Storia dell'Idraulica: Dalle Origini all'Età Moderna
L'influenza dell'idraulica sullo sviluppo della civiltà umana è innegabile. Nelle zone aride e semiaride, l'agricoltura è possibile solo tramite l'irrigazione, che richiede un lavoro collettivo ben organizzato. Questo porta alla nascita di una classe di burocrati che, dalla sovrintendenza alle opere idrauliche, assume il controllo del potere politico. Secondo Wittfogel, nasce così lo "stato idraulico", capace di espandere le proprie basi economiche grazie a canali, dighe e acquedotti realizzati mediante il lavoro forzato.
Questo sistema causa una netta divisione della popolazione in classi sociali: da una parte i contadini e gli operai, dall'altra i burocrati, i tecnici e i religiosi, addetti al calcolo dei cicli stagionali e astronomici connessi ai tempi dell'irrigazione. La necessità di un controllo ferreo di tutto il processo favorisce il sorgere di governatori despoti che giustificano il loro potere con un'origine divina.
È probabile che Wittfogel abbia portato le sue tesi fino a conseguenze estreme, non del tutto suffragate dalle prove storiche. Tuttavia, rimane indubbio che i primi imperi della storia umana sono nati in zone dove il controllo idrico era strategico. L’Antico Egitto, gli antichi stati della Mesopotamia, l’antica Persia e l’antica Cina si possono senza dubbio definire "stati idraulici".
L'Idraulica nell'Antichità
L'Antichità costituì il periodo aureo dell'evoluzione tecnica dell'idraulica, in particolare per quanto concerne la distribuzione di acqua potabile alle popolazioni del bacino del Mediterraneo e dell'Europa occidentale e centrale. Questo alto grado di tecnologia non riguardò solo le città o i siti militari fortificati dell'Impero romano, bensì anche gli insediamenti isolati, come i prestigiosi complessi rurali (villae rusticae) situati nelle tenute di ricchi possidenti.
La tecnologia romana si diffuse con facilità, anche perché i Romani desideravano non rinunciare nelle terre conquistate al lusso al quale erano abituati in patria, nonché esibire la propria maestria tecnica per impressionare le popolazioni sottomesse. In epoca romana la disponibilità d'acqua per l'approvvigionamento delle popolazioni urbane o delle proprietà terriere era tale che si può parlare effettivamente di una sorta di lusso idrico e, in senso odierno, persino di sperpero d'acqua.
Tuttavia, considerando la portata degli antichi impianti idraulici, va sempre tenuto presente che l'immensa quantità d'acqua utilizzata (per es. a Colonia, l'antica Colonia Ara Claudia Agrippinensium, il consumo di acqua era di 20.000 m3 al giorno) non serviva solo come acqua potabile, ma riforniva anche terme e latrine e serviva per la pulizia di strade e canali.
Declino e Sopravvivenza nel Medioevo
Con il processo di decadenza della cultura romana nelle province e nella stessa Italia, compiutosi nel sec. 5°, si verificò anche il decadimento di quasi tutte le conquiste tecniche: le strade, i ponti, le monumentali opere architettoniche e i grandiosi acquedotti dell'Antichità andarono in rovina in molti luoghi e la stessa Roma non fu indenne da tale processo.
La sopravvivenza della tecnica antica, tuttavia, insieme a un evidente progresso delle conoscenze di idraulica in edifici di nuova costruzione, si manifestò nell'impero bizantino e nelle regioni che subirono l'influsso degli Arabi, dove è ravvisabile un più alto livello di interesse per la tecnologia. A tale proposito va posta una questione chiave: se nel Medioevo si fossero o meno conservate le cognizioni tecniche dell'Antichità o se invece si fosse verificata una netta frattura, seguita solo in un secondo momento da un rinnovato processo evolutivo equiparabile, per così dire, a una nuova invenzione.
Per quanto riguarda il livello ingegneristico standard nell'idraulica, i risultati degli studi più recenti permettono di constatare per tutte le regioni appartenute all'Impero romano la sopravvivenza delle cognizioni tecniche dell'Antichità; è comunque evidente che nell'Alto Medioevo la capacità di rifornimento degli impianti di approvvigionamento idrico si ridusse drasticamente ovunque e risulta difficile menzionare casi di rifornimento generale della popolazione, assicurato da acquedotti di elevato livello costruttivo; infatti anche dove le antiche condotte poterono essere tenute in funzione, la loro portata si ridusse di molto e poté soddisfare solamente un fabbisogno più limitato e orientato a nuovi scopi: le comunità tornarono infatti a rifornirsi individualmente e sia in città sia in campagna il pozzo sostituì le fontane ad acqua corrente.
Bisanzio e le regioni arabe, compresa la Spagna, costituirono dapprima un'eccezione; i Bizantini infatti ampliarono gli antichi impianti idraulici e li completarono con nuovi interventi costruttivi - le grandi cisterne di Costantinopoli testimoniano ancora oggi tali imprese - e gli Arabi applicarono le proprie peculiari, antiche cognizioni: le tecniche per la costruzione di imponenti qanāt o foggara, condutture sotterranee per la captazione dell'acqua, vennero riprese, come già avevano fatto in precedenza i Romani, da modelli dell'antico Iran.
