潼南大佛寺摩崖造像水害治理淺析

譚沅軍　曾小宇　李曉欽

關(guān)鍵詞：大佛寺摩崖造像；石窟保護；水害治理；預(yù)防性保護

全國重點文物保護單位潼南大佛寺摩崖造像，坐落于重慶市潼南區(qū)城西郊2公里定明山下。山北面東西兩崖壁上，131龕980尊摩崖造像自隋開皇十一年（591年）開鑿至今已延續(xù)近1500年。由于飽受水害的侵蝕，摩崖造像隨著時間的推移裂隙日益增多，風(fēng)化情況嚴(yán)重，不少造像面容已變得模糊不堪。對水害的治理已然成為當(dāng)前摩崖造像保護的首要任務(wù)。

一、大佛寺水文地質(zhì)環(huán)境

（一）水文氣象

潼南位于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，全年日照充足、氣候溫和、雨水充沛，平均氣溫17.9攝氏度，溫度變化在-3.8～41攝氏度之間。歷年平均相對濕度82%，平均降雨量990毫米，強度大、腐蝕強的陣雨集中在5－8月，容易誘發(fā)洪水。大佛寺摩崖造像建于潼南區(qū)境內(nèi)第一大河流涪江岸邊，該河道坡降為0.46‰，歷史最高水位乾隆四十七年（1781年）七月初四洪水高程252.42米，水位漲落大，洪峰過境過程中產(chǎn)生的超大壓強對巖壁造成一定的侵蝕和沖刷。

（二）地形地貌

大佛寺摩崖造像區(qū)地處重慶西部，屬四川盆地中部的淺丘地區(qū)。造像巖壁約20米的高度趨近于垂直的崖帶中，崖帶向西北和東南方向延伸并逐漸收斂，高度由20～11米逐漸變小，高程245～265米。崖頂?shù)貏萜教?，涪江距崖壁約50米，在地形上形成了龐大的蓄水池。

（三）地質(zhì)結(jié)構(gòu)

大佛寺摩崖造像區(qū)形成于侏羅系上沙溪廟組砂、泥巖，為龍女寺半環(huán)狀旋轉(zhuǎn)構(gòu)造，上砂下泥巖體組合結(jié)構(gòu)簡單，向、背褶皺寬緩，且兩端不對稱，構(gòu)造上沒有大的斷裂。巖層產(chǎn)狀相對平緩，兩端的傾斜角為4～8度。整個巖體受2組巖層產(chǎn)狀為“X”形狀的向斜構(gòu)造影響，分割成不同的巖體塊（圖1）?！癤”形狀的向斜構(gòu)造裂隙寬度在50～200毫米，間距在3～6米，水平延伸5～30米，垂直延伸3～12米。裂隙中有少量黏土和碎石塊[1]。

二、摩崖造像區(qū)域的水

（一）地表水

涪江發(fā)源于四川省平武和松潘縣間的岷山主峰雪寶頂，常年積雪，加之潼南本身及上游的綿陽、射洪、遂寧等地夏季多雨，容易形成洪水。因此摩崖造像區(qū)的地表水主要有日常江水、雪山融化的雪水、本地下雨時的雨水，特別是近年來日益增多的因上游暴雨引發(fā)的洪水，僅2020年就遭遇了“8.12”和“8.16”兩輪洪峰（圖2）。

（二）地下水

大佛寺摩崖造像區(qū)雨量充沛，雨水下滲到淺層的沉積層和巖石裂縫中形成上層滯水，雨水和河流中的地表水的滲入到地下第一個穩(wěn)定隔水層上便形成潛水，通過巖層內(nèi)的毛細(xì)管持續(xù)滲入而形成毛管水，以裂隙水的方式云逸到兩個不透水間從而形成了層間水，涪江水通過水汽凝結(jié)的物理作用產(chǎn)生的凝結(jié)水進(jìn)入到巖層空隙中。以上基本都是通過涪江的地表水資源持續(xù)不斷的供給產(chǎn)生的地下水。

