九旬院士何继善深耕电磁勘探打破国外技术垄断

九旬院士何继善深耕电磁勘探打破国外技术垄断

  财湃新闻 93岁的中国工程院院士何继善,数十年深耕电磁勘探技术领域,始终致力于通过自主创新的技术手段为地球做“CT”,精准探测地下能源、资源与各类地质隐患,走出了一条完全立足本土需求、打破国外技术垄断的地球物理勘探自主创新道路。从早年扎根深山矿山的一线化验员,到开创整套中国原创地球物理勘探体系的顶尖科学家,何继善的科研生涯始终与国家工业化建设、能源资源安全保障的核心需求紧密绑定,用一项项落地见效的硬核技术成果,为国家深地资源开发、地质灾害防控筑牢了技术底座。

  在重庆永川来龙湖畔的重庆绿色低碳能源科学技术研究院展厅内,一排排自主研发的电磁勘探装备整齐陈列,何继善时常俯身仪器前,指着屏幕上跳动的探测曲线向身边的青年科研人员讲解技术原理。即便已年过九旬,他的工作节奏依旧十分紧凑,办公室、实验场地、户外试验点位三点一线是他的日常状态,无论是参与线上科研项目论证会研判页岩气勘探、地质灾害监测的试验数据,还是到户外试验场地亲自指点青年团队布设探测设备,他始终强调“主战场在野外,不是在实验室里摆样子”,把数十年一线积累的实操经验毫无保留地传递给年轻科研骨干。

原创理论突破打破国外技术垄断

  早在上世纪70年代,国内矿产勘探的方法和仪器设备几乎全部依赖进口,核心技术牢牢掌握在西方国家手中。何继善没有盲从当时国际上风行的主流理论,而是立足国内复杂多样的地质条件开展自主攻关,于1975年提出“双频激电理论”,随后在1979年成功研制出世界第一台拥有完全自主知识产权的双频激电仪,能够更加高效、高精度地鉴别不同的矿产和岩石。这套技术装备一经推出便迅速在全国地质勘探部门推广,先后在甘肃找到金矿、在河北找到银矿、在新疆发现铅锌矿、在安徽找到铜矿,覆盖全国29个省区及海外多地投入应用,探明金、铜、锡等矿产潜在经济价值超千亿元,彻底打破了国外同类设备的长期垄断。

  1986年,何继善第一次把双频激电法带到国际学术会议上,直接震动了世界地球物理学界。被称为“变频法之父”的世界著名地球物理学家维特教授在交流中明确表示:“我们落后了,中国在这方面已经超过了我们。”国际著名地球物理学权威弗兰克·莫里森也曾评价,在地球物理学界,既懂方法原理,又懂研制仪器的,世界上仅有两人,何继善就是其中之一。

  在双频激电法取得成功之后,何继善没有停下探索的脚步,他将目光投向了更深层的地下空间。当时西方国家发明的可控源音频大地电磁法,将曲面波简化成平面波开展计算,随着探测深度加大,平面波与曲面波的差异会越来越大,常规探测深度仅能达到600米左右,无法满足我国深层油气、深部固体矿产的勘探需求。何继善带领团队耗时近10年开展攻关,突破西方传统理论桎梏,成功解出曲面波方程,在2005年正式提出广域电磁法,将地下有效探测深度拓展至8000米。

  这项完全由中国原创的技术成果斩获国家技术发明奖一等奖,也是我国地球物理勘探领域首次获得该奖项,后续广泛运用于页岩气、深层油气、深部固体矿产勘探领域,为国家深地资源勘探提供了硬核“中国方案”。2022年底,自然资源部发布公告,批准《广域电磁法技术规程》从2022年12月1日起开始实施,标志着这项领先世界的电磁勘探技术拥有了国家级统一规范。

