Égouts et aqueducs, rues et digues, irrigations, assainissements
Eaux antiques - Sommaire
Dédié à l'hydrotechnique dans l'antiquité, l'intérêt de l'article réside surtout dans le mode dont la matière est traitée. Dans celui ci en effet sont décrites les différentes techniques d'extraction et de distribution des eaux selon un parcours chronologiques, affrontant tout autant des arguments d'ordre hydrologiques. Une attention particulière est dédiée aux aqueducs romains, qui représentent l'apogée du progrès humain, dans le domaine de la technologie hydraulique.
Introduction - Approvisionnement
La conquête de l'eau a été la première conquête de l'Homme dans ses aspects localisés et temporaires. Je ne m'arrête pas sur quel démesuré complexe de mythes et de mythologies se sont développés autour de l'eau et sur l'aspect sacré que celle ci a assumé dans des civilisations et dans des lieux spécifiques, pour m'en tenir aux aspects naturalistes et techniques de son utilisation de la part de l'Homme à partir de l'abreuvement que l'homme primitif partage avec les animaux.
Ce système d'approvisionnement était évidemment propre à l'homme chasseur/cueilleur, alors que la stabilisation de la famille, due clan, de tribu, c'est-à-dire la première élémentaire urbanisation, a comporté les premiers développements de la technologie, de l'approvisionnement: l'abreuvement direct passa au remplissage de récipients de peaux et de terre cuite et à leur transport dans les cavernes, habitées et/ou dans les cabanes des villages... qui a été le premier "aqueduc."
Très probablement déjà au début du cycle de sédentarisation et de culture de plantes, l'Homme découvrit que l'épandage de l'eau augmentait quantité et qualité des récoltes et il inventa donc l'eau irriguée. Dans ces civilisations préhistoriques le problème des décharges d'eaux usées et de déjections ne s'était pas posé, aussi bien pour la pauvre disponibilité hydrique que pour la maille large des installations elles même, qui créait une dispersion des déchets: quand ce problème des décharges se présenta pour l'expansion des installations, il fut résolu par l'enterrement dans des fausses ou l'éloignement par des fausses et des canalisations de moyen relief technologique. Dons, pour réduire notre attention au thème, nous nous occuperons seulement de l'approvisionnement, de la distribution et de l'utilisation de l'eau dans l'arc chronologique des antiques civilisations plus proches et consonantes comme la notre(c.-à-d. eurasiatique), surtout sous l'aspect de l'utilisation de l'eau potable, ou plus largement civile: problème alors technique prédominant par rapport à celui de l'évacuation des déchets, qui actuellement assume des aspectes peut être majeurs à cause de l'inversion des conditions précédemment citées: abondance des ressources utilisées et agrandissement, extension et progrès des utilisations, avec toutes les conséquences environnementales.
La construction d'ouvrages pour l'approvisionnement d'eau a touché toutes les civilisations historiques comme préconcept pour la vie possible dans les centres urbains; celles ci ont laissé peu de documents écrits où se font les empires mésopotamiens ou l'Egypte des pharaons fondée sur la gestion des ressources due Nil.
In cadre historique sommaire des recours aux différentes sources et due développement due complexe d'ouvrages à rapportés dans le temps, avec des réservoirs et des endiguements, et dans l'espace, avec des aqueducs, la ressource originelle à utilisation humaine, peut être seulement approximatif, formulé surtout sur la base de l'étude de repères émergeants et découverts par les fouilles archéologiques, qui retrouvent, plus souvent au niveau des fondations - ouvrages de drainage et qui apparaissent plus évident et plus diffusés que de la première civilisation grecque. Les documents écrits à ce propos sont évanescents jusqu'à cette époque, encore vagues et souvent indirects pour les civilisations grecques, qui ont laissé quelques traités scientifiques mais de pauvre valeur pratique: ce n'est pas le cas pour la civilisation romaine. Rome a en effet réélaboré de manière innovatrice et a organisé des réalisations et des intuitions précédente, en en donnant ensuite pleine expression descriptive dans les ouvrages de Frontino (curator aquarum à cheval du I siècle ap. JC.) surtout et de Vitruvio: Comme cela peut être , d'une manière erronée, le mot "aqueduc" se focalise sur l'empire romain en négligeant tous les précédents occidentaux pour ne pas parler de ceux des autres civilisations dans d'autres parties du monde, assez peu connu sous cet aspect.
Dans le texte et dans les dessins de ce travail les époques de la construction des différentes structures hydrauliques sont rappelées de manière épisodique.
Les sources d'alimentation
Les sources d'alimentation d'eau étaient à l'origine de notre civilisation les mêmes que celles d'aujourd'hui, en plus avec galeries et suggestions que le progrès de la technologie a dissipé, en déplaçant quelque fois le relatif ordre d'importance. Citons-les rapidement:
Il y avait les eaux superficielles de ruisseaux, de fleuves, de lacs, donc des courants immobiles provenant de la précipitation apparente et occulte, de sources (c.-à-d. s'appuyant sur des chutes hydriques souterraines), de glaciers et neiges éternelles qui fondent. Il y avait les eaux souterraines dues à l'emmagasinement et à l'écoulement très lent d'eau provenant des sources originaires comme citées ci dessus, et de condensation dans le sous sol, avec formation des nappes, aussi bien à superficie libre(nappe phréatique) que en pression(artésienne) ces dernières par l'effet due contenu de la part d'une strate imperméable surpassant la roche perméable..
