فرادرسقنات چیست و چطور تشکیل می‌شود؟ – به زبان ساده
قنات، سیستمی متشکل از چندین تونل و چاه متصل به هم است که به منظور دسترسی به منابع آب زیرزمینی جهت تامین آب آشامیدنی و کشاورزی در مناطق گرم و خشک مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل عبور آب قنات از لایه‌های زیر زمین، میزان تبخیر و آلودگی آن بسیار کم است. ایرانیان باستان، اولین افرادی بودند که از این سیستم برای انتقال آب از نواحی پرآب به نواحی کم‌آب استفاده می‌کردند. امروزه، قناتهای زیادی در نواحی کویری ایران نظیر یزد، کرمان و اصفهان وجود دارند. طول برخی از این قنات‌ها به بیش از ۷۰ کیلومتر می‌رسد. در این مطلب از مجله فرادرس قصد داریم ببینیم قنات چیست و چگونه ساخته می‌شود. علاوه بر این، ساختار قنات و کاربردهای این سیستم آبرسانی جالب را مورد بررسی قرار می‌دهیم. در نهایت، ضمن بیان کاربردهای قنات، ویژگی‌های بارز قناتهای ایران را مرور می‌کنیم.
منابع آب در کره زمین به سه گروه آب‌های سطحی، آب‌های زیرزمینی و آب باران تقسیم می‌شوند. در بسیاری از نقاط دنیا، مردم از نعمت آب‌های سطحی و آب باران محروم هستند. همین موضوع، آنها را به سمت بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی سوق می‌دهد. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد که از متداول‌ترین و مهم‌ترین آنها می‌توان به حفر چاه و قنات اشاره کرد.
قنات چیست؟
قنات، یک سیستم آبرسانی باستانی است که با استفاده از تونل‌های زیرزمینی و چاه‌ها، آب موجود در یک منبع زیرزمینی (مانند آبخوان) را به سطح زمین انتقال می‌دهد. آب قنات، برای مصارف خانگی و یا کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
قنات، یک راه‌حل هوشمندانه برای تامین آب در مناطق خشک است. این سازه مهندسی، امکان انتقال آب در مسافت‌های طولانی را فراهم می‌کند. نکته جالب در سیستم قنات این است که فرآیند انتقال آب در آن، بدون نیاز به سیستم‌های مکانیکی (نظیر پمپ) و تنها با انرژی طبیعی انجام می‌گیرد.
بر اساس شواهد، اولین قناتهای تاریخ، در حدود ۳۰۰۰ هزار سال پیش و در نواحی مرکزی ایران ساخته شدند. سپس، فناوری ساخت قنات، به دیگر بخش‌های خاورمیانه (مانند افغانستان)، آفریقای شمالی (مانند مصر)، اروپا (مانند اسپانیا) و حتی آمریکای جنوبی (مانند پرو) انتقال یافت.
امروزه بسیاری از قنات‌ها، هنوز در حال استفاده هستند. این موضوع، پایدار و موثر بودن این سازه‌ها در مدیریت آب را نمایش می‌دهد. در بخش‌های بعدی، بیشتر راجع به تاریخچه قنات صحبت خواهیم کرد.
قنات چگونه کار می کند؟
قنات، تنها با استفاده از نیروی جاذبه و بدون نیاز به پمپ، آب را از منابع زیرزمینی به سطح زمین انتقال می‌دهد. ساختار قنات، متشکل از چندین شفت (چاه‌های عمودی) و یک کانال (تونل نسبتا افقی) است. کانال قنات، با یک شیب ملایم ساخته می‌شود. یک طرف این کانال، به منابع آب زیرزمینی برخورد کرده و طرف دیگر آن، به سطح زمین برخورد می‌کند. به دلیل وجود شیب و بر اثر نیروی جاذبه، آب در درون کانال به جریان می‌افتد و به سطح زمین می‌رسد.
قنات‌ها، امکان انتقال آب در فواصل طولانی را فراهم می‌کنند؛ زیرا تبخیر آب در زیر زمین بسیار کم است و آب زیادی در طول مسیر از بین نمی‌رود. همین ویژگی، قنات را به یکی از بهترین سیستم‌های آبرسانی در مناطق گرم تبدیل می‌کند.
قنات از چه اجزایی تشکیل می شود؟
تصویر زیر، اجزای مختلف قنات را نمایش می‌دهد.
