Akwedukt

Akwedukt (z łac. Aqua + ducere, „do wody ołowianej”), kanał zbudowany do przesyłania wody. W ograniczonym sensie akwedukty to struktury używane do prowadzenia strumień wody przecinający zagłębienie lub dolinę. Jednak we współczesnej inżynierii akwedukt odnosi się do systemu rur, rowów, kanałów, tuneli i konstrukcji wsporczych służących do przenoszenia wody ze źródła do głównego punktu dystrybucji. Takie systemy są zwykle używane zaopatrzenie miast i terenów rolniczych w wodę. Akwedukty odegrały ważną rolę w rozwoju obszarów z ograniczonym bezpośrednim dostępem do źródeł świeżej wody. W przeszłości akwedukty pomagały w utrzymaniu wody pitnej wolnej od ludzkich odpadów i innych zanieczyszczeń, a tym samym znacznie poprawiały zdrowie publiczne w miastach z prymitywnymi systemami kanalizacyjnymi.

Chociaż Rzymianie są uważani za największych budowniczych akweduktów w starożytnym świecie, systemy qanāt były używane w starożytnej Persji, Indiach, Egipcie i innych krajach Bliskiego Wschodu setki lat wcześniej. Systemy te wykorzystywały tunele wpuszczane w zbocza wzgórz, które dostarczały wodę do nawadniania równin poniżej. Nieco bliżej klasycznej rzymskiej budowli był wapienny akwedukt zbudowany przez Asyryjczyków około 691 roku pne, aby dostarczyć świeżą wodę do miasta Niniwa. Około dwóch milionów dużych bloków zostało wykorzystanych do stworzenia kanału wodnego o wysokości 10 metrów i długości 275 metrów w dolinie.

Skomplikowany system, który służył stolicy Cesarstwa Rzymskiego, pozostaje duże osiągnięcie inżynieryjne. W ciągu 500 lat – od 312 pne do 226 ne – zbudowano 11 akweduktów, które doprowadziły wodę do Rzymu z odległości 92 km (57 mil). Niektóre z tych akweduktów są nadal w użyciu. Tylko część rzymskiego systemu akweduktów faktycznie przecinała doliny na kamiennych łukach (50 km z około 420 km); reszta składała się z podziemnych przewodów wykonanych głównie z kamienia i rur terakotowych, ale także z drewna, skóry, ołowiu i brązu. Woda wpływała do miasta wyłącznie siłą grawitacji i zwykle przechodziła przez szereg zbiorników dystrybucyjnych w mieście. W ten sposób dostarczano słynne rzymskie fontanny i łaźnie. Ogólnie woda nie była przechowywana, a jej nadmiar wykorzystano do wypłukania kanałów ściekowych w celu poprawy warunków sanitarnych miasta.

Rzymskie akwedukty budowano w całym imperium, a ich łuki można nadal zobaczyć w Grecji, Włoszech, Francji, Hiszpanii, Afryce Północnej i Azji Mniejszej. Wraz z rozpadem władzy centralnej w IV i V wieku, systemy również uległy degradacji. Przez większość średniowiecza akwedukty nie były używane w zachodniej Europie, a ludzie wrócili do czerpania wody ze studni i lokalnych rzek. Wokół klasztorów powstały skromne systemy. Do XIV wieku Brugge, z dużą populacją w tym czasie (40 000), opracował system wykorzystujący jedną dużą cysternę zbiorczą, z której pompowano wodę za pomocą koła z wiadrami na łańcuchu, przez podziemne przewody do miejsc publicznych.

Główne postępy w publicznych systemach wodociągowych od czasów renesansu dotyczyły udoskonalenia pomp i materiałów rurowych. Pod koniec XVI wieku Londyn miał system, który wykorzystywał pięć pomp z kołem wodnym zamocowanych pod London Bridge do zasilania miasta, a Paryż miał podobne urządzenie w Pont Neuf, które było w stanie dostarczyć 450 litrów (120 galonów) na minutę. W następnym stuleciu oba miasta były zmuszone sprowadzać wodę z większych odległości.Prywatna firma zbudowała akwedukt do Londynu z rzeki Chadwell, około 60 km (38 mil), który wykorzystywał ponad 200 małych mostów zbudowanych z drewna. Francuski odpowiednik połączył pompy i akwedukty, aby doprowadzić wodę z Marly przez grzbiet do akweduktu około 160 metrów (525 stóp) nad Sekwaną.

Jedną z głównych innowacji w XVIII i XIX wieku był wprowadzenie pomp parowych i udoskonalenie systemów ciśnieniowych. Jedną z korzyści pompowania wody pod ciśnieniem było to, że można było zbudować system zgodny z kształtem terenu; wcześniejsze systemy o swobodnym przepływie musiały utrzymywać pewne nachylenia na zróżnicowanym terenie. Zwiększenie ciśnienia stworzyło zapotrzebowanie na lepszy materiał na rury. Rury drewniane opasane metalem i zabezpieczone powłoką asfaltową zostały opatentowane w Stanach Zjednoczonych w 1855 r. Jednak wkrótce drewno zostało zastąpione najpierw żeliwem, a następnie stalą. W przypadku dużych sieci wodociągowych (pierwotne dopływy) żelbet stał się preferowanym materiałem konstrukcyjnym na początku XX wieku. Żeliwo sferoidalne, mocniejszy i bardziej elastyczny rodzaj żeliwa, jest jednym z najpowszechniejszych materiałów stosowanych obecnie w mniejszych podziemnych rurach (podajniki wtórne), które dostarczają wodę lokalnym społecznościom.

Nowoczesne akwedukty, choć brakuje im łukowatej wielkości tych zbudowanych przez Rzymian, znacznie przewyższają wcześniejsze pod względem długości i ilości wody, którą mogą przenosić. Zbudowano systemy akweduktów o długości setek mil, aby zaopatrywać rosnące obszary miejskie i projekty nawadniania upraw. Zaopatrzenie w wodę Nowego Jorku pochodzi z trzech głównych systemów akweduktów, które mogą dostarczać około 6,8 miliarda litrów (1,8 miliarda galonów) wody dziennie ze źródeł znajdujących się w odległości do 190 km (120 mil). System akweduktów w stanie Kalifornia jest zdecydowanie najdłuższy na świecie. Akwedukt kalifornijski transportuje wodę około 700 km (440 mil) z północnej (bardziej wilgotnej) części stanu do południowej (bardziej suchej) części, dostarczając ponad 2,5 miliarda litrów (650 milionów galonów) wody dziennie.