Римдік су құбыры: Германиядағы ежелгі инженерлік шешімдер
Eifel Aqueduct
Римдік су құбыры Германияда: Эйфель су құбыры – б.з. 80 ж. салынған, Кёльн қаласына су жеткізген ұзын құрылыс. Жер астындағы су тас жолы, қорғау үшін жоғары көтерілмеген.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қазіргі Германиядағы римдік су құбыры
Roman aqueduct in modern day Germany
Эйфель су құбыры Рим империясының ең ұзын су құбырларының бірі болды. 80 жылы салынған бұл су құбыры, қазіргі Германияның төбелі Эйфель аймағынан ежелгі Колония Клаудия Ара Агриппинциум (қазіргі Кёльн) қаласына су жеткізді. Қосымша бұлақтарға салынған қосалқы құрылыстар ескерілсе, су құбырының ұзындығы шамамен болды. Құрылыстың көп бөлігі толығымен жер астында салынды, ал су ағыны тек гравитация күші арқылы қамтамасыз етілді. Аңғарлар мен өзендерден өту үшін бірнеше көпірлер, оның ішінде шамамен екі метрге дейін жететін көпірлер қажет болды. Басқа атақты римдік су құбырларынан өзгеше, Эйфель су құбыры зақымданудан және қатудан қорғау үшін жер үстіндегі бөлігін барынша азайту мақсатымен жобаланған.
The Eifel Aqueduct was one of the longest aqueducts of the Roman Empire. The aqueduct, constructed in AD 80, carried water some from the hilly Eifel region of what is now Germany to the ancient city of Colonia Claudia Ara Agrippinensium (present day Cologne). If the auxiliary spurs to additional springs are included, the length was The construction was almost entirely below ground, and the flow of the water was produced entirely by gravity. A few bridges, including one up to in length, were needed to pass over valleys. Unlike some of the other famous Roman aqueducts, the Eifel aqueduct was specifically designed to minimize the above ground portion to protect it from damage and freezing.
Тарих
Эйфель су құбыры салынбастан бұрын, Кельн қаласы суын Воргебирге су құбырынан алған, оның бастауы қаланың батысында орналасқан Виль аймағындағы бұлақтар мен өзендерде болды. Қала өскен сайын, бұл су құбыры жеткілікті сапада және көлемде су бере алмайтын болды: бұлақтар жазда аз мөлшерде шөгінді жинап, кейде тіпті құрғап та қалатын. Ефел аймағындағы бұлақтардан қалаға су жеткізу үшін жаңа су құбыры салынды. Эйфель су құбыры аймақтың солтүстік бөлігінде салынған. Құрылысы бетоннан жасалған, үстіне арка тәрізді тас қаптама орнатылған. Оның максималды сыйымдылығы күніне шамамен 4 тонна ауыз суды құрады. Бұл су құбыры Колония Клаудия Ара Агриппиненсиумның су таратқыштарына, моншаларына және жеке үйлеріне су жеткізді. Су құбыры шамамен 260 жылға дейін пайдаланылды, содан кейін қала алғаш рет герман тайпаларынан тоналды. Осы оқиғадан кейін ол қайта іске қосылмады, ал қала суын ескі Воргебирге су құбырынан алды.
Before the building of the Eifel Aqueduct, Cologne got its water from the Vorgebirge aqueduct, which had its source in the springs and streams from the Ville region to the west of the city. As the city grew, this aqueduct was no longer able to provide enough water of sufficient quality: the springs contained a small amount of silt in the summer, and sometimes even ran dry. A new aqueduct was built to bring water from the springs of the Eifel into the city. The Eifel aqueduct was built in the northern part of the region. The construction is of concrete with stones forming an arched covering. It had a maximum capacity of approximately of drinking water daily. The aqueduct provided water for the fountains, baths and private homes of Colonia Claudia Ara Agrippinensium. The aqueduct remained in use until about 260, when the city was first plundered by the German tribes. After this date, it was never brought back into operation, and the city obtained its water from the old Vorgebirge Aqueduct.
