Акведуки Древнего Рима — гидротехнические сооружения, созданные в Древнем Риме для задач управления водными ресурсами.
Акведук (от ) — в буквальном переводе «водопровод». Хотя в русском языке под словом «акведук» обычно подразумевается мост, который служит не для проезда, а для пропуска воды, римские акведуки по большей части проходили в трубопроводах и тоннелях под землей.
В русском языке слово «водовод» традиционно было калькой от («вода» и «водить»).
Древние римляне строили акведуки по всей своей империи, чтобы доставлять воду в города, часто из отдалённых источников. Акведук снабжал водой общественные бани, туалеты, фонтаны и частные дома. Акведуки также обеспечивали водой шахты, мельницы, фермы и сады.
В римских акведуках вода двигалась только под действием силы тяжести, обычно под очень небольшим уклоном в трубах из камня, кирпича или римского бетона. Иногда строили напорные акведуки с более крутым уклоном. Большинство трубопроводов были спрятаны под землей, следуя естественным препятствиям на местности; холмы и горы чаще обходили, реже пробивали туннель. Глубокие долины при пересечении углублений поверхности с перепадом больше 50 метров были соединены мостами или вода заводилась в свинцовые, керамические или каменные трубы — дюкеры (хотя почти всегда для этих целей использовали внутренности мостов). В современной гидротехнике используются аналогичные методы, позволяющие коллекторам и водным трубам пересекать различные углубления.
Большинство акведуков были оборудованы отстойниками, которые уменьшали количество примесей, попадавших в воду из-за размытия стенок труб. Castella Aquae (распределительные баки) затем регулировали подачу воды по отдельным направлениям. Сток воды из акведуков иногда питал городские мельницы или очищал водопровод и канализацию.
Самый первый римский акведук принес воду на городской скотный рынок. К третьему веку нашей эры в Риме было построено одиннадцать акведуков, что позволило очень щедро снабжать водой более миллиона человек. Большая часть воды обеспечивала многочисленные римские общественные бани. Города по всей Римской империи подражали этой модели и финансировали акведуки как объекты общественного интереса и престижа.
Многие римские акведуки оказались очень прочными и долговечными. Некоторые использовались до раннего нового времени, и остатки некоторых все ещё частично в действии. Методы строительства акведуков упоминаются Витрувием в его работе De Architectura (I век н. э.). Секст Юлий Фронтин более подробно рассказывает в своем официальном отчёте о проблемах, использовании и злоупотреблениях общественного водоснабжения Имперского Рима. Известные примеры архитектуры акведука включают опорные стойки акведука в Сеговии и питаемые акведуком цистерны Константинополя.
Акведуки в Римской империи Сотни подобных акведуков были построены по всей Римской империи. Многие из них пришли в ветхость и были разрушены или уничтожены войнами, но ряд нетронутых частей сохранились до сегодняшнего дня. Например, акведук Загуан длиной 92,5 км был построен во II веке для снабжения Карфагена (в современном Тунисе). Примеры сохранившихся мостов включают Пон-дю-Гар в Провансе и акведук в Сеговии, Испания. Самый длинный трубопровод протяженностью более 240 км соединен с акведуком Валента в Константинополе.
Эта система по крайней мере в два с половиной раза длиннее, чем самые длинные римские акведуки в Карфагене и Кельне, но, возможно, ещё более значительным является тот факт, что это самое важное достижение геодезии любого доиндустриального общества. Его конкурентом с точки зрения длины, сложности и стоимости строительства является акведук Аква Августа, который снабжал весь регион, включая по меньшей мере 9 городов, в том числе крупные порты Неаполя и Мизена, где корабли, используемые торговцами и римским военным флотом, требовали обильных запасов пресной воды.
Планирование, геодезия и строительство
Планирование Будь то государственные или частные сооружения, акведуки охранялись и регулировались законом. Любой предложенный акведук должен был быть представлен на рассмотрение гражданских властей. Разрешение (от сената или местных властей) было предоставлено только в том случае, если предложение уважало права других граждан на воду; В целом римские общины заботились о распределении общих водных ресурсов в соответствии с потребностями. Земля, на которой был построен финансируемый государством акведук, может быть государственной землей (ager publicus) или находится в частной собственности, но в любом случае на него распространяются ограничения на использование и посягательство на постройку, которое может повредить структуру акведука. С этой целью финансируемые государством акведуки резервировали широкий коридор земли, до 15 футов с каждой стороны внешней края акведука. Пахота, земледелие и строительство были запрещены в пределах этой зоны отчуждения. Такое регулирование было необходимо для долгосрочной целостности и обслуживания акведука, но не всегда было легко принято или легко обеспечивалось на местном уровне, особенно когда ager publicus понималось как общая собственность. Для некоторых частных или небольших муниципальных акведуков могут применяться менее строгие и формальные меры.
Источники воды Родники были, безусловно, самым распространённым источником воды в акведуках, например, большая часть воды в акведуках города Рима поступала из различных источников в долине Анио и окружающих нагорьях. Вода из родников заводилась в каменные или бетонные резервуары с крышами, а затем в саму трубу акведука. Pезервуар (Колодезный дом) состоит из каменной кладки или кирпича с промежутками, через которые должна быть собрана водa. В последующем водохранилище могут оседать твёрдые вещества, переносимые в воде. Он тщательно спроектирован и защищен крышей и другими конструкциями,
Рассеянные нити источников могут потребовать нескольких боковых каналов, питающих основной канал. Некоторые системы черпали воду из открытых, специально построенных водохранилищ с плотинами, два из которых (все ещё функционирующие) снабжали акведук в провинциальном городе Эмерита Августа (нынешняя Мерида, Испания).