بخش‌های قنات عبارت هستند از:
- «مادرچاه» (Mother Well): دورترین چاه از مظهر قنات است که انتهای آن به سفره آب زیرزمینی متصل می‌شود. عمق مادرچاه، معمولا به ۱۰۰ متر می‌رسد. این چاه یا شفت عمودی، معمولا ۱ متر قطر دارد. بیشترین عمق ثبت شده برای یک مادرچاه، نزدیک به ۳۵۰ متر است.
- «شفت دسترسی» (Access Shaft): چاه‌ها یا شفت‌های عمودی هستند که در فاصله منظم از یکدیگر بالای مسیر جریان آب در قنات حف می‌شوند. به این شفت‌ها، میله‌چاه نیز می‌گویند. میله‌چاه، امکان دسترسی به مسیر جریان آب و انجام عملیات تعمیر و نگهداری را فراهم می‌کند.
- «کانال قنات» (Qanat Channel): تونل آبرسانی قنات است که با یک شیب ملایم حفر می‌شود. این تونل، مسیر جریان آب از سفره آب زیرزمینی در انتهای مادرچاه تا سطح زمین را فراهم می‌کند. به عبارت دیگر، ورودی کانال قنات در سطح زمین و انتهای آن در انتهای مادرچاه قرار دارد.
- «مظهر قنات» (Qanat Outlet): محل خروج آب زیرزمینی در ورودی کانال قنات (محل برخورد کانال با سطح زمین) است.
پس از مظهر قنات، آب وارد سیستم توزیع می‌شود. این سیستم می‌تواند شامل شبکه‌ای از سدها، دروازه‌ها و کانال‌ها باشد. به این ترتیب، آب برای مصارف آشامیدنی و کشاورزی در اختیار مصرف‌کنندگان قرار می‌گیرد.
معنی کلمه قنات چیست؟
قنات، یک کلمه عربی به معنی مجرا، لوله یا کانال است. در زبان انگلیسی، از کلمه «Qanat» برای اشاره به این سیستم آبرسانی استفاده می‌کنند. در کشورهای مختلف، از قنات با عبارت‌های دیگری نظیر لِوانت، فَلَج، پوکیوس و غیره یاد می‌شود. فارسی‌زبانان نیز عبارت کاریز را برای اشاره به قنات به کار می‌برند. ریشه این عبارت به کاهریز یا کَهریز بازمی‌گردد. بر اساس لغت‌نامه دهخدا، کاریز، آب روانی است که در زیر زمین از چاهی به چاه دیگر منتقل می‌شود.
قنات در چه مکان هایی حفر می شود؟
فناوری قنات، معمولا در مکان‌هایی با ویژگی‌های زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:
- عدم حضور رودخانه‌های بزرگ با جریان کافی برای تامین آب مورد نیاز کشاورزی
- نزدیکی نواحی مستعد کشاورزی به کوهستان‌های پربارش یا نواحی کوهستانی
- خشک بودن آب و هوا به همراه نرخ بالای تبخیر سطحی
- حضور آبخوان نسبتا عمیق (دشوار بودن حفر چاه‌های معمولی) در نواحی مستعد کشاورزی
یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین کاربردهای قنات، آبیاری زمین‌های کشاورزی است. روش‌های مختلفی برای آبیاری وجود دارند. یادگیری این روش‌ها، نیازمند آشنایی با منابع و ذخایر آب آبیاری، اندازه‌گیری آب، خصوصیات فیزیکی خاک، حرکت آب در خاک و نیاز آبی گیاهان است. فرادرس، یک فیلم آموزشی جامع و کاربردی را تهیه کرده است که ضمن معرفی ساختمان و مشخصات قنات، دیگر مباحث مرتبط با آبیاری عمومی را نیز به خوبی مطرح می‌کند. برای مشاهده این فیلم آموزشی بر روی لینک زیر کلیک کنید:
تاریخچه قنات چیست؟
تعیین زمان دقیق ساخت اولین قنات در دنیا، کار دشواری است. بسیاری از شواهد مورد استفاده برای مطالعه منشا این سازه زیرزمینی، به ارتباط زمانی آنها با سرامیک‌ها یا خرابه‌های باستانی اشاره می‌کنند. بر اساس نوشته‌ها و مستندات به دست‌آمده از تحقیقات باستان‌شناسان، به احتمال بسیار زیاد، ایران، محل تولد قنات است.
