关于白鹤梁水下博物馆的讲解探究.pdf

【博物馆学】Museology1概述白鹤梁古水文题刻位于长江涪陵段，是一道长约1600m、宽约15m的石梁，梁脊高程138m，三峡工程建成前，在长江枯水期时才会露出水面。白鹤梁题刻以文字（计3万余字）和水标图像的形式，记载了唐广德元年（763）以来1200余年间的72个枯水年份的水位资料，还有历代文人的诗文、书法和绘画作品，极具科学、历史和文化价值，被联合国教科文组织誉为“保存完好的世界唯一古代水文站”和世界罕见的“水下碑林”，1988年被国务院列为全国重点文物保护单位。三峡水库（水位在145175m运行）蓄水后，白鹤梁题刻将沉入近40m的水底，题刻被列为三峡库区第一位急需抢救和保护的文化遗产。但是，深水下文化遗产原址保护国内外尚无成功先例，属世界性难题。白鹤梁水下博物馆工程是三峡库区文物保护的1号工程，是在需要保护的白鹤梁题刻上兴建一座水下博物馆，由保护体、交通廊道、参观廊道和地面陈列馆组成，基于“无压容器”原理兴建：通过净水平压系统使保护体内外水压平衡，系统会随着长江水位的变化，自动调节和过滤江水，保持保护体内的题刻处于平压状态。在保护体内设置了承压的金属参观廊道、玻璃观察窗和蛙人孔，通过水下照明系统，人们可常年在深水下观赏题刻，专业研究及工作人员还可出舱进入保护体内开展对题刻的研究和维护工作。1994年启动保护方案研究，2001年2月确定“无压容器”保护方案，2003年2月开工建设，2006年5月保护体主体结构完工，2009年5月白鹤梁水下博物馆开馆（2010年对外全面开放）。白鹤梁水下博物馆基于理论研究、模型试验、设备研制及工程监测反馈等手段，破解深水条件下题刻原址保护、利用、展示三大技术难题，建成了世界上第一座遗址类水下博物馆，取得了系统性创新成果，实现了题刻“原址、原样、原环境”保护目的，并以一种全新的方式展现在世人面前，成为让文化遗产“活”起来的成功范例。白鹤梁水下博物馆是迄今水下文物涉及工程技术学科最多、难度最大的项目。2010年10月，在联合国教科文组织等三家单位召开的“水下文化遗产的保护、展示与利用国际学术会议”上，会议公报认为“白鹤梁水下博物馆的建造解决了诸多工程和技术上的难题，同时也造就了就地保护水下遗产的国际先例”。ICOMOS（国际古迹遗址理事会科学委员会专家组）评价：“白鹤梁项目的独特之处在于解决了许多不同寻常的挑战和限制。白鹤梁水下博物馆在同类型中是第一个保存比较完整的博物馆，在水下文化遗【作者简介】陈华蕾，女，汉族，本科，文博馆员，研究方向：博物馆教育。关于白鹤梁水下博物馆的讲解探究摘要：修建重庆白鹤梁水下博物馆，需解决深水条件下文物保护、安全利用和展示三个关键性技术问题，经过研究集合了大量卓越技术来解决上述问题，如基于“无压容器”原理的深水条件下文物原址保护技术，集水循环净化处理、自动监测与控制于一体的净水平压系统，研制“双向水质专用过滤器”，研发40米深水条件下的参观廊道技术，研制深水、耐高水压、大功率LED照明装置，研发水下可卸式穿舱连接技术等。白鹤梁水下博物馆建设对推动水下文化遗产保护做出了重要贡献，为促进人文环境、国民经济和社会文化可持续发展产生了积极影响。关键词：水下文物原址保护；安全利用；展示DOI：10.20005/ki.issn.1674-8697.2023.13.019陈华蕾（重庆中国三峡博物馆，重庆400015）0752023.7（上）IDENTIFICATION AND APPRECIATIONTO CULTURAL RELICS文物鉴定与鉴赏址的原址保护方面是一个独特的创新。”目前，保护工程已被列为世界文化遗产预备清单和中国文物保护准则案例阐释。白鹤梁的沉浮一文进入义务教育课程标准实验教科书（六年级语文教科书）。