مروری بر فن‌آوری ساخت قنات‌ها و احیای آن- نجیمه کاظمی فرد- مرکز مهندسی عطران

0

در این مطالعه، مروری اجمالی به شناخت قنات ها از شده و  در مورد تغذیه مصنوعی و نتایج به دست آمده و تأثیر آن بر قنات‌ها در چند ناحیه اشاره می‌شود .
در این بررسی، به بحران آب و راهکارهای آن که یکی از جدی‌ترین معضلات کنونی محسوب می شود، پرداخته‌شده است. ایران  با داشتن  اقلیم متغیر، در آستانه این بحران قرارگرفته است. در جنوب کشور این مشکل به‌وضوح قابل‌رؤیت می باشد.
منابع آب، هرروزبیشتر از دسترس خارج می‌شوند و تغییرات آب‌وهوایی، چرخه دستیابی به این منبع باارزش را با اشکال مواجه ساخته است. عدم استفاده و مدیریت مناسب  برآب‌های سطحی و تبخیری می‌تواند، جبران ‌ناپذیرباشد.
باید توجه داشت که این بحران در گذشته و مدت‌زمانی موقت به وجود آمده است، که با ایجاد قنات و مدیریت بر منابع آبی این معضل نه‌تنها مشکل بی‌آبی را رفع نموده، بلکه در ایجاد و گسترش معماری و شهرسازی مفید واقع ‌شده است.
کلمات کلیدی : بحران آب، منابع آب، قنات، تغذیه مصنوعی، مدیریت
مقدمه
آب به‌عنوان مهم‌ترین عنصر حیات، در پیدایش تمدن‌های بشری، و به وجود آورنده فرهنگ‌هاو ساخت شهرها و رونق صنایع در جهان به‌ویژه در ایران نقشی اساسی داشته است. درحیات اجتماعی و بقاء و رونق شهرها و آبادی‌ها(پازوش ،1361) به‌عنوان عامل محدودکننده عمل کرده، آنچنان‌که در تاریخ بزرگ‌ترین تمدن‌های بشری در کنار آب شکل‌گرفته است. (مهدی زاده ،1392)
با توجه به میزان و پراکنش بارندگی، ایران در ناحیه خشک و نیمه‌خشک دنیـا واقع‌شده، و بـه دلیـل افزایش بی‌رویه جمعیت و شهرنشینی، تقاضا براي آب و مـواد غـذایی در کشور رشد یافته است.
این امر و بروز خشکسالی‌های چنـد دهـۀ اخیر، موجب شده تا توسعۀ منابع آب بیشتر گردیده، و فشار بر ذخایر آب‌های سطحی و زیرزمینی افزایش یابد و سیماي کشـاورزي کشـور، چهره ناپایداري به خود بگیرد (جعفری و زارعی ،1394). آماراعلام‌ شده توسط شرکت مدیریت منابع آب ایران در خصوص وضعیت بارندگی تجمعیِ حوضه‌های آبریز، درجه 1جدول (1)کشور ، نسبت به سال گذشته در ایران62.6- کاهش داشته است و این یک هشدار جدیست .
(wrs.wrm)امروزه آب شناسان و حتی سیاستمداران کشورهاي مختلف جهان یقین دارند که نحوه استفاده از منابع آب دنیا ، و چگونگی مصرف بهینه و مشترك از منابع آب شیرین موجود در جهان که هم محدود و آسیب‌پذیر و هم عامل اصلی زندگی و توسعه  محیط است،
می‌تواندتعیین‌کننده وضعیت جنگ یا صلح در عصر حاضر باشد . به‌طوری‌که شرکت‌کنندگان در دومین اجلاس آب در مارس 1994 در کشور هلند تقسیم آب در دنیا را ،تقسیم حیات خوانده‌اند.
(خسروی وهمکاران،1389) بـر اسـاس گـزارش موسسـه بین‌المللی مدیریـت آب (IWMI)،کشـور ایـران بـرای حفـظ وضع کنونی خـود و رفع بحران ، تـا سـال 2025 بایـد بتوانـد 112درصـد بـه منابـع آب قابـل اسـتحصال خـود بیفزایـد.
ایـن امر بـا توجه به پتانسیل‌ها و نیازهـای روزافـزون بخش‌های کشـاورزی، شـرب، صنعـت و استفاده از حجم آب زیاد در بخش کشاورزی، حفاظت از سـایر منابع زیسـتی بسـیار مشـکل و حتـی ناممکـن اسـت.
لـذا، در چنین شـرایطی یکـی از راهکارهای مؤثر و عملی اسـتفاده بهینـه و صرفه‌جویی در مصـرف آب است. در ایـن میـان، مدیریـت مصـرف آب در بخـش کشـاورزی که بخـش عمـدهای از مصارف آب در ایـران و جهـان را نیـز شـامل می‌شود، می‌تواند بسـیار مؤثر و  باشـد.(عباسی وهمکاران،1394)
قنـات ، يكـى از پیچیده‌ترین و کهن‌ترین ابزار تمدن ايرانى براى مقابله با کم‌آبی در ايران باستان بوده است. و آنچه معمولاً پس از شنيدن نام قنات به ذهن متبادر می‌شود عبارت است از فناوري سنتي كه براي تأمين آب ساخته‌شده است.
ارزش‌های فني قنات، آن‌قدر برجسته هستند كه ممكن است بسياري از ارزش‌های تاريخي، فرهنگي و گردشگري آن را نیزتحت‌الشعاع قرار دهند(لباف وهمکاران،1394) پژوهشگران معتقدند که بهره‌برداری از قنات، ابتدا در ایران صورت گرفته و در دوره هخامنشی توسط ایرانیان به عمان، یمن و آفریقا نیز راه یافت، و سپس مسلمانان آن را به اسپانیا بردند، و مهم‌ترین و قدیمی‌ترین کاریزها در ایران و افغانستان و تاجیکستان است.
