強降雨環(huán)境下文物受災(zāi)情況調(diào)查評估及預(yù)防性保護措施

李向東　吳崇可

關(guān)鍵詞：文物防災(zāi)減災(zāi)；調(diào)查評估；暴雨災(zāi)害；預(yù)防性保護

一、項目背景

近年來全球氣候活動異常，局部地區(qū)降水偏多，造成多地洪澇災(zāi)害。2021年7月11日河南西北地區(qū)開始連降大雨，7月17日全省出現(xiàn)明顯的降水過程，大部地區(qū)普降暴雨、大暴雨。此次強降水主要集中在河南西部、北部和中部地區(qū)，其中鄭州、焦作、新鄉(xiāng)等10地市遭遇特大暴雨（圖1），具有短時降雨量大，持續(xù)時間長等特點，造成150個縣（市、區(qū)）、1663個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)[1]。同年10月，山西中南部地區(qū)持續(xù)降雨，致使千余處文物建筑不同程度受損，特別是一些低級別文物保護單位出現(xiàn)屋面滲漏、塌落，夯土墻體掏蝕、坍塌等問題。

2021年9月受國家文物局委托，中國文化遺產(chǎn)研究院（以下稱“文研院”）開展文物災(zāi)后調(diào)查評估工作。文研院組織項目組赴河南8市共80縣（區(qū)）開展實地調(diào)查評估，為國家文物局后續(xù)文物救災(zāi)工作提供技術(shù)支持，同時也為文物受災(zāi)搶險評估工作提供經(jīng)驗，從實踐應(yīng)用的層面豐富文物災(zāi)后評估的理論體系。

二、文物災(zāi)后調(diào)查評估

國際上最早形成較為成熟災(zāi)后評估體系的國家有意大利、日本、美國等。意大利在1980年南部地震后首次進行了系統(tǒng)化的災(zāi)后建筑危險度評估判定。日本在1981年開始此方面的研究[2]，并于1995年阪神地震后首次對48610棟建筑（含文物建筑）進行評估。美國聯(lián)邦應(yīng)急管理局將災(zāi)后評估工作劃分為三種類型：第一種是快速評估，通常在災(zāi)后24小時內(nèi)開展，主要確認災(zāi)害影響范圍以及大概的影響程度，例如建筑物的倒塌情況、次生災(zāi)害發(fā)展情況、基礎(chǔ)設(shè)施和公共設(shè)施的損害情況等；第二種是災(zāi)情初步評估，對建筑物受損程度分類進行統(tǒng)計，例如建筑物類型、受損程度等，給出各種分類總數(shù)，一般在 3－4天內(nèi)完成；第三種是災(zāi)情的進一步評估，具體估算受損建筑物的維修或重建成本，一般要花數(shù)周才能完成。美國災(zāi)后評估體系并非只是針對文物，其受災(zāi)評估類型劃定依據(jù)是響應(yīng)時間的長短。

目前國內(nèi)針對文物的災(zāi)后評估尚無先例。結(jié)合工作實際，本次調(diào)查評估工作介于美國災(zāi)后評估的第二和第三種類型之間，主要是對文物類型及受損程度分類進行統(tǒng)計分析，并對后續(xù)保護工作提出建議。主要包括以下內(nèi)容：

（一）界定受災(zāi)范圍

從氣象資料分析，查閱河南氣象臺發(fā)布的降水分布圖等資料，7月17－21日長時間降水量從高到低依次為鄭州、新鄉(xiāng)、焦作、許昌、濟源、鶴壁等。

7月20日8時－21日6時這22小時內(nèi)，鄭州、新鄉(xiāng)、開封、周口、焦作等地部分地區(qū)出現(xiàn)特大暴雨（250～350毫米）[3]，瞬時降雨量從高到低依次為鄭州、平頂山、新鄉(xiāng)、洛陽等。

根據(jù)河南地方文物部門初步統(tǒng)計受災(zāi)文物分布情況（圖2），結(jié)合暴雨期間降水分布區(qū)域，確定調(diào)查范圍為鄭州、安陽、焦作、新鄉(xiāng)、開封、鶴壁、洛陽、濟源8市，其他地市文物雖也因降雨產(chǎn)生了一些損害，但大多并非強降雨直接所致，其降雨量尚屬正常范圍。

