حفر قنات در ایران؛ تاریخچه و روش حفر کاریز

در دل دشتی سوزان و خاکی ترک‌خورده، حفر قنات داستانی است از تلاش بی‌وقفه بشر برای به‌دست آوردن آب زلال. نیاکان ما با دستان پرتوان خود تونل‌های زیرزمینی می‌کاویدند تا جریان گرانش زمین، آب را از مادرچاه به سطح بفرستد و جان بخش زندگی‌های خشکیده شود. این روش بی‌نقص و پایدار، نه‌تنها نمادی از علم مهندسی آب در ایران باستان بود، بلکه با انتقال به چین، مراکش و حتی آمریکا، بخشی از یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای ایرانی در تاریخ فناوری محسوب شد.

از قنات زواره با قدمتی بیش از ۵۰۰۰ سال تا قنات گناباد – عمیق‌ترین قنات جهان با عمق ۳۵۰ متر – هر کاریز سندی زنده از نوآوری و پایداری است که در فهرست میراث جهانی یونسکو ثبت شده. در این نوشتار به بررسی ریشه‌های این فناوری، روش‌های مرسوم حفر تونل و…می‌پردازیم. همراه «دستی بر ایران» باشید تا رازهای کهن قنات و هنر حفر قنات را از نزدیک ببینید.

و آن‌که قناتی حفر کند، گویا جان‌ها را از تشنگی نجات داده است.

-ابن سینا (شیخ‌الرئیس)

بخش‌های مختلف قنات

قنات از چندین چاه یا میله‌ی عمودی در یک سطح شبیدار تشکیل شده است. در زیر این چاه‌ها راهرویی وجود دارد که به آن آبخوان یا سفره‌ی زیرزمینی گفته می‌شود. در ادامه، به معرفی بخش‌های اصلی هر قنات می‌پردازیم:

راهرو: راهرو یا تونل قنات، مجرایی افقی است که برای دسترسی به آب سفره‌ی زیرزمینی کنده می‌شود و ارتفاع آن حدود ۹۰ تا ۱۵۰ سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود تا کارگران حفر قنات به‌راحتی در آن رفت‌وآمد کنند.

مظهر قنات: جایی که آب قنات ظاهر می‌شود و در واقع محلی است که آبخوان قنات با زمین شیبدار هم‌سطح می‌شود.

میله‌چاه: به چاه‌هایی گفته می‌شود که در مسیر آبخوان حفر شده‌اند و کاربرد اصلی آن‌ها خارج‌کردن خاک حاصل از کندن آبخوان و ایجاد تهویه مناسب در مسیر قنات است. از میله‌چاه‌ها برای لایروبی و مرمت‌های لازم در مسیر آبخوان نیز استفاده می‌شود. قطر میله‌‌چاه‌ها بین ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر است و بنا به موقعیت قنات، فاصله‌ی بین آن‌ها از ۲۰ تا ۲۰۰ متر در نظر گرفته می‌شود.

مادرچاه: اولین چاهی است که در مسیر قنات کنده می‌شود و دورترین چاه به مظهر قنات به حساب می‌آید. مادرچاه عمیق‌تر از باقی چاه‌ها کنده می‌شود و چند چاه کوره در جهت‌های مختلف در آن حفر می‌شود تا جریان بیشتری از آب در آبخوان به دست بیاید.

خشکه‌کار: بخش‌هایی از قنات که با کندن آن‌ها هنوز آب به جریان نیفتاده است.

تره‌کار: قسمتی که بخش آبده قنات محسوب می‌شود و در آن، آب جاری شده است.

روش حفر قنات در قدیم

نیاکان ما با ابداع روش حفر قنات در قدیم، توانستند زندگی را در مناطقی که ناممکن به نظر می‌رسید، امکان‌پذیر کنند. ما آغاز و تداوم حیات را در بسیاری از شهرهای امروز ایران مدیون اختراع این روش و تلاش آن‌ها در حفر قنات هستیم.

