Wasserversorgung

Aus Theoria Romana

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Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Man kann allgemein sagen, dass die Griechen, als nach Wissenschaft und der daraus gewonnenen Erkenntnis strebende Kultur, die Vorreiter und Begründer römischer Bauleistungen waren. Entgegen den griechischen Ingenieuren waren die Römer in ihren Entwicklungen nicht auf die Erkenntnis bedacht, sondern auf die praktische Anwendbarkeit und die möglichst effektivste Durchführung dieser Erkenntnisse. Den Schritt aus der Theorie zur Praxis, wagten griechische Erfinder und Konstrukteure durchaus, doch nicht in dem Maße, wie es die römischen Ingenieure taten. Diesen Schritt, die Wissenschaft und Erkenntnis zur Technologie zu formen und weiter zu entwickeln, bezeugen Meisterwerke römischer Ingenieurskunst noch heute in Form riesiger Ruinen von Aquädukten und weiterer Bauten verteilt über das ganze ehemalige römische Imperium.

Während uns auf griechischer Seite Thales von Milet und Aristoteles über die Naturphilosophie, Archimedes von Syrakus, Heron von Alexandria und Philon von Byzanz über die Hydraulik Aufschluss geben und so den griechischen Kenntnisstand aufzeigen, sind es auf römischer Seite Strabon (64 v. Chr. – 26 n. Chr.), Vitruvius (1. Jh. v. Chr.), Seneca (4 v. Chr. – 65 n. Chr.), Plinius (23 – 79 n. Chr.) und Frontinus (40 – 103 n. Chr.).

Diese fünf Quellen teilen sich wie folgt auf: Strabon, Seneca und Plinius bezeugen die allgemein verbreiteten Kenntnisse über hydrologische Zusammenhänge zu ihrer Zeit. Vitruv gibt ebenso die hydrologischen Kenntnisse seiner Zeit wider, ist als Quelle jedoch ergiebiger, da er, anders, als seine meist oberflächlich berichtenden Kollegen, praktische Anwendungen und Richtlinien römischen Bauwesens detailliert zu vermitteln versucht. Frontinus spiegelt das Wissen Vitruvs in seiner umfangreichen Schrift über die Wasserversorgung Roms wider, setzt sich jedoch umfangreich mit den Bemessungsregeln des Wasserflusses auseinander und vollzieht hierbei weitere Entwicklungen.

Die römischen Ingenieure griffen, auch auf andere Gebiete der römischen Kultur durchaus zutreffend, auf die bereits vorhandenen Grundlagen von Kenntnissen und Forschung der Griechen zurück. Wie in der Rhetorik und Philosophie, sowie auch anderen Beispielen römischer Kultur, formten die Römer, durch Entwicklung und Anpassung griechischer Erkenntnisse, ihre eigene Ingenieurskunst, so dass man diese Technologie zu Recht den Römern anerkennen muss, auch wenn sie griechische Wurzeln trägt.

Hydrologie

In Vitruvs Werk wird auf Fragen in Bezug auf Wasser, Quellen, Brunnen und Wasserleitungen im 8. Buch eingegangen. Seine Ausführungen beinhalten zwar richtig erkannte technische Regeln und Naturbeobachtungen – die er wohl aufgrund seiner Tätigkeiten als Architekt und Ingenieur im römischen Militär in Erfahrung bringen konnte – sind jedoch mit mythologischen Grundsätzen, Deutungen von physikalischen Gegebenheiten und kritiklosen Nacherzählungen verwoben und aufgrund ihrer undetaillierten Auseinandersetzung nicht sehr aufschlussreich, ob und in welchem Maße die Römer richtige hydrologische Erkenntnisse der Natur sammeln konnten. Grundsätzlich scheint, dass sein Kenntnisstand die Hydrologie betreffen den der Griechen nicht überschritten hat, teilweise hat er vieles nicht gewusst, was schon die Griechen erfasst hatten. Im Erdinnern nähren, seiner Meinung nach, selbstständige Quellen das Wasser unter der Erde und die Flüsse, geht dabei auch auf die Bedeutung der Niederschläge, welche reiner, gesunder und daher auch wertvoller, als die unterirdischen Quellen sind, ein. Sein Verständnis des Wasservorkommens und der Verteilung und unter der Erde beruht auf den Anschauungen des Aristoteles, wobei er auch die Auffassung des griechischen Stoikers Poseidonius vertritt, welche auf einen rein atmosphärischen Ursprung des Wassers verankert ist. Vitruv dürfte sich also beider Auffassungen bedient haben und den für ihn logischen Entschluss getroffen haben, dass die Wahrheit zwischen diesen beiden Auffassungen ruht, doch orientierte er sich überwiegend an Poseidonius, der die Hauptquelle des 8. Buches zu sein scheint.

Strabon war ein viel umherreisender Populärschriftsteller, der, obwohl nicht als wissenschaftlicher Geograph anzusehen, die größte Quelle für die griechische und römische Geographie darstellt. Das Werk aus 17 Büchern seiner „Geographica“ ist eine beachtliche Zusammenstellung und Auswertung von Daten älterer Autoren und wird durch seine Erfahrungen durch eigene Reisen ergänzt. Artemidoros von Ephesus dürfte die Quelle für seine Angaben über die Hydrographie Ägyptens, neben eigenen Beobachtungen, die wohl auch die in ganz Ägypten zu findenden Wasserstandmarken beinhalteten (z.B. Inschriften an der Kaimauer des Karnak-Tempels in Luxor), gewesen sein.

Plinius ist wie Strabon eher als reproduzierender Schriftsteller anzusehen, welcher in seiner Enzyklopädie „Naturalis Historia“ das Wissen seiner Zeit ohne jegliche wissenschaftliche Kritik gesammelt und wiedergegeben hat. So entsprechen die Werke beider Autoren keinen neuen Ideen, Erkenntnissen oder Konzepten römischen Ursprungs, sondern den Erkenntnissen der Griechen und den daraus entwickelten römischen Ansichten.

Seneca setzt sich im 3. Buch seiner „Quaestiones naturalis“ (Fragen zur Natur) zunächst mit den älteren Auffassungen der Griechen über den Ursprung und das Vorkommen des Wassers in und auf der Erde auseinander. Diese Auffassungen teilen sich wie folg auf: die Theorie des unterirdischen Wasseraufstiegs, die Auffassung des atmosphärischen Kreislaufs (die Auffassung des vorher schon erwähnten Poseidonius), eine Hypothese über die Existenz großer Süßwasser-Meere im Erdinnern, sowie schließlich die Aristotelischen Ansichten des im Erdinnern entstehenden Wassers durch Luft. Allen Theorien, bis auf der des Aristoteles, entsagt er, widerspricht ihnen sogar sehr stark und macht sich nur die des Aristoteles zu Eigen, vollzieht jedoch sogleich eine eigenständige Korrektur. Senecas Ansicht nach werde nicht nur Luft im Erdinneren zu Wasser, sondern das Gemisch von Luft und Erde, was zwar eine neue Auffassung war, jedoch eine falsche. Als überzeugter Stoiker geht auch er davon aus, dass die ganze Erde – wie in den Körpern des Menschen und Tieres – viele Röhren, Gänge, also adernähnliche Tunnel, durchziehen, in denen Luft und Wasser die Erde, hier als ein Lebewesen zu verstehen, beleben und so zur Ausübung organischer Funktionen beitragen. Die Ansicht, die Erde sei ein lebendiges Wesen, beruht auf die mythologische Entstehungsgeschichte der Griechen. Im Widerspruch zu anderen Theorien war er auch der Auffassung, dass das Niederschlagswasser nicht mehr als 3 Meter in die Erde durchsickern kann und einen Zusammenhang zwischen dem Süßwasser in und auf der Erde und dem Meer behandelt er erst gar nicht. Durch das Kreieren neuer, unzutreffender, Vorstellung geht sein Wissen nicht über das der griechischen Naturphilosophen vor ihm nicht hinaus. In seinem Werk kann man zutreffender, aufgrund der neuen, jedoch falschen, Auffassungen, von einer Rückentwicklung sprechen, die jedoch wiederum eine der vielen sein dürfte und daher nicht für seine Zeit verbindlich angesehen werden darf.