（二）調(diào)查對象確定

河南文物部門上報的受災(zāi)文物類型，包括古建筑、近現(xiàn)代建筑及革命文物、遺址、墓葬、石窟寺、石刻碑刻、博物館等。項目組依據(jù)不可移動文物的定義及自然屬性，將調(diào)查對象分為四類：①文物建筑，包括古建筑、近現(xiàn)代建筑、革命文物等；②古遺址古墓葬，包括城址、居住址、建筑址及墓葬等；③石窟寺及石刻，包括崖壁石窟、石刻等；④博物館，包括綜合博物館、遺址博物館等。根據(jù)不同類型分別編制調(diào)查表格及填寫說明，以便實地調(diào)查評估工作的開展。

（三）調(diào)查內(nèi)容及調(diào)查表編制

調(diào)查內(nèi)容一方面是調(diào)查文物本體受災(zāi)情況。明確文物本體構(gòu)成，對單體構(gòu)成的名稱、年代、面積，以及受災(zāi)受損情況分別進行描述，并闡明受災(zāi)經(jīng)過、受損原因分析、量化評估災(zāi)害損失、存在的安全隱患等。另一方面是調(diào)查附屬設(shè)施及周邊地形地勢受災(zāi)情況。明確附屬設(shè)施構(gòu)成，對附屬設(shè)施的名稱、年代、面積以及受災(zāi)受損情況分別進行描述。對于文物周邊地形地勢，應(yīng)調(diào)查判斷其受災(zāi)情況是否對文物本體造成損毀或安全隱患，如周邊山體、巖體失穩(wěn)，地面沉陷、落石等。

調(diào)查表格由三部分內(nèi)容組成，分別是：1.信息采集欄：包括名稱、地址、級別、產(chǎn)權(quán)、受災(zāi)類型、受災(zāi)程度等內(nèi)容，旨在通過簡便的勾選形式，快速篩選受災(zāi)文物基本信息和受災(zāi)級別，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析；2.基本信息欄：填寫文物基本信息，包括文物簡介及管理使用單位等；3.受災(zāi)情況欄：詳細填寫受災(zāi)情況和已采取的臨時措施等信息，為下一步工作的開展提供依據(jù)。

（四）受災(zāi)等級劃分及量化標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)文物特點和實際文物受災(zāi)情況，將文物受災(zāi)級別確定為一般等級，較重等級和嚴重等級三個等級。等級的劃分參考了氣象、建筑、地震等領(lǐng)域的災(zāi)害分級標(biāo)準(zhǔn)，氣象災(zāi)害由低到高劃分為一般（IV級）、較重（III級）、嚴重（II級）、特別嚴重（I級）四個級別，但其中較重和嚴重兩個等級在文物調(diào)查中難以量化區(qū)分；在建筑領(lǐng)域，《危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ125-2016）對房屋危險程度同樣劃分為四級，是建加固和修繕的主要依據(jù)①；在地震災(zāi)害領(lǐng)域，《建（構(gòu)）筑物地震破壞等級劃分》（GB/T24335-2009）將地震災(zāi)后建（構(gòu)）筑物破壞等級劃分為五級，分別是“Ⅰ級：基本完好；Ⅱ級：輕微破壞；Ⅲ級：中等破壞；Ⅳ級：嚴重破壞；Ⅴ級：毀壞”，但其中Ⅰ級和Ⅱ級、Ⅳ級和Ⅴ級在文物受災(zāi)調(diào)查中難以有效區(qū)分。此外，文物受災(zāi)情況評估的嚴重、較重和一般要充分考慮《文物保護工程管理辦法》和文物保護工程類型，并且與常見的搶險加固工程、修繕工程、日常養(yǎng)護工程等工程類型實施內(nèi)容基本對應(yīng)，便于與后續(xù)保護工程相銜接。

確定文物受災(zāi)級別后，需要對受災(zāi)級別標(biāo)準(zhǔn)進行量化。此次調(diào)查評估工作分別對文物建筑、古遺址古墓葬和石窟寺石刻三個類型制定了量化標(biāo)準(zhǔn)。

