Công nghệ Qanat
(en.wikipedia.org)- Qanat là hệ thống cấp nước dựa trên kênh ngầm, phát triển ở Iran cổ đại khoảng 3.000 năm trước, giúp các khu định cư ở vùng khô hạn tồn tại bằng cách dẫn nước từ tầng chứa nước và giếng đi xa
- Cấu trúc cốt lõi gồm đường hầm ngầm có độ dốc thoải và các giếng đứng dạng giếng; nước chảy nhờ trọng lực mà không cần bơm, còn các giếng đứng được dùng cho xây dựng, thông gió và bảo trì
- Ở các vùng nóng, khô hạn và bán khô hạn, việc vận chuyển dưới lòng đất giúp giảm thất thoát do bốc hơi, đồng thời tương đối bền vững trước hư hại do lũ lụt, động đất và chiến tranh, nên có lợi cho nguồn cấp nước ổn định
- Các hệ thống quy mô lớn còn tồn tại ở Iran, Afghanistan, Turpan thuộc Tân Cương của Trung Quốc, Oman, Pakistan, v.v.; các hệ thống tương tự cũng lan rộng tới Đế chế La Mã, Tây Ban Nha dưới thời Hồi giáo cai trị và một số khu vực ở châu Mỹ
- Qanat không chỉ được dùng cho tưới tiêu, nước uống và cấp nước cho gia súc, mà còn cho guồng nước, làm mát bằng tháp gió, lưu trữ băng trong yakhchal; ngày nay ở một số khu vực, nó vẫn liên quan trực tiếp đến việc duy trì khu định cư và nông nghiệp
Khái niệm cơ bản và phân bố của qanat
- Qanat hoặc kārīz là hệ thống cấp nước được phát triển ở Iran cổ đại, vận chuyển nước từ tầng chứa nước hoặc giếng lên bề mặt thông qua kênh ngầm
- Có nguồn gốc khoảng 3.000 năm trước; ở nhiều khu vực tại châu Á và Bắc Phi, chức năng gần như giống nhau nhưng tên gọi khác nhau theo từng vùng
- Afghanistan·Pakistan: kārēz
- Algeria: foggāra
- Dãy Atlas: khettāra
- Oman·Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất: daoudi-type falaj
- Ả Rập Xê Út: ʿuyūn
- Ngoài Iran, Afghanistan, hệ thống nước Turpan ở Tân Cương, Trung Quốc, Oman và Pakistan cũng có các qanat quy mô lớn còn tồn tại và đang vận hành
- Các hệ thống kiểu qanat đã được đưa vào một phần châu Âu dưới thời Đế chế La Mã, rồi sau đó được triển khai ở quy mô lớn hơn tại Tây Ban Nha dưới quyền cai trị của Hồi giáo
- Ở một số khu vực châu Mỹ, chúng được du nhập qua châu Mỹ thuộc Tây Ban Nha, nhưng một số nhà khảo cổ cho rằng các hệ thống tương tự có thể đã được phát triển và sử dụng từ thời tiền Columbus
Nguyên lý hoạt động: kênh ngầm, giếng đứng, trọng lực
- Một qanat điển hình gồm chuỗi đường hầm có độ dốc thoải và các giếng đứng dạng giếng nhìn thấy trên mặt đất
- Nước thường bắt đầu từ tầng chứa nước dưới chân núi và chảy nhờ trọng lực tới điểm đến thấp hơn, nên không cần bơm
- Các giếng đứng được dùng để xây kênh ngầm, đưa đất đá ra ngoài, thông gió, kiểm tra và sửa chữa; nước thường được sử dụng từ sau điểm lộ thiên ra bề mặt
- Qanat thường bắt đầu ở nơi mực nước ngầm gần bề mặt, chẳng hạn chân núi, và nước lộ ra trên mặt đất tại điểm thấp nơi độ dốc địa hình gặp độ dốc đường hầm
- Một số qanat tách thành mạng lưới kênh phân phối ngầm nhỏ hơn gọi là kariz; để giảm ô nhiễm và bốc hơi, các kênh phân phối này cũng có thể được đặt dưới lòng đất
- Đôi khi nước chảy vào ban đêm được lưu trong hồ chứa để dùng ban ngày; ab anbar truyền thống của Ba Tư là một ví dụ về hồ chứa nước uống nhận nước từ qanat
