國外學者通過將電磁波曲面波方程簡化為平面波方程,獲得了“視電阻率”參數的近似解,創立了人工源電磁法測定地下電阻率的“可控源音頻大地電磁法”(CSAMT法),至今仍被推崇。 但何繼善曾對此方法提出了質疑。“西方學者聰明反被聰明誤,把曲面波看成近似平面波,方程簡單多了,容易得出近似解,但探測深度和分辨率會受限。”何繼善分析道,隨著探測深度的加大,CSAMT法的公式誤差會迅速加大,其分辨率明顯降低。 為了實現更精細準確的探測,為國家找到更優質的資源,何繼善開始了長達10余年的研究,并最終于2005年提出了精確求解地下電磁波方程的“廣域電磁法”。他還基于該理論研發出電磁探測成套裝備,為勘探工作提供科學支撐。 從應用效果看,與CSAMT法相比,廣域電磁法將探測深度從1.5公里增加至8公里,而且在相同條件下,其收發距離和信號強度都遠優于CSAMT法。在何繼善看來,廣域電磁法“更具生命力”。 不計得失 做對國家有用的事 何繼善做研究有個習慣,在沒有完全把握之前,不立項,也不申請國家經費。 “不管是雙頻激電法還是廣域電磁法,我都是根據國家的需求去做的,但我沒有一開始就向國家要錢。”他說,怕萬一失敗,造成浪費。 廣域電磁法提出后,何繼善自籌經費,啟動設備研發和相關實驗。2007年,他找到大慶油田相關領導,請求幫忙提供一塊深部情況已知的場地,對廣域電磁法進行驗證。對方欣然應允。 那年冬天,何繼善和團隊一起租住在場地附近的小旅館。低于零下20攝氏度的天氣,旅館卻舍不得燒煤。大慶油田的同志們得知后,立刻送來了煤和棉大衣,這讓何繼善倍感溫暖。 最終,勘探油氣的試驗取得成功,第一次證明了廣域電磁法的探測深度、分辨率以及各項指標,為后續的推廣應用工作打下了基礎。 雙頻激電儀的研制更是花費了何繼善不少心血。他專門跑到上海買了包括集成電路在內的5套器件,還請了來自黑龍江、甘肅、遼寧和云南搞維修的技術人員,專門制作儀器。 技術人員既不懂雙頻激電的原理,又不了解集成電路,何繼善只得給他們集中授課,一邊教一邊做。其實何繼善也是自學成才。大學期間,他只上了電子管相關課程,后來需要的晶體管和集成電路知識,都是自己翻書研讀掌握的。 大概過了一年,大家弄清了原理,做成了儀器。何繼善便讓他們帶著成果各自回到家鄉,進行試用推廣,最終達到了預期的效果。何繼善很高興大家的付出沒有白費。 “我的每一次設計發明,都是由相應的理論、儀器、技術組成的體系。”何繼善說,只提理論、發文章是遠遠不夠的,必須根據理論設計儀器,還要形成一套技術規程,使之在工程中發揮作用。 做對國家有用的研究,何繼善向來不舍晝夜,不計成本。老驥伏櫪,志在深地萬里。如今,這位年已90的老人,關注著國家地熱資源的合理開發和利用。 “我國有3條儲能豐富的地熱帶,資源豐富。地熱開發相對來說更經濟、穩定、環保且安全,對保障國家能源安全有重要意義。”何繼善說,近幾年,他指導團隊在東南沿海、云南等地區,進行了地熱分布的探測和研究。 萬事開頭難。他盼望著盡快推進地熱資源的開發,并早日實現大規模商用,惠及千家萬戶,為我國實現“雙碳”目標添磚加瓦,為踐行“為國分憂,為民造福”的理念而不懈奮斗。 《中國科學報》 (2024-05-10 第1版 要聞) 特別聲明:本文轉載僅僅是出于傳播信息的需要,并不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站注明的“來源”,并自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或者聯系轉載稿費等事宜,請與我們接洽。 |