Barbegals vattenkvarnar i södra Frankrike är ett unikt komplex som går tillbaka till det andra århundradet e.Kr. Konstruktionen och dess 16 vattenhjul representerar det första försöket i Europa att bygga ett maskinkomplex i industriell skala. Komplexet skapades när det romerska riket var på höjden av sin makt. Dock, lite är känt om tekniska framsteg, särskilt inom området hydraulik och kunskapsspridningen vid den tiden. Ett team av forskare under ledning av professor Cees Passchier från Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) har nu fått ny kunskap om konstruktionen och principen för vattenförsörjningen till bruken i Barbegal. Forskningsresultaten publicerades i Vetenskapliga rapporter .

Vattenkvarnar var en av de första energikällorna som inte var beroende av muskelstyrkan hos människor eller djur. I det romerska riket, vattendriven produktion användes för att tillverka mjöl och hugga sten och trä. Som ett av de första industrikomplexen i europeisk historia, Barbegals vattenkvarnar är ett enastående exempel på utvecklingen vid den tiden. Kvarnkomplexet bestod av 16 vattenhjul i ett parallellt arrangemang med åtta hjul vardera, åtskilda av centrala byggnader och matas av en akvedukt. De övre delarna av komplexet förstördes och inga spår av träkonstruktionerna har bevarats, vilket är anledningen till att typen av kvarnhjul och hur de fungerade förblev ett mysterium under lång tid.

Dock, karbonatavlagringar som hade bildats från det strömmande vattnet på träkomponenterna fanns kvar. Dessa förvarades i det arkeologiska museet i Arles och undersöktes först nyligen i detalj. Forskarna hittade ett avtryck av en ovanlig, armbågsformad ränna som ska ha varit en del av kvarnkonstruktionen.

"Vi kombinerade mätningar av vattenbassängerna med hydrauliska beräkningar och kunde visa att rännan som denna armbågsformade del tillhörde med stor sannolikhet försåg kvarnhjulen i komplexets nedre bassänger med vatten, ", sa professor Cees Passchier. "Formen på denna ränna var okänd från andra vattenkvarnar, antingen från romersk eller nyare tid. Vi var därför förbryllade över varför rännan designades på detta sätt och vad den användes till."

En armbågsformad ränna som en unik anpassning till Barbegals bruk

Vid första ögonkastet, teamet ansåg att en sådan ränna var onödig och till och med ofördelaktig, eftersom det förkortar höjden från vilken vattnet faller på kvarnhjulet. "Dock, våra beräkningar visar att den märkligt formade rännan är en unik anpassning för Barbegals bruk, " förklarade Passchier. Fördelningen av karbonatavlagringarna i den armbågsformade rännan visar att den lutade något bakåt mot strömriktningen. Detta skapade en maximal flödeshastighet i den första, rännans branta ben, och på samma gång, vattenstrålen till kvarnhjulet fick rätt vinkel och hastighet. I det komplicerade kvarnsystemet, med små vattenbassänger, denna unika lösning var effektivare än traditionell, rak vattenkanal. "Det visar oss uppfinningsrikedomen hos de romerska ingenjörerna som byggde komplexet, sa Passchier.

"En annan upptäckt var att träet i rännan troligen skars med en mekanisk, vattendriven såg, som möjligen är den första dokumenterade mekaniska träsågen - igen, bevis på industriell aktivitet i antiken." Forskningen utfördes av ett tvärvetenskapligt team av experter inom geologi, geokemi, hydraulik, dendrokronologi och arkeologi.

Karbonatavlagringarna som bildades på de gamla hydrauliska strukturerna är ett viktigt verktyg för forskarna för arkeologiska rekonstruktioner. I ett tidigare projekt, teamet ledd av professor Cees Passchier kunde visa att mjölet från Barbegals bruk troligen användes för att göra skeppskex. "Karbonatavlagringarna ger oss extremt spännande insikter i romerska teknikers färdigheter i en tid som kan ses som vår civilisations direkta föregångare, " lade Passchier till, professor i tektonisk fysik och strukturgeologi vid JGU Institute of Geosciences från 1993 till 2019, nu senior forskarprofessor i geoarkeologi.