Qanat-Technologie
(en.wikipedia.org)- Qanat ist ein auf unterirdischen Wasserkanälen basierendes Versorgungssystem, das vor etwa 3.000 Jahren im alten Iran entwickelt wurde und Siedlungen in Trockengebieten ermöglichte, Wasser aus Aquiferen und Brunnen über weite Strecken heranzuführen
- Die Kernstruktur besteht aus einem sanft geneigten unterirdischen Tunnel und brunnenartigen vertikalen Schächten; das Wasser fließt ohne Pumpen durch Schwerkraft, während die Schächte für Bau, Belüftung und Wartung genutzt werden
- In heißen ariden und semiariden Regionen verringert der unterirdische Transport Verdunstungsverluste und ist vergleichsweise widerstandsfähig gegen Zerstörungen durch Überschwemmungen, Erdbeben und Krieg, was einer stabilen Wasserversorgung zugutekommt
- Im Iran, in Afghanistan, in Turpan in Xinjiang, China, in Oman, Pakistan und anderen Regionen existieren große, noch bestehende Systeme; ähnliche Systeme verbreiteten sich auch im Römischen Reich, im muslimisch beherrschten Spanien und in Teilen Amerikas
- Qanate wurden nicht nur für Bewässerung, Trinkwasser und Viehtränken genutzt, sondern auch für Wassermühlen, Kühlung über Windtürme und die Eisspeicherung in Yakhchāls; in manchen Regionen sind sie bis heute direkt mit dem Fortbestand von Siedlungen und Landwirtschaft verbunden
Grundkonzept und Verbreitung von Qanaten
- Qanat oder Kārīz ist ein im alten Iran entwickeltes Wasserversorgungssystem, das Wasser aus Aquiferen oder Brunnen über unterirdische Kanäle an die Oberfläche transportiert
- Es entstand vor etwa 3.000 Jahren; in vielen Regionen Asiens und Nordafrikas ist die Funktion nahezu gleich, die Bezeichnungen unterscheiden sich jedoch je nach Region
- Afghanistan·Pakistan: kārēz
- Algeria: foggāra
- Atlas Mountains: khettāra
- Oman·United Arab Emirates: daoudi-type falaj
- Saudi Arabia: ʿuyūn
- Neben Iran gibt es große bestehende und betriebene Qanate in Afghanistan, im Turpan water system in Xinjiang, China, sowie in Oman und Pakistan
- Qanat-Systeme wurden unter dem Roman Empire in Teilen Europas eingeführt und später in Muslim-ruled Spain in größerem Maßstab umgesetzt
- In einige Regionen Amerikas gelangten sie über Spanish America; manche Archäologen halten es jedoch für möglich, dass ähnliche Systeme bereits in der pre-Columbian era entwickelt und genutzt wurden
Funktionsweise: unterirdischer Kanal, vertikale Schächte, Schwerkraft
- Ein typischer Qanat besteht aus einer Reihe sanft geneigter Tunnel und von der Oberfläche sichtbarer brunnenartiger vertikaler Schächte
- Das Wasser beginnt meist in einem Aquifer unterhalb eines Gebirgsfußes und fließt durch Schwerkraft zu einem tiefer gelegenen Ziel, sodass kein Pumpen erforderlich ist
- Vertikale Schächte dienen dem Bau des unterirdischen Kanals, dem Abtransport von Aushub, der Belüftung sowie Inspektion und Reparatur; das Wasser wird gewöhnlich erst ab dem daylight point genutzt, an dem es an die Oberfläche tritt
- Qanate beginnen meist dort, wo der Grundwasserspiegel nahe an der Oberfläche liegt, etwa am Gebirgsfuß, und bringen das Wasser an einem tiefer gelegenen Punkt an die Oberfläche, an dem Geländegefälle und Tunnelgefälle zusammentreffen
- Manche Qanate verzweigen sich in kleinere unterirdische Verteilnetze, kariz genannt; auch diese Verteilleitungen können unterirdisch angelegt sein, um Verschmutzung und Verdunstung zu reduzieren
- Wasser, das nachts fließt, wird mitunter in Reservoirs gespeichert, um es tagsüber zu nutzen; der traditionelle persische ab anbar ist ein Beispiel für ein Trinkwasserreservoir, das Qanat-Wasser aufnimmt
Vorteile und Grenzen in Trockengebieten
- Qanate transportieren Wasser unterirdisch und senken dadurch in heißen Trockengebieten Verdunstungsverluste erheblich
