一位著名地球物理学家与地球“斗”其乐无穷

何济山院士在内蒙古勘查现场。

“跟地球打过一辈子交道。这么多年后，我每天工作超过十个小时，但仍有许多想法我没有时间去实践。”

这位两鬓斑白的老人在谈论地球时，他的眼睛里充满了记者无法用语言描述的情感。

这位老人是中国工程院首批院士之一。在我们国家，他可以被称为第一个给地球脉动和“扫描”的人。在全球范围内，他是两个不仅了解地球物理原理，还能制造相关仪器的学者之一。

他就是中国著名的地球物理学家何济山。一个一生都在与地球“战斗”但仍然享受地球的人。

广域电磁法“入地”7公里

“在过去的十年里，我主要发明了广域电磁法。目前，这种方法的地下勘探深度可达7公里

何继山和《科技日报》的记者谈到了他70岁后的发明。

简而言之，地球物理学是一门使用物理原理来研究地球物理特性的学科。何积山的研究是利用地下岩石和矿物的电阻率差异，用电(磁)法探测地下地质体的分布。

对地下几百米的地质体分布的精确探测一直是何其善的小儿科。2005年，他开始考虑发明一种新的可以用于深度勘探的电勘探理论。

“我们引进了世界上流行的可控源音频大地电磁法。然而，这种方法只能到达地下不到2000米的深度，不能用于深部勘探。”何其善说道。

他分析说，探测深度很难超过，分辨率也不高，因为它的理论是利用电磁波方程去除高阶级数，只留下主要级数项，并求解近似解。“我认为，方程中只有保持高阶级数，才是最符合实际的物理原型。因此，我们直接从电偶极子源在整个区域的精确公式出发，寻找精确的解。”

从数学上讲，求解复杂方程的严格解是极其困难的。经过多次波折，何其善获得了方程的严格解，并在严格解的基础上发明了广域电磁法。该方法可用于包括偏远和非偏远地区在内的广泛区域，并可实现无限数量分布式接收机的面积测量和三维探测。

该研究团队的核心成员、副教授李迪全透露，在首次研究广域电磁法时，甚至团队也“不统一”。许多成员质疑它是否真的可以用于深度探索。然而，固执的何其善坚持研究这一理论并将其转化为实践。

在2007年寒冷的冬天，内蒙古的室外温度低至零下20摄氏度。在这里的大庆油田区块，课题组进行了大面积电磁勘探油气的初步试验。因为团队中的一些成员对广域电磁法没有深刻的理解，对它也没有一个好的看法，他们内心有一些“士气动摇”。

这位73岁的院士不顾严寒，从长沙飞到测试现场指导测试，稳定了军队的士气。最后，该团队做了30多公里的测试线，广域电磁法是成功的！其探测效果优于大地电磁法，与地震勘探效果相当，得到大庆油田的高度认可。

何其善无法掩饰自己的喜悦:“在相同的发射功率测试下，广域电磁法的探测深度比CSAMT法至少可增加3倍。它能提高金属矿的探测精度，广泛适用于深部找矿。从目前页岩气勘探的表现来看，这非常理想。”

在页岩气勘探中，广域电磁法和地震勘探法都推出了“主键”。结果表明，在南部地区页岩气勘探中，前者的成本不到后者的1/4，但探测周期短，探测效果好。

李迪泉解释说，由于地形起伏大，交通不便，地下地质构造复杂，南方地震勘探受到限制。广域电磁法对地形有很强的适应性，在这样复杂的地形区域其优势更加明显。目前，在湖南五大页岩气区，除一个尚未开始勘探的地区外，其余四个地区均已实施大面积电磁勘探。

据不完全统计，在过去的三年里，广域电磁法已覆盖了7000平方公里的面积，创造了1100多亿元的社会和经济效益。2013年，课题组“大深度、三维矢量和广域电磁仪器研发”项目获得国家自然科学基金重大国家科学仪器设备研发专项支持。

