云冈石窟开凿于公元5世纪中叶,是我国南北朝时期北魏拓跋氏政权定都平城(大同)后,倾其国力开凿的具有皇家性质的佛教圣地。石窟规模宏大,雕刻艺术精湛,是东西方文化交流和南北方民族融合的见证,具有重要的历史、艺术和科学价值。1961年被国务院公布为第一批全国重点文物保护单位,2001年12月联合国教科文组织将云冈石窟列入《世界遗产名录》。历史文化遗产不可再生,保护世界遗产是《世界遗产公约》的要求,也是传承祖国优秀传统文化的责任。遗产监测是遗产地保护管理工作的重要组成部分,监测数据是遗产管理部门保护决策的量化支撑,对世界遗产地的保护与管理具有重要的意义。作为管理机构的云冈研究院对云冈石窟世界遗产地进行保护是义不容辞的责任。2021年云冈研究院新组建的内设机构“文化遗产保护与监测中心”将文物保护和遗产监测职能合二为一,加强了保护工作与监测工作的密切联系。
遗产监测与石窟保护相生相伴,监测目标不断扩大,技术手段不断提高。千百年来,云冈石窟经受着大自然风霜雪雨的考验,危岩体、渗漏水、雕像风化三大病害的威胁与日俱增,石窟发展恶化的趋势从未停滞。究其根本,主要是冷热交替、干湿循环所致。洞窟内的微环境如温度、湿度、气压、风速、风向是重要的风化影响因素。
20世纪50年代开始,云冈石窟工作人员用手持温度计、湿度计定时监测洞窟内外的温湿度,石窟环境监测成为日常工作。60年代以化学粘接材料试验为主的“第1、2窟加固实验工程”以及70年代以危岩体加固为主的“三年工程”(1974~1976年)中,石窟内外的有关监测数据对高分子树脂粘接材料实验运用及配方改善起到了很好的参考作用。80年代煤炭运输兴起,石窟前建立起半自动化的气象站,同时配合大同市环境保护局对石窟内外空气质量进行了监测,为以防风化为主的“八五工程”(1991~1995年)环境综合治理提供了决策依据。90年代初在美国盖蒂保护研究所协助下,云冈石窟在第20窟顶部利用旧建筑建立了第一个自动化气象站,五年后依据自动监测成果进行的“粉尘对云冈石窟石雕影响”研究,为“109国道”的改线及周边环境治理提供决策依据。
进入21世纪,监测科技手段提高,综合分析能力加强。2005年7月在窟内凝结水监测研究过程中,采用自动传输环境监测设备对第5窟和第9窟的温度、相对湿度、地温和风速进行了全面监测,并用自行研发的凝结水测量设备,进行了洞窟凝结水量的监测,取得了大量的有效数据,为凝结水的治理提供了依据。之后,监测工作作为专门章节纳入云冈石窟保护规划之中,由国家文物局批复同意并完善的《云冈石窟保护总体规划(2008~2025)》文本中,第三节遗产监测第113、114、115、116条对云冈石窟遗产监测工作做了科学且详细的规划,成为现在监测工作的目标要求。经过几年的发展,现已达到了规划目标。目前还需要尽快更新规划,来适应将来保护工作的发展。2009~2012年,在国家“十一五”科技支持计划资助下,进行了石窟山体水汽循环、石窟岩体温度场和石窟岩体稳定性等系统监测实验。2013年依据监测数据进行了“云冈石窟大气中二氧化硫变化特征研究”。结果表明,云冈石窟大气中二氧化硫污染状况的改善,主要是景区多年来周边环境整治的结果,特别是云冈石窟申报世界遗产前环境治理(1998~2001年)和云冈石窟周边环境治理(2008~2010年)两次大的环境整治工程。2014年对云冈石窟五华洞(第9至第13窟)内微环境指标进行监测实验,找出洞窟内变化明显的区域,为五华洞长期监测确定监测对象及手段提供依据。2015年,云冈石窟研究院根据国家文物局《关于云冈石窟五华洞文物本体及微环境监测工作方案的批复》意见,开始实施五华洞(第9窟至第13窟)的监测项目,此监测项目的特点是利用物联网手段进行实时在线监测。
