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洛阳龙门石窟是我国三大石窟之一,于2000年列入世界文化遗产名录。龙门石窟多年来受到环境因素和人为因素的影响,各种病害如风化、渗漏水、生物生长等严重威胁着洞窟及雕刻的长期保存,如何治理这些病害成为龙门石窟保护修复的重要任务。
龙门石窟环境因素与病害的发育密切相关,因此,对环境资料的收集十分必要。龙门石窟资料收集主要集中在两个方面,即环境监测数据和病害监测数据。2002年实施的联合国教科文组织龙门石窟保护修复工程,为全面掌握龙门石窟各环境因素的分布规律,建立了先进的龙门石窟区域环境监测体系,监测系统包括两处气象站、大气环境监测质量站、三个实验洞窟内的监测站及河水、泉水监测站,重点监测石窟保护区中心区域的温湿度、风向、风速、降雨量、光照强度、土壤含水率、岩石表面温度、河水、泉水等的变化,同时,对三个实验洞窟的温湿度、渗漏水及壁面温度进行监测,以便分析研究洞窟小环境与区域环境之间的关系。
监测系统中创新使用了洞窟渗漏水24小时监测方法,每个小时记录一次渗漏量变化,加强了洞窟渗漏水的监测。从2003年4月建立环境监测系统以来,收集了大量的环境监测数据及病害监测资料,运用Excel软件和Kgraph软件对收集的数据进行了分类统计和整理,并用DPS统计分析系统对2003年4月至2005年3月间的环境监测数据进行了灰色关联分析,并得出关联矩阵,得出各环境因素之间的相互关联程度,分析影响病害形成的主要环境因素,在己有环境病害监测资料的基础上,分析了龙门石窟各环境因素对渗水及裂隙位移的关联性,并得出了关联序,分析了环境因素的变化对龙门石窟文物的影响,通过对病害形成机理的分析,提出了相应的防治措施,为今后石窟的保护决策提供了依据,通过对监测数据的关联分析表明:
1.渗漏水病害与风化病害、溶蚀病害及生物病害等密切相关,所以对渗漏水的治理是保护工作的重点内容。对渗水影响最大的是降雨量,关联度为0.9940,降雨可直接冲刷文物表面,对文物造成破坏,降低文物的艺术价值,因此大气降雨为渗水产生的主导因素。土壤含水率、大气湿度、泉水湿度及潜溪寺湿度对渗水的关联度也较大,这些因素直接影响了渗水水源的保存,对渗水影响较大,尤其是洞窟内部的湿度,对文物的保存很不利。另外,潜溪寺温度、泉水温度、大气温度及岩石表面温度也对渗水有影响,但影响程度相对较小,主要是由于温差的变化加速了雕刻的风化,而由于风化作用形成的裂隙又为渗流提供了通道,加速了渗水病害的发育,但温度不是导致渗水的直接因素。龙门石窟区域泉水四季温度恒定,流量稳定,出露高程低于主要洞窟底部,近期一些专家提出了洞窟部分裂隙水、壁面冷凝水的形成与温泉水蒸气移动、渗流有关的观点,认为泉水对洞窟的渗流有一定关系。
2.裂隙在龙门石窟各个洞窟中普遍存在,严重影响了雕刻的完整性,由于裂隙和溶蚀的相互作用,对佛完的壁面稳定性也有影响,裂隙的相互交切,破坏了岩体的完整性,构成了渗水网络,加剧了石窟岩体的岩溶、风化剥落和苔醉生长病害,因此对裂隙的防治十分重要。通过对裂隙位移和其他环境因素的关联分析可知,裂隙位移与其他因子之间的关联度并不是很高,可见裂隙的发育并不是由于单个因素的短期作用就迅速发育的,而是在长年的各种地质作用下慢慢形成的。关联性最大的是光照强度,仅为0.3901,主要是由于长期温差应力的变化使雕刻风化作用明显,加剧了裂隙的发育。另外,潜溪寺湿度、降雨量、大气湿度等和裂隙位移关联度较大,可见,潮湿的环境更有利于裂隙的发育。通过分析发现泉水温湿度和裂隙的发育也有一定的影响。
由以上的分析结果可知,为更好地保护龙门石窟的宝贵艺术精品,应做好以下工作:
1.对石窟的保护工作应以防水工作为基础,采取挡风遮雨措施,并注意降低雕刻表面的温差变化和加强通风透气等。
2.可从土壤含水率及泉水等方面采取措施,如观测降雨过程中不同深度的土壤含水率变化过程,以确定土壤含水量与洞窟渗漏的关系,具体措施需进一步研究。
3.对龙门石窟的保护工程施工时间应避开游客高峰期,避开雨季及高温低温期,综合考虑10到11月是最合适的时间段。
为了更准确地了解和掌握龙门石窟环境系统中各因素的关联性,为今后的洞窟治理提供珍贵资料,在以后的监测工作中可增加以下观测内容:
1.增加龙门东山区域气象站和其他主要洞窟的内部环境观测。
2.增加洞窟渗漏水的分析和监测,对滴漏和渗漏两种情况分类监测,并与降雨量和泉水进行比较,以掌握渗流规律。
3.增加洞窟病害的监测项目,如对风化、溶蚀等进行定时、定量的监测,以便以后进行更全面的系统分析,为龙门石窟的保护工作提供依据。