علاوه بر ایران، ترکیه و عراق نیز از اولین کشورهای استفاده‌کننده از قنات به شمار می‌روند. برخی از مطالعات، پیدایش قنات را به فعالیت‌های معدنی اولیه در مناطق کوهستانی این کشورها ارتباط می‌دهند.
در قرن هفتم پیش از میلاد، سارگون دوم، یکی از پادشاهان آشوری، طی بازدیدش از سرزمین پارس، با یک سیستم زیرزمینی تامین آب آشامیدنی برخورد کرد. فرزند او، شاه سِناخِریب، به راز این سیستم پی برد و آن را برای ساخت یک سیستم آبیاری به کار گرفت. در سال‌های ۳۳۱ تا ۵۵۰ قبل از میلاد، فناوری ساخت قنات به دیگر سرزمین‌های تحت سلطه امپراطوری پارس گسترش یافت. حاکمان هخامنشی، پاداش بزرگی را برای سازندگان قنات و نوادگان آنها در نظر گرفتند. این پاداش، شامل اختصاص سودهای حاصل از قناتهای جدید به شخص سازنده و پنج نسل بعدی او می‌شد. این سیاست تشویقی، ساخت هزاران قنات جدید و گسترش دیگر قنات‌ها را در پی داشت. به این ترتیب، از بین‌النهرین و سواحل مدیترانه در غرب تا افغانستان، آسیای مرکزی و ترکستان چین در شرق، از سیستم قنات بهره‌مند شدند.
طی دوران امپراتوری بیزانس در سال‌های ۶۴ تا ۶۶۰ میلادی (حدودا بین ۲۰۰۰ تا ۱۳۰۰ سال پیش)، قناتهای زیادی در سوریه و اردن ساخته شدند. در این دوران، فناوری این سیستم آبرسانی به شمال و غرب اروپا راه یافت. امروزه، آثار قناتهای امپراتوری روم در کشور لوکزامبورگ نیز دیده می‌شود. حمله اعراب به اروپا و شمال آفریقا، باعث ساخت قنات در مصر، قبرس، اسپانیا، جزیره سیسیل و جزایر قناری شد. فتح مکزیک توسط اسپانیا، زمینه گسترش سیستم قنات به این آمریکای جنوبی و کشورهایی نظیر پرو و شیلی را فراهم کرد. تصویر زیر، سیر گسترش فناوری قنات در کشورهای مختلف را نمایش می‌دهد. البته این توالی، تنها یک احتمال است. در واقعیت، احتمال توسعه مستقل قنات در مناطق دیگر دنیا یا توسعه قنات بدون ریشه گرفتن از فناوری پارس وجود دارد.
قنات‌ها، یکی از عوامل مهم در شناسایی محل زندگی انسان‌ها بودند. البته در طول تاریخ، شهرهای بزرگ همواره در مناطق کم‌ارتفاع نظیر دشت‌ها و در کف مناطق بین‌کوهی توسعه یافته‌اند. آب اغلب این شهرها، با حفر دستی چاه در سفره‌های آب زیرزمینی کم‌عمق تامین می‌شد. قنات‌ها، امکان دسترسی به آب‌های زیرزمینی عمیق در مخروط افکنه‌های نزدیک و گسترش زندگی انسان‌ها در مناطق خشک را فراهم کردند. در مطالب «جلگه چیست؟» و «فلات چیست؟»، در مورد عوارض زمین‌شناسی مهم و موثر در توسعه زندگی انسان‌ها صحبت کردیم. در ادامه این مطلب از مجله فرادرس، می‌خواهیم ببینیم بهترین منابع یادگیری در مورد قنات چیست و فرآیند ساخت این سازه چگونه انجام می‌شود.
