بخشی از مقاله
نو اوری ها در فن قنات سازی
چکیده
نیاز شدید و روز افزون به آب در بخش های کشاورزی و شرب در ایران از سه دهه گذشته تا کنون موجب شده است تا متخصصین برای کاهش مشکلات ناشی از کمبود آب به شیوه های کاربردی متعددی متوسل شوند. استفاده از آبهای غیر متعارف مانند رطوبت موجود در هوا برای رفع بخشی از نیاز آبی گیاهان و روی آوردن به شیوه های سنتی جمع آوری آب باران تا جائیکه مالکین ساختمانها در کشوری مثل هندوستان بر طبق نظامنامه های تصویبی برای ساختمانها موظف شده اند که ابزاری برای جمع آوری آب باران نازل شده بر سقف ساختمانهای مزبور تعبیه نمایند - از آن جمله اند. در ایران استحصال آب از طریق سازه قنات تقریبا از بدو پیدایش کشوری به نام ایران مرسوم بوده است تا جائیکه بعضی از نویسندگان تمدن ایران را " تمدن کاریزی" نام نهاده اند (۳۰). در سه دهه گذشته برای ارتقا بهره وری در صنعت آب، در بخش قنات سازی و قنات داری فن آوری های گوناگونی به کار برده شده اند. در این مقاله بخشی از این فن آوریها مورد بحث و بررسی قرار می گیرند.
مثل ماله قدیمی ترین منبع مکتوب در مبحث قنات کتابی به نام الانباط المیاه الخفیه به معنی استخراج آبهای پنهانی است که توسط دانشمندی به نام ابوبکر محمد بن الحسن الحاسب الکرجی در حدود هزار سال پیش به رشته تحریر در آمده است (۲۷). از آن زمان تا کنون، بنا بر تحقیقات شخصی، ۱۱۲۸ مقاله، گزارشی، کتاب، پایان نامه های کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکترا به زبان فارسی و پنج زبان خارجی تالیف شده اند. مقالات و منابع مکتوب در مورد قنات را می توان به بخشهای گوناگون تقسیم نمود که از میان آنها منابعی که مباحث فنی را مورد بحث قرار داده اند کمتر از سایر جنبه های دیگر در مبحث قنات می باشند. با این وجود و به دلیل نیاز به حفظ این سازه، در سه دهه گذشته نوآوری هایی هر چند به مقدار کم در این بخش به وقوع پیوسته است. در بخش زیر - مواد و روشها - تعدادی از این نوآوری های مورد بحث واقع شده اند.
مواد و روشها
۱- تغذیه مصنوعی لایه های آبدار زیرزمینی: شیوه های گوناگونی برای تغذیه لایه ابدار زیر زمینی به کار برده می شود که در نهایت در مناطق قنات دار منجر به پراب شدن قنوات می گردد. از جمله این روشها شیوه پخش سیلابها می باشد. کوثر، یکی از متخصصینی است که ترویج شیوه پخش سیلاب در ایران مرهون زحمات فراوان ایشان است. آبدار شدن لایه های زیر زمینی، در منطقه گربایگان شهرستان فسا در ۵۰ کیلومتری جنوب فسا که یا خشک شده بودند و یا دبی به مقدار کمی داشتند باعث احیای تعداد قابل توجهی قنات در این منطقه گردید. در رابطه با این موضوع، آزاد (۳) در مقاله اش تحت عنوان تعذیه مصنوعی لایه آبدار زیرزمینی به روش مهار تلفات این موضوع را مورد بحث قرار داده است. ایرانمنش (۹)، شهاب فر (۲۴) و ابراهیمی (۴) آبدار شدن لایههای آبدار را با دخول آب به داخل کوره های خشک مهمترین شیوه عنوان نمودهاند.