در حال حاضر در ۳۴ کشور جهان، قنات وجود دارد  ولی قنات‌های فعال موجود در ایران چند برابر بیشتر از مجموع قنات‌ها در سایر کشورهای جهان است. مهم‌ترین قنات‌های ایران در استان‌های کویری از جمله خراسان، یزد، کرمان، مرکزی و فارس وجود دارد (عجم،1384).
برای مثال  قنات قصبه گناباد شکل(1) به‌عنوان عمیق‌ترین قنات دنیا، دارای پیشینه تاریخی 2500 ساله منصوب به دوره هخامنشیان است، که با 33133 متر طول،340 متر عمق مادر چاه (حدود 40 متر از قسمت اصلی برج ایفل بلندتر و حدود 29 متر بلندتر از  نوک دکل مخابراتی آن) و 450 حلقه چاه یکی از موارد مسلم ایرانیان، و تمدن عظیم مردمان پارسی را در خود جای‌داده است(مغربی وبرومند ،1383).
همچنین در بررسی‌های انجام‌شده درسال‌های اخیر،توسط باستان شناسان درسه کيلومتری جنوب بم، شهری کشف‌شده، که قدیمی‌ترین سامانۀ قنات کشور با قدمتی بيش ازدوهزارسال ،درزمينی به مساحت سه هکتاررادرخوداختصاص داده است، که به دوران سلوکی هخامنشى نسبت داده می‌شود.
اين کشف یکی ازقدیمی‌ترین سامانه‌های قنات کشورمی باشدکه تاکنون با شواهد علمی به‌دست‌آمده است (ابی زاده،1389) .
کاریز،تنها سازه آبی است که جهت استخراج آب‌های زیرزمینی، از چند هزار سال پیش توسط ایرانیان ابداع‌شده، و امتیاز آن نسبت به سایر روش‌های استخراج آب زیرزمینی (چاه‌ها) این است که بدون استفاده از نیروی حیوانی و یا موتورپمپ و غیره، فقط به کمک نیروی ثقل به سطح زمین هدایت می‌شود.
این ابتکار اصیل ایرانی، که به سایر کشورها نیز انتقال‌یافته، هنوز هم پس از چند هزار سال، مناسب‌ترین سیستم تأمین آب در اکثر روستاها بشمار می‌رود. با توجه به برداشت غیرمجاز از چاه‌ها و افت سطحی ایستابی ، در چند دهه اخیر و بیلان منفی اکثر سفره های زیرزمینی، و نیاز کشور ما ازنظر صنعتی، برای تهیه وسایل لازم (موتورپمپ و الکتروموتور و غیره) جهت استخراج آب‌های تحت الارض از چاه‌ها احتیاج به واردات است.
لذا در این زمان احیا و مرمت قنات ها از اهمیت بسزایی برخوردار است.(دهقانپور،1383) که دو هدف برای ایجاد آن داشته‌اند،یکی و مهم‌ترین آن روان ساختن آب زیرزمینی ،روی زمین بوده است  .
درنتیجه برای کشیدن آب به نیروی انسانی احتیاج نبود ، و دومین هدف جلوگیری از هدر رفتن و تبخیر آب بوده است. و اما کاریز، نوعی تغییر در اقلیم محسوب می‌شود که نقش اساسی در بیابان‌زدایی داشته است(خدری وکلیم خانی ،1382).

درصد اختلاف بارندگي
سال آبي جاري با
بارش تجمعی از ابتدای سال آبی تاکنون
از اول مهر تا 15 خرداد
(
میلی‌متر)
بارش تجمعی فقط ماه جاری
از اول تا
15 خرداد
(
میلی‌متر)
حوضه‌های اصلی
(
درجه 1)
متوسط 49 ساله سال آبی گذشته متوسط 49 ساله اختلاف با
سال آبي گذشته
سال آبي
95-96
سال آبي
96-97
سال آبي
95-96
سال آبي
96-97
0 13.1 358.4 41.4 317.1 358.5 1.9 23.1 درياي خزر
-40.8 -41.5 356.5 -150 361.2 211.2 0.1 2.2 خلیج‌فارس و درياي عمان
24.2 44.5 318.6 121.9 273.7 395.6 2.4 18.4 دریاچه ارومیه
-36 -35.5 157.9 -55.7 156.7 101 0.1 3.9 فلات مركزي
-60.2 -33.4 100.7 -20.1 60.2 40.1 0 0 مرزي شرق
-33.9 -20.9 214.1 -37.3 178.8 141.5 0.1 4.2 قره‌قوم
-29.9 -27.2 234.4 -61.4 225.6 164.2 0.3 5.8 کل کشور

جدول -1وضعیت بارندگی تجمعی حوضه‌های آبریز در جه 1 کشور از اول مهر تا خرداد سال آبي ۹۷-۹۶
1-قنات
قنات سازه‌ای، هیدرولیکی،‌ میراثی از نیاکان و تجلی هنر و علوم ایرانیان می باشد. که نظر بسیاری از مشاهیر را به خود جلب کرده است و اما در مورد زمان و مکان پیدایش کاریزها اطلاعات دقیقی در دسترس نیست.