Hydraulik

Vorab sollte gesagt werden, dass wenn Vitruv als Quelle zitiert wird, dies in kleinster Weise auf seine Zeit und deren Ansichten, Erfahrungen und Kenntnisstand reflektiert werden darf. Wie bereits erwähnt, spekuliert Vitruv über durch Beobachtungen bekannte Naturgesetze, deutete sie oft falsch oder mythologisch. Die „De Architectura Libri Decem“ des Vitruv wurden schon damals nicht als allgemeine Bauvorschrift verstanden und sollten auch in heutiger Zeit nicht solch einen Status erhoben werden. Es war ein Werk, welches zwar den Kenntnisstand des Vitruv und Empfehlungen vorgab, jedoch nicht allgemein verbindliche Regeln und Handhabung. Über die Druckrohrleitung schreibt er, dass das Wasser „infolge des langen Zwischenraums“ ansteigt und gibt somit die falsche Erklärung, auch wenn ihm aus Erfahrung bekannt war, dass Wasser in nach beiden Seiten ansteigenden Rohren gleich hoch ansteigt. Die Schriften des Archimedes waren Vitruv demnach nicht bekannt. Als unterstützende These, dass das Werk Vitruvs keinerlei Verbindlichkeit oder Regelmaß in der römischen Architektur fand, belegen die deutlichen Unterschiede zwischen seinen Empfehlungen und der tatsächlichen Anlagen im ganzen römischen Imperium. So wird im 8. Buch, im 6. Kapitel, des Werkes auf Fragen der Hydraulik eingegangen, wo Vitruv über die Wasserleitungen schreibt. Als Gefälle für die Freispiegelleitungen empfiehlt er Werte zwischen 2,5 % und 5 %. Die meisten der 11 stadtrömischen Leitungen weisen jedoch ein Gefälle von 1,3 % auf, die Wasserleitung nach Nímes ein mittleres Gefälle von nur 0,35 % (Minimum 0,07 %!) besaß und die römische Madradag-Leitung nach Pergamon auf langer Strecke steiler als 30 % geneigt war. So lässt sich erkennen, dass die Konstruktionen nicht der Empfehlung entsprachen und keinem Regelsatz in ihrer Bauart folgten. Vielmehr wurden die Konstruktionen von topographischen und anforderungstechnischen Gegebenheiten bestimmt und nehmen dementsprechend ein breites Spektrum an Unterschieden im Gefälle, sowie auch in der Konstruktion und äußeren Fassade ein (die römischen Leitungen waren im Gegensatz zu den „ländlichen“ Wasserleitungen in den Provinzen mit Statuen und Verzierungen reich geschmückt). Die Menge des fließenden Wassers in Röhren und Kanälen wird von Vitruv, im Zuge der Bemessung, proportional der Querschnittsfläche jener Leitungen und Röhren gesetzt. Dies beweist wiederum, dass er hier entweder eine gehörte Gegebenheit wiedergibt oder schlicht einen falschen Zusammenhang wiedergibt, den Frontinus, auf ihn wird später eingegangen, aufgrund seiner relativ korrekten Ergebnisse bezüglich der stadtrömischen Abflussmenge jedoch richtig erkannt zu haben scheint. Vitruv war der Zusammenhang zwischen Abfluss und dem Gefälle, der daraus resultierenden Geschwindigkeit, wie auch der Druckhöhe, wohl nicht bekannt. Die falschen Deutungen und Vermutungen sowie auch das unzureichende Wissen über die schon gewonnenen, griechischen, Kenntnisse bezüglich der Naturgesetze, treten im 8. Buch deutlich hervor. Die empirische Erfahrung über die Druckwasserleitungen und dass das Wasser in nach beiden Seiten in die Höhe verlaufenden Höhen gleich hoch ansteigt waren ihm bekannt. Doch als Erklärung für den gleichen Anstieg auf beiden Seiten nennt er den „langen Zwischenraum“, der in der Konstruktion solcher Leitungen üblich war (da man aus Erfahrung gekannt haben muss, dass der Druck eine starke Biegung sprengen würde), um die Krümmer (Biegungen) zu entlasten. Die Erkenntnis des Archimedes über dieses Naturgesetzt hat Vitruv scheinbar nicht gekannt, deutet es stattdessen falsch. Aus gleicher Erfahrung war ihm auch bekannt, dass die Krümmern (Biegungen), bei Druckleitungen höheren Belastungen ausgesetzt, durch den Druck des Wassers in besonderem Maße gefährdet sind, was zu Rissen oder sogar Sprengungen führen konnte und daher entsprechend verstärkt werden mussten (sie wurden in große Felsblöcke gemeißelt oder durch diese als Ummantelung verstärkt). Den Grund für dieses Phänomen verkennt er jedoch ebenfalls und sagt, dass dies auf „heftigem Luftdruck“ basiert, eine weitere falsche Deutung. Durch diese Erkenntnisse kann man feststellen, dass er die faktischen Vorgänge und ihre Konsequenzen aus Erfahrung oder Überlieferungen kennt, doch immer wieder zu falschen Erklärungen gelangt, wenn er versucht sie zu beschreiben. Durch diese Beschreibungen zu urteilen, kann man schlussfolgern, dass die römischen Techniker über empirische Erfahrungen über das Verhalten des Wassers, den entsprechenden hydraulischen Naturgesetzen sehr gut informiert waren, jedoch anders als die Griechen, diese nicht zu deuten wussten und ihnen auch keinen großen Stellenwert zuschrieben. Die empirische Erfahrung und die dadurch richtig gewonnenen Konstruktionsregeln genügten ihnen.

Den Einblick in die Kenntnisse und Anwendungen hydraulischer Prinzipien und Gesetze, besonders in den detaillierten Beschreibungen der römischen Wasserleitung und der Wasserverteilung innerhalb Roms zu erkennen, zur damaligen Zeit, gibt eher Sextus Iulius Frontinus in seinem zweibändigen Werk „De Aquis Urbis Romae“, welches er von 97 bis 103 als curator aquarum schrieb. Die Proportionalität des Abflusses zur durchflossenen Querschnittsfläche war von ich, wie auch von Vitruv, quantitativ erkannt worden und führte bei den anschließenden Messungen der Abflusswerte der städtischen Wasserleitungen Roms zu weitgehend zutreffenden Werten. Dies ist wohl mehr der großen Ähnlichkeit aller städtischer Wasserleitungen Roms zuzuschreiben, die sich besonders in Gefälle, sowie auch Querschnittsfläche und dem hydraulischen Radius nicht unterschieden. Anders als Vitruv, der diesen Vergleich fast identischer Leitungen und verschiedener Abflüsse aus diesen nicht hatte, erkennt Frontinus, dass der Abfluss nicht nur proportional zu der Querschnittsfläche der Wasserleitungen ist, sondern auch das Gefälle von entscheidender Bedeutung sein muss. Da das Gefälle innerhalb Roms keine großen Abweichungen hatte, jedoch die Wasserleitungen selbst (einige verlaufen auch über Berge, andere von einem höher gelegenen Plateau) in Teilen ihrer Durchführung zu Rom teils große Niveauschwankungen besaßen, teils fast in einem geebneten Verlauf Rom erreichten, begründete er die großen Abweichungen im Abfluss zwischen den Leitungen, die sich doch scheinbar in Rom alle ähnelten, auf das unterschiedliche Gefälle in ihrem Ursprung oder der Durchführung bis nach Rom. Durch diesen Unterschied im Gefälle erkannte er vollkommen richtig, dass die Fließgeschwindigkeit bei einigen Leitungen weit größer war, als bei anderen. Leider war diese Erkenntnis für ihn nur Grund für die großen Abweichungen im Abfluss, doch eine quantitative Korrektur an seinen Ergebnissen und der allgemeinen Auffassung, dass der Abfluss proportional der Querschnittsfläche ist, führte er nicht durch. Dies führte dazu, da Frontinus die Auffassung, dass die Proportionalität des Abflusses zur Geschwindigkeit des Wassers richtig erkannt, jedoch nicht angenommen hat, dass er das Zeitelement in seine Betrachtung nicht eingeführt hat. Daher stützte man sich nach wie vor auf die Betrachtung, die auch Vitruv angabt, „Abfluss = Querschnittsmaß“, anstatt sich die richtige Vorstellung, die schon Vitruv logisch erkannt, jedoch nicht weiter geführt hatte, „Abfluss = Volumen pro Zeiteinheit“ anzueignen. Durch diese verloren gegangene Erkenntnis, die zwar die Bestimmung des kleinsten notwendigen Abflussquerschnitts zur Abführung einer bestimmten Wassermenge durchführen und den exakten Abfluss ermitteln konnte, konnte uns wiederum die römische Ingenieurskunst in Form der riesigen Wasserleitungen erhalten bleiben und ihre Fertigkeiten in Bau und Architektur veranschaulicht. Hierbei sei noch erwähnt, dass Heron bereits die richtige Analyse des Abflusses erbracht hatte, die auch die Zeit als Faktor der Berechnung mit einbrachte, doch weder Vitruv, noch Frontinus kannten diese Analyse scheinbar nicht und hielten an ihrer falschen Auffassung fest.

