قنوات و رابطه هیدرولیکی آنها با آبهای زیرزمینی

قنات یکی از روش های مصنوعی و سنتی در استخراج آبهای زیرزمینی است و سابقه آن در کشور ما به سه هزار سال قبل می رسد قنات را در واقع می توان یک زهکش زیرزمینی دانست که در آن آب جمع آوری شده توسط نیروی ثقل زمین منتقل شده و به مصارف شرب ، کشاورزی و صنعت میرسد. حفر قنات از قدیم الایام بیشتر در مناطقی متداول بوده است که از نظر آبهای سطحی فقیر بوده و جزو مناطق خشک تا نیمه خشک بحساب آمده است. برای مثال می توان استان یزد را نام برد که متوسط بارندگی سالیانه آن 50 میلیمتر در سال است و در حال حاضر حدود 23 درصد آب مصرفی آن از طریق قنوات تامین می گردد طبق آمار موجود در ایران حدود 50000 رشته قنات وجود دارد. ایران با بارندگی متوسط 250 میلیمتر در سال جزو مناطق خشک تا نیمه خشک می باشد خشکی نسبی و کمبود بارندگی سالیانه مخصوصا در مناطق شرقی و مرکزی و عدم وجود رودخانه های دائمی و پر آب، گذشتگان ما را در تلاش برای مبارزه با این کمبود به ابداعات و پیدا کردن راه حلهای بدیعی واداشته است با اهمیت ترین این ابداعات با توجه به موقعیت زمین شناسی و آب و هوایی ایران و با در نظر گرفتن سهمی که در قرون و اعصار گذشته در آبادانی و رشد کشاورزی و ادامه حیات اقتصادی داشته و هم اکنون نیز دارد قنوات می باشند فن احداث قنوات در طول قرون گذشته به تدریج توسط استادکاران و مقنیان تکامل یافته و دانشمندانی چون ابوبکر محمد بن حسن کرجی ، کاتب خوارزمی و ابوریحان بیرونی تحقیقاتی در مسائل آبشناسی مانند طرز تشکیل آبخانه های تحت الارضی جریان آب های زیرزمینی ، شیب سطح آب در زیر زمین، اثرات هیدرودینامیکی قنات و چاه ها بر روی یکدیگر، اثرات زلزله در تغییرات آبدهی و پیدایش چشمه سارها طرق یافتن آب از روی ساختمان زمین و گیاهان و ابداع دستگاه های مساحی و چگونگی حفر قنوات به عمل آورده اند که تا امروز نیز مورد استفاده قرار می گیرد قنات که در ایران باستان به آن کهریز اطلاق می شده است از یک مجرای زیرزمینی به نام گالری یا نقب تشکیل شده است که در طول توسط چندین میله چاه با سطح زمین ارتباط پیدا می کند بخشی از گالری که در داخل سفره آب زیرزمینی قرار دارد و عمل زهکشی آبهای زیرزمینی را انجام می دهد بنام آبده یا آبگان قنات موسوم است و قسمتی از گالری یا نقب زیرزمینی که در خارج لایه آبدار و صرفا در آبرفت های خشک حفر گردیده و تا سطح زمین امتداد دارد خشکه کار نامیده می شود خشکه کار قنات عمل انتقال آب زهکشی شده از قسمت آبده به سطح زمین را انجام می دهد. محل ارتباط گالری زیرزمینی به سطح زمین مظهر قنات نامگذاری شده است نقب زیرزمینی معمولا دارای شیب یکنواخت حدود (1:1000) می باشد تا آب در داخل آن به آرامی حرکت کند و باعث فرسایش دیواره ها نگردد. میله چاه های قنات در سطح زمین به فاصله 15 تا 20 متر از یکدیگر حفر می گردند که گاهی در موقع عبور از تپه ها و رودخانه ها افزایش یافته و به 200 متر می رسد . میله چاه ها نقش تهویه هوای داخل قنات و انتقال رسوبات حفر شده از داخل قنات به سطح زمین را در زمان حفر به عهده دارند حفر میله ها و گالری زیرزمینی توسط وسایل ابتدایی نظیر کلنگ و بیلچه صورت می گرفته است . بر همین اساس حفر قنات زمان نسبتا زیادی را به خود اختصاص می داده است که در حال حاضر به دلیل بالا بودن هزینه نیروی انسانی و وجود دستگاه های مکانیکی با تکنولوژی پیشرفته عمل حفر قنات در بیشتر مناطق متوقف گردیده و صرفا به بازسازی یا احیا و مرمت قنوات موجود اکتفا می شود همانگونه که قبلا اشاره شد قنوات در طول از تعدادی میله چاه تشکیل شده که اخرین میله چاه مادر چاه قنات نامگذاری می شود. امتداد قنات بعد از مادر چاه به نام پشتکار قنات نامیده می شود. در صورت افزایش میله چاه های قنات در محل پشتکار چاه حفر شده جدید عنوان مادر چاه را به خود می گیرد و مادر چاه قبلی صرفا همچون سایر میله ها بحساب خواهد آمد و دیگر عنوان مادر چاه را نخواهد داشت. حفر مادر چاه جدید در ادامه پشتکار قنات معمولا در صورت کاهش آبدهی ر منطقه رخ می دهد انجام می پذیرد. عملا زمیانیکه کاهش سطح آبهای زیرزمینی زیاد نباشد کف گالری قنات را در سرتاسر طول گالری کف شکنی می کنند که به این عمل پینه برداری اطلاق می شود حفر گالری در سرتاسر طول گالری بدین دلیل است که شیب مجرای گالری تغییر ننماید. طول قنوات در مناطق خشک و نیمه خشک معمولا به چندین کیلومتر می رسد عمی ترین مادر چاه متعلق به قناتی در گناباد خراسان می باشد که 400 متر عمق دارد (قنات سازی و قنات داری تالیف آقای دکتر بهنیا ص 16). بر اساس آمار موجود قنات پای کم در حوضه بم از استان کرمان با 312 لیتر در ثانیه پر آب ترین قنات موجود در ایران می باشد.