همانطور که می‌دانید کشور ایران، جزو اولین کشورهایی است که قنات یا کاریز را کشف کرده است. ایده اولیه حفر قنات از جانب ایرانی‌ها بوده که چون فلات‌های آهکی و غارهای خیزشی در آن زمان به وفور یافت می‌شده، کاوشگران طی تحقیقات خود کاریز یا قنات را حفر کردند. امروزه هم در بیشتر شهرهای کم آب ایران همچون کرمان و یزد و سمنان، قنات‌ها نقش بسیار حیاتی و مهمی را دارند.
در واقع زمانی که اسم قنات یا کاریز می‌آید ما نوعی کانال یا آبراه را تصور می‌کنیم که درون زمین وجود دارد. قنات‌های آب زیرزمینی نوعی ساختار زیرزمینی هستند که وظیفه نگهداری و هدایت آب به سطح زمین را دارند و در واقع نقش بسیار مهمی در تامین آب‌های شهری هم دارند. در این مقاله قصد داریم تا در خصوص نحوه تشکیل قنات آب زیر زمینی و کاربرد آن بیشتر صحبت کنیم. اگر شما هم مشتاق اطلاعات بیشتر در این زمینه هستید، تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
قنات یا کاریز چگونه به وجود می‌آید؟
همانطور که گفتیم ایرانیان، اولین پیشگامانی بودند که در شکل گیری قنات نقش بسیار مهم و اساسی داشتند. امروزه توریست‌ها کشور ایران را به اختراع قنات می‌شناسند. احداث قنات در چندین سال گذشته نیازمند به درک بسیار بالایی از لایه‌های درون زمین و همچنین آشنایی به علم مهندسی بود. از مهم‌ترین شروطی که برای ایجاد قنات لازم است، اندازه گیری دقیق و حتی جزئی برای مجاری و قطر زهکشی است. اگر قطر این مجاری کم باشد، آب نمی‌تواند از آن عبور کند و اگر قطر آن خیلی زیاد باشد، موجب فرسایش و نابودی ساختار زیرزمینی می‌شود. به طور کلی در هر متر از مجرای زهکشی (یکی از اجزای مهم قنات) ۰/۳ تا ۰/۶ آب در هر ثانیه قرار می‌گیرد.
غارهای آهکی نقش بسیار اساسی در احداث و اختراع قنات و آب‌های زیرزمینی داشتند. غارهای آهکی به طور طبیعی و توسط جریان آب یا برف طی مدت زمان زیاد ایجاد می‌شوند. آب جاری و زیرزمینی معمولا از داخل این غارها به سمت دشت و زمین‌های هموار حرکت کرده و از زمین خارج می‌شود. در گذشته در فصل تابستان با ذوب شدن یخچال‌های طبیعی در فلات ایران، غارها به حالت خشک یا نیمه خشک درآمده و تا حدی بزرگ بوده که مردمان نمی‌توانستند وارد آن شوند. در نتیجه آب‌هایی در زیر زمین جاری شده و قنات و کاریز را به وجود آورده است.
آشنایی کامل با ساختار قنات و کاریز
قبل از اینکه به بررسی ساختار و اجزای قنات بپردازیم باید به مفهوم خود قنات هم پی ببریم. به طور کلی در لغت، کاریز یا قنات به معنای کانال و آبراهه‌های مختلف است. این نوع کانال‌هایی که در زیرزمین وجود دارند، معمولا وظایف مختلفی هم دارند. مهم‌ترین وظیفه قنات یا کاریزها جمع آوری و هدایت آب از زیر زمین به سطح زمین است. در گذشته قنات فقط در نواحی کوهستانی به وجود می‌آمد و همین آب جمع آوری شده در این کانال‌ها برای تامین آب مورد نیاز منزل یا آبیاری مراتع و محصولات کشاورزی استفاده می‌شد. بیشترین استفاده‌ای که از آب‌های زیر زمینی در گذشته انجام می‌شد، تامین آب‌های آشامیدنی منازل بود.
اگر بخواهیم ساختار قنات را بررسی کنیم، به طور کلی هر قنات آب زیرزمینی شامل چندین مجرای اصلی به نام مجرای زهکشی با ارتفاع مختلف که حدود ۱/۳ متر و قطر حدود ۶۰ سانتی متر است. در اطراف هر قنات هم چندین دیواره محکم و مقاوم قرار دارد که موجب استحکام بیشتر و جلوگیری از نشتی آب می‌شود. همچنین علاوه بر موارد گفته شده، چندین چاه تهویه عمودی نیز در هر کاریز وجود داشته که از این طریق کارگران به بخش‌های مختلف قنات راه پیدا می‌کنند. این چاه‌های عمودی به مجرای اصلی یعنی مجرای زهکشی وصل می‌شوند و در نهایت به یک کانال نهایی و بلند اتصال پیدا می‌کنند.