Ưu điểm và hạn chế ở vùng khô hạn
- Qanat vận chuyển nước dưới lòng đất, giúp giảm đáng kể thất thoát do bốc hơi ở các vùng nóng khô
- Tương đối bền vững trước thiên tai như lũ lụt, động đất và các thảm họa do con người gây ra như phá hoại trong chiến tranh
- Ít nhạy cảm với biến động lượng mưa, nên lưu lượng thay đổi dần dần giữa năm ẩm và năm khô
- Vì chỉ vận hành bằng trọng lực nên chi phí vận hành và bảo trì thấp; việc chuyển nước ngọt từ cao nguyên miền núi xuống vùng thấp mặn hơn giúp ngăn độ mặn của đất và sa mạc hóa
- Giá trị của qanat phụ thuộc trực tiếp vào chất lượng, lượng nước và tính ổn định của nước ngầm tại khu dân cư
- Cần phân biệt với các đường hầm dòng suối ở vùng núi quanh Jerusalem
- Qanat bắt đầu từ cấu trúc biến giếng thành suối nhân tạo
- Đường hầm dòng suối là cấu trúc củng cố hoặc khôi phục dòng chảy của suối tự nhiên
- Giếng đứng, yếu tố thiết yếu khi xây qanat, không phải là yếu tố bắt buộc của đường hầm dòng suối
Ảnh hưởng đến khu định cư và cấu trúc đô thị
- Các đô thị và làng mạc điển hình ở Iran và những vùng sử dụng qanat có thể có nhiều qanat
- Ruộng và vườn được bố trí cả phía trên đoạn ngầm trước khi qanat lộ ra bề mặt, lẫn phía dưới cửa ra
- Nước qanat hình thành các khu vực xã hội và bố cục đô thị
- Nước ở đoạn thượng lưu tươi hơn, sạch hơn và mát hơn
- Người giàu hơn có xu hướng sống tại cửa ra hoặc ngay phía thượng lưu của cửa ra
- Khi nước còn ở dưới lòng đất, nó được đưa lên bề mặt bằng giếng hoặc giếng Ba Tư do động vật kéo
- Phía dưới cửa ra, nước chảy dọc theo kênh mặt đất gọi là jub, với các nhánh dẫn nước tới khu dân cư, vườn và đồng ruộng
- Đường phố cũng thường được bố trí song song theo jub và các nhánh của nó, khiến đô thị và làng mạc căn chỉnh theo độ dốc địa hình
- Đoạn hạ lưu ít được ưa chuộng hơn cho cả cư trú lẫn nông nghiệp
- Nước ngày càng ô nhiễm khi chảy xuống hạ lưu
- Trong những năm khô hạn, khả năng suy giảm lưu lượng ở hạ lưu có thể rõ rệt hơn
- Luồng không khí của qanat cũng được dùng để làm mát shabestan, phòng mùa hè dưới lòng đất trong các ngôi nhà và công trình cổ
Phương thức xây dựng và khó khăn kỹ thuật
- Theo truyền thống, qanat được xây thủ công bởi các nhóm lao động lành nghề gọi là muqannīs
- Bước đầu tiên là xác định nguồn nước phù hợp
- Bắt đầu khảo sát tại nơi núi hoặc chân núi gặp quạt bồi tích
- Tìm các dấu hiệu nước ngầm như thảm thực vật rễ sâu hoặc nước rỉ theo mùa
- Đào giếng thử để xác nhận độ sâu mực nước ngầm và lưu lượng đủ dùng
- Thiết bị tương đối đơn giản
- Vật chứa để vận chuyển đất đá, như túi da
- Dây thừng và ròng rọc
- Cuốc chim và xẻng
- Đèn chiếu sáng
- Thước thủy hoặc quả dọi và dây
- Lớp lót như vòng đất sét nung tùy theo loại đất
- Phương pháp trông có vẻ đơn giản nhưng cần hiểu biết về địa chất ngầm và độ chính xác kỹ thuật
- Nếu độ dốc quá thoải, nước sẽ không chảy
- Nếu độ dốc quá lớn, xói mòn sẽ nghiêm trọng và có thể làm qanat sụp đổ
- Đánh giá sai đất có thể gây sập, trường hợp xấu nhất khiến thợ thiệt mạng
