6 月 14 日文化和自然遺產日來臨之際，當我們圍繞今年 “讓文物煥發新活力 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、沙塵等自然災害的 “挑戰”，早以巧奪天工的設計 “見招拆招”：故宮排水系統藏著 “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”——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，空氣中的凝結水會附著在石質文物表面，這加快了文物表層風化過程，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（酥堿病害的表現是構成文物本體結構的物質變得疏松崩解，常伴有表面白霜狀鹽類結晶）發生。

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”，出現了腐蝕和剝落現象。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）的排水系統堪稱經典。一是故宮排水系統密布，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快速排到金水河里，再由金水河排到護城河?？梢?，故宮在建造之初，匠人就設計了相對完備的排水系統。

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，它經歷無數次洪水的洗禮，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。

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件外，還有雷電感應破壞。雷電感應破壞主要是指雷擊電磁脈沖對文物建筑內的配電線路及監控、廣播、通信等信息系統造成破壞，這是古建筑遭受雷擊的主要原因。

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等，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期。歷經1300多年的布達拉宮也有傳統的防雷術：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地泥土堆砌而成，既堅固又防火。

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。

施工人員對敦煌莫高窟進行加固

而中國也對莫高窟南區長約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。

不難看出，室外文物歷經千年而留存于世，其本身就體現了古人的智慧。相信通過現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。

責任編輯｜岳煥琦

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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，原創作品轉載請注明來源。