قنات

در کتاب مینوی خرد که در دوره ساسانی نوشته شده است آمده است: ... و نیز آب نهانی در زیر زمین را به دیدار خورشید آوردن و به کشت و ورز و آبادانی و سود و آسایش و خوشی مردمان و ستوران و گاوان و گوسفندان به کار بستن، به نیروی خرد ممکن است
در یسنا 42 آمده است ما به سرچشمه های آب درود میفرستیم و به گذرگاههای آب درود میفرستیم.

قنات کانال آب زیرزمینی است که آب را از اعماق زمین در بالا دست به سطح زمین در پایین دست انتقال می دهد. کلمه قنات عربی است ولی سیستم آبرسانی قنات در ایران ابداع شده است.
عمده مناطق ایران گرم و خشک هستند. زندگی در این مناطق فاقد باران و آب روان کافی غیر ممکن است، ولی ایرانیان با استفاده از قنات توانسته اند نیاز خود با آب را رفع کنند و صحراهای خشک را آباد کنند. مناطق گرم و خشک سایر مناطق دنیا مانند استرالیا فاقد سکنه هستند اما در ایران نه تنها شهرها و روستاهای فراوانی وجود دارد بلکه تولیدات کشاورزی مناطق گرم و خشک شامل میوه، سبزی و دانه های روغنی صادر نیز می شود.

بر اساس آمار وزارت نیرو در حدود 36300 قنات در ایرن شناسایی شده اند. قنات در کشورهایی که بخشی از ایران بوده اند یا ارتباط فرهنگی با ایران داشته اند دیده می شود. در بین النهرین بخصور عراق و سوریه، پاکستان و افغانستان، غرب چین، کشورهایی جنوب روسیه، کشورهای جوان حاشیه خلیج فارس، شمال آفریقا و جنوب اروپا قنات دیده می شود اما تعداد قناتهای موجود درون ایران به تنهایی از تعداد کل قناتهای خارج از ایران بیشتر است.

روستای گرمه در کویر مرکزی ایران

قدیمی ترین قنات ها و منابع مکتوب

در کاوشهای سال 2014 آثار به جا مانده از قناتی در نزدیکی سد سیمره کشف شد که به هزاره سوم پیش از میلاد بر میگردد. در منطقه مکا که عمان امروزی است، قناتی از هزاره دوم پیش از میلاد کشف شده است. سارگون دوم در حمله خود به حوالی دریاچه ارومیه در اوایل قرن هفتم پیش از میلاد از یک قنات نام برده است. در سال 2003 پس از زلزله بم یک قنات کشف شد که بیش از 2000 سال عمر دارد و در اواخر دوره هخامنشی حفر شده بود. قنات قصبه گناباد که همچنان فعال است در دوره هخامنشی ساخته شده است. از دوره هخامنشی به بعد استفاده از قنات بسیار رواج یافت و این شاید یکی از برگهای برنده هخامنشیان در مقابل مادها بود زیرا آنها با استفاده از قنات می توانستند سرزمینهای کشاورزی و در نتیجه مردم بیشتری را در اختیار داشته باشند. هرودوت هم در ظهور هخامنشیان به فعالیتهای کشاورزی آنها اشاره کرده است. سیلاکس فرمانده نظامی داریوش اول در فتح مصر ساخت یک قنات را در مصر در 518 پ م به پایان می رساند.  سایر قناتهای مصر و سوریه در دوره رومیان ساخته شده است.

آشنایی هخامنشیان با تکنولوژی حفر تونل را در حملات نظامی نیز می بینیم. هخامنشیان در حملات خود به شهرهایی که دیوار دفاعی داشتند از حفر تونل در زیر دیوار استفاده می کردند تا به درون شهر یا قلعه دسترسی پیدا کنند. این نوع تونلهای نظامی در حملاتی به مناطقی در ترکیه و قبرس ثبت شده است. 

قنات باید هرساله تمیز شود. در هر بهار مقنی ها طول قنات را پیمایش می کنند تا مشکلات آنرا حل کنند. در این صورت قنات می تواند هزاران سال آبدهی داشته باشد. قناتهایی در ایران هستند که بیش از دو هزار سال آبدهی دارند. این در حالی است که سیستم های مشهور آبدهی روم همه به آثاری باستانی تبدیل شده اند.