Wassermythos

Auch wenn die römische Lebensart stet von der ratio (Vernunft) bestimmt war, verzichtete man aber auch nicht auf den wichtigen mythologischen Aspekt, der in der römischen Kultur nicht nur in der Religion, sondern auch in anderen Gebieten des römischen Lebens eine wichtige Rolle spielte. Wieder lassen sich Ähnlichkeiten zum Griechischen erkennen, welches die Verehrung von Naturphänomenen ebenso rege betrieb, wie auch die Römer. Aufschluss darüber gibt uns Seneca, wenn er von Verehrung gewaltiger Ströme, die plötzlich aus dem Abgrund hervorbrechen, so wie auch von Seen, die wegen ihres dunklen oder unermesslich tiefen Wassers für heilig gehalten wurden, spricht. So auch Frontinus, der von Quellen, die in den Erinnerungen der Menschen mit religiöser Verehrung gepflegt werden, erzählt. Der Kult des Gottes Fons stand bei den Römern für diese Quellenverehrung, denn er gehörte zu den ältesten einheimischen Göttern des römischen Staates. Fons wurde in Rom ein Altar auf dem Ianiculum und seit 231 v. Chr. ein Heiligtum in der Nähe der Porta Fontinalis geweiht. Sowie auch die Fontinalia, ein Fest ihm zu Ehren veranstaltet, welches am 13. Oktober stattfand und noch in den Jahrhunderten der Kaiserzeit ausgerichtet wurde. Auch Neptunus, welcher überraschender Weise ursprünglich ein altrömischer Quellgott war, später Gott des Meeres, wurde mit einem Fest, den Neptunalia am 23. Juli, noch bis ins 3. Jh. n. Chr. verehrt. Nicht nur den Quellen wurden göttliche Ehren zugestanden, sondern auch den großen und kleinen Flüssen Italiens, denn der bedeutendste, der Tiber, trug sogar einen sakralen Namen, er war der „Tiberinus pater“. Ihm wurden heilende und reinigende Kräfte zugeschrieben, was sich auch in Altären am Oberlauf und einem Tempel in Rom bemerkbar machte, jedoch aufgrund der Verunreinigung durch die zunehmende Größe der Stadt in der Kaiserzeit nicht mehr ganz nachvollziehbar schien.

Naturheiligtümer der Nymphen, meist Grotten oder Höhlen aus denen Quellen entsprangen, wurden Nymphäen genannt und waren zunächst Opferplätze, aus denen sich dann die Nymphäen unseres Verständnisses entwickelten, es waren nunmehr keine Opferplätze und heiligen Quellen, sondern die Quell- und Brunnenhäuser am Ende einer städtischen Wasserleitung. In Rom waren die Nymphäen reich verzierte und prunkvoll gestaltete Anlagen von fontänenartigen Brunnen. Wie auch die ursprünglichen Naturheiligtümer standen sie unter dem Schutz der Nymphen und waren daher heilig. Auch hier brachte das Heiligtum der Nymphen, die Aedes Nympharum, ein Staatstempel der Quellgöttin und Nymphe Iuturna und das Fest der Iuturnalia am 11. Januar diese kultische Bedeutung zum Ausdruck. Auch die drei Naturgottheiten der Römer, Diana, Tellus und Ceres, waren jedoch die ursprünglichen Naturgottheiten der Quellen, um die sich dann die Nymphen versammelten. Besonders in Germanien war Diana Herrin von Heilquellen und damit auch in diesem Sinne Quellgöttin. Sie schaffte es sogar, aufgrund der immensen Bedeutung, die den Quellen schon seit je her von den Griechen und Römern zugewiesen worden war, auch als Diana Mattiaca die keltische Quellgöttin Sirona in Wiesbaden und eine andere ursprüngliche Gottheit in Bad Godesberg zu verdrängen. Wie auch in den am Mittelmeer gelegenen Ländern, wurde in Germanien die Quelle, als auf wundersame Art und Weise hervortretende Wasser aus der Erde, als göttlich angesehen und dementsprechend verehrt. So opferten auch die Germanen ihren Quellgottheiten und sogar in dem Maße, dass die Bäume, aus deren Schatten die Quellen entstanden, heilig waren. Bis heute haben sich die alten Quellkulte aufgrund ihrer Bedeutung als Lebensspendendes Element und göttliches Phänomen erhalten und die Quelle als etwas Reines und Gesundes geprägt.

Hydrotechnik

Im Römischen Reich wurden hervorragende Wasserversorgungssysteme für die Landwirtschaft und für die großen Städte geplant, gebaut und erfolgreich betrieben. Diese Konzepte und die erforderlichen Bauwerke sind erdacht und errichtet worden, ohne dass eine quantitative oder auch nur klare qualitative Einsicht in den Wasserkreislauf der Natur und der Physik bestand. So erfolgten Entwurf und der daraus entstehende Bau offensichtlich nach empirischen Methoden, ohne ein rechtes Verständnis der physikalischen Grundprinzipien und Naturgesetzen. Planung, Entwurf und Bau erfolgten gefühlsmäßig oder aufgrund qualitativer Überlegungen auf der Basis langjähriger Erfahrungen, besonders in den neuen Provinzen während der Errichtung neuer Städte und Infrastruktur – doch von einem wagemutigen Spiel kann dennoch nicht die Rede sein, zutreffender wäre es als Entwicklung aus Grundlagen und Erfahrung zu nennen, die ab einem gewissen Punkt nicht mehr den Bedarf an umfangreichem Wissen über die Naturgesetze und physikalischen Grundprinzipien als Voraussetzung sah, denn die empirischen Methoden genügten, um ein zufrieden stellendes Ergebnis zu erreichen.

Für die Ortswahl bei der Gründung politischer und wirtschaftlicher Zentren von Staaten oder Regionen hat die Frage nach der Wasserversorgung wohl selten oder kaum eine Rolle gespielt. Die Ortswahl beruhte vielmehr auf wirtschaftlichen, wie einer guten Verbindung zu einer Handelsstraße oder benachbarten Stadt, militärischen, wie einer guten Verteidigungs- oder Angriffsposition, und verkehrsgerechten Aspekten. Die Ortswahl ruhte fast immer auf politischen, militärischen oder verkehrsmäßigen, wie einer zentralen Lage, Aspekten. Am Anfang schien die Wasserversorgung noch auszureichen, doch mit dem Wachstum der Bevölkerungsanzahl traten, wie sehr häufig zu beobachten ist, Probleme auf. So mussten sich die zeitgenössischen Ingenieure, Baumeister und Techniker immer wieder um die Sicherstellung des Wasserangebots kümmern, was zur Folge hatte, dass sie immer wieder vor neuen Aufgaben standen dieses Problem zu lösen. Die hydrologischen und topographischen Gegebenheiten mussten von immer neuen Methoden aufgegriffen und am effektivsten zur Lösung des Problems genutzt werden. So entstanden eine Fülle von Methoden zur Wasserversorgung und eine große Anzahl von verschiedenen Wassersystemen, die von den örtlichen Bedingungen schon vorab bestimmt worden waren. Die Fülle an Methoden wird durch die große Anzahl an Bauelementen verdeutlicht.

Technische Bauelemente

Wasserfassung

Brunnenstube

bild:Wasserfassung-Brunnenstube.JPG
Brunnenstube
Quellen wurden in der Art von so genannten Brunnenstuben gefasst. Das Wasser trat durch Sickerschlitze oder Sickergalerien ein und wurde nach dem Überwinden eines gewissen Wasserstandes (vermutlich durch ein Wehr gebildet) sogleich in den Kanal geleitet und somit abgeführt. So konnte man auch unterirdische Quellen oder Wasserreservoirs nutzen.

Flussfassung

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Flussfassung

Ableitungen aus offenen Gewässern wie Seen sind durch die erodierenden Kräfte des fließenden Wassers nur sehr selten erhalten geblieben. Man vermutet jedoch, dass die meisten Ableitungsbauwerke dem Prinzip der Segovia-Leitung in Spanien entsprachen, die noch erhalten ist:

Der Abfluss wurde durch einen Schwelle oder ein Wehr aufgestaut, so dass das aufgestaute Wasser mit direkter Ableitung in einen Kanal geleitet wurde. Dabei gelangten jedoch Schmutz wie auch Sand oder Ähnliche Verunreinigungen des Flusses mit in den Kanal. Die Methoden diesem Problem der Verunreinigung und Verstopfung des Kanals vorzubeugen, waren Sandfänge (in den Boden des Kanals eingelassene „Gruben“, wo sich der Sand absetzen konnte und diese dann auch entsprechen gewartet werden mussten) und Spülöffnungen in den Kanalseitenwänden. Gerade bei den Spülöffnungen konnte ein großer Verlust von Wasser nicht vermieden werden, doch dies stellte für die Römer kein großes Problem dar, gingen sie doch recht großzügig mit dem Wasservorkommen um und nahmen diesen ,in ihren Augen kleinen, Verlust auch gar nicht wahr.

