Реферат: Сифоны в древнеримских водопроводах
Можно сделать и другой вывод. Сравнивая высоту сифонов и мостов-акведуков, можно видеть, что они не перекрывают друг друга и граница проходит на уровне 50 м. При большей глубине ущелья римляне сооружали не мост, а сифон. Можно поэтому заключить, что они отдавали предпочтение мостам-акведукам и обращались к сифону как к вспомогательному средству в тех случаях, когда их инженеры не могли построить мост или виадук нужной высоты. Очевидно, они полагали, что высота 50 м – предельная безопасная высота моста.
Так как римляне строили только сложные сифоны, то совершенно ясно, что более широкому применению сифонов препятствовали вовсе не технические трудности. Наиболее вероятная причина была высказана Норманом А. Ф. Смитом из Имперского колледжа науки и техники в Лондоне, который утверждает, что все дело было в экономике. Очевидным фактом является то, что сифоны обходились римлянам дороже, чем мосты. Каменная кладка была дешевой, особенно если камень добывался на месте; дешевыми также были кирпич и известковый раствор. Дешевым был и свинец, который получали в избытке как побочный продукт рафинирования серебра.
Не было проблемой, очевидно, и свинцовое отравление, хотя некоторые современные ученые и усматривают в широком применении свинца римлянами причину бесплодия и другие аспекты деградации и упадка. Римляне знали об опасности свинцового отравления. Кроме того, так как кранов не было, вода текла непрерывно и поэтому была в контакте со свинцовыми трубами лишь недолгое время. Толстая же корка карбоната кальция, которая постепенно образовывалась в трубах, служила изоляцией, так что через некоторое время после установки сифонных труб прямой контакт воды со свинцом прекращался полностью.
Проблема со свинцом заключалась в его транспортировке. Огромные затраты и тяжелый труд по доставке 15000 т свинца в Лион, вероятно, послужили лучшим аргументом того, чтобы не повторять такой опыт чаще, чем это необходимо.
В наше время положение изменилось коренным образом благодаря чугуну. Этого материала не было в древности, так как тогда люди еще не научились развивать в печах достаточно высокую температуру для плавки железа. Все железо в древности было кричным железом, из которого нельзя было делать трубы. Сейчас сооружение сифона из чугунных труб обходится значительно дешевле, чем строительство моста. Интересно, что французы в Северной Африке часто подавали воду в приморские города по трассам древнеримских водопроводов, иногда реконструируя их: и во многих случаях там, где существовали древнеримские мосты, французы перекрывали пролет сифоном.
Идея проста. Древние римляне построили высокие арки моста Понт-дю-Гар не просто из любви к грандиозным сооружениям (хотя они, безусловно, гордились его величием) и не потому, что их строителям не хватало знаний греков или они якобы не могли делать прочные трубы. Решающим фактором была стоимость сооружения. Поэтому там, где проходили древнеримские водопроводы кое-где встречаются остатки кирпичных арок на месте, где когда-то можно было восхищаться смелостью инженерной мысли – перекрывающим ущелье сифоном.
НАПОРНЫЙ РЕЗЕРВУАР И ОТКОС – элементы сифона в Сусье на водопроводе Жье, одном из четырех водопроводов, снабжавших водой древнеримский Лугдунум (ныне Лион). Вода поступала из открытого канала в резервуар, а из него – в девять узких свинцовых труб. Трубы спускались по откосу (на переднем плане), шли вниз по склону ущелья с заглублением примерно на 1 м, пересекали низкий мост (вентер) и поднимались по противоположному склону к приемному резервуару. Оттуда вода стекала в открытый канал.
СХЕМА ДРЕВНЕРИМСКОГО СИФОНА (a). Конструкция называется обратным сифоном, так как вода движется по U-образной траектории в отличие от обычного сифона, имеющего П-образную форму. Давление воды было особенно высоким в месте перегиба труб (геникулусе) по концам моста (вентера), поэтому римляне обычно укрепляли здесь трубы массивной каменной кладкой. Вентер устраивался для того, чтобы несколько уменьшить перепад высот. Приемный резервуар устанавливали несколько ниже уровня напорного резервуара ввиду замедленного движения воды в трубах вследствие трения; разность высот установки резервуаров составляла гидравлический градиент. Для наглядности масштаб по вертикальной оси увеличен. Схема (b) дает представление об истинном профиле и градиентах Бонанского сифона водопровода Жье.
РЕКОНСТРУКЦИЯ начального участка сифона, выполненная Вальдемаром Хабери в Рейнском музее в Бонне. Напорный резервуар и трубы на откосе были защищены каменной кладкой. Трубы имели длину 3 м и наружный диаметр 25-27 см.
СИФОННЫЕ ТРУБЫ изготавливали гибкой свинцового листа на деревянном сердечнике. Сердечник затем вынимали, а верхний шов зачеканивали молотками или запаивали, чтобы обеспечить гидравлическую плотность (три правых рисунка). Трубы имели овальное или грушевидное поперечное сечение.
ЛИОНСКАЯ СИСТЕМА имела четыре водопровода: Монт-д’Ор, Бревенн, Грапонн и Жье. Всего в ней было 9 сифонов, что определялось числом глубоких ущелий, через которые проходили водопроводы. На нижнем рисунке показаны профили водопроводов Лионской системы. Названия сифонов пронумерованы (см. в нижнем правом углу карты) и те же цифры нанесены на карту, чтобы показать их положение на местности. Система подавала 80000 куб. м воды в сутки.
БОНАНСКИЙ ВЕНТЕР, показанный из точки первого геникулуса, где трубы выходили из земли и проходили по поверхности моста. Ширина вентера была значительно больше, чем необходимо для укладки девяти узких труб; дополнительная ширина, очевидно, была необходима для прохода рабочих. Из-за высокой жесткости воды трубы приходилось часто чистить.