12

供水技術的先行者

西臺(赫梯)帝國都城哈圖沙的陶製水管,留意每節水管有方向之分,上面也有便於清潔內部的開孔

西臺(赫梯)帝國都城哈圖沙的陶製水管,留意每節水管有方向之分,上面也有便於清潔內部的開孔

 

毫無疑問,人必須攝入足夠的淡水來維持生命。早期的文明大多發源於大河流域,依河而活。無論是尼羅河、幼發拉底和底格里斯河(統稱兩河,或美索不達米亞)、印度河和黃河,大河兩岸土壤相對肥沃,亦提供了充足的淡水作灌溉等用途。羅馬城雖然依臺伯河(Tiber River)而建,但是臺伯河水質較差,而且因排水渠直接連接河道而受嚴重污染,不適宜飲用。隨著羅馬人口急增,城內急需新的淡水來源,於是羅馬政治家亞壁·克勞狄於前312年下令興建羅馬第一條的水道橋——亞壁水道(Aqua Appia)。與很多工程技術一樣,水道絕非羅馬專利。希臘聖托里尼島的出土古鎮考古顯示,公元前1500年以前的希臘愛琴文明時代,當地居民甚至有供水到戶的系統。而且水管成雙成對,使城鎮的居民得以享受冷熱自來水的舒適。前1500-1200繁盛於今日土耳其的赫梯帝國,其首都哈圖沙(Hattusa)位於乾旱貧瘠的安納托利亞平原。在遠離水源的乾旱高原建立首都,首要解決的是供水問題。考古學者響哈圖沙發現了大量陶土燒製的水管和大型的蓄水池、以及七座為民眾供水的清泉。而新亞述王國更建立了最早的水道橋技術,向亞述王西拿基立(Sennacherib)極盡奢華的宮殿和空中花園供水。而到了亞歷山大大帝後的希臘化時代,先進的希臘科技將食水供應系統推至另一個高峰,190米深、接近300psi的超高壓引水道成為可能。到了羅馬時代,羅馬人學習了地中海各處的工程技術,並將之發揚光大。

亞壁水道

亞壁水道建成於前四世紀末,長16.4公里,能為羅馬城的居民每日提供75,000立方米的食水。然而把他與羅馬城全盛時共12座水道橋共計每日100萬立方米以上的供水能力比較(現代香港每日用水量262萬立方米),亞壁水道顯然微不足道。雖然如此,但亞壁水道作為同類技術的先行者,就如其他基建(下水道、道路、港口、劇場等)為帝國其他城市的規劃提供模範。羅馬的食水處理系統比較早期的系統亦有創新之處,例如供應羅馬城市的淡水會先經過沉澱池等初級處理,去除雜質,再供應大型的地底儲水池。當水道進入城市內,食水會流經配水系統,免費供應各公眾噴泉、浴場,另設有收費供水到戶的配水中心。由於大部分水道橋都比城內建築物高,這點確保了供水水壓的穩定,所以羅馬水道甚至可以供水到城內的多層式公寓住宅。古羅馬亦因而發展出專門監控水質和維修水道的部門,繳交水費以獲取供水到戶的概念,也是由羅馬人所創。

鉛管與石管

希臘化時代巴格門(Pergamon)古城的供水系統,建於公元前3世紀,三條並行的管線,承受最高工作靜壓近300磅/平方英吋。希臘人的治水技術非常先進,掌握著建造高壓管道等核心技術,最後由羅馬人獲得並繼承。

希臘化時代巴格門(Pergamon)古城的供水系統,建於公元前3世紀,三條並行的管線,承受最高工作靜壓近300磅/平方英吋。希臘人的治水技術非常先進,掌握著建造高壓管道等核心技術,最後由羅馬人獲得並繼承

羅馬城內供水管道有石砌、陶土管道和鉛管道,當中又以石管道最多。在近年,有歷史學家提出理論指羅馬亡於鉛水管造成的中毒,這個理論紅極一時,但目前已鮮有學者認為這是帝國滅亡的重要原因。提出這論點的人認為羅馬人在不知不覺間因長期飲用經鉛管的水而中毒死亡,但從當時文獻所載,古羅馬人其實很清楚鉛的毒性和危害。前1世紀的羅馬工程師維特魯威在其著作《建築十書》就已經提及使用鉛水管的壞處,而《自然史》作者老普林尼亦在書中清楚點明鉛的毒性。事實上,羅馬城的水質富含鈣化物(硬水),會在鉛管內壁形成一層厚厚的鈣華沉澱物,阻隔水管壁既鉛溶入水中,大幅地減低了鉛毒的影響。而羅馬建築師和城市設計師亦會在可避免使用鉛管時,儘量選擇石管或陶管。帝國時期,幾乎每個羅馬城市,大至數十萬至百萬,小至數千人口的城鎮幾乎全部都有自來水系統。建成的水道橋總長相信在四五千公里以上,當中涉及以百公里計的隧道和高架橋,工程量相當驚人,而這一切都係從前三世紀的亞壁水道開始。

小結

前8-4世紀是一個相當重要的年代,在這時期所建造的工程水平和規模雖未能算得上是「超級工程」,可是它們所帶來的技術經驗和知識卻為後期的偉大工程成就奠下札實而穩固的基礎。羅馬早期市政規劃經驗,亦定立了「自來水、下水道、排污渠」三位一體這個沿用至今的治水哲學。羅馬人擅於學習的特點,亦使他們從和平的交流同武力征服當中迅速吸取其他文明體系的知識和技術,不斷吸收和融合整個地中海文明圈的成果,在建立多民族、多文化的龐大帝國的過程中發揮著不可或缺的作用。

羅馬城市供水及配水系統示意圖

羅馬城市供水及配水系統示意圖

羅馬最早的亞壁水道橋遺蹟

羅馬最早的亞壁水道橋遺蹟

 

青銅製自來水水龍頭。羅馬實現了有規模的「從泉源到灶頭」式的供水到戶,直到18世紀工業革命伊始之際,供水到戶仍然並不普遍

青銅製自來水水龍頭。羅馬實現了有規模的「從泉源到灶頭」式的供水到戶,直到18世紀工業革命伊始之際,供水到戶仍然並不普遍