三、水對摩崖造像的危害

（一）物理危害

大佛寺摩崖造像巖壁鑿于砂巖上，砂巖下部分為雨水易泥化軟化的泥巖，雨水、河水、洪水不斷的沖刷侵蝕，岸坡勢能日積月累，巖壁底部的外部應(yīng)力不斷發(fā)生變化，與內(nèi)部應(yīng)力長期作用，發(fā)生形變和拉裂，使巖壁底部的泥巖軟化崩解，巖體失去支撐，最終對巖體造成損壞。地表水從巖頂泄下形成沖溝破壞巖體整體結(jié)構(gòu)，巖頂?shù)乇硭聺B透浸濕巖體上部分，使得造像上部分區(qū)域起甲脫落，而干濕相交處會根據(jù)水滲方向形成不同形狀的卸荷裂隙，造成巖壁潮濕，巖面顆粒、塊狀脫落，加速風(fēng)化破壞摩崖造像（圖3）。夏季悶熱，容易將巖體裂隙、空隙及空氣中的水蒸氣凝結(jié)成水，出現(xiàn)佛像“流汗”現(xiàn)象，亦會加速文物本體風(fēng)化損壞[2]。

（二）化學(xué)危害

2007年4月8日，國家氣象局在全國設(shè)置了269個酸雨觀察站，其中潼南站的雨水檢測pH值小于4.5達(dá)到了強酸雨的程度，潼南被定義為強酸雨地區(qū)[3]。酸雨、酸霧是由大氣中的硫、碳等離子與水化學(xué)作用下形成。大佛寺摩崖造像巖體主要由長石和石英組成，含少量的云母，巖表層累積著大量的鹽類，這些鹽類中的鉀、鎂、鈉、鈣等離子與酸雨中硫酸和硝酸等發(fā)生化學(xué)作用，使巖壁的石刻遭受腐蝕風(fēng)化?；瘜W(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的各種鹽類在腐蝕風(fēng)化過程中不斷結(jié)晶，這些結(jié)晶中包含有芒硝石膏等與重力水不斷反應(yīng)，使結(jié)晶中的鹽類反復(fù)膨脹和收縮，巖面受此影響起甲龜裂，成塊狀、片狀脫落（圖4）。

（三）生物危害

雨水的直接沖刷，地下水沿摩崖造像區(qū)網(wǎng)狀的地下毛細(xì)管道滲入到泥巖層的隔水層暫時滯留，再沿著交錯層理的方向繼續(xù)滲透，最終在巖面上凝結(jié)成水珠或明顯的流水。巖壁因長時間的滲水作用常年潮濕，成為藻類、蘚類等低等生物的生活溫床。隨著時間的流逝，這些生物的生命周期不斷反復(fù)更迭，生物的尸體和分泌物與巖體的化學(xué)作用使得巖壁軟化和泥化，造成石刻污染損壞[4]。植被沿巖頂呈帶狀生長，長勢良好，巖壁上攀附的植物根系在生長過程中會脹大巖壁的裂隙，比如巖頂?shù)狞S桷樹的劈根作用將直接影響巖壁的整體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，同時發(fā)達(dá)的根系沿裂隙生長，釋放的酸性物質(zhì)也將腐蝕巖體，最終加劇了對巖體的損壞（圖5、6）。

四、水害治理方案

大佛寺摩崖造像長期裸露在自然環(huán)境中近1500年，一直遭受水害侵蝕，加之所處之地為亞熱帶季風(fēng)氣候，全年多霧，特是秋冬多雨，空氣濕度高的特點，水害較干旱缺雨、空氣干燥的溫帶季風(fēng)氣候地區(qū)（比如敦煌石窟、麥積山石窟等）更為嚴(yán)重。近年涪江水域洪水頻發(fā)，水對摩崖造像帶來的損害速度更快、程度更大。水害的分析和治理，顯得尤為重要。

（一）早期治理措施

大佛寺摩崖造像早期保護性建筑設(shè)施的建設(shè)， 不但考慮了與摩崖造像協(xié)調(diào)相容的外觀，而且也考慮了保護持續(xù)性的最大化。排水設(shè)計也為水害分析和治理提供了寶貴的經(jīng)驗。

1.修建窟檐防雨

修建窟檐是石窟寺最基本、最常見的防雨水方案，不但能防止窟頂明水、雨水飄進(jìn)窟內(nèi)對石刻造像直接沖刷、大大減少巖壁的浸濕，而且還能夠穩(wěn)定窟檐內(nèi)的環(huán)境，避免窟檐內(nèi)溫度產(chǎn)生較大變化，同時還能將巖壁、造像、窟檐融為一體，起到美化、裝飾的作用?？唛苄藿ㄓ腥缦聨追N：一是巖壁向內(nèi)開鑿窟洞，使巖壁成為窟內(nèi)造像的窟檐，不做造型；二是在窟洞上方開鑿一個斜度，雕刻出屋檐造型作裝飾；三是在窟洞外外加窟檐雨棚，材質(zhì)造型多樣化。大佛寺摩崖造像修建了七重窟檐防明雨水。

