بنابر مطالعات تاریخی هسته‌های اصلی شکل‌گیری نخستین تمدن‌های بشری در کنار منابع آبی بوده‌اند و از این دست تمدن‌ها کم نیستند و می‌توان به تمدن‌های بین‌النهرین و ماوراالنهر و تمدن‌های حاشیهی رودخانه‌های نیل و سند و گنگ اشاره کرد.
در همین ابتدای بحث این نکته پرواضح است که آب و دسترسی به آن از جملهی ابتدایی‌ترین نیازهای بشر برای ادامهی حیات خویش است لذا ذهن خلاق بشر در طول تاریخ به شیوه‌های گوناگون به کشف راه‌حل‌های بدیع و خلاقانه‌ای برای رفع این نیاز دست یافته است. به هر کدام از این دست‌آوردها که بنگریم شاهد نبوغ، آگاهی، پشتکار، درایت و عشق به سرزمین هستیم. حفر کانال‌های عظیم، انتقال آب به وسیلهی جوی‌های درارتفاع در امپراطوری روم، آب‌رسانی توسط لوله‌های سفالین در دوره‌های پیش از تاریخ و هم‌چنین ابداع فن‌آوری قنات را می‌توان از نمونه‌های برجستهی دستیابی به علوم مهندسی در دوران تاریخی ذکر کرد. بشر در آن زمان با احاطه و شناخت بر علوم هواشناسی و خاک‌شناسی، علم مسّاحی و نقشه‌برداری، علم نیارش سازه (استاتیک) و فن ساخت و ساز، موفق به به‌وجود آوردن دست‌آورد‌هایی شده که در حال حاضر نیز با وجود امکانات بسیار پیش‌رفته چندان سهل‌الوصول نمی‌باشند.
اجداد ما آبهای شیرین دامنهی کوهستان را با کمک فن قنات‌سازی که روش ابداعی خودشان بوده به حاشیهی کویرها برده‌اند تا شرایط سخت و نامناسب محیط زیست خویش را برای زندگی بهتر و مناسب برای کشاورزی که از اصلی‌ترین شیوه‌های زندگیشان بود تغییر دهند.
واژه شناسی قنات
کانال زیرزمینی حفر شده توسط انسان که جهت جمع‌آوری آب شیرین و انتقال آن به سطح زمین برای مصارف کشاورزی، انسانی و دامی ایجاد شده است را در ایران و آسیای میانه قنات و کاریز و در کشورهای عربی فقره می‌گویند. کاریز کلمه‌ای پارسی و قنات کلمهی پارسی معرب‌شده است. در ایران خاوری و افغانستان و آسیای میانه واژهی کاریز بیشتر کاربرد دارد و در ایران باختری واژهی قنات. قنات خود عربی‌شده‌ی کنات فارسی است که از ریشهی فعل کندن گرفته شده است.
۱- قنات را در لغت عده‌ای به معنای نیزه معنی کرده‌اند که جمع آن، قنوات، قنیات و قنی است، که بعدها، به معنای کانال و مجرای آن و معادل کاریز به کار رفته است، عده‌ای نیز آن را از کلمهی پهلوی کانیکه برگرفته از کانال و فعل کن و کندن میدانند که به زبان عربی رفته و معرب شده است. این کلمه در زبان آکدی و آشوری به شکل قانو، در عبری به صورت قنا و قانو و در لاتین، به صورت کانال دیده می‌شود و در زبان پهلوی نیز به شکل کهس به کار رفته است و معادل فارسی امروزی آن، کلمه کاریز و کهریز است.
بسیاری از پژوهشگران، تاریخ حفر قنات را به دورهی هخامنشی نسبت می‌دهند. علت این است که از دورهی ماقبل هخامنشی سنگ‌نبشته‌های اندکی باقی مانده و چون سند مکتوب از ماقبل این دوره وجود ندارد این دوره را به غلط دورهی ماقبل تاریخ میدانند در حالی که علم باستان‌شناسی، مردم‌شناسی و زبان‌شناسی رازهای نهفتهی زیادی را از دوران ماقبل تاریخ برای انسان آشکار نموده است.