Курс
Су құбыры Үрф өзені аңғарындағы Неттерсхайм ауданындағы бұлақтан басталып, аңғар бойымен Каллға дейін созылды. Рим инженерлері осы жерді таңдады, себебі туннель қазуға немесе сорғы қолдануға қажеттілік болмады. Су құбыры содан кейін солтүстік Эйфель тауларымен қатар жүріп, Крейцвейгартенге (Эускирхен ауданында) жақын жерде Эрфт өзенін, ал Свистбах өзенін аркалы көпірмен кесіп өтті. Боннның солтүстік-батысындағы Коттенфорст аймағында ол Воргебирге таулы жотасынан өтті. Соңында Брюль және Хюрт қалалары арқылы Кельнге жетті. Аймақтағы Римдік сапа және мөлшер талаптарына сай келетін басқа да бұлақтар негізгі желіні толықтыру үшін су құбырымен жабдықталды.
The aqueduct began at a spring in the area of Nettersheim in the Urft river valley. It then travelled along the valley to Kall, where it had to overcome the divide between the Maas and the Rhine. The Roman engineers chose this spot because they were able to overcome the divide without resorting to a tunnel or a pump. The aqueduct then ran parallel to the northern Eifel Mountains, crossing the Erft near Kreuzweingarten (in the Euskirchen district) and the Swistbach with an arched bridge. In Kottenforst, northwest of Bonn, it passed through the Vorgebirge highlands. Finally, it ran through Brühl and Hürth before arriving in Cologne. Other springs in the region that met Roman quality and quantity guidelines were also equipped with aqueducts to feed the main line.
Сәулет аспектілері
Мұзды тоңудан қорғану үшін су құбырының көп бөлігі жер бетінен шамамен төмен орналасқан. Археологиялық қазбалар көрсеткендей, ең төменгі деңгейде римдік инженерлер бос тас қабатын салған. Осы негізге олар су үшін U пішіндес ойық жасады, ол бетон немесе тастан құралған, ал оның үстінен қорғаныш арка салдыру үшін кесілген тастар мен ерітінді пайдаланды. Бетон жұмыстары мен арка үшін инженерлер форма жасау үшін тақталар қолданды. 2000 жыл өткен соң да бетоннан ағаш түйіршігінің іздері сақталған. Су құбырының ішкі ені және биіктігі болған, сондықтан қажет болғанда жұмысшы түтікшеге кіре алатын. Су құбырының сыртын лас судың ішке кірмеуі үшін жабындады. Бірнеше жерде су құбырының қасында жер асты суын алыс ұстау үшін дренаж жүйесі орнатылды. Кішкентай арналар су құбырынан астық ойыстар арқылы өтетін, олардың бірі, бастауға жақын, бүгінге дейін жақсы сақталған. Су құбырының ішкі жағы қызыл қоспамен – opus signinumмен қапталған. Бұл қоспаға әк пен ұсатылған кірпіш кірген. Бұл материал судың астында қатаятындықтан, сыртқа судың ағуына кедері келтірді. Кішкентай жарықтарды ағаш күлімен жабыстырып, су құбыры алғаш рет пайдалануға берілгенде олардың үстіне септі.
To protect against frost, most of the aqueduct ran about below the Earth's surface. Archaeological excavations show that, at the lowest level, the Roman engineers had placed a loose layer of stones. On this base, they set a concrete or stone U shaped groove for the water and, over this, cut stones and mortar were used to build a protective arch. For the concrete work and the arch, the engineers used boards to build the form. Impressions of the wood grain remain in the concrete 2,000 years later. The aqueduct had an inner width of and a height of , so a worker could enter the tube when necessary. The outside of the aqueduct was plastered to keep dirty water out. At several locations, a drainage system was set up alongside the aqueduct to keep ground water away. Smaller streams crossed the aqueduct through culverts: one, very near the source, is still well preserved. The inside of the aqueduct was also plastered with a reddish mixture called opus signinum. This mixture contained lime as well as crushed bricks. This material hardened under water and prevented leakages to the outside. Small cracks were sealed with wood ash, which was strewn over them the first time the aqueduct was set in operation.