2.修建溝渠排水

雖然窟檐會保護窟內(nèi)造像，但巖壁的浸濕滲透，日積月累也會對窟內(nèi)造像產(chǎn)生破壞性的影響，因此在巖壁頂部修建溝渠排水是很有必要的，一般修建溝渠會根據(jù)巖壁地形地貌在巖頂、巖壁及巖底設(shè)計排水溝渠，以減少地表明水為摩崖造像帶來水患。大佛寺摩崖造像頂部及造像區(qū)巖頂巖底均修建有排水渠，有助于明水的排放。

（二）水害治理原則

為確保在水害治理過程中，文物本體及周邊環(huán)境不會受到人為破壞，大佛寺摩崖造像水害治理須遵循以下原則：首先，進(jìn)行實地勘察，利用地質(zhì)學(xué)摸透巖區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、巖石特性等地形地貌，了解巖區(qū)內(nèi)水的運移、存儲特點和規(guī)律，將水害分析和治理的理論與實際情況相結(jié)合，分析出巖區(qū)內(nèi)的水害成因；其次，對水害的治理不能影響文物本身，不破壞石刻載體，優(yōu)先考慮對文物周邊環(huán)境的治理或?qū)ξ奈锉倔w不可見或隱蔽性的保護工程[5]；再次，大佛寺摩崖造像區(qū)地表水和地下水水類眾多，水的運移和存儲場景非常復(fù)雜，單一的治水方法不能滿足當(dāng)前的水害治理，需要多樣方法協(xié)同綜合治理[6]，河岸建防筑堤，防止涪江河水和洪水進(jìn)入石刻區(qū)直接沖刷侵蝕，石刻區(qū)內(nèi)通過排、堵相結(jié)合，排出石刻區(qū)內(nèi)的水，堵區(qū)內(nèi)水入口，減少區(qū)內(nèi)水量，以排為主、堵和防為輔，多重手段治理水害；最后，受技術(shù)、材料等的客觀條件限制，無法做到水害永久根除，因此需要管理上的配合，建立日常保護監(jiān)測機制，及時對文物進(jìn)行保護和維修，將技術(shù)和管理結(jié)合，最大程度保護文物不受水害破壞。

（三）水害治理方案

水害治理一直是石窟寺普遍存在的問題，更是石窟寺保護中的一個技術(shù)難題。隨著石窟寺水害防治工作的不斷實踐與進(jìn)步，大致形成了一套有效方法，結(jié)合大佛寺摩崖造像實際，從以下四方面闡述水害治理方案。

1.疏導(dǎo)為主

以疏導(dǎo)為主要的思路，結(jié)合大佛寺摩崖造像區(qū)地形地貌以及水害特征，通過多種手段將地表、地下水和補給水源從造像區(qū)排離。一是巖頂巖面全面修建排水溝渠，根據(jù)坡面地形構(gòu)造靈活設(shè)計，對不影響文物觀賞的巖體可采用明渠排水，影響文物觀賞的巖體采用暗渠導(dǎo)水，按照降雨和山洪的歷史最大規(guī)格設(shè)計排水渠，以最快速度排水減少巖壁積水時間和滲水量；二是地下水外滲和裂隙水運移通過修建的地下排水井和暗溝及時排出地下水，減少滯留時間和降低環(huán)境的濕度；三是在巖體裂隙水存儲和運移的關(guān)鍵點設(shè)置仰斜排水孔，將滲水源的水一一排出；四是從巖頂往下垂直方向設(shè)置井群，深度要深，使得上層高位水垂直越流到下層地位水巖體中，再通過引流將水排出從而整體拉低巖體內(nèi)的地下水位，減少水害對巖體的影響，但該方案對巖體有一定的破壞作用，不作為最優(yōu)選擇；五是在造像區(qū)后面適當(dāng)距離開鑿適當(dāng)大小和深度的井，利用機械產(chǎn)品將井內(nèi)空氣抽出形成氣壓差，由氣壓差將造像區(qū)的水析出，再使用排氣裝置將水汽排出，有效減少凝結(jié)水，增加造像的干燥度；六是修復(fù)巖壁自然形成的排水沖溝，對沖溝加固、防風(fēng)化、防滲水等適當(dāng)維修，提高沖溝的防滲能力和堅固性，利于長期排水。

