Западен акведукт на Никополис ад Иструм | Rada Evtimova

(Western Aqueduct of Nicopolis ad Istrum)

Архитектурно-строителни и хидравлични характеристики на Западното акведуктно трасе на Никополис ад Иструм при село Мусина

(Architectural-Structural and Hydraulic Characteristics of the Western Aqueduct Route of Nicopolis ad Istrum near the Village of Musina)

Инженерен анализ на каптажа, канала и водоразпределителната система въз основа на археологическите данни от разкопките през 2017 г. и геофизичните проучвания 2021 г.

Резюме

Западният акведукт на Никополис ад Иструм е сред най-обстойно документираните римски водопроводни съоръжения на българска територия. Настоящата статия си поставя за цел да предложи инженерно-хидравличен прочит на публикуваните археологически данни за каптажа при с. Мусина и за трасето до Никополис ад Иструм, без да преразказва самите разкопки. На база на обема на каптажа, измерения дебит и денивелацията по трасето са изчислени средният хидравличен наклон на водопровода и приблизителният денонощен воден обем, преминавал през съоръжението. Резултатите показват, че каптажът е функционирал не като резервоар за съхранение, а като бързопреливащ регулационен възел с време на обмен от порядъка на минути. Анализирани са и конструктивните паралели с акведуктите на Рациария, Енона, Цезарея, Лугдунум, Томис и Ескус. Изводите допълват съществуващата представа за инженерните решения на римското водоснабдяване в провинция Долна Мизия.

Ключови думи: Никополис ад Иструм; Западен акведукт; Мусина; хидравличен анализ; каптаж; римско инженерство; Долна Мизия

Съдържание

• 1. Увод
• 2. История на проучванията
• 3. Методология
• 4. Основни резултати
• 5. Анализ и интерпретация
• 6. Сравнителен анализ
• 7. Специфики и научен контекст
• 8. Заключение
• 9. Използвани източници

                                                

Западен акведукт на Никополис ад Иструм
(Western Aqueduct of Nicopolis ad Istrum)

Увод

Административната територия на римския и ранновизантийски град Никополис ад Иструм обхваща басейните на реките Росица и Янтра, в предбалканската част на провинция Долна Мизия (Чакъров 2024). Градът е основан в началото на II в. по времето на император Траян и получава крепостна стена около 175 г. (Чакъров 2024). Водоснабдяването му се осъществява от три отделни акведукта, най-добре проученият от които е Западният — водещ началото си от карстов извор пред Мусинската пещера, край едноименното село в община Павликени (Чакъров 2019, 84).

Археологическият контекст, стратиграфията и хронологията на обекта са детайлно проучени и залегнали в трудовете на К. Чакъров и И. Църов. Настоящото изследване стъпва върху публикуваните от тях теренни данни, без да преразказва самите разкопки, като си поставя за цел да предложи инженерно-технически и хидравличен анализ на Мусинския каптаж и на неговия капацитет в рамките на извънградската територия на Никополис ад Иструм.

Изследователският въпрос, на който отговаря статията, е следният: доколко публикуваните метрични данни за обема на каптажа, измерения дебит и денивелацията по трасето позволяват реконструкция на хидравличния режим на съоръжението и на неговата функционална роля спрямо останалата част от акведукта.

История на проучванията

Мусинската пещера и извиращата от нея вода са споменати за пръв път в дописка на вестник „Право“ от 1872 г., а в края на същия век арх. Г. Козаров отбелязва, че акведуктът на Никополис ад Иструм се захранва именно от с. Мусина (Чакъров 2019, 84). Първото подробно описание на пещерата и каптажа прави Д. Цончев в студията си за водопроводите на античния град (Цончев 1935, цит. по Чакъров 2019, 84). Каптажът е проучен чрез разкопки за пръв път от Б. Султов през 1960 г., а М. Биернацка-Любанска публикува първите снимки и планове на съоръжението в обобщаващия си труд за водоснабдяването на Долна Мизия и Северна Тракия (Biernacka-Lubańska 1973, цит. по Чакъров 2019, 84–85).

