Сайт строителя

Книга «Римский бетон». Глава Ⅲ Польза, прочность и красота.

Водоснабжение в Древнем Риме.

Строительство акведуков в Древнем Риме.

Акведуки - главное свидетельство величия Римской Империи.

Эти слова принадлежат Сексту Юлию Фронтину (кон. I - нач. II в. н. э.), крупному государственному деятелю Древнего Рима, который был дважды консулом, удачно воевал в Британии и на старости лет получил титул «водного смотрителя». Заняв такой высокий пост, Фронтин, досконально изучивший все технико-экономические вопросы, связанные со строительством и эксплуатацией водопроводов, написал книгу «Водопроводы города Рима»! которая имела большое значение не только в эпоху Римской империи, но и в последующие века. Многие строительные элементы в римских водопроводах были выполнены из бетона.

Вода у греков и римлян, как и у многих более древних народов. Считалась чем-то божественным, одним из основных элементов мироздания. Вероятно, это поверие пришло с Ближнего Востока, где пресная вода всегда была большой ценностью. Там же на Ближнем Востоке задолго до возникновения древнеримского государства для сбора воды строились дамбы, плотины и каменные водоводы. В VII в. до н. э. близ древней Ниневии был выстроен большой водовод длиной 40 км. Для переброски его через долину реки ассирийцы построили каменный мост (акведук) с пятью сводчатыми арками, каждая пролетом 2,74 м. На протяжении 900 м он представлял собой открытый канал, проложенный в искусственном каменном ложе, шириной около 2,3 м. Возможно, это был один из первых акведуков, построенных людьми.

В Древнем Риме водопроводы начали строить в конце VI в. до н. э. Первый большой водопровод в Риме соорудил Аппий Клавдий, известный строитель Аппиевой дороги. Это событие произошло в 312 г. до н. э., в один и тот же год с открытием первой стратегической дороги. Относительно небольшой по протяженности водопровод длиной 16,5 км большей частью проходил под землей, начинаясь за городом от родника в каменоломнях и заканчивался у Тибра, по соседству с гаванью, куда бойкие подрядчики привозили из Египта мраморные и гранитные блоки. Его так и называли - Аппиевым.

Большинство водопроводов, как, впрочем, и храмов, театров, дорог и других ответственных и уникальных сооружений, получили свое название по имени своих строителей, точнее людей, которые финансировали строительство и отвечали за него. Ими обычно являлись высокопоставленные государственные цензоры, преторы, эдилы, а нередко консулы и сами императоры.

В 272 г. до н. э. был заложен второй водопровод в Риме, который был закончен через два года. Он снабжал столицу водой из речки Анио, расположенной в 70 км от города.

Водоснабжение Рима затруднялось из-за сильно пересеченной местности, так как город расположен на семи холмах, окруженных плоской территорией Кампании. Водоснабжение осуществлялось с помощью водоводов, которые в пределах города располагались на акведуках - специальных сооружениях в виде мостов (рис. 24). Водовод проходил поверху акведука и представлял собой канал в виде желоба, выполненный из камня, кирпича или бетона. При подходе водопровода к городу устраивались водонапорные башни, которые по принципу действия напоминали современные водонапорные сооружения, хотя и отличались от них распределительными системами для воды.

Третий водопровод в Риме - аква Марция - построен в 44 г. до н. э. Это уникальное для того времени гидротехническое сооружение послужило эталоном для более позднего римского строительства. В книгах древнеримских авторов водопровод Марция упоминается как значительная веха великих дней Республики. Особенно на трассе водопровода выделялся грандиозный акведук, поднявшийся почти на 60 м над уровнем Тибра. Общая протяженность водопровода достигала 91,3 км, из которой надземная часть составляла 11,82 км, а суточный дебит подаваемой воды равнялся 200 тыс. м 3 . Построен он был из красивого природного камня руками рабов - пленных греков и карфагенян.