2.堵為輔

主要從兩方面進(jìn)行堵水，即堵來源和堵出入口。對石窟頂和巖體頂部刷上防水層可堵住降雨等產(chǎn)生的地表水和直接下滲補給水源。防滲層設(shè)計需弄清楚窟頂和巖頂覆蓋物構(gòu)成、厚度分布以及滲透性等，以此確定需防滲透的位置，并選擇恰當(dāng)?shù)姆罎B透處理措施，從來源處堵住地表水，保持巖體的內(nèi)部干燥。堵出入口的關(guān)鍵點是通過勘察數(shù)據(jù)配置適當(dāng)?shù)墓酀{材料對巖體和造像區(qū)的卸荷裂隙、表層裂隙和滲水裂隙等可見裂隙進(jìn)行灌漿封堵操作，以此堵住出入口達(dá)到阻水效果，同時也起到了加固作用。但因為裂隙不斷發(fā)育、灌漿材料隨時間老化，因此需要結(jié)合排水治理周期性修復(fù)。

3.預(yù)防相結(jié)合

涪江是大佛寺摩崖造像區(qū)地下水的主要補給水源，近年洪水頻發(fā)，洪水對巖底進(jìn)行掏蝕沖刷，巖體下部泥巖軟化泥化凹陷，巖體內(nèi)部應(yīng)力變化，上部懸空，影響巖體整體的穩(wěn)定性，另外洪水上漲進(jìn)入洞窟直接沖刷窟內(nèi)造像，文物嚴(yán)重受損。因此修建防洪堤岸預(yù)非常有必要。另外區(qū)內(nèi)雨水充沛為強酸雨地區(qū)，強酸雨對窟檐、窟內(nèi)文物以及巖壁的腐蝕性極強，因此須及時修繕窟檐，可有效遮擋大氣降雨，防止雨水飄進(jìn)窟內(nèi)和巖壁明水流入窟內(nèi)腐蝕窟壁和文物，穩(wěn)定石窟的內(nèi)部環(huán)境。不管是修筑防洪堤還是修繕窟檐來預(yù)防大氣降水和江水洪水對文物的沖刷侵蝕，在設(shè)計時既要保證其功能的基本特性又要注意防洪堤、窟檐與石刻造像、周邊環(huán)境的整體協(xié)調(diào)。

4.現(xiàn)代技術(shù)與科學(xué)管理助力

在水害治理過程中，要積極運用現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)管理，提高治水效率，減少治水失誤。當(dāng)前許多現(xiàn)代科技已應(yīng)用于石刻水害治理中。比如，電阻率探測核子密濕度儀、瞬變電磁勘探可探測出石刻中的卸荷裂隙及滲水點，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)勘察巖體裂隙發(fā)育情況，地震CT技術(shù)分析風(fēng)化情況，紅外熱成像技術(shù)探測巖體的滲水點、補給水源、滲水方式和滲水分布情況、活動規(guī)律[7]，梅花式井上、下水文觀測孔水壓實時監(jiān)控的技術(shù)可實現(xiàn)對含水層裂隙、隱蔽導(dǎo)水通道的注漿范圍和探查封堵的精準(zhǔn)控制[8]，3D全息掃描技術(shù)可將文物數(shù)字化復(fù)現(xiàn)，為破壞的文物修復(fù)提供最原始的數(shù)據(jù)。水害治理這一大難題僅僅靠技術(shù)上的支撐是不夠的，俗話說“技術(shù)不夠管理來湊”，科學(xué)的管理可指導(dǎo)現(xiàn)代技術(shù)更好地在水害治理上發(fā)揮作用。首先完善組織結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)石窟寺水害治理的專業(yè)人員，其次健全管理、崗位職責(zé)、日常維護制度，最后加強從業(yè)人員的培訓(xùn)，特別是洪水等災(zāi)害的應(yīng)急演練，熟練使用各種現(xiàn)代技術(shù)，做到突發(fā)事件心中有數(shù)?？茖W(xué)管理和現(xiàn)代技術(shù)相融合，通過大數(shù)據(jù)分析以及人工智能助力大佛寺摩崖造像的水害治理。

五、結(jié)語

水害是造成潼南大佛寺摩崖造像文物病害的主要原因之一，本著治理不破壞的保護理念，分析摩崖造像區(qū)的地質(zhì)水文、當(dāng)前水害治理現(xiàn)狀，歸納出適合大佛寺摩崖造像水害治理的方法，引入常用的科技力量并嘗試將最新科學(xué)技術(shù)融入水害治理。通過建立科學(xué)的管理手段與現(xiàn)代技術(shù)、治理方法從排、堵、防等不同維度采取多種手段對大佛寺摩崖造像進(jìn)行水害治理，從而保護文物，將歷史文化代代傳承。