白鹤梁水下博物馆一直在近40的深水下运行，保护体导墙、穹顶、交通廊道、参观廊道等建筑经受了超标准水位变幅的考验，监测和检查资料表明，主体结构全部测点变化合理，水下保护体下基岩变形为闭合状态，测缝计表现为闭合，保护体内外压差0.2mH20，保护体内水质控制浊度3NTU，平压、过滤及照明系统运行正常。白鹤梁水下博物馆的成功建设推动了深水下原址保护技术的发展，在同类型中是第一个保存比较完整的博物馆，在水下文化遗址的原址保护方面是一个创新性的特例。白鹤梁水下博物馆建成后已成为独特的人文景观，是重庆市六大旅游精品项目之一，带动了重庆和三峡的旅游发展，成为安全耐用、环保可持续的工程典范。2研究和应用了大量卓越技术深水下的白鹤梁题刻原址保护面临着保护、利用、展示等一系列世界性难题，国内外尚无成功先例，超出了我国工程经验和规范的适用范围，突出体现在以下三个方面：一是深水条件下文物原址保护技术。题刻石梁为薄层砂页岩，存在地质条件差、白鹤梁本体受渗透水扬压力抬动而遭破坏、泥沙淤积掩埋及磨损题刻、保护体结构过大占用河道而影响行洪及航运安全、实施难度大等突出问题。二是集水循环净化处理、自动监测与控制于一体的自适应净水平压技术。长江为有沙河流，存在泥沙淤积掩埋文物，江水浊度3005000NTU，并不能清晰观赏题刻；同时水位日最大变幅达9.5m，控制40m深水下保护体内外水压差在合适范围，构建适应江水水位变化的净水平压技术是清晰观赏文物及工程安全的关键问题。三是深水安全参观与文物展示技术。题刻展示场景是在40m深水下的封闭水体中，照明、观测及密封穿舱技术直接影响能否实现多种方式向公众展示。项目研究团队基于理论研究、模型试验、设备研制及工程监测反馈等手段，围绕深水条件下题刻原址保护、利用、展示三大关键技术难题，开展了研究与建设，取得了系统性创新成果。研究前充分认识白鹤梁历史信息和全部价值，尽量真实、全面地保存并延续其重要的部分，这是保护技术研究的目标。从1994年开始，经历8年研究，最具代表性的成果有“水晶宫”和“就地保护、异地陈展”两类方案，均因题刻本体地质条件差、所处河道为长江主航道和水库变动回水区等复杂条件被否定。2.1深水条件下文物原址保护技术首次提出基于“无压容器”原理的深水条件下文物原址保护技术，解决了白鹤梁题刻薄层砂页岩受渗透水扬压力抬动而遭破坏、保护体结构过大占用河道而影响行洪及航运安全等技术难题，节省了工期及工程投资，实现了对白鹤梁题刻“原址、原样、原环境”保护目的。基于“无压容器”原理的深水条件下文物原址保护技术是在需要保护的白鹤梁题刻上兴建一座保护体结构“容器”，保护体内充满处理过的长江清水，净水平压系统根据长江水位的变化情况，自动将处理过的长江清水引入保护体内，或者将保护体内的水排出，保持保护体内外水压平衡，题刻及保护体处于压力平衡的状态。在保护体内设置了承压的金属参观廊道，并设置了供参观的玻璃观察窗和蛙人孔，通过水下照明，游客可常年在水下40m深处以多种方式观赏题刻，专业研究及工作人员还可出舱进入保护体内开展研究和维护工作。保护体内充满与外江压力平衡的长江清水，避免了题刻受渗透水压力抬动而遭破坏，并且处于长江水的保护之中，也免遭游人践踏，保护环境更好；保护体结构由于不再承受巨大的水压力，拱壳结构高度大大降低，解决了航道工程安全问题，减少工程实施难度，缩短工期，节约了工程投资。研究并实施了保护体与围堰相结合的施工方案，确保了文物敏感区题刻安全，满足了三峡工程按期蓄水的要求。三峡水库2006年汛后至2009年汛期按156m方案调度运行；2009年汛后具备蓄水至175m的运行条件，水下主体工程必须在2006年汛前完成，且只能在枯水期施工。鉴于水下保护工程紧靠文物敏感区，研究提出了保护体水下导墙与围堰相结合施工方案，使保护体顶拱处在水上施工，保证了施工期文物不受损害、船只航行正常，确保了工程质量，满足了三峡工程按期蓄076Vol.256【博物馆学】Museology水的要求。