Акведук – это... История, характеристика акведуков

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.

Как работает акведук?

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.