- Thông thường việc đào bắt đầu từ phía điểm đến cần cấp nước và tiến dần về phía nguồn nước
- Khoảng cách giữa các giếng đứng thường là 20–35m; qanat càng nông thì khoảng cách giữa các giếng càng gần
- Phần lớn qanat ở Iran dài dưới 5km, nhưng gần Kerman có trường hợp được đo dài khoảng 70km
- Độ sâu giếng đứng thường là 20–200m, và vùng Khorasan ghi nhận giếng sâu tới 275m
- Các qanat sâu và dài có thể mất nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ để xây dựng
Bảo trì và khôi phục
- Giếng đứng có thể được che lại để giảm cát do gió thổi lọt vào
- Kênh qanat phải được kiểm tra định kỳ, dọn sạch và sửa chữa các vấn đề xói mòn, sụp đổ, tích tụ cát và bùn
- Trước khi đi vào, cần đảm bảo luồng không khí để an toàn cho thợ
- Một số qanat bị hư hỏng đã được khôi phục
- Trong một trường hợp khôi phục ở Syria, ba địa điểm được chọn dựa trên danh mục quốc gia năm 2001, và trong đó Drasiah qanat ở Dmeir hoàn tất vào năm 2002
- Khôi phục bền vững cần cả yếu tố kỹ thuật lẫn nhiều yếu tố phi kỹ thuật
- Dòng nước ngầm ổn định
- Sự gắn kết cộng đồng
- Ý chí đóng góp của cộng đồng sử dụng
- Hệ thống quyền sử dụng nước vận hành được
Các công dụng chính: tưới tiêu, nước uống, làm mát, lưu trữ băng
- Công dụng chính của qanat là tưới tiêu, cấp nước cho gia súc và cấp nước uống
- Một số hệ thống qanat sử dụng guồng nước; do dòng nước chảy chậm nên vị trí lắp đặt phải được lựa chọn cẩn thận
- Qanat cũng được dùng để làm mát khi kết hợp với tháp gió
- Tháp gió là cấu trúc dạng ống khói đặt trên mái nhà
- Mở cửa ở phía khuất gió để di chuyển không khí trong nhà ra ngoài
- Không khí đi vào từ qanat bên dưới nhà tiếp xúc với tường đường hầm lạnh và nước, rồi được làm mát nhờ nhiệt ẩn bay hơi
- Trong khí hậu sa mạc khô, nhiệt độ không khí đến từ qanat có thể thấp hơn trên 15°C
- Làm mát bằng tháp gió và qanat đã được sử dụng hơn 1.000 năm trong khí hậu sa mạc
- Các kỹ sư Ba Tư đã nắm được kỹ thuật lưu trữ băng ngay cả giữa mùa hè sa mạc vào khoảng 400 TCN
- Yakhchal là cơ sở lưu trữ làm mát tự nhiên sử dụng qanat và tháp gió
- Vào mùa đông, nước qanat được dẫn đến phần bóng râm phía bắc bức tường để đóng băng nhanh hơn
- Băng được lưu trong không gian ngầm có tường cách nhiệt dày
- Không khí ngầm lạnh đi lên từ qanat giúp duy trì nhiệt độ thấp cả trong mùa hè
Ví dụ theo khu vực và hiện trạng
-
Iran
- Vào giữa thế kỷ 20, khoảng 50.000 qanat đang được sử dụng; đến năm 2015 chỉ còn 37.000 hoạt động
- Qanat cổ và lớn ở Gonabad, sau 2.700 năm, vẫn cung cấp nước uống và nước nông nghiệp cho khoảng 40.000 người
- Giếng chính của qanat này sâu hơn 360m, và chiều dài là 45km
- Năm 2016, UNESCO ghi danh Qanat Ba Tư là Di sản Thế giới và bao gồm 11 qanat
-
Turpan, Tân Cương, Trung Quốc
- Ốc đảo Turpan sử dụng nước qanat, địa phương gọi là karez
- Khu vực này có gần 1.000 hệ thống karez, với tổng chiều dài kênh khoảng 5.000km
- Bảo tàng Nước Turfan là khu bảo tồn của Trung Quốc do tầm quan trọng lịch sử của hệ thống karez Turpan
-
Afghanistan
- Qanat được gọi là kariz trong tiếng Dari và Pashto, và đã được sử dụng từ thời kỳ tiền Hồi giáo