Системното проучване на трасето продължава от И. Църов в поредица от публикации между 2001 и 2017 г., обобщени в монографията му за акведуктите по българските земи (Църов 2017, цит. по Чакъров 2019, 92). През август–септември 2017 г. К. Чакъров провежда разкопки на самия каптаж и GPS трасиране на водопровода на 59 точки от Мусина до castellum aquae (Чакъров 2019, 92–105). Успоредно с това И. Църов документира нов сектор от канала — обект „Водолей – запад“, включващ две сондажни секции с добре запазен свод и рядко срещана в трасето инспекционна шахта с утаечен басейн (Църов 2016, 9–14). През 2021 г. екип с ръководители К. Чакъров и Н. Тонков провежда геофизично проучване extra muros в непосредствена близост до градските стени на Никополис ад Иструм, което освен производствени структури регистрира и вероятни следи от два допълнителни северозападни водопровода (Чакъров, Тонков 2022, 319–320, 338–340). Дисертационният труд на К. Чакъров за административната територия на града (2024) обобщава и синхронизира тези данни в общата периодизация на селищната мрежа и инфраструктурата.

Методология

Настоящият анализ прилага интердисциплинарен подход, съчетаващ архитектурен обмер, хидравлично изчисление и сравнителна археология. Използваните архивирани метрични данни произхождат от три вида теренна документация: геодезическо заснемане на каптажа с координати по UTM система (Чакъров 2019, Приложение 2); GPS трасиране на канала с 59 точки в WGS84 и UTM координати (Чакъров 2019, Приложение 3); и архитектурен обмер на два сондажа по трасето при с. Водолей, включващ профили на свода, петите и утаечния басейн (Църов 2016, 9–13).

Хидравличните изчисления в раздел „Анализ и интерпретация“ са направени от автора на настоящата статия въз основа на публикуваните обемни и линейни данни, като са приложени елементарни зависимости от механиката на флуидите — обемен дебит, денонощен обем и среден хидравличен наклон. Изчисленията не претендират за прецизност над тази на изходните данни и навсякъде, където точна локална денивелация или коефициент на грапавост на канала липсват в публикуваната документация, това е изрично отбелязано като граница на анализа, а не запълнено с предположение.

Основни резултати

Каптажът при Мусинската пещера

Каптажът се намира на около 30 м североизточно от входа на карстовата Мусинска пещера и представлява осмоъгълно в план съоръжение, изградено от 32 блока доломитизиран варовик, подредени в четири вертикални реда по осем блока (Чакъров 2019, 87). Вътрешната ширина при втория ред е 4,23 м между раменете на блоковете и 4,60–4,65 м между ъглите, а външната ширина е около 5,30 м. Общата височина на зидарията е 2,20 м, при дебелина на стените 0,50–0,55 м (Чакъров 2019, 87). Дълбочината на съоръжението варира между 2,20 м в източната и южната му части и 2,40 м в западната половина, а обемът от достигнатото дъно до горния ръб на четвъртия ред е изчислен на около 9–10 м³ (Чакъров 2019, 88–89).

Дебитът на извора е сезонно променлив: 60–70 л/сек в края на август и началото на септември според наблюденията на Д. Цончев от 30-те години на ХХ в., до около 200 л/сек през пролетното пълноводие (Цончев 1935, цит. по Чакъров 2019, 84). При разкопките през 2017 г. измереният дебит е около 50 л/сек, а температурата на водата — 13,9°С (Чакъров 2019, 84). Каптажът има два отвора с различна височина — долен, свързан с основния канал на акведукта, и горен, тълкуван от Б. Султов и от автора на разкопките като преливник за отвеждане на излишната вода при по-висок дебит (Султов 1960, цит. по Чакъров 2019, 88).

Канал и подземна трасировка

Общата дължина на водопровода от caput aquae до castellum aquae, измерена по трасиращите GPS точки в GIS среда, възлиза на 20,03 км (Чакъров 2019, 93–94), докато по-ранни оценки на Д. Цончев и на И. Църов дават съответно 26–27 км и около 22 км (Цончев 1935; Църов 2017, цит. по Чакъров 2019, 94). Денивелацията между дъното на канала при каптажа и дъното на castellum aquae е 28,404 м, или 32,404 м при хипотеза за заустване на 4 м над дъното на резервоара (Чакъров 2019, 93).

