Aquädukt

Der berühmte »Pont du Gard«, dieses technische Meisterwerk der Antike, zwischen Nîmes und Avignon, lässt mir keine Ruhe. In unserer Kolumne vom Dezember letzten Jahres (MMXV) habe ich schon darüber berichtet. Dort äusserte ich die Annahme, dass die alten Römer für den Bau ihrer Werke das dezimale Zahlensystem gekannt und verwendet haben müssen. In den letzten Monaten sind mir einige Artikel in die Hände gekommen, die mir ein völlig anderes Bild der römischen Baupraxis geben. Diese belegen, dass meine Annahme falsch war.
Im Altertum waren die Griechen die besseren Mathematiker, die besseren Theoretiker. Die Römer dagegen waren die Praktiker, die Anwender bekannter Techniken. Sie realisierten, was andere erdacht hatten. Da sind wir wieder beim »Pont du Gard« der, von Römern gebaut, heute, 2000 Jahre später, immer noch steht. Er ist das Beweisstück der römischen Ingenieurkunst. Die Römer waren vielleicht nicht die besten Erfinder, ganz sicher aber die allerbesten Ingenieure.
Wenn andere Völker eine Technik entdeckten, die ihnen nützlich erschien, brachten die Römer die Idee zur Vollendung, zur Perfektion. Ein solches System in seiner Vollkommenheit ist die Wasserversorgung der Städte und Siedlungen im römischen Reich. Allen voran das Trinkwasserversorgungssystem der Stadt Rom. Die Wasserversorgung ist ein typischer Bestandteil der römischen Kultur. Trier, Mainz, Lyon, Nîmes, Köln, Xanten, Taragona oder Segovia wurden zur Römerzeit über Aquädukte mit Trinkwasser versorgt.
Die dazu nötigen Fernwasserleitungen konnten bis zu 100 Kilometer lang sein. Wie dies mit der Eifelwasserleitung für die Stadt Köln damals der Fall war.
Der Trinkwasserverbrauch der Metropole Rom war gigantisch. Der ProKopf-Verbrauch stieg bis auf 400 Liter pro Tag. Erstaunlich viel! Das ist doppelt so viel wie der durchschnittliche Verbrauch im Europa von heute. Das bedeutet, dass die Fernleitungen täglich 400 Millionen Liter Wasser nach Rom liefern mussten! Rom wurde zur Zeit von Christi Geburt über neun Aquädukte mit Wasser bedient. Die Länge der Wasserleitungen schwankte zwischen 16 und 90 Kilometer.
Wie wurden diese Kunstwerke des Tiefbaus in der Antike realisiert? Und meine grosse Frage: »Kamen die Baumeister ohne Kenntnisse des Zehnersystems aus?« Wie überbrückten sie Berge, Täler und andere Geländehindernisse? Dies geschah, typisch für Rom, Schritt für Schritt mit sehr viel Personal und sehr praxisnah.
Aqua Marcia war die längste Wasserleitung. Sie wurde 140 v. Chr. vollendet. Die Bauzeit betrug vier Jahre. Sie hatte eine Länge von 91 Kilometer. Der Höhenunterschied von Anfang bis Ende betrug bloss 260 Höhenmeter. Was eine durchschnittliche Neigung von nur drei Promille entspricht. Die Quelle lag im Aniental. In der Nähe der heutigen Stazione Termini erreichte sie Rom, von wo aus die Feinverteilung in die Quartiere startete.
Betrachten wir den Bau dieser Leitung etwas genauer. Zuerst ging es darum eine Quelle zu finden, die in genügender Menge sauberes Trinkwasser lieferte. Dann kümmerten sich die Ingenieure um den genauen Ausgangspunkt und dem genauen Endpunkt der Leitung. Entscheidend beim Wassertransport ist die Schwerkraft. Die Aquädukte müssen ein stetes, gleichmässiges Gefälle haben, damit das Wasser ihr Ziel, die Metropole, erreicht. Das Geniale: Die Neigung und der Weg der Leitung wurde weder berechnet noch vermessen. Sie wurde Stück um Stück, Schritt für Schritt mit Profilstangen aus Holz verpflockt. Für alle Aquädukte, so auch für Marcia, konstruierten die Praktiker eine Lehre, welche genau die Neigung von drei Promille hatte. Dieses Vermessungsinstrument heisst Chorobat. Es handelt sich um einen 20 Fuss (6 Meter) langen Holzbalken mit an den Enden zwei rechtwinklig angebrachten Stützen. Diese Beine waren ungleich lang. Dieser Längenunterschied der Beine gab, wenn der Balken genau in der Waagrechte lag, die präzise Kote für die notwendige Neigung der Wasserleitung. Das kürzere Bein wurde bergwärts auf den Boden gestellt. Der Balken wurde mittels Senkblei und Wasserwaage genau horizontiert. Das zweite Bein ergab die Neigungskote. So wurde schrittweise, sechs Meter um sechs Meter, der Weg der Fernleitung verpflockt.