پولیبیوس یونانی در قرن دوم پیش از میلاد قناتی را در یکی از صحراهای پارس شرح داده است و گفته ایرانیان به صورت مرموزی آب را به سطح زمین می رسانند. ویتروویوس در کتاب خود در 80 پ م ساخت قنات را از نظر تکنیکی توضیح داده است. جمعی از نویسندگان به درخواست عبدالله بن طاهر خراسانی در قرن هشتم قمری کتاب قونی را نوشته اند و در آن ساخت قنات را شرح داده اند. حسن بن حاسب در 1010 میلادی در کتاب استخراج آب‌های پنهانی روش ساخت و نگه داری قنات را شرح داده است.

توسط Karajī, Muḥammad ibn al-Ḥusayn - http://dla.library.upenn.edu/dla/medren/pageturn.html?id=MEDREN_4825651&rotation=0&currentpage=58، مالکیت عمومی، Link

مهندسی قنات

روش ساخت قنات در طول چند هزاره زیاد تغییر نکرده است. اولین قدم، شناسایی آب در بالادست است که معمولا در پای کوه و ابتدای دشت قرار دارد. محل این آب زیر زمینی با پیمایش سطحی توسط افراد خبره انجام می شود. سپس با حفر چاههای آزمایشی آنرا امتحان می کنند تا از پایداری آن مطمئن شوند. سپس مقنی ها حفر چاه مادر قنات را شروع می کنند. چاه مادر معمولا یک متر قطر دارد. اگر مقنی ها خوش شانس باشن در عمق پایین تر از 16 متری به آب می رسند اما گاهی تا عمق صد متری نیز پایین می روند. حفاری باید در پاییز انجام شود که فصل کم آبی است و این امکان را می دهد تا چاه هر چه عمیق تر کنده شود.
مرحله بعدی پس از تعیین محل چاه مادر محاسبه مسیر و شیب کانال قنات بر پایه  محل خروجی قنات است. شیب کانال قنات معمولا 1 به 1500 است. اگر شیب کمتر باشد گندآب ایجاد می شود و اگر بیشتر باشد جریان آب باعث خوردگی می شود و قنات ریزش می کند. کنترل شیب توسط ریسمان و شاقول انجام می شود.

در ابتدا توسط ریسمان، عمق چاه مادر محاسبه می شود. ارتفاع چاههای بعدی در کاغذ حساب می شود و عمق چاهها در حین حفاری مرتبا با ریسمان کنترل می شود. سختی کار در این است که  برای محاسبه عمق چاهای بعدی باید اختلاف ارتفاع سطح زمین نیز در نظر گرفته شود.
حفاری کانال قنات از محل خروجی قنات شروع می شود زیرا در صورتی که آب به تونل بیفتد، شیب تونل باعث تخلیه آنمی شود و حفاری می تواند در سر تونل ادامه یابد. محل خروجی قنات معمولا میدان شهر یا روستا یا زمین کشاورزی فردی است که هزینه ساخت قنات را پرداخت میکند. درون کانال در محل خروجی آب معمولا سنگفرش می شود تا در مقابل طوفان دوام بیشتری داشته باشد.راهروی قنات معمولا کمتر از یک متر عرف و یک و نیم متر ارتفاع دارد.
مسئله بعدی تعیین امتداد مسیر است. این کار توسط دو چراغ روغنی انجام می شده است. از روی زمین امتداد مسیر تا چاه مادر مشخص است. در این امتداد ریسمانی روی زمین گذاشته می شود.با اختلاف یک متر روی این ریسمان دو علامت زده می شود و در زیر این دو علامت یک چاه تخلیه کنده می شود. پس از حفر چاه به عمق محاسبه شده دو چراغ نفتی دقیقا در زیر دو علامت به ته چاه انتقال داده می شوند. این دوو چراغ مه در ته چاه قرار میگیرند دقیقا در امتداد مسیر قنات هستند و مقنی ها که حفاری کانال را شروع می کنند مرتبا خود را بااین دو چراغ می سنجند. آنها باید امتداد مسیر حفاری خود را با چراغ یکی کنند. برای این کار با یک چشم از وسط راهرو به چراغها نگاه می کنند. اگر امتداد کانال درست باشد باید دو چراغ را روی هم به صورت یک نقطه ببینند. اگر کانال منحرف شده باشد دو چراغ به صورت دو نور مجزادیده می شوند و مقنی می تواند بفهمد چگونه باید مسیر را اصلاح کند.

وقتی تونل در خاک بکر و محکم حفر می شود نیازی به استحکام ندارد ولی خاک دستی، رسی و ناپایدار باعث ریزش سقف تونل می شود. با این شرایط باید قطعاتی در تونل کارگذاشته شود تا از ریزش آن جلوگیری کند .

