大雁塔塔檐养护工程报告：塔体湿度监测系统搭建

2023-10-14 理论教育版权反馈

【摘要】：大雁塔砖体表面温度使用表面温度监测终端进行监测。③在大雁塔台明东南角设立大气温湿度及其降雨量实时监测探头，并建立传输站点，数据传入陕西省预防性保护区域中心，大雁塔保管所以及省文保研究院实时可见。

大雁塔位于市区繁华地段，遗址露天保存，周围车流量及游客量大，室外环境的变化和塔体内部地下水的迁移加剧了大雁塔的病害发展，并产生了不良的影响，其中，地下水的存在对大雁塔的长久保存所产生的不良作用尤为严重。含有盐分的地下水在水的毛细作用下，会迁移至砖体表面。当地下水到达砖体表面与室外空气接触，地下水开始蒸发，水中的盐分开始在砖体表面结晶，体积增大，在应力作用下会对砖体孔隙结构造成破坏作用。盐分的析出不仅会使大雁塔砖体粉化，支撑强度降低，析出的结晶盐也会对文物的观赏产生影响。因此，为了更加及时、有效地了解大雁塔砖体内及地下土壤水分含量的分布及变化情况，采用现有监测手段，对大雁塔砖体及地下土壤的含水率进行实时在线监测，通过对监测数据的分析，找出大雁塔内部水分分布情况，评估地下水作用对砖体含水率的变化产生的影响，从而为大雁塔的阻水及脱盐保护工作提供有力的科学依据。针对大雁塔本体及保存环境监测系统需求，我们将从以下几个方面来进行：

——软件系统平台（能够接入陕西省文物保护研究院可移动文物预防性保护区域监测中心）；

——保存环境监测子系统；

——本体监测或检测子系统。

图6-1　典型的无线传感网络

无线传感网络系统利用监测终端采集目标区域内的相关数据，通过无线传感网络传输数据至监控中心，实现基于文物现场环境室外大气温度、相对湿度、光照度、紫外线强度、风速风向、降雨量、大气压强度、土壤温度、水分含量及电导率，砖体表面温度，砖体含水率等对文物产生影响的监测信息采集分析功能。其中：

（1）室外环境监测完成大雁塔周边大气温湿度及其降雨量实时监测工作，并与与陕西文物保护研究院现有的超声波室外环境多参数采集监测终端进行互补，数据更加可靠。

（2）大雁塔地下土壤环境使用梯度土壤温度、水分含量及电导率监测终端进行监测。

（3）大雁塔砖体表面温度使用表面温度监测终端进行监测。

（4）大雁塔一层本体砖体含水率使用德国进口Hf sensor MOIST手持式微波测湿仪完成。

图6-2　大雁塔监测探头布点位

图6-3　室外型梯度土壤温度、水分含量、表面温度及降雨量监测终端

具体检测内容如下：

①为了对比分析土壤不同垂直深度的水分含量，在大雁塔基座（东南角）底部以及大雁塔台明东南角及其东南塔角分别安装土壤温湿度探测仪器1台，按不同深度（0.2m、0.4m、6m、0.8m、1m）分别对土壤温度、水分含量监测终端实时了解大雁塔不同方位地下土壤的含水量数据及变化情况。

②为了得到大雁塔砖体内部水分分布情况，在大雁塔三层塔壁安装1台砖石含水率监测终端，测定砖体表面按照不同深度（0.2m、0.4m、6m、0.8m、1m）的含水量及其温度；了解大雁塔砖体含湿量变化规律。

③在大雁塔台明东南角设立大气温湿度及其降雨量实时监测探头，并建立传输站点，数据传入陕西省预防性保护区域中心，大雁塔保管所以及省文保研究院实时可见。

④同时采用Hf sensor MOIST手持式微波测湿仪（无损离线式）完成大雁塔一层底部砖体常年温湿度检测工作，每月3～4次，着重测量雨后砖体含湿量变化规律。并在大雁塔南、北面各布设1台表面温度监测终端，实时了解塔体南、北两面的表面温度数值水平及差异情况，并结合砖体含水率及大气环境监测数据，分析评估砖体表面结露情况及砖体表面温度的不同对砖体水分蒸发作用的影响大小。

⑤分不同季节采集大雁塔一层砖体表面富集可溶盐进行可溶盐种类及其含盐量分析工作。(www.chuimin.cn)

统计整合至少为期1年的分析检测数据，给出大雁塔底部潮湿与季节、大气降雨、地下下水活动之间的规律，并举行相关专题论证会，探寻水、盐病害综合治理方法。

德国HF sensor MOIST手持式微波湿度检测系统对对大雁塔底部潮湿初步监测数据如下：

测试步骤：

a.测试点选取：表面平整，无明显凹凸不平；

b.清洁：用刷子等工具对测试点进行简单清洁；

c.测量及记录：墙体测量高度分别为0～420cm，间隔为20cm；测量深度为3cm、7cm、11cm、30cm。

d.数据汇总及处理分析。

表18　塔体湿度检测数据汇总表

图6-4　3cm墙体湿度分布

表19　塔体湿度检测数据汇总表

图6-5　7cm墙体湿度分布