Voda je u pojedinim rimskim akveduktima tekla niz jednu padinu, prelazila preko dna doline i zatim se penjala uz suprotnu stranu. Za takav prijelaz nije bila potrebna crpka. Rimljani su koristili zatvorene cijevi u kojima je tlak omogućivao uspon vode, uz jedan presudan uvjet: razina vode na izlazu morala je biti niža nego na ulazu.
Takav sustav cijevi naziva se obrnutim sifonom. Jedan od poznatih primjera sačuvan je kod Aspendosa, antičkoga grada u današnjoj južnoj Turskoj. Njegovi tornjevi i ostaci vodovoda pokazuju da rimska vodoopskrba nije ovisila samo o kanalima na visokim kamenim lukovima.
Voda je, dakle, mogla teći uzbrdo na dijelu puta, ali je na izlazu ostajala ispod početne razine. Upravo je ta razlika u visini omogućivala dotok vode do grada.
Kako prijeći duboku dolinu
U većem dijelu akvedukta voda je tekla kanalom s blagim padom. Da bi zadržali potreban nagib, graditelji su obilazili uzvisine, prokopavali tunele i podizali mostove koji su nosili kanal. Visoki lukovi danas su najuočljiviji ostaci akvedukata, no predstavljali su samo dio vodovodnog sustava.
Prelazak duboke doline mogao je zahtijevati vrlo visok ili dug most. Graditelji su umjesto toga mogli položiti tlačne cijevi: voda bi iz ulaznog spremnika ušla u cijev, spustila se prema dnu doline i potom pod tlakom stigla do prihvatnog spremnika na drugoj strani.
Vitruvije u osmoj knjizi djela “O arhitekturi” opisuje vođenje cijevi preko doline, s približno vodoravnim dijelom pri dnu i usponom na suprotnoj padini. Posebno upozorava na opterećenja na pregibima, gdje se mijenja smjer cijevi.
Zašto se voda mogla uspinjati
Tlak pri dnu cijevi ovisi o visini stupca vode iznad te točke. Voda iz ulaznog spremnika potiskuje vodu u cijevi, pa se ona na drugoj strani doline može uspinjati prema izlazu. Tok pokreće razlika između razina vode u dvama spremnicima.
Isti se princip može prikazati s dvije posude povezane cijevi pri dnu. Voda iz posude s višom razinom prelazi u onu s nižom, iako se u završnom dijelu cijevi uspinje. U akveduktu je novi dotok vode u ulazni spremnik održavao razliku u razinama.
U stvarnoj cijevi dio energije gubi se zbog trenja i promjena smjera. Zbog toga nije bilo dovoljno postaviti oba spremnika na istu visinu i očekivati stalan protok. Razina vode u izlaznom spremniku morala je biti dovoljno niža od ulazne da nadoknadi te gubitke.
Naziv “sifon” pritom može zbuniti. Ovdje nije riječ o cijevi koja se najprije penje preko vrha, kao pri pretakanju iz posude. Penn Museum opisuje rimsko rješenje kao sustav nalik cijevi u obliku slova U, čiji donji dio prolazi ispod ulaza i izlaza.
Aspendos: voda se uspinjala i do tornjeva
Kod Aspendosa sustav je uključivao dva tornja između početnog i završnog spremnika. Voda se na pojedinim dionicama spuštala, a zatim uspinjala do spremnika na tornjevima prije nastavka puta prema gradu. Voda je tako prelazila dolinu kroz niz tlačnih dionica, umjesto kanalom položenim na visokom mostu.
Takva gradnja zahtijevala je čvrste cijevi i spojeve koji mogu podnijeti tlak. Protok je mogao ometati i zrak zarobljen u cijevima. U većim otvorenim spremnicima voda se usporavala, pa su mjehurići mogli isplivati na površinu i izaći iz sustava.
Održavanje je bilo nužno i ondje gdje voda nije tekla pod tlakom. Primjerice, naslage u akveduktu koji je opskrbljivao Nîmes danas omogućuju praćenje promjena protoka i prekida opskrbe. Iz tih se tragova može ustanoviti kada je voda prestala dolaziti do grada, čak i ako su dijelovi vodovoda ostali stajati.
Kada je ipak trebalo podizati vodu
Rimljani su poznavali i uređaje za podizanje vode: Arhimedov vijak, kotače s posudama za zahvaćanje vode i klipne crpke. Takvi su uređaji služili, među ostalim, navodnjavanju i uklanjanju vode iz rudnika. Njihovo okretanje ili pokretanje zahtijevalo je vanjski izvor energije.
Za obrnuti sifon vrijedilo je ograničenje: izlazna razina vode morala je ostati ispod ulazne. Ako je vodu trebalo dovesti na mjesto iznad te razine, graditelji su morali pronaći izvor na većoj visini ili upotrijebiti uređaj za podizanje vode.
