Cống dẫn nước La Mã: đưa nước đi hàng chục km chỉ nhờ con dốc vài chục cm mỗi km

Không máy bơm, không động cơ, người La Mã vẫn đưa được nước sạch từ những con suối cách hàng chục km về tới đài phun nước, nhà tắm công cộng và nhà dân trong thành phố. Bí quyết chỉ là trọng lực: kênh dẫn được xây dốc xuống liên tục, đều đặn, có đoạn chỉ hạ vài chục cm cho mỗi km. Những cây cầu máng hình vòm mà ta hay thấy trong ảnh chỉ là phần nổi của các công trình dài hàng chục km, phần lớn chạy âm dưới đất.

Cống dẫn nước đầu tiên của thành Rome là Aqua Appia, do quan giám sát Appius Claudius Caecus cho xây năm 312 TCN. Nó lấy nước từ một mạch nước cách thành phố 16,4 km, cả tuyến chỉ hạ độ cao khoảng 10 m, và đổ khoảng 75.500 m³ nước mỗi ngày vào một đài phun nước ở chợ bò Forum Boarium. Hầu hết tuyến chạy ngầm, vừa đỡ tốn công xây vừa khó bị kẻ địch phá hoại trong thời chiến.

Đến thế kỷ 3, Rome có 11 tuyến dẫn nước với tổng chiều dài ước tính 780 đến 800 km, trong đó chỉ khoảng 47 km chạy trên các dãy vòm. Lượng nước này nuôi một thành phố hơn một triệu dân, phần lớn dành cho các nhà tắm công cộng. Các thành phố khắp đế chế cũng bắt chước, coi cống dẫn nước là niềm tự hào của địa phương.

Kênh dẫn điển hình rộng khoảng 0,7 m, cao khoảng 1,5 m, nằm sâu 0,5 đến 1 m dưới mặt đất, có nắp thăm để kiểm tra và sửa chữa. Kiến trúc sư Vitruvius, trong bộ sách De architectura thế kỷ 1 TCN, khuyên độ dốc không dưới 1/4.800, con số khớp với độ dốc đo được ở nhiều cống còn lại. Dốc càng lớn nước chảy càng nhanh, nhưng địa hình thực tế buộc người xây phải tính từng đoạn. Gặp đồi, người La Mã thường đi vòng theo đường đồng mức, ít khi đào hầm. Gặp thung lũng, họ xây cầu máng hình vòm, hoặc với chỗ sâu và rộng thì dùng xi phông ngược: cho nước chảy trong ống chì kín xuống đáy thung lũng rồi tự dâng lên phía bên kia nhờ áp lực.

Để giữ độ dốc chính xác trên hàng chục km, thợ đo đạc dùng chorobates, một thanh gỗ dài khoảng 6 m có dây dọi ở hai đầu và một rãnh đổ nước để kiểm tra mặt phẳng ngang, tương tự cây thước thủy ngày nay.

Pont du Gard bắc qua sông Gardon ở miền nam nước Pháp: ba tầng vòm đá vôi cao 48,8 m, kênh dẫn nước chạy trên tầng trên cùng

Pont du Gard: 17 m chênh lệch cho 50 km

Ví dụ nổi tiếng nhất là tuyến dẫn nước cho thành Nemausus, nay là Nîmes ở miền nam nước Pháp, xây vào thế kỷ 1. Nguồn Fontaine d'Eure gần Uzès chỉ cao hơn bể phân phối ở Nîmes 17 m. Khoảng cách đường chim bay chỉ khoảng 20 km, nhưng để tránh vùng đồi rậm rạp, tuyến kênh phải uốn quanh dài khoảng 50 km, với độ dốc trung bình chỉ 1/3.000. Mỗi ngày nó đưa khoảng 40.000 m³ nước về thành phố, và nước mất gần 27 giờ để đi hết tuyến.

Đoạn vượt sông Gardon là Pont du Gard, cầu máng ba tầng cao 48,8 m, tầng dài nhất hiện còn khoảng 275 m theo UNESCO. Theo Wikipedia, cầu được xây phần lớn không dùng vữa hay chốt kẹp, gồm khoảng 50.400 tấn đá vôi, có khối nặng tới 6 tấn. Sau thế kỷ 4, tuyến kênh không được bảo dưỡng và bị cặn vôi lắng đọng làm tắc dần. Cây cầu sống sót nhờ được dùng làm cầu thu phí cho người qua sông, và năm 1985 trở thành Di sản Thế giới của UNESCO

Sơ đồ minh họa mặt cắt dọc một tuyến dẫn nước La Mã, từ nguồn qua kênh ngầm, đường hầm, cầu máng tới bể phân phối trong thành phố

Về tới thành phố, nước đi qua bể lắng cặn rồi vào bể phân phối gọi là castellum aquae, nơi các ống chì hoặc ống gốm với 25 cỡ đường kính tiêu chuẩn dẫn nước tới từng nơi, có van đồng để đóng mở. Đài phun nước công cộng được ưu tiên trước, sau đó tới nhà tắm công cộng, cuối cùng mới tới nhà riêng của người giàu trả phí. Năm 97, dưới thời hoàng đế Nerva, Frontinus giữ chức quan phụ trách cấp nước của Rome. Trong bản báo cáo De aquaeductu, ông cho rằng người dùng gian lận và nhân viên tham nhũng là nguyên nhân chính gây thất thoát và mất trộm nước.

Cầu máng ở thành phố Segovia với dãy 167 vòm, được xây vào khoảng cuối thế kỷ 1 hoặc đầu thế kỷ 2 và còn dẫn nước tới năm 1973

Vẫn còn chảy sau hai nghìn năm

Nhiều tuyến dẫn nước La Mã được duy trì tới thời cận đại. Cầu máng Segovia trên bán đảo Iberia còn dẫn nước tới tận năm 1973. Ở Rome, Aqua Virgo do Agrippa hoàn thành năm 19 TCN, dài 20,5 km nhưng chỉ hạ 4 m, về sau được khôi phục thành Acqua Vergine, và đài phun nước Trevi nổi tiếng chính là điểm cuối của tuyến này.

Nguồn: Wikipedia: Roman aqueduct , Wikipedia: Pont du Gard , UNESCO: Pont du Gard , Wikipedia: Aqueduct of Segovia , Wikipedia: Aqua Virgo , Wikipedia: Chorobate