- Sie sind vergleichsweise widerstandsfähig gegen Naturkatastrophen wie Überschwemmungen und Erdbeben sowie gegen menschengemachte Zerstörung im Krieg
- Gegenüber Niederschlagsschwankungen sind sie weitgehend unempfindlich; zwischen feuchten und trockenen Jahren ändern sich die Durchflussmengen nur allmählich
- Da sie allein durch Schwerkraft funktionieren, sind Betriebs- und Wartungskosten niedrig; außerdem helfen sie, Süßwasser aus Bergplateaus in salzhaltigere Niederungen zu leiten und so Bodenversalzung und Wüstenbildung entgegenzuwirken
- Der Wert eines Qanats hängt direkt von Qualität, Menge und Regelmäßigkeit des Grundwassers im Siedlungsgebiet ab
- Sie sind von spring-flow tunnels in den Bergregionen um Jerusalem zu unterscheiden
- Ein Qanat geht von einer Konstruktion aus, die einen Brunnen in eine künstliche Quelle verwandelt
- Ein spring-flow tunnel verstärkt oder stellt den Fluss einer natürlichen Quelle wieder her
- Die für den Bau eines Qanats unverzichtbaren vertikalen Schächte sind bei einem spring-flow tunnel kein notwendiges Element
Einfluss auf Siedlungen und Stadtstruktur
- Typische Städte und Dörfer im Iran und in Regionen mit Qanat-Nutzung können mehrere Qanate besitzen
- Felder und Gärten liegen sowohl oberhalb des unterirdischen Abschnitts, bevor der Qanat an die Oberfläche tritt, als auch unterhalb des Auslasses
- Qanat-Wasser formt die sozialen Zonen und den Grundriss einer Stadt
- Im oberen Abschnitt ist das Wasser frischer, sauberer und kühler
- Wohlhabendere Menschen neigen dazu, am Auslass oder direkt oberhalb davon zu wohnen
- Solange das Wasser noch unterirdisch ist, wird es über Brunnen oder einen tierbetriebenen Persian well an die Oberfläche gehoben
- Unterhalb des Auslasses fließt das Wasser in oberirdischen Kanälen, die jub genannt werden; Nebenkanäle leiten Wasser in Viertel, Gärten und Felder
- Auch Straßen verlaufen gewöhnlich parallel zum jub und seinen Nebenkanälen, sodass Städte und Dörfer am Geländegefälle ausgerichtet sind
- Untere Abschnitte sind sowohl für Wohnen als auch für Landwirtschaft weniger bevorzugt
- Das Wasser wird flussabwärts zunehmend verunreinigt
- In trockenen Jahren dürfte der Rückgang der Durchflussmenge flussabwärts stärker ausfallen
- Der Luftstrom eines Qanats wird auch zur Kühlung des Shabestan genutzt, eines unterirdischen Sommerraums in alten Häusern und Gebäuden
Bauweise und technische Herausforderungen
- Traditionell wurden Qanate von Gruppen erfahrener Arbeiter, den muqannīs, in Handarbeit gebaut
- Der erste Schritt besteht darin, eine geeignete Wasserquelle zu identifizieren
- Die Suche beginnt an der Stelle, an der Berge oder Gebirgsfuß und Schwemmkegel aufeinandertreffen
- Man achtet auf Hinweise auf Grundwasser, etwa tiefwurzelnde Vegetation oder saisonale Wasseraustritte
- Testbrunnen werden gegraben, um Tiefe des Grundwasserspiegels und ausreichende Durchflussmenge zu bestätigen
- Die Ausrüstung ist vergleichsweise einfach
- Behälter zum Transport von Aushub, etwa Ledersäcke
- Seile und Flaschenzüge
- Spitzhacken und Schaufeln
- Beleuchtung
- Wasserwaage oder Lot und Schnur
- Je nach Bodenbeschaffenheit Auskleidungen wie Ringe aus gebranntem Ton
- Die Methode wirkt einfach, erfordert aber Verständnis der unterirdischen Geologie und ingenieurtechnische Präzision
- Ist das Gefälle zu gering, fließt das Wasser nicht
- Ist das Gefälle zu steil, verursacht es starke Erosion und kann den Qanat zum Einsturz bringen
- Eine falsche Einschätzung des Bodens kann Einstürze verursachen und im schlimmsten Fall Arbeiter töten
- Üblicherweise beginnt der Aushub auf der Seite des Zielorts, der mit Wasser versorgt werden soll, und schreitet in Richtung Quelle fort
