Когда заходит речь об археологии или археологических раскопках, как правило, сразу вспоминается об останках античных художественных произведений, таких как фрески, мозаика, статуи или о раскопках архитектурных сооружений – замков, храмов и т.д.
А что нам известно о древних инженерно-технических объектах?
К техническим объектам античных мастеров, наряду с дорожным строительством, относится гидротехника, а именно, водоснабжение со всеми сопутствующими техническим сооружениями.
Ярким примером этого являются римские акведуки, которые строились для преодоления глубоких ям и оврагов. Но мало кто знает, что в гористых местностях существовал свой способ подачи воды – подземный акведук.
Люксембург обладает самым ярким и наилучшим образом сохранившимся примером – к северу от Альп есть тоннель римского происхождения (Raschpëtzer).
Размеры труда римлян внушительны. Примерно на одной линии располагается серия шахт, соединённые между собой 600 метровой галереей. Водопровод функционирует и сегодня, ежедневно поставляя 180 кубических метров питьевой воды.
Raschpëtzer поражает, прежде всего, своими размерами. Как сказано выше, общая длина его 600 метров, из которых только 330 метров на сегодня исследованы. Некоторые колодцы на этом участке уходят на 36 метровую глубину и именно это делает тоннель неповторимым в своем роде.
Технические навыки, а также необходимые знания и опыт римских инженеров и строителей в областях строительства тоннелей, земляные работы, геодезия и геология достойны отдельного внимания. Эти работы являются самым невероятным моментом при оценке столь сложного технического сооружения античной эпохи. Древние предшественники наших строителей, чтобы реализовать проект такой огромной величины, должны были на начальном этапе разработать проект, спланировать его и после этого организовать строительство.
В Raschpëtzer вода движется самотеком, под своим давлением, доставляя питьевую воду из долины Haedchen. Источник воды располагался у подножья горы Helmsange, но, как полагают ученые, водоток был недостаточен, вследствие чего Raschpëtzer и был спроектирован в качестве искусственного увеличения тока воды от источника. Водоснабжение было налажено, скорее всего, для вилл, расположившихся в большом количестве в радиусе 800 метров от источника.
Строительство системы было начато около 130 года нашей эры, и продолжалось, по меньшей мере, до 267 года нашей эры. Эти даты были определены по дендрохронологическому анализу останков дуба из стволов шахт. Анализ отложения осадков в тоннеле помогает определить время достаточно точно.
Главное требование при планировании новой системы водоснабжения – это точные геологические и, прежде всего, гидрогеологические знания – как теоретические, так и в привязке к конкретной местности. Самая первая разведка должна была найти воду в долине Haedchen. Без предварительных разведывательных скважин, пробуренных с целью поиска воды, нельзя предположить наличие грунтовых вод в регионе. И только зная точно глубину заложения геологических пластов, понимая все тонкости и особенности рельефа, например, когда он резко из горы переходит в равнину, можно было проложить самый экономически выгодный маршрут подачи воды.
Поэтому, можно предположить, что для целей планирования были вырыты одна или две разведывательные скважины, еще до фактических работ по строительству тоннеля.
Количество воды, проходящей через тоннель, является постоянным в течение года и составляет около 180 м3 в день. Вода имеет отличное качество, без бактерий и нитратов, средняя температура воды около 9.5 ° С.
Главное требование при планировании водопровода (и посей день) – это точное знание высот в начальной и конечной точках условной осевой линии, по которой пройдет вода. Измерение высот и выравнивание поверхности обязательное условие при подготовки строительных работ. Сам процесс измерения высоты не изменился с древних времен. Реальная же трудность состоит в прокладке и следовании горизонтальной осевой линии тоннеля, от чего и зависит точность выравнивания поверхности.
Если предположить, что при строительстве вся система водопровода была разделена на отдельные участки, и работы проводились одновременно и независимо друг от друга, то общее число погрешностей было относительно невелико и смещения исправлялись.
Ниже приведен пример такого смещения между колодцами №6 и №7, где горизонтальное смещение составило 2,5 метра.
Если вы хотите проложить подземный тоннель от точки А к точке Б, основная проблема, с технической точки зрения, будет заключаться в горизонтальной ориентации – как 2000 лет назад, так и сейчас. Если строители античного времени вели прямую линию тоннеля, проблемы не возникало. Они могли ориентироваться по свету на входе в тоннель, и корректировать его по мере прохода вглубь. Если, исходя из местности, прямое планирование маршрута было невозможно из-за какой-либо подземной преграды (сложные горные пласты, пещерные отложения и т.п.) – тоннель требовалось прокладывать криволинейно. В таких случаях, чтобы правильно ориентироваться по ходу продвижения, луч света, падающий в начале тоннеля, перенаправляли.
Решение этой задачи, в случае Raschpëtzer, состояло в правильной расстановки вертикальных колодцев.