قنات و کاریز در زندگی ما چه کاربردی دارند؟
آب‌های زیرزمینی و آب قنات یا همان کاریز، هم در صنعت و هم در مصارف خانگی امروزه هم مورد استفاده هستند. ما در ادامه مقاله کاربردهای مختلف قنات آب‌های زیرزمینی را بررسی می‌کنیم.
استفاده از قنات آب زیرزمینی در کشاورزی و آبیاری مراتع
در روستاها و شهرستان‌های کوچک، منبع اصلی آبیاری زمین‌های کشاورزی و‌مراتع، قنات و کاریز است. از آب قنات برای آبیاری محصولات کشاورزی، دامداری و … به طور مستقیم استفاده می‌شود. شهرهای پیشرفته تر که نمی‌توانند از نعمت قنات بهره‌مند شوند، این وظیفه را بر عهده منبع آب می‌گذارند.
استفاده از آب قنات برای مصارف بهداشتی و آشامیدنی
یکی دیگر از کاربردهای آب‌های زیرزمینی، در مصارف بهداشتی در شهر و روستا است. مصارف بهداشتی آب شامل تمام آب‌های مصرفی مثل حمام کردن، ظرف شستن و … به جز نوشیدن است. استفاده از آب قنات برای نوشیدن زمانی توصیه می‌شود که این آب با دستگاه‌های قوی تصفیه شود و هیچ گونه آلاینده و باکتری خطرناکی نداشته باشد. بنابراین استفاده از آب‌های زیرزمینی تصفیه نشده برای آشامیدن به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود.
استفاده از آب کاریز و قنات برای پر کردن استخرها
یکی دیگر از موارد مهم و پرکاربرد در خصوص آب قنات، استفاده از آن در پر کردن استخرها و حوض‌ها است. برای پر کردن استخر یا حوض لازم است که از پمپ آب برای انتقال آب چاه استفاده شود. همچنین قبل از پر کردن استخر لازم است تا آب تصفیه مقدماتی و گندزدایی انجام شود. گندزدایی کردن آب استخر، از جلبک زدن و کثیف شدن آب جلوگیری می‌کند.
نقش قنات و کاریز در گذشته کشور ایران
همانطور که می‌دانید یکی از مهم‌ترین عواملی که در گذشته موجب رونق شهرنشینی به خصوص در شهرهای کم آب ایران بوده، مربوط به قنات یا کاریز است. عوامل مهمی همچون دسترسی به آب، ارتفاع زمین، امنیت منطقه، جاده و راه‌های ارتباطی و … در شکل گیری شهرها موثر بوده است. از موثرترین عوامل می‌توان به دسترسی به آب و دسترسی به قنات یا کاریز اشاره کرد. یعنی شهرها در مناطقی تشکیل می‌شدند که آب کافی و خاک حاصلخیزی داشتند.
اما تا قبل از اینکه قنات اختراع شود، ملاک اصلی تشکیل شهرها تنها دسترسی به رودخانه و چشمه‌های طبیعی بود. زیرا افراد تنها در اطراف آب می‌توانستند به شغل کشاورزی و دامداری مشغول شوند و به زبان دیگر هر جا که آب بود، آبادانی هم بود. شهرهایی همچون شوشتر، اهواز، اصفهان، رشت، ساری و گرگان و … جزو شهرهایی هستند که قبل از تشکیل قنات از ابتدا در کنار رودها به وجود آمدند.
از طرف دیگر در بسیاری از شهرهای ایران چشمه و رود وجود نداشت، اما باران زیادی می‌بارید. دلیل اصلی شکل گیری برخی از شهرها هم آب‌های زیر زمینی بوده است. شهرهایی همچون یزد، کرمان، شیراز، میبد، ساوه و قزوین و … در مناطقی از کشور تشکیل شدند که هیچ رود یا چشمه‌ای نداشتند و منبع اصلی آن‌ها، آب‌های زیر زمینی و کاریز و قنات است. اگر چه در ابتدای به وجود آمدن این شهرها، قنات تاسیس نشده بود و افراد زندگی سختی داشتند، اما پس از مدت کمی و با احداث قنات، مشکل دور بودن از چشمه و رود به طور کامل برطرف شد. با احداث قنات همه شهرهای ایران به طور کلی تغییر یافتند و پیشرفت بسیار زیادی پیدا کردند. بگذریم که امروزه توجه به این مساله کمتر شده و یکی از راه‌های ذخیره آب و بهره‌مندی از آب پر فشار استفاده از تانکر آب پلی اتیلن است که حتی پایتخت‌نشینان نیز از آن به وفور استفاده می‌کنند.
