בשתי החפירות נחשפו שני קטעים של אמת המים התחתונה (שטח A — אורך 34 מ'; שטח B — אורך 15 מ'; איור 3) ומצפון להם קיר של מדרגת עיבוד (W20). באמת המים התגלו ארבעה שלבי בנייה (1–4; איורים 4, 5), שנבנו זה מעל זה, ולא זה לצד זה כמו בצד המערבי של הגיא. הם מתוארכים למן התקופה הרומית ועד לתקופה העות'מאנית. קירות האמה מהשלב הקדום (4) שימשו יסוד לכל השלבים המאוחרים שנבנו מעליהם.

 
שלב 4. מתחת לשלבים המאוחרים של האמה נחשף קטע קצר מהשלב הקדום ביותר של האמה (L27; אורך 1.4 מ', רוחב תעלת האמה 0.2 מ', עומק 0.16 מ'; איור 6). האמה נבנתה בקטע זה בקו ישר בציר מערב–מזרח. היא הושתתה על סלע קירטון, שיושר בחציבה. קירות האמה (W6 ,W5) מתרחבים כלפי חוץ, ועל כן חתכה דמוי חרוט. הקירות נבנו מאבני גיר לבנות והם טויחו מפנים בטיח לבן שמעורבים בו חצצים וחרסים כתושים. רצפת התעלה (L38) עשויה מטיח קשה, שהושתת על אבני שדה קטנות. לא התגלה באמה ממצא מתארך, אך ברור כי זמנה קדום לאמה משלב 3 (להלן). על כן יש לשער כי האמה נבנתה בתקופה הרומית הקדומה.
 
שלב 3. קטע מהתעלה של אמה זו (L26; אורך 3.75 מ', רוחב 0.4 מ'; איורים 6, 7) נחשף מעל לשלב 4. חתך האמה מלבני ורוחבה כפול מזה של האמה הקדומה. רצפת התעלה (L25) הושתתה על יציקה קשה (L30) של טיח אפור בהיר שמעורבים בו חרסים כתושים, פחם, סיד ואבנים קטנות; יציקה זו הוכנסה לתוך התעלה של האמה משלב 4. מפלס הרצפה של התעלה גבוה כדי 0.13 מ' ממפלס התעלה של האמה משלב 4. התעלה נתחמת בשני קירות (W2 ,W1), שנחשפו לכל אורך החפירה מעל הקירות של האמה משלב 4 (איור 8). קירות 1 ו-2 נבנו מאבני שדה במגוון מידות וטויחו מבפנים ומחוץ בטיח אפור ולבן. במקום שבו חוצה האמה את הגיא, בחלקו המערבי של שטח A, התגלה לאורך האמה, במרחק של 0.5 מ' מצפון לה, קיר תמך נמוך (W3; איור 9). הוא נבנה מאבני צור גדולות ובינוניות, שצבען הכהה בולט ביחס לצבע הבהיר של האמה. קיר תמך זה נחשף גם בחלקו המזרחי של הגיא (סולימני 2012, W1). נראה כי הקיר נועד למנוע הצטברות סחף באמה ואולי גם כדי לסמן את גבולה. באשר לסימון האמה התחתונה יש להזכיר כתובת יוונית מן התקופה הביזנטית, שנתגלתה באזור בית לחם, ובה נכתב שאין לנטוע או לזרוע במרחק 15 רגל מן האמה, ואם מישהו יעבור על הצו דינו מיתה ורכושו יוחרם (וילנאי תשי"ב:378; מזר 189:1989).
על פני השטח ובהצטברות אדמה סמוך לאמה התגלו כמה מטבעות שאינם באתרם, ובהם שני מטבעות שנטבעו על ידי אלכסנדר ינאי או מחקים מטבעות כאלה (ר"ע 143130, 143131), מטבע שנטבע על ידי שליט חשמונאי לא ידוע (ר"ע 143129) ומטבע מימי הקיסר הביזנטי מרקיאנוס (450–457 לסה"נ; ר"ע 143318). בתשתית קיר תמך 3 ובתשתית קיר 1 של האמה התגלו מעט חרסים מן התקופה הרומית הקדומה וכן מן התקופה הרומית המאוחרת וראשית התקופה הביזנטית, ועל כן נראה כי שלב 3 של האמה לא נבנה לפני התקופה הביזנטית.
 