بهترین راه و منبع یادگیری در مورد قنات چیست؟
قنات، سازه مهمی است که علوم مختلف را درگیر خود می‌کند. به دلیل قدمت چندهزارساله، قنات‌ها، سوژه مطالعاتی بسیاری از باستان‌شناسان بوده‌اند. پیدا کردن محل آبخوان‌ها و حفر قنات در لایه‌های پایینی زمین، نیازمند دانش زمین‌شناسی است. از این‌رو، زمین‌شناسان و مهندسان نیز این سازه را مورد مطالعه قرار می‌دهند. آب خروجی از قنات، برای مصارف کشاورزی و خانگی استفاده می‌شود. همین موضوع، حوزه‌های کشاورزی و مدیریت منابع آبی را درگیر این سیستم آبرسانی پیچیده می‌کند. در نتیجه، بهترین راه برای یادگیری در مورد قنات، مشخص کردن هدفتان از آشنایی با این سازه و انتخاب منبع تخصصی در رابطه با آن است. فرادرس، چندین فیلم آموزشی مفید و کاربردی را در زمینه‌های تخصصی کاربرد قنات تهیه کرده است که می‌تواند شما را در یادگیری پایه‌ای و اصولی حوزه‌های مرتبط با آن کمک کنند. برخی از پرطرفدارترین مجموعه‌ها و فیلم‌های آموزشی فرادرس در رابطه با قنات در ادامه آورده شده‌اند:
- فیلم آموزش آبیاری عمومی فرادرس
- فیلم آموزش زمین‌شناسی مهندسی فرادرس
- مجموعه آموزش مهندسی کشاورزی فرادرس
- مجموعه آموزش زمین‌شناسی فرادرس
قنات چگونه ساخته می شود؟
قنات، با حفر مجموعه‌ای از چاه‌های عمودی و یک کانال با شیب ملایم توسط شخصی به نام مقنی ساخته می‌شود. انتهای تمام چاه‌های عمودی به بالای کانال شیب‌دار راه دارد.
تمام حفریات قنات به یکدیگر متصل هستند. تصویر زیر، مقطع جانبی یک سیستم قنات را نمایش می‌دهد. در بخش‌های قبلی راجع به اجزای این تصویر صحبت کردیم.
به لطف نوشته‌های قدیمی، توضیحات دقیقی از روش باستانی ساخت قنات وجود دارد. ابوبکر کرجی، یکی از دانشمندان ایرانی قرن دهم میلادی (قرن پنجم شمسی)، کتابی را تالیف کرده است که در یکی از فصل‌های آن، به توضیح نحوه ساخت قنات می‌پردازد. بر اساس توضیحات کرجی، روش باستانی و امروزی حفر قنات، از نظر اصول شباهت زیادی به یکدیگر دارند. در ادامه، روش معمول برای اجرای سیستم قنات را توضیح می‌دهیم.
مرحله اول: پیدا کردن سفره آب زیرزمینی
اولین مرحله در ساخت قنات، پیدا کردن مخروط افکنه است. مخروط افکنه یا «بادبزن آبرفتی» (Alluvial Fan)، از برخورد جریان‌های آبی مناطق مرتفع کوهستانی و پرشیب با زمین‌های مسطح و کم‌شیب ایجاد می‌شود. مخروط افکنه، نشانه وجود یک منبع آب در لایه‌های پایینی زمین است.
مرحله دوم: حفر مادرچاه
پس از پیدا کردن مخروط افکنه، یک چرخ چاه بر روی سطح زمین، بالای سفره آب زیرزمینی قرار داده می‌شود. مقنی، خاک زیر این محل را حفر می‌کند. انتقال خاک حفاری شده به سطح، توسط سطل انجام می‌گیرد. پس از خارج کردن مواد کافی، یک دیواره کوتاه در اطراف ورودی شفت می‌سازند. این دیوار، از ورود مواد اضافی به درون شفت جلوگیری می‌کند. حفاری شفت عمودی تا رسیدن به سطح آب زیرزمینی ادامه می‌یابد. به این شفت، «مادر چاه» می‌گویند. اگر منبع آب در انتهای مادرچاه کافی باشد، مرحله بعدی شروع می‌شود.
مرحله سوم: رسم مسیر حرکت آب در کانال قنات
پس از اتمام حفاری و تکمیل مادرچاه، مقنی، مسیر کانال قنات را مشخص می‌کند. مسیر کانال، یک مسیر نسبتا افقی با شیب ملایم است که از مادرچاه شروع می‌شود و تا سطح زمین ادامه می‌یابد. تعیین شیب جریان آب در قنات، اهمیت بسیار زیادی دارد. اگر این شیب کم باشد، جریان آب ضعیف و ناپیوسته خواهد بود. در صورت زیاد بودن شیب، رسوبات در کانال تجمع می‌کنند یا جریان آب، باعث آسیب رسیدن به کانال می‌شود.
