第06版:创新

【新观察】科技加持下的文物防震保护

  • 11月14日,省地震局的工程师们正使用仪器,对太原崇善寺大悲殿前的地下结构进行勘测。

  • 11月13日,省地震应急中心高级工程师徐博正在山西博物院讲解地震预警服务与科普终端机的使用情况。

  •   第三次全国文物普查数据统计,山西不可移动文物在册登记数量为53875处,古建筑、历史纪念建筑以及石窟寺总数多达28027处。2022年省文物局组织开展的低级别文物专项调查统计,全省现存低级别文物50693处,这些文物数量多、分布广,保护任务重,安全压力大。
      山西古建筑多以木结构为主,容易受火灾、水灾、地震等自然侵蚀而消亡。在历史长河中,地震始终伴随着文物保护利用前进的步伐,对文物造成不同程度的影响。有史料记载以来,我省境内共发生6级以上破坏性地震21次,在1303年洪洞8级地震中,曲沃感应寺、洪洞广胜寺飞虹塔震损(毁)严重;在1556年陕西华县8级地震中,永济普救寺塔、安邑兴国寺塔遭受严重破坏,地震破坏文物事例屡见不鲜。
      近年来,省地震局深入贯彻落实习近平总书记关于文物保护利用和文化遗产保护传承重要指示精神,认真落实中国地震局党组关于推动省级地震局赋能增效促发展的实施意见,立足山西文物大省、震灾重省的省情,与省文物局密切合作,以加强文物古建筑抗震保护为重点,大力推进“防震减灾+文物保护”工作,特别是采用先进科技,主动服务、靠前服务,助力文物抗震保护高质量发展。

    科技加持
    为古建做“体检”

      太原崇善寺始建于隋唐,重建于明朝洪武十六年(1383年),至洪武二十四年(1391年)竣工。崇善寺内现存大悲殿是我国保存最完整的明代早期建筑之一,还藏有三尊明代贴金菩萨塑像、三万余卷佛教经典藏经、2套明代壁画临摹本等珍贵文物,是研究中国古代文化、艺术、技术的资料宝库。
      11月14日,省地震局的工程师们拖动着一台长方形仪器,对崇善寺大悲殿前的地下结构进行探测,不一会儿便有数据传到了工程师手中的平板电脑屏幕上。
      “这个设备叫探地雷达,通过发送和接收电磁波信号,来探测地下的介电差异,进而分辨出地下地质结构的特点。”山西省震灾风险防治中心正研级高级工程师曾金艳进一步介绍,“你看,前面的仪器是雷达天线,发射的电磁波经过地下目标体反射后被接收,接收回来的信号会实时显示在电脑上,后期我们通过对探测的数据进行处理分析,可以发现崇善寺地下是否有一些不均匀地质体存在,比如地裂缝、空洞等,通过探测获得崇善寺地下的地层结果,有助于我们分析崇善寺大悲殿东北角不均匀沉降的地质原因。”
      除主动为崇善寺的地下结构进行“体检”、了解其地质结构外,山西省震灾风险防治中心、山西省古建筑与彩塑壁画保护研究院还共同制定了《太原崇善寺抗震保护工作方案》,在大悲殿及周边布设由52个地震仪组成的短周期密集台阵,开展地下浅部的精细化三维横波速度结构探测;布设5条地质雷达测线、2条多功能电法测线,结合密集台阵观测数据,综合分析地下30米深度内的地层结构特征,识别是否存在不均匀地质体。
      曾金艳说:“我们将根据本次探测的结果,分析造成大悲殿东北角不均匀沉降的地质因素;结合现有活动断层的资料和成果,综合分析强震作用下大悲殿及周边所在场地的地震动分布特征,研究大悲殿在地震作用下的结构响应和损伤机制;并在太原地铁1号线运行后,增加环境振动监测设施和轻量化结构台阵,监测分析地铁运行造成的长期振动对大悲殿结构可能产生的影响,为文物部门开展预防性保护提供依据。”
      2023年11月,省地震局调整和组建科技创新力量,依托山西省震灾风险防治中心成立“山西省文物古建筑的地震灾害风险防御技术研究”科技创新团队,山西省古建筑与彩塑壁画保护研究院有3名专业人员参加,联合申报省文物局研究课题《临汾市活动断裂带古建筑分布情况调查及结构安全性评估》、省地震局科研项目《基于应县木塔的地震易损性分析及隔震性能研究》,发挥地震科技对文物保护的关键作用。此后,推荐5名省地震局专业技术和管理人员加入省文物抗震保护专家库,充分发挥专家智囊作用。今年1月,团队带头人曾金艳入选省文物保护志愿服务协会专家库,夯实了我省文物保护防震减灾的科技力量。