La tecnica dell'adduzione dell'acqua per le fontane a getto dei palazzi dei sovrani, dopo che già i Romani avevano realizzato opere straordinarie, giunse nuovamente in Europa con la conquista della Spagna da parte degli Arabi. Anche le città della Reconquista mostrano a volte opere desunte dalle conoscenze tecniche di costruttori arabi: per es. Morella (Valencia) disponeva di un acquedotto realizzato nel sec. 13°, la costruzione del quale sarebbe stata impensabile senza l'influsso arabo.
Nel resto d'Europa tuttavia, sebbene fosse possibile ancora basarsi sulle nozioni di idraulica ereditate dall'Antichità, gli sviluppi furono più esitanti. La fornitura dell'acqua ai complessi battisteriali di epoca paleocristiana e altomedievale offre importanti e finora poco considerate possibilità di osservazione sulla storia dell'idraulica, ma a un attento esame si riscontra come e per quali difficoltose vie le cognizioni tecniche in questo campo fossero sopravvissute.
L'Idraulica e i Battisteri Paleocristiani
Se nella tecnica idraulica romana si può riscontrare continuamente, accanto al pragmatismo degli antichi ingegneri, anche la volontà di ostentare una monumentalità architettonica, per quanto riguarda l'epoca medievale è evidente quanto poco contasse l'aspetto architettonico delle opere di ingegneria. Forse si deve proprio a tale modestia delle strutture costruttive di interesse tecnico la scarsità di conoscenze che per lungo tempo ha caratterizzato questo settore di ricerca.
Inoltre bisogna considerare che l'idraulica medievale sembra essere di tipo particolare; appare peraltro assolutamente sorprendente che nell'Alto Medioevo un'evoluta tecnica idraulica fosse trascurata nella sua utilizzazione per le esigenze di vita pratica, ma che venisse per contro impiegata in più luoghi a scopi cultuali.
In particolare, il battesimo, segno dell'appartenenza alla comunità cristiana, venne ben presto amministrato pubblicamente e furono eretti appositi edifici per il simbolico lavaggio dai peccati, che si svolgeva secondo l'esempio del battesimo di Gesù nel Giordano a opera di s. Giovanni Battista.
In conformità a tale modello i più antichi precetti religiosi conservati (Didaché), della prima metà del sec. 2°, prescrivevano il battesimo in acqua corrente, disposizione che sembra essere stata un presupposto importante e riconosciuto, poiché nella maggior parte dei battisteri risulta rispettata, come dimostra la presenza di appositi impianti.
Le condutture idriche di cui erano provvisti molti battisteri paleocristiani dovettero rappresentare per un lungo periodo, compreso tra il sec. 4° e il 10°, uno straordinario tramite per la trasmissione di conoscenze tecniche di idraulica.
In Francia, nei pressi della cattedrale di Saint-Jean a Lione, si conservano alcune strutture appartenenti al battistero di Saint-Etienne, eretto nel sec. 4° e utilizzato fino all'8°, che costituiva il centro del complesso episcopale. Il rifornimento idrico del battistero lionese, probabilmente il più antico al di fuori dell'Italia, avveniva tramite due tubature di piombo e, dal punto di vista tecnico, presenta le medesime caratteristiche degli antichi sistemi di adduzione.
Anche il battistero di Saint-Jean a Poitiers, datato al sec. 4°, può essere considerato una delle più antiche architetture di questo tipo in Francia. Gli scavi hanno mostrato che l'area era edificata dall'epoca romana; infatti sono attestati archeologicamente i resti di un'abitazione, abbandonata e distrutta nel sec. 3° (probabilmente nel 276), sulle rovine della quale si avviò, nel secolo successivo, la costruzione della prima fase del battistero di Saint-Jean.
La scelta della ubicazione dovette essere senza dubbio subordinata alla presenza sul sito di una canalizzazione preesistente ancora funzionante, che si allacciava alla rete di condutture dell'acquedotto romano. La condotta, in pendenza, consisteva in un canale in conglomerato a forma di U, chiuso da lastre di pietra accuratamente squadrate, che giungeva all'edificio provenendo da O; per adattare il canale alla nuova funzione, esso venne tagliato poco prima della vasca battesimale e, tramite l'allaccio di una nuova fistola in terracotta, la sua sezione fu fortemente ridotta, poiché, evidentemente, la diminuita quantità d'acqua che veniva fornita era sufficiente alle esigenze del culto.
Tra i numerosi battisteri paleocristiani che si inseriscono in questa tradizione vanno ancora menzionati, in Francia, quello di Riez (dip. Alpes-de-Haute-Provence), situato in un antico complesso termale, e, in Italia, il battistero di Albenga (prov. Savona), che un tempo veniva alimentato con acqua freatica, nonché quelli di Kaiseraugst, nella Svizzera settentrionale, e, in Germania, quelli di Bonn e di Boppard (Renania-Palatinato), dove una basilica paleocristiana venne eretta nelle terme del castrum; inoltre, una vasca messa in luce nel corso di scavi a Colonia è ancora oggetto di controversia per quanto riguarda la sua originaria destinazione.