Il y avait les eaux de sources c'est-à-dire celles qui émergent de la superficie des nappes, dans des situations géographiques particulières, captées à leur source ou à travers des travaux souterrains: au début dans les sols déchets de recouvrement et successivement dans les roches perméables, perméables naturellement ou par fragmentation, à travers des couloirs complexes aussi. Les eaux de réservoir analogues à celles des eaux des lacs naturels, étaient obtenues en emmagasinant des eaux de pluie ou des eaux de superficie par des constructions d'ouvrages spécifiques de retenues. Des citernes, des digues et des berges.
Elles avaient enfin une importance non négligeable les eaux de condensation c'est-à-dire celles provenant directement des précipitations occultes comme la rosée ou le givre: la première dans la nature captée surtout par les dunes sableuses, particulièrement par celles côtières dans les zones tropicales, et formant des nappes phréatiques spécifiques; ou recueillies par l'homme dans des structures adaptées granulées et faites pour la conservation ou l'utilisation directe. Dans une telle situation (naturelle) et dans l'autre (construite), l'eau venant de la condensation de l'humidité atmosphérique sur la superficie des granulés, "froids" par rapport à l'atmosphère, grâce, en particulier, aux différences élevées entre le jour et la nuit, typiques de ces climats.
La grande disponibilité d'eau d'autre origine dépend, de toute façon, des conditions climatiques et idéologiques de l'atmosphère et d'un niveau différent niveau, par extension temporelle ou spatiale, de la technologie disponible.
Fortement influencées par leur provenance, sont apparues des caractéristiques organoleptiques et chimiques, même si analytiquement indéfinies, des eaux: pures, celles de sources, des eaux profondes, et de caractéristiques progressivement pires, les eaux de réservoir et celles superficielles. Les caractéristiques de limpidité, de température, de saveur des eaux en conditionnait l'utilisation spécifique n'étant pas marquantes, depuis l'époque moderne, un traitement de traitement moins grossier que la simple sédimentation et/ou filtration: si bien que souvent on y ajoutait des aqueducs d'eaux mal épurées(pour utilisation industrielle, décorative ou et de nettoyage, etc..) et des eaux potables( Rome, Arles, p. ex. dans les territoires romains) alors que avant était très diffusée l'utilisation d'eaux non potables pour utilisations civiles( lavage, artisanat, latrines, etc..) et l'utilisation d'eaux potable de sources ou de puits, conservés dans des récipients(amphores, jarres, outres..)Une telle distinction entre les eaux de différentes qualités était déjà faite par Aristotele (384-322 a.C.). A part, à la fin, étaient toujours considérées et utilisées dans un but thérapeutique, les eaux thermales chaudes et froides, non considérées dans cette recherche.
La captation
Presque toutes les installations urbaines antiques, de Babylone à Louxor, à Rome même, pour ne pas parler de Ankor; ou de Tenochtitlan, de nous plus loin mais plus proche dans le temps, ont été réalisées, à un contact immédiat avec les cour d'eaux ou de lacs, qui servaient à la captation directe, d'une part, et à la décharge des déchets, d'autre part; de plus assez rapidement la mauvaise qualité de telles eaux pour une utilisation potable s'orienta vers d'autres sources et en particulier vers des sources locales. Les grandes dérivations des cours d'eaux, directes à bouche libre ou avec des traverses c'est-à-dire des barrières transversales sur la cour principal (en bois ou en ciment), étaient destinées surtout à l'irrigation- qui comme déjà dit (p. ex. due Nil et/ou des fleuves mésopotamiens ou aussi indiens ou chinois.)
De telles traverses, comme des barrières effleurant es, ouvrages qui servent seulement à réaliser le surélevèrent des niveaux due cour d'eau pour faciliter la dérivation latérale avec un canal, remontent à des millénaires Av. JC. (Comme celui très connu de Ma'rib, au Yemen, attribué à la mythique reine de Saba). Quoiqu'il en soit, les digues et les traverses ont été seulement utilisées pour des utilisations potables, mais plus généralement pour des utilisations civiles. (Petra, sec. VI; Aniene, sec. I d.C. Aqua Claudia) et pour des utilisations d'irrigations.
Les captations pour utilisation urbaine se faisaient habituellement avec des récipients manuels, comme l'antiquité n'avait pas encore trouvé l'énergie pour effectuer des soulèvements des lits naturels vers les canalisations urbaines ou rurales, à part quelques moyens ingénieux, remontant pas plus loin des derniers siècles av. JC. Et que nous rappellerons en détail en parlant de l'utilisation des nappes phréatiques, mais qui pour soulever les eaux des fleuves, trouvaient des obstacles dans l'instabilité des lits et des berges relatives.