防汛抢险技术筑牢堤坝安全防线

  1998年,何继善在海外访问时看到国内遭遇特大洪灾的新闻,内心深受触动。他注意到当时国内汛期查找堤坝管涌几乎全靠人工拉网式沿堤巡查,或是派潜水员水下摸探,不仅效率低、危险性大,而且探测结果极不精确,根本无法查找深水处的隐蔽管涌点位,而90%以上的溃堤事故都是由管涌渗漏引发的。他当即下定决心,要依托自己多年积累的地球物理技术经验,攻克堤坝管涌渗漏探查这一世界性难题。

  从1998年起,何继善带领团队将研究方向拓展到防汛抢险领域,根据电流场和水流场的高度相似性,创立了拟合流场法,成功研发出世界首台堤坝管涌渗漏探测仪,能够在汛期恶劣环境下快速定位堤坝管涌入水口,探测准确率达到100%。二十多年来,这套装备先后奔赴全国十余个省份,精准定位110多处堤防险情、20余座水库渗漏点位,为堤防除险加固提供了关键技术支撑,后续还被列为国家发改委重点产业化推广项目,装备国内多地水利防汛部门。

  在株树桥水库的渗漏治理工作中,这套装备发挥了至关重要的作用。当时这座水库总容量2.7亿立方米,每秒渗漏量达1.6立方米,居同类水库的世界第二,由于水深达50多米,库底还覆盖了六七米厚的石渣等杂物,相关单位耗时数年都没能找到准确的渗漏点。何继善带着团队进驻现场连续作业,最终依靠自主研发的探测仪精准锁定渗漏位置,彻底解决了这座高悬于城市上方的大型水库的安全隐患。

落地重庆布局绿色低碳能源新赛道

  2022年,何继善在重庆永川牵头创办重庆绿色低碳能源科学技术研究院,把整套原创电磁勘探技术体系落地渝西大地,锚定城市地下空间探测、战略能源勘探、地质灾害防控、智能探测装备研发四大主攻方向,始终坚持核心装备完全自主研发,不依赖任何国外进口的关键部件。研究院成立之后,第一时间牵头组建页岩油气高效开发技术及装备产业创新综合体,集中优势科研力量攻坚多项关键核心技术,填补西南地区相关产业领域的技术空白。

  针对三峡库区地质条件复杂、危岩滑坡等地质灾害多发的实际情况,何继善带领团队面向三峡库区开展危岩滑坡一体化监测技术攻关,通过优化电磁探测信号采集算法、升级野外监测终端设备,大幅提升了地质灾害预警的准确度,为库区周边群众的生命财产安全筑牢了技术屏障。除此之外,团队还深度参与西南地区人工硐室压缩空气储能项目的前期选址评价工作,依托广域电磁法大深度探测的技术优势,精准查明地下硐室的地质构造条件,为绿色能源产业项目的顺利落地提供了可靠的地质数据支撑。

  扎根重庆开展科研攻关的同时,何继善始终坚持把论文写在祖国大地上,只要身体条件允许,他就会亲自前往一线野外试验现场,手把手向青年科研团队传授实操经验,结合自身数十年的科研经历拆解技术难点,对每一份实验方案逐项推敲,及时指出数据采集、现场布点环节存在的疏漏。在他的带动下,整个研究院形成了老中青接续攻关的完整科研梯队,不同年龄段的科研人员各展所长,持续为成渝地区双城经济圈的能源安全与地质安全贡献核心技术力量。

  即便已经年过九旬,何继善依旧没有停下科研探索的脚步,他时常向身边的青年科研人员强调,地球物理学科的研究对象深埋于地下,想要把探测工作做得又深又精准十分困难,不能盲目迷信国外的既有理论,要敢于立足实际需求开展自主创新,才能真正掌握核心技术的主动权。从矿山化验员到开创国际领先技术体系的工程院院士,何继善用一辈子的科研实践,走出了一条完全属于中国地球物理勘探领域的自主创新道路,用实实在在的技术成果守护着祖国大地的能源与地质安全。

(编辑:吕文)