动态监测预警系统建设是石窟保护从抢救性向预防性转变的必要措施之一。2016年7月,根据国家文物局对第3窟及第21窟至第30窟危岩体抢险加固工程的批复指示要求,完成了一期加固工程配套监测。2018年,实施了鲁班窑石窟抢险加固工程的配套监测,同年完成了遗产监测中心展示用房建设项目,实施了数据中心配套建设工程,监测中心的建成保障了云冈石窟的动态监测系统平台工作正常运行,监测工作进入网络现代化模式。实现了监测数据的在线采集、传输、存储、分析、研究、预警和展示等功能。通过监测数据的积累、大数据分析、保护状况指标的测定、工程效果评估等确定云冈石窟完整性和真实性的保持状况及其变化趋势,以便于保护部门及时、准确、有效地防范风险,为云冈石窟文化遗产保护及管理提供决策依据打下基础。2019年5月,第14窟进行了抢险加固及防排水工程,配套实施了第14窟窟顶防排水工程土壤含水率监测、窟内的渗漏水监测、洞窟内微环境监测等项目,通过对监测的数据分析,评估危岩体加固及防排水工程的保护效果。另外,通过当年监测数据,进行了“云冈石窟顶部第四纪土壤覆盖层含水率动态变化特征研究”,摸清了不同地形条件下石窟顶部第四纪土壤覆盖层含水率动态变化特征,评估了云冈石窟第14窟窟顶防排水工程效果。同年8月,第3窟、第21至第30窟开展的抢险加固二期工程中,配套实施了锚杆应力、危岩体倾斜、危岩体位移、洞窟外立面及顶板的裂隙监测,以及洞窟内微环境监测等项目,通过对监测数据的分析,可以评估危岩体加固工程的保护效果。截至目前,云冈石窟做的监测项目涉及以下工程:五华洞窟檐复建工程;鲁班窑保护及窟檐工程;第3窟、第21至第30窟工程;第14窟防水保护工程;龙王沟及罗汉堂危岩体保护工程;第1至第3窟保护工程。监测指标12类共369个。通过对监测数据的分析,结果表明多个石窟保护工程效果达到或超过预期。对五华洞木结构窟檐复建后窟内微环境变化持续关注,2020年春夏之交,在五华洞部分窟内安装了小功率除湿机设备,在雨季前的窟内凝结水形成的初期,启动除湿机降低窟内湿度,干预凝结水的形成。
文化遗产监测要不断与时俱进。经过七十年的发展,云冈石窟监测规模和体系达到了运用物联网实时监测并传输记录的阶段。但是,现阶段网络化监测虽较过去先进和准确了许多,也还有不尽人意的地方,比如对景区客流量和窟内承载量的准确监测,对车辆出入的监测,对缓冲区情况的监测等方面还达不到理想的效果,需要进一步强化。还有在监测设备端的电源受环境影响导致持续供电不稳定,对现有监测数据的分析利用也还处在低效率状态。“十四五”期间,遗产监测将继续提升:一是按照《云冈石窟总体保护规划》逐步实现云冈石窟大遗产地监测;二是对已有采集的各类监测数据进行分析研究,为石窟的遗产保护工程及日常保养提供数据支撑;三是进行云冈石窟世界遗产地核心区地下煤矿采空区治理评估及震动监测;四是提高展示能力和资源利用率,努力将云冈石窟动态监测预警平台建设成为山西省文物动态监测预警总平台。
云冈石窟是世界文化遗产,保护好云冈石窟,不仅具有中国意义,而且具有世界意义。历史文化遗产是不可再生、不可替代的宝贵资源,要始终把保护放在第一位。未来的监测工作不仅要继续与保护工作协同,还要在世界遗产大家族中发出中国云冈石窟的声音。
(作者单位:云冈研究院)