Рис. 24. Акведуки близ Рима, пересекающие Виа Латина, реконструкции

Его водопропускное русло имело ширину 1,37-1,68 м, а высоту 2,44-2,75 м. К сожалению, этот водопровод с его замечательной аркадой акведука дошел до нас в жалких развалинах, тем более, что сам акведук несколько раз перестраивался. Так через 17 лет после окончания строительства по нему был проложен акведук Тэпула, а еще через 100 лет - акведук Джулия, где в качестве строительного материала уже были использованы кирпич и бетон.

Во времена императора Августа, когда в стране развернулись большие строительные работы, во главе их становится друг и зять императора - полководец Марк Випсаний Агриппа. Ему приписывается строительство многих сооружений, включая храмы, термы и водопроводы.

В древности водоснабжение городов на сложной в плане рельефа территории осуществлялось с помощью сложных инженерных сооружений. Акведук - это один из вариантов прокладки магистрали от высотного источника к потребителям, расположенным ниже. В чем особенность таких конструкций и почему им отдавали предпочтение древние строители?

Акведук: что это такое?

В разных государствах пытались изобрести оптимальный вариант передачи воды от источника к потребителям. Если на пути случались сложности рельефа, а обойти их не было возможности или это было дорого, инженеры-конструкторы обычно обустраивали магистраль на высотных опорах.

Что означает "акведук"? Если переводить с латыни, то это по сути водовод. Однако многие с акведуками ассоциируют только сложные и часто красивые многоярусные конструкции, похожие на ступенчатые мосты. На самом деле акведук - это целостная система и должна рассматриваться комплексно на всей протяженности от источника до конечного пункта потребления.

Высотная конструкция, несомненно, играет важную роль в прохождении сложного отрезка трассы. Если она находится в городской черте, поблизости с жилыми зданиями, то инженеры старались сделать ее приятной для глаз. Но водовод состоял не только из красивых арок и опор. На всем протяжении (они могли составлять от нескольких сот метров до десятков километров) могли быть и подземные отрезки.

Водопровод такого масштаба строился не на год-два. Использоваться он мог десятилетиями, а то и века. Поэтому проектирование и само строительство велось тщательно. Камни для основания и опор подбирались и обрабатывались отдельно. Расчеты арок и перекрытий должны были быть безупречными. Конструкция подвергалась постоянным воздействиям ветров и осадков. Малейшие неточности или недочеты в процессе строительства могли свести на нет грандиозную работу.

История

Строительство мостов, эстакад и путепроводов практиковалось во многих древних государствах. Положить на такую конструкцию трубу или открытый желоб для провода воды пробовали и в Греции, и на Востоке, однако наибольшее распространение водоводы такого типа получили в античном Риме. Некоторые из них сохранились и до наших дней. Они не только являются памятниками архитектуры, но еще и находятся в действующем состоянии.

Другой вопрос, почему они получили такое распространение. На тот момент уже существовали в теории и на практике напорные трубопроводы для поставок воды, были системы, построенные по принципу сифона.

Римский акведук - что это такое? Древние конструкторы избрали для своего водоснабжения гравитационную самотечную систему. Большая часть этих акведуков были проложены на высотных опорах. В отдельных местах их высота составляла до пятидесяти метров.

Характеристика

Древние акведуки обычно строились из каменных блоков. Небольшие водоводы могли обустраиваться на сравнительно невысоких деревянных опорах. Позже, с развитием строительных технологий, инженеры применяли кирпич и бетон. Расцвет металлургии дал возможность использовать в сложных конструкциях сталь и чугун.

Устройство акведуков римского типа предполагает наличие водопроводной кюветы открытого или закрытого типа. Это своеобразный канал или желоб, сооружаемый из материалов, устойчивых к разрушительному воздействию водного потока. Для этого чаще всего применялись каменные блоки. Закрытый канал накрывался сверху сводом или плитами, чтобы исключить загрязнение воды.