از قطعات بتنی در تحکیم راهروی قنات استفاده شده است- مرجع تصویر

کیفیت اکسیژن درون تونل با رنگ شعله چراغ روغنی کنترل می شود. هر وقت رنگ شعله غیرعادی باشد مقنی ها تونل را ترک می کنند تا از گاز گرفتگی کشته نشوند. در این صورت یک چاه عمودی به کانال در حال حفاری حفر می شود تا گاز تخلیه شود .

معمولا درکنار خروجی قنات یک استخر نیز ساخته می شود تا آب قنات را در خود نگه دارد تا در موقع لزوم از آن استفاده شود.
در برخی موارد وقتی آب قنات به مصرف کشاورزی می رسد آنرا گل آلود می کنند تا نفوذ کمتری به زمین داشته باشد و مسافت بیشتری را طی کند. با این روش هوشمندانه حجم هدردهی آب در جوی کمتر می شد.

استخر کشاورزی در کنار خروجی قنات- روستای ازمیغان طبس

قنات های ایران در دشتهایی قرار دارند که در همسایگی کوهی هستند. آب کوه ها در بستر زیر زمینی کنار کوه دخیره می شود و ساکنان دشتهای دوردست آب ذخیره شده را توسط قنات استخراج می کنند. در همه جای ایران قنات دیده می شود اما عمده آنها را میتوان در دشتهای زیر دید: دشت تهران، گرمسار، سمنان، شاهرود، سبزوار، مشهد، گناباد، زرند، اصفهان، کاشان، یزد و قزوین. در این سرزمین ها که معمولا بارش سالانه کمتر از 300میلیمتر در سال است گندم و جو به وسعت زیاد و همچنین صیفی جات، انواع میوه، هندوانه و خربزه و سبزیجات کشت می شوند. در دهه اخیر هم دانه های روغنی و کتان کشت شده اند. با وجود سدهای فراوان و چاههای عمیق سالهای اخیر هنوز قناتها بخش مهمی از منابع آبی کشاورزی را تامین می کنند .
طول قناتها بسیار متفاوت است و به شیب زمین و فاصله روستا تا منبع آب بستگی دارد. این فاصله در زمینهایی که شیب زیاد دارند کمتر است زیرا با حفر یک تونل افقی کوتاه در زمین پر شیب خیلی زود به عمق زیاد زمین بالا دست می رسیم اما در مناطق کویری ایران قناتها طولانی تر هستند. قناتهای 70کیلومتری در کرمان و 30 تا 40 کیلومتری در اطراف یزد دیده می شوند. قناتهای قزوین و تهران به ندرت از 10 کیلومتر طولانی تر هستند. طول متوسط قناتهای اصفهان 15 کیلومتر است .
در قزوین زرند و اصفهان قنات با عمق چاه مادر بیش از 100 متر وجود ندارد. در سبزوار و کرج قناتهایی با عمق چاه مادر بین 150تا 200 متر وجود دارند. عمده قناتهای تهران چاه مادر کم عمق در حدود 30 متر دارند هرچند قنات با عمق چاه مادر بیش از 150 متر نیز وجد دارد. در گناباد حداقل چهار قنات با عمق چاه مادر بیش از 250 متر دیده می شود. عمق چاه مادر در مناطق کویری و تخت کمتر از قناتهای مناطق کوهستانی است .
معمولا خروجی آب قنات از 300 متر مکعب در ساعت بالاتر نمی رود. بیشتر قناتها خروجی آبی در حدود 60 تا 100 متر مکعب در ساعت دارند. در شاهرود و اصفهان دو قنات با خروجی آب 900 متر مکعب در ساعت حفر شده اند. بیشترین آبدهی قنات از اسفند تا خرداد ماه است و از شهریور تا آبان ماه زمان کم آبی قنات است .

قنات پیر باغچه خامنه

استفاده از راهروی آبی زیرزمینی جهت خنک کردن بنا

از آب قنات برای خنک کردن ساختمان نیز استفاده می شود. در شهرهای بیابانی کوره قنات از ارتفاع حدود چند متری زیر زمین عبور می کند. در کوچه های شهر پله هایی از سطح زمین به قنات ساخته می شوند و امکان دسترسی به آب را به همه مردم می دهند. این دسترسی های زیرزمینی فضایی خنک و سایه را نیز در اختیار رهگزران قرار می دهند تا از گرمای تابستان در امان باشند. در خانه ها روی قنات بادگیر ساخته می شد . بادگیرها هوا را به جریان می اندازند و هوایی که از روی آب قنات عبور می کند فضای اتاق را خنک می کند. ترکیب بادگیرو آب روان قنات در اکثر خانه های سنتی شهرهای بیایانی ایران دیده می شوند. اما قدمت این سیستم بسیار قدیمی تر از معماری دوره اسلامی است. کاخ حرمسرای تخت جمشید دارای جوی و تونل آب بوده که از سمت جنوب صفه آب آن تخلیه می شده است. جهت باد منطقه نیز از جنوب به شمال است. بادی که وارد جوی آب می شده از سمت دیگر درون کاخ خالی می شده و در گرمای تابستان باعث خنکی بنا می شده است .