Римдіктердің су сапасына деген талаптары
Римдіктер минералдық құрамы жоғары суды ішуді артық көретін, оның дәмін жұмсақ судан жақсырақ танитын. Римдік сәулетші Витрувий ауыз су көзін тексеру әдісін сипаттады:
Romans preferred drinking water with a high mineral content, preferring its taste to that of soft water. Roman architect Vitruvius described the process for testing a source of drinking water:
Витрувий: «Осы себепті, адамзаттың денсаулығын ескере отырып, көздерді іздеуде және таңдауда ең жоғары күтім мен тырысқандық танытуымыз керек» деді. Эйфель су құбырынан ағатын су империядағы ең жақсы судың бірі саналды. Айыныштысы, қатты су кальций карбонатының шөгінділерін түзеді, және бүгінде су құбырының барлық бөліктерінде қалың әктас қабаттары қалыпты. Бұл шөгінділердің салдарынан су құбырының көлденең қимасының ауданы азайғанмен, ол Кельн қаласына қажетті су мөлшерін жеткізе алды. Орта ғасырларда су құбырынан алынған «Эйфель мәрмәрінің» қабаты құрылыс материалы ретінде кеңінен қолданылды.
Vitruvius insisted, "Consequently we must take great care and pains in searching for springs and selecting them, keeping in view the health of mankind." The water from the Eifel aqueduct was considered to be some of the very best water in the empire. Unfortunately, hard water tends to produce calcium carbonate deposits, and all areas of the aqueduct today have a thick layer of limestone like deposits up to thick. Despite the reduction in the cross sectional area of the aqueduct caused by these deposits, the aqueduct was still able to provide the necessary quantity of water for Cologne. In the Middle Ages, the layer of "Eifel marble" from the aqueduct was widely reused as building material.
Римдік су құбыры
Аквадукты салу римдік инженерлердің мүмкіндіктеріне және біліміне үлкен талап қойды. Римдіктер үлкен жобаларда сапасыз жұмыс жасау мәселесіне кейде тап болды, бұл туралы Рим қаласының су ресурстарына жауапты жетекші лауазымдағы Секст Юлий Фронтин былай деп жазды:
Construction of the aqueduct placed great demands on the capacities and knowledge of the Roman engineers. The Romans occasionally suffered problems of low quality work on large projects, as witnessed by Sextus Julius Frontinus, lead official for water resources in the city of Rome, who wrote:
Құрылыс құны
Жерді өлшеу, жер асты құрылыстары мен кірпіш салу жұмыстарының көлемін ескерсек, мұндай үлкен құрылысты бірден салу мүмкін емес еді. Оның орнына инженерлер бүкіл құрылыс алаңын жеке құрылыс аймақтарына бөлді. Археологиялық зерттеулер нәтижесінде осы құрылыс аймақтарының шекаралары анықталды. Эйфель су құбыры үшін олардың әрқайсысы 15 000 римдік футқа (қазіргі өлшемдермен 4400 метр немесе 2,7 шақырым) тең болды. Сондай-ақ, жерді өлшеу жұмыстары құрылыстан бөлек жүргізілгені дәлелденді, бұл ірі құрылыс жобаларында бүгінде де қалыпты жағдай. Су құбырының әрбір метріне шамамен 3–4 м³ (100–140 куб фут) жер қазу қажет болды, содан кейін 1,5 м³ (50 куб фут) бетон және кірпіш салу, ал 2,2 м² (24 квадрат фут) гипс жабыны қолданылды. Жұмыс күшінің жалпы шығыны 475 000 адам-күнге бағаланады: ауа райына байланысты жылына шамамен 180 құрылыс күні болғанда, 2500 жұмысшы жобаны аяқтау үшін 16 ай жұмыс істеген болар еді. Нақты құрылыс уақыты тіпті ұзақ болған болуы мүмкін, себебі бұл бағалауда жерді өлшеу және құрылыс материалдарын өндіру мәселелері ескерілмеген. Құрылыс аяқталғаннан кейін құрылыс орлары толтырылып, беті тегістелді және күтім жолы салынды. Күтім жолы сонымен қатар шаруашылық жүргізуге тыйым салынған аймақтарды белгілеу үшін де пайдаланылды. Басқа римдік су құбырларында да осындай нысандар кездеседі. Лионға (Франция) апаратын су құбырларының бірі – Гир су құбыры мынадай жазумен белгіленген:
