甘肃永泰古城墙体的病害调查及保护策略

欧秀花 张睿祥

甘肃永泰古城墙体的病害调查及保护策略

欧秀花 张睿祥

永泰古城是甘肃省境内保存较为完整的一处明清时期的军事防御城堡，具有较高的历史文化价值。古城在保存利用过程中出现了墙体开裂、坍塌、凹进、盐析酥粉等诸多问题，保存现状不容乐观。实地调查古城墙体出现的病害类型，分析病害成因，提出永泰古城今后保护与发展的思路，以期为古城的保护研究工作提供参考。

永泰古城；墙体；病害；保护

1 引言

永泰古城位于甘肃省景泰县寺滩乡境内，是我国明清时期西北地区重要的军事防御城堡，距今已有400多年的历史。目前，永泰古城仍较为完好的保留了原有的结构布局，是景泰县境内现存唯一一座比较完整的明代古城，具有重要的历史文化价值。1980年由景泰县人民政府公布为县级文物保护单位；1993年经甘肃省人民政府批准列为省级文物保护单位；2006年被国务院核定为第六批全国重点文物保护单位。

永泰古城经历了数百年的风雨沧桑，在各种自然因素和人为因素的综合影响下，出现了墙体开裂、凹进、风化、盐析酥粉、甚至坍塌等诸多病害，部分墙体破坏严重，岌岌可危。加之，人们对古城的重要性认识不足，其保护工作被分散化、边缘化，措施不力，使古城的保护工作严重滞后。笔者曾对古城进行实地考察，总结病害类型，结合相关文献资料，分析病害形成原因，提出切实可行的古城保护策略，对于永泰古城今后的可持续发展具有一定的现实意义。

2 永泰古城修建背景及布局

景泰境内西部的寿鹿山和昌岭山，在清康熙之前，分别称之为大松山和小松山。此地“左拥兰、靖，右护凉、古，前逼庄浪，两河则腹心，甘镇则咽喉”，是重要的军事战略要地。早在汉武帝时，就在此地屯兵设防。明朝在此修建了大规模的防御工程，作为与蒙古人对峙的前线。明正统十四年（1449年），东蒙鞑靼的阿赤兔部落侵袭景泰，并先后占据了大、小松山，利用地理优势，对宁夏、兰州、武威、张掖等地造成威胁。明万历二十六年（1598年），兵部尚书兼三边总督李汶率兵十万征讨鞑靼，收复了黄河以北、大漠以南的失地。为了巩固战争的成果，李汶上疏朝廷，其《计处松山善后事宜疏》的主要内容很快被采纳，仅利用4个月就修建了从景泰到武威400余公里的长城，史称“松山新边”。

永泰古城即为松山新边中的一座军事要塞，在李汶的亲自监督下，由明代兵备副使邢云路督工建造。古城始建于万历三十五年（1607年）春，次年告竣。占地面积318亩，布局结构、功能完备，兵营、练兵场、火药场、武器库、草料场、马场等一应俱全，当时驻军达两千余人。永泰古城城周约1700米，墙高12米，基宽5米。城墙上有炮台12座，城楼4座，城周有护城河，宽约6米，深1～2.5米。城平面呈椭圆形，四面筑有半月形城，城门向南开，有内外二门，券形砖砌而成，外门叫“永宁门”，内门叫“永泰门”。永宁门门楼为重檐歇山顶。门稍偏西，形似龟首，四面筑有瓮城，形似龟爪。城北有五座烽火台渐次远去，形似龟尾。俯视平面酷似龟形，当地人称其为永泰龟城[1]。见图1。

图1 永泰古城俯视布局图

3 永泰古城墙体的保存状况

永泰古城墙体以当地粉质粘土为主要建筑材料，采用版筑技术分段夯筑而成，夯层厚度不等，每版长度约5米，至今仍可看到厚12～18厘米的夯土层。城墙下部砂砾多、上部砂砾少，局部砂砾量较高，与粉土层界限明显。部分墙体以木板加筋，至今仍可见到有木板夹于其间。墙体坚固厚重，作为一道完备的军事屏障和防御工事，具有重要的战略地位。目前，永泰古城的主体墙体依然存在、走向较清晰，部分“壕墙”、“烽墩”等城堡附属建筑仍存在。笔者对永泰古城保存状况进行实地考察，结果见表1。