مرحله چهارم: حفر چاه های دسترسی عمودی
پس از تعیین دقیق مسیر کانال قنات، عملیات حفر شفت‌های عمودی در این مسیر آغاز می‌گردد. مقنی، در فواصل منظم (معمولا ۲۰ تا ۳۰ متر)، یک شفت عمودی حفر می‌کند. این شفت‌ها با عنوان «میله‌چاه» شناخته می‌شوند و به منظور دسترسی به کانال جهت لایروبی، تعمیر و تهویه هوا مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، چاه‌های دسترسی به عنوان شاخصی برای اطمینان از درست بودن شیب کانال در نظر گرفته می‌شوند.
مرحله پنجم: حفر کانال انتقال آب
پس از اتمام فرآیند حفاری چاه‌های دسترسی، نوبت به حفر کانال یات تونل انتقال آب می‌رسد. عملیات حفاری کانال، از محل مورد نظر برای خروج آب شروع می‌شود. به این نقطه، «مظهر قنات» می‌گویند. حفاری کانال تا مادرچاه ادامه می‌یابد. ابعاد کانال قنات معمولا به گونه‌ای است که امکان تردد حداقل یک نفر در آن وجود دارد. در برخی از نواحی (مخصوصا در مظهر قنات)، دیواره و سقف تونل را با استفاده از نگهدارنده‌ها تقویت می‌کنند تا از ریزش آن و مسدودی جریان آب جلوگیری شود. اگر سنگ اطراف تونل پایدار باشد، نیازی به استفاده از نگهداری نیست.
تعمیر و نگهداری از قنات
با رسیدن کانال آب مادرچاه و سفره آب زیرزمینی، فرآیند احداث قنات به پایان می‌رسد. با این وجود، اتمام ساخت قنات، به معنای تمام شدن فعالیت مقنی نیست. مقنی‌ها، وظیفه نگهداری و تعمیر قنات را برعهده دارند. این فعالیت شامل تمیز کردن مواد معدنی، نمک و دیگر رسوبات جمع شده در کانال و بهسازی نواحی آسیب‌دیده کانال است.
ساخت قنات، نیاز به نیروی انسانی ماهر دارد. افراد حاضر در این عملیات، معمولا از دانش کافی در حوزه‌های زمین‌شناسی، آب‌شناسی و اصول مهندسی بهره می‌بردند. به همین دلیل است که قنات‌ها در طول هزاران سال، پایداری خود را حفظ کرده‌اند. فرادرس، یک فیلم آموزشی جامع را در زمینه زمین‌شناسی مهندسی تهیه کرده است که در آن به آموزش مباحث مربوط به منابع آب زیرزمینی و روش‌های بهره‌برداری از آنها (مانند حفر قنات) می‌پردازد. برای مشاهده این آموزش بر روی لینک فیلم آموزش زمین‌شناسی مهندسی فرادرس کلیک کنید.
ویژگی های قنات های ایران
فلات مرکزی ایران، ناحیه‌ای با اقلیم گرم و خشک است که متوسط بارندگی سالیانه در آن، بسیار کمتر از میانگین جهانی است. این موضوع به همراه افزایش جمعیت، طبیعتا باعث مشکل تامین آب آشامیدنی و کشاورزی می‌شود. با این وجود، خلاقیت ایرانیان و ساخت قناتهای متعدد، تا حدی این چالش را برطرف کرده است. بر اساس مطالعات صورت گرفته، ایران چیزی بیشتر از ۲۲ هزار قنات دارد. طول کانال‌های زیرزمینی این قنات‌ها به بیش از ۲۷۰ هزار کیلومتر می‌رسد. تمام این کانال‌ها و چاه‌های متصل به آنها به روش دستی ساخته شده‌اند.
دبی آب قناتهای ایران، بیشتر از ۵۵۰ مترمکعب بر ثانیه بوده است. این دبی، معادل ۷۵ درصد از آبی است که از رودخانه فرات به دست بین‌النهرین می‌ریزد. با این حجم آب می‌توان مساحت بیش از ۱ میلیون هکتار را آبیاری کرد. در واقع، شهرهای بیابانی مرکز ایران که امروزه مشاهده می‌کنید، بدون شبکه عظیم قناتهای فعلی، یک بیابان بی‌آب و علف می‌بودند.
