湿润半湿润地区石窟遗址物理环境的研究，对该地区遗址的微气候调节控制和文物保护具有重要的价值。本书针对麦积山石窟物理环境的相关问题，主要开展了麦积山石窟建筑空间复原、洞窟微气候现状、洞窟热湿环境分析模型、自然通风特性、光环境及声环境优化分析等方面的研究。在湿润半湿润地区石窟类遗址的保护理念、物理环境模拟方法及预测机制、基于预防性保护的物理环境调控体系等多方面取得了一定的突破，推进了湿润半湿润地区石窟类遗址物理环境的保护工作。
作为中国佛教艺术的瑰宝，麦积山石窟不仅在艺术和宗教上有着重要地位，还是研究古代建筑、雕刻和绘画艺术的重要实物资料。然而，麦积山石窟所在地的气候条件对文物的病害影响显著。潮湿的环境等自然因素对石窟的保护造成了巨大挑战。因此，研究麦积山石窟的物理环境调控对于石窟遗址的保护具有重要意义。在此基础上，作者与敦煌研究院、麦积山石窟艺术研究所共同开展了国家自然科学基金项目“多场耦合作用下麦积山石窟热湿环境调控理论与技术研究”的研究，在石窟类文物的保护研究方面取得了重大进展。研究结合麦积山石窟遗址保护环境的特点，提出了对于湿润半湿润地区石窟类遗址保护的基本思路。
1.建设完善物理环境风险评估及预警平台
通过全面的环境监测网络、数据采集与分析系统、风险评估模型和多层次的预警机制，实现对石窟遗址环境风险的全面评估和实时预警。这一系统能够及时捕捉和分析环境变化，提前识别和预防潜在威胁，确保石窟遗址在复杂的气候条件下始终处于安全与稳定的状态，为文物的长期保护提供了科学的保障。
2.构建物理环境模拟方法及预测机制
通过数值模拟技术、多因素耦合分析和机器学习方法，精确模拟和预测物理环境变化对石窟材料的影响。通过这些方法不仅可以深入理解环境因素对石窟材料的作用机理，还能够为制定科学有效的保护策略提供坚实的理论依据。通过准确预测可能的影响和损害，可以采取相应的预防性措施，最大程度地减少文物的损坏和破坏，确保石窟遗址的长期保存和保护。
3.建立基于预防性保护的物理环境调控体系
实施常态化监测和动态调控措施，能够及时发现石窟遗址环境变化的迹象，结合主动式和被动式调控手段，制定详细的管理制度和应急预案。在问题出现之前，可以通过有效的环境调控措施，防止或最小化潜在的环境威胁，确保石窟遗址的长期稳定和安全。这样的实践不仅可以保护珍贵的文化遗产，还能够为未来的保护工作提供宝贵的经验和指导。
4.搭建多学科的石窟类遗址保护平台
整合建筑物理学、环境科学、地质学、材料科学、考古学、历史学等多学科，建立综合性研究平台和学术交流机制，促进跨学科合作和人才培养，形成全面系统的保护方案，提升石窟遗址保护水平。
在充分总结已有研究结果的基础上，根据以上研究思路，采用建筑物理学、材料学以及文物保护等相关学科的理论和研究方法，初步解决了麦积山石窟保护物理环境的相关问题。主要开展的研究内容有以下几点。
（1）深入分析麦积山石窟风环境、热湿环境等微气候特点，并对地仗层热湿物性参数进行测试。在此基础上，总结麦积山石窟热湿环境的现状特点，掌握麦积山石窟微气候的现状及变化规律，为更加深刻地认识麦积山石窟文物劣化的特征及预防保护提供依据。
（2）建立麦积山石窟热湿环境量化分析模型，以研究不同因素作用下热湿环境的变化。基于多孔介质热湿耦合传递理论建立石窟的热湿环境分析模型，并通过实测数据进行误差分析，以验证模型的准确性。在此基础上，分析不同因素对麦积山石窟热湿环境的影响，进而提出不同类型石窟的热湿环境调控策略。
（3）研究麦积山石窟不同形制洞窟的自然通风特性，确定麦积山石窟自然通风的影响因素。通过对这些影响因素定性、定量分析，研究窟内外空气交换规律，可以明确影响麦积山石窟自然通风的关键因素，最终为洞窟自然通风设计提供一些理论支撑。
（4）设计适宜的麦积山石窟内外光环境保护展示方案。麦积山石窟光环境对窟内文物的保护和游客的参观效果均产生影响。对麦积山石窟光环境现状进行分析并提出合理的改进方案，可以最大限度地解决麦积山石窟展示和保护的矛盾，在保护石窟文物的前提下，将石窟内的佛像和壁画更好地进行展示。
（5）开展麦积山石窟大佛风化成因的研究。重点研究了麦积山石窟东、西崖大佛的物理风化因素的影响机理。结合实测数据分析和计算机模拟，给出太阳辐射对麦积山石窟大佛的影响程度，重点阐述了大佛在有无防护措施情况下太阳辐射量的变化情况及其分布规律，最终提出改善麦积山大佛物理风化程度的被动式调控策略。
（6）研究麦积山核心景区声景观现状、正负面声景观要素。对麦积山核心景区客观声环境物理数据、声景观现状和主观问卷调查进行分析，结合主观和客观的研究结果，对其声景观质量进行评价，并提出适宜可行的声景观优化建议，为以后同类型的遗产型风景名胜区声景观设计提供必要的参考。
通过以上研究，完成了麦积山石窟微气候测试、热湿环境分析模型、洞窟自然通风特性、光环境设计方案以及声景观优化等方面的研究。在湿润半湿润地区石窟类遗址的保护理念、物理环境模拟方法及预测机制、基于预防性保护的物理环境调控体系等多方面取得了一定的突破，推进了湿润半湿润地区石窟类遗址物理环境的保护工作。同时，研究成果在推动文化遗产保护技术水平、提升服务国家战略需求、促进学科建设与人才培养等方面具有重要意义，必将为我国文化遗产保护事业的发展贡献更多的力量。
麦积山石窟大佛
麦积山石窟倾斜摄影全景图
麦积山石窟远景图
点击图片可跳转购买
本书可供从事洞窟遗址保护物理环境的科研人员和大专院校建筑技术专业的师生阅读、参考。
左右滑动，查看目录
本文摘自科学出版社2024年9月出版图书《麦积山石窟遗址保护物理环境探索性研究》一书，标题和图片为编者所加。
（本文编辑：崔妍cuiyan@mail.sciencep.com）
地球为你而转！
欢迎关注：赛杰奥（sci_geo）
科学出版社地球科学订阅号