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中国工程院院士葛修润去世 他用科技为千年水文站续梦

日期: 来源:封面新闻收集编辑:封面新闻

封面新闻记者 闫雯雯 罗惟巍

中国共产党党员、中国工程院院士、我国著名岩石力学与工程专家,中国科学院武汉岩土力学研究所研究员葛修润同志,因病医治无效,于2023年1月4日20时47分在武汉逝世,享年88岁。

葛修润为我国岩石力学与工程学科的开拓与发展做出了杰出贡献,是我国最早将有限元法引入岩石力学与工程的学者之一,在国际上率先提出了边坡稳定性的矢量和分析方法;研制出我国第一台岩石力学多功能试验机 RMT、实时 CT 扫描加载设备、数字式全景钻孔摄像系统、三维地应力机器人等具有开拓性的岩石力学装备。

不仅如此,葛院士在古代文物保护方面也做出了巨大的贡献,敦煌莫高窟、云岗石窟、湖北大冶铜绿山古矿遗址、西夏王陵、须弥山石窟及湖南城头山古城墙的保护有着葛修润的一份力,而葛老最有名的遗址保护案例则要属位于重庆涪陵的三峡“一号国宝”“白鹤梁题刻原址水下保护工程”。“白鹤梁题刻原址水下保护工程”是迄今水下文物保护涉及技术学科最多、难度最大的项目,为水下文化遗产保护提供了国际范例,还在2009年以最高票荣获全国文物保护科学和技术创新奖一等奖。

葛修润院士(右一)在博物馆建成后进行参观

提出无压容器原理 为白鹤梁保护做出重大贡献

1月6日,封面新闻记者拨打了重庆白鹤梁水下博物馆馆长杨邦德的电话。杨馆长表示了对葛修润院士的哀思,并告诉记者:“葛院士在白鹤梁水下博物院的设计、整个项目的推进过程中做出了重大贡献。葛院士提出了无压容器原理,我们就用他的无压容器原理修建了重庆白鹤梁水下博物馆。”

重庆涪陵白鹤梁,被誉为“世界第一古代水文站”和世界罕见的“水下碑林”。这道天然石梁全长1600米,平均宽度15米,因早年常有白鹤群集而得名。石梁上记载了自唐迄今1200年间72个年份的枯水水位,具有极其重要的水文科学价值。古人以石鱼为水标,以鱼眼作为测量水位的标准,这与现代水文站设立“水尺零点”的原理相同。梁上石刻始于唐广德元年以前,现存题刻165段,凡三万余字,主要分布在220米的中段石梁。

史料记载,“值石鱼出水,历代文人雅士治舟来白鹤梁上,驻足流连,吟诗作赋,题铭江心。”白鹤梁上,还汇集了黄庭坚、王士祯等名家的题刻。

1994年,三峡工程正式开始,但是三峡水库建成后,长江涪陵河段的水位将发生改变,白鹤梁题刻将永远沉没在长江底。国家文物局、国务院三峡工程建设委员会先后组织了清华大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学、武汉大学等高等院校和中国科学院、中国工程院、四川省文物考古研究所、重庆博物馆等30余个科研和工程单位400余名专家和科技工作者,对白鹤梁保护工程进行了长达10年的勘察、规划、设计和论证工作。

专家先后提出“复壁双层壳体”“蜂巢拱顶壳”“高围堰”等6个方案,每个方案都多多少少让人无法满意,最终,葛修润提出了一个全新的方案,那就是在引入一个“无压容器”,在水下40米的原址对于白鹤梁文物进行就地保护。

重庆白鹤梁水下博物馆

最具科技含量遗址保护 曾获国家文物局科学和技术创新奖

“无压容器”方案,是在白鹤梁上修建一座巨大的无压容器,完全罩住白鹤梁,并且容器内装有经过过滤处理后的清水。采用专设的循环水系统与长江连通,按需要定期将滤过清水泵入或泵水保护体内。这样,白鹤梁题刻依旧处于长江水的保护之中,还可有效地避免在三峡水库蓄水后的推移质,对白鹤楼题刻可能造成的损坏。