    预报预警
    服务公共场所防震减灾

      11月13日,在山西博物院的地震预警服务与科普终端机前,山西省地震应急中心高级工程师徐博正在为我们演示模拟地震测试的情况,横波从距离100多公里的地点传来,显示屏上出现提示音的同时,“地震还有40s左右时间到达”的倒计时字样不断刷新,提示应开展紧急避险。
      徐博介绍:“这套地震预警信息服务终端于11月初布设完毕,预警颜色分为红橙黄蓝四个等级,红色、橙色代表发出灾害性地震预警,通知工作人员采取紧急避险措施;黄色、蓝色是告示性地震预警,告诉工作人员发生了轻微地震,密切关注,不要恐慌。”
      《山西省地震预警管理办法》明确规定,在学校、医院、博物馆等人员密集场所,都要建设地震预警终端,提供地震预警信息服务。山西博物院是首批国家一级博物馆,展览面积1.3万平方米,共有藏品50余万件,因其深厚的文化魅力,吸引了来自全国各地的游客参观展览,年接待量达236万人次。
      省地震局震害防御处处长董康义说:“我们针对山西博物院观展人员相对密集的特征,在此布设地震预警信息服务终端,既能开展日常科普宣传,又能在破坏性地震发生后、地震波到达前发出紧急警报,为震后紧急避险疏散、减轻地震灾害损失提供有力保障,更好地为公众提供地震预警服务。”
      董康义介绍,2023年7月,省地震局与省文物局签署战略合作协议,聚焦文物与古建筑结构振动监测、陈列与馆藏文物地震安全、地震预警信息服务、博物馆等重要文博设施选址和相关交叉领域科学研究等事项,加强双方在文物抗震保护领域的合作,着力提升地震科技对文物保护的支撑与服务能力。今年5月,省地震局与省文物局协商制定关于文物抗震保护三年行动方案,明确“8+1”工作措施,为构建文物抗震保护运行机制奠定基础。
      董康义说:“下一步,我们将以山西博物院为试点,协助制定具有针对性的重点文博场馆地震应急预案,加强避险疏散演练指导,探索性开展在展文物抗震保护措施和基座减隔震技术改造。”

    地震监测
    保障文物免受震动影响

      11月15日上午9时,大同的气温降到了零摄氏度,室外大雾弥漫,记者来到了云冈石窟的顶端位置,这里是山西矿山地震监测研究中心设置的一处流动监测台。
      山西矿山地震监测研究中心高级工程师殷伟伟,指着围起来的一处设有太阳能板的装备介绍:“我们在云冈石窟的安全线范围之内共布设了5个这样的流动监测台,我们现在所处位置就是最中间的流动台,主要监测云冈石窟及周边的振动情况,我们在此设置的仪器是一个短周期地震计,能够连续记录地震动的速度值。”
      记者询问道:“目前监测到的地震动对云冈石窟有影响吗?”
      殷伟伟边盯着电脑屏幕边回答:“我们从今年5月份开始监测,截至10月底,共监测到云冈石窟周边安全线的840个振动事件,其中最小的震级ML0.1级,最大的ML2.5级,振动所处位置都在安全线范围之外,而且引起的地面振动幅值都没有超过国家相关的标准。”
      记者问:“国家相关标准是多少呢?”
      殷伟伟答:“对于云冈石窟这种类型的砂岩区来说,在要求比较苛刻的条件下,允许的最大振动速度为100微米/秒,目前我们监测到最大的振动速度是在70微米/秒—80微米/秒,没有超标。”
      千百年来,云冈石窟经受着风化、水蚀以及地震等各种自然因素的影响,山西矿山地震监测研究中心主任贾建喜说:“我们对云冈石窟开展地下安全线附近振动实时监测,在石窟周边布设5套短周期地震计,实时记录石窟周边振动情况,获取强干扰源,精准识别风险隐患,为文物地震安全保护工作科学化、规范化奠定基础,更好地服务云冈石窟文物安全保护工作。”
      党的十八大以来,习近平总书记高度重视文物和文化遗产工作,发表了一系列重要论述,为推动文物事业的高质量发展,保护和传承历史文化遗产提供了科学指引。省地震局党组副书记、副局长欧阳承新说,省地震局将按照赋能增效促发展实施方案,坚持因地制宜、分类施策的原则,着眼地震科技成果在文物保护中的应用,聚焦不可移动文物与古建筑结构振动监测、在展与馆藏文物地震安全、地震预警信息服务、地震应急预案编制、博物馆等重要文博设施选址、数据信息共享、防震减灾科普宣传等领域,建立健全合作机制,持续推进全省文物抗震保护工作高质量发展。

      本报记者程国媛文/图

    记者手记
    以技术创新推动文物保护手段创新

      地上文物看山西。山西是中华民族和华夏文明的重要发祥地,是文物大省、非物质文化遗产大省,在建设中华民族现代文明中肩负着重大使命。山西的不可移动文物中有古建筑28027处,约占全国的1/10,数量庞大、类型多样、分布零散。如何科学、有效地监测和评估文化遗产面临的灾害风险,制定合理的预防性保护策略,是一项长久而艰巨的任务。
      地震这一自然灾害,对于承载着厚重历史与文化的人类遗产而言,无疑构成了巨大威胁。我省是文物大省,同时也是震灾重省,这一省情促使地震部门和文物部门的合作从天然走向必然。2023年7月,省地震局与省文物局签署战略合作协议,聚焦文物与古建筑结构振动监测、陈列与馆藏文物地震安全、地震预警信息服务、博物馆等重要文博设施选址和相关交叉领域科学研究等事项,加强在文物保护领域合作,着力提升地震科技对文物保护的支撑与服务能力,共同推动山西文物保护事业高质量发展。
      地震与文物保护是一个复杂而艰巨的任务,未来,我省相关部门将继续坚持科技引领,不断创新保护手段和方法,守护好这些珍贵的文化遗产,让它们在新时代焕发出更加绚丽的光彩。

    程国媛

    分享到:

    过往期刊

    • 第2024-11-25期

    • 第2024-11-24期

    • 第2024-11-23期

    • 第2024-11-22期

    • 第2024-11-21期

    • 第2024-11-20期

    • 第2024-11-19期

    • 第2024-11-18期

    • 第2024-11-17期

    • 第2024-11-16期

    分享到微信朋友圈