З яких постачаються водою віадуком. Акведук – це римський задум, втілений у всьому світі

Акведук (від лат. aqua - вода і duco - веду) - водовід (канал, труба) для подачі води до населених пунктів, зрошувальних та гідроенергетичних систем з розміщених вище їх джерел. Акведуком у вужчому значенні називають частину водопроводу як мосту над яром, річкою, дорогою. Достатні по ширині акведуки могли використовуватися судами (водний міст). Акведук за своєю структурою аналогічний віадуку, на відміну від того, що його використовують для перенесення води замість організації дороги або залізничної колії. Акведуки споруджуються з каменю, цегли, залізобетону або сталі. Такі споруди складаються з основи, на якій зводять кам'яні, чавунні або цегляні опори (зазвичай між ними для стійкості поміщають кам'яні арки), та берегового устою, на яку укладаються труби або влаштовуються кювети.

РИМСЬКІ акведуки – один із шедеврів античного інженерного мистецтва. Ось що про них писав у своїй книзі Секст Юлій Фронтін (35 - бл. 103 р. н. е.), римський претор і наглядач акведуків: «Хіба можна порівняти безглузді піраміди або марні, хоч і відомі, будови греків з цими такими необхідними спорудами, що ведуть так багато води?». Зауважимо, що римляни були першопрохідцями у будівництві водопроводів. Ще раніше водопроводи використовувалися у таких древніх державах, як Ассирія, Єгипет, Індія та Персія.

Навіщо потрібні були акведуки?
Стародавні міста зазвичай будувалися поблизу великих водойм, і Рим був винятком. Спочатку воду брали з річки Тибр та найближчих до неї джерел та колодязів. Однак із IV століття до н. е. Рим почав швидко розростатися, а разом з ним зростала потреба у воді.
Оскільки водогін був у будинках лише небагатьох людей, римляни збудували сотні особистих та громадських лазень, званих термами. Першу громадську лазню у Римі постачав водою Аква Вірго - акведук, відкритий 19 року по зв. е. Він був побудований Марком Агріппою, другом Цезаря Августа. На ремонт та розширення системи водопостачання в Римі Агріппа витратив значну частину свого неабиякого стану.
Терми були центром життя. У найбільших їх розміщувалися навіть сади і бібліотеки. Вода, що виходить з терм, текла безперервним потоком прямо в каналізацію, постійно змиваючи туди і відходи з латрин, або вбиралень, які примикали до терм.

Їх будівництво та обслуговування
Римські акведуки ... Можливо, у вашому поданні це масивні аркади, що тягнуться до самого горизонту. Але насправді аркади становили менше 20 відсотків акведуків, більша частина яких пролягала під землею. Така економічна конструкція захищала акведуки від ерозії та не перешкоджала землеробству та містобудуванню. Наприклад, довжина Аква Марція, побудованого 140 року до зв. е., була близько 92 кілометрів, проте його надземна частина - аркади - становила лише 11 кілометрів довжини.
До початку будівництва акведука інженери оцінювали воду передбачуваного джерела: її чистоту, швидкість течії та смак. Вони також брали до уваги стан здоров'я місцевих жителів, які її пили. Коли рішення про будівництво ухвалювалося, землеміри планували шлях пролягання акведука, розраховували кут його нахилу, а також довжину, ширину та глибину водного каналу. Як робочу силу, очевидно, використовувалися раби. На будівництво акведука могли йти роки, та й обходилося воно далеко не дешево, особливо якщо за проектом потрібно було зведення аркад.

Основні частини акведука

До того ж акведуки потрібно було ремонтувати та захищати від пошкоджень. Одночасно з цією метою у Римі було задіяно близько 700 людей. При проектуванні акведуків враховували їхній подальший ремонт та обслуговування. Наприклад, для доступу до підземних ділянок робилися люки та оглядові колодязі. А коли був потрібний капітальний ремонт, інженери на якийсь час відводили воду від пошкодженої частини акведука.