“广域电磁法在海洋新能源、海底结构等勘探方面具有巨大的前景。我现在最想做的是尽快实现对可燃冰和其他海底资源的勘探。”何其善说道。

“70年后”，广域电磁法出现。今年81岁的老先生正在玩“出海”的把戏。

“走出高山”的伪随机信号传输技术

至今，李先生仍不能忘记贵州一个名叫桑郎的小山村。

30多年前，他的双频激电法在那里完成了最粗糙的野外实验。

1971年，当他在贵州三郎山探险时，碰巧遇到了当地野外队的一个电子自动补偿装置，这个装置坏了，没人能修好。

何稷山提出要修理这台仪器。

“我不只是一个心眼。在他们不知情的情况下，我悄悄地改进了仪器，并在其中加入了“双频激电”的概念。效果非常好。”说到这，王先生充满了自豪。

直到现在，当他被邀请到贵州地球物理勘探队讲课时，他仍然记得提到过去。

为了探索地球探索的新理论和新技术，他卖掉衣服，筹集资金购买电子元件。

为了进行实地考察，他带着自制的仪器，和他的学生们一起攀登了我国几乎所有的高山。

在探险期间，他睡在街上是正常的。结果，他患上了严重的胃病。尽管他经常遭受难以忍受的痛苦，但他从未动摇过与地球“战斗”的决心。

在地球物理勘探领域，何其善的双频激电理论和仪器是众所周知的。

这一成就获得了国家科技进步奖，这是30年前老人科研生涯中的第一个具有代表性的成就。

如今，双频激电法在中国29个省和自治区得到了广泛应用。它被用于伊朗、巴西、澳大利亚、秘鲁和其他国家的矿产勘探。它是金属勘探和工程勘探的利器。仅在中国，它“扫描”的矿物价值就超过2000亿元。

双频激电法并未过时，但老人“从未停止”。基于双频激电法和他独创的三元组自闭合加法，何其善建立了一套完整的伪随机信号电法系统。

有了这个理论，我们就有了理论基础，可以实现任意组合频率激励的同时传输和激励通过地下岩石后反馈信号的同时接收，从而大大提高了探测效率和精度何其善说道。

伪随机信号传输技术和广域电磁法的结合产生了一种全新的电法勘探方法。

通过拟合流场消除洪水的“潜水”

一旦创新意识变成惯性，它就不会停止。

不同领域科学知识的相互联系，使何稷山得以将其地球物理勘探技术从高山扩展到水域。

1998年夏天，正在巴西访问的何济山在电视上看到中国遭受了百年不遇的洪水。汹涌的洪水深深地震撼了他。“我会回去研究它。”何继山告诉当时也在巴西的湖南省科委副主任张茵。

管涌是堤坝决口的“第一杀手”。当时，国内外都没有找到管涌的方法和仪器，只有人工沿堤拖网或派潜水员在水下探测，效率低、危险，在深水中找不到管涌。

1998年底，何其善一行来到了被称为“长沙头上的一盆水”的竹树桥水库。该水库高出长沙市水位120多米，每秒钟渗漏1.6立方米，在同类水库中居世界第二位。

“水库的底部覆盖着6-7米厚的石渣等。没有发现泄漏点。”中南大学教授朱子强说。

为了解决管道检测的问题，何其善在这里蹲了几个月。第二年春节，他基本上没有回家。

经过反复探索，何其善思考了当前场与当前场的相似性。据此，他发明了“拟合流场法”来检测大坝管涌渗漏的隐患，并研制出世界上第一台“通用大坝管涌渗漏检测仪”，能够在汛期恶劣环境下快速准确地检测大坝管涌渗漏入口。

利用这种仪器，何稷山在库区调查中迅速找到了泄漏的确切位置。

到目前为止，何稷山已经带领全国10多个省、市、自治区的队伍，准确确定了110多个河堤管涌和20多个水库大坝渗漏点。

“开拓新的领域，追随他人的脚步，树立一个伟大的志向:向外拓展，向里拓展，完成一项伟大的事业；真诚地教好并鼓励所有学生:尽一切努力管理和发展他们的才能。”在中南大学的办公室里，一副自我激励的对联尤其引人注目。“只要我的健康状况允许，我会继续工作，”王先生说。