Qanat - персидский вклад в цивилизацию

Путешественник, пролетающий над Ираном, может ясно видеть, что в стране засушливый климат. Иранское плато - в основном пустыни. Большая часть Ирана (за исключением районов в северо-западных провинциях и вдоль южных берегов Каспийского моря) получает только от 6 до 10 дюймов осадков в год. Другие регионы мира с таким небольшим количеством осадков (например, сухое сердце Австралии) являются бесплодными для сельского хозяйства. Тем не менее, Иран является страной-земледельцем, которая не только выращивает себе еду, но и ведёт производство сельскохозяйственных культур на экспорт, таких как хлопок, сухофрукты, масличные культуры и т. д. Он достиг этого замечательного успеха, разработав гениальную систему для использования подземных вод. Система, называемая qanat (из семитского слова, означающего «копать»), была изобретена в Иране тысячи лет назад, и она настолько проста и эффективна, что была принята во многих других регионах Ближнего Востока и Средиземноморья.

qanat

qanat

Система qanat состоит из подземных каналов, которые переносят воду из водоносных горизонтов высокогорья на поверхность на территории с более низким уровнем под действием силы тяжести. Канатные работы Ирана были проделаны в масштабе, который соперничал с великими акведуками Римской империи. В то время как римские акведуки сейчас являются лишь исторической диковиной, иранская система и по прошествии 3000 лет по-прежнему используется и постоянно расширяется. В Иране насчитывается около 22 000 единиц qanat, включающих более 170 000 миль подземных каналов. Система обеспечивает 75 процентов всей воды, используемой в этой стране, обеспечивая воду не только для орошения, но и для домашнего потребления.

До недавнего времени (до постройки плотины Карадж) миллионы жителей города Тегеран зависели от системы каната, идущей по предгорьям Эльбурских гор и обеспечивающей всё водоснабжение.

Открытия подземных каналов в ряде древних римских объектов привели к тому, что некоторые современные археологи предположили, что систему qanat изобрели римляне. Однако, письменные източники и недавние раскопки не оставляют сомнений, что древний Иран (Персия) был фактическим местом его рождения. Уже в седьмом веке до н.э. ассирийский царь Саргон II сообщил, что во время кампании в Персии он обнаружил подземную систему для подачи воды в эксплуатацию вблизи озера Урмия. Его сын, царь Сеннахирим, применил «секрет» изпользования подземных каналов в строительстве ирригационной системы вокруг Ниневии, и он наладил подачу воды в город Арбелу по персидской модели каната . Египетские надписи раскрывают, что персы пожертвовали идею Египту после того, как Дарий I победил эту страну в 518 г. до н.э. Сциллак, капитан флота Дария, построил канат, который принес воду в оазис Карга, по-видимому, из подземного водного уровня реки Нил в 100 милях отсюда. Остатки каната все еще находятся в эксплуатации. Этот вклад вполне мог быть отчасти ответственен за дружелюбие египтян к своему завоевателю и за то, что он дал титул фараона Дариусу.

Упоминания о системах qanat, известные под разными названиями, довольно распространены в литературе древних и средневековых времен. Греческий историк Полибий во втором веке до н.э. описал канат, который был построен в иранской пустыне «во время персидского господства». Он был построен под землей, заметил он, «в бесконечном труде и расходах ... через большой участок страны» и принес воду в пустыню из источников, которые были таинственны для «людей, которые используют воду сейчас».

Канаты были найдены во всех регионах, которые попали в культурную сферу древней Персии: в Пакистане, в китайских оазисных поселениях Туркестана, в южных районах США, в Ираке, Сирии, Аравии и Йемене. В периоды римского, а затем арабского господства система распространилась на запад в Северную Африку, Испанию и Сицилию. В регионе Сахары ряд оазисных поселений орошается методом каната, а некоторые из народов по-прежнему называют подземные каналы «персидскими работами». На Ближнем Востоке были раскопаны несколько особенно интересных канатов, построенных арабскими правителями раннего средневековья. В 728 н.э. халиф Дамаска построил небольшой канат для подачи воды для дворца. Через столетие халиф Мутаваккил в Ираке предположительно с помощью персидских инженеров также построил систему каната, которая привела воду в его резиденцию в Самарре из верховья Тигра в 300 милях от нее.

Благодаря подробным описаниям нескольких ранних авторов мы хорошо знаем методы, используемые оригинальными строителями qanat. Витрувий, первый систематический историк технологий, подробно рассказал о системе qanat в своей исторической работе De Architectura (около 80 г. до н.э.). В девятом веке н.э., по просьбе персидского губернатора провинции Абдуллы ибн-Тахира, группа писателей составила трактат по этому вопросу под названием Китаб-и Куний. И около 1000 н.э. Хасан аль-Хасиб, арабский авторитет в области машиностроения, написал техническую работу, которая, к счастью, все еще доступна и дает удивительно хорошие сведения о деталях строительстве и обслуживания древних канатов.