قنات از چه اجزایی تشکیل شده است؟
همانطور که گفتیم، کاریز یا قنات مجرایی زیرزمینی بوده که آب را از بالاترین نقطه به بخش‌های پایینی منتقل می‌کند. هر قنات شامل مظهر یا هرنج بوده که از قسمت‌هایی به نام پسته و خانه به خانه تشکیل می‌شود. نام دیواره این پسته‌ها میله چاه است. تمامی این اجزا در انتها به مادر چاه می‌رسند.
نام دیگر بستر، قنات کوره یا راهرو قنات است که در زمان‌های قدیم، دور آن سنگ چین می‌گذاشتند. پس از گذشت زمان این سنگ چین‌ها سفالی گشته و سپس آجری و سیمانی شده‌اند. کاریز یا قنات آب زیر زمینی حدود صد تا دویست متر حریم دارد. در این حریم‌ها کاریز دیگری قابلیت حفر شدن ندارد. البته قنات‌هایی در یزد وجود دارد که به صورت دو طبقه ساخته شده‌اند. همچنین در شهرهایی همچون کرمان، خراسان و زارچ این نوع قنات‌ها به چشم می‌خورند.
روش کار قنات چگونه است؟
یکی از مهم‌ترین مزایا و ویژگی‌هایی که قنات‌ها دارند، روش کار آنهاست که بدون هیچ ابزاری و تنها با نیروی گرانش زمین کار می‌کنند. از طریق نیروی ثقل یا گرانش آب از زیر زمین به سطح زمین انتقال پیدا می‌کند. به طور کلی قنات‌ها در طول سال مملو از آب هستند و به طور دائم پرآب می‌شوند. بخش عمده و زیاد آبراه قنات در بخش زیرین زمین واقع شده و به همین دلیل تبخیر و نفوذ آب در خاک کم می‌شود.
محل خروج قنات یا همان دهانه و هرنج، از نوعی آبراه زیرزمینی با شیب طولی تشکیل شده است. این دهانه چندین نوع چاه عمودی را به هم و به بخش سطحی زمین مربوط می‌کند. همچنین این چاه‌های زیرزمینی علاوه بر اینکه آب‌های زیرزمینی را به سطح زمین منتقل می‌کنند، موجب تهویه کانال‌های زیر زمینی می‌شوند. برای تعمیر کردن قنات و بازدید و همچنین لایروبی، دهانه و چاه‌های زیرزمینی کاربرد زیادی دارند.
محل خروج آب، پایاب کاریز نام دارد. حفر قنات با کندن چاه مادر شروع شده و برای انتقال و جابه‌جایی منابع هم چاه مادر نقش اساسی و مهم دارد. افرادی که در زیرزمین مشغول حفر قنات هستند، برای اینکه دچار خفگی نشوند، کانال و چاه‌ها را به صورت عمودی حفر می‌کنند. چاه‌های قنات نباید هیچ گونه خم و پیچی داشته باشد.
برای اینکه همه چاه‌های قنات در یک راستا قرار گیرند، از روش راستی استفاده می‌شود. در روش راستی دو تکه سنگ شاقول را به دو طناب با ارتفاع در چاه می‌آویزند. این دو سنگ را به درون چاه می‌فرستند. کارگری که در زیر زمین قرار دارد یکی از چشمان خود را می‌بندد و با چشم دیگر توجه می‌کند که نور چراغ با شاقول در یک راستا قرار گرفته است یا خیر.
نحوه نگهداری قنات‌های حفر شده چگونه است؟
مسیرها و چاه‌های قنات باید به طور دوره‌ای و مرتب، لایروبی و تعمیر شوند. تمامی این مسیرها در معرض خرابی یا خسارت دیدن در اثر سیل‌های ناگهانی هستند. همچنین برای جلوگیری از پر شدن قنات یا چاه‌ها با شن و ماسه، دهانه‌های چاه را با تخته سنگ یا چوب‌های بسیار ضخیم یا وسایل دیگری می‌پوشانند.
به افراد و کارکنانی که در حفاری قنات و نگهداری از این سیستم آب‌های زیرزمینی نقش دارند، مقنی می‌گویند. به دلیل اینکه ساختار و کار با قنات در زیرزمین است، این افراد زحمت زیادی می‌کشند و سختی‌های زیادی را تحمل می‌کنند.
