Инженерное чудо древности: как римляне строили акведуки, пережившие империи

Римские акведуки тянулись на сотни километров и работали веками. Секрет — в точных геодезических расчетах, особом бетоне и постоянном обслуживании. Один из них, Aqua Virgo, до сих пор снабжает Рим водой.

Римляне хорошо известны своими акведуками, которые доставляли воду в их города и поселения.

Эти акведуки иногда тянулись на очень большие расстояния. Например, акведук Валента, снабжавший водой Константинополь (современный Стамбул), имел длину 250 миль (400 километров), говорится в заявлении Университета Иоганна Гутенберга в Майнце.

Акведуки также просуществовали очень долго; их остатки — одни из самых заметных римских архитектурных находок, которые можно увидеть сегодня. Все это демонстрирует инженерное мастерство римлян. Так как же римлянам удавалось строить такие большие и долговечные акведуки?

Прокладка маршрута

Сначала римляне выбирали источник воды для акведука, причем популярным выбором были родники. Акведуки нужно было проектировать так, чтобы вода текла к городу или поселению. Успешное строительство акведуков «достигалось за счет постоянного небольшого уклона вниз от родника до его конечной точки», такой как Рим, рассказала Live Science в электронном письме Энн Ольга Колоски-Остров, профессор классических наук и почетный заведующий кафедрой Брандейского университета в Массачусетсе.

Римским геодезистам приходилось тщательно проектировать маршрут. «Чтобы выбрать маршрут с необходимым уклоном, римские геодезисты использовали либо либру, либо диоптру», — рассказал Live Science в электронном письме Джозеф Льюис, археолог из Кембриджского университета.

Диоптра имела форму диска с визирной планкой посередине. Ее можно было подвешивать на подставке, и геодезист смотрел через визирную планку на вешки в земле, чтобы определить их высоты. «Геодезисты смотрели через визирную планку на измерительные вешки, чтобы измерить разницу высот», — сказал Льюис.

Точная конструкция либры неясна, но известно, что у нее был отвес, подвешенный в воздухе, и геодезист мог сравнивать его с вешками в земле, чтобы определить разницу высот. «Геодезисты устанавливали либру вдоль предполагаемых маршрутов акведука и смотрели вперед и назад по калиброванным вешкам, — объяснил Льюис, отметив, что это позволяло им определять разницу высот местности».

Строительство долговечного акведука

Римляне использовали форму бетона, которая, как правило, служила гораздо дольше современного. В римском бетоне использовался пуццолан — пеплоподобное вещество, которое смешивали с известью и водой для получения прочного бетона, затвердевавшего при контакте с водой.

«Римский бетон, безусловно, играл важную роль, особенно в мостах, аркадах и других конструктивных элементах», — сказал в электронном письме Джованни Де Фео, профессор промышленного инжиниринга Университета Салерно в Италии.

Но это был не единственный фактор, позволивший римским акведукам просуществовать так долго.

«Я считаю, что их замечательная сохранность — результат сочетания факторов», — сказал Де Фео. Например, римляне тщательно выбирали маршруты, проходившие по стабильным геологическим формациям.

Регулярное обслуживание, которое во многих случаях продолжалось и в Средние века, также помогло римским акведукам выдержать испытание временем, отметил Де Фео. Это означает, что они старались избегать вулканов и других нестабильных ландшафтов.

Акведуки не всегда проходили над землей; иногда у них были длинные подземные участки в местах, где ландшафт затруднял наземную прокладку. Некоторые «акведуки почти не имели участков над землей за пределами города, в то время как другие шли по аркам на значительном расстоянии», писала Герда де Клейн, исследователь из Университета Радбауд в Нидерландах, в своей книге «Водоснабжение Древнего Рима» (J.C. Gieben, 2001).

По мере приближения воды к городу она иногда попадала в бассейны, которые помогали удалять грязь и другие видимые загрязнения. «Вода собиралась в бассейне, осадок опускался на дно, затем вода продолжала свой путь к распределительному резервуару», — сказал в электронном письме Гарри Эванс, почетный профессор классических наук Фордхемского университета.

Число рабочих, необходимых для строительства акведука, зависело от его размера и сроков завершения. Адрианов акведук в Афинах, протяженностью около 12,4 мили (20 км), мог быть построен за 15 лет командой из примерно 500 рабочих, подсчитали исследователи в статье 2022 года.

Обслуживание акведука

После постройки акведука регулярное обслуживание поддерживало его в хорошем состоянии. Сис Пассхир, руководитель отдела тектонофизики Университета Иоганна Гутенберга в Майнце, изучал римский акведук в Дивоне во Франции. В исследовании 2023 года Пассхир и его коллеги обнаружили, что со временем на акведуке накапливался карбонат. Обслуживающие работники «частично соскабливали» карбонат, прежде чем заново штукатурить акведук, рассказал Пассхир Live Science в электронном письме. На некоторых других акведуках они не утруждались соскабливанием, а «просто штукатурили поверх карбоната, никогда ничего не очищая», — сказал он.

Для поддержания акведуков в рабочем состоянии требовалось значительное число работников, но оно варьировалось в зависимости от размера акведука. Для «небольшого места, такого как Дивона, команды из дюжины человек, вероятно, было бы достаточно, — сказал Пассхир. — Мы знаем, что в Риме был штат из нескольких сотен человек для поддержания акведуков в рабочем состоянии».

Даже после падения Римской империи многие акведуки сохранились, поскольку некоторые использовались и обслуживались в Средние века и даже в новое время. Один из акведуков — Aqua Virgo, построенный в 19 году до н. э., — до сих пор доставляет воду в Рим.

Вода, которая течет сквозь века

Римские акведуки — не просто инженерные сооружения. Это система, которая обеспечивала жизнь огромного мегаполиса на протяжении столетий и продолжала работать после гибели создавшей ее цивилизации.

Точность геодезии поражает даже сегодня. Без современных инструментов, используя лишь примитивные приспособления, римские инженеры выдерживали уклон в доли процента на десятках километров. Малейшая ошибка означала бы застой или слишком быстрый поток.

Бетон на основе пуццолана — пример технологии, которую современная наука лишь недавно начала понимать. В отличие от портландцемента, который трескается и рассыпается через десятилетия, римский бетон со временем становился только прочнее, особенно в контакте с водой.

Но главный секрет долговечности — не материалы, а люди. Пока были работники, которые чистили, штукатурили и ремонтировали акведуки, они работали. Когда империя пала и обслуживание прекратилось, многие водоводы пришли в упадок — не потому что плохо построены, а потому что о них забыли.

Aqua Virgo, работающий уже более двух тысячелетий, — живое доказательство: то, что построено с умом и заботой, может пережить империи.

Источники: комментарии Энн Ольги Колоски-Остров, Джозефа Льюиса, Джованни Де Фео, Гарри Эванса и Сиса Пассхира; книга Герды де Клейн «Водоснабжение Древнего Рима»; исследование 2022 года об Адриановом акведуке.