1.文物建筑

嚴重等級：建筑完全被沖毀或出現(xiàn)大面積坍塌，單體建筑損毀面積占20%以上，建筑屋頂坍塌面積50%以上或建筑雖未出現(xiàn)坍塌，但結(jié)構(gòu)體處于極度危險狀態(tài)，如梁架嚴重失衡、隨時可能垮塌，墻體嚴重傾斜、變形。文物建筑本體雖未出現(xiàn)嚴重損毀，但其臺基或周邊環(huán)境被浸泡存在垮塌或沉陷，嚴重危及文物本體的安全。

較重等級：單體建筑損毀面積占20%以下，建筑屋頂坍塌或塌陷50%以下或文物建筑本體雖存在屋頂塌陷，梁架變形、傾斜、脫榫等。墻體出現(xiàn)局部下沉或變形斷裂，但整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；或文物建筑所處基臺周邊或護坡存在局部塌陷，未造成安全隱患。

一般等級：建筑整體保存較好，只受較輕微損毀，如局部滲漏、屋頂小范圍破損或墻體局部開裂，不影響整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況。

2.古遺址古墓葬

嚴重等級：遺址本體病害比例超過20%，部分被沖毀或出現(xiàn)大面積坍塌，文物重點保護部位及結(jié)構(gòu)損毀，誘發(fā)遺址整體結(jié)構(gòu)安全危害。

較重等級：遺址本體病害比例達到10%～20%，局部坍塌并有進一步惡化趨勢，存在局部坍塌、掏蝕等病害，如不及時采取措施，有進一步坍塌風(fēng)險。

一般等級：文物本體病害部位在10%以下，遺址重要結(jié)構(gòu)未受損害，但局部存在表面剝落、開裂、掏蝕、沖溝等，但不影響結(jié)構(gòu)安全。

3.石窟寺及石刻

嚴重等級：石窟本體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，或單體石窟結(jié)構(gòu)損毀20%以上，或文物賦存載體出現(xiàn)大面積坍塌、滑坡或危巖體，坍塌和滑坡長度占文物載體崖壁長度20%。保護范圍內(nèi)環(huán)境或附屬建筑出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、坍塌、落石等，影響石窟本體的長期保存和游客人身安全。

較重等級：石窟本體結(jié)構(gòu)損毀占20%以下，或文物載體出現(xiàn)坍塌、滑坡或危巖體，坍塌和滑坡長度占文物載體崖壁長度20%以下。保護范圍內(nèi)環(huán)境或附屬建筑出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、坍塌等，不影響石窟本體的長期保存和人身安全，對環(huán)境造成一定的影響。

一般等級：石窟整體保存較好，賦存載體出現(xiàn)小面積坍塌、落石。石窟保護設(shè)施受較輕微損毀，如局部滲漏、屋頂小范圍破損或排水溝堵塞，不影響整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況。

三、強降雨環(huán)境下的文物病害形式及情況分析

（一）文物建筑

河南特大暴雨災(zāi)害受災(zāi)中的文物建筑包括古建筑、近現(xiàn)代重要史跡及代表性建筑（革命文物），受災(zāi)建筑多為民居，建筑材料多是磚石和磚木，受災(zāi)情況和原因分析主要如下：

1.屋頂滲漏和坍塌

受災(zāi)的傳統(tǒng)民居中干槎瓦屋面受災(zāi)嚴重②，多數(shù)民房使用草秸的泥背，木望板或葦席代替望板，粘結(jié)度不夠，依靠重量疊壓維持穩(wěn)定，瓦與瓦之間沒有粘結(jié)材料或泥。長時間降雨及暴雨沖刷，瓦與瓦銜接處極易滲雨，造成瓦面松動、脫落下滑（圖3、4）。

2.結(jié)構(gòu)失穩(wěn)

本次暴雨的降水瞬時強度大、持續(xù)時間長，對建筑物的沖刷力大，特別是一些缺乏日常維護保養(yǎng)的建筑，極易在本次暴雨侵襲中受到損壞。暴雨沖刷和長時間的雨水浸泡，造成建筑基礎(chǔ)沉降、墻體開裂傾斜、木構(gòu)架受損，進而導(dǎo)致建筑整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，產(chǎn)生安全隱患（圖5－8）。