۲- هیدرولیک قنات:
از مباحثی که به مقدار فراوانی باید مورد توجه قرار گیرد، هیدرولیک قنات از جنبه های گوناگون است. تا جایی که نگارنده آگاهی دارد بای بوردی اولین محققی است که مقدمه بحث هیدرولیک قنات را در مقالهای عنوان نموده است (۱۰). باید توجه نمود که هیدرولیک قنات بسیار پیچیدهتر از هیدرولیک چاه است، زیرا چاه تنها یک استوانه عمودی است که آب از اطرافش وارد آن می شود ولی قنات مجموعه ای از چاههای عمودی و کوره های افقی یا نسبتا افقی است که آب به درون آنها وارد میگردد. محاسبات همزمان و لحظه ای هیدرولیکی در این سیستم پیچیده تاکنون − .مورد بحث قرار نگرفته است
۳- کاربرد مدلهای ریاضی در تعیین ذخیره آب قنوات:
به عنوان یک واقعیت تهیه مدلهای ریاضی هزینه ها و صرف وقت کمتر نسبت به مدلهای فیزیکی در کلیه علوم بیشتر مورد توجه واقع می شوند مصداق مطالب فوق الذکر نیز کثرت مدلهای ریاضی نسبت به مدلهای فیزیکی در بسیاری از علوم تجربی است. یکی از موضوعات مورد توجه کاربران هر قنات در آبیاری زمینهای کشاورزی آگاهی یافتن از ذخیره آب در محدوده زمینهایی است که شیب هیدرولیکی به سمت کوره و میله های قنات مزبور دارند. احمدی و ذوالانوار(۶) جزء اولین کسانی هستند که کاربرد مدل ریاضی در ذخیره آب قنوات را توجیه نمودهاند. کوره های قنات دارای شباهتهایی با کورههای معادن هستند. هدف مالکین و مقنیان قنوات آن است که در کوره های قنات آب جاری شود و از آب حاصل شده استفاده برای شرب و یا کشاورزی نمایند. یکی از کارهایی که حفاران در حفر کوره های معادن انجام می دهند آن است که از ورود آب به کورههای معادن جلوگیری نمایند. بنابراین اگر حریم آبی کورهها را بدانیم و در منتهی الیه حریم مذکور چاههای متوالی حفر نماییم و آب جمع شده در چاهها را استخراج کنیم در این صورت از ورود آب به داخل کوره های معدن جلوگیری خواهد شد. این موضوع انگیزه ای برای تحقیق پایان نامه ای در مقطع کارشناسی ارشد رشته معدن تحت عنوان " تهیه مدل ریاضی به منظور تعیین حریم آبی قنات" گردید که توسط خرسند (۱۷) انجام گرفت. دانائیان (۲۰) امکان کاربرد مدلهای کامپیوتری در مطالعه وضعیت قنوات را پیشنهاد می کند. خیاط خلقی (۱۸) تعیین مقدارتبادل سیستم قنات آبخوان را از طریق مدل ریاضی آنالیتیکی پیشنهاد می کند که در صورت کاربرد این مدل تغذیه سفره آب زمین پایین دست را میتوان برآورد نمود.
۴- کشت ماهی در قنوات :
با گسترش علوم در دهه های اخیر قنات را می توان یک سیستم چند منظوره به حساب آورد، زیرا از آب قنوات در شرب، در کشاورزی و اخیرا در صنعت استفاده می شود. یکی از جالبترین جنبههای علمی قنات که متاسفانه به مقدار کمی تحقیقات علمی در مورد آن انجام گرفته است بیولوژی جانداران موجود در قنوات است. تا آنجایی که نگارنده مطلع است در حدود نیم قرن قبل سال ۱۹۵۳ اسمیت (33) اولین کسی بود که در مورد ماهیان موجود در قنوات کرمان تحقیق ارزشمندی انجام داد و کلیه مشاهدات خود را در کتابی تحت عنوان: Blind White Fish in Persia - ماهی سفید کور در ایران - - منتشر نمود. در آبهای بعضی از قنوات در حال حاضر پروژه های کشف ماهی در حال انجام است. به عنوان مثال در اوایل سالهای دهه ۷۰ قرن حاضر شمسی گزارش طرح آزمایشی کشت ماهی در قنوات استان اصفهان منتشر گردید (۲۸). در تحقیقات دیگری که می توان بدان اشاره نمود شناسایی ماهیان قنوات شهرستانهای شهربابک و بردسیر در استان کرمان توسط ابراهیمی (۵) است. شهیدی (۲۵) معتقد است که با توجه به شرایط مستعدی که در قنوات گناباد وجود دارد، این سازه ها استعداد آبزی پروری را به خوبی دارا می باشد. یزدانپناه گوهرریزی و پورجوپاری (۳۱) پرورش ماهی با استفاده از آب قنوات را به عنوان یک منبع مهم اقتصادی میدانند.