- Der Abstand zwischen vertikalen Schächten beträgt meist 20–35 m; je flacher der Qanat liegt, desto enger ist der Schachtabstand
- Die meisten Qanate im Iran sind kürzer als 5 km, nahe Kerman wurden jedoch Fälle mit etwa 70 km Länge gemessen
- Die Tiefe vertikaler Schächte beträgt meist 20–200 m; aus der Region Khorasan sind Schächte mit bis zu 275 m Tiefe dokumentiert
- Der Bau tiefer und langer Qanate kann mehrere Jahre oder Jahrzehnte dauern
Wartung und Wiederherstellung
- Vertikale Schächte können abgedeckt werden, um das Eindringen von verwehtem Sand zu verringern
- Qanat-Kanäle müssen regelmäßig auf Erosion, Einstürze sowie Sand- und Schlammablagerungen geprüft und gereinigt oder repariert werden
- Vor dem Betreten muss zur Sicherheit der Arbeiter ein ausreichender Luftstrom gewährleistet sein
- Einige beschädigte Qanate wurden restauriert
- Bei einem Restaurierungsbeispiel in Syria wurden 2001 auf Grundlage einer nationalen Liste drei Orte ausgewählt; darunter wurde der Drasiah qanat in Dmeir 2002 fertiggestellt
- Für eine nachhaltige Restaurierung sind neben technischen Elementen auch mehrere nichttechnische Faktoren nötig
- Stabiler Grundwasserfluss
- Zusammenhalt der Gemeinschaft
- Bereitschaft der nutzenden Gemeinschaft zur Mitwirkung
- Funktionierendes System von Wasserrechten
Hauptnutzungen: Bewässerung, Trinkwasser, Kühlung, Eisspeicherung
- Die primären Nutzungen eines Qanats sind Bewässerung, Viehtränken und Trinkwasserversorgung
- In manchen Qanat-Systemen wurden Wassermühlen eingesetzt; wegen der langsamen Strömung musste ihr Standort sorgfältig gewählt werden
- Qanate werden in Kombination mit wind tower auch zur Kühlung genutzt
- Ein Windturm ist eine schornsteinartige Struktur auf einem Haus
- Die Öffnung auf der windabgewandten Seite wird geöffnet, um Luft aus dem Haus nach außen zu bewegen
- Luft aus dem Qanat unter dem Haus berührt die kühlen Tunnelwände und das Wasser und wird durch Verdunstungskälte abgekühlt
- In trockenem Wüstenklima kann die Temperatur der aus dem Qanat kommenden Luft um mehr als 15 °C niedriger sein
- Kühlung mit Windturm und Qanat wird in Wüstenklimata seit über 1.000 Jahren genutzt
- Persian engineers beherrschten um 400 BCE die Technik, selbst im Hochsommer der Wüste Eis zu speichern
- Ein yakhchal ist eine natürlich gekühlte Speicheranlage, die Qanat und Windturm nutzt
- Im Winter wird Qanat-Wasser in den Schatten nördlich der Mauer geleitet, damit es schneller gefriert
- Das Eis wird in unterirdischen Räumen mit dicken isolierenden Wänden gelagert
- Kalte unterirdische Luft aus dem Qanat hilft, auch im Sommer niedrige Temperaturen zu halten
Regionale Beispiele und heutiger Stand
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Iran
- Mitte des 20. Jahrhunderts waren etwa 50.000 Qanate in Betrieb; 2015 waren nur noch 37.000 in Nutzung
- Der alte und große Qanat von Gonabad versorgt auch nach 2.700 Jahren etwa 40.000 Menschen mit Trink- und Bewässerungswasser
- Der Hauptbrunnen dieses Qanats ist über 360 m tief, seine Länge beträgt 45 km
- 2016 nahm UNESCO den Persian Qanat als World Heritage Site auf und schloss dabei 11 Qanate ein
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China Xinjiang Turpan
- Die Oase Turpan nutzt Qanat-Wasser, das lokal karez genannt wird
- In der Region gibt es nahezu 1.000 karez-Systeme, deren Kanäle zusammen etwa 5.000 km lang sind
- Das Turfan Water Museum ist wegen der historischen Bedeutung des Turpan-karez-Systems ein Schutzgebiet in China
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Afghanistan
- Qanate heißen in Dari und Pashto kariz und werden seit der pre-Islamic period genutzt
- Im 20. Jahrhundert waren schätzungsweise mehr als 9.370 kariz in Betrieb
