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“矿工”院士自制神器找出2000亿矿产保大坝平安

2017年07月26日 09:54 来源:广州日报 参与互动 

  最近的洪涝灾害,让中国工程院院士何继善的“堤坝管涌渗漏探测仪”再度发挥了重要作用。他研制的堤坝管涌测漏仪能精确测量出管涌和漏水的位置,及时化解了洪灾中的堤防险情。

  鲜为人知的是,这位大科学家却是从一名矿工成长起来的。他高中都没读完就辍学,在矿上边工作边学习,靠着自学考上了大学,发明了一种全新的地球物理勘探新方法——“双频激电法”,这种找矿方法如今已在全国绝大部分地区推广,30年来,通过双频激电仪“扫描”出的矿产,经济价值在2000亿元以上。近日,何院士向广州日报记者讲述了他60多年的找矿经历。

  文/广州日报全媒体记者肖欢欢  实习生宋昕航

  何继善院士今年83岁了,戴着一副金边眼镜,看起来睿智儒雅。但谁也想不到,他的研究却经常需要深入大山,甚至要钻入地下。近日,全国各地频发的洪水让他的“堤坝管涌渗漏探测仪”再度大发神威。

  首创“管涌测漏仪”

  “那都是我20年前的科研成果了,没想到至今仍能发挥重要作用。”1998年夏天,何继善看到中国遭受了百年不遇的洪水灾害,心里不是滋味。管涌是溃堤的“第一杀手”,也是抗洪中的世界性难题。当时,国内外没有查找管涌的方法和仪器,只能利用人工拉网巡查或派潜水员水下摸探,危险性大,“几名蛙人下水,如果遇到管涌处,吸力很大,很容易被卷走。”

  1998年年底,何继善带着团队探讨解决管涌探测这个难题,有一天,他突然脑洞大开,电流场和水流场有相似性,是不是可以像监测电流那样监测水流?为此,他连续三天两夜没有休息,硬是摸索出了探测堤坝管涌渗漏隐患的“拟合流场法”,研制出世界上首台能在汛期恶劣环境下,快速准确探测堤坝管涌渗漏入水口的“堤坝管涌渗漏检测仪”。

  此后,管涌渗漏检测仪先后在湖南、湖北等十多个省市发现110多个堤防险情和20多处水库大坝渗漏点,及时避免了险情。汶川大地震期间,在震区、震损水库勘察中同样成功运用,准确率达100%。

  2013年8月,东北地区遭受洪灾肆虐。其中,洪水最大之处在黑龙江,而黑龙江水情最险之地在同江段。8月底,黑龙江省同江市迎来超百年一遇的特大洪峰。面对随时可能溃堤的巨大险情。堤坝管涌测漏仪再度发威,共检测出渗漏区域50余个。有很多官兵说,怎么不早点拿来这个仪器啊,这个仪器真准啊!如果渗漏区域不及时测出,同江大坝很可能就有溃堤的风险。

  从矿工成长为大科学家

  其实,何继善真正的“老本行”是找矿,“我从事的地球物理探测,就好比给地球‘做CT’,运用特有的各种探测法和仪器获取相关数据,从而判断地底是否储藏石油、天然气、可燃冰之类的宝藏,是否暗含管涌之类的水害。”何继善说。

  1934年,何继善出生在湖南省浏阳市大围山脚下一个叫桥亭的小山村,小时家贫,何继善经常吃了上顿没下顿。对于童年,他印象最深刻的就是躲避日本人的飞机轰炸。颠沛流离之下,他高中没读完就辍学了。为了养家糊口,1952年他进入湘东钨矿工作。

  白发苍苍的何继善至今仍对这4年矿工生活记忆犹新。“矿工生活苦。夏天,矿井下面闷热无比,汗渍粘在衣服上。冬天,下着大雪还得钻矿洞,带着馒头做干粮,像石头一样咬不动,午饭、晚饭就是雪水加馒头。”

  开矿难,找矿更难。地球物理学在我国兴起于上世纪50年代,主要是运用地球物理方法捕获被测物体反馈回来的信息,寻找各种矿产资源。由于当时技术落后,一支找矿队提着钢钎、铁锤,在崇山峻岭之间敲敲打打,一住就是几个月,能探明的矿产深度还不到地下一公里。为了探矿,何继善经常要爬坑道取砂样,沾得一身泥不说,身上也经常被碎石划得血淋淋。从那时起,何继善就下定决心,一定要让深埋地下的宝藏主动“现身”。

