آشنایی با قنات
تاریخچه قنات
قنات که توسط مقنیان ایرانی اختراع شده، هزاران سال قدمت دارد. قديميترين قنات ثبت شده در تاريخ به سه هزار سال پيش (٣٠ قرن قبل)، بر ميگردد كه در آذربايجان و ارمنستان حفر گرديده است.
طویلترین قناتی که تاکنون در ایران حفر شده ، در حوالی گناباد از توابع خراسان است که 70 کیلومتر طول آن است و عمیقترین مادر چاه قناتهای ایران به روایتی 400 متر و به روایت دیگر 350 متر عمق دارد و آن مربوط به قنات " قصبه" گناباد است. این قنات نه تنها بزرگترین قنات دنیا است، بلکه تنها منبع آب زنده گناباد به حساب میآید و هیچ چشمه یا رودخانهای در منطقه بیابانی این شهر به جز این قنات پیدا نخواهید کرد؛ قناتی كه باعث رشد این شهر شد و آن را به یكی از مهمترین و پر رفت و آمدترین شهرهای كشور تبدیل کرد.
در حال حاضر در ايران حدود ٤٠٠٠٠ قنات به طول ٢٧٢٠٠٠ كيلومتر وجود دارد كه فقط در استان خراسان ٧٢٣٠ رشته قنات با آبدهي ١٨٥٠٠٠٠٠٠٠ سانتي متر مكعب در ثانيه وجود دارد يعني ٩ برابر ذخيرهی سد كرج و ١٤٠ برابر ذخيرهی سد طرق. در تهران، دست كم ٣٠٠ رشته قنات شناخته شده، خفتهاند كه طول بعضي از آنها به ١٨٠٠٠ متر ميرسد.
طبق آمار یونسکو حدود 60 درصد قنات های موجود در 35 کشور جهان متعلق به ایران است و بیشترین قناتهای کشور نیز به ترتیب در استانهای خراسان رضوی- خراسان جنوبی- یزد- اصفهان - مرکزی -کرمان و همدان قرار دارند. این اختراع که امروزه شهرت جهانی پیدا کرده ، بعدها از ایران به بسیاری از کشورهای جهان انتقال یافته و مورد استفاده مردم در دیگر نقاط دنیا قرار گرفته است.
تعریف قنات
قنات مجموعهای است از چند میله (چاه) و یک یا چند کوره (دهلیز یا کانال زیرزمینی)که با شیبی کمتر از شیب سطح زمین، آب موجود در لایه آبدار مناطق مرتفع زمین مثل رودخانهها، مردابها و برکهها را به کمک نیروی ثقل زمین جمعآوری میکند و به نقاط پست و کم ارتفاع میرساند. به عبارت دیگر قنات را می توان نوعی زهکش زیرزمینی دانست که آب جمع آوری شده توسط این زهکش به سطح زمین آورده میشود و به مصرف آبیاری یا شرب میرسد. همچنین چاههای نیمهعمیق که در کف با یک شعاع خاص عریض میشوند و بوسیلهی پمپ آب از آنها خارج می شود حالت خاصی از یک قنات است که پمپ به جای خشکهکار وظیفه به سطح آوردن آب را انجام می دهد.
حفر قنات معمولاٌ از مظهرآن که همان سطح زمین است و خشک میباشد، شروع و به مناطق آبده مادر چاه ، ختم میشود. بنابراین، اول دهانه قنات یا هرنج که خشک است و بعد اولین چاهها یا میلهها که اینها هم خشک است و آب ندارد و به اصطلاح قسمت خشککار قنات نامیده میشود، حفر میشود. بعد کار به طرف قسمت بالا دست که همان قسمتهای آبده و بیشتر آبده زمین باشد، ادامه پیدا میکند.
فقر منابع آبهای زیر زمینی و خشک شدن بسیاری از قناتها یا کاهش آبدهی آنها موجب شده است در چند سال اخیر احیا و بازسازی قنات ها به دلیل استحصال آب برای مصارف شرب و کشاورزی و دامپروری مورد توجه مسئولان قرار گیرد. از آنجا که ایران کشوری کم آب است این منابع، ثروتی عظیم محسوب میشوند.