Considering the amount of surveying, underground building, and bricklaying involved, a construction of this size could not be built all at once. Instead, the engineers divided the entire construction site into individual building areas. Through archaeological research, the boundaries of these building areas have been determined. For the Eifel aqueduct, they were each 15,000 Roman feet long (4,400 m or 2.7 miles in modern units). It has further been demonstrated that the surveying took place separately from the building, as is in fact the rule today in large construction projects. For each metre (3.3 ft) of aqueduct, approximately 3–4 m³ (100–140 ft³) of earth had to be dug up, followed by 1.5 m³ (50 feet³) of concrete and bricklaying, along with 2.2 m² (24 feet²) of plaster sealant. The complete labour expense is estimated at 475,000 man days: with about 180 possible construction days in the year due to weather conditions, 2,500 workers would have worked 16 months to complete the project. The actual construction time appears to have been even longer, since this estimate leaves out the question of surveying and production of the building materials. After construction, the building trenches were filled in, the surface flattened, and a maintenance path built. The maintenance path also served to delimit areas where farming was not permissible. Other Roman aqueducts show similar facilities. One of the aqueducts to Lyon (France), the Aqueduct of the Gier, was marked with the following inscription:
Римдік геодезия
Су құбыры үшін қолайлы орын таңдалғаннан кейін, оның бойындағы үнемі төмен қарай еңіс болуын қамтамасыз ету қажет болды. Қазіргі заманғы деңгейлерге ұқсас құрылғыларды пайдалана отырып, римдік инженерлер әр километрлік су құбыры үшін 0,1 пайыздық еңіс, яғни әр километрге бір метрлік түсуді сақтай алды. Еңістің өзімен қатар, су құбырының әртүрлі бөлімдері біріктіріліп, тұрақты төмен қарай еңіс сақталуы тиіс болды. Римдіктер Эйфель су құбырын салу кезінде жердің табиғи еңісін тиімді пайдаланды. Егер бір бөлімнен келген су келесі бөлімге тым биік болса, олар судың ағысын баяулату үшін трассаға шағын ойыс жасады.
After a good location for the aqueduct was selected, it was necessary to guarantee a constant slope downwards in its course. Using devices similar to modern levels, the Roman engineers were capable of maintaining a slope as small as 0.1 percent—one metre of fall for every kilometre of aqueduct. In addition to the slope, it was necessary for the various building sections to be able to join up, while still maintaining a constant downward slope. The Roman constructors of the Eifel aqueduct carefully made use of the natural fall of the land. If the work from one segment arrived too high for the next segment, they built a small pool into the course to calm the falling water.
Римдік бетон
Эфел су құбырын салуға қолданылған бетон әк, құм, тас және судың қоспасынан жасалған. Бетонды қалыптау үшін тақтайшалар қолданылды, оларға бетон тығыздалып құйылды. Қазіргі заманғы сынақтар көрсеткендей, бұл бетонның сапасы қазіргі стандарттарға сай келеді. Бұл нақты бетон латын тілінде opus caementicium деп аталады.
The concrete used for the Eifel aqueduct was a combination of lime, sand, stones, and water. Boards were used to make a form into which the concrete was packed. Modern tests of the quality of the concrete show that it would pass current standards. This particular concrete is called opus caementicium in Latin.
Су құбырының жұмыс істеуі
80 жылдан 260 жылға дейін қолданылған 180 жыл ішінде су тас жолының күтілуі, жақсартылуы, тазалануы және әк тас шөгінділерінен тазартылуы үнемі қажет болды. Күтім жұмыстарын жүргізу үшін су тас жолына түсіп жөндеу жұмыстарын жасауға мүмкіндік беретін арнайы ұңғылар салынды. Жөндеу қажет болған жерлерде және құрылыс бөлімдерінің шекараларында қосымша ұңғылар орнатылды. Сонымен қатар, әртүрлі көздер біріккен жерлерде ашық алаңдар жасалды, осы арқылы күтім қызметкерлері мәселелі учаскелерді қадағалай алатын болды.