Трубы, использовавшиеся в некоторых акведуках, на тот момент могли быть либо керамическими, либо свинцовыми. Керамика производилась из обожженной глины, но этот материал был ненадежным. Сверлить в каменных блоках отверстия было тяжело. О вреде свинца для здоровья человека на тот момент уже было известно. Однако с этим фактом мирились. К тому же в местах с жесткой водой свинцовые стенки труб быстро покрывались плотным слоем налета.

В древности большой город насчитывал от 500 тысяч человек. В расцвет империй в столицах могли постоянно проживать до двух миллионов граждан. Чтобы обеспечить их водой, необходима была надежная, постоянно функционирующая система. В отдельных городах одновременно мог работать десяток акведуков. Общая протяженность системы становилась свыше 400 км. Объем воды, подаваемый в сутки, по некоторым оценкам, мог составлять до 1,5 млн кубометров.

Акведук - это сложная система, и работала она таким образом, чтобы обеспечить постоянный естественный ток воды на всем своем протяжении под действием гравитационных сил. Расчеты производились так, чтобы уклон каналов был оптимальным. Далеко не все акведуки были в большинстве своем высотные. На долю таких сложных участков могло приходиться всего лишь до 10 % общей протяженности.

В отдельных случаях считалось целесообразным делать углубление в почве. Скальные породы рубили. Рыхлые грунты выкладывали обработанными блоками, которые накрывались сводами. Главной задачей было обеспечить постоянство уровня. В системе могли быть дополнительные резервуары. Они могли служить для отстаивания воды, накопления запасов, создания объемов для напорных сооружений.

Древние водопроводы и современность

Старинный акведук - это сложнейшая инженерная система. Разбираясь с устройством таких водопроводов, специалисты отмечают, что конструировали их настоящие зодчие. Надо понимать, что их авторы творили настоящие чудеса, проявляя глубокие познания в гидравлике, механике, строительстве.

Некоторые считают, что эти акведуки сохранились только из-за того, что в них был заложен многократный запас прочности. Однако современные исследования и изучения действующих систем доказывают, что они отвечают требованиям современных водопроводов. Известно, что инженеры тех времен умели рассчитать нагрузки и сопротивление материалов при строительстве. Однако как они смогли вычислить действие опрокидывающих сил ветров и паводков, остается загадкой. Формулы для расчетов коэффициентов самотечного водопровода появились спустя много веков. А действующая на тот момент система математических расчетов с использованием камешков и счетных досок была очень трудоемкой и неудобной.

Легенды и факты

Несмотря на грандиозность и сложность римских акведуков, в их системах не было запорной арматуры. Вода текла постоянно: и днем, и ночью. Расход ее был огромен даже по нынешним меркам. Но плюсом такого расточительства было то, что канализация постоянно промывалась, было меньше проблем с засорами.

Акведук - это действительно грандиозное архитектурное сооружение. Недаром по одной из легенд, авторство всемирно известной арочной конструкции в Сеговии приписывают дьяволу. Будто это он построил грандиозное сооружение в обмен на заложенную душу девушки. Но она вовремя спохватилась и вымолила у Всевышнего прощение. Тот не дал закончить строительство. Дьявол не успел положить всего один камень. Горожане сообща доделали работу и после освящения запустили водопровод в действие.

Римские Акведуки
Ничто лучше не говорит о характере устройства древнеримских городов, как акведуки. «Акведуки - главное свидетельство величия Римской империи», - утверждал сенатор Юлий Фронтин, заведовавший в начале II в. водоснабжением Рима. Чистая вода из горного источника, как известно, во все времена считалась самой лучшей питьевой водой. Широкое распространение в римских городах бань - терм, общественных и частных, также требовало много воды.
Необходимость снабжения огромного, с миллионным населением, Рима водой заставляла создавать каналы, шлюзы, резервуары для регулировки воды, длинные акведуки. Эта традиция вскоре распространилась по всей Римской империи. Везде, будь то в Галлии или во Фракии, римляне старались создать максимальные условия комфорта. Каждый римский город обязательно обеспечивался водой в нужном количестве не только для питья, но и для терм (бань), как общественных, так и частных. Вода бралась из колодцев, но большей частью доставлялась из горных источников водопроводами. Там, где на дороге встречались овраги, ущелья или склоны холмов, сооружались каменные арочные акведуки. Эти чисто утилитарные постройки римлян этого времени свидетельствуют о высоком уровне их мастерства и достижениях инженерной мысли.