Римская геодезия
После выбора подходящего места для строительства акведука, n необходимо было удостовериться, что местность будет обеспечивать постоянный уклон на всей его протяжённости. Римские инженеры использовали различные геодезические инструменты, чтобы наметить путь акведука через ландшафт. Используя инструменты, похожие на современный уровень, римские инженеры могли определять уклон с точностью до 0,1 градуса — то есть ~1.7 м уклона на 1 км акведука. Кроме того, все сооружения, которые соединялись с основным акведуком (мосты, туннели), также должны были сохранять заданный уклон.
После решения о строительстве, римские землемеры () начинали заниматься разметкой будущих маршрутов. Во время работы они использовали следующие приборы:
Грома (предок современного угломера) — использовалась для начертания прямых углов. Состоял из крестовины, на четырёх концах которых привязывались нитки со свинцовыми грузиками. Этот инструмент позволял проводить перпендикулярные прямые. Хоробат — длинная негнущаяся линейка (около 6 м) на специальных подставках. В верхней части линейки была вырезана канавка, в которую заливалась вода. Инструмент использовался для определения уклона в местностях с неровным рельефом. Диоптр — треугольный инструмент, к которому подвешивалась нитка со свинцовым грузиком. Использовался для установки направления на объект. Диоптр, инструмент, первоначально использовавшийся в эллинистической астрономии, использовался для измерения углов между звездами. Диоптр также часто использовался в качестве инструмента для обозначения двух противоположных точек на горе и для рытья прямого туннеля.
Римляне использовали одометр для измерения расстояний. Это было сделано путем подсчета числа оборотов колеса и умножения этого числа на окружность этого колеса. Одометр для измерения расстояния был впервые описан Витрувием около 27 и 23 до н. э., хотя фактическим изобретателем мог быть Архимед Сиракузский (ок. 287 г. до н. э. — ок. 212 г. до н. э.) во время Первой Пунической войны. Одометр Витрувия был основан на колесах колесницы диаметром 1,2 м, которые поворачивались 400 раз на одну римскую милю (около 1400 м). Для каждого оборота палец на оси включал зубчатое колесо с 400 зубьями, поворачивая его таким образом на один полный оборот на милю.
Строители очень хорошо использовали природные особенности рельефа. В тех случаях, когда вода с одного уровня приходила на следующий слишком высоко, то для того, чтобы избежать изменения угла наклона, создавались специальные резервуары, накапливающие воду и выравнивающие уровни (вода, падающая в них водопадом, успокаивалась).
Римский бетон
Неясно, когда был разработан римский бетон, но он был широко распространён и широко использовался примерно с 150 г. до н. э. Некоторые учёные считают, что он был разработан за столетие до этого.
Римский бетон, как и любой бетон, состоит из заполнителя и строительного раствора — связующего вещества, смешанного с водой, которое со временем затвердевает. Совокупность ингредиентов варьировалась и включала куски камня, керамической плитки и кирпичного щебня из остатков ранее разрушенных зданий.
Гипс и негашеная известь использовались в качестве связующих. Вулканическая пыль, (пуццолан), была пущена в дело, там где она могла быть получена. Пуццолан делает бетон более устойчивым к соленой воде, чем современный бетон. Используемый пуццолановый раствор имел высокое содержание глинозема и кремнезема. Туф часто использовался как заполнитель.
Отверждение гидравлических цементов осуществляется в результате гидратации материалов и последующего химического и физического взаимодействия этих продуктов гидратации. Это отличалось от схватывания гашеных известковых растворов, наиболее распространённых цементов доримского мира. После укладки римский бетон проявлял небольшую пластичность, хотя сохранял некоторую устойчивость к растягивающим напряжениям.
Укладка пуццолановых цементов имеет много общего с укладкой их современного аналога, портландцемента. Состав с высоким содержанием кремнезема в римских пуццолановых цементах очень близок к составу современного цемента, в который были добавлены доменный шлак, летучая зола или пары кремнезема.
Витрувий, написавший около 25 г. до н. э. в своих «Десяти книгах по архитектуре», выделил типы заполнителей, подходящих для приготовления известковых растворов . Для бетона, он рекомендовал пуццолан (Pulvis puteolanus на латыни), У Витрувия указано соотношение 1 части извести и 3 частей пуццолана для цемента, используемого в зданиях, и 1: 2 для извести и пуццолана для подводных работ, по сути, такое же соотношение, как сегодня, для бетона, используемого в морских условиях.
Бетон opus caementicium, используемый для строительства акведука Айфель, состоял из оксида кальция (негашеная известь), песка, камней и воды. Для создания формы использовались доски, в которые заливался бетон. Современные тесты показали, что римский бетон полностью удовлетворяет требованиям к современному бетону.
Строительствo
Корни технических и организационных решений римской строительной технологии в Римской империи восходит к эллинистическим открытиям. В своей работе De architectura libri decem (22 г. до н. э.) римский офицер Витрувий описывает приемы и математические основы, принятые греками. Oписан принцип разделения на планирование (ratiocinatio) и исполняющую часть (fabrica). Он подчеркивает, что работа может выполняться только специально обученными специалистами, в то время как концепция доступна для «всех с научной точки зрения». Это разделение, вероятно, является основой для разделения на архитектора и мастера-строителя, которое все ещё широко распространено сегодня.
Первый «строительный кодекс» сохранился с 150 года нашей эры. В то время были изданы правила, которые регулировали, среди прочего, минимальную толщину стен и допустимую высоту жилых зданий.