Методы, используемые сегодня в Иране, не сильно отличаются от системы, разработанной тысячи лет назад, и я опишу систему, как она может теперь наблюдаться. Проект начинается с тщательного осмотра местности специалистом, привлеченным в качестве потенциального строителя. Система qanat обычно вырывается на склоне горы или холма, где материал, вымытый на склон, отложен в аллювиальных фанах. Геодезист внимательно изучает этих участки, как правило, на протяжении спуска, ища следы просачивания воды на поверхность или небольшие изменения в растительности, которые могут свидетельствовать о наличии закрытых източников воды на склоне холма. Найдя многообещающее место, организует выкапывание пробной скважины.

Эту задачу выполняют два копщика, называемые муканни. Они устанавливают лебедку на поверхности, чтобы вытаскивать выкопанный материал в кожаных ведрах и продолжать копать вертикальнуюшахту диаметром около трех футов, один человек, работающий с мотыгой, а другой - лопатой с короткой рукояткой. Когда они загружают добычу в ведра, двое рабочих на поверхности поднимают их с помощью брашпиля и складывают вокруг устья шахты. Если удача с ними, копальщики могут найти водоносный горизонт на глубине 50 футов или меньше. Иногда, однако, чтобы достичь воды, они копают 200-300 футов, и это требует установки рельсов и лебедок на ступенях на расстоянии 100 футов друг от друга по пути вниз.

Рис.1 - Подземный акведук аккуратно переносит воду из горной местности в распределительные каналы на равнине ниже. Источник воды - это колодец (справа), который доходит до уровня грунтовых вод. Другие шахты обеспечивают вентиляцию и обеспечивают доступ для очистки и ремонта туннеля трубопровода ниже. Названные канатами от семитского слова, означающего «копать», ирригационные системы были изобретены в Персии в течение первого тысячелетия до н.э. Горизонтальный туннель канала составляет обычно от шести до десяти миль.

Когда они достигают влажного слоя - потенциального водоносного горизонта - копатели выкапывают полость до его непроницаемого дна из глины, а в течение следующих нескольких дней кожаные ведра периодически погружаются в отверстие, чтобы измерить скорость накопления воды в шахте. Если в отверстие просочится струйка воды, инспектор может сделать вывод, что он попал на подлинный водоносный горизонт. Затем он может принять решение о создании большего количества шахт в пласте в непосредственной близости от первой, чтобы определить степень водоносного горизонта и его мощность.

Затем геодезист отправляется на линию предполагаемого хода подземного трубопровода, через который вода может течь из этой скважины или группы скважин на поверхность земли в какой-то момент дальше по склону. Для нисходящего шага канала он выбирает градиент где-то между одной ногой в 500 и один в 1500; градиент должен быть небольшим, так что вода будет течь медленно, а не вымывать материал со дна трубопровода или иным образом повреждать его. Для его измерений геодезист использует простые инструменты: длинную веревку и уровень. (В трактате девятого века Килаб-и Куний описал трубчатый водяной уровень и большое треугольное выравнивающее устройство с отвесом, которое затем использовалось в этой задаче.) Инспектор позволяет веревке опускаться до уровня воды в колодце и маркирует веревку на поверхности, чтобы показать глубину. Это будет его проводником для размещения устья канала; очевидно, устье должно быть в какой-то точке немного ниже уровня воды, указанного веревкой. Ряд вертикальных шахт для вентиляции должен быть выкопан с поверхности до трубопровода через определенные промежутки (возможно, 50 ярдов) вдоль его пути. Следовательно, геодезист должен определять глубину от поверхности для каждой из этих шахт. Он использует уровень, чтобы найти падение в уклоне земли от каждого узла шахты до следующего и отмечает длину этого падения на веревке. Это говорит ему, как глубоко от поверхности нужно будет вырыть каждую шахту, если трубопровод будет проходить ровно. Затем он вычисляет дополнительную глубину, на которую каждая должна быть выкопана (с учетом предполагаемого шага трубопровода), делением общего падения трубопровода от уровня воды скважины до устья на количество предлагаемых вентиляционных шахт.

Рис.2 - Рытьё каната начинается на спуске после того, как пробная скважина (справа) успешно попала к ложу водоносного слоя. Там, где постепенно наклонный туннель проходит через зоны рыхлых пород (слева) устанавливаются плитные обручи, поддерживающих стены, но в туннеле обычно отсутствует кладка, кроме точки сброса (устья). Вентиляционные шахты вырыты с интервалом в 50 ярдов или около того; земля и скала, выкопанные с поверхности туннеля, поднимаются на поверхность земли через шахты. Наблюдения за парой масляных ламп помогают сохранить направление туннельных раскопок по прямой линии. Пламя лампы, которое горит плохо, также предупреждает о плохом воздухе. Перед тем, как туннелепроходчики пробиваются к голове канала, люди на поверхности осушают первую шахту.