Секторът, документиран от И. Църов при с. Водолей, показва канал със страници от подбрани, ломени камъни, свод от вертикално разположени плочести блокове с дебелина 0,30–0,40 м и обмазка с фина хоросанова смес, съдържаща счукана тухла (Църов 2016, 9–10). Ширината на канала в сондаж „А“ е 0,54 м, а светлият вътрешен обем на свода — 1,37 м височина (Църов 2016, 9). В сондаж „В“ е документирана рядко срещана за трасето инспекционна шахта (fovea reversoria) с вертикални зидани стени и малък утаечен басейн (piscina limonaria) с размери 0,87 × 0,54 м и дълбочина 0,50–0,52 м, даващи обем от около 0,24 м³ (Църов 2016, 11–12).

Аркади и градска инфраструктура

По трасето са документирани шест аркади, премостващи последователно долините на реките Пещерска, Негованка, Бабино/Кору дере, Росица, Бара и последния участък пред castellum aquae (Чакъров 2024). Най-голямата от тях, над р. Росица, е с дължина около 2875 м, височина до 19 м и локална денивелация около 3,50 м (Чакъров 2024). Геофизичното проучване extra muros от 2021 г. регистрира допълнителни аномалии северно и северозападно от градските стени, интерпретирани като евентуални продължения на два други, северозападни водопровода, споменати още от Д. Цончев (Чакъров, Тонков 2022, 338–339).

Анализ и интерпретация

Публикуваните стойности за обема на каптажа и за дебита на извора позволяват елементарна проверка на неговия хидравличен режим. При минимален летен дебит от порядъка на 50–70 л/сек обемът от около 9–10 м³ се обменя напълно за интервал между три и три и половина минути, а при пролетен максимален дебит от 200 л/сек — за по-малко от минута. Тази бърза смяна на водния обем показва, че каптажът не е бил замислен като буфериращ резервоар, а като компактен разпределителен и утаечен възел непосредствено пред входа на канала — функция, съвместима с наблюдението на автора на разкопките, че горният отвор в стената на съоръжението действа като преливник при по-висок дебит (Чакъров 2019, 88).

Денонощният обем вода, който би могъл да премине през каптажа, изчислен по данните за дебита, варира между около 4320 м³ при минимален дебит от 50 л/сек, през 5184–6048 м³ при историческите летни стойности от 60–70 л/сек, до около 17 280 м³ при максималния пролетен дебит от 200 л/сек. Тази амплитуда — над четирикратна разлика между летен и пролетен максимум — обяснява необходимостта от преливник в самата конструкция на каптажа, вместо разчитане единствено на капацитета на канала надолу по трасето.

Средният хидравличен наклон на цялото трасе, изчислен като отношение на денивелацията към дължината, измерена по GIS данните на К. Чакъров, възлиза на приблизително 1,42 промила (28,404 м / 20,03 км) при по-консервативната хипотеза за нивото на заустване, или около 1,62 промила (32,404 м / 20,03 км) при хипотезата за заустване 4 м над дъното на резервоара. Тази стойност е осреднена за цялото трасе и не отразява локалните вариации на наклона в отделните участъци — подземни секции, аркади и завои — за които публикуваните до момента данни не дават достатъчно основание за отделно изчисление на всеки сектор. Локалната разлика в нивата само в участъка непосредствено пред каптажа (между кота 107,634 м на дъното на канала и кота 108,275 – 108,298 м на скалното засичане северозападно от него) показва, че наклонът в първите десетки метри е по-стръмен от осреднения за цялото трасе — характеристика, типична за началните сектори на гравитачни водопроводи, където се компенсира последващото загубено пад по трасето.