2.2集水循环净化处理、自动监测与控制于一体的自适应净水平压技术白鹤梁水下博物馆研发了集水循环净化处理、自动监测与控制于一体的自适应净水平压系统，建立了保护体内水体浊度及内外水压差控制标准，解决了40m深水条件下题刻看得清、原水环境保护和江水水位变化引起保护体内外压差过大带来工程安全及文物安全的技术难题。一是研究并提出保护体内水体浊度及内外水压差控制标准。保护体内水质除须满足观赏要求外，还须保证不对题刻本体、设备及保护体结构等产生影响。通过试验选择确定净化水质指标，提出净水平压系统出水浊度控制指标不超过1NTU，保证保护体内水的浊度不超过3NTU。二是合理控制保护体内外水压差，实现“无压”理念。题刻保护体内外水压差限值为0.5mH20。三是创建了自适应净水平压系统技术。通过管道将保护体内水与长江水连通，连通管上的“双向水质专用过滤器”可有效拦截外江浊质进入，保护体内外水压随江水变化自动平衡，呈“静水”平衡状态。当保护体内浊度不满足观赏要求时，通过浊度及压差监测装置控制一系列设备及部件协同工作，能有效保证保护体结构内外“无压差”，使保护体呈“动水”平衡状态。四是研制“双向水质专用过滤器”。研制了净水平压系统的核心构件“双向水质专用过滤器”，使外江水与保护壳内部水体通过净水平压系统可靠连通，保持内外水压平衡，阻止外江水浊质对系统渗透产生明显的影响。研究适应深水条件下水下古文物观赏要求的过滤技术，选定普通石英砂滤料和均质滤料作为过滤材料，确定其基本参数。白鹤梁水下博物馆多年成功运行效果表明，保护体内外压差稳定控制在0.2mH20以内，内部水质稳定维持在3NTU以内，水质满足水下观赏要求，实现了题刻保护及展示功能。2.3深水安全参观与文物展示技术白鹤梁水下博物馆研发了40m深水条件下的参观廊道、耐高水压大功率LED投射灯、水下电缆穿舱连接器等技术及相应设备，创建了深水安全参观与文物展示系统，攻克了深水中电气设备运行、维护和观赏系列技术难题，实现了白鹤梁题刻全天候向公众展示，成为让文化遗产“活”起来的成功范例。一是研发了40m深水条件下近距离观察系统。为实现40m深水条件下的参观，研制出了承压参观廊道和具有自主知识产权的双层观察窗装置，游客可以近距离观赏题刻。参观廊道由“U”形廊道、八字体舱、球舱及观察窗组成；观察窗采用双层耐高压YB-3航空有机玻璃结构，具有优越的透光性能，在确保水下使用安全的同时，也便于在水下更换。创建了CCD遥控观测系统，创造性地将实时图像与图片资料集成到一个操作界面上，实现了水下博物馆的全天候展示，游客可远程控制和在参观廊道内通过手控操作摄像头实时观看题刻。二是研制深水、耐高水压、大面积、大功率LED照明装置。首先白鹤梁水下博物馆建设工程应探索建立深水照明照度标准，照度值及色光是决定视觉效果和成像质量的主要因素之一，针对白鹤梁题刻石材及封闭水体的特性，通过大量研究和试验，确定了深水下白鹤梁题刻表面照度为350Lux，特别关注的部位题刻表面照度为400Lux的标准。研制了封闭深水介质中耐高水压、大面积、大功率LED照明装置，最后以大功率LED为光源的专用照明灯具，这也是国内唯一的深水大面积大功率LED照明工程。三是研制专用的水中脱卸水中插拔的电缆穿舱连接器。白鹤梁水下博物馆建设工程研发了具有自主知识产权的水下可卸式穿舱连接技术，研制了水下穿舱管两端设置可拆卸连接器的组件结构，解决了在水中更换电缆穿舱件的技术难题，提高了水下电器设备的可维护性和拓展性。3白鹤梁水下博物馆是安全耐用、环保可持续的工程3.1工程质量优良白鹤梁水下博物馆于2009年5月试运行，2011年7月通过竣工验收。工程接受了各种设计工况的考验，水下保护体、参观廊道、交通廊道和地面陈列馆等建筑物及设备系统均运行正常，长江航运及行洪正常，题刻观赏清晰，工程及题刻安全。多年监测数据表明主体结构应变为受压状态，受压应变幅值不大，全部测点反应变化在合理范围内；0772023.7（上）IDENTIFICATION AND APPRECIATIONTO CULTURAL RELICS文物鉴定与鉴赏水下保护体下基岩变形为闭合状态，界面应力表现为受压，测缝计表现为闭合。