敦煌莫高窟区绿化景观微气候调节机理研究

摘要

20世纪60-80年代，莫高窟扩大种植，形成了绿洲局地气候环境。这一环境利于文物保护，但同时也带来了新的问题。本文以利于窟内壁画、彩塑的物理环境为基础，对莫高窟绿洲局地气候环境，尤其是窟前广场微气候环境，进行研究，开展工作如下。 （1）本研究以GIS为景观信息管理平台，首次建立了莫高窟绿洲景观信息（LIM）模型，准确获取莫高窟窟区绿化景观的地理空间数据信息及相关属性信息，并用软件自带模块对景观信息进行相应分析。实践证明，GIS能够全面整合调研与测绘信息，为后期模拟提供所需的地理空间数据资料，自带模块能完成LIM模型的景观分析，作为“遗产录入”中遗址地景观信息管理平台可行性较高。 （2）本研究通过现场测试和数值模拟的方法，首次尝试量化研究和统计分析获得莫高窟窟前广场风环境、热环境与洞窟内风环境的耦合关系。结果显示：热压与风压共同作用影响莫高窟洞窟单侧开口的自然通风，√ΔT>2时满足热压通风条件，窟外东风的平均风速在0.12m/s时就会对窟内气流产生影响，而西风的平均风速在0.25m/s左右才会对窟内气流产生影响；除典型洞窟外，其余测量洞窟满足自然通风条件的比重占50%以上，即窟区较为密集的绿洲景观仍能满足洞窟一定程度的自然通风要求。 （3）本研究尝试从预防文物病害机理的功能性角度出发，针对窟区绿化存在的问题提出景观改造建议，并通过崖体与林带间距数值模拟和窟区绿化种植密度模拟的方法证明崖体与林带间距过小是造成以148窟为代表的窟前广场微气候条件无法满足洞窟内一定程度的自然通风的重要原因，降低窟区绿化种植密度为原始绿化的32%能够改善窟前广场区域的微气候环境，使其利于洞窟的自然通风，并据此提出重点针对代表性洞窟窟前林带的绿化景观改造方案。 本文以具有特定气候条件的敦煌莫高窟绿洲景观为研究对象，重点研究了景观局地气候环境、窟前广场微气候环境与洞窟内微气流的联动性关系，揭示了莫高窟绿洲景观对文物保护的影响作用，探索并模拟验证了针对窟前广场微气候环境的窟区绿化景观改造建议，为准确预测遗产环境的室外风、热环境奠定了基础，使得模拟指导、优化遗址地绿化景观设计以改善利于文物保护的赋存环境成为可能。上述研究工作不仅为莫高窟绿化改造提供指导，还能够为中等尺度或较大尺度的室外物理环境研究提供技术参考，具有很好的实操性。

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