Міські акведуки
На початку ІІІ століття н. е. Рим постачався водою з 11 великих акведуків. Перший - Аква Аппія - було споруджено в 312 року до зв. е. Щодо невеликої - протяжністю близько 16 кілометрів, - він майже повністю проходив під землею. Аква Клавдія, що частково зберігся до наших днів, завдовжки близько 70 кілометрів включав близько 10 кілометрів аркад; деякі з них досягали 27 метрів заввишки.
Скільки води доставляли акведуки до міста? Величезна кількість. Наприклад, у Аква Марція, згаданого раніше, пропускна спроможність становила близько 190 000 кубометрів води на день. Досягаючи міських районів, вода самопливом, під впливом сили тяжкості, надходила у водорозподільні резервуари, та був у мережу трубопроводів. Через них вода йшла до інших розподільних ємностей або безпосередньо до споживачів. За деякими підрахунками, система водопостачання в Римі розрослася настільки, що на кожного мешканця припадало понад кубометр води на добу!
"Акведуки з'являлися скрізь, куди поширював свої володіння Рим", - йдеться в книзі, присвяченій акведукам (Roman Aqueducts & Water Supply). І сьогодні, подорожуючи Малою Азією, Францією, Іспанією та Північній Африці, люди так само захоплюються цими шедеврами інженерного мистецтва.

Французький департамент Гар (провінція Прованс, Франція) - одне з найщасливіших місць, де зберігся акведук - давньоримський пам'ятник. Називається він Гарський міст - Pont du Gard, побудований приблизно в 19 столітті до н.е. Він витончено перекинувся через річку Гардон, раніше відому як Гар.

Давньоримські акведуки виконували роль постачальників води населення. Гідроенергетичні та системи зрошення теж отримували підживлення від акведуків.

Їх називають водоводами. Кожен їх є міст, розташований над річкою, дорою чи ровом. Достатня ширина цих споруд дозволяла вільно пропливати під ними кораблям. Матеріалом для будівництва античних будівель служили камінь, цегла, залізобетон, сталь. Архітектори Стародавнього Риму в основі акведуків використовували стовпи - кам'яні, чавунні чи цегляні та береговий устой, на якому розміщуються труби чи кювети. Щоб споруда була більш стійкою, опори з'єднувалися арками з каменю.

Хоча древні римляни і пишалися подібними інженерними пристроями, винайшли їх першими в Стародавньому Єгипті. Там акведуки зводилися із застосуванням вапняку. Розміри їх були скромнішими. І водовід, яким йшло постачання водою міста Ніневія, тодішньої столиці, становив у висоту - 10м, у довжину - 300 м при загальній протяжності акведука в 80 км.

Проте вже у 7 ст. до н.е. з'явилися водоводи, виконані у римському стилі. Через 11 їх довжиною загалом близько 350 км живлюча волога текла Рим. Найдовшим вважається акведук, розташований у Карфагені, нині сучасний Туніс, - його довжина 141 км. Але основна їхня частина пролягала під землею. Прикладом може бути акведук Айфель (Німеччина). Цю будову і зараз можна побачити біля Кельна, в який доставлялася вода таким підземним водопроводом.

Акведуки Стародавнього Риму будувалися із сучасних на той час матеріалів, наприклад водостійкого пуццоланового бетону. Але вони були влаштовані надто складно, незважаючи на точні параметри, закладені в їхню конструкцію. Наприклад, крен акведука Pont du Gard складає лише 34 см на 1 км, а його спуск – 17 м по укосній лінії. І це при довжині 50 км. Така конструкція дозволяла залишатися акведукам сучасними і через 1 тис. років після того, як уже впала Римська імперія.

А все тому, що вода доставлялася за допомогою сили тяжіння, що було дуже ефективним. І багато з досвіду давньоримських будівельників використовується досі. Хоча, на жаль, переважна частина їхніх практичних знань зникла у далекі роки Темних війн. Лише у 19 столітті спорудження акведуків відродилося.

На щастя, історія зберегла нащадкам сліди творчості давньоримських інженерів. Мандрівники і сьогодні можуть дивуватися майже ювелірним контурам деяких акведуків. Розкидані по всьому світу вони є в багатьох нинішніх країнах. Парк акведуків в Італії та акведук Кейсарії – в Ізраїлі, водоводи – Наска (Перу) та Хампі (Індія), а також акведук Les Ferreres в Іспанії. Викликають захоплення подібні споруди в Туреччині – Валента, в Іспанії – Сеговія.

Термін «акведук» прийшов до нас з латинської мови (aguae ductus) і в перекладі означає «провідний воду» (agua – вода, duco – веду). Що таке акведук у сучасному російському розумінні? Це споруда для пропуску водних потоків на значній висоті через пересічену місцевість, що включає перешкоди природного та рукотворного походження.

Акведук використовується для забезпечення водою населених пунктів, промислових виробництв або сільськогосподарських угідь з віддаленого джерела води, що знаходиться на височині. Принцип роботи акведука полягає у вільній подачі води по жолобу, кювету, трубі під невеликим ухилом. Таким чином, використовуються фізичні закони, що дозволяють без додаткових зусиль переміщати величезні потоки води штучно створеними каналами.