اولین گام برای ساخت هر قنات، حفر چاه گمانه است که با هدف اثبات وجود آب و تعیین عمق سطح ایستایی صورت می‌گیرد. زمانی که چاه گمانه حفر می‌شود و به آب می‌رسند، باید تعیین کنند که آیا چشمه، جریان پایداری از آب را در یک لایه‌ی نفوذناپذیر برقرار می‌سازد یا نه. اگر جواب مثبت باشد، باید ترازکشی و شیب قنات انجام شود. سپس این چاه گمانه به چاه مادر تبدیل می‌شود.

راه‌آب نباید شیب زیادی داشته باشد. زیرا در این صورت آب با سرعت بالایی جاری می‌شود و به فرسایش دیوارها می‌انجامد و در نتیجه، تونل فرو می‌ریزد. کار حفر قنات معمولاً از مظهر قنات آغاز می‌شود؛ یعنی از جایی که آب به سطح زمین می‌آید. با استفاده از بیل و کلنگ، از مظهر به سمت مادرچاه، تونلی حفر می‌کنند. گاهی اوقات، ساخت قنات را هم‌زمان از هر دو سمت آن یعنی از ابتدا و انتها، آغاز می‌کنند.

چاه‌های عمودی را معمولاً در فواصل ۲۰تا۳۵ متری از هم، از سطح زمین حفر می‌کنند تا به تونل منتهی شود. گاهی هم ابتدا چاه‌ها را حفر می‌کنند و در نهایت، با کندن تونل، چاه‌ها را به هم وصل می‌کنند. پوشش گلی یا سنگی در قسمت بالایی چاه‌ها، آن‌ها را مستحکم‌تر می‌کند.

خاک حفرشده را به کمک چرخ چاه، با یک سطل، به سطح زمین منتقل می‌کنند. اگر چاه خیلی عمیق باشد، در نیمه‌ی راه در جایی مناسب، چرخ چاه دیگری هم نصب می‌کنند. معمولاً روی سطح زمین و دور تا دور چاه، حلقه‌ای از خاک جمع می‌شود. اگر از آسمان به قنات نگاه کنید، مجموعه‌ای از چاه‌ها را خواهید دید که شبیه به خطی با دهانه‌های کوچک است.

شیب قنات با استفاده از تراز معلق بین دو طناب که هر کدام به طول ۹ متر است، تعیین می‌شود. شیب قنات‌های با طول کم متغیر است: از کاهش ۱ ‌متر به‌ازای هر ۱۰۰۰ متر طول تا کاهش ۱ متر به‌ازای هر ۱۵۰۰ متر طول. اما شیب قنات‌های طولانی، در مقیاس کوچک‌تر تقریباً به صفر نزدیک است.

زمانی که نیاز باشد، قنات را با شیب تندتر حفر می‌کنند. بدین منظور، معمولاً خط مسیریابی را در یک نقطه تخریب می‌کنند و می‌گذارند که آب به سطح پایین‌تری از سطح اصلی خود برسد. بنابراین یک آبشار زیرزمینی ایجاد می‌شود. با آگاهی از انرژی آب در چنین نقاطی، مردم آسیاب‌های آبی می‌سازند تا از آب برای اهداف دیگری مانند آسیاب‌کردن غلات هم استفاده کنند.

عکس قنات از گوشه و کنار ایران

در ادامه، چند عکس قنات می‌بینید که به نقاط مختلف ایران تعلق دارند و نمونه‌هایی از این شاهکار ابداعی ایرانیان هستند:

معایب قنات

با اینکه حفر قنات روشی ارزان و مناسب برای تأمین آب است؛ معایبی نیز دارد:

• در زمین‌هایی که هموار هستند و شیب مناسبی ندارند یا خاک آن‌ها ماسه‌ای و سست است، حفر قنات ممکن نیست؛
• قنات‌ها نسبت به چاه در برابر سیل و زلزله آسیب‌پذیرترند؛
• در صورت خرابی قنات، ممکن است احیا و بازسازی آن مقرون به صرفه نباشد؛
• ‌قنات‌ها از سفره‌ی آب زیرزمینی کم‌عمق استفاده می‌کنند و این منابع چندان غنی نیستند و در فصل گرم سال که کشتزارها به آب بیشتری نیاز دارند، ممکن است قنات خشک یا کم‌آب باشد.