در این فناوری، آب براثر نیروی ثقل در سطح زمین جریان میابد و انتقال آب، از زيرزمين ودور از نيروي تبخير انجام ميگيرد، این بدین معنی است که ایرانیان به بسیاری ازعلوم و فنون آبیاری واقف بوده‌اند. قنات را تنها نمیتوان فنی در آبیاری دانست، بلکه منشا پیدایش بسیاری از فرهنگ ها نیز بوده است.
بدیهی است که یادآوری کنیم این فناوری در بسیاری از زمان‌های خشکسالی کارآمد بوده، درساخت قنات،توجه به مکان‌ها وهم چنین نوع آب‌وهوای منطقه جز موارد مهمی محسوب می شد. هم‌اکنون مناطق بیشماری از قنات‌ها استفاده می‌کنند.
قنات، در رساندن آب به مناطق خشک بسیار حائز اهمیت می باشد. این فناوری به‌مرورزمان دستخوش بسیاری ازتغییرات قرار گرفته، به گونه ای که باعث کم شدن سطح آب‌های زیرزمینی شده است(کردوانی،1377)(عجم،1384).
1-1قنات در بیان‌های متفاوت
پدیده قنات‏ کارکردهای متفاوتی در ابعاد اقتصادی، اجتماعی- فرهنگی و زیست‌محیطی‏ دارد. به‌گونه‌ای که می‏توان‏ آنرا عاملی اصلی جلوگیری از تخریب سفره‏های آب‏ زیرزمینی در نواحی خشک‏ و نیمه‌خشک، و سیستم پایدارزیست‌محیطی دانست. بسیاری از محققان، تاریخ حفر قنات را به دوره‌ هخامنشی نسبت می‌دهند.
علّت این امر آن است که از دوره‌، ماقبل هخامنشی سنگ‌ نوشته‌های اندکی باقی‏مانده و سند مکتوب از ماقبل این دوره وجود ندارد. (پازوش ،1361)( icqhs.org) طبق نظر پرفسور «هِنری گوبلو» قنات در حدود 800سال قبل از میلاد مسیح در شمال‏ غربی ایران توسط معدنچیان حفر گردید.
گوبلو معتقد است که قنات، ابتدا یک فن آبیاری نبوده، بلکه از فناوری معدن نشأت‌گرفته و منظور از احداث آن، جمع‌آوری آب‏های زیرزمینی مزاحم (زه آب‏ها) به هنگام حفر معادن بوده است. این فناوری به‌مرورزمان مورداستفاده کشاورزان واقع، و به سراسر فلات ایران گسترش یافت، سپس به 36 کشور دنیا منتقل‌شده است. (12،20)
ایر شادرن در قرن 17 میلادی از ایران بازدید کرد و شگفتی خود را چنین به ثبت رسانید، در فن اکتشافات و هدایت آبی، هیچ ملتی به‌پای ایرانیان نمی‌رسد و درجهان هیچ ملتی مانند ایرانیان در فن و احداث چشمه‌های زیرزمینی وایجاد مسیرهای تحت‌الارضی نمی‌تواند چنین مهارتی داشته باشد (رهجوم،1390).
پدر علم قنات ایران بهنیا با اشاره به اینکه در سال 1320 تعداد قنات های  ایران ، 60 هزار رشته بوده و هم‌اکنون براثر بی‌توجهی همگانی به 36 هزار و 300 رشته کاهش‌ یافته است، اظهار داشت: باید تلاش همگانی و همه ‌جانبه صورت گیرد تا این میراث گران‌بها در تمامی نقاط کشور باقی بماند و جاری باشد.
طبق بررسی‌های صورت گرفته، زاگرس خاستگاه تمدن آبی جهان نامیده شده است. پولیبیوس یونانی در قرن دوم پیش از میلاد قناتی را دریکی از صحراهای پارس شرح داده است و گفته ایرانیان به‌صورت مرموزی آب را به سطح زمین می‌رسانند. ویتروویوس در کتاب خود  شکل (2)در 80 پ م ساخت قنات را ازنظرفنی توضیح داده است.
جمعی از نویسندگان به درخواست عبدالله بن طاهر خراسانی در قرن هشتم قمری ،کتاب قونی را نوشته‌اند و در آن ساخت قنات را شرح داده‌اند. حسن بن حاسب در 1010 میلادی در کتاب استخراج آب‌های پنهانی و روش ساخت ونگهداری قنات راشرح داده است (www.sbrw.ir).
شکل2کتاب ویتروویوس  استخراج آب پنهانی
 2-1-اسامی معادل قنات
بیشتر از 27 اسم برای قنات در کشورهای مختلف مورداستفاده قرارمی‌گیرد قنات” و “کاریز” در ایران، “فلج” یا “افلج” در عمان، “کاریز” یا “کارز” در افغانستان، پاکستان، آذربایجان و ترکمنستان، عین در عربستان صعودی، “کاهریز” در عراق، “کانرجینگ” در چین، “فگارا” در الجزایر، “ختارا” و “رتارا” در مراکش، “گالریا” در اسپانیا، “قنات رمونی” در سوریه و اردن، “فوگارا” و “ختارا” و “ایفلی” در آفریقای شمالی، “گالریاز” در جزایر قناری، “مامبو” در ژاپن، “اینگوتاتی” در سیسیل. اسامی دیگری که برای قنات استفاده می شوند عبارت‌اند از: قونات، کنا، کانات، کنات، خاد، کنیات، خریگا، فکارا و غیره
قنات = کنات = کن = کندن + آت = انرژی، زندگی، حیات.
