Введение
Римский акведук в современной Германии
Эйфельский акведук был одним из самых длинных акведуков Римской империи. Акведук, построенный в 80 году н.э., доставлял воду из холмистой местности Эйфеля, которая сейчас является частью Германии, в древний город Колония Клаудия Ара Агриппиненсиум (современный Кельн). Если учитывать дополнительные ответвления к источникам, его общая длина составляла около 90 километров. Строительство проходило почти полностью под землей, а течение воды обеспечивалось исключительно силой гравитации. Для преодоления долин потребовалось несколько мостов, включая один длиной до 200 метров. В отличие от некоторых других известных римских акведуков, Эйфельский акведук был специально спроектирован для минимизации надземной части, чтобы защитить его от повреждений и замерзания.
История
До строительства Эйфельского акведука Кельн получал воду из акведука Воргебирге, источник которого находился в источниках и ручьях региона Виль, расположенного к западу от города. С ростом города этот акведук перестал обеспечивать достаточное количество воды надлежащего качества: летом источники содержали небольшое количество ила и иногда даже пересыхали. Для доставки воды из источников Эйфеля в город был построен новый акведук. Эйфельский акведук был построен в северной части этого региона. Конструкция выполнена из бетона, с каменной арочной обделкой. Его максимальная пропускная способность составляла приблизительно 4000 кубических метров питьевой воды в сутки. Акваэдукт снабжал водой фонтаны, бани и частные дома Колонии Клаудия Ара Агриппиненсиум. Акваэдукт оставался в эксплуатации примерно до 260 года, когда город впервые подвергся разграблению германскими племенами. После этого он больше не был восстановлен, и город вновь стал получать воду из старого акведука Воргебирге.
Курс
Водопровод начинался у источника в районе Неттерсхайма в долине реки Урфт. Затем он пролегал вдоль долины до Калла, где ему пришлось преодолеть водораздел между Маасом и Рейном. Римские инженеры выбрали это место, поскольку смогли преодолеть водораздел без строительства туннеля или использования насоса. Далее акведук шёл параллельно северным Эйфельским горам, пересекая Эрфт возле Кройцвейнгартен (в районе Эускирхен) и Свистбах по арочному мосту. В Коттенфорсте, к северо-западу от Бонна, он проходил через предгорья Воргебирге. Наконец, он пролегал через Брюль и Хюрт, прежде чем прибыть в Кельн. Другие источники в этом регионе, отвечавшие римским требованиям к качеству и объёму воды, также были снабжены акведуками для подпитки основной магистрали.
Архитектурные аспекты
Чтобы защитить от мороза, большая часть акведука проходила под земной поверхностью. Археологические раскопки показывают, что на самом нижнем уровне римские инженеры уложили рыхлый слой камней. На это основание они установили U-образную желоб для воды из бетона или камня, а над ней возвели защитную арку из тесаного камня и раствора. Для бетонных работ и возведения арки инженеры использовали доски для создания опалубки. Отпечатки текстуры древесины сохранились в бетоне на протяжении 2000 лет. Внутренняя ширина акведука составляла , а высота – , что позволяло рабочему входить внутрь трубы при необходимости. Наружную поверхность акведука оштукатуривали, чтобы предотвратить попадание грязной воды. В нескольких местах вдоль акведука была установлена дренажная система для отвода грунтовых вод. Небольшие ручьи пересекали акведук по водопропускным трубам: одна из них, расположенная очень близко к источнику, хорошо сохранилась до наших дней. Внутреннюю поверхность акведука также покрывали красноватой смесью, известной как opus signinum. Эта смесь содержала известь и измельченный кирпич. Материал затвердевал под водой, предотвращая утечки. Небольшие трещины заделывали древесной золой, которую рассыпали по ним при первом запуске акведука.
Римские требования к качеству воды
Римляне предпочитали пить воду с высоким содержанием минералов, находя её вкус лучше, чем у мягкой воды. Римский архитектор Витрувий описал процесс проверки источника питьевой воды:
Витрувий утверждал: "Следовательно, мы должны проявлять величайшую осторожность и усердие в поиске и выборе источников, всегда помня о здоровье людей". Вода из Эйфельского акведука считалась одной из лучших во всей империи. К сожалению, жесткая вода склонна к образованию отложений карбоната кальция, и сегодня все участки акведука покрыты толстым слоем известковых отложений толщиной до [укажите толщину, если она есть в оригинале]. Несмотря на уменьшение площади поперечного сечения акведука из-за этих отложений, он все еще мог обеспечивать Кельн необходимым количеством воды. В Средние века слой "Эйфельского мрамора" из акведука широко использовался как строительный материал.
