输水道作为古罗马城市中广泛兴建的公共建筑类型，是古罗马建筑工程最辉煌的成就之一。黄河清教授及部分读者对其高超的建造技术表示质疑，并认为石砌的输水道无法正常运作，因为会漏水。下面先对古罗马输水道展开介绍，再解答相关疑问。
01 古罗马输水道的起源和发展
公元前4世纪，罗马城的人口开始显著增长，水资源短缺逐渐成为这座古代超大城市面临的突出问题。公元前312年，罗马元老院委托建造了罗马城的第一条输水道，它是城市供水系统的开端，使用拱券的输水道逐步开始发展。
公元前2世纪，拱券技术已较为成熟，输水道被大量建造，用于城市供水。公元前144年建造的向罗马城输水的马尔采输水道，是古罗马第一座大规模使用拱券的高架输水道，总长约90km，其中80km位于地下，10km长的一段架在一系列拱券上，跨度5.5m，最高处达15m。
图：古罗马城复原模型（右下为输水道）
到了3世纪，罗马城已经有11条输水道，总长近500公里，每日供水量约100万m³。输水道大部分位于地表下，以管道形式存在，少部分以高架形式穿越城市上方。
图：罗马帝国地图
02 代表案例：尼姆的加尔桥
加尔桥位于今法国南部的加尔省，建于1世纪中叶，是一条约50公里长的输水道的一段、现存最高大的古罗马高架输水道。该输水道起始于乌泽斯附近的欧尔河源头，经过多段地下渠道、加尔河上的加尔桥，最后将水引至罗马殖民地尼姆市，分给公共澡堂、喷泉、住宅、公共厕所等，全程总落差仅17米，平均坡度仅1/3000。
图：尼姆的加尔桥
运行了数百年之后，该输水道于6世纪初停止运行，此后再没有恢复输水用途。1985年，加尔桥列入联合国教科文组织《世界文化遗产名录》。
图：尼姆附近的地下输水渠道
加尔桥总长275米，最高处49米，总共有三层拱券。
底层是供马车和行人通行的道路，总长142米，宽6.4米，高22米，有6个拱，拱跨约16-24m。18世纪中叶，紧邻底层建造了一座新桥。
图：加尔桥的底层道路
中间层总长242米，宽4.5米，高20米，有11个拱，拱跨与底层基本一致。在中世纪，为了适应通行需要，中间层的桥墩被去除了一部分厚度，修建了一条小路，威胁到了输水道的结构稳定性。1699年至1702年对桥墩进行了修复。
图：加尔桥的拱券
顶层为输水渠，总长275米，宽3米，高7米，有35个拱，拱跨仅4.6m，输水渠深1.8米，宽1.2米。
图：加尔桥的顶层输水渠
整座桥全部使用就地取材的石灰石，建造在一块天然岩石基座上。最大石块厚0.5米、长2m多，重约6吨。底层和中层的拱券都由3排大石块砌筑，顶层则由小石块砌筑。在一些石块上仍然可以看到石匠工具的标记、编码，用数字和字母显示它们在装配中的位置。
图：加尔桥的桥墩和岩石基座
河中心最大的拱券跨度达24.5m，为了节约木材，从拱券的1/4高度以上才设木模架，于该位置悬挑出几块石头支承临时的木拱架。建造时使用了简单的起重运输装置，主要是动滑轮组和装了绞磨的活动臂起重架。
图：古罗马高架输水道建造过程推测
03 古罗马、印加的其它案例
（1）罗马城的克劳狄安输水道（38-52年，后经多次修复和重建）。完工时成为当时为首都主要的输水道之一。它最初取水于66km之外的源头。在罗马城外的很长一段距离中，水渠被高架拱券抬离地面近20m高。拱券一部分采用石块砌体，一部分用混凝土浇筑。
（2）西班牙的塞哥维亚输水道（1世纪中叶）。高架段采用双层拱券结构，全长813米，最高处达30.25米，现存148个拱券，由花岗岩石块砌筑，不使用砂浆。最初将18公里外的弗利奥河水引入城内供居民饮用，直至20世纪仍部分保留输水功能。
图：西班牙的塞哥维亚输水道
（3）叙利亚的巴尔米拉城输水道。巴尔米拉城两千年前是汉朝和罗马帝国之间的贸易中转站、古丝绸之路上的绿洲城市，持续了400年的繁华。现存1600米长的列柱和高架输水道的残迹。2015年，该古城部分遗迹不幸被极端组织“伊斯兰国”（ISIS）炸毁。
图：巴尔米拉城柱列和输水道遗址
（4）秘鲁的马丘比丘输水道。印加城市马丘比丘曾容纳近千人居住，通过精巧的石筑水渠收集利用断层山壁上积蓄的雨水，从一公里之外引至城区的蓄水池，再用水管送到农田和各建筑物。由于梯田地势很高，水渠流量达到150升/分钟，为城市提供了充足水源，历经500多年至今正常运转。（详见8月12日文章《马丘比丘：花岗岩巨石砌筑的印加天空之城》）
图：马丘比丘的石筑水渠和蓄水池
04 关于古罗马输水道供水问题的答疑
（1）古罗马人为什么不用水管而使用石砌的输水道？
在罗马许多城市遗迹中都发现了铅水管。但由于长距离输水道采用铅的建造和维护成本远高于采用砖石、混凝土，且铅水管无法承受巨大的水压，因此仅用于城市内部配水管网。
图：古罗马铅水管遗迹
（2）为什么古罗马输水道的坡度这么小？
为了保持水流稳定，并避免因流速过快侵蚀输水道底部和侧壁，需要极缓的坡度。稳定、缓慢的水流保证了输水量，也减少了蒸发损失。尽管古罗马人使用了原始的水准仪等测量工具，但依然不可避免存在测量和施工误差，因此采用了有余量的设计，即设计输水量大于实际需求量，来弥补误差导致的流速和流量减少。
图：古罗马测量工具
（3）石块砌筑的输水道不会漏水或蒸发吗？
输水过程中存在少量渗漏水，但通过精湛的技术和有余量的输水设计，渗漏和蒸发损失的水量占比极低。通过精细的加工减小石块之间的缝隙，在石块之间、输水道底部和内壁使用防水的灰浆涂层，在水渠上方加石盖板，定期巡查维护修补漏缝，即可正常供水，有些甚至历经成百上千年至今正常运转。
（4）古罗马输水道如何将水从起点输送到终点？
为了适应起伏的地势，古罗马输水道由渡槽、管道、高架渠等多部分构成。遇到难以跨越的山地时绕道更容易施工的路径；遇到无法绕过的障碍物时挖掘隧道；遇到深邃的河谷或峡谷地带采用高架形式；据说，遇到特别深的沟壑时还会借助虹吸原理，让水向上流动。
图：古罗马输水道系统
水进入城区后，还需经过净化和分配。首先在大型储水罐中沉淀杂质，再通过配水管网流入市区各处的蓄水池。对于少数上层阶级，管道和水龙头可以直接入户。大多数居住在公寓式集合住宅的平民，则要到公寓底层打水。（详见8月31日文章《古罗马住宅：伪史论者牵挂的罗马平民都住在哪里？》）
图：罗马城输水道终点的特莱维喷泉
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作者简介：
985高校顶尖建筑系本科、硕士，曾修读中外建筑史、艺术史；欧洲某高校全球排名前100建筑系硕士，主攻乡土建筑、建筑文化遗产认定、研究与保护。