La Valle delle Fonti, sita sul versante occidentale dei Monti Pisani, sovrasta l’antico paese di Asciano (frazione del Comune di San Giuliano Terme). Morfologicamente è una stretta vallata racchiusa fra due giogaie montuose dalle scoscese fiancate, ad ovest il Monte di Mirteto, che la divide dalla valle di Asciano ed a est dal Monte di Costia Grande che la separa dalla Valle di Agnano. La lunga e stretta gola della Valle è percorsa dal torrente Zambra che trae la sua origine dal luogo denominato “Scarpa d’Orlando” e raccoglie le acque delle numerose scaturigini presenti sulle pendici. La parte più alta della valle è divisa da uno sperone che origina due valli secondarie; quella ad est raccoglie le sue acque nel torrente Zambra, quella ad ovest nel rio degli Ontanelli. Un’importante risorsa che ha dato il nome alla valle e che l’ha resa oggetto di sistemazioni e trasformazioni è l’acqua. Le sorgenti che attingono alle falde più profonde sono purissime; fin da tempi remoti l’acqua che sgorga da queste pendici è stata apprezzata ed amata per la sua caratteristica leggerezza.
La maggior parte delle scaturigini si trovano sul versante orientale della valle, sul lato cioè appartenente al Monte di Costia Grande e sulla prominenza detta Scarpa d’Orlando. Ciò dipende dalla conformazione geologica di questo territorio, costituito da starti inchinati di arenarie e scisti silicei magnesiaci. L’orientamento degli strati rocciosi è il medesimo per i due fianchi della Valle; per il monte di Costia Grande le testate superiori si trovano sul versante del monte verso Agnano e quelle inferiori nella Valle delle Fonti, allo stesso modo per il Monte di Mirteto le testate superiori si trovano nella Valle delle Fonti mentre quelle inferiori nella adiacente Valle di Asciano.
Generalmente, durante le precipitazioni, parte dell’acqua scola lungo il terreno e parte si infiltra negli strati della roccia, raggiungendo attraverso le fessurazioni naturali il versante opposto. In questo modo le acque che precipitano sul versante verso Agnano del Monte di Costia Grande, in seguito ad una lunga depurazione attraverso letti rocciosi, sgorgano purissime nelle sorgenti della Valle delle Fonti, così come quelle che si infiltrano sul versante orientale del Monte di Mirteto trovano lo sbocco nella adiacente Valle di Asciano. 
La mancanza di scaturigini nella pianura pisana ha reso ancora più preziose le sorgenti della Valle delle Fonti e durante la metà del Cinquecento nacque l’esigenza di incanalare queste acque e portarle sino a Pisa. In quel periodo infatti la città si riforniva con acqua piovana, depurata e raccolta in cisterne o nel peggiore dei casi con acque provenienti da pozzi che in molti casi attingevano da falde di origine salmastra. Fu per primo il Gran Duca di Toscana Cosimo I a voler costruire un acquedotto a condotta forzata per incanalare le acque della Valle delle Fonti. Risalgono alla seconda metà del Cinquecento le prime opere di canalizzazione delle sorgenti più importanti. L’acquedotto a condotta sotterranea del Gran Duca Cosimo I probabilmente non venne portato a termine, ma le strutture di presa create per questo primo impianto cambiarono la morfologia della Valle in quanto vennero deviati alcuni corsi d’acqua che impedirono ad alcuni molini allora esistenti di macinare. Con la costruzione dell’Acquedotto mediceo voluto dal Gran Duca Ferdinando I (figlio di Cosimo I) vennero nuovamente riutilizzate quelle opere idrauliche della Valle delle Fonti, e nei primi mesi del 1595 l’acqua di Asciano arrivò alle fontane di Pisa. (L’acquedotto mediceo venne costruito in un arco di tempo compreso fra il Marzo 1592 ed i primi mesi del 1595). Originariamente la raccolta ed il trasporto dell’acqua avveniva con l’utilizzo di cannonate in cotto, coperte e protette con murature realizzate a secco. L’acqua, riunita in un’unica tubazione veniva poi convogliata all’interno di una “peschiera”; la grande vasca (costruita al tempo dei condotti cosimiani) oltre ad avere la funzione di cisterna di raccolta serviva anche per interrompere il flusso dell’acqua e per far sedimentare i detriti in sospensione prima che avvenisse l’immissione nella canaletta situata sul dorso degli archi. Iltrasporto dell’acqua lungo la valle presentava però alcuni inconvenienti; durante i periodi di pioggia infatti i canali si riempivano di detriti trasportati a valle dagli innumerevoli rivoli e l’acqua delle polle si mescolava con quella di scolo. Per migliorare le prestazioni dell’acquedotto, nelle varie epoche, furono intrapresi vari tipi di lavori che consentirono di avere una certa garanzia sulla purezza delle acque ed una migliore stabilità nell’erogazione. I luoghi di presa vennero riparati con la costruzione di piccoli edifici in muratura chiamati bottinelli e le tubazioni di trasporto vennero inserite all’interno di murature costruite con pietrame e calcina. Nel tempo vennero inoltre aggiunte tutte quelle polle che man mano venivano scoperte e nel Settecento venne elaborato un sistema di raccolta dell’acqua dei torrenti. La rete delle prese, che oggi si dirama lungo la valle, si compone di numerosi bottinelli, alcuni di essi servono per incanalare l’acqua delle sorgive, altri posizionati lungo il percorso dei condotti, per ridurre la velocità del flusso dell’acqua ed interromperne il corso. Tutti i bottinelli, sia quelli di presa che di interruzione hanno al loro interno delle piccole vasche d’acqua, riempite in antichità con la ghiaia del Serchio, la cui funzione era quella di far sedimentare le eventuali particelle in sospensione. 