کاریز = کوریز = ریزش از کوه = آب کوه(پازوش ،1361)(iranatlas.info)
3-1-سازه‌های قنات
طرز کار قنات ها به اینصورت است که با استفاده از شیب ونیروی جاذبه زمین، آب‌های موجود در زیرزمین را از مناطق شیب‌داربه‌سوی دشت‌ها و مناطق کم شیب هدایت می‌کند شکل (3). قنات داراي  سـاختاري خاص و پايدارمی باشد،کـه خـروج دائمـي آب از چاه‌ها،مهم‌ترین عامل تمايز آن نسبت به ساير روش‌های در فناوری آب است (لقایی وهمکاران ،1391).
کاریز، متشکل از چند چاه است که به‌صورت عمودی در یک سطح شیب‌دارحفرشده و این چاه‌ها با شیب ملایم‌تر در زیرزمین به هم متصل می شوند.عمق اولین چاه یا مادر چاه بیش از سطح آب زیرزمینی است.این چاه‌ها با فاصله ی 20 -200 متر میان ناحیه‌تر و خشک قنات قرار دارند .
اگر از بالا به این چاه‌ها نگاه کنیم ، شکلی همانند لانه مورچه‌ها دارند شکل(4) (خسروی و همکاران،1391) (iranatlas.info). در اینصورت سامانه‌های آب‌رسانی باستانی، با استفاده از یک فنّاوری ساده ساخته‌شده است.
شکل 3نمای هوایی از قنات
 شکل 4 -نمای هوایی از قنات‌ها و شباهت به لانه مورچه‌ها
4-1-طبقه‌بندی   انواع قنات
قنات‌هارابرحسب موقعیت قرارگیری و مکان احداث، آبدهی، ساختمان،کاربرد و… می‌توان تقسیم‌ بندی نمود. در منابع مختلف دسته‌بندی‌های مختلفی در موردقنات‌ها انجام‌گرفته، که در این قسمت به تقسیم‌ بندی قنات‌ها برحسب طول، عمق و آبدهی آن‌ها پرداخته می‌شود .
اگر قناتها همانند یک مثلث قائم فرورفته در زمین درنظر گرفته شوند، دریک ضلع آن مادر چاه ودرضلع دیگر آن کوره و ضلع بزرگ‌تر آن روی زمین که از فاصله دهنۀ مادر چاه تا مظهر می باشد، تعیین کننده این حدود می شود و می‌توان باتوجه به هریک از اضلاع مثلث فرضی، قنات‌های ایران را به سه گروه دسته‌ بندی کرد.
5-1-تقسیم‌بندی قنات‌هابرحسب طول
در این نوع دسته‌بندی دو نوع قنات کوتاه و طویل وجود دارد. هرچه باران سالیانه مناطق بیشتر باشد، طول قنات ها کمترو عمق مادر چاه آن نیز کمتراست، برعکس هرچه باران سالیانه مناطق کمتر باشد، طول قناتها بیشترو عمق مادر چاه آن‌ها بیشتر خواهد بود.
دلیل آن نیز این است که در نقاط پرباران آب‌های زیرزمینی در عمق کمتری قراردارند و درنقاط کم باران آب‌های زیرزمینی را باید در عمق بیشتری جستجو کرد.
6-1-تقسیم‌بندی قناتها برحسب عمق
در تقسیم‌بندی برحسب عمق نیز می‌توان دو نوع قنات را تعریف کرد:
قنات عمیق و سطحی: به قنات‌هایی که برای دست یافتن به آب می‌بایست به بیش از 30متری زمین فرو روند، و گاهاً این عمق را تا 100 متروبیش از آن ادامه می‌دهند، قنات عمیق می گویند.
همچنین در بعضی مناطق، عمق لایۀ قابل‌ نفوذ، نسبت به سطح زمین کم است، احداث قنات در این مناطق نیازمند عمق زیاد مادر چاه و میله‌ها نیست. به این نوع قنات‌ها ،قنات‌های سطحی می گویند.
7-1-تقسیم‌بندی قنات‌هابرحسب آبدهی
در این نوع دسته ‌بندی نیز دوگروه قنات جای دارند: قنات‌هایی که آبدهی آن‌هادر طول سال ثابت و همیشگی است، و قنات‌هایی که آبدهی آن‌هادر طول سال برحسب میزان بارندگی وخشکسالی تغییرمی‌کند. به این نوع قنات‌ها در اصطلاح قنات فصلی یا هوابین می گویند.
8-1-تقسیم‌بندی قنات‌هابرحسب ساختمان و فرم
قنات‌هارا نیز ازنظر ساختمان و فرم می‌توان به سه دستۀ قنات‌ساده، قنات‌منشعب ازرودخانه و قنات دوطبقه نیز تقسیم‌بندی کرد.
– قنات‌ساده: شامل مظهر قنات،مجرا، میله چاه ومادرچاه می باشد.
– قنات‌ منشعب از رودخانه:  دسته دوم شامل قنات‌هایی است که ازرودخانه منشعب می شود، ووظایف آن‌ انتقال آب رودخانه است. این قنات‌ها برخلاف قنات‌های ساده، آب را از کوهستان نمی‌گیرند، بلکه ازرودخانه‌ها به زمین‌های زراعتی منتقل می‌کنند، که نمونه‌های بسیاری از آن‌هادرگذشته نیزمورداستفاده بوده است.
– قنات دوطبقه: در قنات‌های دوطبقه، به‌جای یک تونل سراسری، دو تونل افقی وجود دارد، که یکی از آن‌ها با فاصله ‌در بالای دیگری قرار دارد و از مبدأ تا مظهر، دارای دو طبقه زیرورو است. تاکنون تنها یک قنات دوطبقه شناخته ‌شده، و آن قنات”مون” در اردستان است شکل(5).