در ایران لغت کاریز نسبت به سایر واژهها رایجتر بوده و هست. پس از پایان حفر قنات و آمادهسازی آن، برای آنکه به درستی و مناسب بودن شیب کف کوره قنات پی ببرند در ابتدای قنات مقداری کاه میریختند تا بدین صورت سرعت آب قنات را بدست آورند. به همین علت قنات را کاهریز نامیدند و به مرور زمان به نامهایی چون کهریز و کاریز، کاهرز و... تبدیل شده است.
اجزای قنات
چاهها: که به آنها در موقع حفر، میله هم گفته میشود، علاوه بر مجاری انتقال مواد حفاری شده به خارج، عمل تهویه کانال زیرزمینی را نیز انجام میدهد و راه ارتباطی برای لایروبی، تعمیر و بازدید از داخل قنات نیز به شمار میرود.
مظهر قنات: آغاز قنات، همان دهانه قنات است که مظهر قنات نامیده میشود. مظهر قنات جایی است که آب از دل قنات بیرون میآید و ظاهر میشود و میتواند برای آبیاری و دیگر مصارف مورد استفاده قرار بگیرد.
پیشکار قنات:قسمت انتهایی قنات، پیشکار قنات نامیده میشود.
مادر چاه: در آخرین قسمت قنات، مادر چاه قنات قرار دارد. از طرف دیگر هرچه سطح آب زیرزمینی پایینتر باشد، عمق مادر چاه بیشتر میشود.
خشکهکار: قسمتهایی از قنات را گویند که با حفر آنها هنوز آب بیرون نمیآید.
ترهکار: قسمتی که آبدار است (قسمت انتهایی)، یا قسمت آبده قنات نامیده میشود.
مزایای حفر قنات:
- آب قنات بدون صرف هزینه فقط با استفاده از نیروی ثقل از زمین خارج میشود.
- آب قنات در مقابل آبی که از چاه استخراج میشود، ارزانتر تمام میشود.
- آب قنات دائمی است و در مواقع اضطراری کشت و احتیاج زراعت به آب، قطع نمیشود.
- منابع آب زیرزمینی توسط قنات دیر تمام میشود و استفاده طولانی دارد. هر چند بطور دائم چه مصرف شود و چه خارج گردد.
معایب قنات:
- در زمینهای هموار و نواحی که آب زیرزمینی شیب کافی ندارد و نیز زمینهای خیلی سست و ماسهای امکان حفر قنات نیست.
- آب قنات ، بطور دائم جریان دارد و قابل کنترل نیست. روی این اصل ، مدام باعث تخلیه آب زیرزمینی میشود. در فصولی که به آب احتیاج نیست و یا احتیاج به آن خیلی کم است، امکان جلوگیری از جریان و یا کنترل آن وجود ندارد.
- قنات نسبت به چاه در مقابل سیل و زلزله و امثال اینها آسیب پذیر است و خرابی در قناتها بعضی مواقع طوری است که احیا مجدد آنها یا ممکن نمیباشد و یا از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست.
- قنات به خاطر این که از سفرههای آب زیرزمینی کمعمق استفاده میکند و این منابع هم غنی نیست و دارای نوسان زیاد است، لذا قنات نسبت به تغییرات سطح آب زیر زمینی خیلی حساسیت دارد. در فصول گرم که گیاه به آب بیشتری نیاز دارد و نیز در فصول و سالهای خشک ، آب قنات کم میشود.
خطراتی که قناتها را تهدید میکند:
به عنوان مثال برداشتهای بیرویه از منابع آبهای زیر زمینی سطح این آبها را در استان همدان کاهش داده به طوریکه توان ذخیره آب در دشتهای آن در یک دوره 30 ساله حدود 28 متر افت آب داشته است و این روند هرساله با شدت بیشتری تکرار می شود.
