故宮排水系統(tǒng)藏著 “水來(lái)將擋” 的邏輯，布達(dá)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(hù)佑文物挺過(guò)歲月風(fēng)浪，更在今天為遺產(chǎn)保護(hù)注入靈感，讓古老文明在 “古今對(duì)話(huà)” 中綻放新光彩。

自然災(zāi)害之古建“刺客”

影響文物和古建筑保護(hù)的因素很多，水便是其中之一。不同形式的水通過(guò)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。

科學(xué)智慧來(lái)接招之“水來(lái)將擋”

北京故宮博物院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)故宮）的排水系統(tǒng)堪稱(chēng)經(jīng)典。一是故宮排水系統(tǒng)密布，每個(gè)院落都有坡度，且各院落都有獨(dú)立的排水溝。二是有護(hù)城河和金水河，積水能通過(guò)排水管網(wǎng)快速排到金水河里，再由金水河排到護(hù)城河?？梢?jiàn)，故宮在建造之初，匠人就設(shè)計(jì)了相對(duì)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(chēng)“龍?bào)创壦隆?，位于湖北省鄂州市，距今已?00余年的歷史，是國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)單位。在700多年的歷史長(zhǎng)河中，它經(jīng)歷無(wú)數(shù)次洪水的洗禮，仍屹立在江水中，被人稱(chēng)為“閣堅(jiān)強(qiáng)”。這得益于古代鄂州工匠對(duì)流體力學(xué)的奇妙運(yùn)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(shì)，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(jiān)固的弧形石墻，這是一道擋水墻，保護(hù)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(guó)古代勞動(dòng)人民的智慧之高、設(shè)計(jì)思路之神奇的體現(xiàn)。

自然災(zāi)害之古建“殺手”——雷電

躲開(kāi)了水的沖擊和侵蝕，建筑類(lèi)文物還需要面對(duì)雷電帶來(lái)的直接傷害。雷擊“偏愛(ài)”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?chē)慕鹚邮构蕦m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(xué)智慧來(lái)接招之“引雷入甕”

中國(guó)不少古建筑都面臨防雷壓力，但布達(dá)拉宮的防雷舉措堪稱(chēng)經(jīng)典。

始建于公元 7 世紀(jì)的布達(dá)拉宮擁有藏式古建筑獨(dú)特的金頂?shù)?，其遭受雷電襲擊的風(fēng)險(xiǎn)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(dá)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(shí)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(dá)拉宮整體以石木結(jié)構(gòu)為主，墻體由白瑪草混合當(dāng)?shù)啬嗤炼哑龆?，既?jiān)固又防火。

自然災(zāi)害之古建“毒師”——沙塵

沙塵等空氣中的顆粒物會(huì)對(duì)建筑、塑像、壁畫(huà)等文物造成不利影響。以河西走廊的敦煌莫高窟壁畫(huà)為例，因長(zhǎng)期受沙塵天氣影響，沙塵顆粒進(jìn)入洞窟，經(jīng)年累月摩擦壁畫(huà)和泥塑。更為嚴(yán)重的沙塵暴還會(huì)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(huà)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(lái)接招之建起“銅墻鐵壁”

敦煌研究院曾與中國(guó)科學(xué)院蘭州沙漠研究所合作，進(jìn)行了敦煌莫高窟崖頂風(fēng)沙危害及防治研究，在崖面上進(jìn)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(jìn)滴灌技術(shù)進(jìn)行植物固沙試驗(yàn)研究，有效地控制了流沙進(jìn)入窟區(qū)。

施工人員對(duì)敦煌莫高窟進(jìn)行加固

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

責(zé)任編輯｜趙青云

運(yùn)營(yíng)編輯｜趙青云
質(zhì)量審核 | 趙青云 王維嘉
圖文來(lái)源 | 《知識(shí)就是力量》雜志《文物古建筑與自然災(zāi)害“過(guò)過(guò)招”》，撰文/王婉，原文有刪改，原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源。

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