Akvedukti ir vienas no ievērojamākajām senās Romas saglabājušajām arheoloģiskajām liecībām. To pamatprincips bija vienkāršs: ūdens pa kanālu plūda lejup, pilsētām sasniedzot galamērķi ar gravitācijas palīdzību. Tomēr dažos akveduktos bija posmi, kuros ūdenim bija jāpārvar ieleja un pēc tam jāpaceļas augstāk. Viens no šādiem piemēriem ir Aspendas akvedukts mūsdienu Turcijas dienvidos.

Eksperti skaidro, ka romieši izmantoja vairākas metodes, tostarp sifonus un dažādas ūdens pacelšanas ierīces. Tās ļāva ūdenim turpināt ceļu uz pilsētām arī tad, kad reljefs nebija vienmērīgi slīps uz leju.

Apgrieztais sifons pārvarēja ielejas

Viena no metodēm bija tā dēvētais apgrieztais sifons jeb vienkārši sifons. Aspendas otrā gadsimta akveduktā ir šādas sistēmas paliekas, un pētnieki tās uzbūvi ir rekonstruējuši virtuālās modelēšanas simulācijā.

Lai nogādātu ūdeni pāri ielejai, romieši vienā tās malā uzbūvēja tā dēvēto pieplūdes jeb galvas tvertni, bet otrā pusē — nedaudz zemāku uztveršanas jeb izplūdes tvertni. Starp abām tvertnēm ielejā atradās divi torņi. Šādu Aspendas sistēmas uzbūvi 2000. gadā žurnālā Journal of Roman Archaeology publicētā rakstā aprakstīja Pols Keseners, Radbeudas universitātes Nīderlandē Valodas un kultūras studiju nodaļas pētnieks.

Ūdenim pa stāvu nogāzi plūstot lejup, radās spiediens, kas to pacēla pirmajā tornī. Pēc tam ūdens atkal strauji noplūda lejup pa otru ielejas pusi, un iegūtais spēks ļāva tam pacelties otrajā tornī. Kad ūdens sasniedza uztveršanas tvertni otrā ielejas pusē, tas varēja turpināt ceļu uz Aspendu.

Šādā sistēmā bija būtiski nepieļaut gaisa kabatu veidošanos. Salerno universitātes Itālijā industriālās inženierijas profesors Džovanni De Feo e-pastā norādīja, ka pieplūdes un uztveršanas tvertnes bija samērā lielas, tādēļ gaisa burbuļi varēja no ūdens izkļūt.

“Kad plūsma nonāca samērā lielā kamerā, tās ātrums samazinājās, ļaujot gaisa burbuļiem dabiski pacelties līdz ūdens virsmai un izkļūt caur konstrukcijas atvērto augšdaļu,” skaidroja De Feo.

Tas samazināja risku, ka sifonā izveidosies gaisa kabatas un tiks traucēta ūdens plūsma.

Tomēr apgrieztos sifonus romieši centās izmantot pēc iespējas retāk. Čārlzs Ortlofs, Čikāgas universitātes Antropoloģijas nodaļas pētnieks, kurš specializējies gan inženierzinātnēs, gan vēsturē, norādīja, ka, sastopot ieleju, romiešu inženieri parasti deva priekšroku tilta būvēšanai ar kanālu tā augšdaļā. Viņš šo atziņu pauda e-pastā.

“Kad romiešu inženieri sastop ieleju, viņi [labprātāk] būvē tiltu ar augšējo kanālu, lai šķērsotu ieleju,” sacīja Ortlofs.

Viens no pazīstamākajiem šādas pieejas piemēriem ir Segovijas akvedukts Spānijā — iespaidīgs tilts, kas saglabājies līdz mūsdienām.

Arhimēda skrūves un ūdensrati

Kamēr apgrieztais sifons palīdzēja ūdeni pārvietot augšup akvedukta trasē, citas ierīces tika izmantotas, lai ūdeni paceltu no vienas vietas uz citu. Iespējams, pazīstamākā no tām bija Arhimēda skrūve, ko dažkārt izmantoja ūdens pacelšanai no upēm uz laukiem.

Parasti uzskata, ka to izstrādāja grieķu izgudrotājs Arhimēds, kurš dzīvoja trešajā gadsimtā pirms mūsu ēras. Tomēr vēsturnieki Stefānija Dalija un Džons Pīters Olesons 2003. gada pētījumā norādīja, ka ierīce varētu būt izgudrota agrāk. Ortlofs skaidroja, ka, skrūvi darbinot ar dzīvnieku spēku, ar to varēja efektīvi pacelt ūdeni no zemāka upes līmeņa uz augstāku zemi.

Kotanas Senās Grieķijas tehnoloģiju muzeja tīmekļvietnē teikts, ka Arhimēda skrūve sastāvēja no koka vārpstas, kurai bija piestiprinātas plānas un elastīgas vītolu vai klūgu zaru līknes, kas cita virs citas veidoja bezgalīgu skrūvi. Šo skrūvi ievietoja koka caurulē, bet pašu ierīci novietoja aptuveni 30 grādu slīpumā. Skrūvei griežoties, tā pacēla ūdeni.

Ūdens pacelšanai izmantoja arī ūdensratus, tostarp romiešu raktuvēs. 2024. gada pētījumā zinātnieki rakstīja, ka ūdensrats bija ierīce ar vairākiem spaiņiem, kas piestiprināti lielam ratam. Tas atgādināja ratu riteni, taču bija lielāks, un papildus izmēram tam bija spaiņi ūdens uztveršanai. Šādi rati palīdzēja izcelt ūdeni no raktuvēm un citām vietām.

Sūkņi ūdens pacelšanai

Vēl viena ierīce bija tā dēvētais Ktesibija sūknis. Zinātnieki to aprakstījuši kā ar roku darbināmu mehānismu, kurā koka svira tika kustināta šūpojošā kustībā. Sūknim bija divi cilindri, kas ar virzuļu palīdzību bija savienoti ar centrālo kameru. Izdzītais ūdens pa centrālajai kamerai pievienotu sprauslu izplūda ārā.

Tātad romieši ūdens pacelšanai nepaļāvās uz vienu universālu risinājumu. Ja bija iespējams, viņi izmantoja akvedukta tiltu un gravitāciju, bet sarežģītākā reljefā — apgrieztus sifonus. Ūdens pacelšanai no upēm, raktuvēm un citām zemākām vietām noderēja Arhimēda skrūves, ūdensrati un sūkņi. Neatkarīgi no izvēlētās metodes augšupejošs posms romiešiem nebija iemesls atteikties no ieceres nogādāt ūdeni tur, kur tas bija nepieciešams.