آب انبار با سه بادگیر در شهر یزد

نمونه هایی از راه آبهای زیرزمینی صفه تخت جمشید که آب در آنها روان بوده و از آنها برای خنک سازی کاخها استفاده می شده است.

متاسفانه آب بسیاری از قناتها در حال خشک شدن است. برای نمونه در دو دهه منتهی به انقلاب اسلامی نوسازی کشاورزی دشت قزوین شروع شد وتعداد زیادی چاه عمیق با موتور آب دیزلی احداث شد. در ابتدا چاه ها بازدهی بیشتری از قنات داشتند اما ادامه کار آنها باعث فروکش سطح آب زیرزمینی کرد و قناتهای قزوین خشک شدند. هم اکنون نیز چاه ها را عمیق تر و عمیق تر میکنند تا به آب بیشتری برسند و سطح آب هم چنان در چال فروکش است .
در کل کشور سوریه بسیاری از قناتها خشک شده اند. دولت سوریه در دهه 1950 پس از بالا رفتن قیمت کتان کشاورزها را تشویق به کشت کتان کرد. تولید کتان نیاز به پمپ آب دیزلی دارد و آب قنات کفاف آنرا نمی دهد. استفاده بیش از حد از پمپ آب باعث پایین افتادن سطح آب زیرزمینی در سوریه شد. پس از این دوره تنها درقسمتهای محدودی در سوریه که کتان کشت نشده بود قنات زنده باقی ماند .

قناتهای شاخص ایران

قنات مون در اردستان دو طبقه راهرو دارد که با هم سه متر اختلاف ارتفاع دارند و در 800 سال پیش ساخته شده است. این دو راهرو به دو چاه مادر ختم می شوند که 27 و  30 متر عمق دارند

قنات وزوان در میمه سه سد زیر زمینی دارد. در اواخر پاییز که نیازی به آب برای کشاورزی نیست دریچه سنگی سدها بسته می شوند و آب از قنات خارج نمی شود. آب چهار ماه درون سدها ذخیره می شود و در ابتدای فروردین دوباره دریچه ها باز شوند. در این صورت خروجی آب قنات از حالت عادی بیشتر می شود. سدهای زیر زمینی در بستری سنگی حفر شده اند و آب از آن هدر نمی رود. این قنات استثنایی در دوره ساسانیان حفر شده است. این قنات 1800 متر طول و 64 حلقه چاه دارد و عمق چاه مادر آن 18 متر است. بزرگترین سد در فاصله 1200 متری چاه مادر در عمق 16 متری حفر شده است و 9متر ارتفاع دارد. دو قنات  ابو زیدآباد و تلک‏‌آباد  کاشان نیز از جمله قناتهایی هستند که سد زیر زمینی دارند.

قنات هشتاد کیلومتری زارچ طولانی ترین قنات ایران است. این قنات 2115 چاه دارد و در دوره پیش از اسلام حفر شده است. در دوره اسلامی مسجد جامع یزد در کنار خروجی آب این قنات درست شده است و آب مسجد از این قنات تامین می شود. قنات در نیم قرن پیش 150 متر مکعب در ساعت خروجی آب داشته است .

قنات مزدآباد اصفهان با 100 متر عمق و 18 کیلومتر طول در دوره ساسانی ساخته شده است و آبدهی بسیار بالایی دارد .

قنات قصبه گناباد با عمق چاه مادر 300 متری عمیق ترین قنات ایران است. ناصر خسرو طول آنرا 4 فرسنگ و عمق آنرا 700 گز ثبت کرده است. قناتهای گناباد تنها منبع آب این شهر به حساب می آیند. قنات قصبه 470 حلقه چاه دارد .

قنات بلده فردوس که تنها منبع آب این شهر است در دوره ساسانی حفر شده است. آب این قنات پس از آبیاری شهر 35 کیلومتر در باغها روان است. در آسیاب سنتی فردوس هنوز پخت نان سنتی انجام می شود .