表1 永泰古城墙体的保存现状

4 永泰古城的主要病害类型及成因

在独特的自然环境以及古城夯土墙体自身的特性等多种因素的影响下，目前永泰古城出现诸多病害，主要体现在以下方面。

4.1 风蚀

古城地处黄土高原与腾格里沙漠过渡地带，为河西走廊东端的门户，该区域属风沙暴的主要灾害区，风沙活动频繁。风向以西风为主，尤以初春、初冬为甚，平均风速约1.9m/s，常有超过5m/s的起沙风，最大风速可达12级。文献记载[1]，1993年出现震惊全国的5月5日强沙尘暴；1994年出现了4次沙尘暴，大风沙持续24小时；1998年全县出现连续7天的大风、沙尘暴，最大风力达11级。2000年，沙尘暴风力达9级，持续8小时。

风作为古城破坏的主要外界营力之一，可使古城土质墙体遭受被风吹扬或搬运作用。作为古城墙的重要建筑材料——土，是非均质材料，土体不同部位的内部结构或矿物成分存在一定的差异性，决定了其耐风的能力也有所不同。永泰古城处在县城外的戈壁滩上，在较强风的作用下，墙体表面薄弱部分被吹蚀成片状或小块状剥落，在墙面上残留一些强度相对较高的小突起或形成凹凸不平的蜂窝状。风沙的长期作用，导致墙体软夹层掏蚀凹进和裂隙加宽。调查发现，西城墙比东城墙风蚀病害严重，墙基处凹进高度为50～200厘米，深度5～10厘米。永泰古城墙体的风蚀病害，见图2。

图2 墙体风蚀病害 • 坍塌

4.2 盐害

盐害是永泰古城主要病害之一。盐害的形成与土体中的可溶盐、空气温湿度的关系密切。在蒸发作用下，墙体内部的水分带着可溶盐类一起发生运移，当到达土体表面时，水分挥发，内部盐分会残留在土体表面结晶富集。当空气温湿度较高时，土体表面的可溶盐会吸水溶解，温湿度降低时又形成结晶。结晶-溶解-再结晶的反复膨胀—收缩循环，长期可溶性盐类的溶解结晶过程导致土体骨架的破坏，团聚力削弱，最终导致土体的散体化、颗粒化，土体出现酥粉现象。在外界营力作用下，土体表面不断被掏蚀凹进，形成盐害[2]。尤其是被广泛认为对土体最具破坏性的Na2SO4，它易富集、易浓缩、易风化、易返潮，具有超强的穿透、迁移能力及结晶破坏能力，溶于水后再结晶产物中含有10个结晶水，其体积比原来膨胀86%。当温度32.4℃以下的温度区间变化及40%以上干湿度循环交变，极易引发Na2SO4对土体的破坏作用[3]。研究表明[4][5]，永泰古城土体的PH值在7.11～8.53之间，呈弱碱性，碳酸盐类含量极少，仅在局部墙体有少量碳酸盐的存在；NH4+含量普遍极少，易溶盐以硫酸盐、氯盐和硝酸盐类为主且含量相对较高。这些可溶性盐随着水的迁移而移动，在重结晶的过程中对周围土体造成较大的应力，增大了土颗粒之间孔隙，破坏了土体团粒结构，降低了土体团聚性，引起土颗粒酥解、剥离，影响墙体的整体稳定性，此种病害在古城墙体上随处可见。永泰古城墙体盐析酥粉状态，见图3。

图3 墙基凹进 • 酥粉

4.3 雨蚀

雨水作为一种外营力，对古城的各类病害的产生、发展、加剧起着至关重要的作用。瞬时强降雨是造成永泰古城片状剥离病害的主要原因。景泰县虽然干旱少雨，但夏秋时节会有强降雨，时间短，强度大。较强的降雨对土体会产生很大的冲击力，水分充填在土体的空隙中，使土体迅速崩解。对于有些台体顶部汇水面，雨水汇集成径流，顺势而下，在台体表面形成冲沟，破坏台体的外貌，并且雨水渗入土体裂隙，降低土的力学性能，造成土体表面直接剥蚀、墙体裂隙扩展贯通，引起土体失稳甚至坍塌[1][6]。