قنات دوطبقۀ مون ِاردستان عجیب‌ترین قنات ايران است، که در محله ی مون، یکی از محلات شهرستان اردستان در منطقه‌ای بین نطنز و نائین در حاشیۀ کویر، استان اصفهان واقع‌شده است(ابی زاده،1389) (جعفری وزارعی ،1394).
قنات دوطبقه ی مون اردستان، نشانه ی نهایت هوشمندی و دقت استادکاران مقنی وآبشناسان زمان بوده است که یکی از پیچیده‌ترین قنات‌های منحصر به‌ فردجهان محسوب می شود،که تاریخچۀپیدایش این قنات،پیشینۀ اسطوره‌ای دارد. قدمت اين قنات رابه قبل از اسلام وبرخی باني آن را کاوۀ آهنگرمی‌دانند.
این قنات چاه‌های مشترک، ولی مادر چاه‌ها و مظهر متفاوت دارد. در این قنات به‌جای یک مجرای سراسری، دو مجرا قرارگرفته است که یکی از آن ‌ها به فاصلۀدر حدود 3 متر دربالای دیگری استو ازمبدأ تا مظهرقنات، دارای دوطبقه زیرورو است، و درهرطبقۀآن، آبی مستقل جریان دارد،که حدوداً 2 كیلومتر به موازاتِ هم حركت می‌کنند، جالب اینجاست که آب طبقۀ فوقانی در طبقۀ تحتانی نفوذ نمی‌کند(رهجو،1390).
شکل 5 قنات  مون
9-1-ساختار قنات
راهرو: یا مجرای قنات برای دسترسی به آب های زیرزمینی تقریباً افقی حفر می گردد، و برای عبور راحت کارگران به‌گونه‌ای خاص حفر می‌شود. ارتفاع  آن حدود 90-150  سانتی‌متر  و عرض آن کمتر از نصف ارتفاع آن است شکل( 6).
خروجی قنات : محلی که سطح زمین و انتهای راهرو قنات به یکدیگر برسند به آن مظهر  می گویند (محل ظهور آب )
میله چاه: چاه‌هایی عمودی هستند که تا راهروی قنات برای اتصال سطح زمین با راهروی افقی قنات ادامه پیداکرده‌اند. کاربرد اصلی این چاها ،تخلیه خاک حاصل از کندن راهرو قنات به سطح زمین است، وهمچنین به تهویه راهرو قنات و تأمین اکسیژن بیشتر برای کارگران کمک می‌کند.
این چاه‌ها با فراهم کردن مکانی برای ارسال امکانات و ابزار مورد نیاز و تخلیه ضایعات نقش مهمی را در مرمت و بازسازی قنات دارد.  میله چاه‌ها، باعث کاهش زمان مورد نیاز برای ساخت‌ وسازو یا تعمیر قنات، و کاهش هزینه‌های مربوط به آن می‌شوند.
قطر این میله چاه‌ها بین 80 تا 100 سانتی‌متر است و فواصل بین آن‌ها بین 20 تا 200 متر است. در حقیقت هر چه عمق میله چاه‌ها بیشتر باشد، فاصله‌ی آن‌ها از یکدیگر نیز بیشتر است.
مادر چاه: به دورترین میله چاه از خروجی قنات که در نقاط بالادست حفرشده است مادر چاه گفته می‌شود. مادر چاه، عمیق‌ترین چاه است که جریان زیاد آب در آن نشان‌دهنده آبدهی خوب قنات است. اگر سطح آب به زیر مادر چاه برسد دیگر آبی در راهرو قنات جریان پیدا نمی‌کند و قنات کم‌کم خشک می‌شود.
اگر قنات گسترش یابد و نیاز به حفر چاه جدید باشد، چاه جدید به‌عنوان مادر چاه در نظر گرفته می‌شود و مادر چاه قبلی به‌عنوان یکی از میله چاه‌های عمیق محسوب می‌شود. به‌طور خلاصه می‌توان گفت که آخرین میله چاه، مادر چاه نامیده می‌شود. عمق مادرچاه در قنات‌های مختلف متفاوت است، عمیق‌ترین آن در ایران قنات قصبه گناباد با حدود300متراست
شکل 6 تصویری از ساخت قنات
مزرعه: مزرعه منطقه زیر کشتی که پایین‌تر از خروجی قنات قرار دارد و از آب آن قنات ابیاری می‌شود. وسعت این منطقه به عوامل مختلفی بستگی دارد ازجمله آبدهی قنات، کیفیت خاک، نفوذپذیری خاک، آب‌وهوای محلی و غیره. اگر میزان جریان آب در خروجی قنات کافی نباشد، برای افزایش حجم آن، آب را در استخری ذخیره می‌کنند تا با سرعت و جریان بالاتری برای آبیاری مزارع استفاده شود.
مدار آبیاری در مناطق مختلف متفاوت است و معمولاً بین 12 تا 15 روز است. لازم به ذکر است که مدار آبیاری نوعی برنامه مدیریت آب برای سهامداران آب قنات است و بر اساس اینکه نوبت آبیاری مزرعه چه کسی است از آب قنات استفاده می‌شود.
به‌عنوان‌مثال، اگر مدار آبیاری 12 روزه است، هر کشاورزی هر 12 روز یک‌ بار به‌ اندازه تعیین‌ شده حق استفاده از آب قنات را دارد. ( icqhs.org)(کاویانی وسلیمانی ،1390)
برنامه آبدهی قنات تهران  بدین ترتیب بوده است شکل(7) (مالکی وخرسندی،1384).