Когда муканни начинают копать сам трубопровод, направляющие шахты выкапываются на указанные глубины с интервалами около 300 ярдов, чтобы предоставить информацию о маршруте и высоте трубопровода для копщиков. Они начинают раскопки трубопровода со стороны устья, копая в аллювиальный вентилятор. Чтобы защитить устье канала от обрушения, они часто обкладывают первые 10-15 футов туннеля каменной кладкой. Труба имеет ширину около трех футов и высоту пять футов. Когда копатели продвигаются вперед, они убеждаются, что они следуют прямолинейному курсу, наблюдая за парой горящих масляных ламп. Они откладывают выкопанный материал в ведрах у подножия ближайшей вентиляционной шахты, и его поднимают сверху их товарищи по команде. Туннель не нуждается в арматуре (каменной кладке) там, где он вырыт сквозь твердую глину или грубый конгломерат, который хорошо уплотнён. Когда муканни приходят к валуну или другому непроходимому препятствию, они обходят его его, а затем должны вернуться к своему проходу к следующей вентиляционной шахте. Они демонстрируют в этом немало навыков, частично полагаясь на их чувство направления и отчасти слушая звуки копщиков, работающих на вертикальной шахте впереди. Наибольшая опасность, с которой сталкиваются муканни, - песчаная, мягкая, рыхлая или неустойчивая почва, которая может привести к разрушению крыши туннеля. На таких участках обычно укрепляют раскопки овальными обручами из обожженной глины, когда они обрезают лицо работы. Газы и воздух с низким содержанием кислорода также являются опасными; копщики тщательно следят за масляными лампами, предупреждающими о возможности удушающей атмосферы. Поскольку муканни (rnuqanni) приближается к водоносному горизонту, они должны быть бдительны к другой опасности: возможное затопление туннеля внезапным броском воды. Эта опасность особенно велика в момент прорыва в головной колодец ; колодец должен быть опустошен или прокапываем очень осторожно, если мужчинам не нужно вымывать трубопровод потоком. Из-за этих опасностей муканни называют канат «убийцей». Муканни всегда говорит молитву перед входом в канат, и он не будет ходить на работу в тот день, который он считает несчастливым.

В зависимости от глубины водоносного горизонта и наклона грунта, канаты сильно различаются по длине; в некоторых трубопровод от головы до устья длиной всего одну милю или две, а на другой крайности на юге Ирана - протяженностью более 18 миль. Обычно длина составляет от 6 до 10 миль. Расход воды, получаемый из отдельных канатов, также широко варьируется. Например, из 200 канатов в Вараминской равнине к юго-востоку от Тегерана наибольшая водоотдача составляет 72 галлонов в секунду и самая маленькая только четверть галлона в секунду.

Рис.3 - Размеры поперечного сечения тоннеля показывают некоторые возможные варианты в каналах. Стены туннелей могут быть усилены плитными обручами (а) или туннелем, проходящим через глину или хорошо уплотненную почву, стены могут быть оставлены без подкладки (б). Если голова хорошо должна высохнуть и, следовательно, необходимо, чтобы он углублялся глубже, трубопровод также необходимо было углубить (с).

Когда канат будет завершен и поработает некоторое время, можно определить, будет ли он непрерывным «бегуном» или сезонным источником, который обеспечивает воду только весной или после сильных дождей. Поскольку первоначальные инвестиции в строительство каната значительны, владелец и строители часто прибегают к зондированию и трудоемким устройствам, чтобы увеличить его наполняемость. Например, они могут расширять ветки от основного трубопровода, чтобы достичь дополнительных водоносных горизонтов, или выкопать пол существующего трубопровода, чтобы опустить его, а водопроводную воду брать на более глубоком уровне. Большое внимание уделяется поддержанию каната. Вентиляционные шахты экранированы сверху кратерными стенками портиков, а иногда и крышками, чтобы предотвратить поступление повреждающих штормовых вод. Муканни постоянно производят очистку ила, который смывается в трубопровод из водоносного горизонта, очищается крыша пещеры и производится другой потребный ремонт.

Как и следовало ожидать от системы, существовавшей в течение тысяч лет и столь важной для жизни нации, строительство канатов и распределение воды регулируются законами и общими договорённостями, которые освящены традицией. Строители каната должны получить согласие владельцев земли, на которой он будет проходить, но разрешение (хозяина земли) не может быть отклонено произвольно. Оно должно быть предоставлено, если новый канат не будет мешать доходности из существующего каната, что обычно означает, что расстояние между ними должно составлять несколько сотен ярдов, в зависимости от вовлеченных геологических формаций. Когда стороны не могут договориться, вопрос решается судами, которые обычно назначают независимого эксперта для решения технических вопросов.

(продолжение здесь)

По материалам

Предлагаю прочитать:

Тартаро-арийская гидравлика

Украденная слава Линдлей

Канат - это не верёвка из конопли

Помпеи и вода

Водовод Доменико Фонтана. Помпеи

Глиняный холодильник и глиняный лекарь

Древне-персидский холодильник - яхчал

Удивительные инструменты древности

Питьевая вода для Венеции

Велика Пермь водопроводом, Но лучше о Соловках :о)

Как изготавливали деревянные трубы

Как изготавливали деревянные трубы-2