می‌دانیم که تاریخ مدنیت و تاریخ شفاهی در ایران بسیار دیرینه‌تر از دورهی هخامنشی است و اصولاً یافته‌های باستان‌شناسی در شرق چین و آسیای مرکزی و شرق ایران ثابت می‌کند که مدنیت در شرق ایران و داستان‌های ایران و توران مربوط به دورانی بیشتر از پنج‌هزار سال قبل می‌شود، یافته‌های باستان‌شناسی شهر سوخته و جیرفت و آثار به دست آمده از تمدن هلیل رود و آثار تمدن شهرنشینی هفت‌هزار ساله در غرب ایران (مادها) این فرضیه را اثبات می‌کند، در حالی که سنگ‌نبشته‌ها و تاریخ مدون ایران، تنها دوهزار و پانصد سال اخیر را، آن هم به طور ناقص پوشش می‌دهد.
اسامی معادل قنات
در ایران و سایر کشورهای جهان برای قنات بیش از ٢٧ اسم وجود دارد یا به عبارت دیگر، برای نامیدن این شیوهی آبیاری بیش از ٢٧ اصطلاح به کار برده می‌شود.
این اسامی درجنوب غربی آسیا عبارتند از:
قونات، کنانت، کونوت، کانات، خنات، خاد، کنایت، قنات، کارز، کاه ریز، کاه رز، کرز، کاکوریز، کهریز و چین آوولز.
اسامی معادل قنات در آفریقای شمالی:
فوگارا (فقره)، فقاره، فگاره، مایون، ایفلی، نگولا، ختارا، خوتارا، رتارا.
این اسامی در عربستان عبارتند از:
فلج، افلج، فلج.
قنات در گسترهی تاریخ
پژوهشگران به‌اتفاق معتقدند که بهره‌برداری از قنات ابتدا در ایران صورت گرفته و در دورهی هخامنشی توسط ایرانیان به عمان، یمن و شاخ آفریقا نیز راه یافت سپس مسلمانان آن را به اسپانیا بردند. مهم‌ترین و قدیمی‌ترین کاریزها در ایران، افغانستان و تاجیکستان وجود دارد. در حال حاضر در ٣٤ کشور جهان قنات وجود دارد ولی چهل‌هزار قنات فعال موجود در ایران چند برابر بیشتر از مجموع قناتها در سایر کشورهای جهان است. مهم‌ترین قنات‌های ایران در استان‌های کویری خراسان، یزد، کرمان، مرکزی و فارس وجود دارد.
قنات یا کاریز یکی از شگفت‌انگیزترین کارهای دسته‌جمعی تاریخ بشری است که برای رفع یکی از نیازهای مهم و حیاتی جوامع انسانی، یعنی آب‌رسانی به مناطق کم آب و تأمین آب شرب انسان، حیوان و زراعت و با کار گروهی و مدیریت و برنامه‌ریزی به وجود آمده است. این پدیدهی شگفت‌انگیز آب‌رسانی از دیرباز و از عصر آهن به‌عنوان یکی از منابع تأمین آب شرب و کشاورزی در مناطقی که با خطرات خشک‌سالی در فلات ایران روبه‌رو بوده‌اند، نقش کلیدی و مؤثری در نظام اقتصادی و حیات اجتماعی کشور داشته و موجب شکوفایی اقتصاد کشاورزی و ایجاد کار و فعالیت‌های متعدد شهری و روستایی و باعث آرامش مردم بوده است. به گواه تاریخ، و کشفیات باستان‌شناسی این فن‌آوری مهم از ابتکارات ویژهی ایرانیان بوده و به تدریج، به سایر مناطق جهان، از جمله منطقهی اروپای غربی، شمال آفریقا، چین و حتی به بخش‌هایی از آمریکای جنوبی چون شیلی راه یافته است.