（二）古遺址古墓葬

河南的古遺址種類豐富、類型全面，包括古人類居住遺址、城址、長城等。古遺址文物本體主要是粉質(zhì)黏土或粉質(zhì)沙土夯筑，直接利用生土挖，用木模板夯筑，也有利用土坯砌筑，古墓葬多為生土挖造。在干燥時有相對較高的強度，一旦遇水很容易崩解。此次受危害程度最明顯的，就是土遺址。由于面積大，這些遺址很少有遮蓋防護，未修整的一般都有植被。當(dāng)暴雨來臨，遺址受到?jīng)_刷，土壤長時間浸泡飽和后易發(fā)生滑坡、坍塌。

1.開裂與坍塌

裂隙發(fā)育是暴露在自然界中土體的固有現(xiàn)象，各種裂隙對于遺址的危害，除了破壞其整體性外，墻體表面的裂隙還可能成為雨水灌入的通道[4]。在此次強降雨沖刷、侵蝕作用下，裂隙迅速發(fā)育，進一步延伸，裂隙發(fā)育切割墻體是沖蝕坍塌的一個重要原因[5]（圖9）。暴雨同時造成土遺址無病害土體開裂，降低了其抵御自然侵害的能力，加劇了其他病害的發(fā)生[6]。

2.墻基掏蝕加劇

掏蝕常見于墻（土）體的根部。大量積水富集于墻基，導(dǎo)致墻基土體結(jié)構(gòu)疏松。另外，由于暴雨影響，地下水位改變，毛細水?dāng)y帶土壤易溶鹽，使之富集于墻基，隨著溫度、水分的變化周期性溶解收縮—結(jié)晶膨脹—再溶解收縮，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)松散、黏聚力下降、強度降低。墻基也是各種昆蟲、鼠類筑巢的位置，疏松的墻基在風(fēng)、雨等外力作用下，不斷掏蝕凹進。此次暴雨主要是加劇了墻基的凹蝕，并造成了局部的坍塌（圖10、11）。

3.沖溝發(fā)育

暴雨形成一定的匯水面，在遺址表面已有的裂隙形成規(guī)模不一的沖溝。土遺址表面結(jié)構(gòu)受到破壞，在后期雨水沖刷下發(fā)生嚴重的侵蝕作用，雨蝕作用帶走遺址表面及地表土壤，產(chǎn)生沖溝[7]（圖12、13）。

4.碎裂、粉化和剝落

暴雨后，土遺址的可溶鹽隨著水分被蒸發(fā)后結(jié)晶出來，結(jié)晶時產(chǎn)生結(jié)晶壓力，造成土表面結(jié)構(gòu)的結(jié)殼和表面外觀的改變，表層崩裂、酥堿（圖14、15）。

（三）石窟寺及石刻

石窟寺一般都是依山勢，從山崖壁面向內(nèi)部縱深開鑿。我國石窟主要分布于沉積巖中，其中以海相沉積的碳酸鹽巖和陸相沉積的砂巖為主。這類巖石在沉積巖中屬于強度較高的地層，在風(fēng)化后極易形成碳酸鹽巖陡坎和砂巖陡坎。根據(jù)石窟巖體構(gòu)造特征及地形地貌，河南特大暴雨對石窟造成的災(zāi)害主要有以下幾個方面：

1.危巖體坍塌

石窟依山開鑿于陡崖上，陡峻的邊坡巖體，常常發(fā)育有卸荷裂隙，這類裂隙走向平行于邊坡走向，傾向與坡向近一致，傾角等于或大于坡腳，常常構(gòu)成石窟所在邊坡巖體失穩(wěn)的滑移面或崩落破壞面。石窟邊坡巖體中各類裂隙發(fā)育與交切，為水的入滲和滲流、鹽類的運移和積聚提供了良好通道[8]。本次特大暴雨沖刷了危巖體裂隙間的充填物和膠結(jié)物，加劇了石窟巖體的坍塌破壞（圖16）。