此外，雨后干湿交替循环迫使土体改变自身含水率以达到平衡，在趋于稳定的过程中，土体吸水膨胀和失水收缩，反复的胀缩过程使土体结构疏松，甚至会导致土体出现表面龟裂、酥碱等病害。雨后气温的升降引起土体的干湿变化，使土体沿着已有的较弱连接部位形成新的裂隙，或者使原有裂隙进一步加深、加宽进而延展扩大。当温度低于冰点时，充填于裂隙的水结晶膨胀，形成水的冰劈作用。永泰古城的雨蚀病害，见图4。

图4 雨蚀病害

4.4 墙体开裂、坍塌

景泰县属温带干旱大陆性气候，光照丰富，日照长，昼夜温差大。强烈日温差所引起古城土体结构的反复胀缩，加之受到地震、冰冻和卸荷等自然因素的作用，古城墙体出现了许多纵横交错的裂隙，这些裂隙往往会割裂墙体，降低墙体的整体强度，诸多裂隙贯通会严重影响墙体的稳定性。雨水冲蚀作用使墙体形成更大的裂隙或冲沟，与掏蚀、酥碱、地震等病害共同作用可导致墙体坍塌。

受地震等自然灾害的影响，土质墙体局部应力集中或产生张引力，当应力超过土体强度时，土质墙体出现开裂变形。景泰地处国家南北地震带北端，地质条件复杂，是一个地震多发地区，如1474～2008年对该区较大影响的地震，6.0～6.9级地震7次，7.0～7.5级地震4次，8.0～8.5级地震3次，强烈的地壳运动造成古城部分墙体严重开裂甚至坍塌，见图2。此外，沿着建筑工艺的接搓缝、施工缝，墙体也有明显的裂隙。这些出现裂隙的地方属于墙体的薄弱环节，在风、雨、温度等作用下，裂隙可能会不断扩大，进而影响墙体的整体稳定性。

4.5 生物破坏

生物破坏是生物作用对土质墙体造成的破坏，主要表现为动物病害、植物病害。生物作用对永泰古城的破坏作用不可忽视。蚂蚁、鼠类等钻洞挖土对土体进行机械作用，加速了土体的风化，造成土体结构发生变化。较大的洞穴不断贯通、进水，引起土体的坍塌。动物的排泄物，如鸟类的粪便，也会对墙体造成表面污染。植物生长过程中将土体作为自己的营养源，腐蚀破坏土体，加速土体的分解，降低土体抵御自然破坏的能力。调查发现，古城墙体植被覆盖率约占墙体表面积的10%。植物生长过程中根系延伸在土体中，也会不同程度的破坏土体结构。永泰古城植物破坏，见图5。

4.6 人为破坏

人为破坏是影响永泰古城耐久保存的重要原因之一。调查发现，古城居民的保护意识淡薄，古城内的居民为生活之便，人们从发育较宽的裂缝中任意穿墙而过，利用墙体充作羊圈围墙、在墙基挖窑洞储物、挖墙取土、挖土开路等，暴露在古城墙体上大小规模不等的窑洞就有80多个。见图6、7。这些人为活动均在一定程度上破坏了古城的外貌，甚至造成墙体整体失稳、坍塌。此外，据资料显示，1972年修人防工程挖地道的过程中，沿永泰古城墙底部一周，人为挖掘长约1710米、宽约1.5米、高约2米的防控地道，目前这也成为永泰古城耐久保存的风险之一。

图5 植物破坏

图6 人为挖土开路

图7 人为挖洞 • 乱扔垃圾

近年来，周边地区大规模的开发用地以及住房、公路、桥梁、旅游景点等建设，造成当地生态环境严重破坏，使原本就非常脆弱的生态进一步恶化，致使腾格里沙漠每年以3～7m/s的速度向南推移，沙尘天气逐年增多，这种不当的人为开发与建设给永泰古城的保护带来了巨大压力。可见，建设性破坏也是影响永泰古城保存的重要因素。

