石窟環境監測模擬及整體分析研究（簡體書）

《石窟環境監測模擬及整體分析研究》針對石窟本體與環境的監測與模擬，提出進行面向定量分析的空間劃分方法，並對劃分的每一區塊的特點、假設與近似，進行了初步探索；從現有的石質文物岩石材料劣化現象統計分類、劣化機理研究出發，初步梳理了由劣化現象到最終可測、可控的參數之間的聯繫，為實現病害劣化溯源與預測；從現狀監測、理論分析以及計算機模擬三個方面，對石窟文物與環境相互作用的半定量分析進行了探索，對傳統的文物環境半定量分析方法進行了整合與完善，並以廣元千佛崖摩崖造像為例，體現了半定量分析在現狀評估、趨勢預測、保護建築評估等方面的應用。

安程，清華大學建築學院建築環境與設備工程學士、建築學博士，賓夕法尼亞大學建築學院訪問學者。現為機械工業儀器儀錶綜合技術經濟研究所（工業和信息化部與國家文物局文物保護裝備產業化及應用協同工作平臺）不錯工程師、國家科技專家庫專家。研究方向為預防性保護、文物本體與環境監測、文物風險分析和預測等。主持國家自然科學基金青年項目資助課題，作為主要研究人員參與工信部智能製造專項、科技部靠前合作委託任務、北京市自然科學基金面上項目等縱向課題多項，發表《基於監測大數據分析的廣元千佛崖保護性建築實際效果研究》《非穩態熱濕耦合模擬技術在我國石質文物中的應用初探》《故宮內外不可移動文物賦存環境的比較性研究》等學術論文十餘篇。

目錄
序言 呂舟（i）
第一章 中國石窟與環境 1
一、 中國石窟的基本情況與複雜性 1
（一） 中國石窟概況 1
（二） 中國石窟保護工作的複雜性 4
二、 我國對石窟環境問題認識的發展歷程 7
三、 當前石窟及環境相關研究簡介 8
（一） 關於中國石窟的綜合性論著 9
（二） 概念定義的相關研究 10
（三） 涉及石窟或其他石質文物環境的綜合性研究 11
（四） 關於石質文物與賦存環境關係的具體針對性研究 15
（五） 我國石窟與賦存環境關係和石質文物的異同 23
（六） 相關領域研究 28
第二章 中國石窟環境問題的分析思路 29
一、 石窟與環境是緊密聯繫的整體 29
二、 從劣化現象逐層深人到關鍵參數 30
三、 宏觀與微觀的區分與兼顧 32
四、 根據具體問題合理簡化與取捨 35
第三章 石窟與環境的整體空間模型 37
一、 石窟的氣象環境 37
（一） 石窟地域氣候及其簡化思路 37
（二） 石窟區域空氣環境模型 38
二、 空氣微環境 41
（一） 空氣微環境模型 41
（二） 微環境的分類 43
三、 石窟文物物質遺存 44
（一） 石窟淺層岩體“裂隙-多孔介質”模型 45
（二） 附屬文物――泥塑、地仗、彩繪等 52
四、 地質環境範圍 54
（一） 地質環境中的岩石 54
（二） 地質環境中的水 56
（三） 石窟淺層岩體與地質環境的界限 57
五、 石窟與環境整體空間模型 59
第四章 石窟岩石材料劣化現象、病害機理、基本過程及主要參數 60
一、 劣化現象與其病害機理、基本過程 60
（一） 空鼓形成機理及其相關物理化學過程 60
（二） 剝落形成機理及其相關物理化學過程 61
（三） 溶蝕形成機理及其相關物理化學過程 63
（四） 結垢形成機理及其相關物理化學過程 64
（五） 結殼形成機理及其相關物理化學過程 65
（六） 鹽析機理及其相關物理化學過程 66
二、 常見基本過程的主要影響參數 66
（一） 常見物理過程及其相關參數 67
（二） 常見化學反應及其相關參數 73
（三） 生物作用過程 78
（四） 基本過程與時間週期 82
（五） 基本過程與破壞效果 83
三、 基本過程與主要影響參數小結 84
第五章 石窟與環境相互作用的定性分析 87
一、 石窟區域空氣環境與地質環境 87
（一） 區域空氣環境中熱量傳輸與溫度問題 88
（二） 石窟區域空氣環境、地質環境的水與濕氣問題 96
（三） 宏觀空氣流動 103
二、 石窟空氣微環境 107
（一） 邊界層效應 108
（二） 微環境空間的穩態溫度分佈 113
（三） 微環境空間的穩態濕度分佈 117
（四） 微環境內的宏觀空氣流動 119
（五） 人與其他非文物熱濕源對微環境的影響 119
三、 石窟淺層岩體的動態平衡 120
（一） 石窟淺表層的換熱 120
（二） 石窟淺表層的傳質 122
四、 統一分析石窟淺表層熱濕變化對賦存狀態影響的可能性 135
（一） 不同機理影響統一的可能研究方向 135
（二） 不同機理影響的初步綜合 137
第六章 石窟與環境相互作用的半定量分析方法初探 141
一、 分析方式概述 141
（一） 對相關參數的檢測、監測 141
（二） 借鑒現有研究成果進行理論分析 145
（三） 計算機模擬 146
（四） 檢測監測、理論分析與計算機模擬的互補與綜合運用 148
二、 石窟區域空氣環境、地質環境 149
（一） 現狀監測 150
（二） 理論分析 159
（三） 計算機模擬 165
三、 石窟空氣微環境 168
（一） 現狀的檢測、監測 168
（二） 理論分析 176
（三） 計算機模擬 182
四、 石窟淺表層與空氣微環境間的相互作用 184
（一） 石窟岩石側參數的獲取 184
（二） 現狀監測與檢測 197
（三） 理論分析 204
（四） 計算機模擬 221
（五） 石窟淺表層與環境相互作用對文物安全的影響 223
第七章 廣元千佛崖保護建築建設中石窟與環境整體性分析的體現 225
一、 廣元千佛崖基本情況與空間劃分 225
（一） 案例概況 225
（二） 石窟與環境整體的空間劃分 227
（三） 千佛崖氣象與地質基本情況 229
二、 主要劣化現象與表面病害的環境誘因與關鍵參數 238
（一） 岩石部分主要劣化現象與表面病害 238
（二） 劣化現象的發生機理及主要相關參數 242
三、 未建設保護建築狀態下石窟與環境整體的半定量分析 245
（一） 石窟區域環境 246
（二） 石窟空氣微環境 252
（三） 石窟淺表層與微環境間的相互作用 256
（四） 小結――石窟與環境相互作用特點及對保護建築的要求 263
四、 保護建築對石窟與環境整體影響的半定量分析 264
（一） 石窟區域空氣環境、地質環境的變化 264
（二） 石窟微環境的變化 268
（三） 石窟淺表層的變化 272
五、 對千佛崖保護建築效果的評價 276
第八章 總結與展望 278
一、 主要結論 278
（一） 總體結論 278
（二） 石窟文物半定量分析手段總結 280
（三） 對保護建築與窟簷營建的思考 281
二、 未來研究展望 283
參考文獻 285
附錄 291