Компьютерное моделирование позволило разгадать секреты древнеримских инженеров-гидравликов. До настоящего времени оставалось невыясненным предназначение многих препятствий, выстроенных на пути водного потока и "лишних" отверстий в акведуках, хотя и высказывались догадки, что все это, возможно, способствовало более "гладкому" течению воды.

В третьем столетии нашей эры инженеры Рима построили систему тоннелей и резервуаров, чтобы подвести воду к городу Аспендос, расположенному на территории современной Турции. Аспендос был крупнейшим центром римской торговли в Малой Азии, он находился на перекрестке критически важных маршрутов с доступом (по рекам) к Средиземному морю.

Римский архитектор Витрувий описал разрушенную ныне систему акведуков, но местами это описание непонятно для современных читателей, потому что значение некоторых из его латинских терминов было утеряно за прошедшие века, да к тому же для точного понимания его трудов необходимо представлять себе и другие особенности римского гражданского строительства, которые никогда не были никем описаны, либо до нас попросту не дошли.

Чарльз Ортлофф (Charles Ortloff) и Адонис Кассинос (Adonis Kassinos) из частной компании CTC/United Defense, расположенной в Санта-Кларе (Калифорния) попытались понять смысл системы сифонов Аспендоса, промоделировав поведение водного потока, проходящего через эти нелепые на первый взгляд сооружения.

Труба, сооруженная из каменных блоков, в которых были пробиты 30-сантиметровые отверстия, несла воду от акведука через полуторакилометровую долину, с севера на юг. Здесь вода скапливалась в резервуаре, из которого и снабжался город.

Акведук на севере, естественно, имел уровень выше, чем резервуар на юге, так что результирующий наклон и приводил в движение течение воды в трубе. Но на пути этого потока поперек долины стояли две каменные башни с арками, которые пускали этот поток вверх, а потом снова вниз.

Почему римские инженеры устроили эту столь очевидную преграду? Ортлофф и Кассинос вычислили, что арки разделили систему "сифона" на три коротких этапа, при прохождении которых подавлялся плеск волн, который мог в противном случае привести к перебоям снабжения или даже серьезно повредить трубопровод.

Исследователи также подобрали ключи ко второй тайне. Витрувий говорит, что успех устройства сифона зависит от colliquiaria (латинский технический термин, значение которого теперь утеряно. Ортлофф и Кассинос полагают, что colliquiara может представлять собой небольшие отверстия, приблизительно 3 см шириной, которые обнаруживаются в некоторых из блоков трубопровода.

Были выполнены испытания на модели меньшего масштаба, которые и позволили сделать вывод, что отверстия, вероятно, служили для снижения уровня турбулентности в потоке, позволяя воздуху и воде покидать трубу.

Ортлофф и Кассинос еще рассчитали напоследок, что действие "сифона" очень сильно зависит от структуры стен трубопровода. Если они слишком гладкие, есть риск, что большие волны появятся в тот момент, когда труба открыта для заполнения резервуара-накопителя; если стенки слишком грубые - трение замедлит поток. Поверхность камня, вручную обработанная римлянами, имеет в этом смысле почти идеальную структуру.

Источник:
Roman pipeline kept water flowing - Nature

Ссылка:
История использования воды