把磨坊安排在坡上

巴尔贝加水磨位于古罗马城市阿雷拉特,也就是今天阿尔勒的附近。建造者利用坡地高差,将十六座水磨排成两列,每列八座。中央建筑把两列分开,引水渠从高处进入,把供水与机械生产布置在同一处地点。

一列中的水从上游水池流向下一座水轮,继续沿坡下降。水轮的排列使同一股水可以在不同高度重复做功。原来用于城市供水的一条渠道在第二世纪改道,服务于新建磨坊,城市则由调整后的其他渠道供水。

参考:[1] [2]

水轮怎样带动磨石

维特鲁威在《建筑十书》中描述过水磨的基本传动:水流使轮轴转动,轴上的齿轮与另一只齿轮啮合,将运动传给磨石;粮食从上方的料斗进入,随磨石旋转被加工成粉。文字把流水与粮食加工之间的机械步骤连在一起。

巴尔贝加把水力磨粮集中到多座机器组成的设施中。水从上方落到水轮上的布置,与陡坡和连续水池相适应。流水承担了原本需要人或牲畜提供的部分动力,磨粮劳动因而与渠道流量、轮轴和磨石的状态密切相连。

参考:[3] [1]

让下一座水轮继续转动

串联水磨不能只考虑单独一只水轮。上游机器启停,会改变下游接到的水量;有限的水池空间又限制了水槽怎样安排。研究者在水垢碎片中识别出弯折的木槽轮廓,并结合水力计算,重建向上射式水轮送水的方案。

这种水槽先下降,再以较平缓的末段把水送到轮上。重建研究认为,它有助于在狭窄空间内调整出水速度,并减轻上游运行变化带来的波动。坡度、木槽与水池共同影响机器能否持续工作,细部设计因而关系到整列磨坊。

参考:[1]

木头消失以后

磨坊的木质机器已经腐坏,石砌设施仍在。长期流过木槽和水轮的水析出碳酸钙,形成贴着木材生长的硬壳。木头消失后,部分结壳仍保留板材的纹理与结构轮廓,成为重建古代机器的材料。

巴尔贝加呈现了食物加工与水利工程的直接结合:泉水要经过渠道,水轮要接入传动,粮食要经过磨石。规模化磨粮依靠这些环节共同运作。留下来的遗迹,使古代食物生产中的动力、建筑和维护工作可以放在一起研究。

参考:[1] [2]