干裂和盐害劣化是馆藏土遗址表面常见的文物病害，严重威胁土遗址的长期保存与文化价值。土壤水分从土遗址本体向馆藏空间环境的正向迁移是引发上述病害的主要因素之一。因此，调控馆藏空间环境以抑制水盐迁移、减少劣化现象，已成为当前研究的重点。然而，现有的环境调控措施往往忽视了馆藏空间环境对土遗址水盐迁移的潜在影响，且未充分考虑馆外土壤环境中水盐对馆内土遗址区域的干扰。这些因素使得水盐正向迁移引发的干裂和盐害问题依然频繁发生。 针对这一现状，本文提出了从馆藏土遗址的空气侧和土壤侧对土遗址水盐迁移过程进行双重干预的保护策略。空气侧方面，基于土遗址水盐迁移的数学模型，解析馆藏空间环境下土遗址水盐迁移的机理，并提出了基于超声波雾化加湿技术的雾化补水保护方法，旨在实现水分从空气向土遗址本体的反向迁移。土壤侧方面，提出了在馆藏土遗址周边设置阻水砂层的方案，旨在阻隔馆外土壤水盐对馆内土遗址区域的干扰，并进一步巩固馆内雾化补水保护的效果。主要的研究工作和结论如下： 基于Richards土壤水流控制方程和Fick溶质对流扩散控制方程，本文构建了适用于模拟土遗址水盐迁移的数学模型。通过该模型探讨了土遗址出土前后的水盐迁移机制，揭示了不同保存环境下水盐的分布规律，分析了高湿保存环境在抑制土遗址水盐迁移中的局限性。模拟结果表明，干燥环境是引发土遗址水盐加速向表层迁移的主要因素，并且在基质势差的作用下，水盐更多地从土遗址本体向文物本体迁移，导致文物表层盐害风险增大。尽管高湿环境能够减缓土遗址表面含水率的下降速率，但仍未能有效阻止水分散失，表明高湿保存环境在抑制水盐正向迁移方面存在局限性。 鉴于高湿环境在抑制土遗址水盐正向迁移的局限性，本文提出了基于超声波雾化加湿技术的雾化补水保护方法。该方法通过为土遗址空气侧营造一个富水的空间环境，促进水分从空气向土遗址本体的反向迁移。为验证该策略的有效性与安全性，本文开展了场地实验。实验结果表明，该方法能够在土遗址保存区域营造出近饱和的富水环境，土样、陶俑样品及土遗址本体表面的含水率在雾化水下渗过程中均显著恢复。雾化水能够逐渐渗透至土遗址表层20 cm深度，同时显著降低土遗址表层的盐分含量。此外，初始裂隙在补水过程中以不同程度地愈合。研究还发现，在该近饱和富水环境下，土遗址表层土壤保持高含水率、低盐的状态，霉菌生长受到显著抑制，霉菌生长面积占比低于3%，有效控制了霉菌生长的风险。 在空气侧雾化补水保护的基础上，本文提出了在土遗址周边土壤侧设置阻水砂层的方案，以有效隔离馆外土壤中的水盐对馆内土遗址的干扰。基于前述数学模型，本文进一步通过数值模拟探究了阻水砂层的设置对馆内土遗址本体及文物单体雾化补水效果的影响。模拟研究发现，阻水砂层能够有效阻隔馆外土壤水盐的迁移，尤其在自然降水条件下，馆外土壤水盐的剧烈波动不会对馆内土遗址的水盐状态产生显著影响。与未设置砂层的情况相比，设置阻水砂层后，土遗址本体和文物单体的含水率分布更加均匀，表明阻水砂层显著巩固了馆内雾化补水保护的效果。 本研究针对馆藏土遗址水盐正向迁移引发的干裂和盐害劣化问题，深入探讨了馆藏空间环境对土遗址水盐迁移的影响机制，并提出了从土遗址空气侧和土壤侧进行双重干预的保护策略。通过数值模拟和实验手段证明该策略能够有效抑制水盐正向迁移，减缓干裂和盐害劣化，且能在富水环境下有效控制霉菌生长。本研究为该保护策略的实际应用提供了理论依据，并为土遗址的可持续保护提供了新的思路。 |
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