Talsperre

bild:Wasserfassung-Talsperre2.JPG
Talsperre

Eine dritte Methode der Wasserfassung ist die aus den Talsperrenspeichern und erfolgte durch freistehende Türme in Seen oder durch Auslassbauwerke im Sperrenkörper selbst.

In natürlichen Seen wurden Hangentnahmen errichtet (man leitete hierzu einen Kanal aus dem Hang, der dem See so das Wasser abnahm und einer anderen Verwendung zuleitete)

Wasserhebung

Zu Zeiten des Vitruv waren diese Wasserhebungsanlagen in Gebrauch: Der Shadouf (lat. ciconia), die Archimedische Schraube (lat. cochlea) und das Kammerrad (lat. timpanum). Mit Hilfe von diesen Einrichtungen konnte das Wasser 1,0 bis 1,5 m hoch gehoben werden und diente allgemein der Bewässerung, selten im Rahmen von Wasserversorgungsanlagen, da ihre Ergiebigkeit nicht ausreichte, um solche Mengen von Wasser zu bewegen, die für eine Wasserleitung notwendig waren. In einer Wasserleitung fanden Hebeeinrichtungen keinerlei Verwendung, denn das Prinzip der römischen Wasserleitung beruhte einzig auf dem freien Gefälle, dass dem Wasser die Geschwindigkeit gab auch große Höhenschwankungen zu überwinden (Druckrohleitungen). Ausnahmebeispiele, wie das römische Militärlager in Babylon und dessen Wasserversorgung durch die Archimedische Schraube und Wasserräder, die von etwa 150 Gefangenen betrieben wurden, oder die Befüllung des Trinkwasserreservoire der Stadt Arsinoe mittels Hebeeinrichtungen gibt es durchaus. Durch die Entwicklung des Schöpfrades in die Behälterkette, die den Raumbedarf erheblich senkte und, auch wenn der Anschaffungspreis höher als der des Schöpfrades war, besonders in der innerstädtischen Wasserversorgung Verwendung fand. Seit dieser Entwicklung wurde die Hebeeinrichtung zum Fördern des Brunnenwassers, zum Heben in obere Stockwerke (besonders in den Mietshäusern und Privatdomizilen der Reichen) und zum Füllen von Hochbehältern und Speichern genutzt.

Wasserspeicher

Besonders in den halbariden Bereichen des Mittelmeers, wo die jährlichen Niederschläge erhebliche zeitliche Schwankungen aufweisen und durch die waldarme Landschaft keine Wasserspeicherung möglich ist, sind Flüsse, wie auch Quellen, diesen Schwankungen ausgesetzt und bedingen eine gesicherte Wasserversorgung nur durch Speicherung zu erhalten. Zwischen Spanien und Syrien sind 16 Talsperren römischen Ursprungs nachgewiesen, von denen die meisten auch der städtischen Wasserversorgung dienten.

Römische Talsperren (nach N. J. Schmitter-Reinhardt)
Name Land Nächste Stadt Sperrentyp Größte Höhe Kronenlänge Zweck
Subiaco Italien Rom Mauer 40 Erholung
Proserpina Spanien Merida Damm 12 427 Trinkwasser
Cornalvo Spanien Merida Damm 15 196 Trinkwasser
Consuegra Spanien Toledo Mauer 5 664 Trinkwasser
Esparragalejo Spanien Merida Mauer 5 312 Trinkwasser
Alcantarilla Spanien Toledo Damm 14 550 Trinkwasser
Derb Tunesien Kasserine Mauer 10 125 Trinkwasser/Bewässerung
Megenin I Libyen Tarabulus Mauer 5 91 Trinkwasser/Bewässerung
Megenin II Libyen Tarabulus Mauer 3 257 Trinkwasser/Bewässerung
Harbaqa Syrien Palmyra Mauer 21 365 Bewässerung
Soufeiye Syrien El Haseke Mauer
Cavdarhisar Türkei Kütahya Mauer 7 80 Hochwasserschutz
Örükaya Türkei Corum Mauer 16 40 Bewässerung
Böget Türkei Nigde Mauer 4 300 Trinkwasser
Baume Frankreich St. Rémy de Provence Mauer 12 18 Trinkwasser
Homs Syrien Homs Mauer 7 2000 Bewässerung

Talsperre

Vitruv geht überraschenderweise in seinem großen Werk gar nicht auf die römischen Talsperren ein, obwohl bei diesem Bauwerk zum ersten Mal das Bogenprinzip Einzug fand. Auch hierbei gab es keine einheitliche Bauart oder einen Richtsatz. Die Talsperre wurde nach topographischen Gegebenheiten und den empirischen Erfahrungen der Architekten und Ingenieure gebaut. Der Unterschied ist, dass man entweder wie in Spanien die Talsperre mit einer Mauer und einer Erdanschüttung als Stützkörper baute, oder wie in den östlichen Provinzen, wo eine Mauer ohne Anschüttung zu genügen schien. Wie schon allgemein erwähnt wurde, so beruht auch die empirisch verbesserte Beherrschung großer Wasserdrücke und die fortschrittliche Technologie im Talsperrenbau (mitunter auch dem Bogenprinzip) auf dem mühsamen Prozess der Sammlung von Erfahrungen in der tatsächlichen Wirkungsweise des Wasserdrucks und den statischen Zusammenhängen. Beispiele hierfür geben zahlreiche zerstörte Talsperren, wie die in Alcantarilla, Örükaya und die Mauer in Böget.

Zisternen

Becken und Vorratsbehälter für Brauch- und Trinkwasser sind der Menschheit seit alters her bekannt, doch die zahllosen, noch heute vorhandenen Zisternen aus römischer Zeit weisen teilweise enorme Rauminhalte bis zu etwa 100.000 m³ auf und setzen mit dieser Größe neue Maßstäbe. Sie liegen häufig verdeckt unter der Erdoberfläche, doch es gibt auch Exemplare, die oben offene sind. Vitruv gibt ausführliche Anweisungen für den Zisternenbau. Er fordert bei dieser Konstruktion einwandfreies Material zu verwenden und besondere Sorgfalt auf die Verdichtungsarbeit zu legen. Bei der Errichtung mehrerer Zisternen hintereinander wurde das Wasser durch Filter hindurch von einem Behälter in den anderen geleitet und gewann dadurch an Reinheit. Ein rechteckiges Wasserbecken von etwa 34x17 m und einer Höhe von 1,70 m ist in der Colonia Claudia Ara Agrippinensium freigelegt worden und ließ eine genaue Beobachtung der Bautechnik aufgrund des guten Zustandes zu:

Die Baugrube ist in den Sand und Auelehm eingegraben und die Erdwände sind senkrecht abgestochen worden. Die Bodenfläche wurde darauf hin mit Bruchsteinen 0,15m hoch ausgelegt. Wie es damals üblich war wurde anschließend eine beidseitige Schalung aus Holzbrettern von ungefähr 0,50m Breite angelegt und anschließend in den Zwischenraum römischer Beton, Opus caementitium, bis zu einer Höhe von 1,20m gegossen. Nach dem Abbinden des Betons wurde die Verschalung rausgenommen. Danach erfolge über die Bruchsteinschicht der Guss der Bodenplatte in einer Stärke von 0,20 m. In dem nächsten Arbeitsgang wurden nun vor die äußeren Seitenwände Mauern aus schweren Tuffwerkblöcken in einer Breite bis zu 0,50m vorgeblendet. Diese Werkblöcke wurden nahezu fugenlos versetzt und mit einem Mörtel (lat. materia, mortar) gebunden, der einen hohen Prozentsatz an Ziegenmehl und Ziegelsplitt als Zuschlagsstoff erhielt, um eine höhere Abdichtung und schnelleres Abbinden des Betons zu erreichen. Der Ausgleich der Unebenheiten der Bodenplatte erfolgte mit Ziegelmehlmörtel. Die inne Fläche des Wasserbeckens wurde mit bis zu 0,15 m dicken Tuffplatten ausgelegt und die Fugen mit Mörtel verdichtet.

So entstand ein nahezu wasserundurchlässiger Behälter, der mit Natursteinen auf Putz ausgekleidet war. Die Großbauten dieser Art, wie die Piscina Mirabilis in Misenum bei Pozzuoli darf man sich ähnlich, nur mit 48 quadratischen Pfeilern im Becken von etwa 70x25 m vorstellen, die eine Decke aus Opus caementitium trugen. Sie besitzt ein Volumen von etwa 12.600 m³.