З історії виникнення акведуків

Історія виникнення акведуків бере свій початок від стародавніх вавилонян та єгиптян, які навчилися будувати водоводи для постачання своїх жител водою, спостерігаючи за природною течією річок — з височини на нижчу ділянку.

Ще VII столітті до н.е. ассірійцями був зведений вапняковий акведук для забезпечення водою їхньої столиці Ніневії. Джерело від столиці відокремлювала широка долина. Протяжність водоводу становила 80 кілометрів, яке трисот метровий ділянку над долиною досягав десятиметрової висоти.

В історії збереглися відомості про акведуки, які споруджували племена майя та давні греки. Давньогрецький мандрівник, географ та історик Геродот заспівав акведук на острові Самос як одне із чудес світу.

Побудовані стародавніми римлянами акведуки значно відрізнялися від перших споруд за своєю технологією вже в ті часи для їхнього будівництва використовувалися такі водостійкі матеріали, як пуцолановий бетон.

У зведенні акведуків брали участь найкращі архітектори, які виробляють складні точні розрахунки. Наприклад, акведук у Провансі Пон-дю-Гар мав різницю у висоті між джерелом та кінцевим пунктом лише 17 метрів. При цьому його загальна довжина становила 50 кілометрів, причому на кожен кілометр ухил становив лише 34 сантиметри. Така точність та найкращі будівельні технології забезпечили римським акведукам багатовікове успішне використання — навіть через тисячу років після розвалу Римської імперії акведуки не втратили своєї технологічної значущості.

У деяких випадках під час будівництва акведуків перепад поверхні становив понад 50 метрів. А, щоб забезпечити вільне проходження водного потоку, будівельники створювали додатково напірний водовід (дюкер). Ці технології використовуються і сьогодні, коли під час прокладання водопроводів доводиться перетинати місця із значними поглибленнями.

Сучасне використання акведуків

У сучасному розумінні визначення, що таке акведук, полягає в описі споруди, призначеної для переміщення великих потоків води надземним способом. Враховуючи високу собівартість зведення та утримання акведуків у порівнянні з підземними водопроводами, сьогодні їхнє будівництво виправдане лише у густонаселених гористих країнах, переважно там, де прокладання підземного водоводу пов'язане з певними труднощами.

Однак у ряді країн експлуатуються акведуки, призначені для пропуску суден над руслом річки чи над долиною. Ці мостові конструкції дозволяють з'єднувати системи каналів, якими можуть пройти невеликі судна. Будівництво їх почалося ще XVII столітті, і деякі з них успішно діють і сьогодні.

Найбільш відомими сучасними водяними мостами для судноплавства є:

Магдебурзький судноплавний акведук (Німеччина, 2003 рік) довжиною 918 метрів, прокладений над поверхнею землі впоперек річки Ельби та з'єднує канали Ельбе-Хафель та Міттеланд.

Акведук Понткісіллте, Врексхем (Великобританія, 1795-1805 рр.). Водяний міст збудований у долині річки Ді для з'єднання вугільних шахт Денбігшира з національними судноплавними каналами через канал Еллесмер.

Поворотний міст, Бартон (Великобританія). Він споруджений на річці Ірвелл і призначений для перенесення каналу Бріджоутер через Манчестер Шип. Поворотний акведук збудований у 1894 році і не має аналогів у всьому світі.

Головним досягненням інженерної думки стародавнього РимуНерідко визнається будівництво акведуків. Саме ці споруди виконували найважливішу функцію водопостачання міст, що споживають дедалі більше води. Але у вузькому значенні під акведуком розуміють не всю систему водопроводу, а лише її частину, яка є переправою через річки, яри, дороги. І саме ці частини складної системи водопостачання зараз і приваблюють тисячі туристів. Тож сьогодні подивимося на римські акведуки.

Історія римських акведуків

Будівництво акведуків розпочалося у Римі. Населення цього міста перевищило мільйон жителів, і виникла потреба у постачанні міста як водою для пиття, а й у технічних цілей. Тут варто згадати бажання римлян створити повсюдний комфорт і рясно розповсюдження римських терм-лазень. Звичайно, можна було брати воду з колодязів, але зростання споживання змусило робити пряме підведення води з гірських джерел.