Строительство римского акведука
Строительство акведука предъявляло огромные требования к возможностям и знаниям римских инженеров. Римляне время от времени сталкивались с проблемами низкого качества работ при реализации крупных проектов, о чем свидетельствует Секст Юлий Фронтин, ответственный чиновник за водоснабжение города Рима, который писал:
Стоимость строительства
Учитывая объём геодезических работ, подземного строительства и кирпичной кладки, возведение сооружения такого масштаба не могло быть выполнено единовременно. Вместо этого инженеры разделили всю строительную площадку на отдельные строительные участки. Благодаря археологическим исследованиям были определены границы этих участков. Для Эйфельского акведука каждый участок имел длину 15 000 римских футов (4400 м или 2,7 мили в современных единицах). Кроме того, было установлено, что геодезические работы проводились отдельно от строительства, как это обычно практикуется и сегодня при реализации крупных строительных проектов. На каждый метр акведука приходилось выкапывать примерно 3–4 м³ земли, затем использовать 1,5 м³ бетона и кирпича, а также 2,2 м² штукатурного герметика. Общие трудозатраты оцениваются в 475 000 человеко-дней: при примерно 180 возможных строительных днях в году из-за погодных условий, 2500 рабочих потребовалось бы 16 месяцев для завершения проекта. Фактическое время строительства, вероятно, было ещё больше, поскольку данная оценка не учитывает геодезические работы и производство строительных материалов. После завершения строительства строительные траншеи засыпались, поверхность выравнивалась и прокладывалась сервисная дорожка. Эта дорожка также служила для обозначения границ территорий, где ведение сельского хозяйства было запрещено. Аналогичные сооружения встречаются и на других римских акведуках. На одном из акведуков, ведущих в Лион (Франция), – акведуке Гира, была сделана следующая надпись:
Римские геодезисты
После того как было выбрано подходящее место для акведука, необходимо было обеспечить постоянный уклон вниз по его трассе. Используя приборы, подобные современным нивелирам, римские инженеры могли поддерживать уклон всего 0,1 процента – один метр перепада высоты на каждый километр акведука. Помимо уклона, требовалось, чтобы отдельные строительные секции могли соединяться, сохраняя при этом постоянный наклон вниз. Римские строители Эйфельского акведука тщательно использовали естественный рельеф местности. Если работы на одном участке оказывались слишком высокими для следующего, они устраивали небольшой отстойник в трассе для успокоения потока воды.
Римский бетон
Бетон, использованный для Эйфельского акведука, представлял собой смесь извести, песка, камней и воды. Доски использовались для создания опалубки, в которую укладывали бетон. Современные испытания качества этого бетона показывают, что он соответствовал бы текущим стандартам. Этот вид бетона на латыни называется opus caementicium.
Эксплуатация акведука
В течение 180 лет эксплуатации акведука, с 80 по 260 год нашей эры, акведук нуждался в постоянном обслуживании, модернизации, очистке и удалении известковых отложений. Обслуживание облегчалось регулярными смотровыми шахтами, через которые рабочие могли спускаться внутрь акведука. Дополнительные шахты строились на участках ремонта и на стыках между строительными секциями. В точках слияния различных источников также устраивались открытые резервуары, чтобы обслуживающий персонал мог контролировать проблемные участки.
Распределение воды в древнем Кельне
За последние несколько километров перед древним городом акведук поднимался над землей и опирался на акведукный мост высотой около 10 м (33 фута). Эта дополнительная конструкция позволила подавать воду в более возвышенные районы города по трубам под давлением. Трубы в то время изготавливались из свинцовых пластин, согнутых в кольцо, которые соединялись пайкой или с помощью фланцев для соединения отдельных секций. Римляне использовали бронзовые запорные краны. Вода поступала в первую очередь в многочисленные общественные фонтаны города, которые работали непрерывно. Сеть фонтанов была настолько густой, что ни одному жителю не приходилось преодолевать более 50 м (164 фута), чтобы добраться до воды. Помимо этого, водой снабжались различные общественные бани, частные дома и общественные туалеты. Сточные воды собирались в сеть каналов под городом и отводились в Рейн. Один участок римской канализационной системы открыт для посещения туристами под улицей Буденгассе в Кельне.
Акваэдукт как камень карьер
Эйфельский акведук был разрушен германскими племенами в 260 году во время нападения на Кельн и больше никогда не был введен в эксплуатацию, хотя город продолжал существовать. В ходе миграции различных племен по региону технология строительства акведуков была утрачена вместе со знаниями о ней. Весь акведук оставался погребенным в земле около 500 лет, пока каролингцы не начали новое строительство в долине Рейна. Поскольку в этой местности относительно мало природного камня, акведук стал предпочтительным источником строительных материалов. Переносные участки акведука, например, использовались для возведения городской стены вокруг Рейнбаха. На некоторых из этих участков до сих пор сохранилась обмазочная гидроизоляция акведука. Таким образом, все надземные секции и значительная часть подземных сооружений были разобраны и повторно использованы в средневековом строительстве. Особенно ценился в качестве строительного материала известняк, напоминающий известковые отложения, образовавшиеся внутри акведука. В процессе эксплуатации акведука многие участки покрывались слоем толщиной в несколько десятков миллиметров. Материал был похож на коричневый мрамор и легко отделялся от стенок акведука. После полировки на нем проявлялись прожилки, а при распиловке на пластины его можно было использовать как каменные плиты. Этот искусственный камень широко использовался по всему Рейнскому региону и был популярен для изготовления колонн, оконных рам и даже алтарей. Использование "айфельского мрамора" можно встретить вплоть до Падерборна и Хильдесхайма, где его применяли при строительстве соборов. Самым северным местом его использования является собор Роскильда в Дании, где из него сделаны несколько надгробных плит. Систематическое изучение акведука проводил с 1940 по 1970 год Вальдемар Хаберье (de). Его книга 1971 года до сих пор служит полезным руководством по трассе акведука. В 1980 году археолог Клаус Греве (de) полностью нанес трассу акведука на карту и включил ее в официальную немецкую топографическую карту. Его "Атлас римских водопроводов в Кёльн" (Atlas der römischen Wasserleitungen nach Köln, 1986) является фундаментальным трудом для исследователей римской архитектуры. Эйфельский акведук – чрезвычайно важный и ценный археологический памятник, особенно для изучения римской геодезии, организаторских способностей и инженерных знаний. Он также является красноречивым символом утраты технических знаний в период упадка цивилизаций, когда, между Средневековьем и более поздними временами, для акведука не нашлось применения лучше, чем служить каменным карьером. Римский уровень технологий в этой области не был достигнут вновь до XIX и XX веков.