L'existence des nappes a été découverte par les premières civilisations préhistoriques et elles utilisaient tôt l'excave des puits, et bien avant notre aire, avec la construction de galeries subhorizontales dites "qanate".
Des puits, en général. Peu profonds, l'eau devait être soulevée par de secs mouvements de cordes ou avec un équipement élémentaire comme des seaux, des cordes, des poulies fixes suspendues, contre poids, ou des sacs en peaux, ou en tissu, immergés et soulevés d'une extrémité et donc renversés, ou par un seau à l'extrémité d'un balancier avec contre poids.
Successivement, la captation s'est perfectionnée grâce à une série de seaux attachés à une double chaîne mis en mouvement par une roue supérieure, ou disposés sur une roue auto motrice, se reversant dans des collecteurs mis à la hauteur due pivot central, la roue étant elle même mise en mouvement par des palettes périphériques immergées dans le courant : ou en utilisant la poussée d'Archimède, constituée par une superficie hélicoïdale qui tourne dans un cylindre.
L'énergie était au début humaine ou animale (dévidoir), après hydraulique (noria et moulins à eaux courantes ou en chute: et aussi éolienne (moulin à voile). Ces structures, remontant à quelques siècles avant. JC, sont encore présents pas seulement dans des environnements ruraux et pas seulement dans le Tiers monde.
Par captations continues et abondantes, et sans entreprise énergétique, a été réalisée, probablement en Perse lors de la période pré achéménide (sec. VI a. JC.) Et peut être même avant, la "qanata" (traduction due persan ; dénominations diverses dans d'autres cultures.), c'est une galerie à pente modeste ascendant de sa bouche en avale, et beaucoup plus mineure de celle naturelle due terrain, galerie qui, en s'approfondissant, arrivait à atteindre les strates superficielles de la nappes et à capter et à canaliser les eaux interceptées. A l'extérieur le tracé due couloir est distingué par les puits qui le longent, utilisés pour l'accès, l'aération et l'extraction due matériel de fouille et successivement pour la manutention. La coordination entre l'excave due couloir et celui des relatifs puits démontre des connaissances topographiques et d'arpentage adaptées à la situation, en plus naturellement, celles de l'excave et de éventuel recouvrement en sous-sol. un tel système de captation, particulièrement génial, a eu aussi une grande diffusion en batteries, particulièrement dans un but d'irrigations, mais aussi civil, surtout dans le Moyen Orient où s'est maintenu et se maintient encore l'utilisation de manière étendue (60.000 actuellement en Iran): des exemples ont été retrouvés dans notre péninsule même si ils étaient en conditions géomorphologiques moins favorables que en Orient, où de vastes cônes en pied de montagnes sont les sièges de nappes étendues dans une atmosphère semi aride: p . Es. A Palerme et dans de nombreuses aires étrusques, des exemples datés à de nombreux siècles avant l'aire chrétienne.
Lors des millénaires a. JC. La captation des sources dans les centres urbains et dans les immédiats environs se limitaient à de modestes ouvrages de récolte pour la captation et/ou de procédure à l'utilisation immédiatement en aval de la source, travaux devenus plus complexes, documentés, dans la seconde moitié due dernier millénaire. Seulement après et en particulier, quand on a commencé à recourir à des systèmes de sources plus loin des centres habités, on procédait à l'excave de couloirs souterrains, très articulés aussi, pour renforcer les débits et éviter les possibles pollutions dans les travaux externes.
Dans le cas d'immersions d'eaux artésiennes, naturelles, (comme la technologie antique ne permettait pas les perforations adéquates.), la source était entourée de berges ou de murs, formant un petit lac, (p. es. oasis en zones désertiques.)
On peut considérer aussi comme captation, celles des eaux de réservoirs, qui se différencie par des bords et des lacs artificiels réalisés en barrant - depuis le III millénaire av, JC, des varices en naturelles en vallée avec un travail de terre ou de ciment, faits à recueillir et à transférer dans le temps, à travers des justes orifices, eaux de fleuves et de torrents; citernes, c'est-à-dire structures de murs ou d'excaves en roche de première réalisation renvoyées, destinées à recueillir les eaux de pluies des modestes bassins autour,; les bords, selon ce qui a été anticipé, en général non inhérents, comme les second, utilisations potables ou civile. Les citernes, analogues aux grands réservoirs urbains, dont nous parlerons et qui étaient alimentés par des grands aqueducs. Ils étaient universellement diffusés et dans de nombreuses zones ils constituaient, l'unique source d'approvisionnement, aussi bien publique que privée (Acropole d'Athènes, auprès des Propilei: V-VI sec. A. JC.), souvent à travers un soulèvement analogue à celui de puits si en dessous du niveau campagne.
La captation des eaux de condensation était importante, recueillies dans des amas de pierres ou de sable, ou quelque fois, par des brèves "qanates" superficielles, dans des terrains parcourus en superficie et ensuite canalisés: un système diffus è dans des zones privées d'autres ressources et en climats très chauds, humides le jour et froid la nuit.