2.巖土體滑坡

長期強烈降水致使石窟賦存山體上部覆蓋層巖土體，誘發(fā)巖土體邊坡失穩(wěn)發(fā)生滑坡，特大暴雨造成窟頂山體土崖多處滑坡，并且在隨后的降雨中繼續(xù)局部滑坡和嚴重沖刷（圖17、18）等。

（四）受災(zāi)情況分析

從文物保護級別分析，嚴重等級的受災(zāi)文物中全國重點文物保護單位占12%、省級文物保護單位占19%、市縣級文物保護單位占36%、未定級文物保護單位占32%。數(shù)據(jù)中全國重點文物保護單位和省級文物保護單位在暴雨災(zāi)害中的保存狀況普遍好于市縣級和未定級文物保護單位，原因是低等級文物保護單位多年久失修，或是產(chǎn)權(quán)不清、長期無人居住或使用，一直處于殘破狀態(tài)，在暴雨中加劇了破壞程度。

從文物類型分析，雖然古遺址古墓葬總數(shù)少，在所有受災(zāi)文物中僅占11％，但占嚴重等級受災(zāi)文物的四分之一、較重等級受災(zāi)文物的近一半，由此可見古遺址古墓葬在暴雨災(zāi)害中相對更為脆弱，更易受損。

從營造材料分析，以土為主要營造材料的文物受損最為嚴重，如豫西地區(qū)的靠崖窯洞及部分古遺址、古墓葬，連續(xù)降雨導(dǎo)致土體水分飽和，引發(fā)坍塌、滑坡等。磚木結(jié)構(gòu)文物受損多以屋面漏水坍塌、木構(gòu)件變形為主。石質(zhì)文物本體受洪澇災(zāi)害破壞相對較小，多見于由周邊地形地勢引發(fā)的次生災(zāi)害和保護設(shè)施損壞，但長期影響（如引發(fā)生物病害）仍需重視。

開展文物災(zāi)后評估，對受災(zāi)情況進行全面了解，并通過數(shù)據(jù)對比分析不同級別、不同類型、不同材質(zhì)文物本體的抗強降雨能力以及存在的問題，為災(zāi)后開展文物保護工程提供技術(shù)支持。根據(jù)《文物保護工程管理辦法》，受災(zāi)嚴重的文物應(yīng)及時開展搶險加固工程，采取可逆的臨時保護措施，編制搶險方案并報文物行政部門審核。對于評估為受災(zāi)較重的文物，組織開展保護修繕工程，編制項目計劃書及維修方案；對于評估為一般受災(zāi)的文物，應(yīng)加強文物日常保養(yǎng)與維護，對有隱患的部位實施連續(xù)巡查及監(jiān)測。

四、強降雨環(huán)境下文物保護建議

1.做好日常養(yǎng)護。在文物本體的日常巡查中，發(fā)現(xiàn)文物病害及原因，采取最小干預(yù)手段及時解決病害，防止病害擴延。不同類型的文物采取不同的日常養(yǎng)護措施，如對文物建筑，主要是屋頂除草、筒板瓦壟灰勾抿及個別瓦件更換等，防止出現(xiàn)瓦件松動造成屋面滲漏。修補墻體、基座灰縫、散水，及木構(gòu)件等。土遺址及夯土墻體的日常養(yǎng)護，主要是暢通排水防水系統(tǒng)，修補沖溝，對遺址局部掏蝕、塌落進行修補等。