Наличието на утаечен басейн в сектора „Водолей – запад“, отдалечен на десетки километри от каптажа, показва, че седиментацията на механични примеси е била проблем и надолу по трасето, а не само на входа му — вероятно поради мътността на пролетното пълноводие, за която И. Църов съобщава директно наблюдение (Църов 2017, цит. по Чакъров 2019, 92).

Сравнителен анализ

Конструктивно най-близкият паралел на каптажа в Мусина е този при с. Лагошевци (м. Жидовец), Видинско, датиран по тухли с печат на император Хадриан от конструкцията на акведукта на Рациария (Atanasova 1980, цит. по Чакъров 2019, 90). Двете съоръжения споделят принципа на планински извор, улавян в скална цепнатина, характерен за водохващанията в Долна Мизия и Тракия (Биернацка-Любанска 1971, цит. по Чакъров 2019, 90). По-далечни, но структурно сходни паралели са caput aquae на акведукта на Енона (Aenona) в Далмация — дванадесетстенно съоръжение с диаметър 9,60 м (Ilakovac 1982, цит. по Чакъров 2019, 91), и един от каптажите на Цезарея в Палестина, захранван от извора Ен Забарим, с дълбочина 5 м (Siegelmann 2002, цит. по Чакъров 2019, 91). И трите паралела, включително мусинския каптаж, попадат в хронологичния диапазон Траян–Хадриан (98–138 г.), което подкрепя предложената датировка на Западния акведукт на Никополис ад Иструм (Църов 2006, цит. по Чакъров 2019, 91).

По отношение на инспекционните шахти И. Църов привежда паралели от акведукта на Лугдунум, където са документирани 43 такива съоръжения с различни размери на отворите (Burdy 1991, цит. по Църов 2016, 13), от Месемврия Понтика с отвор 0,90 × 0,63 м (Теоклиева 1988, цит. по Църов 2016, 13), от Томис с отвор 0,90–0,85 × 0,63–0,60 м (Papuc 2005; Papuc, Ionescu 1994, цит. по Църов 2016, 13) и от каптажа на Ескус, при който са открити четири шахти с дълбочина 2,30 м и отвор 0,90 × 0,70 м (Biernacka-Lubańska 1973, цит. по Църов 2016, 13). Витрувий препоръчва разстояние между инспекционните шахти от един до два actus (35,556 м всеки), а Плиний Стари посочва подобна дистанция (Vitruv. VI.3; Plin. XXXI.31, цит. по Църов 2016, 13) — norma, която на този етап не може да бъде проверена за Западния акведукт на Никополис ад Иструм поради липсата на втора регистрирана шахта в близост до описаната.

Специфики и научен контекст

Западният акведукт на Никополис ад Иструм се откроява сред водопроводните съоръжения на провинция Долна Мизия с комбинацията от добре запазен осмоъгълен каптаж, шест документирани аркади и — за момента единствен по рода си в трасето — утаечен басейн, свързан с инспекционна шахта. Съчетанието на архивните GPS данни от 2015 и 2017 г. с геофизичните резултати от 2021 г. очертава възможността за уточняване на трасето и на евентуалните северозападни водопроводи в бъдещи полеви кампании, без това засега да променя основните хидравлични параметри, установени за главния, Западен акведукт.

Заключение

Съпоставката на публикуваните обемни, дебитни и височинни данни за Западния акведукт на Никополис ад Иструм позволява реконструкция на неговия хидравличен режим отвъд чисто описателното представяне на находките. Каптажът при Мусинската пещера функционира като бързо обменящ се разпределителен възел, а не като буфериращ резервоар, докато утаечният басейн при Водолей показва, че грижата за чистотата на водата е била инженерно решавана на повече от една точка по трасето. Средният наклон от порядъка на 1,4–1,6 промила и денонощен капацитет между около 4300 и 17 300 м³, в зависимост от сезона, поставят съоръжението сред добре балансираните гравитачни водопроводи на провинцията, съпоставими по хронология и конструктивен принцип с Рациария, Енона и Цезарея. Бъдещи проучвания на локалните наклони по отделните сектори на трасето биха могли да прецизират тези осреднени стойности.