ایران به عنوان مهد قنات در دنیا شناخته می‌شود. به همین دلیل، در سال ۲۰۱۶ میلادی (۱۳۹۵ شمسی)، سازمان آموزشی، علمی و فرهنگی سازمان ملل متحد یا به اختصار «یونسکو» (UNESCO)، ۱۱ قنات ایرانی را در فهرست میراث جهانی یونسکو قرار داد. قنات قصبه گناباد، قنات بلده فردوس، قنات حسن‌آباد مشیر، قنات زارچ، قنات ابراهیم‌آباد اراک، قنات مزدآباد، قنات عمومی وزوان، قنات مون، قنات گوهرریز جوپار، قنات اکبرآباد بم و قنات قاسم‌آباد بم، قناتهای ثبت شده ایران در فهرست جهانی یونسکو هستند.
قدیمی ترین قنات ایران چیست؟
قنات قصبه یا کاریز کیخسرو، قدیمی‌ترین قنات ایران و جهان است. این قنات در شهر گناباد استان خراسان رضوی قرار دارد. قدمت قنات قصبه به حدود ۲۵۰۰ تا ۲۷۰۰ سال پیش می‌رسد. این قنات از ۴۲۷ چاه آب با مجموع طول ۳۳۱۱۳ متر تشکیل می‌شود.
طولانی ترین قنات ایران چیست؟
قنات زارچ، طولانی‌ترین قنات ایران و جهان است که به عنوان بلندترین کانال زیرزمینی دنیا نیز در نظر گرفته می‌شود. این قنات در بخش زارچ در استان یزد قرار داشته و طولی نزدیک به ۸۰ کیلومتر دارد. عمق قنات زارچ، حدود ۳۰ تا ۴۰ متر از سطح زمین است. این قنات، یکی از جاذبه‌های توریستی یزد به شمار می‌رود.
عمیق ترین قنات ایران چیست؟
قنات قصبه، عنوان عمیق‌ترین قنات ایران و جهان را نیز به خود اختصاص می‌دهد. عمق مادرچاه کاریز کیخسرو بیشتر از ۳۶۰ متر است. بعد از این قنات، قنات ابراهیم‌آباد اراک با عمق ۱۱۴ متر، قنات مزدآباد با عمق ۷۰ متر، قنات گوهرریز جوپار با عمق ۵۰ متر و قنات حسن‌آباد مشیر با عمق ۴۰ متر، از دیگر قناتهای عمیق ایران و جهان به شمار می‌روند.
کاربردهای قنات چیست؟
اصلی‌ترین کاربرد قنات، تامین آب مورد نیاز برای مصارف خانگی و کشاورزی است. از دیگر کاربردهای این سیستم آبرسانی می‌توان به خنک‌سازی و ذخیره‌سازی آب اشاره کرد.
کاربرد قنات در خنک سازی چیست؟
ترکیب قنات و بادگیر، امکان بهره‌مندی از یک کولر طبیعی به همراه یک منبع آب طبیعی را فراهم می‌کند. بادگیرها، برج‌هایی هستند که در بام ساختمان‌ها و به منظور تهویه و خنک‌سازی فضای درون خانه‌ها ساخته می‌شوند. این سازه‌ها، هوای گرم بیرون رو دریافت می‌کنند و با عبور آن از روی آب، یک هوای خنک و مطبوع را به وجود می‌آورد. به این ترتیب، هوای خانه تهویه می‌شود.
در خانه‌هایی که امکان ایجاد حوض در طبقه همکف وجود ندارد، ایجاد یک مسیر دسترسی به آب قنات در زیرزمین و امتداد کانال بادگیر تا روی این آب، به عنوان یک روش جایگزین برای خنک‌سازی و تهویه خانه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد قنات در ذخیره سازی آب و یخ چیست؟
در گذشته، ذخیره‌سازی آب در مناطق گرم و خشک، معمولا با ایجاد حوض یا استخرهای سرپوشیده در زیر زمین انجام می‌گرفت. یکی از روش‌های پر کردن این حوض‌‌ها، استفاده از آب قنات بود. از دیگر کاربردهای قنات، می‌توان به تامین آب مورد نیاز برای تهیه یخ و ذخیره‌سازی یخ‌ها در یخچال اشاره کرد. مردم، ذخیره‌سازی آب و یخ را معمولا در زمستان انجام می‌دادند تا در فصل گرما، با مشکل کمبود آب مواجه نشوند.