Continuità e Ripristino di Antichi Impianti
Oltre a questi esempi della continuità o del ripristino di antichi impianti di rifornimento idrico nell'ambito dell'edilizia sacra, anche in ambito profano si trovano casi di strutture antiche ancora usate in epoca medievale o realizzate ex novo nell'Alto Medioevo secondo la tecnica romana. A Ravenna nel 500 ca. l'intervento di riparazione su un tratto di un'antica conduttura in piombo (Ravenna, Mus. Naz.) è testimoniato dall'iscrizione voluta da Teodorico (493-526): "D(omi)n(us) rex Theodericus civitati reddidit".
Essa voleva sottolineare non soltanto che gli ingegneri erano in grado di riparare ('restituire ai cittadini') un'antica condotta d'acqua, ma rendeva anche per sempre visibile il valore di un tale intervento, eseguito per disposizione del sovrano.
L'acquedotto in pietra realizzato per il palazzo dell'imperatore Carlo Magno (768-814) a Ingelheim (Renania-Palatinato) corrisponde esattamente ai modelli antichi, tanto da essere ritenuto per lungo tempo un'opera romana; in realtà si tratta di un canale in pietra eretto nell'800 ca. con tecniche edilizie antiche, probabilmente importate nelle regioni dell'impero carolingio da maestri costruttori provenienti dall'Italia.
Il coronamento di fontana a forma di pigna, in bronzo, giunto dall'Italia intorno al Mille nel palazzo imperiale di Aquisgrana è un manufatto antico e, come la pigna conservata nel cortile dei Mus. Vaticani di Roma - che tuttavia è di dimensioni notevolmente maggiori del suo pendant di Aquisgrana -, doveva un tempo essere collegato a una conduttura d'acqua a pressione. Benché non si conosca per quest'epoca nessuna condotta forzata di ambito civile, la presenza di un tale coronamento di fontana alla corte di Aquisgrana costituisce un importante indizio che conferma come tale tecnica dovesse essere senz'altro conosciuta e utilizzata.
Va ricordato inoltre che il De architectura di Vitruvio (sec. 1° a.C.), che dedica ampio spazio a descrivere la tecnica idraulica, in quest'epoca, e successivamente fino al sec. 16°, era considerato ancora il più importante manuale per i costruttori. D'altro canto, anche nei monasteri del Medioevo Vitruvio era molto letto e molto copiato e quindi non deve sorprendere che le tecniche da lui descritte risultino impiegate anche negli edifici abbaziali.
L'importanza di un continuo apporto d'acqua nelle abbazie, non solo per le necessità quotidiane ma anche per le abluzioni rituali, è attestata chiaramente dall'iscrizione che i monaci benedettini di St. Emmeram a Ratisbona fecero scolpire nel 1201 sulla lastra tombale del defunto abate Peringer e che recita: "[...] qui fecit aquaeductum plumbeum" (Piendl, 1986, p. 133ss.).
Nei monasteri a N delle Alpi, al più tardi nel sec. 11°, per l'adduzione d'acqua corrente alle fontane dei chiostri venivano impiegati sistemi in tutto paragonabili a quelli antichi. Sebbene l'acqua non arrivasse da una grande distanza, come nelle città antiche, ciò nondimeno nella maggior parte dei casi erano utilizzate sorgenti esterne all'insediamento monastico, le cui acque venivano trasportate all'interno mediante condotte forzate, in piombo; tali sistemi chiusi permettevano di rifornire di acqua corrente le fontane, dove per...
Il Rinascimento e la Nascita della Scienza Idraulica Moderna
Il diciassettesimo secolo è un momento fondamentale per la storia dell'idraulica. È in questo periodo, infatti, che vengono messe le basi per la moderna scienza idraulica e tutte le sue branche. Studi teorici che erano stati abbandonati fin dall'antica Grecia, vengono nuovamente considerati, discussi ed ampliati. Patria di questa scienza nascente è proprio l'Italia dove, da Galileo in poi, si forma una solida scuola di teorici dell'idraulica.
Studiò sia matematica che medicina, ma la sua passione furono fin dalla giovinezza i fiumi. Egli fu il primo a dedicare un trattato alla misura della corrente dei fiumi e a ricoprire una cattedra di Idrometria all'università. Essendo una branca di studio quasi totalmente nuova, Guglielmini fu presto famoso per la sua attività sperimentale, sul campo e in laboratorio. Da essa trasse numerose intuizioni fondamentali per lo studio delle correnti, anche se, essendo uno dei prima ad occuparsi di questi problemi, raramente riuscì ad elaborare leggi e definizioni oggettive e funzionali.
Ad esempio fu Guglielmini a descrivere per la prima volta il risalto, cioè il fenomeno che si riscontra quando una corrente, resa veloce da un passaggio stretto, rallenta poi nuovamente, ma fu Giorgio Bidone, decenni dopo, a trattarlo in modo rigoroso. Del resto l'amore di Guglielmini per l'idraulica era proprio a senso unico.
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