- Einer der ältesten noch funktionierenden kariz in der Wardak province ist über 300 Jahre alt, 8 km lang und versorgt etwa 3.000 Menschen mit Wasser
- Während des Soviet–Afghan War und des War in Afghanistan wurden viele Strukturen zerstört
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Oman
- Die Bewässerungssysteme aus der Iron Age in Oman heißen falaj, im Plural aflaj
- Von drei Typen ist daoudi das Qanat-artige System mit sanft geneigten unterirdischen Tunneln und vertikalen Schächten
- Laut UNESCO sind in Oman noch etwa 3.000 aflaj in Nutzung
- Im Juli 2006 wurden fünf repräsentative Beispiele als World Heritage Site eingetragen
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Iraq Kurdistan
- Eine Untersuchung der Oklahoma State University für UNESCO aus dem Jahr 2009 ergab, dass von 683 karez im Jahr 2004 etwa 380 aktiv waren, 2009 jedoch nur noch 116
- Als Gründe für den Rückgang wurden Vernachlässigung und neglect vor 2004, übermäßiges Abpumpen aus wells sowie Dürre nach 2005 genannt
- Wegen Wassermangels nach 2005 sollen mehr als 100.000 Menschen, deren Lebensunterhalt von karez abhing, ihre Häuser verlassen haben
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India
- Karez-Systeme gibt es in Bidar, Bijapur, Burhanpur und Aurangabad
- Beim Naubad Karez in Bidar wurden 2015 Ablagerungen entfernt und Grabungen durchgeführt; dabei kamen 27 verbundene vertikale Schächte zum Vorschein
- Die Restaurierung hatte Auswirkungen auf die wasserarme Stadt Bidar und führte zur Wiederauffüllung nahegelegener Brunnen
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Europe and Americas
- Der Gadara Aqueduct im Norden Jordaniens aus der Zeit des Roman Empire ist 94 km lang und könnte der längste gebaute durchgehende Qanat gewesen sein
- In Spain sind zahlreiche Beispiele von galería- oder qanat-Systemen erhalten, die vermutlich während der Moorish rule eingeführt wurden
- In der Peru Nazca Province und im northern Chile gibt es puquios oder filtration galleries; Ursprung und Datierung der Nazca puquios sind umstritten
- In Mexico führten die Spanier im Jahr 1520 CE Qanate ein
Recht, Wasserrechte und kulturelle Symbolik
- Aus der Achaemenid-Zeit wird berichtet, dass jemand, der einen Qanat baute oder einen verlassenen Qanat wiederherstellte, um Grundwasser an die Oberfläche zu bringen und Land zu bewirtschaften, für sich und seine Nachkommen bis zur 5. Generation von Steuern an die Regierung befreit wurde
- Auch in der Islamic period blieb eine Politik bestehen, die Menschen von Steuern befreite und ihnen Rechte an Ackerland anerkannte, wenn sie verlassenes Land mit Wasser versorgten und bewirtschafteten
- Überliefert ist, dass Abdallah ibn Tahir nach dem Forghaneh-Erdbeben von 830 CE Geistliche aus Khorasan und Iraq zusammenbrachte, um Streitigkeiten der Einwohner von Nishapur über Qanate zu lösen, und ein Buch mit Qanat-Rechtsvorschriften namens Alghani zusammenstellen ließ
- Al-Karaji verfasste 1010 Extraction of Hidden Waters, das technische Fragen wie Bau und Reparatur von Qanaten, Suche nach Grundwasser und horizontale Vermessung behandelt
- In den Qanaten von Gonabad und Zibad wurden water clocks verwendet, um die Zeiten der Wasserverteilung zu berechnen; die Nutzung einer Wasseruhr bei den Qanats of Gonabad reicht bis 500 BCE zurück
- In einer alten iranischen Tradition gab es den Brauch einer symbolischen Hochzeit zwischen einer Witwe und einem Qanat; man glaubte, dies helfe, den Wasserfluss aufrechtzuerhalten
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Eine verwandte Technologie aus dem alten Persien ist auch der Yakhchāl (https://en.wikipedia.org/wiki/Yakhch%C4%81l), sozusagen ein Eisspeicher.