旅游业的发展在一定程度上造成了古城的破坏，近年来一些旅游开发公司在永泰古城进行影视拍摄等活动，媒体的宣传使该地区游客数量逐年增加，加之，目前景泰地区对于永泰古城旅游活动的管理过于松散，剧组和游客在古城内乱扔垃圾、随意践踏等，加大了对古城的破坏。

5 永泰古城的保护策略

5.1 科学评估永泰古城的现状，制定切实可行的保护方案

对永泰古城进行科学的调查和评估是政府进行合理规划的主要依据。永泰古城的保护和管理工作，地方政府是关键。政府首先要对永泰古城的历史文化价值、社会教育价值等进行科学有效的评估，客观真实地反映古城现状并进行深入的调查并分析，进而制定切实可行的保护规划。

永泰古城保护规划的制定要在尊重历史真实性的前提下，从古城保存状况出发，坚持以“保护为主，抢救第一”的方针和“合理利用、加强管理”的原则，在保证古城稳定的前提下，在古城的周围划出一定的保护范围和建设控制地带，做出标志说明，并予以公布，尽量减少对古城本体及周边自然环境的干预，强调规划的补救性，制止建设性破坏。保护利用方案不能仅仅针对城墙本身，要结合地理环境、民居建筑、地域文化等多方面因素，将古城墙本体和城墙内村落的整体环境和地域特色列入保护范围，从根本上解决古城本体及其周围环境的问题。古城墙的保护要尽量依据原有的建筑结构形式，采用传统的建造技术，利用当地本土材料，对古城从传统建筑风貌的原真性和完整性方面进行保护。

5.2 积极开展永泰古城的研究工作，加大保护力度

永泰古城的保护应借鉴国内其他古城遗址保护经验，深入开展古城的历史渊源、文化背景、建筑特色等方面的研究，充分发掘古城建筑的价值和地方特色，进行科学有效的调查、研究、保护和利用。通过研究的开展，挖掘出古城更深层次的历史信息，提出保护的新思想、新理念，加强古城的发掘和宣传工作，从而充分展示永泰古城的历史价值。

古城墙体建筑材料主要是黄土，其耐久性较差，需要经常维护和定期修缮。在遵循保存原有建筑形制、建筑结构、建筑材料、工艺技术的原则下，可充分发挥新材料、新技术和新工艺的作用，努力探索符合永泰古城保护与修复的方法，遵守不改变文物原状的原则。如墙体盐害治理可借鉴土质文物盐害治理的成功案例，通过脱去或抑制土体中的盐分或隔绝水分的方法，以达到减少盐分对土体的破坏作用。对于墙体酥粉不严重区域可采用丙烯酸非水分散体等材料用化学喷涂、点滴渗透加固的方法解决。墙体风化不严重区域可采用喷涂工艺，按浓度先低后高的顺序进行加固；风化严重的土质墙体可采用点滴渗透法。墙体根部出现的掏蚀、凹进、酥粉等病害可采用补砌的方式进行修补。对空鼓部位采用注浆法，用注射器将泥浆注入到空鼓部位，然后进行回贴，以改善其物理力学性质，增强空鼓部位与土质墙体本体之间的连接。对于较小裂隙用泥浆填充，较大裂隙则沿裂隙长度方向每隔一定距离埋入注浆管，自下而上进行灌浆。墙体上生长的一些草本植物，可使用灭草剂等杀死植株。若墙体本身风化程度严重，可直接拔除，或先用小刀去掉墙体表面生长的部分，对根部另做处理。墙体表层风化严重的根部，应该留在墙体内部不做处理，防止对墙体造成更大的破坏。

此外，在古城保护和利用过程中，许多技术性难题有待专业人员去研究解决。例如，如何选用合理材料对古城进行加固处理，如何改造古城周边的环境与古城可持续发展的相协调等。政府要大力鼓励专业技术人员、管理人员参与古城的保护、管理和开发，形成专业人员保护、政府保护、民众参与保护“三位一体”的全方位保护体系，协调好古城本体的保护与环境保护、科学研究三者的关系，对于被破坏的古城土质墙体，应尽量恢复其原真性；要积极鼓励有关土质墙体保护的研究工作，深入发掘古城背后的人文科学价值，实现古城的文化弘扬、经济发展和科学研究有效结合。