مقنی‌ها، برای بررسی تهویه و لایروبی زیرزمین، لامپ‌هایی که سوختشان از نوع روغن کرچک است را به زیر زمین و درون قنات می‌برند. اگر هوا نتواند شعله‌ی زیر زمین را روشن نگه دارد، چاه دیگری را حفر می‌کنند. وظیفه این افراد این است که رسوبات و مواد ته نشین شده توسط مواد معدنی در کف چاه‌ها را پاکسازی کنند. هر نوع خسارتی که به چاه وارد شود، جز با حضور این افراد قابل تعمیر نیست یا به عبارت دیگر این افراد با تمامی ساز و کار قنات آشنا هستند و می‌توانند تمام مشکلات را عیب یابی و نواقص را برطرف کنند.
خسارت‌هایی که به قنات آب زیر زمینی وارد می‌شود، می‌تواند شامل ریزش سقف آب راه یا دیواره‌های چاه‌ها، انباشت و ته‌نشین شدن رسوبات در کف چاه، وجود ماسه یا گِل در کانال زیرزمینی، مسدود شدن آب راه ها و دیگر موارد باشد.
توزیع آب در سیستم قنات چگونه است؟
معمولا زمینی که قنات در آن ساخته می‌شود، مالکیت مختلفی دارد و به افراد گوناگونی تعلق می‌گیرد. در‌نتیجه، آب قنات می‌تواند خرید و فروش شود. برخی از مالکان زمین، مسیر قنات و بخش‌های اطراف را در زمین‌های خود به جامعه یا مکانی که در آن زندگی می‌کنند، وقف می‌کنند و به طور رایگان اجازه استفاده از آن را می‌دهند.
به طور کلی توزیع آب در قنات آب زیر زمینی بر اساس زمان تعیین شده توسط مصرف کنندگان و مالکان از طریق نمایندگانشان صورت می‌گیرد. بنابراین توزیع آب در قنات به چندین شکل مختلف انجام می‌شود.
برای مثال اگر آبدهی قنات در یک بازه زمانی به طور قابل توجهی بالا باشد و افراد زیادی هم از آن استفاده کنند، توزیع آن باید زیر نظر یک مقام قابل اعتماد و شناخته شده (همان نماینده معتبر) انجام شود که به آن فرد میراب گفته می‌شود. میراب فردی است که توسط دولت یا سهامداران منطقه انتخاب می‌شود و حقوق مشخصی به وی پرداخت می‌شود و وظیفه تعیین کردن توزیع آب را دارد.
حفر قنات چه مزایایی دارد؟
سیستم قنات آب‌های زیر زمینی به گونه‌ای است که بدون کمک و با هزینه بسیار کم فقط با توجه به نیرو گرانش و ثقل آب را منتقل می‌کند. با توجه به استخراج چاه و قنات‌هایی که وجود دارد، آب قنات در برابر آب چاه بسیار ارزان‌تر و مقرون به صرفه‌تر است.
آب‌های زیرزمینی و آب کاریز کاملا دائمی هستند و در مواقع اضطراری و خشکسالی قطع نمی‌شوند. همه این موارد شامل مزایا و ویژگی‌های کاریز و قنات است. همچنین زمین‌های همواری که شیب کافی ندارند و کاملا سست هستند، برای حفر قنات مناسب نیستند. آب‌هایی که در قنات جریان دارند، قابل کنترل نیستند و به همین دلیل به طور مداوم موجب تخلیه آب زیر زمینی می‌شوند. بنابراین امکان جلوگیری از تخلیه آب‌ها وجود ندارد و حتی در فصولی که به آب زیرزمینی هم احتیاج نیست، آب این چاه‌ها تخلیه می‌شود.
سخن پایانی در خصوص قنات و کاریزها
قنات یا کاریز نوعی شبکه آبرسانی و کانال آب زیر زمینی است که وظیفه آن جمع آوری آب از درون زمین به سطح زمین است. در این مقاله به طور کلی در خصوص نحوه شکل گیری قنات و کاربرد آن در صنعت صحبت کردیم. به طور کلی آب‌های زیرزمینی برای آبیاری زمین‌های کشاورزی، پر کردن استخر و مصارف بهداشتی و آشامیدن در صورت تصفیه شدن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کانال‌های زیر زمینی قدمت زیادی داشته و ایرانیان اولین قوم‌هایی بودند که آن را کشف کردند. این سیستم آبرسانی با توجه به ویژگی‌ها و مزایایی که دارد حتی امروزه هم اهمیت زیادی در آبرسانی برخی شهرها دارد. در کنار استفاده از این سیستم آبرسانی، استفاده از مخزن آب پلی اتیلن می‌تواند کمک چشمگیری در ذخیره سازی آب برای مصارف خانگی و کشاورزی و صنعتی داشته باشد.
مخزن 500 لیتری؛ مخزن 1000 لیتری؛ مخزن 2000 لیتری؛ مخزن 3000 لیتری؛ مخزن 5000 لیتری؛ مخزن افقی؛ مخزن عمودی؛ مخزن آب