Wasserführung

Kanal

Da die Errichtung einer Druckleitung aufwendiger und kostenintensiver war, sie außerdem schlecht zugänglich waren und bei Verstopfung oder sonstigen Problem auch schlecht gewartet werden konnten, entschieden sich die Römer für gemauerte und abgedeckte Freispiegelkanäle. Diese Kanäle zeichneten sich durch ihre oberflächennahe Führung aus, so dass sie in der Regel in offener Baugrube erstellt, mit Platten oder einem Gewölbe überdeckt und anschließend mit Erdreich zugeschüttet wurden, so dass sie kaum mehr sichtbar waren. Die Überdeckung und das völlige Verschwinden im Erdreich diente dazu, die Leitung vor äußeren Einflüssen, wie Hitze, Verunreinigung und Kälte, sowie auch vor Feinden in Kriegszeiten zu schützen und eine fortwährend gute Wasserversorgung zu gewährleisten. Wie bei den meisten römischen Bauten gab es auch bei den Wasserleitungen keine festen Konstruktionsvorgaben, was die Unterschiedlichkeit in der Konstruktion ihrer Formen, Abmessungen und Abdeckungen zeigt. Ein Beweis hierfür ist das breite Spektrum an Querschnittsgrößen der Kanäle, wie das Beispiel zwischen der Patara-Leitung mit einer Breite von 0,40 m und einer Höhe von 0,35 m und der Manavgat-Leitung mit einer Breite von 2,09 m und einer Höhe von 2,03 m zeigt. Im Laufe der Zeit und durch die bereits so zahlreich erwähnten empirischen Erfahrungen und den fortschritt der Technologie der Römer, wurden die zuerst der Abflussmenge in ihrem Querschnitt angepassten und häufig mit Steinplatten in einfacher oder spitzwinkliger Konstruktion überdeckten Kanäle, nun aufgrund der leichteren Wartung begehbar gebaut, sowie auch die Kanäle überwölbt.

Der rechteckige Kanal besaß eine Sohle, auf der dann durch vermörtelte Lesesteine beidseitig Wangen entstanden und auf diesen wiederum, durch Schalungen gestützt, die Überwölbung mit den zuvor eingesetzten, vermörtelten Lesesteinen errichtet wurde. Nach Vitruv sollte sich der Mehrschichtputz (meist durch unterschiedliche Schichten zusammengesetzt und als Beimischung Puzzolan, ein Vulkangestein, gegeben) durch gute Konsistenz, große Dichte, gute Festigkeit, geringe Wasserabsorption, geringes Schwinden, geringe thermische Deformation und schnelles Abbinden ausgezeichnet haben. Nach den Fortschritten in der Betontechnologie (opus caementitium) und ihrer Beherrschung, wurden die Sohle und die beiden Wangen aus Beton zusammen und in einem Zug gegossen, wie Teile der Eifelleitung zeigen. Ziegel fanden erst seit dem 3. Jahrhundert n. Chr. Einzug in den Bau der Kanäle.

Die Aksu-Leitung nach Pergamon wurde durch bergmännischen Vortrieb durch natürliche Böden und durch Lockergestein tunnelartig erstellt. Entgegen der trogartigen Errichtung einer Baugrube wurde der Kanal vorangetrieben und durch Tonplatten, die auf den Wangen ruhten, wurde das Kanalgewölbe überspannt und so durch das Herabfallen von Sedimenten gesichert. Nach der Hinterfüllung mit Beton blieben die Tonplatten, da es nunmehr unnötig war diese zu entfernen, als einzigartige Schalung erhalten. Bei härterem Boden, wie Fels, wurde der Kanal als Tunnel aus dem Gestein herausgearbeitet oder ein Felstrog erbaut, der dann anschließend mit einer Platte oder aufgesetztem Gewölbe ebenfalls abgedeckt werden konnte. So dienen besonders diese Beispiele als Indiz für die Vielfältigkeit der Konstruktionsmöglichkeiten dieser Kanäle, die stets simultan erstellt wurden und dennoch über viele Kilometer hin wasserdicht waren

Tunnel

Die Römer zeichneten sich in ihren Bauten durch die konturennahe Führung ihrer Bauten aus. So wurde den topographischen Bedingungen nahe gebaut, Täler jedoch, wenn es die Kosten geboten, mit Aquädukten überbrückt und Berge anstatt einer umlaufenden Leitung durch Tunnel überwunden.

Wie bei den griechischen Tunnelbauten können auch bei den römischen drei Baumethoden unterschieden werden. Kleinere Tunnel wurden mit dem einfachen Bergdurchstich, einem von einer Seite vorangetriebenem bergmännischen Vortrieb erbaut, längere Tunnelstrecken ebenfalls mit einem Bergdurchstich, jedoch einem, der beidseitig vorangetrieben wurde. Die dritte Methode wurde bei äußerst langen Strecken angewendet und nennt sich die Quanatbauweise. Bei der Quanatbauweise war das schnellere Vorantreiben durch zusätzlich angelegte vertikale Schächte im Abstand von weniger als 100 m, von denen aus man den Tunnel zusätzlich vorantrieb und auch den Vorteil besserer Belüftung nutzte, gefördert worden. Dabei hatte man anscheinend auch keine festen Vorgaben, denn Vitruvs Schachtabstände von 35 m sind offenbar nicht maßgebend und verbindend gewesen, wie Werte zwischen 8 m beim Halbergtunnel bei Saarbrücken und 70 m der Gier-Wasserleitung nach Lyon zeigen. Unterirdische Vermessungen wurden daher nicht durchgeführt, sondern eine grob an der Oberfläche anvisierte Richtung angestrebt und in diese der Stollen vorangetrieben. Durch Senklote, die nach Vermessungen in die Stollen herabgelassen wurden, maß man anschließend, ob die Vortriebsrichtung noch exakt eingehalten wurde. Dass dies, bei all dem vermessungstechnischen Geschick der Römer, nicht immer genaue Werte hervorbrachte, verdeutlichen insbesondere Gegenkrümmungen auf kurzer Strecke, wenn die Abschnitte nicht immer exakt zusammentrafen wie berechnet und man daher bei beidseitig vorangetriebenen Stollen einlenken musste, um sich noch zu treffen und nicht aneinander zu graben. Der Tunnelvortrieb erfolgte in der Regel im Festgestein und der Querschnitt wurde nur dann ausgekleidet, wenn der Fels brüchig war und so die Gefahr von Verunreinigungen oder Verstopfungen drohte, die den Wasserfluss entweder behinderten oder ganz abbrachen. Die Wände des Durchflussquerschnitts erhielten aus strömungstechnischen Gründen allerdings immer einen Putz – die Fließreibung wurde so möglichst gering gehalten, um die bereits erwähnten Verunreinigungen und Verstopfungen zu vermeiden. Kanäle, die plötzlich auf Höhlen oder Kavernen stießen, wurden in üblicher Bauweise, indem man eine Sohle, Wangen und eine Überwölbung erstellte, überwunden. Den Fortschritt in der Bau- und Tunneltechnik zeigt das Antasten an den Vortrieb nicht nur durch Fels, sondern auch durch Lockergestein, was wiederum eine der großen Errungenschaften römischer Bautechnik ist. Die Aksuleitung Pergamons verdeutlicht diese Errungenschaft in ihrer Bauweise. Von einem vertikalen Einstiegsschacht ausgehend wurde der Boden vor Ort auf kurzer Länge ausgehoben, der Ausbruch des Stollens, und die beiden Seitenwände in üblicher Weise ausbetoniert. Hierfür stellte man innen eine Holzschalung auf und benutzte die außen liegende Wand als äußere Schalung. Sohle und Wangen des Kanals wurden aus opus caementicium erstellt und auf letzteren ein Sprengwerk aus vorgefertigten und an den Kanten abgeschrägten Tonplatten errichtet, um die Sicherheit vor dem lockeren Gestein, dass die Arbeiter unter sich begrab könnte, zu gewährleisten. Danach konnte der weitere Boden ausgehoben und die überschüssige Erde ohne großes Risiko abtransportiert werden. Der Hohlraum wurde nun, wie in üblicher Bauweise gehandhabt, mit vermörtelten Lesesteinen zur Sicherung ausgelegt und die Überwölbung darüber hergestellt werden. So konnte man, mit der Sicherheit nun geschützt zu sein, einen neuen Abschnitt in der gleichen Reihenfolge in Angriff nehmen.