特别是白鹤梁工程经受了汶川大地震余震和三峡大坝175m蓄水的考验，工程应变变化较小，表明结构安全。保护壳体内外最大水压差仅为0.2mH20，系统出水浊度控制指标不超过1NTU，且在一个循环周期内系统中水的浊度不超过3NTU，运行状态良好，实现了“无压容器”方案设想，而且满足了游客观赏题刻的要求，达到了文物保护目的。2014年12月，湖北省科学技术厅组织“白鹤梁古水文题刻原址水下保护关键技术”科技成果鉴定会，鉴定结论认为：“该项目集成了文物、水利、建筑、市政、交通、军工、特种设备等多学科专业技术，是一项在国内外文化遗产保护领域具有重要影响的系统工程。”目前，文物本体保存状况及展示效果良好，保护体结构安全，维护方便，江面航运正常，汛期行洪安全。3.2白鹤梁水下博物馆建设为推动水下文化遗产保护做出了重要贡献，对促进人文环境可持续发展产生了积极影响受技术限制，在深水下原址保护珍贵文化遗产是一个世界性难题。白鹤梁水下博物馆成功实现40余米的深水下文物遗产原址保护，对推动水下文化遗产保护事业做出了重要贡献。白鹤梁水下博物馆最大限度地保留了白鹤梁题刻的历史信息，符合威尼斯宪章关于文物保护的真实性、完整性、观赏性和延续性的要求。该工程的建成为以后类似的保护工程提供了范例，其“无压容器”理念、工程布局方案、净水平压技术、深水照明与遥控观测技术、参观廊道设计和水下施工技术等可为文物保护和其他工程的研究设计实施提供借鉴。联合国教科文组织评价该工程是同类文物保护和展示的先驱，也将成为特殊景观的杰出代表，在全球范围内是水下文物原址保护的首个成功典范。3.3白鹤梁水下博物馆在促进国民经济和社会文化可持续发展、改善人民生活福祉等方面发挥了表率作用白鹤梁水下博物馆建设实现了国家级重点文物的永续利用，让水下文物遗产“活”起来。白鹤梁水下博物馆开放运行后已成为独特的人文景观，成为重庆市六大旅游精品项目之一，带动重庆和三峡的旅游发展。白鹤梁水下博物馆首创“无压容器”方案建造水下保护工程，总投资1.9亿元，较“水晶宫”方案节约工程投资1.1亿元。白鹤梁水下博物馆工程获2009年度全国文物保护科学和技术创新一等奖；反映工程创新的白鹤梁的沉浮一文被列入义务教育课程标准实验教科书（六年级语文教科书）；白鹤梁保护工程也被列入高考试题，具有广泛的社会影响。3.4白鹤梁水下博物馆注重环保节能，强调建筑与自然环境、人文环境协调白鹤梁水下博物馆注重环保，创建独特的净水平压系统，自动适应江水变化，使题刻时刻处于长江水保护中，不产生水污染。创建的深水照明与遥控观察系统，研制的LED投射灯等专用装置，解决了在深水中电气设备运行维护的节能问题。在白鹤梁石鱼文化中，“石鱼出水兆丰年”体现了古代涪陵人民对气候预测、水利建设的高度重视，对丰收年岁的期盼与渴求，反映了我国古代人民的科技文化水平与科技理性精神。白鹤梁水下博物馆结合涪陵滨水景观带建设，利用椭圆形开放式庭院和展厅突出屋顶观景平台，实现“石鱼出水”的建筑意境，与周边自然人文环境协调统一。参考文献1葛修润.国宝“白鹤梁”J.中国三峡建设，2006（2）：73-79.2孙华，陈元棪.涪陵白鹤梁题刻的保护与展示J.四川文物，2015（6）：72-81.3李宏松.白鹤梁题刻保护工程J.中国文化遗产，2004（3）：101.4高远.白鹤梁题刻博物馆修建与水下文化遗产保护J.重庆文理学院学报（社会科学版），2012（3）：1-5.5胡黎明.白鹤梁题刻水环境现状与水下展示提升问题J.中国博物馆，2015（3）：108-114.6龚斌，章荣发，韩建成.白鹤梁题刻原址水下保护工程方案研究J.人民长江，2014（11）：1-4.7宋靖华，陈纲伦.保护题刻古迹 再现长江水文历史：长江白鹤梁题刻文物保护方案研究J.南方建筑，2002（3）：21-23.078Vol.256