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6 月 14 日文化和自然遗产日来临之际，当我们围绕今年 “让文物焕发新活力 绽放新光彩” 的主题展开畅想时，不妨先探秘文物古建筑的 “生存智慧”—— 千百年间，它们直面水患、雷电、沙尘等自然灾害的 “挑战”，早以巧夺天工的设计 “见招拆招”：故宫排水系统藏着 “水来将挡” 的逻辑，布达拉宫防雷暗藏金属架构的智慧，观音阁抗水更诠释着力学的精妙…… 这些刻在遗产基因里的科学密码，不仅护佑文物挺过岁月风浪，更在今天为遗产保护注入灵感，让古老文明在 “古今对话” 中绽放新光彩。
自然灾害之古建“刺客”——水
影响文物和古建筑保护的因素很多，水便是其中之一。不同形式的水通过不同的方式影响着文物和古建筑，其中包括雨水、空气凝结水、江河水和湖水等。
降雨过多，会对文物造成直接的冲击和破坏。石、陶、土、木等材料容易吸收水分，文物古建筑渗入雨水后，原本就脆弱的材料会被软化、溶解。
强降雨后，江河、湖水猛涨，可能损毁或淹没临近水体的文物古迹。其中，城墙和遗址等土质遗迹受冲击最大。
除受降水影响外，空气湿度较大时，空气中的凝结水会附着在石质文物表面，这加快了文物表层风化过程，同时会促使微生物在其表面生长，威胁文物安全。
另一种隐形水——地下水，也会给文物“找麻烦”。丰沛的降水导致地下水水位上升，水沿古建筑墙体和石窟寺底层、夹杂着可溶性盐上升，附着于文物表面，加剧文物的酥碱病害（酥碱病害的表现是构成文物本体结构的物质变得疏松崩解，常伴有表面白霜状盐类结晶）发生。
酸雨是造成文物和古建筑“形象受损”的重要因素之一。受大气污染和酸雨影响，有的室外文物古建筑已“面目全非”，出现了腐蚀和剥落现象。但是好在近些年空气污染治理效果明显，酸雨对文物古建筑的损害有所减少。
科学智慧来接招之“水来将挡”
北京故宫博物院（以下简称故宫）的排水系统堪称经典。一是故宫排水系统密布，每个院落都有坡度，且各院落都有独立的排水沟。二是有护城河和金水河，积水能通过排水管网快速排到金水河里，再由金水河排到护城河。可见，故宫在建造之初，匠人就设计了相对完备的排水系统。
故宫的螭首装饰是其排水方式之一星星配资，图为故宫“龙吐水”景观
观音阁，又称“龙蟠矶寺”，位于湖北省鄂州市，距今已有700余年的历史，是国家重点文物保护单位。在700多年的历史长河中，它经历无数次洪水的洗礼，仍屹立在江水中，被人称为“阁坚强”。这得益于古代鄂州工匠对流体力学的奇妙运用。
洪峰退后，观音阁屹立在巨大的礁石上
观音阁依石而建，因此地基十分牢固，就如同船舷一样，既可以减缓水势，又能起到泄流作用。更重要的是，匠人在观音阁的受水面，建了一堵异常坚固的弧形石墙，这是一道挡水墙，保护观音阁主体免受洪水的正面冲击。这不仅是观音阁能屹立不倒的秘密武器，更是中国古代劳动人民的智慧之高、设计思路之神奇的体现。
自然灾害之古建“杀手”——雷电
躲开了水的冲击和侵蚀，建筑类文物还需要面对雷电带来的直接伤害。雷击“偏爱”高大建筑物，而故宫内高耸的屋脊、飞檐翘角上的吻兽，加上故宫位于古河道上，周围的金水河使故宫下垫面土壤电阻率低，这些都是“招雷的主儿”。
位于南亚西北部的克什米尔地区一座有 300 年历史的清真寺遭雷击，致其顶部受损
除直接击毁古代建筑物构件外，还有雷电感应破坏。雷电感应破坏主要是指雷击电磁脉冲对文物建筑内的配电线路及监控、广播、通信等信息系统造成破坏，这是古建筑遭受雷击的主要原因。
科学智慧来接招之“引雷入瓮”
中国不少古建筑都面临防雷压力，但布达拉宫的防雷举措堪称经典。
始建于公元 7 世纪的布达拉宫拥有藏式古建筑独特的金顶等，其遭受雷电袭击的风险极大
每年5月至9月是西藏的雷电高发期。历经1300多年的布达拉宫也有传统的防雷术：大殿顶部用铜、金等导电性能良好的金属，在金顶之下采用栓接和铆接相互连接，既实现了外表美观，又巧妙利用了金属结构拦截雷电的作用。另外布达拉宫整体以石木结构为主，墙体由白玛草混合当地泥土堆砌而成，既坚固又防火。
自然灾害之古建“毒师”——沙尘
沙尘等空气中的颗粒物会对建筑、塑像、壁画等文物造成不利影响。以河西走廊的敦煌莫高窟壁画为例，因长期受沙尘天气影响，沙尘颗粒进入洞窟，经年累月摩擦壁画和泥塑。更为严重的沙尘暴还会磨蚀城墙的下部，导致其呈现出底部小、上部大的蘑菇形外形。
敦煌莫高窟壁画受沙尘等因素影响出现脱落、彩塑受损、崖体坍塌等损害（供图 / 王婉）
科学智慧来接招之建起“铜墙铁壁”
敦煌研究院曾与中国科学院兰州沙漠研究所合作，进行了敦煌莫高窟崖顶风沙危害及防治研究，在崖面上进行化学固沙，在崖顶戈壁设立了三角形尼龙网阻沙体系及在鸣沙山边缘引进滴灌技术进行植物固沙试验研究，有效地控制了流沙进入窟区。
施工人员对敦煌莫高窟进行加固
而中国也对莫高窟南区长约900米的崖体进行维修加固，并对所有栈道重新进行改造加固和局部拓宽。该工程的实施，有效减少了风、雨、地震等自然因素对莫高窟崖体的破坏。
不难看出，室外文物历经千年而留存于世，其本身就体现了古人的智慧。相信通过现代科技手段保护和管理文物，定能使文物和古建筑在中华文化瑰宝传承中永不消逝、代代相传。
责任编辑｜岳焕琦
运营编辑｜岳焕琦质量审核 | 赵青云 王维嘉图文来源 | 《知识就是力量》杂志《文物古建筑与自然灾害“过过招”》，撰文 / 王婉，原文有删改，原创作品转载请注明来源。
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