فواید قنات چیست؟
تا به اینجای مطلب، بسیاری از ویژگی‌های سیستم آبرسانی قنات را معرفی کردیم. اغلب این ویژگی‌ها، به عنوان فواید قنات‌ها محسوب می‌شوند. به عنوان مثال، زیرزمینی بودن مسیر انتقال آب و عدم تبخیر آن، طبیعی بودن مکانیزم جریان و عدم نیاز به پمپ، تجدیدپذیری و تمیزی آب اشاره کرد. البته در مورد تجدیدپذیری آب قنات، بحث‌هایی وجود دارد که در بخش‌های بعدی به آن می‌پردازیم. در ادامه، چند مورد از فواید دیگر قنات‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
جلوگیری از بیابان زایی
قنات‌ها، آب تازه را از مناطق کوهستانی به سمت مناطق خشک و بیابانی منتقل می‌کنند. این فرآیند، باعث کنترل شوری خاک در مناطق بیابانی و جلوگیری از بیابان‌زایی می‌شود. کاهش میزان نمک در خاک، حاصلخیزی خاک را بهبود می‌بخشد و زمینه را برای توسعه پایدار کشاورزی فراهم می‌کند.
مقاومت در برابر بلایای طبیعی
قنات‌ها، از مقاومت بسیار خوبی در برابر بلایای طبیعی نظیر زلزله و سیل بهره می‌برند. همین ویژگی، آنها را به یکی از قابل اعتمادترین سیستم‌های مدیریت آب در شرایط محیطی مختلف تبدیل می‌کند. دلیل اصلی مقاومت پایداری قنات‌ها، ماهیت زیرزمینی آنها است. البته باید توجه داشت که در صورت سست بودن جنس مواد اطراف قنات، باید دیواره تونل و چاه‌ها را با استفاده از مصالح مناسب، تقویت کرد. در غیر اینصورت، مزیت پایداری قنات‌ها از بین می‌رود و دیواره آنها مستعد ریزش می‌شوند.
توسعه جوامع و تقویت اقتصاد
آب قنات‌ها، زمینه رشد و پرورش محصولات کشاورزی را فراهم می‌کند. از زمان‌های گذشته، فراهم بودن زمینه کشاورزی در یک ناحیه، از مهم‌ترین دلایل انتخاب آن ناحیه برای زندگی انسان‌ها بوده است. امروزه این ویژگی، باعث ایجاد فرصت‌های شغلی بیشتر، رشد اقتصادی و بهبود کیفیت زندگی مردم می‌شود. علاوه بر این، قنات به عنوان یک عامل همبستگی میان مردم یک منطقه نیز به حساب می‌آید؛ زیرا مردم این منبع را به صورت مشترک مورد استفاده قرار می‌دهند.
جذب توریست
یکی از مزیت‌ها و کاربردهای قنات، جلب توجه گردشگران است. قنات‌ها، به عنوان جلوه‌های فرهنگ و تمدن یک منطقه در نظر گرفته می‌شوند. این سازه‌های باستانی، می‌توانند به عنوان جاذبه‌های توریستی مورد استفاده قرار بگیرند و اقتصاد منطقه را بهبود ببخشند. به عنوان مثال، تاریخچه، فناوری و عظمت قناتهای ایران در جهان زبانزد است. این قنات‌ها، مورد مطالعه تعداد زیادی از باستان‌شناسان جهان قرار گرفته‌اند. همین موضوع، باعث ثبت بین‌المللی قناتهای ایران شده و زمینه تبادل فرهنگی مردم کشورهای دیگر با مردم ایران را فراهم کرده است.
محدودیت های قنات چیست؟
در کنار تمام کاربردها و مزیت‌های انکارناپذیر قنات، محدودیت‌هایی در این سیستم آبرسانی وجود دارد که باید به آنها توجه کرد. در ادامه، برخی از مهم‌ترین محدودیت‌های قنات را به طور خلاصه توضیح می‌دهیم.
جریان متغیر و غیرقابل کنترل
جریان آب قنات، به طور مستقیم به سطح آب زیرزمینی بستگی دارد. سطح آب زیرزمینی ثابت نیست و به دلایل مختلف تغییر می‌کند. از این‌رو، جریان آب قنات‌ها، مخصوصا در ماه‌های سرد سال، متغیر و نامنظم است. همین موضوع، نیاز به مدیریت مصرف صحیح آب را دو چندان می‌کند.