میزان آبدهی قنات‌های حفر شده

باید توجه داشت که میزان آبدهی قنات به عوامل مختلفی بستگی دارد:

• جنس زمین
• میزان بهره‌‌برداری از آب‌های زیرزمینی در منطقه
• نوسان سطح ایستایی
• طول و اندازه‌ی ساختمان قنات
• ‌لایروبی قنات

قنات‌هایی که بر سفره‌ی آب دائمی ایجاد شده‌اند، معمولاً جریان آب ثابتی در تمام طول سال دارند. اما قناتی که روی یک منبع آب زیرزمینی ناپایدار یا فصلی قرار داشته باشد یا خاک آن متخلخل باشد، ممکن است در تابستان یا در سال‌های کم‌آب یا خشک، جریان آن بسیار کاهش یابد و خشک شود. ازاین‌رو، محل حفر قنات و بستر تأمین آب آن اهمیت دارد.

آبدهی برخی قنات‌ها به ۱۷۵۰ لیتر در دقیقه می‌رسد؛ اما اکثر سیستم‌های قنات بسیار کمتر از این مقدار، یعنی چیزی حدود ۱۵ لیتر در دقیقه، آبدهی دارند.

نگهداری از قنات‌های حفر شده

هر قنات می‌تواند تا صدها سال عمر کند. چاه‌های آن نیز بین ۲۰ تا ۵۰ سال پایداری دارند که البته این عمر طولانی به‌واسطه‌ی مرمت به‌موقع و مراقبت مناسب از آن‌ها خواهد بود.

مسیرهای حفر قنات باید به‌طور مرتب، لایروبی و تعمیر شوند. قنات‌ها در معرض تخریب یا خسارت‌دیدن در اثر سیل‌های ناگهانی هستند. به‌منظور جلوگیری از پرشدن چاه‌ها با شن و ماسه، دهانه‌‌ی آن‌ها را با تخته سنگ یا وسایل دیگری می‌پوشانند.

افرادی که در حفر قنات و نگهداری از این سیستم نقش دارند، مقنّی نامیده می‌شوند. آن‌ها برای انجام این کارهای پرزحمت، سختی‌های بسیاری را تحمل می‌کنند.

مقنی‌ها به‌منظور بررسی تهویه زیرزمین، چراغ‌هایی را که سوختشان روغن کرچک است، به آنجا می‌برند. اگر هوا نتواند شعله را روشن نگه دارد، چاه دیگری حفر می‌شود. آن‌ها رسوبات ته‌نشین‌شده‌ی مواد معدنی را از کف آبراهه پاکسازی می‌کنند. هر نوع خسارتی که به چاه وارد شود، جز با حضور این افراد خبره، قابل رفع نیست؛ به این معنا که تا زمان تعمیر قنات یا تأسیسات تأمین آب، آبی در دسترس نخواهد بود.

این خسارت‌ها شامل ریزش سقف آب‌راه یا دیواره‌های چاه‌ها، انباشت رسوباتی مانند ماسه یا گِل در کانال زیرزمینی، مسدودشدن آب‌راه‌ها و… هستند. گفتنی است که مقنی‌های یزد همیشه به‌خاطر مهارت‌های خود در کار حرفه‌ای حفر قنات‌ و نگهداری از آن، مشهور بوده‌اند.