5.3 充分挖掘永泰古城的内在价值，积极发展旅游业

永泰古城有着独特的历史印迹，具有较高的历史、科学、艺术价值和文化价值。永泰古城不能只停留在简单的保护和利用上，要从建筑、工艺、美术、民俗等方面深入调查研究，通过保护和整治传统格局空间形态，充分挖掘其内在价值，再现其悠久的历史文化、精美的建筑艺术、丰富的空间环境和亲切的乡土人情，积极发展旅游业，进而带动地区经济的发展。例如，可将景泰县境内独有的寿鹿山自然保护区、龙湾石林、永泰古城等进行一体化综合开发，形成独具特色的旅游链，给这座古城赋予新的使命，打造西北地区独特的古城保护模式。

5.4 关注古城百姓生活，形成合理的保护利用机制

通过开展各种文化活动，走访当地古民居，对居民宣传文物保护方面的知识，多措并举，使民众认识到古城存在的价值所在，提高居民对古城的认知感，提升人们对古城的保护意识，让人们充分认识到古城保护的重要性。通过出版各种类型的图书和音像资料宣传永泰古城，展示永泰古城地域文化的价值和建筑风格，扩大知名度，积极发挥其文化遗产的作用。永泰古城的保护和利用不仅仅是古城墙的保护利用，而且包括对生活在城中的居民的保护，不能只强调片面的城墙的保护而忽视村民的生活需求。在保留古城历史原貌的前提下，要坚持以人为本，保护古城文化资源，通过提供资金支持，治理街道环境，增设排水设施，提高人居环境的舒适性，严惩垃圾乱堆乱放以及故意破坏古民居的行为。要保护古城的独特性和地域性，最大限度的修复古城原貌。要加大居住在古城墙内居民的权益保障，充分调动他们的积极性，提高他们的参与度，使之拥护、支持并自觉参与到古城的保护行动中来，使古城的保护不仅成为一项遗产保护工程，更是一项惠民利民的民生工程，促进古城保护的健康和可持续发展。

6 结语

永泰古城作为历史文化的载体，承载并传承着丰富的历史文化信息，蕴含着丰厚的文化内涵。然而，由于保护力量和经费的缺乏，加之生活在城内的百姓保护意识的淡薄，使得在自然侵蚀和人为破坏的共同作用下，永泰古城正遭受着开裂、坍塌、凹进、盐析酥粉等诸多病害的侵蚀。永泰古城的保护，不仅需要文物保护部门的参与和政府的支持，更需要全社会的广泛关注。在永泰古城保护与利用的过程中，应充分发掘古城潜在的文化内涵和社会价值，走保护和发展相结合的道路，才能使古城的保护成为文化遗产保护中一道亮丽的风景线。

[1]甘肃省景泰国县志编纂委员会．景泰县志[M]．兰州：兰州大学出版社，1996．

[2]孙满利．土遗址保护初论[M]．北京：科学出版社,2010．

[3]吕功煊,张尚新,钱玲．秦始皇帝陵土遗址可溶盐特征与脱盐试探[J]．自然杂志,2015,37(5)：341-347．

[4]蒙宝玲．甘肃省景泰县永泰古城加固工程设计[D]．兰州：兰州大学,2013．

[5]蔺青涛,王旭东,郭青林．银川西夏陵3号陵、6号陵盐害现状初步分析[J]．敦煌研究,2009,(6)：75-79．

[6]李最雄．丝绸之路古遗址保护[M]．北京：科学出版社，2003．

责任编辑：蒋亚林

Yongtai ancient city is a defensive fortress of military in Ming and Qing dynasty in Gansu Province,which has a high historical and cultural value.The diseases of ancient city walls,such as cracking,collapse,concave,salt damage are appeared in the process of preservation and utilization,the current preservation situation is not optimistic.In this paper,the types of disease of the ancient city walls are investigated,and the causes of the disease are analyzed,in the future,the ideas of sustainable development are put forward.

Yongtai ancient city;walls;diseases;protection

TU-8

A

1674-4144（2017）-07-91（6）

欧秀花，天水师范学院化工学院文物与博物馆学系讲师。

张睿祥，天水师范学院化工学院文物与博物馆学系讲师。