تاریخ قنات در ایران به‌طور مشخص، به دورهی ایران باستان و ماقبل کتابت و به عصر آهن بر می‌گردد. تمدن پنج‌هزار سالهی شهر سوخته و تمدن هکمتانه و وجود قنات در این شهر دلیل روشنی بر ساخت قنات در دورهی ماقبل هخامنشی است. یکی از قدیمی‌ترین اسناد مکتوب شناخته شده که در آن به قنات اشاره شده، شرح هشتمین نبرد سارگون دوم، (پادشاه آشور است که در سده هشتم قبل از میلاد می‌زیسته) علیه امپراطوری اوراتور در سال ٧١٤ قبل از میلاد مسیح است (محقق فرانسوی گوبلو به کمک یک لوح بزرگ مسی که با خط میخی و به زبان آکادی نوشته شده، از آن مطلع شده است. این لوح، اکنون در موزهی لوور پاریس موجود میباشد). سارگون از کوه‌های زاگرس می‌گذرد و به ناحیه‌ای واقع در اطراف شهر اوهلو (مرند کنونی) در حدود ٦٠ کیلومتری شمال غرب تبریز در شمال دریاچهی ارومیه می‌رسد. او متوجه می‌شود که در این ناحیه رود وجود ندارد. مع‌هذا ناحیه‌ای است که با آبیاری سبز و خرم شده، اما او از این امر تعجب نمی‌کند برای این که او در دشت‌هایی فرمانروایی کرده که چنین تکنیک‌ها یا سیستم‌هایی از حداقل دو هزار سال پیش در آن‌ها معمول بوده است اما آن‌چه که او را شگفت‌زده می‌کند، بی‌اطلاعی از منشاء این آب‌ها بوده است. به طور قطع، سارگون موفق شد که قنات را ببیند. اما این قناتها را چه کسانی ساخته‌اند؟ و چه کسی این تکنیک را به منطقه آورده است؟
به استناد کتیبهی سارگون، اورسای اول پادشاه هم‌عصر او بوده که اولین قنات را احداث کرده است. بنابراین فرمانروای آشور، رواج این تکنیک را که به گفتهی او پدیده‌ای تازه بوده است، به اهالی اوراتور نسبت می‌دهد. از طرف دیگر در ناحیهی دریاچه وان (که در آن زمان جزء خاک ایران بوده) ناظری در آغاز قرن هشتم قبل از میلاد، به وجود ٢١ رشته قنات اشاره کرده است. در کتابی تحت عنوان «ارمنستان در گذشته و حال» نوشتهی لهمان مورخ ١٩٢٥، آمده است که ابداع قنات به اوراتور‌ها تعلق دارد و می‌دانیم که اهالی اوراتور، اعقاب بلافصل ارمنی‌ها هستند.
برابر مطالب اوستایی و مطابق شاه‌نامهی فردوسی هوشنگ مخترع قنات بوده است و جم یا جمشید مخترع لباس، تبر، شمشیر، بیل و ادوات کشاورزی است می‌دانیم که شاهان پیشدادی بر اساس داستان‌های شفاهی تا دورهی زرتشت ادامه داشتند واین روایت ها تا زمان فردوسی در میان مردم نیز نقل می‌شدند این داستان‌های شفاهی ریشهی هفت تا ده هزار ساله دارند.
اشغال فلات ایران از سوی مادها و پارس‌ها با ایجاد شهرهای بزرگ و باشکوه همراه است مانند شهرهای اکباتان (همدان) و پاسارگاد پایتخت قدیمی امپراطور ماد که از سوی کوروش دوم بنیان گذاشته شد. هم‌چنین تخت‌جمشید که داریوش اول آن را در نزدیکی پاسارگاد به وجود آورد و به صورت پایتخت هخامنشیان درآمد. شهر راگس یا راجس (ری) در چند کیلومتری شهر ری کنونی یکی از پرجمعیت‌ترین شهرها بود. تمامی این شهرها با استفاده از سیستم قنات توانستد آب خود را تامین کنند و به حیات خود ادامه دهند زیرا در آن زمان رودها و یا چشمه‌هایی بیش از امروز وجود نداشته است. اما به هر حال قدیمی‌ترین قنات ثبت‌شده در تاریخ به سه‌هزار سال پیش (٣٠ قرن قبل)، برمی‌گردد که در آذربایجان و ارمنستان حفر گردیده است. در پی آن، در دورهی داریوش کبیر (٤٨٦-٥٢١ ق. م) که اوج شکوفایی و اقدامات آبیاری و حفر کاریز در سرتاسر فلات ایران به شمار می‌رود. قنات‌های متعددی در قلمرو فلات ایران و در عمان و مصر حفر شده است. بر اساس کاوش‌های باستان‌شناسی این باور وجود دارد که کاریزهای ایجاد شده در نواحی جنوبی خلیج‌فارس، خراسان، یزد و کرمان در دورهی هخامنشیان ساخته شده و قنوات قدیمی قم و بسیاری دیگر از مناطق ایران در عصر ساسانیان و قنوات تهران در دورهی صفویه و قاجاریه حفر شده است.
از مطالعهی کتب قدیم و آثار باستانی ایران پی‌می‌بریم که کندن کاریز و تعمیر آن و آبیاری و زراعت کاری مقدس محسوب می‌شده است. در وندیداد که زرتشتیان آن را کتاب الهی میدانند و بعضی نیز آن را دایره المعارف فرهنگ باستان محسوب می‌کنند چنین جملاتی وجود دارد:
«سوگند یاد می‌کنم به جاری کردن آب خنک در خاک خشک (کاریز) و عمارت راه و سوگند یاد می‌کنم به زراعت و کاشتن درخت میوه».