مالکیت و توزیع آب در سیستم‌های قنات

معمولاً مالکیت زمینی که قنات در آن ساخته شده است، به افراد مختلفی تعلق دارد. در نتیجه، آب قنات خرید و فروش می‌شود. برخی صاحبان زمین، مسیر قنات را در زمین‌های خود (به‌طور جزئی و گاهی به‌طور کامل) به جامعه‌ای وقف می‌کنند که در آن زندگی می‌کنند.

توزیع آب قنات را مصرف‌کنندگان آن یا نمایندگان آن‌ها، بر اساس بازه‌های زمانی مشخص، تعیین‌ می‌کنند. اگر آبدهی قنات مطلوب و قابل‌توجه باشد و کاربران آن نیز پرتعداد باشند، توزیع آن باید زیر نظر فردی معتمد و شناخته‌شده انجام شود که «میراب» نامیده می‌شود. میراب کسی است که برای نظارت بر توزیع منصفانه‌ی آب، از سوی دولت یا سهامداران قنات انتخاب می‌شود و دستمزد مشخصی نیز به وی پرداخت می‌شود.

اهمیت سیستم‌های قنات

بدون حفر قنات، بسیاری از سکونتگاه‌های بشر، هرگز شکل نمی‌گرفتند. همچنین هیچ واحه‌ی بزرگی وجود نداشت که بعدها به شهرهای کوچک یا بزرگی مانند قزوین، نیشابور، کرمان، یزد و… تبدیل شود. در نتیجه، در مناطق ذکرشده هیچ زمین زیر کشتی هم پدید نمی‌آمد.

از دوران باستان، قوانینی درخصوص چگونگی توزیع عادلانه‌ی آب بین روستاهای کوچک و بزرگ مختلف در مسیر قنات وجود داشته است. این قوانین تدوین شده بودند تا از هر گونه اختلاف‌نظر منتهی به بی‌نظمی، درگیری یا آشفتگی جلوگیری کنند.

امروزه نیز قنات همچنان دارای اهمیت است و در برخی مناطق، تنها منبع تأمین آب خانگی و آبیاری به حساب می‌آید. اما در مناطق پرجمعیت، قنات کارایی خود را به‌عنوان منبع اصلی تأمین آب از دست داده است.

در نهایت، حفر قنات به‌عنوان بخشی اساسی و جدایی‌ناپذیر از زندگی ایرانیان باستان، نقشی مهم در شکل‌گیری بسیاری از جنبه‌های فرهنگ جوامع داشته است.

قنات زارچ

قدیمی‌ترین و طولانی‌ترین قنات زنده‌ی جهان، با قدمتی ۳هزار ساله، قنات زارچ نام دارد. این قنات از روستای فهرج شروع می‌شود و با طی مسیری ۶۰ کیلومتری به یزد می‌رسد و پس از خروج از یزد، به منطقه‌ی زارچ وارد می‌شود. قنات زارچ سه شاخه‌ به نام‌های شیرین، شور و ابراهیم خویدکی دارد. البته در حال حاضر فقط شاخه‌ی شور آن دارای آب است و دو شاخه‌ی دیگر خشک شده‌اند.

این قنات حدود ۲هزار حلقه میله‌چاه دارد که چند میله‌چاه آن در مسجد جامع یزد قرار گرفته‌اند. از آنجا که قنات‌ها بسیار پیش از ورود اسلام به ایران ساخته شده‌اند، می‌توان گفت با توجه به اهمیت آب قنات‌ها، مسجد در نزدیکی قنات جانمایی شده است. از چاه‌ها نیز برای پرکردن آب‌انبار مسجد استفاده می‌شده تا آب کافی برای وضو در اختیار نمازگزاران باشد.

تا حدود ۵۰ سال پیش، آبدهی قنات زارچ بیش از ۱۸۰ لیتر در ثانیه بود که امروزه بسیار کاهش یافته است. قنات زارچ اثری ملی محسوب می‌شود که ثبت جهانی شده است.

ویدیوی قنات اردکان یزد