2.采取預(yù)防性保護及臨時性保護措施。根據(jù)可能遭遇的自然災(zāi)害的不同類型，須采取不同的預(yù)防性保護措施。如在東南沿海地區(qū)經(jīng)常遭遇臺風(fēng)，一些城市對一些珍貴的樹采取斜撐支護。山西應(yīng)縣木塔內(nèi)槽從金代開始，歷代都有支頂，起到抗震作用。那么強降雨情況下的預(yù)防性措施，主要有疏通排水通道，清除阻礙排水的障礙，對有坍塌危險的文物本體進行支護，對滲漏處應(yīng)提前覆蓋防水材料。對文物周邊環(huán)境（如邊坡、巖體等）進行檢查和治理，疏通周邊排水系統(tǒng)，消除安全隱患，保證周邊環(huán)境的安全。對石窟寺石刻周邊變形失穩(wěn)的巖體采取臨時支護加固、開裂巖體加固等措施，對較大開裂、變形巖體失穩(wěn)進行小型錨桿加固。另外，地勢較低處的文物本體應(yīng)提前準(zhǔn)備充足的沙袋和抽水泵等設(shè)施，防止雨水倒灌。同時在強降雨災(zāi)害發(fā)生時，及時采取臨時保護措施也是非常必要的。如山西平遙城墻、雙林寺對墻體頂部、建筑屋面滲漏處覆蓋防水材料（圖19、20），對傾斜或開裂墻體采取臨時支頂支護措施，避免在大雨中倒塌。河南宋永厚陵遺址采取沙袋圍護，頂部覆蓋防雨布，防止雨水沖刷。鞏縣石窟采取沙袋封堵，防止泥石流滑入窟內(nèi)。這些都對強降雨中的文物本體起到了保護作用。

3.開展強降雨環(huán)境下的文物保護研究。隨著北方地區(qū)氣候環(huán)境的變化，雨量的增多，對文物本體的損害程度加大，導(dǎo)致文物本體抵抗病害的能力降低。如何針對不同類型、不同材質(zhì)、不同工藝文物本體開展相關(guān)研究，通過科技手段解決材料缺陷、工藝不足的現(xiàn)象，在研發(fā)中既要尊重原材料原工藝，又不能受傳統(tǒng)工藝、材料、技術(shù)的束縛。我國古建筑多數(shù)是木構(gòu)為主，磚木瓦作為主要的建筑材料，干燥的環(huán)境更有利于其延年。隨著降雨增多，對木材的防水、磚瓦的密度、抗?jié)B能力，粘結(jié)材料等有了更高的要求。多雨氣候變化對土遺址影響較大，降水的增加導(dǎo)致土壤飽和，使土質(zhì)材料產(chǎn)生剝蝕、滑坡，造成坍塌等病害。另外，排水系統(tǒng)合理路徑，也是抵御水害的重要措施，在尊重原排水系統(tǒng)的前提下，適當(dāng)增加排水設(shè)施，以應(yīng)對短時強降雨是很有效的措施。加大強降雨環(huán)境文物保護技術(shù)的課題研究是非常必要的。

4.制定應(yīng)急預(yù)案，確保災(zāi)害發(fā)生時能有序開展搶救工作。2022年4月國家文物局印發(fā)《關(guān)于加強極端天氣應(yīng)對工作的緊急通知》提出“抓緊落實應(yīng)急預(yù)案、明確應(yīng)對策略，會同相關(guān)部門和單位將防災(zāi)措施做到前頭、落到實處”。雨季前的系統(tǒng)排查，對存在危險的文物建筑、遺址、石窟寺等，要采取遮蓋、加固、支頂、排水、圍擋、防滲等舉措，控制險情發(fā)生，并對文物周邊環(huán)境（如邊坡、巖體等）進行檢查和治理，疏通周邊排水系統(tǒng)，砌筑擋土墻，加固危巖體，消除安全隱患，保證周邊環(huán)境的安全。

5.規(guī)范相關(guān)工作。組織編制《強降雨災(zāi)害不可移動文物保護措施指南》，指導(dǎo)文物管理單位科學(xué)應(yīng)對強降雨災(zāi)害，根據(jù)不同的文物類型、病害類型和殘損程度，采取有針對性的、合理適當(dāng)?shù)谋Ｗo措施，將防災(zāi)減災(zāi)措施規(guī)范化、制度化，提升文物管理單位的應(yīng)急管理水平。

強降雨環(huán)境下文物保護及調(diào)查評估，是一個新的課題，通過近年河南、山西實施的工程項目，分析總結(jié)強降雨環(huán)境下文物保護在降雨前后及過程中應(yīng)采取哪些措施，以應(yīng)對自然災(zāi)害，確保文物的安全，并在管理方面進行規(guī)范是非常必要的。