Часто используемое в шахтах и, вероятно, в других местах (например, для сельскохозяйственного дренажа), обратное водяное колесо с верхним выбросом было римским нововведением, помогавшим удалять воду из самых нижних уровней подземных выработок. Оно описано Витрувием в его труде De architectura, опубликованном около 25 г. до н. э. Остатки таких систем, найденные в римских шахтах более поздними горнодобывающими операциями, показывают, что они использовались последовательно, чтобы поднимать воду на значительную высоту.
Римский автор Витрувий дает подробные инструкции по строительству устройств для осушения и описывает три варианта «тимпана» в главе X « De architectura» . Это большое колесо, оснащенное ящиками, которые в первой конструкции охватывают весь диаметр колеса. В ящиках просверлены отверстия, чтобы в них попадала вода, так что когда ящик погружается в воду, он входит и поднимается по мере поворота колеса. Когда он достигает вершины поворота, вода вытекает в канал. Затем он описывает второй вариант, в котором ящики установлены только на концах колеса, так что, хотя объем переносимой воды намного меньше, она переносится на большую высоту. Последний вариант представляет собой бесконечную цепь ведер, и можно достичь гораздо больших подъемов, хотя и требуются большие усилия.
Плиний Старший, вероятно, ссылается на такие устройства в обсуждении серебряных/свинцовых рудников в своей Naturalis Historia . Испания производила больше всего серебра в его время, многие из серебряных рудников были начаты Ганнибалом. Одна из самых больших имела галереи, простирающиеся на одну-две мили в глубь горы, «водяные люди» (по-латыни «aquatini») осушали рудник, и они
Тот факт, что они стояли , говорит о том, что они приводили колеса в действие, стоя наверху и вращая планки, а непрерывная работа создавала постоянный поток воды.
Фрагменты таких машин были найдены в шахтах, которые были вновь открыты в викторианскую эпоху в Испании, особенно в Рио-Тинто , где один пример использовал не менее 16 таких колес, работающих парами, каждая пара колес поднимала воду примерно на 3,5 метра (11 футов), таким образом, давая общий подъем 30 метров (98 футов). Система была тщательно спроектирована и работала людьми, наступающими на планки по бокам каждого колеса. Это не единичный пример, потому что Оливер Дэвис упоминает примеры из медного рудника Тарсис и Логроньо в Испании , а также из Дакии . Золотые месторождения в Дакии, теперь современной Румынии, были особенно богаты и интенсивно разрабатывались после успешного римского вторжения при Траяне . По словам Оливера Дэвиса, одна такая последовательность, обнаруженная в Руде в уезде Хунедоара в современной Румынии , имела глубину 75 метров (246 футов). Если бы она работала так же, как пример Рио-Тинто, потребовалось бы не менее 32 колес.
Одно такое колесо из Испании было спасено, и часть его теперь экспонируется в Британском музее . Некоторые компоненты пронумерованы, что позволяет предположить, что оно было изготовлено заранее над землей перед сборкой в подземных ходах. В 1930-х годах фрагмент деревянного ведра от дренажного колеса был найден в глубоких выработках на золотом руднике Долаукоти на западе Уэльса и теперь хранится в Национальном музее Уэльса в Кардиффе . Он был датирован углеродом примерно 90 годом нашей эры. С глубины 50 метров (160 футов) под известными открытыми выработками можно сделать вывод, что дренажное колесо было частью последовательности, подобной той, что была найдена в Испании . Форма края одного из подъемных ковшей почти идентична испанской, что позволяет предположить, что для изготовления устройств использовался шаблон.
Другим широко используемым устройством был архимедов винт , и примеры таких дренажных машин также были найдены во многих старых шахтах. На рисунках показано, что винты приводятся в действие человеком, наступающим на внешний корпус, чтобы повернуть весь аппарат как единое целое. Они также использовались последовательно, таким образом увеличивая подъем воды из выработок. Однако они, должно быть, были более сложны в эксплуатации, поскольку пользователю приходилось стоять на наклонной поверхности, чтобы повернуть винт. Чем круче уклон, тем больше был риск того, что пользователь соскользнет с верхней части винта. Несомненно, обратное водяное колесо было проще использовать с горизонтальной поверхностью хождения. С другой стороны, винт мог управляться рукояткой, прикрепленной к центральной оси , но это было бы более утомительно, поскольку вес оператора не ложился бы на рукоятку, как это происходит при движении сверху.
Как и обратное водяное колесо, улитка использовалась для многих других целей, помимо осушения шахт. Орошение сельскохозяйственных угодий было самым популярным применением, но любая деятельность, которая включала подъем воды, использовала бы эти устройства.
Несколько последовательностей водяных колес использовались в других местах Римской империи , например, знаменитый пример в Барбегале на юге Франции . Эта система также представляла собой стопку из 16 колес, но работала как обычное колесо с верхним выбросом, колеса приводили в движение каменные мельницы и использовались для помола зерна. Водяные мельницы работали от каменного акведука, снабжавшего римский город Арль , и остатки каменных мельниц все еще видны на земле сегодня, в отличие от подземных дренажных систем шахт, которые были разрушены более поздними горными работами. Другие такие последовательности мельниц существовали на Яникуле в Риме , но были скрыты и изменены более поздними зданиями, построенными поверх них.