Первый акведук появился в Риме еще в IV в. до н.э., а к III в. н.э., когда население города превысило миллион человек, Рим снабжало водой уже 11 огромных акведуков. Юлий Фронтин гордо заявляет, что «нельзя сравнивать их каменные громады с бесполезными пирамидами Египта или с самыми прославленными, но праздными сооружениями греков».
В I в. нашей эры в Риме был воздвигнут грандиозный и прекрасный в своем величии акведук императора Клавдия. «Ничего более удивительного не было на всем земном шаре», - писал о нем видный римский ученый Плиний Старший. Старый акведук Марция, обходивший возвышенности и овраги, имел длину 90 км. Акведук Клавдия, достигавший высоты 27 м, благодаря многим мостам и тоннелям был короче на 30 км. Акведук пересекал сближающиеся около Рима и идущие у городской стены почти рядом Лабиканскую и Пренестинскую дороги. В этом месте под акведуком были сооружены огромные двухпролетные ворота, называемые Порта Маджоре. Сложенные из грубых блоков травертина, они производят впечатление особенной мощности.

Замечательным инженерным и в то же время архитектурным памятником II в. н.э. является знаменитый акведук через реку Гард на юге Франции, носящий современное название Пон-дю-Гар - Гардский мост.
Гардский акведук был построен для снабжения водой города Ним (Немаус) - одного из центров богатой и процветающей римской провинции Галлии. Это величественное и гармоничное сооружение является единственной сохранившейся частью протянувшегося на 50 км Нимского акведука. В Ним вода бежала с возвышенности по водопроводным трубам протяженностью до 30 км. Препятствием для прокладки труб водопровода явилась река Гард. Через нее, в 22 километрах от Нима, и был построен мост в виде трехъярусной аркады высотой 49 м.

Это замечательное инженерное сооружение было создано в конце 1 в. до н.э. Замысел его строительства связывают с именем римского полководца Марка Агриппы - зятя и ближайшего помощника императора Октавиана Августа.
Длина моста составляет 275 м. Он состоит из трех арочных ярусов. Первый ярус состоит из шести арок, пролеты которых имеют ширину от 16 до 24 м. Центральная арка, соединяющая берега реки, имеет пролет в 24,4 м. Над первым ярусом расположен второй, насчитывающий 11 арок такого же размера. Третий, верхний ярус, несущий водоводную трубу, состоит из 35 значительно меньших (4.6 м) арок.

Гардский мост - идеальный образец кладки из тесаного камня. Особую сложность для строителей представляла кладка арок. Особенностью сооружения является то, что тщательно подогнанные каменные блоки, подобно многим лучшим римским постройкам, были уложены без известкового раствора. На 8-й арке второго яруса начертано имя «Вераний». Возможно, так звали архитектора, строителя моста.

Выстроенный из золотистого камня мост Пон-дю-Гар - прекрасное создание человеческой мысли, объединившей инженерный расчет и требования эстетического вкуса. «Вид этого простого и благородного сооружения, - писал Жан-Жак Руссо,- поразил меня тем сильнее, что оно находится среди пустыни, где тишина и одиночество делают памятник еще более потрясающим, а восхищение им более сильным». До сих пор Гардский мост используется как переправа через реку. Красота, ритмичность его аркад, удачное размещение их по ярусам еще более подчеркиваются гармонией с окружающим пейзажем.