Kanalbrücke / Aquädukt

Um nicht aufwendige Kanalleitungen oder Tunnel bei Geländeeinschnitten, Tälern oder gar unter Flüssen errichten zu müssen, bedienten sich die Römer einer Bautechnik, deren riesige Ruinen noch bis heute von den gewaltigen Ausmaßen der Bauwerke zeugen – die Kanalbrücken, auch Aquädukte genannt Diese Bauwerke, formvollendet und imposant aus der Landschaft ragend, gelten gerade aufgrund ihres aufwendigen Baus und der Notwendigkeit für die Römer als Repräsentanten römischer Bau- und Schaffenskunst.

Auch hier gab es keine einheitliche Konstruktionsform, denn bei nur geringen Höhenunterschieden von etwa 4 bis 5 m wurden die Leitungen nicht über Bogenreihen, sondern über geschlossene Mauern, substructio genannt, geführt. Wirtschaftlich festgesetzte Größen von Bögen, die etwa mehrere Meter betrugen, erlaubten nur Bogenreihen zu bauen, wenn der Kanal über eine entsprechende Höhe geleitet werden musste. Die Konstruktion der Pfeiler und Bögen war auch hier von den topographischen Gegebenheiten, sowie auch von dem zur Verfügung stehenden Material bestimmt, was wiederum zu unterschiedlichen Konstruktionen führte. Grob gesehen zeigt sich eine Entwicklung der vorwiegend verwendeten Baumaterialien auf, die von Natursteinquadern (Aqua marcia, Pont du Gard) über verblendetes Gussmauerwerk (Kaikos-Leitung nach Pergamon) bis hin zum Ziegelbau (Aqua Alexandria) reicht. Eine wirtschaftlich oder technologisch bedingte obere Grenze für den Aquäduktbau sahen die römischen Ingenieure wohl bei etwa 50 m Höhe und größeren Teilbreiten

Die Höhe der Bogenkonstruktionen (vgl. Adam 1984, S.266)
Nimes, Pont du Gard 48,77 m
Carthago 38,00 m
Rom, Aqua Claudia 32,00 m
Segovia 31,00
Tarraco 30,00 m

Auf den Stützpfeilern oder Bogenreihen führte ein Kanal, der entweder überwölbt, mit Steinplatten überdeckt oder oben offen war und wie der bodennah angelegte Kanal ebenfalls eine innere Schale aus wasserresistenten und –abweisenden Mörtelschichten besaß.

Der Aquädukt ist grob gefasst ein Kanal auf Pfeiler- oder Bogenreihen zur Bewältigung eines Höhenunterschiedes bis 50 m Höhendifferenz.

Syphon / Druckrohrleitung

Bei tieferen Tälern, welche die Grenzhöhe von 50 m für Aquädukte überschritten, wurde eine Druckleitung, auch Syphon oder Düker genannt, errichtet. Ein Freispiegelkanal besitzt aufgrund seiner großen Querschnittsfläche einen erheblich größeren Abfluss als eine Leitung aus Bleirohren, die in der Antike nur einen geringen Durchmesser aufwies. Um den Durchfluss der Leitung somit nicht zu behindern, war es notwendig gewesen mehrere parallel angelegte Stränge von Bleirohren zu führen, was schließlich mit immensen Kosten verbunden war – Blei war im Gegensatz zu den anderen Materialien sehr teuer. Moderne Schätzungen kamen für die Druckstrecken der Leitungen von Lugdunum (Lyon) auf einen Materialaufwand von etwa 35.000 – 40.00 t Blei. Daher war eine Druckleitung nicht der Regelfall und wurde, nachdem eine Talumfahrung aufgrund ihrer immensen Länge nicht in Frage kam und der Höhenunterschied von mehr als 50 m ein Aquädukt aus Konstruktionsgründen, man fürchtete um die Stabilität, ebenfalls ausschloss, als letzte Möglichkeit angesehen.

Das römische Konstruktionsprinzip der Druckleitung beruht auf dem griechischen, überragt jedoch in seiner Größe und Effizienz deutlich das Vorbild. Der Freispiegelkanal, welcher zuvor bodennah oder auf Bogenkonstruktionen geführt wurde, mündete in ein Übergangsbecken, welches den Ausgangspunkt der Druckstrecke bildete. Von diesem Übergangsbecken liefen Rohre mit möglichst konstantem Gefälle den Hang hinab – war der Durchfluss hoch, wurde das Wasser, wie schon erwähnt in parallel verlaufenden Strängen den Hang hinab geführt. Für die Konstruktion fanden Metallrohre, meistens Blei, in einem Betonmantel oder in durchlöcherten Steinen, Tonrohre, in einem Betonmantel, oder aus Stein gearbeitete Rohre, Verwendung. Der Zusammenschluss solcher Elemente erforderte besondere Sorgfalt, der auch in den Druckrohrleitungen mit Schichten aus Mörtel gedichtet wurde, denn die Druckleitungen waren, anders als der Aquädukt, nur schwer zu warten. Eine zusätzliche Abdichtung wurde auch ungewollt durch die Kalkablagerungen, den Sinter, erzielt. An der Talsohle angelangt, wurde das Wasser in Leitungen möglichst lange, meist auf Bogenkonstruktionen, horizontal geführt. Am anderen Hang verlief die Druckleitung wieder hinauf und wurde dort, wie am Anfang, in ein Übergangsbecken geleitet, an welches dann der übliche Freispiegelkanal angeschlossen war und weitergeführt wurde. An den kritischen vertikalen oder horizontalen Knickpunkten, den Krümmern, auf denen ein sehr großer Druck lastete und dies zu Rissen oder Undichtigkeiten führen konnte, der Leitung im Talgrund, bauten die Römer ebenfalls große Türme mit einem Wasserbecken auf der Spitze, um diesen Druck von den kritischen Stellen zu nehmen. So mündete der Strang, oder die Stränge, in das Becken und entlasteten somit die Krümmer, denn auf der anderen Seite führten Stränge wieder horizontal heraus. Diese Türme dienten wohl der Entlüftung.

Auch wenn man nach einem neuen Verfahren (darauf wird später im Abschnitt „Leitungsnetz“ eingegangen) eine serienmäßige Fertigung von Bleirohren garantieren konnte, fanden auch in römischer Zeit Steinrohre in Druckleitungen weite Verbreitung. Die einzelnen Steinrohre, meist aus Steinblöcken gehauen, hatten unterschiedlich geformte Kopf- und Endmuffen und konnten so direkt aneinandergefügt werden und mit einem expandierenden Ätzkalk/ Öl-Gemisch wurden die Fugen gedichtet, garantierten so ein wasserdichtes System. Solche Leitungen finden sich in Methymna, Gerga, Ankara, Antiochia und Aspendos. Tonrohre wurden ebenfalls für die Druckleitungen verwendet, hatten jedoch eine weit geringere Belastbarkeit, als die Stein- oder Bleirohre und wurden daher nur für geringe Durchführungen genutzt, dies auch meist auch mit drei parallel verlaufenden Strängen, um die Rohre so noch zu schonen. Solche Leitungen sind in Caesarea und der Stadt Almunecar in Spanien nachgewiesen.

Baubetriebliche Überlegungen

Wie schon in den Abschnitten zuvor erwähnt gab es zwar keine festen Bauprinzipien und Pläne, doch baubetriebliche Überlegungen und die römische Rationalität gaben gewissen Richtlinien vor. Neben der wirtschaftlichen Grenzhöhe für den Bau von Aquädukten gibt es bemerkenswerte baubetriebliche Überlegungen im Zusammenhang mit dem Bau der Leitung nach Side (Türkei). Es wurde ermittelt, dass die offene Bauweise dort 27,4 Mann-Tage/m, die Tunnelbauweise 47,3 Mann-Tage/m und der Aquädukt 85,2 Mann-Tage/m erfordert hätten. Diese Werte führen schließlich zu einem Verhältnis von 1,0:1,7:3,1. Die Zahlen verdeutlichen nun, dass eine Umleitung durch einen Kanal teurer als ein Aquädukt wurde, wenn sie mehr als die dreifache Länge der Talüberquerung betrug. Außerdem wird auch deutlich, dass die Tunnelstrecke relativ schnell eine wirtschaftlichere Lösung als die Bergumleitung ergab. So ist es auch nicht verwunderlich, dass der Anteil der Tunnelstrecke an der Gesamtstrecke dieser Leitung von rund 30 km mit rund 13 km sehr groß ist.