شکل 7-صورت تقسيم آب کاريزمهرگردتهران که درسال۱۲۰۶تنظيم گرديده است
به‌مرورزمان قنات‌ها دستخوش تغییراتی شده‌اند که آبدهی آن‌ها را تحت تأثیر  قرار گرفته است.گاهی از بین بردن این‌یکی از این عامل‌ها در احیای قنات‌ ها مؤثراست، می‌توان با شناخت کلی قنات‌ها وهمین‌طورآشنایی با مختصات قرارگیری قنات در ناحیه مورد نظر، در احیای آن‌ها تلاش نمود .
عواملی که آبدهی قنات‌ها را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد:
1-خشکسالی
یکی از عوامل تحت تأثیر،خشکسالی بلندمدت منابع آب‌های زیرزمینی است.کاهش سطح سفره های آب‌های زیرزمینی و همین‌طور استفاده غیرمجاز از آب‌های زیرزمینی، ومهم‌ترین عامل در ایجاد این پدیده به هم خوردن بیلان آب، کاهش نزولات جوي است.
ارتفاع بارندگی باگذشت زمان، سیر نزولی دارد به‌طوری‌که، باعث کاهش تغذیه آب و درنتیجه افزایش عمق آب زیرزمینی می‌شود که این افزایش عمق آب زیرزمینی به ‌نوبه خود باعث کاهش آبدهی قنات‌های منطقه گردیده است.
2-سیل
قنات‌هایی که بخشی از مسیر آن در مناطق سیل‌خیز قرار دارد به هنگام بروز سیل، آسیب‌های فراوانی می بینند که ناشی از ورود سیلاب از راه میله‌های قنات است شکل (8)یکی از اسیبهای سیلاب‌بر قنات است، با داشتن رسوبات همچنین خاک‌هایی مثل سیلت و رس که علاوه بر تخریب میله‌های قنات، باعث گرفتگی کاریزها شده و عمق آب‌های ورودی به کاریز را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد. که با کنترل این سیلاب هامی‌توان نتیجه‌ای معکوس بدست آورد .
شکل 8- گرفتگی قنات طوغان باباگرگر در اثر رسوبات ناشی از سیل
3-استحصال بی‌رویه از آب‌های زیرزمینی
حفر بی‌رویه و غیرمجازچاه‌هادر منطقه و برداشت آب بیش از مقدار تعیین‌شده در پرونده بهره‌برداری، و نبود مدیریت‌کنترل استفاده از آب‌های زیرزمینی، شرایط را براي خشک شدن زودرس قنات‌های موجود در منطقه فراهم کرده است.
حتی در مواردي دیده شد که کشاورزان به دلیل استحصال آب بیشتر از مقدار موردنیاز، و جهت افزایش سطح زیر کشت خود، عمق چاه را بیش از مقدار استاندارد حفر کرده‌اند. با مقایسه وضعیت منابع آبی شهرستان در طول سال‌های88- 90، رشد منفی تعداد قنات‌ها در اثر رشد مثبت تعداد چاه‌ها مشاهده می‌شود.(کشاورزی و همکاران ،1390)
در این مقاله، با توجه به  شناختی که از قنات ها بدست امد، و اهمیت حفظ آن و همچنین بحران آب، احیای قنات بسیار کارآمد به شمار می‌آید، لذا در این خصوص سعی شده تا با بهره‌گیری از راهکارهای صورت گرفته به بررسی تغذیه مصنوعی قنات‌ها پرداخته شود.
در کشور ما به تغذیه مصنوعی قنات‌ها توجه کمتری شده است. با مطالعات به‌دست‌آمده تغذیه مصنوعی به شکل متداول و امروزی در سال 1348 مطالعه و در سال 1352 در دشت‌های ورامین ،گرمسار، قزوین به‌صورت سطحی اجرا شد. و طرح‌های جدیدتر آن در سال 60-61 مورد مطالعه و اجرا گذاشته شد.
در این طرح  ، با کنترل سیلاب‌ها و همچنین مکان‌یابی آن‌ها به سهولت می‌توان آب‌های سطحی را به مکان‌های مورد نظر هدایت نمود.باگذشت این فاصله زمانی هنوز تدابیری لازم برای کنترل این آب‌ها حاصل نشده است و باید توجه نمود هزینه کنترل این آب‌ها به ‌مراتب کمتر و منافع آن بیشتر است.
می‌توان با شناخت از کنترل آب‌های سطحی و هدایت این آب‌ها به سمت سفره های زیرزمینی نقش عمده‌ای در مدیریت آب‌ها و همچنین تغییرات اقلیمی حاصل نمود. در ادامه این مقاله تغذیه مصنوعی به‌عنوان راهکاری عمده مورد بررسی قرار می‌گیرد.
روش‌ها
 2- تغذیه مصنوعی
 مجموعه روش ها وعملیاتی که در ورود آبها به سفره های زیر زمینی انجام میشود، در این روش سطح ابهای زیرزمینی مورد تغذیه افزایش میابد ، این روش تغذیه مصنوعی (ARTIFICIAL RECHARGE)نام دارد.
بدین طریق با استفاده از ورود آبها به سفره های زمینی سطح آبخوان را افزایش میدهند. تغذیه مصنوعی در اینجا به سه روش صورت می‌گیرد:
 1-2-در پخش سیلاب، پتانسیل دشت و همچنین تابعی  از تغذیه و مدت‌زمان نفوذ و تماس  آب  با خاک  مهم است.
در حوضچه‌ها و مخازن ذخیره این نوع تغذیه به کمک فاکتور زمان و نفوذپذیری خاک و حرکت آب در محیط غیراشباع، قابل‌مقایسه می باشد .