Im Persischen wird dasselbe Wort auch heute noch für Kühlschrank verwendet.
'yakh'und'ice'sind Kognaten.https://en.wiktionary.org/wiki/%DB%8C%D8%AE
https://en.m.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6ppen_climate_classifi...
Im obigen Artikel wird es zur Beschreibung des Klimas verwendet.
Das ist ähnlich seltsam, als würde man im Englischen Spanish plötzlich Español oder Swedish plötzlich Svenska nennen. Ich habe viele Leute getroffen, die nicht wissen, dass das Eigenwort Farsi im Englischen ein Neologismus ist, der den längst etablierten Namen Persian verdrängt.
Ich frage mich, ob ich der Einzige bin, der nach dem ersten Absatz in Wikipedia nicht verstanden hat, wie das funktioniert. Meine unmittelbare Frage war, wie das Wasser aus einem „unterirdischen Kanal“ an die „Erdoberfläche“ gelangt.
Nach etwas Nachforschen stellte sich heraus: Der Brunnen liegt höher am Berg, und der unterirdische Kanal führt bergab, bis er an der Bergflanke austritt. Der erste Absatz des Artikels macht das nicht klar. Besser wäre aus meiner Sicht eine Erklärung wie: „Ein unterirdischer Kanal im Berg leitet Bergwasser zum Rand des Berges und lässt es dort austreten.“
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/Stepwell
Viel Recherche war nicht nötig; die Abbildung weiter unten im Artikel machte es sofort verständlich: [https://en.wikipedia.org/wiki/Qanat#/media/File:Qanat_cross_...](https://en.wikipedia.org/wiki/Qanat#/media/File:Qanat_cross_section.svg)
Das passiert mir beim Lesen von Wikipedia tatsächlich häufig: Der erste Absatz steckt das Thema nicht klar ab, sodass immer viele Fragen offenbleiben.
Der Eupalinos-Tunnel ist ebenfalls ein interessanter Bezugspunkt. Er war ein vor 550 v. Chr. auf der Insel Samos durch einen Berg getriebener Bewässerungstunnel; man begann von beiden Seiten zu graben und traf sich in der Mitte mit nur 60 cm Abweichung.
Pythagoras war damals noch ein Junge, aber ich stelle mir gern vor, dass ihn das beeinflusst hat.
Qanate werden wohl bald der Geschichte angehören. Iran hat, ähnlich wie der Westen der USA, die verfügbaren Wasserressourcen übernutzt, und jetzt ist kaum noch Wasser übrig.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Water_scarcity_in_Iran
Ein großartiges Video, das in gewissem Maße damit zu tun hat: https://youtu.be/twAP3buj9Og?si=muhCC08RsFzofObB
Im Wikipedia-Artikel kommt diese Passage zweimal vor, aber warum das so ist, scheint nicht ausreichend erklärt zu werden.
Ein starkes Erdbeben kann auch den Lauf eines Flusses beeinflussen. Allerdings stimme ich zu, dass Qanate/Karize nicht gerade für ihre Erdbeben- oder Katastrophenresistenz berühmt waren.
Asianometry behandelt Qanate ebenfalls in seinem Video zu Irans Wasserproblemen: https://youtu.be/watch?v=aaEhNTpvEN8
Qanat ist ein arabisches Wort für „Kanal“, allerdings in einem eher traditionellen Sinn: eine Anlage, die über lange Strecken von der Wasserquelle bis zu den Feldern führt und Bewässerungswasser transportiert.
Zufällig habe ich das kürzlich in Asianometrys Video zur Wasserkrise in Iran gesehen.
[0] https://www.youtube.com/watch?v=aaEhNTpvEN8
Kommt auch im Roman Dune vor, zusammen mit anderen arabischen/persischen Wörtern.