Акведук у Римі з'явився вже у IV столітті до нашої ери, а до III століття до н. тут їх було вже 11 штук. У I столітті нашої ери був побудований знаменитий акведук Клавдія, який при висоті 27 метрів був коротшим за старий акведук Марція на 30 км (загальна довжина приблизно 60 кілометрів). Скорочення відстані було досягнуто завдяки множинному використанню системи тунелів та мостів.

Акведук Клавдія

Пон-дю-Гар у Німі (Фрація)

Інший знаменитий римський акведук був споруджений у ІІ столітті нашої ери на півдні Франції через річку Гард. Сучасна його назва – Пон-дю-Гар або Гардський міст. Акведук забезпечував водою місто Нім. Міст є єдиним залишком складної системи Німського акведука, що дожив до наших днів, що протягнувся на 50 кілометрів. Висота мосту становить 49 метрів, довжина – 275 метрів. Виділяється три арочні рівні. Перший рівень становлять 6 арок. Центральна арка цього рівня, що сполучає береги річки, має проліт 24,4 метри. Другий рівень налічує вже 11 арок. Останній третій рівень призначений для водопровідної труби має 35 арок меншого розміру. Пон-дю-Гар і в даний час використовується як мостова переправа.

Пон-дю-Гар

Римський акведук у Сеговії (Іспанія)

Наступний акведук розташований в іспанському місті Сеговія. Висота акведука 30 метрів, довжина 17 кілометрів. Один з прольотів, що збереглися, зараз розташований прямо в центрі міста. Для забезпечення центрального водопостачання в минулі часи вода з цього акведука надходила до центральної цистерни, звідки вже розподілялася за іншими внутрішньоміськими системами. У XI столітті цей акведук зазнає часткового руйнування маврами, але у XV столітті він відновлюється і досі забезпечує водопостачання районів Сеговії.

Акведук у Сеговії

Римські акведуками споруджувалися навіть у Африці. Водопостачанням було забезпечено Цезарія (акведук 23 км), Мактар ​​(9 км), Карфаген (80 км).

Як зауважив Юлій Фронтін (головний водопостачальник Риму на початку II століття), акведуки є головним свідченням величі Римської імперії, і їх не можна навіть порівнювати з марними єгипетськими пірамідами та іншими пустими спорудами Греції. Ці системи водопостачання дали поштовх до розвитку цивілізації, вкоренили будівництво лазень, басейнів, фонтанів. А враховуючи те, що деякі з цих будівель часів величі стародавнього Риму функціонують і до наших днів, варто лише дивуватися і насолоджуватися їхньою величчю та генієм інженерної думки давнини.

У давнину водопостачання міст на складній плані рельєфу території здійснювалося з допомогою складних інженерних споруд. Акведук - це один із варіантів прокладання магістралі від висотного джерела до споживачів, що розташовані нижче. У чому особливість таких конструкцій і чому їм надавали перевагу стародавні будівельники?

Акведук: що це таке?

У різних країнах намагалися винайти оптимальний варіант передачі води від джерела до споживачів. Якщо по дорозі траплялися складності рельєфу, а обійти їх було можливості чи це було дорого, інженери-конструктори зазвичай облаштовували магістраль на висотних опорах.

Що означає "акведук"? Якщо перекладати з латині, це по суті водовід. Однак багато хто з акведуками асоціюють лише складні та часто красиві багатоярусні конструкції, схожі на східчасті мости. Насправді акведук - це цілісна система і має розглядатися комплексно по всій протяжності від джерела до кінцевого пункту споживання.

Висотна конструкція, безперечно, відіграє важливу роль у проходженні складного відрізка траси. Якщо вона знаходиться в межах міста, поблизу з житловими будинками, то інженери намагалися зробити її приємною для очей. Але водовід складався не лише з гарних арок та опор. На всьому протязі (вони могли становити від кількох сотень метрів до десятків кілометрів) могли бути і підземні відрізки.

Водопровід такого масштабу будувався не на рік-два. Використовуватися він міг десятиліттями, а то й століття. Тому проектування та саме будівництво велося ретельно. Камені для основи та опор підбиралися та оброблялися окремо. Розрахунки арок і перекриттів мали бути бездоганними. Конструкція піддавалася постійним впливам вітрів та опадів. Найменші неточності або недоліки в процесі будівництва могли звести нанівець грандіозну роботу.

Історія

Будівництво мостів, естакад та шляхопроводів практикувалося у багатьох давніх державах. Покласти на таку конструкцію трубу або відкритий жолоб для дроту води пробували і в Греції, і на Сході, проте найбільшого поширення водоводи такого типу набули в античному Римі. Деякі з них збереглися до наших днів. Вони не тільки є пам'ятками архітектури, але ще й перебувають у чинному стані.

