综述土遗址保护的研究现状及意义

2012-08-15陈婕

山西建筑 2012年19期

陈婕

(陕西理工学院土木工程与建筑系，陕西汉中 723000)

1 概述

目前，地下建筑发展迅速，已经在人们的生产与生活过程中扮演着重要的角色。从最初的地下陵墓，到20世纪初的地下水电站、地下工厂、战时的防空工程，现在的地下商场、地下土遗址博物馆，地下建筑的用途越来越多，规模也越来越大，再加上空调技术的不断应用与革新，又继而推动了地下建筑的迅速发展，也为我们的土遗址保护工作做出了不小的贡献。

2 国外研究现状

20世纪60年代，国外便开始对土遗址的保护问题进行相关的研究与分析。ICOMS是国际上最具权威性的土遗址保护研究机构。而ICCROM和Getty也针对土遗址的保护问题做了大量的研究。

在国外，研究主要是针对风化、土体开裂、剥落等现象，通过进行物理化学实验，研究出有机的或者无机的材料对其进行加固。其具体工程案例包括:

日本国立文化研究所在60年代使用有机硅低聚物对横滨市的遗址进行了保护与加固;Giacomo Chiari等人在1969年利用化学试剂对伊拉克某遗址的风干砖进行保护;秘鲁在1975年通过把正硅酸乙酯和乙醇相混合，用其对土遗址的表面进行保护处理;美国在1976年采用硅酸乙酯和聚氨酯对于印第安人遗址附近的土遗址进行了相应的加固。

这些实例的研究对象基本都是针对于露天土遗址，对于室内封闭环境里的土遗址保护问题鲜有研究。

对于博物馆的环境参数，国外早就做过相关的研究，博物馆温、湿度环境的控制已经形成了比较成熟的指标体系，并逐步完善。ICOMS在1960年就搜集了欧、美各国博物馆的温、湿度，并对此进行了相应的研究，然后加以推荐。《博物馆环境》(J.Tomson著)中提出在文物保护性的博物馆中应严格控制环境的参数，并详细论述了博物馆中温、湿度等各个因素对于文物保护的影响;Purafil公司(美国)进行了多年的博物馆数据检测工作，并从研究中提出将文物的保存环境分为5类。目前，加拿大、法国、德国、葡萄牙、比利时、瑞士等国的博物馆也都开始根据其内的主要陈列物确定其馆内温、湿度环境标准，为陈列物品带来更好的保护方式及展示理念。然而，有关于土遗址博物馆的相关温、湿度数据，在国际上都鲜有人研究。

国外对数值模拟技术的研究相对较早。Thom在1933年便建立了二维粘性流体偏微分方程，并通过数值方法对其进行求解;P.V.Nielsen在1974年建立了封闭二维流动方程，并通过利用流函数和涡旋公式对其进行求解，还采用k-e模型模拟了室内空气的流动情况，这些都标志着CFD技术在各个领域开展起来［3］。

美国标准协会在1986年对世界范围内使用的CFD模拟技术情况进行了总结，并设立专门的研究机构对其进行研究，着重于室内空气的流动状况。美国暖通空调和制冷工程师协会在1989年便成立了用CFD方法预测室内空气流动状况的科研机构，比较完善地研究了CFD技术，并对其在模拟室内空气流动状况进行了相关的研究。日本也较早的对CFD技术进行了相应的研究，在日本建筑环境工程领域，20世纪70年代初便已经开始使用CFD技术。

目前，CFD技术在日本已经非常成熟，在暖通空调行业，CFD已被广泛使用。在日本，一些大公司应用CFD技术对实际工程进行预测，这样不但有利于节约能源与工程投资，又有效的节省了时间和社会资源。

3 国内研究现状

我国对土遗址的研究与保护工作还处于初级阶段。主要工作都是针对土遗址的病害防治及破坏机理，直到20世纪80年代，我国才对土质遗址做了少量的保护与研究工作。随着时代变迁，文物遗址保护的重要性不断被体现，国内的研究机构及高校对土遗址保护开展了大力度的研究，在国内学者与科研人员的努力下，土遗址保护研究工作已经有了很大的进展，类似于汉阳陵博物馆的这种保护方式，在世界上都处于领先地位，而所研究的内容也拓宽许多，逐步与国际接轨。我国目前在土遗址的病害防治及破坏机理工作上取得了一定的研究成果，而针对于环境因素与土遗址保护关系的研究及土遗址的发掘方式与现场保护的研究也被很好的开展。但是，国内大部分研究都基于室外环境的露天土遗址，研究的内容也是对目前露天土遗址存在的主要病害问题进行应对。

专门针对于室内环境土遗址的研究，我国还比较少。室内环境土遗址保护存在的一个最大的问题就是环境的潮湿问题，从里耶遗址、城头山遗址、金沙遗址等国内的几个存在于潮湿问题环境中的土遗址来看，其保护状况都不是很理想，而影响潮湿环境中的土遗址的病害主要有:土体的干燥开裂和土体坍塌、土体表面出现风化、土体的软化和土体垮塌，以及由于如植物生长或霉菌类的各种生物因素所导致的破坏。潮湿的环境对土遗址的保护很不利，土遗址在潮湿的环境中易出现风化、软化和长草等诸多问题，而在由于潮湿土体挖掘失水导致的干燥状态下又容易出现收缩开裂的情况，严重影响着潮湿环境土遗址的保护［5］。对此，国内外都进行了相应的研究，但目前为止，并没有找到良好的解决途径。

在日本，科研人员采用有机硅低聚物与其他材料的复合材料来阻止土体内的水分挥发，此方法可以使土遗址长期处于潮湿的状态下，对防止土体风化的效果较好，但却使土体在潮湿情况下生霉，忽略了生物因素所导致的破坏［5］。因此，此类问题是长期困扰国内外土遗址保护研究中的难点。

我国在20世纪80年代初开始对CFD技术进行研究，到目前为止已取得许多重要的成果，并运用到各行各业。针对于室内气流环境、温湿度环境的研究，主要有以下成果:

张建忠在1990年建立非等温紊流模型，并对槽边侧吸气流的流动状况进行了CFD数值模拟，着重论述了温度边界条件的设置在模拟计算过程中对计算结果的影响。在1993年，对多种二维气流的组织方式进行CFD模拟计算，成功预测了气流组织方法的流型、分布特点以及使用场合，并对其进行分析。

魏学孟等人在1994年根据k-ε流体紊流模型，使用差分法模拟计算了洁净室的空气流动状况，得到流场的分布情况及污染物的分布特征。

姚润明等人在1997年首次把CFD方法与PMV方法相结合，使用CFD技术对建筑热舒适性进行了相关的研究。

赵彬等人在2000年自行开发CFD模拟软件，模拟计算人民大会堂的气流组织，在数值模拟计算的基础上，对其气流组织进行了相关的改造。

近年来，国内对高大空间的数值模拟，置换通风的数值模拟，洁净室的数值模拟都有比较前沿的研究。

但是，我国现有的研究成果专门针对求解算法、紊流模型、风口模型等基础性的研究成果并不是很多，大部分都属于通过CFD模拟软件针对某个案例进行的研究与分析，与其他发达国家相比，我国还存在比较大的差距，尤其是在模型的建立和在软件的开发上。