Cette dernière ressource, (condensation), a eu dans l'antiquité, pour des utilisations souvent dans des zones semi arides, un sensible relief qui toutefois s'est affaibli jusqu'à s'annuler avec le temps face aux besoins urbains croissants et pour cela non réalisables. De telles méthodologies ont eu des consistances- même si épisodiques - à l'époque actuelle en adoptant des grilles de plastique mis sur le parcours de courants humides, et en plus, en semant comme noyau de condensation, cristaux particuliers, (iodure d'argent), dans des amas nuageux.
L'insuffisance des ressources locales, surtout de sources, comme effet due renforcement démographique ou pour leur progressive diminution ou pollution à cause du développement de constructions sur la superficie due bassin d'alimentation, a comporté déjà chez les premières civilisations grecques, la recherche de sources lointaines et la construction d'ouvrages de transport ou d'adduction, que nous appelons spécifiquement "aqueduc". Malgré le relief particulier, même visibles, de tels reliefs, par rapport aux travaux de captation, ne sont pas clairement des ouvrages de transport (aqueduc) des civilisations précédentes, aussi bien parce que, souterrains, ou superficiels comme des canaux, pour des eaux consacrées à l'utilisation civile, en restant une petite quantité d'eau potable acquis par le transport manuel et la conservation des récipients à utilisation familière. Les couloirs souterrains en effet n'ont pas une identification facile et les canaux sont facilement détruits par le temps. Les couloirs souterrains en effet ne sont pas de correcte identification et les canaux sont facilement détruit dans le temps.
Le couloir des "qanate" apparaît historiquement comme structure de transport contemporaine à la construction des canaux à superficie libre en terre ou en roche en plein air, ou en solution souterraine, cette dernière choisie en générale surtout pour motifs de sécurité et de protection aussi hygiénique. De telles canalisations, de dimensions aussi importantes pour les utilisations d'irrigation, étaient à section trapèze si entièrement dans la terre, (avec d'éventuels bords), et à section rectangulaire dans la roche, en général avec des bords maçonnés en terre, comme il était juste pour les eaux d'utilisation potable de manière à pouvoir réaliser une couverture de protection aussi hygiénique. Elles devaient passer en superficie avec pentes assez légères, de l'ordre de quelques unités ou dizaine d'unités par dix milles, le long de courbes de niveau due terrain,, avec plus de liberté de tracé au contraire en couloirs souterrains en général servis par des puits: comme pour les systèmes complexes, et parfois d'attribution ambiguë (récolte d'égouts, captation analogue aux "qanate", transport e emmagasinement ou drainage des déchets, connectés à toutes les urbanisations étrusques et aussi pré romaines: (Veio; Tarquinia; Chiusi: labirinto di Porsenna; Caere, etc.). A Athènes, puisant à la source Calliroe, les premiers aqueducs remontent au sec. VI a. JC. Alors qu'à Rome l'aqueduc Appio remonte à la fin du sec. III a. JC., quand il est apparu insuffisant au développement de la ville, le recours aux sources placées aux pieds des cols, et insuffisant au recours des eaux superficielles. Aussi pour éviter des excessives tortuosités des tracés, les travaux nécessaires pour dépasser les discontinuités de la superficie terrestre ont été inventés : galeries profondes et sans puits (tunnel), sous reliefs, viaducs dans les dépressions. Les premiers travaux d'implications technologiques, tenant compte de l'excave effectué avec des instruments à main ou avec l'utilisation due feu(en profitant de l'expansion et de la fracturation de la roche) ou de cônes de bois (regonflés avec l'eau), mais de mauvaise apparence extérieure. Le premier exemple d'un vrai tunnel est la galerie (double à section superposées, comme beaucoup d'autres, à fonctions encore non claires,) de l'aqueduc de Samos, du VI sec. a. JC., resté longtemps unique, due développement de presque 1.000 m. et "signé" par Eupalino di Megara, décrit précisément par Erodoto et encore aujourd'hui utilisable. Celui ci est resté une exception au moins jusqu'à la civilisation grecque classique(Athènes) et hellénistique (Pergame).
Parmi les visibles il y a les "viaducs", c'est-à-dire les canaux suspendus, dont les premiers exemples remontent au III-II siècle a. JC. qui, dans l'expérience commune, sont emblématiquement les aqueducs, particulièrement romains: ces imposants ouvrages avec soutient d'un canal hydraulique cimenté, ont attiré l'attention et l'émerveillement des contemporains et des successeurs.
De tels ouvrages consentes la continuité, en souterrain ou en quotte, des canaux. Ce système d'adduction assurait le d'efflux à superficie libre de débit de l'ordre due centième ou du millième de litre par seconde, courant à une vitesse allant à 1 mètre par seconde, de la source d'alimentation au réservoir ou aux réservoirs citadins (castella) où avait son origine le réseau de distribution, toujours à superficie libre(canaux mineurs) ou en conduites en pression..
Les structures de soutient due canal suspendu étaient en générale constituées par une succession d'arcs de pierres ou de ciment, sur pilastres: des structures horizontales en effet pouvaient être constituées seulement de bandes de pierres et donc, elles auraient pu couvrir seulement des courants modernes entre les piliers de soutient.