שלב 2. בשלב זה נחשף קיר תמך גבוה ורחב (W4; רוחב 1.4 מ', גובה מרבי 2.1 מ'; איורים 10, 11), שנבנה מאבנים גדולות, שלוכדו במלט לבן. הוא הושתת על מילוי של אדמה חומה (L29), שנועדה לפלס את פני השטח המשופעים ולשמור על השיפוע המינימלי של האמה. הפנים החיצוניים של הקיר טויחו בשכבת טיח לבן, ששולבו בה חצצי צור וחרסים. מעל קיר התמך חודשו קירות 1 ו-2 של האמה משלב 3. בשלב זה הוכנס אל תוך תעלה 26 של האמה משלב 3 צינור חרס שחור (L14b; ר' איורים 7, 9), שנבנה מחוליות (0.15–0.17 מ' קוטר פנימי, כ-0.41 מ' אורך; איור 1:12), שצדן האחד רחב וצדן האחר צר. החוליות הונחו כשצדן הצר בצד צפון-מערב וצדן הרחב בצד דרום-מזרח בזמן שכיוון זרימת המים הוא לדרום-מזרח. החיבור בין החוליות נאטם בטיח לבן שהתקשה לאחר ההרכבה. הצינור כוסה מכל צדיו בחומר מליטה מאדמה אפורה-בהירה, סיד ושברי צינורות (L34; ר' איור 7); הכיסוי קיבע את החוליות. בצינור לא נתגלו פתחי ביקורת. בתוך צינור החרס התגלה משקע של טרוורטין, עדות לשימוש הממושך בצינור ולקושי לנקותו. נראה כי בשל הקושי לנקות את הצינור הוא נסתם תכופות והספקת המים לעיר שובשה, ובשל כך הוא הוחלף בצינור רחב שאפשר לנקותו (ר' להלן, שלב 1).
בקיר תמך 4, בין הנדבך השני לנדבך השלישי, נתגלה מטבע של השליט הממלוכי אל-מנצור מחמד (1361–1363 לסה"נ; מטבעת חמת; ר"ע 143128), המלמד שקטע זה של הקיר נבנה או שופץ לאחר אמצע המאה הי"ד לסה"נ. המקורות מן התקופה הממלוכית אינם מספרים על הכנסת צינור חרס לתוך אמת המים לירושלים ולפיכך קשה להכריע אם הצינור הונח בתקופה זו או בראשית התקופה העו'תמאנית. ידוע מן המקורות כי בתקופות אלה נערכו באמה התחתונה כמה שיפוצים (סלמה וזילברמן 1986; מזר 189:1989–190; עמית 2013). ייתכן ששלב 2 קשור לשיפוץ האחרון שנערך באמה בימי הסולטן הממלוכי קאית ביי במרס 1483 לסה"נ, על ידי מושל סוריה קנאצוה אל-יחיאוי, שהיה גם פקיד גבוה בירושלים (אשתור תשט"ו:פב–פג; סלמה וזילברמן 93:1986).

 

שלב 1. בגובה של סנטימטרים אחדים מעל צינור 14b נחשף צינור חרס חום (14a; ר' איורים 6, 7, 9), שהחליף את הצינור משלב 2. הוא הונח מעל מילוי שלאדמה דקת גרגר (L31; ר' איור 7), שהושתת על כיסוי צינור 14b הישן. הצינור כוסה בחומר מליטה מאדמה צהבהבה-לבנבנה, אבנים קטנות וסיד. הצינור מורכב מחוליות רחבות וקצרות מאלה של הצינור הקודם (0.21–0.26 מ' קוטר פנימי, כ-0.38 מ' אורך; איורים 2:12; 13–15). החיבור בין החוליות נאטם בטיח לבן. הישר מעל צינור החרס נבנתה תעלה (L5; איורים 16–18), שטויחה בטיח לבן (L14 בחלק המערבי, L19 בחלק המזרחי). מפלס הרצפה של התעלה גבוה כדי 0.88 מ' ממפלס הרצפה של האמה הקדומה משלב 4 וכדי 0.75 מ' ממפלס הרצפה של האמה משלב 3. קירות 1 ו-2 של האמה מהשלבים הקודמים הוגבהו בכמה קטעים. בקטעים שבהם מתפתלת האמה נקדחו בקרקעית התעלה העליונה ובחלק מחוליות צינור החרס שמתחתיה פתחי ביקורת עגולים (9–10 ס"מ קוטר), שנועדו לפתיחת סתימות ולשחרור לחץ אוויר מהצינור (ר' איור 16). פתחים אלה נאטמו באבני שדה עגולות ושברי צינורות, שטויחו בטיח לבן. כשנדרש לתקן את הצינור או לפתוח סתימה נפתחו פתחי הביקורת בצינור והמים זרמו בתעלה שמעליו עד לפתיחתו המחודשת של הצינור. באופן זה הובטחה הספקת מים סדירה בכל עת, ואף אפשר היה להשתמש בתעלה ללא הצינור. באחד מקטעי התעלה התגלו עליה לוחות אבן גדולים ושטוחים לכיסוי (L21; ר' איורים 16, 17), שנועדו להבטיח את ניקיון המים. לוחות כיסוי דומים התגלו במקומות רבים לאורך אמה זו. באדמת הסחף שהצטברה בתוך התעלה, מתחת ללוחות הכיסוי (L6), נתגלו שברים רבים מחוליות צינור 14a.
קטע של צינור החרס החום משלב זה נתגלה באמת המים התחתונה ממערב לבריכת הסולטן. צינור זה סיפק מים לסביל שנבנה על גשר דרך חברון בשנת 1536 לכבוד סולימאן הראשון ('המפואר'), וייתכן שהיה בשימוש עוד לפני כן (בארי 2011). שיפוץ אמת המים התחתונה ובניית צינור החרס החום הושלמו חמש שנים מאוחר יותר (1541) על ידי מחמד צ'לבי א-נקאש, הפקיד העות'מאני שהיה אחראי על תחזוק אמת המים שהובילה מבריכת שלמה לירושלים (סלמה וזילברמן 94:1986).
 
קיר מדרגה. במרחק של כ-15 מ' מצפון לאמת המים בשטח B התגלה קיר תמך של מדרגת עיבוד (W20; איור 19). הוא נבנה בכיוון צפון–דרום מאבני צור כהות, והשתמר לגובה מרבי של חמישה נדבכים. נראה שמדרגת העיבוד שהקיר תמך בה נהרסה בימינו. באדמת סחף שהצטברה ממזרח לקיר וביסודות הקיר נתגלו שברי כלי חרס מן התקופות הרומית המאוחרת והביזנטית, המלמדים כי הקיר נבנה לא לפני תקופות אלה.