For the 180 years of the aqueduct's use, from AD 80 to 260, the aqueduct required constant maintenance, improvement, cleaning, and freeing from limestone accretions. Maintenance was facilitated by regular maintenance shafts, through which a worker could descend into the aqueduct. Additional maintenance shafts were built at the sites of repairs and at the boundaries between building segments. There were also open pools at points where various springs ran together so that maintenance personnel could keep an eye on problem areas.
Ежелгі Кёльндегі суды бөлу
Ежелгі қалаға дейінгі соңғы бірнеше шақырымда су құбыры жерден көтеріліп, шамамен 10 метрлік биіктіктегі су құбыры көпірімен сүйеніп тұрды. Бұл қосымша құрылыс қаланың жоғары жатқан аймақтарына басымды құбырлар арқылы су жеткізуге мүмкіндік берді. Ол кездегі құбырлар қорғасыннан жасалған пластиналардан құрастырылып, дөңгелек пішінде бүгіліп, бір-бірімен қосылған немесе құбыр бөліктерін байланыстыратын фланцтармен бекітілген. Римдіктер кран ретінде қоладан жасалған құрылғыларды пайдаланған. Су алдымен қаланың әрқашан жұмыс істеп тұрған түрлі қоғамдық бұлақтарына жеткізілді. Бұлақтар желісі соншалықты тығыз болғандықтан, әрбір тұрғын су алу үшін 50 метрден артық қашықтыққа жүруге қажеттілік туғызбады. Одан әрі, түрлі қоғамдық моншалар мен жеке үйлер, сондай-ақ қоғамдық дәретханалар да сумен жабдықталды. Қала астындағы каналдар желісі арқылы пайдаланылған су жиналып, Рейн өзеніне құйылатын. Кельн қаласындағы Буденгассе көшесінің астында римдік канализация жүйесінің бір бөлігі туристерге ашық.
For the last few kilometres before the ancient city, the aqueduct left the ground and was supported by an aqueduct bridge approximately 10 m (33 ft) high. This additional construction enabled water to be delivered to the higher lying areas of the city through pressurised pipes. The pipes at the time were made of lead plates bent into a ring, either soldered together or with flanges to bind the individual pipe sections together. The Romans used bronze fixtures as taps. Incoming water arrived first at the various public fountains of the city, which were always in operation. The fountain network was so dense that no resident had to travel more than 50 m (164 ft) to get water. In addition, various public baths and private homes, as well as public toilets were provided with water. Waste water was collected in a network of canals under the city and led out into the Rhine. One section of the Roman sewer system is open for tourists under Budengasse Street in Cologne.