Un autre type d'ouvrage fréquemment utilisé, toujours autour du III-II sec. a. JC. - pour dépasser des dépressions profondes le log due tracé de l'aqueduc, à la place des viaducs(rarement plus haut que 50m) , mais peu marquant, souterrain et mal survécu depuis le début des activités archéologiques, cela a été la tubassions parcourue par des eaux en pression(siphon inverse), solution déjà utilisée par des courants en superficie libre depuis le sec. XIII maj. à la place de canaux ou de couloirs. De telles structures insérées entre deux troncs d'un canal jouit d'un dénivelle énergétique entre la quotte de l'eau d'un "château" initial (c.-à-d. d'un puits ou tour de volume modeste) et celui à la fin d'un autre "château" (chambre de décharge), dénivelle qui correspond à des pentes piézométriques, sur le relatif tracé, de l'ordre de l'unité ou dizaine par mille. De telles valeurs, presque dix fois celles des canalisations à superficie libre, choisie par les constructeurs même si ignorants des formules modernes, mais proches à ce qu'il résulterait des actuelles dimensions avec optimisation des pertes de charge. L'exemple très connu est le siphon de l'aqueduc de Pergame, avec plusieurs tubes ajoutés, remontant au IV-III sec. Adj.
Pour éviter des confusions, souvent reconnues aussi dans des textes fameux, il est important à ce point de rappeler que alors que pour le courant à superficie libre, déterminant pour la vitesse, et donc pour le débit de la perte, la pente de fond(sauf des situations localement ou momentanément particulières), le mouvement en pression parmi des sections fermées est déterminé par la différence de pression entre deux sections, c'est-à-dire de la pente de la ligne piézométrique qui identifie la progressive perte d'énergie 'potentielle du courant d'eau pour l'effet des frottements sur le contour. Dans le mouvement uniforme à superficie libre, la ligne piézométrique coïncide avec la superficie libre elle même, généralement parallèle à celle de fond; pour les courants en pression, au contraire, la ligne piézométrique est purement virtuelle, l'identification des pertes progressives de pression en conséquence de la résistance au mouvement. La pente de pose de la canalisation, c.-à-d. de son fond, n'a aucune influence sur le mouvement lui emmêla loi des vases communicants, souvent improprement appelée comme concept de guide, ne se réfère pas à la dynamique de courant en pression mais à l'hydrostatique. Successivement, beaucoup plus par extension, des éléments de terre cuite de diamètres toujours plutôt modestes
Successivement, beaucoup plus en extension des éléments de terre cuite de diamètres toujours plutôt modestes (moins de 0,5 m) et des éléments longs d'un mètre. La difficulté de réaliser un joint imperméable, efficace et qui dure entre les différents tubes, a contraint au début leur utilisation à dé flux à superficie libre, c'est-à-dire en alternatif à des petits canaux: la présence sur l'extrados des tubes pour consentir l'aération et donc un d'efflux régulier de l'eau courante à superficie libre est assez fréquent quand ceux ci sont mis dans des structures de contient(couloirs..) structures largement utilisées pour la pose de conduites pas seulement à superficie libre mais aussi en pression(sans trous).
L'utilisation due mouvement en pression dans des conduits pour dépasser des pressions naturelles ou artificielles( par exemple pour des alimentations de niveau bâtiments hauts sur le terrain) était, pour des tubes généralement en pierres, barrée par la tenue imparfaite des joints parmi les simples éléments, réalisés seulement avec manchons, ou à encastre(à "cordon et verre"), utilisant ces fermetures, pate de ciment ou de bitume ou de cendres et huile et traces de différents types. La dégradation de nombreux matériaux n'a pas permis jusqu'à présent une analyse précise des technologies utilisées pour la fermeture; elle devait être favorisée par des profilages à encastrement des extrémités, facilement reconnaissable pour les tubes en terre cuite et, dans le temps, par des bouchons à cause de l'action des dépôts calcaires ou de limons, activés aussi délibérément. Quelque fois de tels joints, et l'entière série de tubes, étaient contenues par un manchon de ciment continu de jet, aussi à des fins de renforcement statiques.
Seulement le développement de la technologie des métaux, en particulier due plomb, particulièrement résistant et avec une basse température de fusion, et de liens de ce métal avec branche et étain, a permis l'utilisation systématique de tubes de plomb pour les conduites en pression. Déjà utilisé en Grèce au sec. IV a. JC. seulement à Rome, à partir due III a. JC. a développé sur une échelle industrielle de telles technologies en laboratoires éparpillés dans tout le territoire dominé: les tubes étaient obtenus avec des pliements de bandes de plomb d'une épaisseur de 2 cm en joignant les morceaux posés à une conduite de fermeture obtenait une section épaisse en "poire". La succession des diamètres produits était normalisée à partir de 23 mm et jusqu'à environ 30 cm: des diamètres supérieurs auraient demandés la pliure et la fermeture de bandes plus épaisses et ils auraient été sensibles aux charges externes. Les joints parmi les éléments de différentes longueurs (jusqu'à environ 3 m) étaient eux aussi réalisés avec des fermetures effectuées en haut lieu avec des liens riches d'étain en général superposés, et ils assuraient l'imperméabilité sous pression de l'eau de l'ordre de beaucoup de dizaines de mètres, jusqu'à un net maximum de environ 100m, même si de tels joints restaient le point critique de la conduite.