Използвани източници

I. Институционална база

Регионален исторически музей – Велико Търново; Национален археологически институт с музей – БАН, секция „Интердисциплинарни изследвания и Археологическа карта на България“; Великотърновски университет „Св. св. Кирил и Методий“, Исторически факултет, катедра „Археология“.

II. Дигитални платформи

Bulgarian e-Journal of Archaeology (be-ja.org); Academia.edu — профил на Исторически музей – Павликени.

III. Библиография

Биернацка-Любанска, М. 1971. Някои проблеми върху изследванията на римските водопроводи в Долна Мизия и Северна Тракия. – Археология, 1971, 2, 1–20.

Цончев, Д. 1935. Водопроводите на NEIKOПОΛIΣ ПРОΣ IΣТРОN. – Годишник на Пловдивската народна библиотека и музей, 1931–1934, София, 1935, 131–148.

Църов, И. 2006. Водоснабдяване в Мизия (Горна и Долна Мизия) и Тракия. – В: Археология на българските земи. Т. 2. София, 2006, 17–32.

Църов, И. 2016. Западният акведукт на Никополис ад Иструм: обект „Водолей – запад“. – Известия на Регионален исторически музей – Велико Търново, XXXI, 2016, 9–21.

Църов, И. 2017. Акведуктите по българските земи (II–IV век). Велико Търново: Абагар, 2017.

Чакъров, К. 2019. От Caput aquae до Castellum aquae на Западния акведукт на Nicopolis ad Istrum (разкопки на каптажа в с. Мусина и наблюдения върху топографията на трасето). – Известия на Регионален исторически музей – Велико Търново, XXXIII/2018, 2019, 83–122, 483–484.

Чакъров, К. 2024. Никополис ад Иструм: територия на римския, късноримски и ранновизантийски град (II – VII век). Автореферат на дисертационен труд за присъждане на ОНС „доктор“. Велико Търново, 2024.

Чакъров, К., Н. Тонков 2022. Проект „Никополис ад Иструм – геофизика extra muros“. Резултати от проучването през 2021 г. – Bulgarian e-Journal of Archaeology, 12.2, 2022, 319–346.

Теоклиева, Е. 1988. Водоснабдительная система города Несебра в V–VI веке. – В: България Понтика, II, 1988, 585–592.

Atanasova, J. 1980. La conduite d'eau de la ville de Ratiaria. – In: Ratiarensia, I, 1980, 83–92.

Biernacka-Lubańska, M. 1973. Wodociągi rzymskie i wczesnobizantyjskie z obszaru Mezji Dolnej i Pólnocnej Tracji. Wrocław–Warszawa–Kraków–Gdańsk, 1973.

Burdy, J. 1991. Some Directions of Future Research for the Aqueducts of Lugdunum (Lyon). – Future Currents in Aqueduct Studies. London, 1991.

Ilakovac, B. 1982. Rimski akvedukti na području Sjeverne Dalmacije. Zagreb, 1982.

Papuc, G. 2005. Tomis I, Aprovizionarea cu apă a cetății Tomis ȋn epoca romană și romană tărzie. Constanța, 2005.

Papuc, G., M. Ionescu 1994. Noi cercetări privind apeductul de la Ovidiu, jud. Constanța. – Pontica, XXVII, 1994, 209–221.

Siegelmann, A. 2002. Appendix: The Tunnels of Taninum and Snunit. – In: D. Amit, J. Patrich, Y. Hirschfeld (eds.) The Aqueducts of Israel. Portsmouth, Rhode Island, 2002 (Journal of Roman Archaeology, Supplementary Series 46), 130–140.

Plin. — Gaius Plinius Secundus. Naturalis Historia.

Vitruv. — Marcus Vitruvius Pollio. De Architectura.

Този материал е подготвен при стриктно спазване на принципите за авторска оригиналност и научна етика. Всички използвани източници са коректно цитирани, което гарантира достоверността и академичната цялост на представената информация.

ORCID iD: 0009-0008-6095-892X
ISSN: 3033-2982

DOI:

---

От:  © Rada Evtimova