Тас карьері ретінде су құбыры
260 жылы Кельнге жасалған шабуыл кезінде герман тайпалары Эйфель су құбырын қиратты, бірақ қала әлі де болса, оны қайта іске қосу мүмкін болмады. Аймақ арқылы түрлі тайпалардың қоныс аударуы барысында су құбыры технологиясы қолданыстан шығып, білімдер жоғалып кетті. Каролингтер Рейн өзенінің аңғарында жаңа құрылыс жұмыстарын бастағанға дейін, су құбырының барлық бөлігі 500 жылға жуық жер астында жатысымен қалды. Бұл аймақта табиғи тас аз болғандықтан, су құбыры құрылыс материалдарын алуға қолайлы орынға айналды. Мысалы, Рейнбах қаласының қабырғасын салу үшін су құбырының көшіріліп алынатын бөліктері қолданылды. Оның кейбір бөліктерінде су құбырының жабын пластыры бүгінге дейін сақталған. Осылайша, жер үстіндегі барлық бөліктері, сондай-ақ жер асты құрылысының көп бөлігі бөлшектелді және орта ғасырлық құрылыстарда қайта пайдаланылды. Құрылыс материалы ретінде су құбырының ішкі бетінен жиналған әк тасқа ұқсас шөгінділер ерекше бағаланды. Су құбыры жұмыс істеген кезде көптеген бөліктерінде бірнеше сантиметрге дейін қалың қабат пайда болды. Материал қоңыр мәрмәрге ұқсас тұтқырлыққа ие болды және су құбырынан оңай алынды. Оны жылтыратқанда тамырлар көрінетін, ал жазық қиылғанда тас сияқты қолдануға болатын. Бұл жасанды тас Рейнланд аймағында кеңінен қолданылды. «Эйфель мәрмәрінің» қолданылуын Падерборн мен Хилдесхайм қалаларында, тіпті соборларда да көруге болады. Даниядағы Роскилде соборы – оның қолданылған ең солтүстік орны, онда бірнеше қабір тастары осы тастан жасалған. Су құбырын 1940-1970 жылдары Вальдемар Хаберри жүйелі түрде зерттеді. Оның 1971 жылғы кітабы бүгінге дейін құрылыс бағыты бойынша пайдалы нұсқаулық болып табылады. 1980 жылы археолог Клаус Греве су құбырының орналасқан жерін толық картаға түсіріп, оны ресми неміс топографиялық картасына қосты. Оның «Кельнге римдік су құбырларының атласы» (Atlas der römischen Wasserleitungen nach Köln, 1986) – римдік сәулет зерттеушілері үшін маңызды еңбек. Эйфель су құбыры – римдік геодезияны, ұйымдастыру қабілетін және инженерлік білімді зерттеу үшін өте маңызды және құнды археологиялық орын. Бұл – өркениеттердің құлдырауы кезінде техникалық білімнің жоғалуының айқын символы. Орта ғасырдан бастап қазіргі уақытқа дейін су құбыры тек тас карьері ретінде ғана пайдаланылды. Бұл саладағы римдік технологияның деңгейіне 19 және 20 ғасырларда ғана қол жеткізілді.
The Eifel aqueduct was destroyed by Germanic tribes in 260 during an attack on Cologne, and was never brought back into operation, even though the city continued to exist. In the course of the migration of the various tribes through the region, aqueduct technology fell out of use and knowledge. The entire aqueduct remained buried in the earth some 500 years, until the Carolingians began new construction in the Rhine valley. As this area has relatively little naturally occurring stone, the aqueduct became a favoured place for obtaining building materials. Transportable sections of the aqueduct were used to build the city wall around Rheinbach, for instance. Some of these sections still have the sealing plaster from the aqueduct intact. Thus all of the above ground sections, and a good part of the underground construction as well, were dismantled and reused in medieval construction. Particularly desirable as a building material were the limestone like limescale accretions from the inside of the aqueduct. In the course of operation of the aqueduct, many sections had a layer as thick as The material had a consistency similar to brown marble and was easily removable from the aqueduct. Upon polishing, it showed veins, and it could also be used like a stone board when cut flat. This artificial stone found use throughout the Rhineland and was very popular for columns, window frames, and even altars. Use of "Eifel marble" can be seen as far east as Paderborn and Hildesheim, where it was used in the cathedrals. Roskilde Cathedral in Denmark is the northernmost location of its use, where several gravestones are made of it. Systematic study of the aqueduct was carried out from 1940 to 1970 by Waldemar Haberey (de). His 1971 book is still a suitable guide along the course of the construction. In 1980, archaeologist Klaus Grewe (de) completely mapped out the location line and added it to the official German topographic map. His Atlas der römischen Wasserleitungen nach Köln (Atlas of Roman Aqueducts to Cologne, 1986) is a standard work for researchers in Roman architecture. The Eifel aqueduct is a very important and valuable archaeological site, particularly for the study of Roman surveying, organizational ability, and engineering know how. It is also a poignant symbol for the loss of technical knowledge during the decline of civilisations that between the Middle Ages and more recent times, no better use was found for the aqueduct than as a stone quarry. The Roman level of technology in this area was not equalled until the 19th and 20th centuries.