  1956年,他自学考上长春地质学院,从矿工变成了大学生。1960年大学毕业,何继善被分配到中南矿冶学院(现中南大学)地质系任教。

  “何氏探矿法”扬名国外

  1986年3月,美国亚利桑那大学,52岁的何继善用流利的英语向各国专家介绍一种地球物理勘探新方法——“双频激电法”。这是他潜心研究20余年的成果第一次在国际上“亮相”。

  该方法将两种频率的电流同时输入地下,同时测量两种频率的电流形成的电位、振幅等,进而分辨出不同矿产。当时,正在台下听讲座、被称为“变频法之父”的著名地球物理学家维特教授听后惊呆了。“他跟我说,你的论文对我启发太大了。我们落后了。中国在这方面已超过了我们。”

  听到这番话,何继善的眼眶湿润了,中国的地球物理学研究终于在国际上有了一席之地。

  温佩琳是与何继善同一年来到中南大学任教,并在同一个系任教50年的老伙伴、老朋友。一开始,他也对何继善的双频激电法将信将疑。1990年,何继善得知,湖南省的湘西金矿面临资源枯竭的尴尬境地。他带着助手前去探矿,“根据我们给他的数据,直接把坑道开进去了。矿老板当时连打钻的钱都拿不出来了。他跟老板说这是‘肉烂在自己的锅里’,结果开坑道过去就是矿,而且很富,储量有十几、二十吨。”

  “找到了40吨金矿石,还有钨和锑,加起来可以开采100多年,矿山复活了。”温佩琳说,从那以后,他对何继善佩服得五体投地。

  之后,全国29个省、市、自治区运用“双频激电法”进行金属矿开采,它“扫描”出的矿产,经济价值就在2000亿元人民币以上。运用“双频激电仪”寻找地下水源的成功率在95%以上。

  在中国,何继善被称为中国地球物理学第一人。在世界地球物探领域,何继善的双频激电理论与仪器,无人不晓。美国著名地球物理学家弗兰克·莫里森曾说,在地球物理学界,既懂方法原理,又懂研制仪器的,世界上只有两个人,何继善是其中一个。此外,“双频激电法”技术还走出国门,成为伊朗等国金属矿勘探和工程探测的利器。

  何继善边说边从抽屉中拿出一张30年前他受邀到伊朗帮忙找矿的快发黄的照片。何继善至今仍对当时的情形记忆犹新。当时何继善就一个人去,手拎着自己的双频激电仪在野外工作。伊朗方面还带着一台加拿大生产的找矿仪器,这算是一次找矿界的“国际比武”。

  何继善说,自己的仪器很小巧,加拿大的仪器有很大的发动机,包括电缆、两台汽车,噪音震天响。“在同一条测线上面大家就摆开了,本来说你测一次我测一次。我上去就很快就测出来了,加拿大的仪器上去在那个线接着测,结果测了半个多小时没有结果。”何继善说,由于矿山干扰大,加拿大仪器的抗干扰力不如双频激电仪,这次比武,他的双频激电仪取得了全胜。他听到伊朗那边的工人就在山上喊“China!China!”

  新方法探测页岩气

  经过长达数年的研究,何继善发明了广域电磁法。

  在页岩气勘探上,广域电磁法与地震勘探法展开了“PK”。结果显示,在南方地区页岩气勘探上,前者成本不足后者的1/4,但探测周期更短,探测效果良好。

  页岩气是我国近年来花大力气开采的能源。广域电磁法课题组核心成员李帝铨解释,南方地区地形起伏大,交通不便,地下地质构造复杂,使地震勘探受到限制。广域电磁法对地形适应性高,因此在这类复杂地形区域,优势更明显。目前,湖南5个主要页岩气区域,除一区域本身未启动勘探外,其余4区域均实施了广域电磁法勘探。

  说起自己的这项新技术在开采页岩气方面的重大进展,何继善有些激动。“湖南省页岩气的地质资源量为10万亿立方米,可采资源量2.5万亿立方米。现在湖南每年消耗天然气只有十几亿立方米,我们国家常规的天然气一年总产量也就是1000亿立方米多一点。想想看这是什么概念。”他告诉记者,页岩气对我们国家太重要了,这么大量的页岩气,如果我们自己能开采出来,就改变了我们国家长期以来北煤南运、西气东输的格局,这将是我国能源史上的一次革命。

  据不完全统计,广域电磁法在近3年内,勘探覆盖面积达7000平方公里,创造社会经济效益1100余亿元。

  虽然已经83岁,但何继善依旧没有停下步子。“广域电磁法,对勘探海洋新能源、海底构造等,大有前景。还能在开采可燃冰等能源方面发挥重要作用。只要身体允许,我会一直干下去。”

【编辑:高辰】
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