В Испании, в городе Сеговия, сохранился акведук, достигающий высоты 30 м. Это одно из самых грандиозных сооружений римской эпохи. Сложенный из насухо уложенных блоков гранита, он производит неотразимое впечатление. Точная дата постройки акведука неизвестна, вероятнее всего, это конец I - первая половины II в. н.э., времена правления императоров Веспасиана и Траяна. По акведуку в Сеговию поступает вода из реки Риофрио, и его протяженность составляет 17 км. Огромный, 728-метровой длины пролет, опирающийся на 119 арок, переброшен над предместьями старого города. Другой пролет, 276-метровой длины и высотой 28,9 м, поддерживаемый двумя рядами аркад, пересекает городской центр. Первоначально вода из акведука поступала в большую цистерну, носившую название Касерон, а уже оттуда распределялась по системам городского водопровода.

В XI столетии акведук был частично разрушен маврами, но в XV в. восстановлен. До сих пор это сооружение римской эпохи снабжает водой кварталы Сеговии.
В Северной Африке акведук длиной в 23 км, ведущий в город Цезарею, имел в отдельных участках аркатурные мосты в три яруса. В нумидийский город Мактар вода бежала за 9 км, а в Карфаген - за 80 км. Обильное снабжение городов водой позволило строить обширные общественные термы с большими бассейнами не только для купания, но и для плавания, а на площадях устраивать великолепные фонтаны, украшенные статуями.

Главным достижением инженерной мысли древнего Рима часто признается строительство акведуков. Именно эти сооружения выполняли важнейшую функцию водоснабжения городов, потребляющих все больше и больше воды. Но в узком смысле под акведуком понимают не всю систему водопровода, а лишь ее часть, являющуюся переправой через реки, овраги, дороги. И именно эти части сложной системы водоснабжения в настоящее время и привлекают тысячи туристов. Итак, сегодня посмотрим на римские акведуки.

История римских акведуков

Строительство акведуков началось в Риме. Население этого города превысило миллион жителей, и появилась потребность в снабжении города не только водой для питья, но и для технических целей. Здесь стоит вспомнить желание римлян создать повсеместный комфорт и обильное распространение римских терм-бань. Конечно, можно было брать воду из колодцев, но рост потребления заставил делать прямой подвод воды из горных источников.

Акведук в Риме появился уже в IV веке до нашей эры, а к III веку до н.э. здесь их насчитывалось уже 11 штук. В I веке нашей эры был построен знаменитый акведук Клавдия, который при высоте 27 метров был короче старого акведука Марция на 30 км (общая длина примерно 60 километров). Сокращение расстояния было достигнуто благодаря множественному использованию системы тоннелей и мостов.

Акведук Клавдия

Пон-дю-Гар в Ниме (Фрация)

Другой знаменитый римский акведук был сооружен во II веке нашей эры на юге Франции через реку Гард. Современное его название - Пон-дю-Гар или Гардский мост. Акведук обеспечивал водой город Ним. Мост является единственным дожившим до наших дней остатком сложной системы Нимского акведука, протянувшегося на 50 километров. Высота моста составляет 49 метров, длина - 275 метров. Выделяется три арочных уровня. Первый уровень составляют 6 арок. Центральная арка этого уровня, соединяющая берега реки, имеет пролет 24,4 метра. Второй уровень насчитывает уже 11 арок. Последний третий уровень, предназначенный для водопроводной трубы, имеет 35 арок меньшего размера. Пон-дю-Гар и в настоящее время используется в качестве мостовой переправы.

Пон-дю-Гар

Римский акведук в Сеговии (Испания)

Следующий акведук расположен в испанском городе Сеговия. Высота акведука 30 метров, протяженность 17 километров. Один из сохранившихся пролетов сейчас расположен прямо в центре города. Для обеспечения центрального водоснабжения в былые времена вода из этого акведука поступала в центральную цистерну, откуда уже распределялась по прочим внутригородским системам. В XI веке этот акведук подвергается частичному разрушению маврами, но в XV веке он восстанавливается и до сих пор обеспечивает водоснабжение районов Сеговии.