Wasserverteilung

Wasserverteiler

Das Wasserverteilungsnetz beruhte wie die Leitung auf stetigem Gefälle und der Geschwindigkeit daraus, so dass das Wasser von den Leitungen in die Wasserverteiler gebracht wurde und durch sie auf die römischen Stadtbezirke und Brunnen verteilt wurde und anschließend in die Kanalisation gelangte. Die erwünschte Verteilungsmenge wurde durch Wehre und Durchlässe erreicht, sowie auch durch Armaturen und Sperreinrichtungen. Von den Wasserleitungen kommend, gelangte das Wasser entweder in Wasserspeicher und danach in die Wasserverteiler oder gleich in Speicher mit eingebauten Wasserverteilern, die meist prunkvoll verziert am Ende der Wasserleitung lagen, einen Brunnen speisten und den Namen Nymphäum trugen. Von den Wasserverteilern, die vor einem Nymphäum angeschlossen waren, wurde das Wasser in das eigentliche städtische Verteilernetz gebracht, da es entweder die öffentlichen Laufbrunnen oder die Privatleitungen speiste. Meist waren Türme mit Becken zwischengeschaltet, die an ihrem Ende einen Laufbrunnen besaßen und den Schwankungen des Zuflusses entgegenwirkten, wie auch der Reinigung dienten, denn der Sand konnte sich bei einem breiten Becken gut absetzen (die gleiche Methode wurde auch bei der Reinigung des aus der Flussfassung gewonnenen Wassers verwendet). In einer kleineren Stadt standen Verteiler erster Ordnung und verteilten das Wasser auf die Brunnen oder Privatverbraucher, während die Verteiler in einer Stadt wie Rom das Wasser auf die Verteiler zweiter Ordnung verteilten, die in verschiedenen Stadtteilen standen und durch das weitergeleitete Wasser die Endverbraucher versorgten. Vitruv beschreibt, dass der Zufluss dieser Verteiler in eben jenen auf verschiedene Abnehmergruppen aufgeteilt wurde: Öffentliche Trinkwasserbrunnen, Zierbrunnen, öffentliche Bäder und private Haushalte. Es wird daher angenommen, dass bei Wasserknappheit zunächst die Versorgung der Privatabnehmer selbstständig ausfiel, dann bei größerem Wassermangel als zweites das Versorgungssystem für Zierbrunnen, Theater und Thermen unterbrochen wurde und zum Schluss die öffentlichen Trinkwasserbrunnen bei völligem Versiegen des Wasserzuflusses. Vitruv führt dies so aus:

„Kommt die Leitung an die Stadtmauer, so soll man ein Wasserschloss, castellum, errichten und mit dem Wasserschloss verbunden zur Aufnahme des Wassers einen aus drei Wasserkästen bestehenden Wasserbehälter. Im Wasserschloss lege man drei Röhrenleitungen an, ganz gleichmäßig verteilt auf die Wasserkästen, die so untereinander verbunden sind, dass das Wasser, wenn es in den beiden äußeren Kästen überläuft, in den mittleren Kasten fließt. In dem mittleren Kasten sollen Röhrenleitungen so angelegt werden, dass sie zu allen Bassinbrunnen und Springbrunnen führen, damit das Wasser nicht den öffentlichen Anlagen fehlt; aus dem zweiten Wasserkasten sollen Röhrenleitungen zu den Privatbadeanstalten führen, denn so können die Privatbadeanstalten das Wasser nicht wegnehmen, weil sie von den Ausgangsstellen an eine eigene Wasserleitung haben, aus dem dritten Wasserkasten Röhrenleitungen zu den Privathäusern, damit jene, die privat Wasser in ihre Häuser leiten, jährlich dem Volk ein Wassergeld zahlen, durch das sie die Unterhaltung der Wasserleitung durch die Steuerpächter sicherstellen. Dies sind die Gründe, weshalb ich diese Einteilung so festgesetzt habe.“

Vitruv spricht hier nicht eindeutig und seine Worte können unterschiedlich interpretiert werden, so dass kein Wasserverteilungsnetz einer römischen Stadt bekannt ist, das ganz oder doch weitgehend seinem, sowie auch dem angenommenem Verteilungsprinzip, folgte. Das castellum in Pompeji hat wiederum ein anderes Prinzip, welches aus drei Ausläufen auf gleicher Höhe besteht, vor denen Überläufe angebracht waren, mit deren Hilfe bei Wassermangel ein gestaffeltes Trockenfallen im Sinne Vitruvs hätte erreicht werden können. Das castellum von Nimes vertritt wiederum ein anderes Konzept. Das aus dem Zufluss kommende Wasser wird in ein rundes Becken geleitet, welches 10 horizontale Rohre in der gegenüberliegenden Beckenwand und drei vertikal aus dem Boden kommend besitzt und sollte auch hier einer Unterteilung bei Wasserknappheit dienen.

Die Verteilung in das Versorgungsgebiet nach der Teilung durch das castellum übernahmen Hochbehälter, die Wasser-Unterverteiler mit Überläufen, welche schlicht Verteilertürme genannt werden können. Die Verteilertürme besaßen, da das Überlaufswasser auf dem oberen Becken verwendet werden musste, an ihrem Fuß Laufbrunnen, welche das Wasser aus dem Becken speiste. Diese Brunnen waren meist einfach, die Wasserspeier jedoch, wie auch in Kastellen belegt, mit Fertigkeit gestaltet (z.B. Wolfs- oder Löwenköpfe). Auf den Verteilertürmen wurde das Wasser den einzelnen Abnehmern nach einer bestimmten Ordnung zugeteilt. Diese Zuordnung erfolgte durch vertikal verlegte Blei- oder Tonrohre in den Verteilertürmen, die das Wasser in den Hochbehälter führten und anschließend aus diesem in Versorgungsrohre der einzelnen Abnehmer und den Laufbrunnen am Fuße des Turms.

Leitungsnetz

Ton- oder Bleirohre fanden innerhalb der Städte Anwendung, die älteren Steinrohre wurden überwiegend bei der Wasserleitung eingesetzt. Außer den unterschiedlich ausgebildeten Muffen, entsprachen die römischen Tonrohre ihren griechischen Vorgängern in Herstellung und Aussehen.

Voraussetzung für die Installation eines innerstädtischen Verteilernetzes und den Bau von Druckrohrleitungen war die serienmäßige Produktion von Bleirohren mit einem vorgegebenen Durchmesser und einer hohen Druckfestigkeit. Ein neues Verfahren nämlich, ersetzte das schon unter den Griechen bekannte und ermöglichte es größere Massen von Rohren einfacher und schneller zu fertigen. Das Verfahren wurde schlicht Biege-Löt-Verfahren genannt und wie es der Name schon sagt, war die Technik die, dass man Bleiplatten zusammen bog und sie anschließend verlötete. So war nicht nur der Arbeitsaufwand geringer und die Produktion schneller, es ermöglichte zudem längere und dünnere Rohre zu fertigen und stelle dabei eine kleine Revolution dar. Der Makel war, dass die Rohre nicht kreisrund waren, sondern aufgrund des Biegens einen birnenartigen Querschnitt besaßen Doch entgegen dieser „unbequemen“ Form der Einzelrohre waren sie in ihren Größen genau genormt und der Abfluss wurde nach dem Rohrumfang, die Breite der zur Herstellung verwendeten Bleiplatte, nach dem Rohrdurchmesser, soweit es möglich war diesen ungefähr anzugeben, oder nach der Querschnittsfläche des Rohres bestimmt.

Ein Prinzip oder eine Planung zum Ausbau der Wasserversorgung einer Stadt wird es nicht gegeben haben, da die ständigen Erweiterungen, Veränderungen und Umstrukturierungen das Gegenteil beweisen. Ständiger Ausbau und Erweiterungen dürften, wie bei den Wasserleitungen, auch in der Stadt geherrscht haben, so dass man sich an den Gegebenheiten, sprich einem Bevölkerungszuwachs, gerichtete haben wird. Die Stadt Pompeji besitzt ein Prinzip der innerstädtischen Wasserversorgung, dass den Weg des Wasser vor den Stadtmauern bis hin zum Endverbraucher beschreibt:

Zuleiter – (mehrere Zwischenspeicher) – Hauptverteiler (Stadt) – Hochbehälter oder Verteiler 2. Ordnung (Stadtteil) – Verteilerrohrnetz – Abnehmer (Brunnen, öffentliche Einrichtungen, Privatverbraucher)

Dieser Weg darf jedoch nicht als der für alle Städte verbindliche angesehen werden, da er nur ein Fallbeispiel der Stadt Pompeji darstellt.