یکی از موارد مهم قبل از ورود آب رسوب‌گیری می باشد، در این غیر صورت نتیجه‌گیری برعکس حاصل می‌شود. طراحی آبگیر در این روش بر اساس آورد رودخانه و دبی بهینه صورت می‌گیرد.
پخـش سيلاب بر روي مخروط افكنـه هـا، در خروجـي حوضه‌های آبخيز باهدف بهره‌ برداری از سیلاب‌هایی كـه به‌صورت ناگهاني جريان می‌یابند، روشي مناسبی براي بهره‌برداری از سیلاب‌های رودها و رودخانه‌های فصـلي و ذخيـره نمودن آن‌ها در آبخوان‌ها اسـت.
در این راستا مطالعات زیادی در جهان صورت گرفته است که بخشی از این بررسی‌های صورت گرفته در پخش سیلاب  در ایران، بدین شرح است:
A-بررسي طرح پخش سيلاب سبزوار نشان داده كه حجم سيلاب نفوذ داده‌شده در حدود 10 ميليـون مترمکعب، باعث بهبود كيفيت و كميـت آب‌های زيرزمينـي منـاطق پایین‌دست شده است، به‌طوری‌که افـت سـفره از 45 سانتيمتر در سال 1376 به 23 سـانتيمتر در سـال 1377 کاهش‌یافته است.
2-به‌کارگیری مـدل1Modflowمـديريت بهره‌برداری از آب‌های زيرزمينـي و عملكـرد طـرح تغذيـه مصنوعي (پخش سيلاب) دشت آب باريك بم بررسي شـد. نتايج نشان كه روند افت باوجود شروع به كار طرح تغذيـه مصنوعي ادامه خواهد داشت.
3-طرح پخش سیلاب در دشت قوشه دامغان، نشان داد که ميـانگين افـت ماهانـه دریکی از چاه‌های پيزومتري پس از اجراي طرح پخـش سـيلاب بـه ميزان 1/25 درصد از روند افت سطح آب كاسته شده است.
1-سازمان زمین‌شناسی  ایالت متحده به‌عنوان یک ماژولار جریان تفاضل محدود توسعه‌یافته است،این مدل کامپیوتری معادله جریان آب زیرزمینی را حل می‌کند.
4- پخش سیلاب بر روی کوهدشت لرستان با توجه به آمار ده ‌ساله تغييرات سطح سفره آب زيرزميني تابع ميزان بهره ‌برداری بـوده و روندي كاهشي داشته است. با اجراي طرح پخـش سـيلاب اين رونـد كاهشـي متوقف‌شده و سـطح آب زيرزمينـي افزایش‌یافته است.
5- در کنترل آب‌های سطحی که به‌وسیله شرکت آبی منطقه گلستان در مخزنی بوستان، در کنترل آب‌های سطحی صورت گرفت و درنتیجه ذخیره آب‌های سطحی در اردیبهشت و مرداد  صورت پذیرفت. 6- تأثير طرح پخش سيلاب هرات اسـتان يزد بر تغذيه آبخوان همان‌طور كـه در شكل (9)مشخص اسـت،
پيزومترهـا در داخـل عرصه‌های پخش سيلاب احداث‌شده و می‌تواند بلافاصـله تغييـرات حاصل از تغذيه سفره آب زيرزميني را به‌صورت تغيير تراز آب زيرزميني نشان دهـد.(فاضل پور و همکاران ،1395)(مجموعه مقالات کنفرانس همایش بین المللی آب وهوا )(ناصری وهمکاران ،1389)
                                                                        الف     موقعیت چاه‌ها                             ب     قنات موردمطالعه
شکل 9-پخش سیلاب‌ها در آبخوان و موقعیت قنات‌ها
7-مکان‌یابی عرصه‌های مناسب پخش سيلاب جهت تغذيه مصنوعي در شمال انديمشك نتایج زیر حاصل شد:
طبق نمودار شماره(1) در حوضه آبخيز جارمه انديمشك که دارای وسعتي معادل 314 کیلومترمربع بوده و محدوده آبرفتي 4356 هكتارمی‌باشد. اين محدوده دارای وسعت زیاد برای پخش سیلاب به‌اندازه 2059 هكتار، می‌باشد در روش بولين و روش شاخص هم‌پوشانی وزني و داراي اراضي با تناسب متوسط با وسعت 2297 هكتار درروش بولين  1971 هكتار درروش شاخص  دارای هم‌پوشانی وزني می‌باشد.
B-در مکان‌یابی، استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و همچنین شناخت  منطقه و جغرافیای آن جهت کنترل سیلاب‌ها و تغذیه زیرزمینی مهم می‌باشد .

مقایسه مساحت عرصه‌های مستعد پخش سیلاب- گروه عطران

نمودار 1 مقایسه مساحت عرصه‌های مستعد پخش سیلاب

2-2-نفوذ سطحی آب: از طریق بستر نفوذپذیر رودخانه به آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌کند ، و از طریق کاهش شیب و اصلاح بستر می‌تواند برمدار نفوذ آب افزود.
3-2-روش جوی پشته: که حداکثر تماس آب با زمین انجام می‌شود، سه الگوی انهار جانبی، الگوی شریانی و الگوی خطوط کنترل وجود دارد .
