Айфельский акведук — один из наиболее протяжённых акведуков Римской империи. Сооружение такого уровня является наглядной демонстрацией инженерного искусства древнеримских инженеров, чей уровень мастерства был утерян в Средние века.
Акведук Айфель, строительство которого было закончено в 80 году н. э., нёс свои воды на расстояние более 95 км с гор Айфель (расположенных на территории современной Германии) в древний город Colonia Claudia Ara Agrippinensium (современный Кёльн). Если же учитывать дополнительные участки акведука, ведущие к источникам, то его протяжённость составит 130 км. В отличие от большинства других римских акведуков Айфель был спроектирован таким образом, чтобы лишь минимально необходимая часть его конструкций проходила по поверхности. Акведук практически на всём своём протяжении расположен под землёй, что защищало его от повреждений и замерзания, и вода в нём движется исключительно под действием гравитации без каких-либо дополнительных устройств. Акведук Айфель также включает в себя несколько мостов (длиной до 1400 м), строительство которых было необходимо для преодоления равнин и рек.
История
До постройки акведука Айфель город Кёльн получал воду из акведука Vorgebirge («предгорье»), который черпал свои воды в источниках региона Вилль и шёл на запад города. С ростом Кёльна пропускной способности этого акведука стало не хватать; кроме того, его источники периодически пересыхали, а вода содержала некоторое количество ила. Для решения этой проблемы было принято решение строить акведук, берущий своё начало в горах Айфель.
Акведук Айфель был построен в северной части региона. Строили его из камней и бетона, в форме арки. Его максимальная пропускная способность составляла 20 000 кубометров питьевой воды в день. Воды из акведука Айфель использовались для питания фонтанов, бань и частных домов Кёльна. Акведук без перерывов использовался вплоть до 260 года, когда он был частично разрушен во время первых набегов германских племён. После этого его так и не восстановили, а Кёльн продолжил получать воду только от акведука Vorgebirge.
Маршрут
Акведук Айфель брал своё начало у источника возле Неттерсхайма в долине реки Урфт. Затем по равнине он шёл к коммуне Калль, где пересекал водораздел реки Маас и Рейна. Римские инженеры выбрали это место для преодоления водораздела для того, чтобы не было необходимости строить ни насосы, ни туннель. Затем акведук шёл параллельно северной гряде гор Айфель, пересекая реку Эрфт возле селения Kreuzweingarten (в районе Ойскирхен) и реку Свист — здесь он представлял собой арочный мост. В районе селения Kottenforst, к северо-западу от Бонна, акведук Айфель проходил через возвышенность Vorgebirge. Наконец, он шёл через Брюль и Хюрт и заканчивался в Кёльне. С основным сооружением также соединялись акведуками несколько дополнительных источников, отвечавших римским строгим стандартам качества воды.
Архитектура
Для защиты от морозов бо́льшая часть акведука Айфель была проложена не по поверхности, а на глубине 1 м под землёй. Археологические раскопки показали, что римские инженеры делали каменную подложку, на которую ставилась U-образная труба из камней или бетона, а поверх неё устанавливалась защитная крыша-арка из обрезанных камней, скреплённых известковым раствором.
Для придания U-образной формы трубе из бетона и при формировании защитной крыши использовались брёвна и доски. Частички дерева были найдены в бетоне спустя 2000 лет. Внутренняя ширина акведука равнялась 70 см, высота — 1 м, то есть при необходимости работник мог войти внутрь акведука для проведения ремонтных работ. Снаружи акведук был оштукатурен для защиты от грязи и дождевой воды. В нескольких местах применялась дренажная система для отвода грунтовых вод.
Внутренняя сторона акведука также была оштукатурена; здесь применялась красная штукатурка под названием opus signinum. Она состояла из негашенной извести и толчёных кирпичей. Этот раствор затвердевал под воздействием воды и предотвращал утечки ключевой воды наружу. Небольшие трещины заделывались золой дерева.
Источники акведука
Несколько источников были специально подготовлены для направления их вод в акведук Айфель. Первый источник располагался в Grüner Pütz возле коммуны Неттерсхайм. Наиболее хорошо изученный источник — «Фонтан Клауса» (), — располагавшийся возле города Мехерних, был отреставрирован и сейчас находится под защитой государства. Конструкции источников менялись от места к месту для удовлетворения условий окружающей среды и соответствуют даже современным техническим требованиям.
Всего существовало четыре основных области с источниками: Grüner Pütz (Зелёный колодец) возле Неттерсхайма; Klausbrunnen (Фонтан Клауса) возле Мехерниха; Область источников возле Мехерниха-Урфей; Hausener Benden возле Мехерниха-Эйзерфей.
Источник Hausener Benden интересен тем, что был обнаружен только в 1938 году во время проведения работ по поиску источников питьевой воды для города Мехерних. Работники геологоразведки случайно наткнулись на линию акведука, питавшую основной акведук Айфель, и источник спустя почти 2000 лет всё ещё действовал. Акведук так хорошо сохранился и обладал таким высоким качеством воды, что был просто соединён с современной системой водоснабжения. Таким образом, для того, чтобы не повредить источник, археологические раскопки на его территории не проводились.
Требования римлян к качеству воды
Римляне предпочитали питьевую воду, обогащённую минералами. Римский архитектор Витрувий так описывал процедуру тестирования источника водыМарк Витрувий Поллион, De Architectura Libri Decem, 8.IV.1, перевод на русский язык:
Также Витрувий замечаетМарк Витрувий Поллион, De Architectura Libri Decem, 8.III.28, перевод на русский язык: «Мы должны с большой осторожностью и вниманием искать источники и отбирать их, учитывая здоровье народа». Вода в акведуке Айфель признавалась одной из лучших в империи.