امکان برداشت بیش از حد
در بخش‌های قبلی، تجدیدپذیر بودن منابع آبی قنات را به عنوان یکی از مزیت‌های این سیستم معرفی کردیم. این مسئله تا حد زیادی درست است اما با توجه به پیشرفت تکنولوژی و تجهیزات امروزی، امکان برداشت بیش از حد از منابع قنات به وجود آمده است. برداشت بی‌رویه، باعث کاهش شدید سطح منابع آبخوان می‌شود. علاوه بر این، جریان آب قنات، پیوسته است. به همین دلیل، هنگام پایین آمدن تقاضا برای آب قنات در برخی از ماه‌ها، جریان خروجی از قنات هدر می‌رود. در صورت مدیریت صحیح این آب و ذخیره آن، می‌توان مشکل برداشت بی‌رویه را تا حدی کنترل کرد.
نیاز به نگهداری و تمیزکاری
قنات‌ها، سازه‌هایی پایدار با نگهداری پایین هستند. فعالیت مداوم این سازه‌ها در طول هزاران سال، گواه همین موضوع است. با این وجود، گذر زمان باعث تجمع مواد معدنی، نمک‌ها و دیگر رسوبات در کانال قنات می‌شود. بنابراین، برای اطمینان از عملکرد صحیح قنات، باید آن را به طور دوره‌ای لایروبی کرد. به دلیل بزرگی قنات‌ها، نگهداری و تمیزکاری آنها می‌تواند نیازمند چندین نیروی کار و صرف هزینه زیاد باشد.
خطر کار در فضای زیرزمینی
مقنی‌ها، حرفه خطرناکی دارند. کانال قنات، معمولا به اندازه عبور و مرور یک نفر فضا دارد. در برخی از موارد، این شخص به سختی در فضای موجود جای می‌گیرد و کانال را حفاری می‌کند. علاوه بر این، کار کردن زیر چاه‌های عمودی نیز خطرات مختص به خود را به همراه دارد. ریزش سقف و دیواره کانال یا چاه‌ها، جان مقنی را به خطر می‌اندازند. البته در صورت رعایت نکات ایمنی و فراهم کردن نگهدارنده‌های مناسب، می‌توان خطر کار در قنات را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
سیل، یکی از اصلی‌ترین عوامل تخریب قنات است. اگر نگهداری از تونل و چاه‌ها به خوبی صورت نگرفته باشد، جریان شدید آب سیل می‌تواند دیواره‌ها را تخریب کرده و قنات را به یک مکان متروکه تبدیل کند. در ادامه این مطلب از مجله فرادرس، قصد داریم ببینیم تفاوت چاه با قنات چیست.
فرق چاه و قنات چیست؟
چاه، یکی دیگر از سازه‌های دست بشر است که مانند قنات، به منظور دسترسی به منابع آب زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته آب خروجی از چاه‌ها، علاوه بر مصارف خانگی و کشاورزی، برای مصارف صنعتی نیز به کار برده می‌شود. برخلاف قنات، چاه‌ها در حوزه‌های دیگری نظیر استخراج نفت و گاز، استخراج/اکتشاف ماده معدنی و مطالعه وضعیت زمین‌شناسی نیز کاربرد دارند.
یکی از تفاوت‌های اصلی بین چاه و قنات، ساختار آنها است. چاه‌ها، شفت‌های عمودی هستند که امکان دسترسی مستقیم به آب زیرزمینی را فراهم می‌کنند. به عبارت دیگر، یک چاه به تنهایی یک سازه مستقل محسوب می‌شود. در طرف مقابل، قنات‌ها، مجموعه‌ای از شفت‌های عمودی به همراه یک تونل نسبتا افقی است.
برای استخراج آب از درون اغلب چاه‌ها (به غیر از چاه آرتزین)، به یک نیروی خارجی نظیر پمپ نیاز است. در طرف مقابل، خروج آب از درون قنات، بدون نیاز به نیروی خارجی و به صورت طبیعی (با نیروی جاذبه) صورت می‌گیرد. به همین دلیل، آب چاه برای مصرف در نزدیکی محل حفر مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ در صورتی که آب قنات در فواصل طولانی (کیلومترها دورتر از منبع زیرزمینی) مصرف می‌شود.
به طور کلی، چاه، یک سازه نسبتا ساده است که با دسترسی مستقیم به آب‌های زیرزمینی، نیازهای خانگی، کشاورزی و صنعتی را به صورت محدود تامین می‌کند. در طرف مقابل، قنات، سیستمی پیچیده است که می‌تواند آب مورد نیاز برای مصارف خانگی و کشاورزی یک شهر را تامین کند.
