Akveduktene er blant de mest imponerende arkeologiske sporene etter Romerriket. Hovedprinsippet var enkelt: Vannet rant nedover gjennom en kanal og nådde byene ved hjelp av tyngdekraften. Enkelte traseer gikk likevel over daler eller ujevnt terreng, der vannet måtte stige igjen etter å ha nådd et lavere punkt.

Et eksempel er akvedukten i Aspendos, i dagens sørlige Tyrkia. Her brukte romerne flere teknikker for å føre vannet videre mot byen, selv om landskapet ikke hadde et jevnt fall hele veien.

Omvendt sifon førte vannet over dalen

En av løsningene var det som kalles en omvendt sifon, eller ganske enkelt en sifon. Det finnes rester av et slikt system i akvedukten i Aspendos, som ble bygget på 100-tallet. Forskere har rekonstruert anlegget gjennom en simulering av en virtuell modell.

På den ene siden av dalen bygget romerne et innløps- eller hovedkammer. På den andre siden lå et noe lavere mottaks- eller utløpskammer. Mellom kamrene sto det to tårn nede i dalen. Oppbygningen ble beskrevet i en artikkel i tidsskriftet Journal of Roman Archaeology i 2000 av Paul Kesener, forsker ved Institutt for språk- og kulturstudier ved Radboud-universitetet i Nederland.

Vannet rant først ned en bratt skråning. Fallet skapte trykk som presset vannet opp i det første tårnet. Deretter rant vannet raskt ned på den andre siden av dalen, før kraften fra strømmen igjen fikk det til å stige i det andre tårnet. Da vannet nådde mottakskammeret, kunne det fortsette mot Aspendos.

Luftbobler kunne stanse vannstrømmen

Det var avgjørende å hindre at det dannet seg luftlommer i systemet. Giovanni De Feo, professor i industriell ingeniørkunst ved Universitetet i Salerno i Italia, forklarte i en e-post at innløps- og mottakskamrene var forholdsvis store. Dermed kunne luftboblene skilles fra vannet.

«Når strømmen kom inn i et relativt stort kammer, sank hastigheten. Det gjorde at luftboblene naturlig kunne stige til vannoverflaten og slippe ut gjennom den åpne toppen av konstruksjonen», forklarte De Feo.

På den måten ble risikoen mindre for at luft skulle samle seg i sifonen og forstyrre vannføringen.

Foretrakk broer når det var mulig

Romerne forsøkte likevel å bruke omvendte sifoner så sjelden som mulig. Charles Ortloff, forsker ved antropologiavdelingen ved University of Chicago med spesialisering i både ingeniørkunst og historie, har påpekt at romerske ingeniører som regel foretrakk å bygge en bro med en kanal øverst når de møtte en dal.

«Når romerske ingeniører møter en dal, bygger de [helst] en bro med en kanal øverst for å krysse dalen», sa Ortloff.

Akvedukten i Segovia i Spania er et av de mest kjente eksemplene på denne løsningen. Den imponerende broen står fortsatt i dag.

Skruer, vannhjul og pumper løftet vann

Mens den omvendte sifonen flyttet vann oppover langs selve akvedukttraseen, ble andre innretninger brukt til å løfte vann fra ett sted til et annet. En av de mest kjente var Arkimedes' skrue, som blant annet kunne brukes til å løfte vann fra elver opp til jordbruksområder.

Det er vanlig å anta at innretningen ble utviklet av den greske oppfinneren Arkimedes, som levde på 200-tallet før vår tidsregning. Historikerne Stephanie Dalley og John Peter Oleson skrev imidlertid i en studie fra 2003 at skruen kan ha blitt oppfunnet tidligere.

Ortloff forklarte at Arkimedes' skrue kunne drives av dyr og effektivt løfte vann fra et lavere nivå i en elv til høyere liggende mark. Ifølge nettstedet til museet for antikk gresk teknologi i Kotsanas besto innretningen av en treskaft med tynne og fleksible spiraler laget av pil eller flettede kvister. Spiralene dannet en sammenhengende skrue, som ble lagt inn i et trerør. Hele innretningen ble plassert med en vinkel på rundt 30 grader. Når skruen roterte, løftet den vannet.

Vannhjul ble også brukt til vannløfting, blant annet i romerske gruver. I en studie fra 2024 beskrev forskere et slikt hjul som en stor roterende konstruksjon med flere bøtter festet rundt kanten. Det lignet et vanlig hjul, men var større og utstyrt med bøtter som samlet opp vann. Hjulene kunne brukes til å få vann ut av gruver og andre lavtliggende områder.

En annen løsning var den såkalte Ktesibios-pumpen. Forskere har beskrevet den som en hånddrevet mekanisme der en trearm ble beveget fram og tilbake. Pumpen hadde to sylindre med stempler, koblet til et sentralt kammer. Vannet som ble presset ut, strømmet gjennom en dyse som var festet til kammeret.

Flere løsninger for krevende terreng

Romerne hadde dermed ikke én universell metode for å løfte vann. Når terrenget tillot det, brukte de broer og tyngdekraft. I vanskeligere landskap kunne omvendte sifoner føre vannet opp igjen etter en dal. Arkimedes' skruer, vannhjul og pumper gjorde det mulig å løfte vann fra elver, gruver og andre lavere områder.

Et stigende parti i terrenget var derfor ikke nødvendigvis et hinder for å føre vannet dit det trengtes. Det avgjørende var å velge riktig kombinasjon av konstruksjon, trykk, tyngdekraft og mekanisk kraft.