Минеральная вода оставляет осадок карбоната кальция на стенках, и к 260 году вся внутренняя поверхность акведука была покрыта известняковыми отложениями толщиной до 20 см. Несмотря на сужение внутреннего сечения трубы, вода из акведука и сегодня могла бы доставляться в Кёльн, если разрушенные участки акведука были бы восстановлены. В Средние века отложения из акведука Айфель широко использовались как строительный материал.
Надземные секции акведука
По различным причинам существовало очень мало наземных участков акведука Айфель. Этим он отличается от большинства римских акведуков, например, Пон-дю-Гар на юге Франции. Можно перечислить следующие причины: маршрут акведука был специально выбран так, чтобы не возникало необходимости в строительстве надземных сооружений; подземное расположение акведука защищало воду от замерзания; температура воды, пришедшей в Кёльн, была достаточно комфортной из-за теплоизоляционных свойств земли; в случае войны подземные акведуки значительно меньше подвержены опасности быть разрушенными.
Тем не менее существовало несколько мест, где потребовалось построить надземные сооружения. Наиболее примечательными из них был арочный мост через реку Свист возле Райнбаха длиной 1400 м и высотой до 10 м. Археологи подсчитали, что мост насчитывал 295 арок шириной 3,56 м, однако до нашего времени мост не сохранился.
Меньший мост пересекал равнину возле Мехерниха. Его высота составляла также 10 м, длина — 70 м. Он достаточно хорошо сохранился до наших дней, подвергся реставрации и в настоящее время являет собой наглядную демонстрацию того, как выглядел акведук во времена Римской империи.
Конструкция римских акведуков Конструкция римских акведуков указывает на высокий уровень технических знаний римских инженеров. Лишь изредка римляне испытывали проблемы с низкокачественными работниками на важных проектах. Так, Секст Юлий Фронтин, ответственный за водоснабжение Рима, пишет:
Сроки и затраты на строительство
Учитывая геологоразведку в огромных масштабах, подземное строительство и большое количество работ по производству и укладке кирпичей, становится понятно, что конструкции таких размеров не строились сразу целиком. Вместо этого инженеры разделяли проект на несколько отдельных участков. Границы этих частей удалось восстановить археологам. Для акведука Айфель длина одного участка составляла 15 000 римских футов (4400 м). Кроме того, доказано, что геодезические работы проводились отдельно от строительства, точно так же, как это делается в наше время.
На каждый метр акведука в среднем требовалось выкопать 3-4 м³ земли, затем заложить 1,5 м³ бетона и наложить 2,2 м² штукатурки. Общие трудозатраты оцениваются в 475 000 трудодней. Учитывая то, что в году содержится в среднем 180 дней, подходящих для строительства, 2500 рабочих потратили бы 16 месяцев на завершение проекта. В реальности же строительство акведука Айфель потребовало ещё больше времени, так как приведённые расчёты не учитывают время, необходимые на геодезические работы и транспортировку большого количество строительных материалов.
После окончания работ, труба акведука была засыпана землёй, поверхность над ней выровнена. Возле акведука была построена специальная дорога, предназначенная для его обслуживания, которая также указывала жителям окрестных районов на то, что вокруг запрещено земледелие. Такие же дороги делались и возле других акведуков. Так, возле акведука, ведущего в Лион, Франция, стояли таблички со следующей надписью:
Римская геодезия
После выбора подходящего места для строительства акведука, необходимо было удостовериться, что местность будет обеспечивать постоянный уклон на всей его протяжённости. Используя инструменты, похожие на современный уровень, римские инженеры могли определять уклон с точностью до 0,05 градуса — то есть 1 м уклона на 1 км акведука. Кроме того, все сооружения, которые соединялись с основным акведуком (мосты, туннели), также должны были сохранять заданный уклон.
Строители акведука Айфель 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
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.
Функционирование акведука
Все 180 лет своего существования (с 80 по 260 годы н. э.) акведук требовал постоянного обслуживания, улучшений и чистки. Для проведения обслуживания работники спускались к трубе по специальным шахтам. Дополнительные шахты возводились в местах ремонта и на границах строительных регионов. Также существовали открытые бассейны в тех местах, где вода из нескольких источников объединялась в общую трубу — таким образом обслуживающий персонал мог выяснить, где произошла поломка.
Распределение воды в Древнем Кёльне
За несколько километров до конца акведук Айфель выходил на поверхность в виде моста высотой 10 м. Мост позволял доставлять воду в расположенные на возвышенностях кварталы города по герметичным трубам. Такие трубы изготовлялись из свинцовых пластинок, согнутых в кольцо и либо спаянных вместе, либо объединённых с помощью фланцев. Римляне использовали бронзовые краны.
Сначала вода из акведука попадала в общественные фонтаны, которые работали круглогодично. Сеть фонтанов была настолько плотной, что любой житель должен был пройти не более 50 м до ближайшего источника пресной воды. Кроме того, публичные бани, частные дома и даже общественные туалеты также снабжались водой. Сточные воды собирались в канализационные трубы под городом и выводились в Рейн ниже по течению. В настоящее время одна секция римской канализации открыта для посещения туристами под улицей Budengasse в Кёльне.
Акведук как источник камня