Armaturen

Aufgrund der Struktur der städtischen Wasserversorgung im römischen Reich, regelte sich der Abfluss, durch stetiges Gefälle, Speicher und den vielen Verteilern und Netzen, von selbst und eine Regelung war nicht vonnöten. Wie überflüssig Absperrorgane in dieser mit Wasser verschwenderisch umgegangenen Kultur wirklich waren, zeigt, dass sie weder bei Vitruv, noch bei dem detailtreuen Frontinus eine Erwähnung finden. Vielmehr in privater, denn städtischer Wasserversorgung, wurden Absperrhähne und andere den Wasserfluss regelnde Vorrichtungen gefunden. Doch es ist fraglich, ob diese Vorrichtungen in Zeiten der Knappheit von Wasser zu einer Reduzierung oder vollkommenen Absperrung dienten, oder ob diese Vorrichtungen nicht einen repräsentativen Zweck gemein hatten, der für Wohlstand signifikant war. Schließlich waren einige der gefundenen Absperrhähne reich verziert und aus Edelmetallen. Es gibt auch Absperrarmaturen in den Bleileitungen, doch ob diese die Verteilung und Absperrung beeinflussen konnten, ist ebenso fraglich, wie bei den privaten Absperrvorrichtungen. Die Privatabnehmer bezahlten nicht, wie wir heute, die über einen bestimmten Zeitraum verbrauchte Menge an Wasser, sondern für die Breite des zu ihnen verlegten Wasserrohres, dass von den Verteilern gespeist worden war. Daher hätten die Römer aus wirtschaftlicher Sicht keinen Grund das Wasser abzusperren, da das überflüssige Wasser zusätzlich zur Reinigung der eigenen Fäkalien in Latrinen oder Küche diente. Ein Absperren wäre daher für einen Privatverbraucher sinnlos erschienen, ganz anders in einem Betrieb. Dort ergaben Absperrvorrichtungen durchaus einen Sinn, denn der Zu – und Abfluss von Warmwasserbereitern musste entsprechend dem Bedarf geregelt werden (z.B. in privaten oder öffentlichen Thermen) und war daher notwendig.

Es gibt jedoch private Absperrvorrichtungen, die durchaus ihrem Zwecke dienten, auch wenn sie prunkvoll verziert und aus edlen Metallen waren. Kaiser Caligula ließ sich nämlich nach dem Vorbild eines Luxusschiffes des ptolemäischen Pharaos zwei solcher „schwimmender Paläste“ auf dem Nemisee bei Rom bauen, da sie aufgrund der großen Last nicht hochseetüchtig waren. Dort fand man Absperrvorrichtungen, die der Regulierung des Frischwasser auf den Schiffen dienten und gleichzeitig den repräsentativen Zweck erfüllten.

Leitungsrohre

Das Bronzerohr, calix, könnte unter den Begriff der Armaturen eingeordnet werden, da mit diesem die den Privatabnehmern bewilligte Wassermenge festgelegt wurde und in diesem Sinne den Wasserabfluss durchaus regelte. Die Gebührenabrechnung erfolgte, wie schon erwähnt, nämlich nach der Größe der Bronzerohre, calices, nicht nach der in einem Zeitraum tatsächlich abgenommenen Menge an Wasser. Da man befürchtete, die Bemessungsrohre könnten von den Endverbrauchern oder auch durch Manipulation von Dritten in ihrer Größe verändert werden, um so einen größeren Wasserabfluss zu erreichen, wurden die calices aus Bronze hergestellt, da sie härter als das übliche Blei waren und daher nur schwer zu verändern. In ihrer Länge sollte das Bronzerohr mindestens 25cm lang sein, da man annahm, dass es nach 25 cm egal sei, welche Rohre man danach anschließe, der durch das Bronzerohr geregelte Abfluss bleibe gleich. Von den genormten calices gab es an die 25 verschiedenen Größen, von denen jedoch nur die erste Hälfte verbreitet war.

Standartmaße römischer Rohre nach Frontin
Innendurchmesser D Umfang U Querschnittsfläche A
Nennweite digiti cm digiti cm digiti quinariae cm²
5 quinaria 5/4 2,31 3,93 7,27 1,23 1,00 4,20
6 senaria 6/4 2,78 4,72 8,72 1,77 1,44 6,05
7 septanaria 7/4 3,24 5,50 10,18 2,41 1,96 8,22
8 octonaria 8/4 3,70 6,29 11,63 3,14 2,56 10,75
10 denaria 10/4 4,63 7,86 14,54 4,71 4,00 16,80
12 duodenaria 12/4 5,55 9,43 17,44 7,07 5,76 24,19
15 quinum denum 15/4 6,94 11,79 21,80 11,04 9,00 37,80
20 vicenaria I. 20/4 9,25 15,72 29,07 19,63 16,00 67,20
20 vicenaria II. 5,05 9,34 15,85 29,32 20 16,26 68,45
25 vicenum quinum 5,64 10,44 17,73 32,80 25 20,37 58,56
30 tricenaria 6,18 11,44 19,42 35,92 30 24,43 102,62
35 tricenum quinum 6,67 12,35 20,98 38,81 35 28,51 119,74
40 quadragenaria 7,14 13,20 22,42 41,47 40 32,58 136,85
45 quadragenum quinum 7,57 14,00 23,79 44,00 45 36,65 153,94
50 quinquagenaria 7,99 14,76 25,07 46,39 50 40,73 117,05
quinquagenum quinum 8,37 15,48 26,29 48,64 55 44,80 188,16
60 sexagenaria 8,74 16,17 27,46 50,80 60 48,87 205,26
65 sexagenum quinum 9,09 16,82 28,58 52,88 65 52,94 222,37
70 septuagenaria 9,44 17,46 29,67 54,88 70 57,02 239,47
75 septuagenum quinum 9,77 18,08 30,71 56,81 75 61,09 256,58
80 octogenaria 10,09 18,67 31,71 58,65 80 65,17 273,70
85 octogenum quinum 10,40 19,24 32,69 60,74 85 69,24 290,79
90 nonagenaria 10,70 19,80 33,64 62,23 90 73,31 307,90
95 nonagenum quinum 11,00 20,34 34,56 63,93 95 77,38 325,01
100 centenaria 11,28 20,87 35,46 65,60 100 81,45 342,10
120 centenum vicenum 12,36 22,86 38,83 71,84 120 97,75 410,55


Wasserversorgung von Rom

Als Rom noch eine relativ kleine Stadt war, wurde die Wasserversorgung über das Wasser des Tiber und über Quellen und Brunnen geregelt. Mit der steigenden Einwohnerzahl stieg auch der Bedarf nach frischem Trinkwasser. Erschwerend kam noch hinzu, daß das Wasser des Tiber im Sommer mit steigender Hitze ungenießbar wurde. So kam es zum Bau der ersten Wasserleitung, der Aqua Appia. In der Anfangszeit wurden auch viele Leitungen unterirdisch verlegt aus Sorge, Belagerer der Stadt könnten die Wasserzufuhr einfach unterbrechen.

Nach und nach entstanden aufgrund des Wachstum der Stadt immer mehr Aquädukte. Zur Zeit des Kaiser Konstantin existierten bereits 19 Aquädukte, die unter anderem ingesamt ca. 1200 Brunnen, 11 große kaiserliche Thermen und über 900 öffentliche Bäder mit frischem Wasser versorgten. Nie zuvor hatte eine Stadt über derartige Wassermassen verfügt. Das Wasser diente zu 44% für öffentliche Anlagen (Fontänen, Brunnenhäusern, Badebecken, Zisternen), zu 38 % privatem Bedarf in den Häusern, zu 19 % dem kaiserlichen Hof.

Später zur Kaiserzeit war es eine der Aufgaben der Kaiser in ihrer Amtszeit für eine ausreichende Wasserversorgung in Rom zu sorgen, da auch davon ihr Ruf und ihr Ansehen innerhalb des Volkes abhing. Mit dem Niedergang des römischen Reiches konnten auch nicht mehr alle Aquädukte in und um Rom unterhalten und beständig wieder instandgesetzt werden, so daß einige mit der Zeit verschmutzten oder teilweise zerfielen. Zur Zeit der Plünderung Roms durch die Goten im Jahre 410 n. Chr. versorgten noch 11 Aquädukte die Stadt.


Siehe auch

Literatur:
Albrecht Hoffmann (HG), Antike und mittelalterliche Wasserversorgung in Mitteleuropa, 1995
Heinz-Otto Lamprecht, Opus caementitium: Bautechnik der Römer, 1985
FRONTINVS-Gesellschaft e.V. (HG), Wasserversorgung im antiken Rom, Band 1, 1986
FRONTINVS-Gesellschaft e.V. (HG), Die Wasserversorgung antiker Städte, Band 2, 1987
FRONTINVS-Gesellschaft e.V. (HG), Die Wasserversorgung antiker Städte, Band 3, 1988

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