L'utilisation de nombreux types ajoutés, jusqu'à 10 ou 12, due diamètre maximum de 20-30 cm permettait de dépasser des vallées même profondes de la part de débits de l'ordre de beaucoup de centaines de litres par seconde, lesquels transitaient dans les canaux mis en amont et en aval.
Les mêmes tubes, des diamètres mineurs produits, étaient utilisés pour les réseaux en pression faits pour la distribution urbaine, sur lequel il faut s'arrêter dans le paragraphe successif pour certaines habitudes des réseaux romains.
Les laboratoires cités, producteurs de tubes de qualité en bronze, réalisaient aussi des soupapes en bronze à corps cylindrique façonné et troué faits pour intercepter les conduites et pour réguler les répartitions dans les embranchements selon un model "redécouvert" seulement récemment en substitution à celles à "guillotine", moins fiables. Les mêmes origines ont aussi donné l'exemple de pompes à piston aspirant, parfois à double corps, avec soupapes métalliques, en charnière ou en cuir; c'étaient les seuls appareils de soulèvement adaptés à l'utilisation sur conduite alors bonnes, dont des exemples ont été retrouvés dans le berceau due lac de Nemi Et dans peu de lieux privilégiés, remontant à quelques siècles ap JC.
Les critères suivis lors de la construction de toutes les parties des aqueducs romains, reçoivent et développent ceux déjà représentés dans les ruines des civilisations précédentes; ceux ci, en général, sont les mêmes dans toutes les provinces, même s'ils montrent des améliorations technologiques successives et ils constituent l'évolution de complexes plus anciens.
La captation aux sources, et en particulier à l'origine des fleuves, et aux relatives nappes d'alimentation, préférées par les romains, venaient directement ou à travers des systèmes de couloirs assez complexes et progressivement étendus: le transport en aval, en général d'un bassin de sédimentation à travers les ouvrages souterrains, avec ou sans revêtement imperméable et/ou de soutien de la roche, servis par des puits à distance de l'ordre de centaine à centaine de mètres ; à travers des canaux en mur en terre toujours recouverts et protégée et à travers des canaux suspendus sur des arcs. Les tracés étaient plutôt sinueux pour s'adapter à la morphologie sans devoir approfondir trop les couloirs ou élever la suspension des viaducs. Seulement des obstacles exceptionnels comportaient des galeries longues et sans puits, sous des cols et des montagnes, ou des troncs de siphons avec plusieurs conduits en pression accolés pour dépasser des vallées profondes allant jusqu'à 100 m. environ. La notoriété de telles ouvrages de transport, autant que celle des aqueducs sur arcs et des siphons inverse, moins connus mais de majeure recherche technologique, exempte de ce siège par une tractation plus détaillée, qui représente des systèmes très complexes et qui est présent dans tout l'empire romani, en intégrant parfois des ouvrages plus rudimentaires déjà existent.
La distribution
Les réseaux urbains de distribution servies par les aqueducs externes, en général directement, étaient embryonnaires depuis la civilisation grecque et de ce faite au service de fontaines publiques, (krene, plur. Krenai) et parfois de citernes ou bassins découverts; et cela jusqu'au perfectionnement vers le sec. maj., du système romain ramifié de tubes de plomb- castello. A la même époque se sont diffusés - surtout auprès des usagers, équipements pour le soulèvement et pour l'utilisation énergétique de l'eau (moulin), qui étaient avant des inventions d'ingénieurs, (Erone, Archimede) et des réalisations isolées et emblématiques, mais aussi les notes, les fontaines.
Les jeux d'eau
Les aqueducs romains sur tout le territoire dominé, finissaient dans le cercle urbain dans un "castellum", c'est-à-dire un puits ou une tour de division vers une utilisation faite d'un bassin élevé à quottes compatibles avec celle de l'adduction. La distribution était faite grâce à un réseau de tubes de plomb de diamètres décroissants espacés par des castelli secondaires en suspensions avec des petits bassins à superficie libre, ; ce réseau servait les fontaines publiques, thermes et autres services collectifs, les immeubles impériaux et parfois aussi les usagers privilégiés: en effet la réalisation de telles unités domestiques était étrangère à la culture antique( et a été réalisé seulement très tard dans le temps, au seuil de l'aire moderne, ou contemporaine.)