Die Wasserwaage war eine in der Mitte des Balkens eingebauten Rille, welche mit Wasser gefüllt wurde. War sie völlig gefüllt und gingen keine Tropfen daneben, befand sich der Balken in der Horizontale. War der Weg ausgesteckt, konnte mit dem Bau begonnen werden.
Die Leitung wurde grösstenteils unterirdisch geführt. Grössere Hügel wurden durch Tunnels überbrückt. Bei Tälern wurde dem Wasser oberirdisch mit Bauwerken, Aquädukten, ein Übergang geschaffen. So floss das Wasser unterirdisch in Druckleitungen aus imprägniertem Holz und über der Erde auf Aquädukten zum Ziel. Hunderte von Arbeitern, meistens Sklaven, gruben mit Pickel und Schaufel die Gräben und Tunnels. Oder sie bauten aus Steinquadern Aquädukte wie der »Pont du Gard«. Wie müssen sich die Ingenieure gefühlt haben, als das erste Wasser in Rom ankam! Vier Jahre harter Arbeit zeigten ihren Lohn.
Während dem Bau der Aqua Marcia wurden zwar von der Bauleitung Notizen gemacht. Komplizierte Berechnungen, wie wir sie heute bei der Landvermessung benutzen, kamen nicht zur Anwendung. Auf der Baustelle waren keine Rechenkünste gefragt. Schon gar nicht mit dem Dezimalsystem. Industriebauten wurden praktisch, vor Ort, handfest, Stück um Stück vorangetrieben. Mathematik wurde nicht zu Hilfe genommen.
Es sind die Triumphe auf dem Schlachtfeld, die Roms Aufstieg vorantrieben. Aber erst die Fernwasserleitungen ermöglichen es der Stadt, stets gross zu bleiben, um Kriege und Machtwechsel zu überstehen. So wird die Wasserversorgung zum wichtigsten Faktor für Roms einzigartigen Erfolg.

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Aqueduc

Le fameux «Pont du Gard», ce chef d’œuvre technique de l’antiquité situé entre Nîmes et Avignon, ne cesse pas de m’intriguer. Je l’ai déjà mentionné dans mon essai «MMXV» de décembre 2015. J’y ai émis la supposition que les romains devaient connaître le système de calcul décimal et l’auraient appliqué à la conception de leurs œuvres. Or, j’ai découvert ces derniers mois quelques articles qui donnent une image complètement différente de la technique de construction des anciens romains. Ils démontrent que ma conclusion était erronée.
Dans l’antiquité, les grecs furent les meilleurs mathématiciens et théoriciens. Les romains par contre savaient appliquer les technologies connues à la pratique concrète. Ils réalisèrent ce que d’autres avaient imaginé. Revenons au «Pont du Gard», construit par les romains il y a 2000 ans et qui est encore en état de nos jours. Il représente la preuve tangible du génie des ingénieurs romains. Les romains n’étaient peut-être pas les meilleurs inventeurs, mais certainement les meilleurs ingénieurs.
Si d’autres peuples produisaient des idées nouvelles, les romains les réalisèrent dans la pratique en les perfectionnant. Un bel exemple est le système d’alimentation en eau potable des villes de l’empire romain. En premier lieu celui de la ville de Rome. Mais aussi ceux de Trier, Mainz, Lyon, Nîmes, Cologne, Xanten, Taragona ou Segovia, tous équipés d’aqueducs.
La longueur des conduites d’eau pouvait atteindre jusqu’à 100 kilomètres. Ce qui était le cas de la conduite de l’Eifel pour la ville de Cologne.