۵- قابلیتهای گردشگری قنوات:
از قابلیت های بارز فن آوری قنات بهره برداری از آنها در صنعت گردشگری است. همانطوریکه در بعضی از سازههای سنتی - نظیر حمام ها- در بعضی از کشورها - نظیر چین - به دلیل استفاده از اشخاصی از حمامهای منازلشان هیچ کدام از این سازهها تخریب نگردید بلکه با نوسازی آنها کاربری آنها را به موسسات ماساژ که در حقیقت بخشی، از آداب استحمام در گذشته بوده است تغییر دادهاند. با همین امر میلیاردها دلار سود از افراد داخل کشور و توریستها جذب نمودهاند. بنا بر اظهارنظر چشمی و دسترسی (۱۶) ایجاد مکانهای تفریحی، موزه ها مهمانسراها و غیره در داخل کوره قنات - به عنوان مثال قنات فاریاب چشام- با استفاده از تکنولوژی احداث متروهای زیرزمینی باعث جذب گردشگران و پیشرفت اقتصاد منطقه میگردد. همین نظریه در حال حاضر در مورد قنات جزیره کیش در حال اجرا است. احتمال دارد پس از گذشت یکی دو سال آینده و تکمیل طرح عظیم قنات کیش، این قنات یکی از جاذبه های قوی جزیره مذکور گردد. زمان زاده (۲۳) قنات قصبه گناباد را به دلیل ویژگیهای مختلف و منحصر به فردی - دارنده عمیق ترین مادرچاه در بین قنوات ایران - که دارد از جمله قنواتی میداند که در صورتی که بدیده شایسته بدان نگریسته شود منجر به تحولات جدیدی در شرایط اقتصادی، اجتماعی و توریستی منطقه می گردد.
۶- ابزار و سازههای جدید کاربردی در قنوات:
ابزاری سنتی کاربردی در قنوات باعث طولانی شدن مدت حفر و تعمیر قنوات میگردد، لذا باید حتی المقدور کوشش در ایجاد ابزار نوین مکانیکی نمود. خاموشی (۳۲) بحث قنات و تکنولوژی مدرن را در سال ۱۳۷۲ مطرح نموده است. اسدیان (۷). کاربرد EM-VLF را در اکتشاف قناتها با استفاده از دستگاه ABEM-WADI و محمودی (۲۹) حفر قنوات با استفاده از وسائل مکانیزه پنوماتیک توصیه می کند. ساخت بالا بردستی سه ساعته دو طرفه و بالابر برقی نیمه اتوماتیک مجهز به الکتروموتور و گیربکس و سنسور جهت حمل مصالح (کول - سنگ و غیره) به درون کوره قنات و یا ریزش برداری و تخلیه خاک از کوره قنات از طریق میله های قنات از جمله پیشنهادات دهقانپور تفتی است (۲۱). ایشان همچنین فن آوری نوین ذخیره سازی آب در قنوات با احداث سدهای زیرزمینی (سنگی و سیمانی) و تعبیه شیرفلکه برروی لوله در کف کوره در محلی مرز تران - خشکان قنوات به منظور حفظ و مهار جریان دائمی آبهای زیرزمینی از طریق قنات را بیان نموده است (۲۲) و (۱۳). آرمان در سال ۱۳۶۳ خبر از اختراع سیستم شبکه مکنده مداربسته ای می دهد که در زهکشی آبهای سطح الارضی و احیای قنوات و شیرین کردن اراضی کاربرد دارد
۷-استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) در قنوات:
امروزه تقریبا (GIS) در کلیه شاخههای علوم کاربرد دارد. مثلا در فن آوری قنات میتوان نقشه آسیب پذیری قنوات را از GIS تهیه نمود (۱۱). دادرسی سبزه وار و همکاران (۱۹) گستره جغرافیائی قنوات متاثر از اقلیم در شهرستان سبزوار با کمک GIS را بررسی نموده اند. با توجه به اهمیت منابع آبهای زیرزمینی و به پاس خدمات افراد خیری که در احداث قنوات استان خراسان (مجموعا ۳ استان ایجاد شده کنونی) نقش داشته اند و به منظور مدیریت بهینه قنوات مذکور بانک اطلاعات قنوات استان مزبور در محیط نرم افزار EXcel با استفاده از GIS به همت مدیریت آبخیزداری سازمان جهاد کشاورزی استان خراسان، دفتر تلفیق و بیلان تهیه شده است (۸). "با توجه به اینکه GIS بسیاری از قابلیتهای محیطهای ترسیم (CAD) و بانکهای اطلاعاتی (Date BaSe)را دارا بوده، امکان آنالیز و نمایش سه بعدی را در اختیار قرار می دهد و همچنین با اتصال به فایلهای تصویری و صوتی امکان نمایش عوارض را فراهم می نماید. لذا با استفاده از تواناییها و فنون سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) تجزیه و تحلیل وضعیت قنوات" را در هر محلی در بسیاری از ابعاد ممکن میسازد. با استفاده از تکنیک GIS می توان ژئومورفولوژی رودخانه ها و اهمیت آنها در شناسایی منابع آب زیرزمینی و مکان یابی حفر قنات را مورد بررسی قرار داد – 26 -
۸- زهکشی قناتها: قناتها متعادل کننده شرایط آبهای زیرزمینی هستند. یکی از شرایطی که قناتها ایجاد می کنند جلوگیری از ماندابی شدن زمینها و یا صعود آبهای زیرزمینی تا منطقه ریشه می باشد. در گذشته در بعضی از شهرها قناتها که یکی از انواع شبکههای سنتی آبرسانی بوده اند در مورفولوژی شهرهای مزبور نقش داشتند (۱۲). متاسفانه به دلیل خشک شدن تعدادی از قنوات که از درون شهرها میگذرد و یا به دلیل ساخت و ساز در روی مسیر قناتهای متروکه در شهرها سطح آبهای زیرزمینی بالا آمده تا جایی که آب نفوذ یافته در منازل مسکونی به ارتفاع ۱ تا ۲ متر بالغ شده است. اولین کسی که به صورت علمی استفاده از کوره های قناتهای متروکه را به عنوان زهکش هایی برای پایین انداختن آبهای جمع شده در درون خانه ها، جلوگیری از ایجاد این مشکل در آینده و زهکشی دشتها مطرح و به مرحله عمل درآورد جواهری می باشد- 15 -
نتیجه گیری و بحات: بنابر تحقیقات نگارنده در طول مدت بیش از ۲۰ سال، از مجموع ۱۱۲۸ مقاله کتاب، گزارش ، پایان نامه های دوره کارشناسی ارشد و دکترا به زبان فارسی و ۵ زبان خارجی کمتر از ۵ درصد از منابع مذکور در مباحث هشت گانه فوق نگارش یافته اند. ضعیفترین بخش از بخشهای هشت گانه مطرح شده در این مقاله، بخش مربوط به هیدرولیک قنات است. توصیه می شود محققین علاقمند به مبحث قنات و به ویژه دانشجویان کارشناسی ارشد و دکترا با انتخاب موضوعاتی در رابطه با هیدورلیک قنات بر غنای منابع بسیار مختصر موجود بیافزایند.
منابع
۱- آرمان، امین." اختراع سیستم شبکه مکنده مدار بسته (( زهکشی آبهای سطح الارضی))"، ماهنامه، دانشمند. سال ۲۲. ش 3 ص 17 – 18 – 148 – 149 - 150
2 - "اختراع سیستم شبکه مکنده مدار بسته ( احیای قنوات و شیرین کردن اراضی)". ماهنامه دانشمند. سال ۲۲. ش ۴.
( تیر ۱۳۶۳)، صص ۱۴، ۱۴۷، ۱۴۸، ۱۴۹ و ۱۵۰.
۳- آزاد، محمد. " تغذیه مصنوعی لایه های آبدار زیر زمینی به روش مهار قنات". مندرج در قنات، گزیده مقالات. شرکت سهامی آب منطقه ای یزد. ۱۳۷۹ ش، صص ۱۱۳ تا ۱۱۷