Акведук в Сеговии

Римские акведуками сооружались даже в Африке. Водоснабжением были обеспечены Цезария (акведук 23 км), Мактар (9 км), Карфаген (80 км).

Как подметил Юлий Фронтин (главный водоснабженец Рима в начале II века), акведуки являются главным свидетельством величия Римской империи, и их нельзя даже сравнивать с бесполезными египетскими пирамидами и прочими праздными постройками Греции. И действительно, эти системы водоснабжения дали толчок к развитию цивилизации, укоренили строительство бань, бассейнов, фонтанов. А учитывая то, что некоторые из этих построек времен величия древнего Рима функционируют и до наших дней, стоит только удивляться и наслаждаться их величием и гением инженерной мысли глубокой древности.

Французский департамент Гар (провинция Прованс, Франция) - одно из счастливейших мест, где сохранился акведук - древнеримский памятник. Называется он Гарский мост - Pont du Gard, который построен примерно в 19 столетии до н.э. Он изящно перекинулся через реку Гардон, прежде известную как Гар.

Древнеримские акведуки выполняли роль поставщиков воды для населения. Гидроэнергетические и системы орошения тоже получали подпитку от акведуков.

Их называют также водоводами. Каждый из них представляет собой мост, расположенный над рекой, дорой либо рвом. Достаточная ширина этих сооружений позволяла свободно проплывать под ними кораблям. Материалом для возведения античных строений служили камень, кирпич, железобетон, сталь. Архитекторы Древнего Рима в основании акведуков использовали столбы - каменные, чугунные или кирпичные и береговой устой, на котором размещаются трубы или кюветы. Чтобы сооружение было более устойчивым, опоры соединялись арками из камня.

Хотя древние римляне и гордились подобными инженерными устройствами, изобрели их первыми в Древнем Египте. Там акведуки возводились с применением известняка. Размеры их были поскромнее. И водовод, по которому шло снабжение водой города Ниневия, тогдашней столицы, составил в высоту - 10м, в длину - 300 м при общей протяженности акведука в 80 км.

Тем не менее уже в 7 в. до н.э. появились водоводы, выполненные в римском стиле. Через 11 из них длиной в общем около 350 км живительная влага текла в Рим. Самым протяженным считается акведук, расположенный в Карфагене, ныне современный Тунис, - его длина 141 км. Но основная их часть пролегала под землей. Примером может служить акведук Айфель (Германия). Это строение и сейчас можно увидеть возле Кельна, в который доставлялась вода по такому подземному водопроводу.

Акведуки Древнего Рима строились из современных по тому времени материалов, например водоустойчивого пуццоланового бетона. Но они были устроены слишком сложно, несмотря на точные параметры, заложенные в их конструкцию. К примеру, крен акведука Pont du Gard составляет лишь 34 см на 1 км, а его спуск - 17 м по откосной линии. И это при длине в 50 км. Такая конструкция позволяла оставаться акведукам современными и через 1 тыс. лет по прошествии, когда уже пала Римская империя.

А все потому, что вода доставлялась при помощи силы тяжести, что являлось чрезвычайно эффективным. И многое из опыта древнеримских строителей используется до сих пор. Хотя, к сожалению, подавляющая часть их практических знаний исчезла в далекие годы Темных войн. Лишь в 19 столетии сооружение акведуков возродилось.

По счастью, история сохранила потомкам следы творчества древнеримских инженеров. Путешественники и сегодня могут удивляться почти ювелирным очертаниям некоторых акведуков. Разбросанные по всему миру, они есть во многих нынешних странах. Парк акведуков в Италии и акведук Кейсарии - в Израиле, водоводы - Наска (Перу) и Хампи (Индия), а также акведук Les Ferreres в Испании. Вызывают восхищение подобные сооружения в Турции - Валента, в Испании - Сеговия.