L’attuale conformazione della rete delle prese risale alla fine dell’Ottocento ed e il risultato di una serie di lavori realizzati nel 1890 dal Comune di Pisa atti ad aumentare la portata dell’acquedotto che cambiarono radicalmente l’assetto funzionale dell’impianto. Il bisogno di avere acque sempre più pulite e meno contaminate portò alla necessità di separare all’origine le acque più limpide da quelle più torbide. Vennero così distinte due differenti canalizzazioni l’una che trasportava le acque provenienti dalle sorgenti più profonde, l’altra che raccoglieva le acque provenienti dalle scaturigini più superficiali e dalle prese dei torrenti. Il “Servizio acque di Asciano” si divise in due rami, il “Servizio acque di polla” ed il “Servizio acque di serra”. I due rami correvano paralleli e separati.
SERVIZIO ACQUE DI POLLA Tutte le strutture appartenenti a questo ramo furono risistemate ed ingrandite. I bottinelli sia di presa alle sorgenti che di interruzione lungo il percorso vennero ricostruiti. A questo ramo appartengono la maggior parte delle strutture ancora in uso, come ad esempio la sorgente detta “Scarpa d’Orlando” (la porta d’ingresso è contrassegnata con il numero 1) che è una fra le più antiche polle che sia stata incanalata; essa è situata a 300 mt. sul livello del mare, la sua acqua mantiene sempre un elevato grado di purezza benché la sua portata risulti molto variabile in dipendenza dalle stagioni. Appartenenti a questo ramo sono anche quelle polle che sono soggette all’intorbamento; nei periodi piovosi però la loro acqua veniva deviata nel “servizio acque di serra” per essere depurata prima di venire immessa nella condotta verso Pisa, come è l’esempio della sorgente detta “delle 4 corna” (la porta d’ingresso è contrassegnata con il numero 8). Alcuni fra i bottinelli di riunione venivano utilizzati da entrambi gli impianti di trasporto. All’interno del bottinello di riunione detto “accanto alle 4 Corna”(la porta d’ingresso è contrassegnata con il numero 9). vi è un doppio sistema di vasche, l’una raccoglieva le acque di polla e l’altra le acque di serra.
SERVIZIO ACQUE DI SERRA I bottinelli di questo servizio mantengono tuttora la conformazione originaria poiché non subirono profonde modifiche di ristrutturazione durante i lavori di fine Ottocento. Il “servizio acque di serra” è attualmente in disuso; esso trasportava le acque delle sorgenti più sensibili all’intorbamento e quelle provenienti dalle prese dei torrenti. A questo ramo appartengono due fra le sorgenti più antiche che risultavano già incanalate nei primi decenni del Seicento, la Polla degli Ontanelli e la Polla di foce Pennecchia. Quest’ultima, essendo una sorgente di natura superficiale (agli inizi del Novecento la portata della sorgente era di minima 0,1 litri/sec. Registrati nel periodo estivo e di massima 1 litro/sec nel periodo invernale), venne collegata al servizio acque di serra, per questa ragione mantiene ancora le vecchie ed originarie tubazioni in cotto. Agli inizi del Seicento la sorgente era conosciuta con il nome di “Polla del Crogniolo” prese poi il nome del botro che le scorre accanto. Tutti i bottinelli che fanno parte di questo ramo, mantengono le antiche proporzioni con cui furono costruiti, non essendo stati oggetto di ristrutturazione. Sono per la maggior parte piccoli casottini in muratura, il più delle volte immersi nella boscaglia, in cui si può ancora scorgere quale fosse il vecchio metodo usato per il trasporto dell’acqua; essa intatti veniva fatta scorrere a volte lungo canali scavati nella roccia, altre volte all’interno di tubazioni in cotto smaltato. Il bottinello di presa detto “Serra Vittoria”, benché operante in questo ramo, venne ristrutturato poiché svolgeva anche la funzione di bottinello di riunione per entrambi i servizi. È posto a fianco della Zambra; al di sotto di esso parte una galleria in mattoni che sbarra in corso del torrente; l’acqua, per effiltrazione, riempie la galleria da cui viene prelevata tuttora tramite due sifoni. Questa struttura venne realizzata per incrementare il rifornimento idrico durante i periodi di magra, quando cioè le sorgenti raggiungevano le minime portate.
