בעיות בהבאת מים לירושלים מרחוק ופתרונן

תוספת מי הגשמים והשיטפונות לא הספיקה לכל צורכי המים של העיר. לפיכך היה צורך בהבאת מים אל העיר ממקורות נוספים. לשם הוצאה לפועל של רעיון כזה היה צורך להתגבר על כמה בעיות:

1. מציאת מקור מים במקום גבוה מהעיר, שכן בעת העתיקה היה אפשר להוביל מים רק בכוח הכובד;
2. מציאת דרך להקמת תעלת מים שתתגבר על מכשולים טופוגרפיים – הרים ועמקים – בין מקור המים לבין העיר;
3. מציאת דרך למדוד שיפוע מתון – הפרש הגובה בין מקור המים לבין העיר אינו גדול אך המרחק הוא גדול, ומכאן ששיפוע התעלה צריך להיות מתון ביותר ולא ניכר לעין. בימי הבית השני, כבר מהתקופה ההלניסטית וביתר שאת בתקופה הרומית, פותחו טכנולוגיות להתגבר על הקשיים בהקמת תעלת מים ארוכה ובמדידת שיפועה.

לשלוש הבעיות שהוצגו נמצאו פתרונות:

1. באזור שמדרום לבית לחם אותרו כמה מעיינות הגבוהים בכמה עשרות מטרים מירושלים.
2. התגברות על מכשולים טופוגרפיים – הרים שחוסמים את התוואי של התעלות:
   א. עקיפת ההר על מדרונותיו מסביב – דבר הגורם להארכת תוואי התעלה;
   ב. חציבת מנהרה בהר והעברת התעלה דרכה – מקצר את התוואי אך כרוך בעבודה רבה של חציבה, ולכן כדאי רק אם כך מקצרים את התוואי במידה משמעותית ביותר;
   עמקים שחוצים את התוואי או ירידת פני השטח במידה רבה מדי:
   א. הרמת התעלה על קשתות (ומכאן הצורה הידועה של אמות המים הרומאיות – אקוודוקט) וחציית עמקים עמוקים במיוחד על גבי גשר;
   ב. בניית סיפוֹן – צינור סגור שיורד אל העמק ומטפס לצידו הנגדי. אם פתח הכניסה גבוה מפתח היציאה – על פי חוק כלים שלובים (מים בכלים שונים שביניהם מחבר צינור סגור ומלא מים יגיעו לאותו גובה) המים ימשיכו לזרום אל צידו השני של העמק.
3. לשם מדידת השיפוע נעזרו הבנאים בפֶּלֶס מים – צינור שקוף וסגור המלא במים פרט לטיפת אוויר. טיפת האוויר מגיעה למרכז הצינור כאשר הוא מאוזן לחלוטין.
   את הפלס הניחו על חצובה (מתקן עם רגליים) שבראשה שמו צינור חלול. כאשר החצובה הייתה מאוזנת, הצצה דרך הצינור אפשרה לגלות נקודה נוספת בנוף באותו גובה. כל מה שנותר הוא למדוד את הפרש הגובה המבוקש מאותה נקודה.

פתרונות אלו שימשו כולם בהקמת מערכת אספקת מים מרחוק לירושלים. חשוב לציין שגם לאחר הקמת המערכת היה צורך לתחזק אותה באופן שוטף, ובעיקר לנקות אותה ממשקעים גירניים שנוצרו בה (בדומה למשקע הגירני הנוצר בקומקום).