Інше питання, чому вони набули такого поширення. На той момент вже існували в теорії та на практиці напірні трубопроводи для постачання води, були системи, побудовані за принципом сифона.

Римський акведук – що це таке? Давні конструктори обрали для свого водопостачання гравітаційну самопливну систему. Більшість цих акведуків були прокладені на висотних опорах. В окремих місцях їхня висота становила до п'ятдесяти метрів.

Характеристика

Стародавні акведуки зазвичай будувалися із кам'яних блоків. Невеликі водоводи могли облаштовуватись на порівняно невисоких дерев'яних опорах. Пізніше, з розвитком будівельних технологій, інженери застосовували цеглу та бетон. Розквіт металургії дав можливість використовувати у складних конструкціях сталь та чавун.

Пристрій акведуків римського типу передбачає наявність водопровідної кювети відкритого або закритого типу. Це своєрідний канал або жолоб, який споруджується з матеріалів, стійких до руйнівної дії водного потоку. І тому найчастіше застосовувалися кам'яні блоки. Закритий канал накривався зверху склепінням або плитами, щоб унеможливити забруднення води.

Труби, що використовувалися в деяких акведуках, на той момент могли бути керамічними або свинцевими. Кераміка виготовлялася з обпаленої глини, але цей матеріал був ненадійним. Свердлити в кам'яних блоках отвори було тяжко. Про шкоду свинцю для здоров'я людини на той момент уже було відомо. Однак із цим фактом мирилися. До того ж у місцях із твердою водою свинцеві стінки труб швидко покривалися щільним шаром нальоту.

В давнину велике містоналічував від 500 тисяч жителів. У розквіт імперій у столицях могли постійно мешкати до двох мільйонів громадян. Щоб забезпечити їх водою, необхідна була надійна система, що постійно функціонує. В окремих містах одночасно міг працювати десяток акведуків. Загальна довжина системи ставала понад 400 км. Обсяг води, що подається за добу, за деякими оцінками, міг становити до 1,5 млн кубометрів.

Акведук - це складна система, і працювала вона таким чином, щоб забезпечити постійний природний струм води на всьому протязі під дією гравітаційних сил. Розрахунки проводилися те щоб ухил каналів був оптимальним. Не всі акведуки були здебільшого висотні. Таких складних ділянок могло припадати лише до 10 % загальної протяжності.

В окремих випадках вважалося доцільним робити заглиблення у ґрунті. Скельні породи рубали. Пухкі ґрунти викладали обробленими блоками, які накривалися склепіннями. Головним завданням було забезпечити сталість рівня. У системі були додаткові резервуари. Вони могли бути відстоювання води, накопичення запасів, створення обсягів для напірних споруд.

Стародавні водопроводи та сучасність

Старовинний акведук – це найскладніша інженерна система. Розбираючись із влаштуванням таких водопроводів, фахівці зазначають, що конструювали їх справжні архітектори. Треба розуміти, що й автори творили справжні дива, виявляючи глибокі знання у гідравліці, механіці, будівництві.

Деякі вважають, що ці акведуки збереглися лише тому, що у них було закладено багаторазовий запас міцності. Проте сучасні дослідження та вивчення діючих систем доводять, що вони відповідають вимогам сучасних водопроводів. Відомо, що інженери тих часів вміли розрахувати навантаження та опір матеріалів під час будівництва. Однак як вони змогли обчислити дію сил, що перекидають вітрів і паводків, залишається загадкою. Формули для розрахунків коефіцієнтів самопливного водопроводу з'явилися багато століть. А чинна на той момент система математичних розрахунків з використанням камінчиків та лічильних дощок була дуже трудомісткою та незручною.

Легенди та факти

Незважаючи на грандіозність та складність римських акведуків, у їх системах не було запірної арматури. Вода текла постійно: і вдень, і вночі. Витрата її була величезною навіть за нинішніми мірками. Але плюсом такого марнотратства було те, що каналізація постійно промивалася, було менше проблем із засміченнями.

Акведук - це справді грандіозна архітектурна споруда. Недарма за однією з легенд, авторство всесвітньо відомої арочної конструкції в Сеговії приписують дияволові. Неначе це він збудував грандіозна спорудав обмін на закладену душу дівчини. Але вона вчасно схаменулась і вимолила у Всевишнього прощення. Той не дав закінчити будівництво. Він не встиг покласти лише один камінь. Містяни спільно доробили роботу і після освячення запустили водогін у дію.