4-2-روش مستقیم: آب به ‌صورت مستقیم از طریق چاه یا گودال استفاده می‌شود، و وارد سفره  های  زیرزمینی می‌شود.(فاضل پور وهمکاران ،1395)(کوپانی ،1391(
نتیجه‌گیری :
با توجه به اینکه ایران در منطقه خشک ونیمه خشکی قرار دارد، تاثیرات آب و هوایی و بارشهای کم سالیانه، نشان از معضل جدی آب در آینده دارد، در این خصوص می توان از دانش گذشتگان آمیخته با دانش  امروزی ، به نحوی از بحران آب جلوگیری کرد، در زمان های گذشته درایت ومدیریت  افراد متخصص درکنترل این بحران باعث ایجاد فرهنگ ها و گسترش صنعت ها شده است، و این حاکی از اشنایی گذشتگان با علوم و فنون مختلف دارد،
کاریز نمونه ای از این فناوریست، که مطالعه و بازنگری به ساخت و احیای انها مورد توجه بسیاری از افراد قرار گرفته است، و در راستای احیای آن می توان به تغذیه مصنوعی اشاره نمود، در این طرح ، سیلاب ها و نزولات اسمانی نقش مهمی در تقویت ابخوان ها دارند ، ولی برای مناطق خشک این طرح مفید واقع نمی شود.
و تغذیه سفره‌های زیرزمینی  دراین مناطق، از روش های سدسازی زیرزمینی، لایه روبی قنات‌ها توصیه می شود. نتیجه بخش بودن پژوهش های انجام شده درکنترل سیلاب‌ها، وتاثیر درتغذیه سفره‌های زیرزمینی، و احیای آبخوان  بسیار حائز اهمیت می باشد.
از جمله نتایج دیگر آن ایجاد فرصت‌های شغلی جدید و افزایش جاذبه‌های توریستی منطقه و حل مشکلات ناشی از خشک شدن قنات‌ها و سیلاب‌ها است. باید  توجه کرد احیای قنات‌ها با توجه به نقش انها در پایداری محیط زیست وتغییرات اقلیم در مناطق دیگر نیز بسیارمهم تلقی می گردد .
منابع
1- ابی زاده ا (1389) نگرشی بر قنات با محوریت آموزش و احیاء فناوری بومی، فرهنگ و معماری ایران
2-پازوشه .،(1361) نقش قنات در آبادانی کویر ،نشریه دانشکده فنی تهران
3-جعفری ع م.،زارعی ق(1394) نقش واردات و صادرات محصولات مهم زراعی و باغی در تجارت مجازي آب و رد پاي آب در کشاورزي ایران، نشریه ابیاری وزهکشی
4-خسروی خ ر.، جوادی م.،حسین نژاد م.،(1389) بحران اب در خاورمیانه(چالش ها وراهکارها) چهارمین کنگره بین المللی جغرافیدانان جهان اسلام
5-دهقانپور تفتی  م ح..،(1383)مقایسه قنات و سایر منابع تامین اب (گذشته ، حال و آینده) در خصوص بیلان آبهای زیرزمینی همایش قنات
6-رهجو م،(1390)بررسی روش سنتی تقسیم آب های سطحی و مدیریت آب رسانی آن در بخش شهداد.همایش بین المللی دانش سنتی مدیریت منابع آب . مرکز بین المللی قنات و سازه های تاریخی آبی . 1390
7-عباسی ف.،ناصری ا.،سهراب ف.،باغانی ج.،عباسی ن.،اکبری م (1394) ارتقای بهره بری مصرف آب .موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی
8-عجم م (1384) کاریز میراث فرهنگی ایرانیان ، دومین همایش ملی قنات
9-عرب خدری .،کلیم خانی ش.،(1382) بررسی دو فن اوری باستان بیابان زدایی .بندسار و قنات فصلنامه تحقیقاتی جغرافیایی
10-فاضل پور  م ح،. ملکی نژاد ح. اختصاصی م(1395) بررسی تاثیر پخش سیلاب برتغذیه آبخوان  با استفاده از شاخص GRI.SDI.SPI
11-کاویانی زاده ف.،سلیمانی م ج.،(1390)،قنات ونقشه برداری در آن
12- کشاورزی م .،بشیری ع.،اوجاقلو ف.،(1390) بررسی مسائل ومشکلات بهره برداري ازقنات وارائه راهکارهاي بهبودآن
13-کردوانی پ.،(1377) ایران‘ خاستگاه قنات (کاریز) و منشاء گسترش آن در جهان
14-کوپایی ض.،(1391)سدهای زیرزمینی
15-لباف خانيكي م.، سمسار يزدي ع ا.، مركز بين المللي قنات و سازههاي تاريخي آبي (گروه دو يونسكو).، با همكاري شركت مهندسين مشاور تمدن كاريزي.(1394).کتاب گردشگری قنات
16-لقايي ح .،عتابي ف.، فرجام بوئيني ف.،(1391) تدوين استراتژي و برنامهريزي براي استفاده از ظرفيتهاي سازه آبي قنات در بافت شهري (مطالعه موردي: قنات سنگلج در تهران)
17-مالکی ا.،خورسندی ا.،(1384)قنات درايران: مطالعه موردي قنات هاي شهرتهران
18-مغربی م.،برومند پ.،(1383) سدهاي زیرزمینی .یازدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسرکشور
19-مهدی زاده م.،(1392)، نقش قنات قصبه در اقتصاد شهرستان گناباد اولین همایش سراسری کشاورزی و منابع پایدار
20-مجموعه مقالات دومین کنفرانس همایش بین المللی آب وهوا
21-ناصری ن .،محمد زاده ح.، ابراهیم پورص .، (1389) بررسی هیدروژئوشیمیایی وبیلان حوضه آبریز دامنه سهند

اشتراک:

درباره نویسنده

نظرات بسته اند