6 月 14 日文化和自然遺產(chǎn)日來臨之際，當我們圍繞今年 “讓文物煥發(fā)新活力 綻放新光彩” 的主題展開暢想時，不妨先探秘文物古建筑的 “生存智慧”—— 千百年間，它們直面水患、雷電、沙塵等自然災(zāi)害的 “挑戰(zhàn)”，早以巧奪天工的設(shè)計 “見招拆招”：故宮排水系統(tǒng)藏著 “水來將擋” 的邏輯，布達拉宮防雷暗藏金屬架構(gòu)的智慧，觀音閣抗水更詮釋著力學(xué)的精妙…… 這些刻在遺產(chǎn)基因里的科學(xué)密碼，不僅護佑文物挺過歲月風(fēng)浪，更在今天為遺產(chǎn)保護注入靈感，讓古老文明在 “古今對話” 中綻放新光彩。

自然災(zāi)害之古建“刺客”——水

影響文物和古建筑保護的因素很多，水便是其中之一。不同形式的水通過不同的方式影響著文物和古建筑，其中包括雨水、空氣凝結(jié)水、江河水和湖水等。

降雨過多，會對文物造成直接的沖擊和破壞。石、陶、土、木等材料容易吸收水分，文物古建筑滲入雨水后，原本就脆弱的材料會被軟化、溶解。

強降雨后，江河、湖水猛漲，可能損毀或淹沒臨近水體的文物古跡。其中，城墻和遺址等土質(zhì)遺跡受沖擊最大。

除受降水影響外，空氣濕度較大時，空氣中的凝結(jié)水會附著在石質(zhì)文物表面，這加快了文物表層風(fēng)化過程，同時會促使微生物在其表面生長，威脅文物安全。

另一種隱形水——地下水，也會給文物“找麻煩”。豐沛的降水導(dǎo)致地下水水位上升，水沿古建筑墻體和石窟寺底層、夾雜著可溶性鹽上升，附著于文物表面，加劇文物的酥堿病害（酥堿病害的表現(xiàn)是構(gòu)成文物本體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)變得疏松崩解，常伴有表面白霜狀鹽類結(jié)晶）發(fā)生。

酸雨是造成文物和古建筑“形象受損”的重要因素之一。受大氣污染和酸雨影響，有的室外文物古建筑已“面目全非”，出現(xiàn)了腐蝕和剝落現(xiàn)象。但是好在近些年空氣污染治理效果明顯，酸雨對文物古建筑的損害有所減少。

科學(xué)智慧來接招之“水來將擋”

北京故宮博物院（以下簡稱故宮）的排水系統(tǒng)堪稱經(jīng)典。一是故宮排水系統(tǒng)密布，每個院落都有坡度，且各院落都有獨立的排水溝。二是有護城河和金水河，積水能通過排水管網(wǎng)快速排到金水河里，再由金水河排到護城河。可見，故宮在建造之初，匠人就設(shè)計了相對完備的排水系統(tǒng)。

故宮的螭首裝飾是其排水方式之一，圖為故宮“龍吐水”景觀

觀音閣，又稱“龍蟠磯寺”，位于湖北省鄂州市，距今已有700余年的歷史，是國家重點文物保護單位。在700多年的歷史長河中，它經(jīng)歷無數(shù)次洪水的洗禮，仍屹立在江水中，被人稱為“閣堅強”。這得益于古代鄂州工匠對流體力學(xué)的奇妙運用。

洪峰退后，觀音閣屹立在巨大的礁石上

觀音閣依石而建，因此地基十分牢固，就如同船舷一樣，既可以減緩水勢，又能起到泄流作用。更重要的是，匠人在觀音閣的受水面，建了一堵異常堅固的弧形石墻，這是一道擋水墻，保護觀音閣主體免受洪水的正面沖擊。這不僅是觀音閣能屹立不倒的秘密武器，更是中國古代勞動人民的智慧之高、設(shè)計思路之神奇的體現(xiàn)。

