Как древнеримские инженеры прокладывали трубы?

Крупнейший город древности (по современным оценкам, в период империи его население составляло от 600 тыс. до 2 млн. чел.) , к тому же расположенный на холмах, не мог не иметь развитой системы водоснабжения. В нем функционировали 11 водопроводов. Первый из них – Аппиев, названный в честь руководившего этим проектом цензора Аппия Клавдия, был сооружен в 312 г. до н. э. и имел протяженность свыше 16 километров. Второй водопровод, построенный спустя 40 лет, имел длину 70 километров! Такой же по размеру был и третий, Марциев, водопровод. Общая протяженность римских водопроводов составляла 436 км, из них 55 км – мостовые сооружения. Они поставляли в город, славившийся своими фонтанами и банями (термами) , от 700 тыс. до 1 млн. куб. м воды ежесуточно
При прокладке водопроводов через ущелья древние римляне далеко не всегда сооружали мосты, подобные Пон-дю-Гару. Им был известен основной принцип сифона: вода в трубе должна всегда возвращаться к своему первоначальному уровню.
Конструкцию сифона, применявшегося в Древнем Риме, правильнее назвать обратным сифоном, или дюкером. В нем жидкость движется по U-образной траектории. В простом U-образном сифоне жидкость, введенная на одном конце, поднимается до того же уровня на другом. Римские сифоны имели значительную длину, поэтому гидравлические потери в них становились заметными, и приемный конец проходилось устраивать на уровне несколько ниже подающего конца.
известно более двадцати сифонных сооружений, относящихся ко времени Римской империи,
бытовало представление о том, что римляне предпочитали строить мосты, а не сифоны потому, что не умели изготавливать трубы, способные выдерживать высокое давление воды. В 1875г. французский инженер Эжен Бельгран изготовил копии римских труб и подверг их гидравлическим испытаниям. Трубы разрушались только тогда, когда давление в них достигало 18 атм. Такие трубы могли успешно работать в сифоне, опускающемся на 180 м ниже исходного уровня. Такой сифон не смогли бы заменить и три моста Пон-дю-Гар, поставленные друг на друга.

сифон состоял не из одной (как в современной гидротехнике) , а из нескольких (до девяти) труб, уложенных параллельно друг другу. Их входные концы располагались в ряд в нижней части резервуара.

Трубы изготавливали из свинцовых листов, изгибая их на деревянном сердечнике и спаивая либо зачеканивая края. Труба получалась овального или грушевидного поперечного сечения с продольным швом. (Интересно, что шов не был самым слабым местом трубы: в испытаниях, проведенных Бельграном, разрушение происходило не по шву, а по боковой стенке) . Обычно они имели наружный диаметр 25-27 см и толщину стенки от 3 до 5 см. Судя по сохранившимся остаткам, трубы изготавливались длиной около 3 м.
От напорного резервуара трубы спускались по склону ущелья на небольшой глубине под землей. Подземная прокладка труб предотвращала их случайные повреждения и чрезмерное температурное расширение в жаркие дни. Они могли прокладываться до самого дна ущелья, следуя его профилю, однако на дне часто строился невысокий мост для них («вентер» - лат. venter). Вентер создавал два резких перегиба («геникулус» - лат. geniculus) на концах моста, вследствие чего могли возникать напряжения в стыках труб при ударе водяной струи. Однако он сокращал перепад высот в сифоне и, следовательно, уменьшал статическое давление.
После второго геникулуса трубы поднимались по противоположному склону ущелья, доставляя воду в приемный резервуар, а из него – в водопровод. Приемный резервуар устанавливался заметно ниже уровня напорного резервуара. Разность их уровней составляла так называемый гидравлический градиент
Гидравлический градиент сифона был примерно в 10 раз больше нормального уклона моста-акведука.
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.
Проблема заключалась в транспортировке свинца: огромные затраты и тяжелый труд

строили из камня акведуки