- Ước tính trong thế kỷ 20 có hơn 9.370 kariz được sử dụng
- Một trong những kariz hoạt động lâu đời nhất ở tỉnh Wardak đã hơn 300 năm tuổi, dài 8km và cấp nước cho khoảng 3.000 người
- Nhiều cấu trúc đã bị phá hủy trong Chiến tranh Xô viết–Afghanistan và Chiến tranh Afghanistan
-
Oman
- Hệ thống tưới tiêu thời Đồ sắt ở Oman được gọi là falaj, số nhiều là aflaj
- Trong ba loại, daoudi là hệ thống kiểu qanat có đường hầm ngầm dốc thoải và giếng đứng
- Theo UNESCO, Oman vẫn còn khoảng 3.000 aflaj đang được sử dụng
- Tháng 7 năm 2006, 5 ví dụ tiêu biểu được ghi danh là Di sản Thế giới
-
Kurdistan thuộc Iraq
- Một khảo sát của Oklahoma State University cho UNESCO năm 2009 cho thấy trong 683 karez, khoảng 380 còn hoạt động năm 2004, nhưng đến năm 2009 chỉ còn 116 hoạt động
- Nguyên nhân suy giảm được cho là bỏ mặc và neglect trước năm 2004, bơm quá mức từ wells, và hạn hán sau năm 2005
- Có thông tin rằng sau năm 2005, do thiếu nước, hơn 100.000 người từng phụ thuộc sinh kế vào karez đã rời bỏ nhà cửa
-
Ấn Độ
- Các hệ thống karez có ở Bidar, Bijapur, Burhanpur và Aurangabad
- Naubad Karez ở Bidar được loại bỏ trầm tích và đào vào năm 2015, để lộ 27 giếng đứng kết nối với nhau
- Việc khôi phục đã ảnh hưởng đến thành phố thiếu nước Bidar và dẫn đến việc nạp lại các giếng gần đó
-
Châu Âu và châu Mỹ
- Gadara Aqueduct ở miền bắc Jordan thuộc Đế chế La Mã dài 94km, có thể là qanat liên tục dài nhất từng được xây
- Ở Tây Ban Nha còn lại nhiều ví dụ về hệ thống galería hoặc qanat, có vẻ được đưa vào trong thời kỳ cai trị của người Moor
- Tại tỉnh Nazca của Peru và miền bắc Chile có puquios hoặc các hành lang lọc nước; nguồn gốc và niên đại của puquios Nazca còn gây tranh luận
- Ở Mexico, người Tây Ban Nha đưa qanat vào năm 1520 CN
Luật, quyền sử dụng nước và biểu tượng văn hóa
- Có truyền lại rằng vào thời Achaemenid, nếu một người xây qanat hoặc khôi phục qanat bị bỏ hoang để đưa nước ngầm lên bề mặt và canh tác đất, người đó cùng con cháu tới 5 thế hệ được miễn thuế phải nộp cho chính quyền
- Trong thời kỳ Hồi giáo, chính sách miễn thuế và công nhận quyền đối với đất canh tác cho người đưa nước tới đất bỏ hoang để canh tác vẫn được duy trì
- Ghi chép cho biết sau trận động đất Forghaneh năm 830 CN, để giải quyết tranh chấp qanat của cư dân Nishapur, Abdallah ibn Tahir đã tập hợp các giáo sĩ từ Khorasan và Iraq để biên soạn một cuốn luật về qanat tên Alghani
- Al-Karaji viết Extraction of Hidden Waters vào năm 1010, bàn về các vấn đề kỹ thuật như xây dựng và sửa chữa qanat, tìm kiếm nước ngầm và đo đạc ngang
- Ở các qanat Gonabad và Zibad, đồng hồ nước được dùng để tính thời gian phân phối nước; việc dùng đồng hồ nước tại Qanats of Gonabad có từ tận năm 500 TCN
- Trong truyền thống cổ của Iran, từng có tập tục tổ chức lễ cưới mang tính biểu tượng giữa góa phụ và qanat, được cho là giúp dòng nước tiếp tục chảy
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Một công nghệ liên quan của Ba Tư cổ đại là yakhchāl(https://en.wikipedia.org/wiki/Yakhch%C4%81l), còn gọi là kho trữ băng.