- با توجه به خشکسالی و کمآبی در سالهای گذشته و همچنین نبود دسترسی دایم به آبهای سطحی استفاده از منابع آبهای زیر زمینی در بخشهای کشاورزی، شرب شهری و روستایی و صنعت همیشه یکی از مهمترین راهها بوده است و برداشت بی رویه از این منابع باعث کاهش آب دهی دشتها و در نهایت خشک شدن تعداد زیادی از چشمهها و قنوات در سالهای اخیر شده است.
- عدم بارندگی مناسب (برف)، عدم لایروبی به موقع قنوات توسط بهرهبرداران و حفر چاههای غیرمجاز در حریم قنات را از دلایل کاهش آب دهی و خشک شدن آن میدانند.
- قناتها به دلیل اینکه در سفرههای آبهای زیر زمینی کمعمق استفاده میشوند و این منابع نیز با بروز خشکسالی و کمآبی در سالهای اخیر غنی نشدهاند دارای نوسان زیاد و کاهش آبدهی هستند از طرفی بهرهگیری از چاههای کشاورزی نیز سالانه چندین میلیون ریال هزینه برق و سوختهای فسیلی برای پمپاژ آب از اعماق زمین را به دنبال دارد بنابراین لایروبی قناتها از اهمیت زیادی برخوردار است در صورتی که لایروبیها به موقع انجام نشود کل قنات ریزش کرده و از بین رفته و دیگر آبی از آن خارج نمی شود و در برخی مواقع خرابی در قنات ها به گونهای است که احیاء مجدد آن غیر ممکن یا به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست.
مقدمات حفر قنات
برای حفر یک قنات ابتدا مقنی به شناسایی یک سفرهی آب عمیق می پردازد که شرایط لازم برای حفر قنات را داشته باشد. با توجه به صعوبت کارهای لازم برای احداث قنات، معمولاً آن را در مناطقی حفر میکنند که دارای اقلیم کمآب و خشک هستند و با توجه به این که این کمآبی اقلیم باید از طریق سفرههای زیرزمینی جبران شود معمولاً سعی در یافتن سفرههای دائمی و بزرگ می شود. درون زمین دو نوع سفرهی آبی وجود دارد. نوع اول، سفرههای سطح الارضی هستند که منشاء آب موجود در رودخانهها و چشمهها میباشد. نوع دوم سفرههای عمیق زیرزمینی هستند که آب آنها تنها از طریق حفر قنات یا چاه عمیق امکان پذیر است. البته این سفرههای آب زیرزمینی تنها زمانی قابل استفاده هستند که بهطور مرتب و به اندازه کافی تغذیه شود و این در شرایطی ممکن است که یک سری رشته کوه با ارتفاعی به اندازه مناسب که مانع عبور ابرهای بارانزا شود، موجود باشد. بنابراین محل ایدهآل در قسمت کوهپایهها قرار دارد جایی که نزولات آسمانی به حداکثر میرسد و سیلابها جمع میشود و همچنین قشر و لایههای خاک آن بسیار نفوذ پذیر باشد. از دیگر شرایط حفر یک قنات وجود یک شیب از طرف سطح آب سفره زیرزمینی به سوی رشتههای پایین سمت کوهپایه است تا به این صورت آبهای سفرهی زیرزمینی امکان جاری شدن و به قول محلی سوار شدن بر دشت را داشته باشد. بنابراین همانطور که دیدیم اولین مسئله در احداث یک قنات تشخیص سفره آب زیرزمینی است. معمولاً برای یافتن سفرهی زیرزمینی مقنی با دو حالت مواجه است. در حالت اول مقنی از سفرهی آب زیرزمینی که قبلاً یک قنات اولیه از آن استخراج شده است و دارای ظرفیت حجمی و آبی زیادی است قنات دیگری حفر میکند.
اما در حالت دوم مقنی مجبور به یافتن سفرهی آب زیرزمینی مناسب است که معمولاً مقنیهای کارکشته و با تجربه که عموماً کهنسال هستند بر حسب تجربه و شناخت از طبیعت این کار را انجام میدهند. مقنیها معمولاً از 4 روش پی به وجود آبهای زیرزمینی میبرند.