Le acque di questo servizio, una volta riunite, venivano convogliate all’interno del Filtro, un grosso edificio costruito apposta per la depurazione delle acqua torbide. L’acqua veniva immessa all’interno di una prima vasca contenente un letto di ghiaia a varia granulometria e sabbia che assicurava una prima sedimentazione delle impurità; successivamente passava nella seconda vasca, contenente un letto di sabbia, per un’ulteriore processo di depurazione. L’ultimo stadio del trattamento comprendeva il passaggio dell’acqua in una piccola vasca, posta sul lato nord dell’edificio deve l’attraversamento di un letto di carbone assicurava il raggiungimento di un notevole grado di purezza. All’uscita dal Filtro, che attualmente è in disuso, le acque dei due servizi venivano riunite e convogliate verso Pisa, solo una piccola parte di esse entrava nel Cisternone Mediceo.
LE STRUTTURE DI DISTRIBUZIONE E REGOLAZIONE DELLA RETE DELLE PRESE Il Cisternone mediceo è una grossa piscina limaria e di raccolta posta a valle delle prese. L’edificio venne ricostruito, su un altro preesistente, nel 1695 sotto il Granducato di Cosimo III. All’interno vi è una grande vasca coperta destinata a deposito d’acqua chiara che veniva erogata quando le sorgenti si intorbavano. L’attuale capienza della cisterna è di circa 366 metri cubi d’acqua che rendevano autonomo l’impianto per 8 — 10 ore, mentre l’acqua torbida delle sorgenti veniva deviata dai fontanieri e riversata nel vicino torrente. L’ingresso dell’acqua nell’edificio avveniva all’interno di una piccola vasca, dal cui fondo partivano tre tubazioni che gettavano nella cisterna. Dalla base della grande vasca, parte una tubazione in uscita che corre all’interno di una galleria sotterranea interamente percorribile larga 1 mt e alta 1,30 mt circa, che arriva sino alla Casa del fontaniere, dove un tempo si regolava l’esatta quantità d’acqua da immettere nelle tubazioni dirette a Pisa, il Fontaniere d’Asciano infatti aveva “l’ufficio di aprire e chiudere le chiavi maestre, lasciar passare solo quella determinata quantità d’acqua giorno per giorno, e solo quella che ha avuto il tempo di diventar limpida e perfetta”.
Il primo nucleo dell’edificio del Casone delle Fonti risale al periodo di costruzione dell’acquedotto, in esso vi abitavano i fontanieri che lavoravano e risiedevano stabilmente nella valle. All’interno dell’abitazione si ritrovano chiari i segni del tempo nelle iscrizioni che ricordano la fine dei lavori intrapresi a cavallo del primo decennio del Seicento dal 4° Gran Duca di Toscana Cosimo II. Dall’ edificio partiva il secondo tratto di galleria sotterranea che aveva il suo termine nel bottino di riunione denominato “la Guglia”. Questo bottinello è tuttora il punto di incontro delle acque provenienti dalla Valle delle Fonti con quelle della Valle di Asciano (Per aumentare la portata dell’acquedotto nel 1868 vennero allacciate alcune polle della Valle di Agnano (poi abbandonate) e nel 1896 vennero allacciate 7 polle della Valle di Asciano, di cui n° 3 fonti dette del 1° rinchiuso; n0 1 fonte detta del pozzo; n° 2 fonti dette della Ragnaia; n0 i fonte detta del Pino.) allacciate all’impianto nel 1896. Dal bottinello della “Guglia” parte l’ultimo tratto di galleria sotterranea che porta l’acqua fino all’ultima struttura di fondovalle della rete delle prese, il bottinello di San Rocco; in esso avviene lo scambio fra due condotte differenti, da una sotterranea a forte pendenza si passava ad una sopraelevata su archi a minima pendenza che conduceva l’acqua sino a Pisa (attualmente il trasporto dell’acqua di Asciano non avviene più sul dorso degli archi). Una lapide posta sul portone d’ingresso ricorda i lavori di ristrutturazione compiuti nel 1774 dal Gran Duca Pietro Leopoldo di Lorena. L’interno del bottinello è coperto da una cupola, sulla cui sommità una piccola lanterna fa filtrare la luce. Un tempo l’acqua proveniente dalla galleria sotterranea sgorgava all’interno di una bianca vasca marmorea per poi gettarsi nella sottostante e meno preziosa vasca ovale, posta a livello del pavimento. Qui si concludeva il percorso dell’acqua lungo la valle, poiché proprio da questo bottinello partiva la struttura sopraelevata, prima su muro pieno e poi su archi che arrivava sino alla città di Pisa.