Đến nay trong tiếng Ba Tư vẫn dùng cùng từ này để chỉ tủ lạnh
'yakh'và'ice'là từ cùng gốc.https://en.wiktionary.org/wiki/%DB%8C%D8%AE
https://en.m.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6ppen_climate_classifi...
Trong bài trên, nó được dùng để mô tả khí hậu
Nó giống như việc trong tiếng Anh bỗng gọi Spanish là Español, Swedish là Svenska vậy, nghe khá kỳ. Tôi đã gặp nhiều người không biết rằng Farsi, một nội danh, là một từ mới trong tiếng Anh đang thay thế cái tên Persian vốn đã được dùng ổn định từ lâu
Không biết có phải chỉ mình tôi đọc đoạn đầu Wikipedia mà vẫn không hiểu nó hoạt động thế nào không. Câu hỏi nảy ra ngay là làm sao đưa nước từ “kênh ngầm” lên “mặt đất”.
Tìm hiểu thêm thì hóa ra giếng nằm ở vị trí cao hơn trên núi, và kênh ngầm đi xuống theo sườn núi rồi trồi ra ngoài ở mặt bên của núi. Đoạn đầu bài viết không thể hiện rõ điều đó. Tôi nghĩ nên giải thích kiểu “một kênh ngầm bên trong núi dẫn nước núi ra rìa núi và đưa ra ngoài” thì tốt hơn
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/Stepwell
Không cần nghiên cứu nhiều; hình minh họa ở phần sau của bài đã giúp hiểu ngay: [https://en.wikipedia.org/wiki/Qanat#/media/File:Qanat_cross_...](https://en.wikipedia.org/wiki/Qanat#/media/File:Qanat_cross_section.svg)
Thật ra đây là điều tôi thường gặp khi đọc Wikipedia: đoạn đầu không định hình rõ chủ đề, nên lúc nào cũng để lại rất nhiều câu hỏi
Đường hầm Eupalinos cũng là một ví dụ tham khảo thú vị. Đó là một đường hầm tưới tiêu xuyên qua núi trên đảo Samos, được xây trước năm 550 TCN; người ta bắt đầu đào từ hai phía và gặp nhau ở giữa với sai lệch chỉ khoảng 60 cm.
Khi đó Pythagoras vẫn còn là một cậu bé, nhưng tôi thích tưởng tượng rằng ông đã chịu ảnh hưởng từ nó
Qanat có lẽ sắp biến mất vào lịch sử. Iran cũng như miền Tây Hoa Kỳ đã khai thác quá mức nguồn nước sẵn có, và giờ gần như không còn bao nhiêu nước.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Water_scarcity_in_Iran
Một video rất hay, có liên quan ở mức nào đó: https://youtu.be/twAP3buj9Og?si=muhCC08RsFzofObB
Trong bài Wikipedia, phần này xuất hiện hai lần, nhưng dường như chưa giải thích đủ vì sao lại như vậy
Động đất mạnh cũng có thể ảnh hưởng đến dòng chảy của sông. Tuy vậy, tôi đồng ý rằng qanat/karez không hẳn nổi tiếng vì khả năng chống động đất hay thiên tai
Video của Asianometry về vấn đề nước của Iran cũng đề cập đến qanat: https://youtu.be/watch?v=aaEhNTpvEN8
Qanat là một từ tiếng Ả Rập tương đương với “kênh đào”, nhưng mang nghĩa truyền thống hơn; đó là công trình dẫn nước tưới tiêu đi quãng đường xa từ nguồn nước đến đất nông nghiệp
Thật tình cờ là gần đây tôi đã thấy nó trong video của Asianometry về khủng hoảng nước ở Iran
[0] https://www.youtube.com/watch?v=aaEhNTpvEN8
Nó cũng xuất hiện trong tiểu thuyết Dune, cùng với nhiều từ Ả Rập/Ba Tư khác