La consommation d’eau potable de la métropole Rome fut gigantesque. Elle montait jusqu’à 400 litres par jour et par habitant. Soit le double de la consommation moyenne de l’Europe actuelle. Il fallait donc que les conduites à distance transportent quotidiennement 400 millions de litres d’eau vers la ville de Rome! A l’époque de la naissance du Christ, ce fut accompli par neuf aqueducs longs de 16 à 90 kilomètres.
Comment ces œuvres de génie civil étaient-elles réalisés dans l’antiquité? Et ma grande question: «Ces bâtisseurs pouvaient-ils s’en sortir sans connaître le système de calcul décimal?» Comment ont-ils franchi des montagnes, vallées et autres obstacles naturels? Cela s’est fait de façon typiquement romaine, pas-à-pas avec beaucoup de main-d’œuvre et toujours tourné vers la pratique.
Aqua Marcia, la conduite la plus longue pour l’alimentation de la ville de Rome, fut achevée en 140 avant JC après 4 années de travaux. Le dénivellement entre le début et la fin du trajet n’était que de 260 mètres. Sur sa longueur de 91 kilomètres cela correspond à une pente moyenne de 3 pour mille seulement. La source se situait dans la vallée de l’Aniene et l’arrivée à Rome près de l’actuelle Stazione Termini d’où partait la distribution vers les quartiers.
Regardons la construction de cette conduite de plus près. D’abord il fallait trouver une source fournissant un débit suffisant d’eau potable. Ensuite les ingénieurs définissaient les points de départ et d’arrivée avec précision. La gravité étant l’élément essentiel du transport de l’eau, la pente du trajet doit être régulière et constante pour amener l’eau à sa destination, la métropole. Le coup de génie: la pente et le trajet n’étaient ni calculés ni métrés. Ils étaient piquetés à fur et à mesure par des tiges à profil en bois. Pour chaque aqueduc les techniciens construisaient un gabarit précis adapté à la pente requise. En occurrence, celui de Marcia à 3 pour mille. Cet instrument romain s’appelle Chorobate. Il comporte une poutre en bois de 20 pieds (6 mètres) de long, munie de deux supports fixés à chaque extrémité à angle droit. Ces derniers sont de longueur différente, inégalité qui fournit la cote correspondante à l’inclinaison recherchée dès que la poutre se trouve exactement à l’horizontale. La jambe courte est posée par terre coté amont. La poutre est mise à l’horizontale à l’aide d’un fil à plomb et d’un niveau hydraulique. La position de la deuxième jambe indique alors la cote de l’inclinaison. Ainsi, pas à pas, soit 6 mètres par 6 mètres, le parcours de la conduite était piqueté sur toute sa longueur.
Comme niveau hydraulique servait une rainure en longueur au milieu de la poutre qu’on remplissait d’eau. Si elle était complètement pleine sans déborder, la poutre se trouvait à l’horizontale. Une fois le trajet piqueté, la construction pouvait commencer.
La plus grande partie du trajet se faisait sous terre. Des tunnels passaient sous les collines. Des aqueducs permettaient la traversée des vallées. Et l’eau s’écoulait sous terre dans des conduites en bois imprégné, dans les airs par les aqueducs pour atteindre sa destination. Des centaines d’ouvriers, en majorité des esclaves, creusaient tranchées et tunnels à la pioche et la pelle. Ou construisaient des aqueducs tels que le «Pont du Gard» avec des blocs de pierre taillés. Quels ont pu être les sentiments des ingénieurs lorsque la première eau a rejoint Rome! La récompense de quatre années de dur labeur.
On a bien trouvé des notes datant de la construction d’Aqua Marcia. Mais pas de trace de calculs compliqués tels que ceux utilisés de nos jours en arpentage. Pas de mathématiques sur le chantier. A fortiori pas de système décimal. Les constructions avançaient concrètement sur place, pas-à-pas. Sans aide mathématique.
Ce sont les triomphes sur les champs de bataille qui ont fait l’ascension de l’empire romain. Mais c’est grâce aux aqueducs que Rome pouvait rester grand et assez fort pour faire face aux guerres et changements de régime. Ainsi, l’alimentation en eau devient le facteur dominant du succès unique et historique de Rome.

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