La solution du "castellum" suspendu terminal de l'adduction et de la succession de "castella" toujours suspendus d'ordre inférieur est spécifiquement romani, de telles sortes à consentir, en aval des murs de la ville, la forte distribution en pression à un grand nombre d'usagers, hygiéniquement irréprochable et physiquement contrôlable. En effet de tels travaux artisanaux romains élevés du sol, à superficie libre, servaient, à travers des calices normalisés de prise de bronze sur les bassins les conduites en pression aux services des différentes utilisations, et à travers des vannes dans les « castella » ou des soupapes sur les conduites, pour assurer l'ultérieure division des débits à l'arrivée vers d'autres ramifications de distribution. Rarement, au moins dans des zones à large disponibilité hydrique, à la place des « castella » étaient disposés des réservoirs ayant des fonctions particulières de réserves : par exemple dans des buts militaires ou pour des rogations discontinues, comme à Bacoli pour le ravitaillement de la flotte ou pour utilisations des thermes. Par norme, en effet, la distribution était à eau courante, même si souvent chacun son tour parmi les différentes usagers, avec des prévisions de déversements des « castella » ou des utilisations, et avec des décharges des reflux même abondants dans les égouts. L'utilisation de réservoirs alimentés par des aqueducs publics faits pour effectués une compensation entre le relatif débit, constatant, et des utilisations même très variées, n'est pas fréquents dans les équipements hydriques grecs (presque l'unique exemple à Megara, du V siècle av. JC.) mais l'est au contraire dans l'empire roman fort pour ses territoires arides comme en Afrique septentrionale. L'utilisation de réservoirs surtout avec une fonction de réserve et non de simple compensation, s'est étendue lors de périodes de fin impériale, spécialement dans l'empire d'Orient les exemples plus importants( avec une foret de colonnes de marbres, du moins de récupération) subsistent à Istanbul et sont très importants au moins d'un point de vue touristique.
On présume que les antiques n'avaient pas de connaissance de la fonction des superficies libres interposées en réseaux en pression pour permettre un amortis sage des mouvements variés de pression, après des manœuvres comportant des variations de débits opérant sur les soupapes ou autrement, même si Vitruvio e Frontino suggéraient déjà alors de procéder avec lenteur dans l'émission d'eaux en conduites même en canaux vides. De toute façon la pratique d'effectuer la division des superficies libres, faite aussi pour évacuer les bulles d'air, était une intuition correcte et intelligente sur un réseau de tubes de mauvaise résistance statique : les « castella » assez diffusés en ville ( à Rome 247 puis Frontino, à Pompei 11 ou meme 23) exerçaient non seulement les fonctions citées , de division et de dérivation l'usager mais aussi celles d'atténuation drastiques des ondes de surpression, dépression, cela dans les tours piézométriques il y a presque vingt siècles, grâce à l'élaboration de la théorie des mouvements variés en réseaux même complexes de conduites en pression.
Ce que nous pourrions définir comme mode de distribution, et aussi unité de mesure du débit, était la « quinaire », que les calculs modernes identifient en 0,5 litres par seconde: qui correspond au déflue d'un calice type homonyme (23 cm de diamètre) sous une charge d'eau d'environ 12 cm. De plus il faut observer que cette définition, effectuée a posteriori, ne tient pas compte, de la possible différence de débit entre le calice standard avec échappements dans l'air ou dans une conduite ferme: par conséquent l'évaluation des débits adoptés et de ceux distribués, disponibles sur littératures ou sur des épigraphes, qui correspond à un tiers de ne peut être accepté que avec une large approximation.
Une évaluation globale a conduit à dire que à Rome arrivaient ou étaient distribués (considérant les pertes "in itinéraire" non négligeables, pour la perméabilité des structures ou pour les soustractions abusives) environ 1 million de mètre cube par jour vers 200 AP.JC., une fois construits tous les huit aqueducs principaux, une valeur de presque la moitié de ce qui arrive actuellement, une valeur très élevée rapportée à la population d'alors (une autre information très incertaine qui est indiquée en 400.000/500.000 habitants), par confirmation de la large dépense d'eau système d'eau courant cité et aux expositions et autres utilisations décoratives.
Confirmant de telles valeurs Frontino attribuées à son activité de Frontino curator aquarum la récupération de 0,5 millions de mètres cubes par jours avec l'occlusion des dérivations abusives, et identifier aussi la distribution parmi les différents usagers romains: services impériaux 17%, services publics 44%, usagers privés 39%.
Cela vaut la peine d'observer que cette richesse d'eau distingue une civilisation qui était le résumé de celle précédent, de la Grèce et en particulier de l'Orient voisin, caractérisé au contraire, aussi pour des motifs climatiques et géologiques, par une particulière parcimonie dans l'utilisation civile et potable de tels éléments.
De plus il faut courantes abandonnés depuis longtemps, que le coût des travaux de transport, aussi bien en couloirs que en canaux, était peu dépendent du débit transporté comme sections minimes, et en générale hydrologiquement suffisant, ils dépendaient de leur exécution et de la manutention conséquente: donc une telle abondance de zones riches de sources ne subissait pas de graves contradictions économiques. Elles sont en effet caractéristiques du transport à gravité de débit de l'ordre de beaucoup de mètres cubes par seconde, et particulièrement, avec conduite, transport typique des aqueducs modernes dotés souvent d'équipements de soulèvement.
Il faut se souvenir que dans la Rome Papale, en particulier après 1870 (arrivée de l'eau Marcia) et pour acore 100 ans (et aussi dans d'autres villes) la distribution à "bouche taxée" montait le système romani: alimentation d'un petit bassin (un petit "castellum") mis sous les toit, qui se répartit parmi les utilisations privées à travers des réservoirs (caissons), avec des échappement d'eau refus aux fontaines de lavoir mis dans la cave, alors que de la colonne montante l'usager pouvait avoir de l'eau directement à travers un robinet réglé. Comme dans les réseaux rudimentaires romains cités, le fonctionnement était en mouvement uniforme et continue avec des pressions locales en réseaux constants.
