在甘肅,看科技如何助力石窟保護

為守護千年文化遺產安全,甘肅省地震局聯合敦煌研究院、麥積山石窟藝術研究所,在麥積山石窟崖體不同高度建成6個地震監測點,構建起覆蓋石窟本體及周邊區域的立體監測台陣。日前,麥積山石窟地震監測台陣整體建設完成。目前,該區域100公裡范圍內已架設251個地震監測站,形成我國規模最大的石窟地震監測網絡,開創了文物保護與防災科技深度融合的新范式。
監測台陣建設
為山體做地震“體檢”
矗立在絲綢古道上的麥積山石窟,其獨特的“麥垛狀”崖體構造是藝術奇觀,但也是抗震薄弱點。石窟內221個洞窟懸於20~80米高空,泥塑佛像通過木骨結構與崖體相連,歷史上石窟曾多次遭受地震重創,特別是發生於公元734年的天水7級地震,對石窟破壞最為嚴重,導致麥積山石窟崖面中間塌毀,窟群分成東崖和西崖兩部分。
歷時近20年,甘肅省地震局和敦煌研究院聯合探索出了守護文明瑰寶的“防震密碼”。在此過程中,科研團隊在麥積山崖面布設6套高精度地震儀,創新運用“地震大數據+地震反應分析”技術,首次揭示了不同層位洞窟地震加速度放大效應。
甘肅省地震局信息中心技術人員告訴記者:“該技術首先可以為麥積山石窟及窟區游人提供及時有效的地震預警服務。其次,密集的監測網絡可以對石窟周邊的震動進行實時監測。石窟內布設的6個地震監測台站,可以為石窟預防性保護提供基礎數據支撐。”
據悉,新建成的監測網絡可以把收集到的數據定期回傳,再通過3D建模來“透視”山體——通過攝影測繪和近景拍攝,構建石窟3D模型,模擬地震時石窟崖體各部位的動力響應規律,為精准制定抗震保護方案提供科學依據。
振動檢測支持
最大限度保護文物
在甘肅省地震局實驗室內的地震模擬振動台上,等比例足尺的佛像模型正經歷著不同強度的“數字地震”考驗——這是敦煌研究院和甘肅省地震局承擔的國家自然科學基金區域創新聯合基金項目中的重要研究內容,可通過不同幅值的地震模擬試驗,找出佛像模型的抗震薄弱部位,為石窟文物地震災害風險評估提供技術支持。
據介紹,地震模擬振動台試驗技術可通過對佛像或者其他石窟文物施加不同峰值、頻譜、持時的地震動時程,找出佛像等文物的薄弱部位。比如,在強震動作用下,佛像的頭部、手臂最易發生斷裂,也有可能整體損毀,這將是研究團隊后續做好文物監測預警以及防治的關鍵點。
在石窟的日常保護中,節點地震儀是另一個減災利器。這套設備可以對石窟棧道和山體做振動檢測,通過分析得來的數據就能獲得不同部位的動力特性。同時,運用精確到毫米級的損傷識別技術,及時定位棧道損傷的部位,為修復工作提供技術方案和指導。
“這種‘防患未然,預警先行’的主動保護模式,體現了我國文物抗震保護從被動搶險正在向科學預防的新階段轉變。”敦煌研究院相關工作人員表示,千年石窟在地震科技的支持和守護下,以更加堅挺的姿態向世界講述中華文明的故事。
“我們正在建立石窟文物地震安全保障服務‘中國標准’。”甘肅省地震局相關負責人介紹,目前已出版首部《石窟文物抗震防護研究》專著,牽頭制定了《文物地震安全保障服務技術指南》,為規范文物地震安全服務提供先進經驗。下一步,科研團隊將繼續攻克文物地震災害風險管控、近場地震斷層對文物的影響評價、智能監測等關鍵技術難題。
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