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的智慧，觀音閣抗水更詮釋著力學的精妙…… 這些刻在遺產基因里的科學密碼，不僅護佑文物挺過歲月風浪，更在今天為遺產保護注入靈感，讓古老文明在 “古今對話” 中綻放新光彩。

自然災害之古建“刺客”

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、空氣凝結水、江河水和湖水等。

科學智慧來接招之“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?？梢姡蕦m在建造之初，匠人就設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、設計思路之神奇的體現(xiàn)。

自然災害之古建“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

科學智慧來接招之“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)?，其遭受雷電襲擊的風險極大

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：大殿頂部用銅、金等導電性能良好的金屬，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構攔截雷電的作用。另外布達拉宮整體以石木結構為主，墻體由白瑪草混合當?shù)啬嗤炼哑龆?，既堅固又防火?/p>

自然災害之古建“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）

科學智慧來接招之建起“銅墻鐵壁”

敦煌研究院曾與中國科學院蘭州沙漠研究所合作，進行了敦煌莫高窟崖頂風沙危害及防治研究，在崖面上進行化學固沙，在崖頂戈壁設立了三角形尼龍網(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、雨、地震等自然因素對莫高窟崖體的破壞。

責任編輯｜趙青云

運營編輯｜趙青云
質量審核 | 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害“過過招”》，撰文/王婉，原文有刪改，原創(chuàng)作品轉載請注明來源。

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