La gestion romaine des aqueducs
On a pu connaître peu les critères de gestion des ressources hydriques dans la civilisation antique manquant d'un support littéraire et des rares vestiges des ouvrages; du moins pour les utilisations civile set encore moins pour les utilisations agricoles qui étaient à la base des grands empires mésopotamiens et pharaoniques. Les sources latines littéraires citées (Vitruvio, Frontino) et le riche patrimoine épigraphique qui illustre comment le soutient de la vie des métropoles romaines, réalisé selon le model urbanistique au services des "cives " romains et des personnes tributaires, était constitué non seulement par le réseau complète de monuments publics et d'ouvrages hydrologiques à leur service mais aussi par une magistrature spécifique compétente sur tous les réseaux hydriques, organisé pour assurer, outre la construction, la continuité et suffisance de l'exercice, la répartition parmi les différentes destinations, et la fiscalité relative, la manutention. Les textes sur pierres ou sur codes détaillent la construction et la gestion, spécifiant tous les niveaux de l'administration prédisposée, par l'impérial « curator aquarum »- ou par ses prédécesseurs ou successeurs- jusqu'au ouvriers -esclaves. Une telle attention assidue des ouvrages hydrauliques constitue un "unicum" dans les civilisations antiques, qui avaient même anticipé ouvrages spécifiques pour l'approvisionnement hydrique. Le model urbanistique romain, parfait dans la richesse d'édifices destinés aux diverses instituts civils et militaires et aux services de la communauté, et servi de beaucoup d'eau, devait attendre beaucoup de siècles en Occident, pour être réinventé à une époque plus proche pour nous. Elles ont été et sont plus attentives au problème de la reconversion des eaux usées que à celui de l'approvisionnement : théoriquement résolu avec des travaux analogues à ceux romains, sauf. Les grands progrès dans la technologie des tubes et aussi dans l'utilisation diffuse des équipements de soulèvement, et- plus récemment - des équipements de potabilisation, jusqu'à la dessalaison des eaux salines.
Le système complexe des aqueducs de tout l'empire et de l'administration qui les gérait, objet de grand orgueil manifesté par Frontino, par comparaison avec d' autres grands monuments « romainement» définis « inutiles » par d'autres civilisations, peut même être considéré comme épitomé de la civilisation romaine : comme la disparition des aqueducs de la ville de la part de Vitige (527) peut être symboliquement considéré le signal de la fin de l'empire, alors qu'un progressif, suspect empoisonnement au plomb pourrait être retenu la cause de la décadence caractérielle des romains, contraints à enrôler des barbares « élevés » contre les ennemis toujours plus envahissants alors que disparaissaient toutes les institutions civiles .
En Occident la civilisation successive a assumé des caractéristiques rurales et féodales pour la grande partie du Moyen Age, ainsi la culture des aqueducs disparaît avec le temps jusqu'à apparaître dans les nouvelles urbanisations. Il ne semble pas inutile de rappeler comment la civilisation contemporaine islamique a rejoint des niveaux d'excellence dans la gestion des eaux non seulement pour des utilisations d'irrigation, mais au service de ses propres villes, même sous cet aspect en réélaborant une culture antique, ailleurs disparue.
Comme considération conclusive sur le système des aqueducs romains, on peut souligner comment, même en maque de spécifiques et anaclitiques connaissances technico-scientifiques, les romains ont su résoudre les problèmes de l'alimentation urbaine avec génie et capacité de réalisation et de gestion exceptionnelles.
Considérations finales
En générale, d'un point de vue technique, on peut affirmer que la philosophie des aqueducs antiques plus évolués destinés au transport, s'est maintenu jusqu'à nos jours même avec des prévalences par rapport à l'antiquité parmi les différentes sources (sources, eaux souterraines, bords, eaux superficielles, grâce à la possibilité de traiter les eaux contaminées, selon les situations hydrogéologiques)et parmi les diverses structures (canaux, tubes en pression, galeries, structures suspendues, avec tendance à l'utilisation de tube set pour des grands débits- des galeries.). Les réseaux de distribution se sont au contraire étendues à tous les usagers jouisseurs de distributions discontinues libres, et ont donc déterminé la nécessité de réservoirs ayant la fonction régulatrice parmi les afflux presque constants défluai très variables dans le temps; et ils ont presque annulé la présence de tours (castella) grâce au progrès de l'étude du fonctionnement de réseaux étendus en pression à utilisation servie avec compteur. Pour d'autres difficultés aussi économiques dans la découverte ou dans le traitement de ressources, semblent venir des Amériques le système "duel" déjà appliqué à l'époque préromaine: aqueducs (et réseaux distributeurs) pour les eaux d'utilisation , en générale, civile et distribution de récipients pour l'eau spécifiquement d'utilisation potable.
Prof. Ing. Lodovico de Vito
1956 - 2024: 68 années
dans l'ingégnerie hydraulique
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