Огромная цистерна древней Кальдубы в Кадисе вмещала более 2 млн литров воды

Фото из открытых источников

Археология и цифровая инженерия объединили усилия, чтобы спасти от забвения одну из самых монументальных гидротехнических сооружений римской Испании. Команда из Университета Кадиса смогла с миллиметровой точностью реконструировать Большую цистерну Сьерра-Аснар в Аркос-де-ла-Фронтера и впервые количественно оценить ее фактическую вместимость, объем накопившихся отложений и пространственную логику всей системы водоснабжения, функционировавшей почти две тысячи лет назад.

Результаты, опубликованные в научном журнале Heritage, показывают, что это сооружение, построенное в I веке нашей эры, могло вмещать до 2180 кубических метров воды — более двух миллионов литров — и что сегодня почти 40% его внутреннего пространства заполнено землей и камнями, накопившимися за столетия.

Но помимо цифр, уникальность этой работы заключается в использованном методе: сочетание фотограмметрии с цифровой камерой, наземного лазерного сканирования и тахеометрической съемки позволило создать трехмерную модель всего гидротехнического комплекса, включая не только большую цистерну, но и некоторые отстойники и расположенный ниже по склону фонтан .

Благодаря этой модели исследователи смогли подтвердить, что три сооружения не изолированы друг от друга, а являются частью тщательно спроектированного водного ландшафта, который использует естественный уклон местности, с общим перепадом высот около 30 метров между цистерной и фонтаном.

Археологический комплекс Сьерра-Аснар, расположенный в муниципалитете Аркос-де-ла-Фронтера (Кадис), возвышается на высоте 405 метров над уровнем моря. Археологи десятилетиями спорят о его предназначении. Некоторые связывают его со знаменитым акведуком, снабжавшим водой город Гадес (современный Кадис), другие — с сельскохозяйственным или даже горнодобывающим использованием, а третьи утверждают, что это место могло быть святилищем, посвященным богам воды. Ясно одно: вода была центральным элементом этого поселения, которое некоторые отождествляют с древней Кальдубой, упомянутой географом Птолемеем во II веке.

Исследование, проведенное Хосе Антонио Кальвильо-Ардилой, Ласаро Габриэлем Лагостеной-Барриосом и Педро Л. Галиндо, продиктовано практической необходимостью: точно задокументировать большое сооружение с почти квадратным планом (20 на 19,10 метров) и глубиной около пяти метров, но с изогнутыми стенами и закругленными углами, которые адаптируются к неровному рельефу террасы, на которой оно было построено. Использование 3D-моделей на основе изображений дает решающее преимущество, значительно улучшая качество записей по сравнению с традиционными методами, отмечают авторы во введении к статье.

Процесс был непростым. Полевые условия были сложными: большие размеры, неровные стены, частичная растительность, переменчивое освещение внутри цистерны и тени, затруднявшие съемку. Тем не менее, команда завершила полевые работы примерно за четыре часа, получив два облака точек — одно фотограмметрическое и одно лазерное, — которые затем были объединены в единую трехмерную модель.

Благодаря проверенной модели исследователи смогли ответить на действительно важные вопросы: сколько воды может вместить цистерна? Сколько осадочных пород заполнило её за столетия? И как она связана с другими сооружениями в этом районе?

Для расчета вместимости они использовали 3D-реконструкцию и построили поперечное сечение цистерны. В результате выяснилось, что на глубине пяти метров внутренний объем составляет 2183 кубических метра. Авторы добавляют оценку неопределенности, используя метод Монте-Карло: фактический объем находится в диапазоне от 2143,7 до 2153,2 м³ с 95% доверительным интервалом. В литрах это составляет более 2,18 миллиона литров, что является реальным запасом воды для римского поселения среднего размера.

Но цистерна не пуста. За прошедшие два тысячелетия пыль, почва, переносимая ветром и дождем, а также обрушения стен постепенно заполнили ее дно. Для оценки объема заполнения археологи опирались на единственные археологические раскопки, достигшие первоначального дна, проведенные в юго-западном углу ограждения. В ходе этих раскопок они подтвердили, что реальное дно находится на высоте 356,78 метров над уровнем моря.

Эта цифра не просто анекдот. Она позволяет археологам реконструировать историю памятника после его захоронения, то есть, как он развивался после того, как был заброшен. Накопление такого масштаба указывает на то, что цистерна перестала активно поддерживаться в какой-то момент в поздней античности или Средневековье, и с тех пор она служила естественной ловушкой для осадочных пород. Она также дает представление о климате и эрозии в этом районе на протяжении веков.

