陳 婕

(陜西理工學(xué)院土木工程與建筑系，陜西 漢中 723000)

1 概述

目前，地下建筑發(fā)展迅速，已經(jīng)在人們的生產(chǎn)與生活過程中扮演著重要的角色。從最初的地下陵墓，到20世紀(jì)初的地下水電站、地下工廠、戰(zhàn)時的防空工程，現(xiàn)在的地下商場、地下土遺址博物館，地下建筑的用途越來越多，規(guī)模也越來越大，再加上空調(diào)技術(shù)的不斷應(yīng)用與革新，又繼而推動了地下建筑的迅速發(fā)展，也為我們的土遺址保護(hù)工作做出了不小的貢獻(xiàn)。

2 國外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代，國外便開始對土遺址的保護(hù)問題進(jìn)行相關(guān)的研究與分析。ICOMS是國際上最具權(quán)威性的土遺址保護(hù)研究機構(gòu)。而ICCROM和Getty也針對土遺址的保護(hù)問題做了大量的研究。

在國外，研究主要是針對風(fēng)化、土體開裂、剝落等現(xiàn)象，通過進(jìn)行物理化學(xué)實驗，研究出有機的或者無機的材料對其進(jìn)行加固。其具體工程案例包括:

日本國立文化研究所在60年代使用有機硅低聚物對橫濱市的遺址進(jìn)行了保護(hù)與加固;Giacomo Chiari等人在1969年利用化學(xué)試劑對伊拉克某遺址的風(fēng)干磚進(jìn)行保護(hù);秘魯在1975年通過把正硅酸乙酯和乙醇相混合，用其對土遺址的表面進(jìn)行保護(hù)處理;美國在1976年采用硅酸乙酯和聚氨酯對于印第安人遺址附近的土遺址進(jìn)行了相應(yīng)的加固。

這些實例的研究對象基本都是針對于露天土遺址，對于室內(nèi)封閉環(huán)境里的土遺址保護(hù)問題鮮有研究。

對于博物館的環(huán)境參數(shù)，國外早就做過相關(guān)的研究，博物館溫、濕度環(huán)境的控制已經(jīng)形成了比較成熟的指標(biāo)體系，并逐步完善。ICOMS在1960年就搜集了歐、美各國博物館的溫、濕度，并對此進(jìn)行了相應(yīng)的研究，然后加以推薦。《博物館環(huán)境》(J.Tomson著)中提出在文物保護(hù)性的博物館中應(yīng)嚴(yán)格控制環(huán)境的參數(shù)，并詳細(xì)論述了博物館中溫、濕度等各個因素對于文物保護(hù)的影響;Purafil公司(美國)進(jìn)行了多年的博物館數(shù)據(jù)檢測工作，并從研究中提出將文物的保存環(huán)境分為5類。目前，加拿大、法國、德國、葡萄牙、比利時、瑞士等國的博物館也都開始根據(jù)其內(nèi)的主要陳列物確定其館內(nèi)溫、濕度環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，為陳列物品帶來更好的保護(hù)方式及展示理念。然而，有關(guān)于土遺址博物館的相關(guān)溫、濕度數(shù)據(jù)，在國際上都鮮有人研究。

國外對數(shù)值模擬技術(shù)的研究相對較早。Thom在1933年便建立了二維粘性流體偏微分方程，并通過數(shù)值方法對其進(jìn)行求解;P.V.Nielsen在1974年建立了封閉二維流動方程，并通過利用流函數(shù)和渦旋公式對其進(jìn)行求解，還采用k-e模型模擬了室內(nèi)空氣的流動情況，這些都標(biāo)志著CFD技術(shù)在各個領(lǐng)域開展起來［3］。

美國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會在1986年對世界范圍內(nèi)使用的CFD模擬技術(shù)情況進(jìn)行了總結(jié)，并設(shè)立專門的研究機構(gòu)對其進(jìn)行研究，著重于室內(nèi)空氣的流動狀況。美國暖通空調(diào)和制冷工程師協(xié)會在1989年便成立了用CFD方法預(yù)測室內(nèi)空氣流動狀況的科研機構(gòu)，比較完善地研究了CFD技術(shù)，并對其在模擬室內(nèi)空氣流動狀況進(jìn)行了相關(guān)的研究。日本也較早的對CFD技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的研究，在日本建筑環(huán)境工程領(lǐng)域，20世紀(jì)70年代初便已經(jīng)開始使用CFD技術(shù)。

目前，CFD技術(shù)在日本已經(jīng)非常成熟，在暖通空調(diào)行業(yè)，CFD已被廣泛使用。在日本，一些大公司應(yīng)用CFD技術(shù)對實際工程進(jìn)行預(yù)測，這樣不但有利于節(jié)約能源與工程投資，又有效的節(jié)省了時間和社會資源。