清水抵消了容器外长江水对容器的巨大压力,所以有了“无压容器”这一崭新概念。整个容器只需承受风浪带来的压力以及经过数年淤积所造成的压力和地震力。容器将采用专门的水循环系统与长江水相连,定期可直接从长江取水,经处理后输入容器,减少对题刻文字的浸蚀。观众可在耐压通道,通过观测窗口,在数十米的水下隔水观赏题刻。

重庆白鹤梁水下博物馆水下场景

原本,白鹤梁的保护方法几乎已经确定了使用就地泥沙掩埋的方式,但葛院士的方式为水下文物的保护提供了一种新的思路,为千年水文站续梦。

这种独一无二的原址保护方式,不仅仅是为了保存题刻的物质形态,更重要的是通过保护的理性思考,解读它所承载的历史信息,去反映,关照题刻赖以产生的人文环境、自然状态,进而认识社会历史的真是及沧桑变迁。所以白鹤梁题刻原址水下保护工程不是“纪念碑”式的,而是以人类进步的哲学思想和先进的科技手段,来延长石刻的“生命”历程,充分体现了对先人遗赠的尊重。

这种突出的保护方式在全球范围内也是极其罕见的,既维护了遗产与其自然环境的依赖关系,又遵循了“不改变原状的原则”,使同类的水下文化遗产保护成为可能,它必将成为国际文化遗产保护史上的又一成功范烈,为人类在原址如何对不可移动文化遗产实施有效保护将产生深远影响。

2009年,国家文物局公布2009年度全国文物保护科学和技术创新奖,“涪陵白鹤梁题刻原址水下保护工程”获得一等奖。

重庆白鹤梁水下博物馆水下场景

与锦屏水电站结缘 发明地应力测试新方法

2009年5月18日,重庆白鹤梁水下博物馆正式成立并开馆。实现了白鹤梁题刻的原址原貌保护和观赏,成为世界上同类文化遗产成功保护的首例,是目前世界上唯一建成的水下博物馆。游客乘坐长90米的电动扶梯,下行至水下39米深处,进入60余米长的环形参观走廊,通过23个直径约80厘米的水下舷窗,直接观赏水下的题刻原貌。

博物馆建成之后,葛院士还亲自来到了现场参观。

如今的白鹤梁水下博物馆已经接待了超过百万的参观者,正在积极推进与全球水博物馆网络签订战略合作协议,成为西部首个全球水博物馆网络成员。另外,还在和埃及的尼罗尺石刻联合申报世界文化遗产。葛院士提出的白鹤梁保护方案已经成为了世界大河文明传承保护的经典案例,不但让同类文化遗产的保护成为可能,更为同类文化遗产的保护提供了中国方案、中国技术和中国经验。

葛修润和四川锦屏水电站也有一段特殊的缘分。在锦屏水电站巨大的输水隧道工程中,地应力实测是其中极为重要的问题之一。为了解决这一难题,葛修润带领团队来到位于四川省西昌市境内的雅碧江锦屏二级水电站建设工地开工现场。

锦屏的地应力非常高,在地应力测量方面难度很大。在锦屏山下2430米深处,有单位采用了国内外多种方法,但都没有测到该地区的地应力资料。经过多年的研究和思考,葛修润提出了一个创新方案:机器人探测。“我的方案中测量地应力是在一个15cm的钻孔里做的,由于钻孔太小,人工无法完成,所以需要机器人来完成。”葛修润团队成功研制出了能够按照指令在孔壁上自动钻贴感应元件,及在钻孔侧壁打解除孔的机器人——地应力测井机器人。这也是我国首次利用地应力测井机器人在埋深达2430米处的地下巷道内的水平钻孔内进行地应力实测并获得成功,获得了该处的三维地应力张量,为锦屏二级水电站工程的顺利进行提供了重要数据。

(重庆白鹤梁水下博物馆供图)

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