Рис. 13. Колодец, как ориентир с учетом рельефа местности.
Рис. 14. Колодец №7 – вид снизу, глубина 20 м.
Подземное соединение тоннеля между соседними колодцами всегда отходило в сторону.
На примере плана отрезка 4-5-6 – четко видны ошибки в горизонтальном прохождении. Тоннель четко идет прямо от колодца №4, потом, делает поворот на 3 метра от исходной линии и возвращается к колодцу № 5.
Весь тоннель был односторонний, возведенный с запада на восток, полом тоннеля служил полог склона.
Строительство велось против потока воды с запада на восток. Поэтому было легко содержать площадку с застоявшейся водой, которая текла естественным образом с обратной стороны оборудования для работ, где она либо использовалась для строительных работ, либо спокойно вытекала в овраг.
В ходе строительства решались и бытовые вопросы – отвод дыма от горевших масляных ламп и подача кислорода. Это было достаточно проблематично, так как тоннель проходит в водонасыщенной области, т.е. там, где все полости под горами заполнены водой и почти нет циркуляции воздуха. Следовательно, подача воздуха должна была быть организована исключительно через вертикальные шахты.
Ниша на участке 5-6 для масляной лампы.
Чтобы менять направление воды, при помощи камней или деревянных досок создавались небольшие плотины. Как только вода набиралась выше уровня порога плотины, она уходила в бок.
Таким образом, тут мы имеем дело с античным изобретением, которое позволило перенаправить поток воды на север по главному водопроводу, или на запад или даже через боковую галерею в направлении склона на юге.
Эта простая и умная система работает сегодня и так было в 1999 году, когда использовали данный метод, чтобы сохранить участок ниже колодца № 5 безводным.
Совершенно очевидно, что в течение периода строительства боковые дренажные ходы
(каналы) использовались для подобного отвода воды и позволяли работать в туннеле до полного завершения работы. Поэтому можно предположить, что общая продолжительность строительства тоннеля могла быть значительно меньше!
Т-образный канал (пример бокового дренажного канала).
Это объяснение кажется очень вероятным, возможным, но не обязательно верным, потому что тому нет никаких доказательств.
После завершения строительства эти ходы (каналы) не были перекрыты, а, значит, заполнялись водой и могли уменьшать, если необходимо, количество воды в основном канале, либо каналы были использованы в прочих целях, например, для подачи воды другим клиентам.
Подведем итог и представим все технические характеристики водопровода (отметим, что часть из них предполагаемые):
Общая длина тоннеля: около 600 м, при этом изучены только 330 м.
Количество вертикальных колодцев: 13 известны, общее количество предположительно от 20 до 25.
Глубина крупнейшего из исследованных колодцев: 36 м.
Расстояние между отдельными колодцами: переменно от 10 м до 35 м.
Чистая высота туннеля: переменная между 0.40 м и 2.30 м.
Суммарная глубина обнаруженных вертикальных колодцев: 350 м.
Вырыто грунта у вертикальных колодцев: 300 м3 в настоящее время, всего, предполагается, 550 м3.
Вырыто грунта у горизонтального туннеля: 700 м3 в настоящее время, всего, предполагается, до 1700 м3.
Количество перекачиваемой воды: 180 м3 в сутки.
Постройка: 2й век н.э.
Продольный разрез через всю систему известных на сегодняшний день колодцев
Учитывая эти показатели, у многих могут возникнуть вопросы о стоимости и времени, необходимых для реализации такого объекта.
Если предположить, что работа велась посменно и, возможно, по ночам, то в сутки стоители могли проходить 20 см тоннеля, соответсвенно, средний срок строительства одного участка – от 50 до 180 рабочих дней. Поэтому можно сказать, что строительство Raschpëtzer длилось от 2 до 3 лет.
Отвечая на вопрос о назначении водопровода, можно предположить, что система была построена для обеспечения римских вилл, которые в большом количестве располагались к северу от современного города Люксембург в долине реки Альзетт. Виллы стояли по обе стороны реки на расстоянии 700 – 800 метров друг от друга. Они строились на солнечных склонах холмов, за пределами поймы реки или чуть ниже, в качестве фундамента, использовались плотные залежи песчаника.
Вилла в Walferdange (100 на 50 м) – одна из крупнейших из обнаруженных и изученных римских вилл в Люксембурге в настоящее время. А тоннель Raschpëtzer, поставлявший питьевую воду, сопоставим по значительности с этой виллой. К сожалению, большая часть виллы в настоящее время уничтожена и, поэтому лишь частично изучена. Исходя из приложенных усилий по созданию и размеров искусственной линии подачи воды можно не сомневаться во власти, богатстве и респектабельности владельца этой виллы, а также в том, что строительство водопровода вел именно хозяин виллы.
Возвращаясь обратно к 