3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國對土遺址的研究與保護(hù)工作還處于初級階段。主要工作都是針對土遺址的病害防治及破壞機理，直到20世紀(jì)80年代，我國才對土質(zhì)遺址做了少量的保護(hù)與研究工作。隨著時代變遷，文物遺址保護(hù)的重要性不斷被體現(xiàn)，國內(nèi)的研究機構(gòu)及高校對土遺址保護(hù)開展了大力度的研究，在國內(nèi)學(xué)者與科研人員的努力下，土遺址保護(hù)研究工作已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，類似于漢陽陵博物館的這種保護(hù)方式，在世界上都處于領(lǐng)先地位，而所研究的內(nèi)容也拓寬許多，逐步與國際接軌。我國目前在土遺址的病害防治及破壞機理工作上取得了一定的研究成果，而針對于環(huán)境因素與土遺址保護(hù)關(guān)系的研究及土遺址的發(fā)掘方式與現(xiàn)場保護(hù)的研究也被很好的開展。但是，國內(nèi)大部分研究都基于室外環(huán)境的露天土遺址，研究的內(nèi)容也是對目前露天土遺址存在的主要病害問題進(jìn)行應(yīng)對。

專門針對于室內(nèi)環(huán)境土遺址的研究，我國還比較少。室內(nèi)環(huán)境土遺址保護(hù)存在的一個最大的問題就是環(huán)境的潮濕問題，從里耶遺址、城頭山遺址、金沙遺址等國內(nèi)的幾個存在于潮濕問題環(huán)境中的土遺址來看，其保護(hù)狀況都不是很理想，而影響潮濕環(huán)境中的土遺址的病害主要有:土體的干燥開裂和土體坍塌、土體表面出現(xiàn)風(fēng)化、土體的軟化和土體垮塌，以及由于如植物生長或霉菌類的各種生物因素所導(dǎo)致的破壞。潮濕的環(huán)境對土遺址的保護(hù)很不利，土遺址在潮濕的環(huán)境中易出現(xiàn)風(fēng)化、軟化和長草等諸多問題，而在由于潮濕土體挖掘失水導(dǎo)致的干燥狀態(tài)下又容易出現(xiàn)收縮開裂的情況，嚴(yán)重影響著潮濕環(huán)境土遺址的保護(hù)［5］。對此，國內(nèi)外都進(jìn)行了相應(yīng)的研究，但目前為止，并沒有找到良好的解決途徑。

在日本，科研人員采用有機硅低聚物與其他材料的復(fù)合材料來阻止土體內(nèi)的水分揮發(fā)，此方法可以使土遺址長期處于潮濕的狀態(tài)下，對防止土體風(fēng)化的效果較好，但卻使土體在潮濕情況下生霉，忽略了生物因素所導(dǎo)致的破壞［5］。因此，此類問題是長期困擾國內(nèi)外土遺址保護(hù)研究中的難點。

我國在20世紀(jì)80年代初開始對CFD技術(shù)進(jìn)行研究，到目前為止已取得許多重要的成果，并運用到各行各業(yè)。針對于室內(nèi)氣流環(huán)境、溫濕度環(huán)境的研究，主要有以下成果:

張建忠在1990年建立非等溫紊流模型，并對槽邊側(cè)吸氣流的流動狀況進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬，著重論述了溫度邊界條件的設(shè)置在模擬計算過程中對計算結(jié)果的影響。在1993年，對多種二維氣流的組織方式進(jìn)行CFD模擬計算，成功預(yù)測了氣流組織方法的流型、分布特點以及使用場合，并對其進(jìn)行分析。

魏學(xué)孟等人在1994年根據(jù)k-ε流體紊流模型，使用差分法模擬計算了潔凈室的空氣流動狀況，得到流場的分布情況及污染物的分布特征。

姚潤明等人在1997年首次把CFD方法與PMV方法相結(jié)合，使用CFD技術(shù)對建筑熱舒適性進(jìn)行了相關(guān)的研究。

趙彬等人在2000年自行開發(fā)CFD模擬軟件，模擬計算人民大會堂的氣流組織，在數(shù)值模擬計算的基礎(chǔ)上，對其氣流組織進(jìn)行了相關(guān)的改造。

近年來，國內(nèi)對高大空間的數(shù)值模擬，置換通風(fēng)的數(shù)值模擬，潔凈室的數(shù)值模擬都有比較前沿的研究。

但是，我國現(xiàn)有的研究成果專門針對求解算法、紊流模型、風(fēng)口模型等基礎(chǔ)性的研究成果并不是很多，大部分都屬于通過CFD模擬軟件針對某個案例進(jìn)行的研究與分析，與其他發(fā)達(dá)國家相比，我國還存在比較大的差距，尤其是在模型的建立和在軟件的開發(fā)上。

4 土遺址研究目的與意義

土遺址保護(hù)工作對我國的歷史研究有著舉足輕重的地位，其作為一種重要的文物資源，具有科學(xué)性、歷史性和藝術(shù)性，它們是人類活動的產(chǎn)物和歷史信息的載體，是人類物質(zhì)文化發(fā)展的重要實物例證。保護(hù)土遺址，保護(hù)遺址文物，對我國歷史文化傳承來說是一種不可推卸的責(zé)任。

［1］郭 宏.文物保存環(huán)境概述［M］.北京:科學(xué)出版社，2001.

［2］李最雄.絲綢之路古遺址保護(hù)［M］.北京:科學(xué)出版社，2003.

［3］陶 亮.土遺址展示方式的初步探討［D］.西安:西北大學(xué)碩士畢業(yè)論文，2008.

［4］周雙林.談?wù)効脊胚z址的展示保護(hù)［J］.文物保護(hù)與考古科學(xué)，2006(19):52-55.

［5］JGJ 66-91，博物館建筑設(shè)計規(guī)范［S］.