自然災(zāi)害之古建“殺手”——雷電

躲開了水的沖擊和侵蝕，建筑類文物還需要面對雷電帶來的直接傷害。雷擊“偏愛”高大建筑物，而故宮內(nèi)高聳的屋脊、飛檐翹角上的吻獸，加上故宮位于古河道上，周圍的金水河使故宮下墊面土壤電阻率低，這些都是“招雷的主兒”。

位于南亞西北部的克什米爾地區(qū)一座有 300 年歷史的清真寺遭雷擊，致其頂部受損

除直接擊毀古代建筑物構(gòu)件外，還有雷電感應(yīng)破壞。雷電感應(yīng)破壞主要是指雷擊電磁脈沖對文物建筑內(nèi)的配電線路及監(jiān)控、廣播、通信等信息系統(tǒng)造成破壞，這是古建筑遭受雷擊的主要原因。

科學(xué)智慧來接招之“引雷入甕”

中國不少古建筑都面臨防雷壓力，但布達拉宮的防雷舉措堪稱經(jīng)典。

始建于公元 7 世紀的布達拉宮擁有藏式古建筑獨特的金頂?shù)龋湓馐芾纂娨u擊的風(fēng)險極大

每年5月至9月是西藏的雷電高發(fā)期。歷經(jīng)1300多年的布達拉宮也有傳統(tǒng)的防雷術(shù)：大殿頂部用銅、金等導(dǎo)電性能良好的金屬，在金頂之下采用栓接和鉚接相互連接，既實現(xiàn)了外表美觀，又巧妙利用了金屬結(jié)構(gòu)攔截雷電的作用。另外布達拉宮整體以石木結(jié)構(gòu)為主，墻體由白瑪草混合當?shù)啬嗤炼哑龆桑葓怨逃址阑稹?/p>

自然災(zāi)害之古建“毒師”——沙塵

沙塵等空氣中的顆粒物會對建筑、塑像、壁畫等文物造成不利影響。以河西走廊的敦煌莫高窟壁畫為例，因長期受沙塵天氣影響，沙塵顆粒進入洞窟，經(jīng)年累月摩擦壁畫和泥塑。更為嚴重的沙塵暴還會磨蝕城墻的下部，導(dǎo)致其呈現(xiàn)出底部小、上部大的蘑菇形外形。

敦煌莫高窟壁畫受沙塵等因素影響出現(xiàn)脫落、彩塑受損、崖體坍塌等損害（供圖 / 王婉）

科學(xué)智慧來接招之建起“銅墻鐵壁”

敦煌研究院曾與中國科學(xué)院蘭州沙漠研究所合作，進行了敦煌莫高窟崖頂風(fēng)沙危害及防治研究，在崖面上進行化學(xué)固沙，在崖頂戈壁設(shè)立了三角形尼龍網(wǎng)阻沙體系及在鳴沙山邊緣引進滴灌技術(shù)進行植物固沙試驗研究，有效地控制了流沙進入窟區(qū)。

施工人員對敦煌莫高窟進行加固

而中國也對莫高窟南區(qū)長約900米的崖體進行維修加固，并對所有棧道重新進行改造加固和局部拓寬。該工程的實施，有效減少了風(fēng)、雨、地震等自然因素對莫高窟崖體的破壞。

不難看出，室外文物歷經(jīng)千年而留存于世，其本身就體現(xiàn)了古人的智慧。相信通過現(xiàn)代科技手段保護和管理文物，定能使文物和古建筑在中華文化瑰寶傳承中永不消逝、代代相傳。

責(zé)任編輯｜岳煥琦

運營編輯｜岳煥琦
質(zhì)量審核 | 趙青云 王維嘉
圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《文物古建筑與自然災(zāi)害“過過招”》，撰文 / 王婉，原文有刪改，原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請注明來源。

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