Но исследование не ограничивается цистерной. Команда также задокументировала и смоделировала две другие связанные с ней структуры: комплекс отстойных бассейнов — известных в римской терминологии как piscinae lamariae — и фонтан. Благодаря геопривязанной трехмерной модели они смогли проанализировать их относительное положение и уровни высоты с точностью, которая ранее была невозможна.

Главный резервуар расположен на высоте 368,4 метра над уровнем моря. Отстойники, расположенные примерно в 77 метрах к югу, находятся на высоте 348,6 метра, почти на 20 метров ниже. Фонтан, расположенный примерно в 60 метрах дальше, находится на высоте 303,7 метра. Общая разница высот между резервуаром и фонтаном составляет около 30 метров. Такая ступенчатая конструкция обеспечивает самотечный поток: вода, хранившаяся в резервуаре, могла бы по ныне утраченным каналам или трубам поступать в отстойники, где оседали взвешенные частицы, а оттуда — в фонтан для окончательного использования.

Исследователи измерили расстояния между центрами тяжести каждой конструкции: 77,18 метра между цистерной и бассейнами и 60,27 метра между бассейнами и фонтаном. Эти расстояния в сочетании с перепадом высот указывают на наличие интегрированной гидравлической системы, хотя физические связи между ними не сохранились. Промежуточное положение отстойных бассейнов между цистерной и фонтаном имеет особое значение, поскольку соответствует пространственной логике, типичной для римских систем водоснабжения, предназначенных для регулирования и подготовки воды перед повторным распределением, поясняют авторы.

Помимо своего расположения, размер и вместимость каждого элемента подтверждают эту интерпретацию. Главная цистерна объемом 2180 м³ является большим регулирующим резервуаром. Отстойники имеют суммарную вместимость всего около 95 м³, что указывает на то, что их функция заключалась не в хранении, а в очистке воды перед ее дальнейшим перемещением. Фонтан, в свою очередь, имеет вместимость 443 м³, что составляет примерно одну пятую часть главной цистерны, и его можно рассматривать как вторичный распределительный резервуар или как декоративный элемент со своим собственным запасом.

Авторы подчеркивают, что пропорциональная зависимость между емкостью водохранилищ и ступенчатой альтиметрической конфигурацией сооружений предполагает систему, разработанную для поэтапного регулирования водных ресурсов, в которой крупномасштабное накопление, промежуточная очистка и контролируемое перераспределение были пространственно организованы вдоль естественного склона ландшафта. Другими словами, это был не набор отдельных сооружений, а целостная гидротехническая система, разработанная для максимального использования воды, доступной в горной местности.

Эти результаты имеют важное практическое значение для археологии и сохранения культурного наследия. Традиционно лазерное сканирование считалось эталоном точности и часто использовалось в качестве эталона для других систем. Но эта работа показывает, что с помощью современных технологий фотограмметрия может соответствовать или даже превосходить лазерное сканирование в определенных контекстах, а также предоставляет дополнительное преимущество в виде информации о цвете и текстуре, что крайне важно для визуальной документации культурного наследия. В этой статье авторы с уверенностью заявляют, что фотограмметрия позволяет создавать 3D-модели с более высоким разрешением и геометрической точностью.

Команда признает, что остаются нерешенные вопросы. Физически не обнаружено никаких каналов, соединяющих цистерну с бассейнами и фонтаном, поэтому точная гидравлическая схема остается гипотетической. Однако трехмерные данные показывают, что система была архитектурно и топографически подготовлена для функционирования в целом. Будущие раскопки или геофизические исследования могли бы обнаружить эти скрытые каналы, а гидравлические модели позволили бы смоделировать поток воды и уточнить функциональную интерпретацию комплекса.

Публикация этой работы предоставляет новые данные о ключевом объекте римской Бетики и предлагает методологическую основу для других исследователей. Сочетание фотограмметрии, лазерного сканирования и высокоточной топографии, применяемое к крупным, геометрически сложным сооружениям, позволяет получать надежные модели, которые лежат в основе всех видов количественного анализа: от расчетов объема до реконструкции гидротехнических ландшафтов.

Короче говоря, Великая Цистерна Сьерра-Азнар — это уже не просто огромная дыра в скале. Теперь мы знаем, что она была сердцем интеллектуальной и устойчивой системы управления водными ресурсами, разработанной римскими инженерами для использования каждой капли этого ценного и дефицитного ресурса в горах Кадиса. Созданная модель, которая будет доступна для будущих исследований, позволит углубить наши знания об этом шедевре древней гидравлики и послужит основой для его сохранения и совершенствования.