آقای گوبلو، دانشمند فرانسوی که حدود بیست سال در ایران اقامت داشته و در زمینهی آب در ایران کار کرده است، این سیستم باستانی دستیابی به آب زیرزمینی را قابل مطالعه می‌یابد و بر این اساس وقتی به وطن خود (فرانسه) برمی‌گردد موضوع دکترای خود را قنات انتخاب می‌کند و با سفرهای متعدد به مناطق مختلف جهان و با استفاده از ٥٣٤ منبع علمی، تحقیقی، کتاب یا تز دکترای خود را تحت عنوان «قنات فنی برای دستیابی به آب در ایران» می‌نویسد او در این نوشتهی خود ثابت می‌کند که قنات اختراع ایرانیان است و ده‌ها قرن هم قدمت دارد در حالی که چینی‌ها فن قنات را تازه چند قرن پس از ایرانیان آموخته‌اند، گوبلو در کتاب خود که در سال ١٩٧٩ انتشار یافته می‌نویسد:
«همه چیز دال بر آن است که نخستین قناتها در محدودهی فرهنگی ایران ظاهر شده‌اند و انگیزهی اصلی از حفر قنات، باور و فرهنگ یک‌جانشینی و توسعهی کشاورزی و آبادی بوده است به طوری که این صنعت در میان ترک‌های شرقی و اعراب که فرهنگ کوچ‌نشینی داشته‌اند رونق نیافته است».
گوبلو ده‌ها صفحه از کتاب خود را به بررسی صادر شدن فن قنات از ایران به دیگر کشورهای شرق و غرب و غیره اختصاص داده است اما برای جلوگیری از طولانی‌شدن مقاله فقط به ذکر نکات زیر که در واقع نتیجه‌گیری کوچکی از نوشته‌های مهم این دانشمند فرانسوی است اکتفا می‌شود: این دانشمند در نتیجهی سال‌ها تحقیق و نیز سفر به کشورهای مختلف و هم‌چنین استفاده از صدها منبع، معتقد است که خاستگاه اصلی قنات ناحیهی آذربایجان غربی ایران و ارمنستان فعلی در منطقهی معادن سرب این نواحی میباشد و این فن دستیابی به آب زیرزمینی، در محیط فرهنگی ایران در اوائل هزارهی اول قبل از میلاد مسیح، اختراح شد و سپس به سرعت در دیگر نقاط کشور و در خارج از آن رواج یافت این فن دستیابی به آب زیرزمینی در سال‌های ٨٠٠ قبل از میلاد به وسیلهی کشاورزان در داخل فلات ایران رواج پیدا کرد و از آن‌جا به سایر نقاط جهان گسترش یافت. به عنوان مثال حدود ٥٠٠ سال قبل از میلاد مسیح ایرانیان، آموزش فن حفر قنات را به مصر و حدود ٧٥٠ میلادی مسلمانان بنی‌امیه این فن را از آن‌جا به اسپانیا منتقل کردند و سپس از آن‌جا به مراکش منتقل شد و حدود سال ١٥٢٠ میلادی به آمریکا به ویژه منطقهی لس‌آنجلس فعلی، انتقال یافت (به موجب بررسی‌ها، آب لس‌آنجلس آمریکا ابتدا به وسیلهی قنات تأمین می‌شده است) و در سال ١٥٤٠ میلادی به ناحیهی پی‌کارد شیلی منتقل شده است. بررسی‌های گوبلو ثابت می‌کند که سیستم قنات تازه در سال ١٧٨٠ یعنی در حدود ٢٢٥ سال قبل به چین شرقی (ناحیه تورفان) رسیده است.
تعریفی فنی از واژهی قنات
مجموعه‌ای از چند میله و یک کوره (یا کوره‌های) زیرزمینی که با شیبی کمتر از شیب سطح زمین، آب موجود در لایه (یا لایه‌های) آب‌دار مناطق مرتفع زمین یا رودخانه‌ها یا مرداب‌ها و برکه‌ها را به کمک نیروی ثقل و بدون کاربرد نیروی کشش و هیچ نوع انرژی الکتریکی یا حرارتی با جریان طبیعی جمع‌آوری می‌کند و به نقاط پست تر می‌رساند. به عبارت دیگر، قنات را می‌توان نوعی زه‌کش زیرزمینی دانست که آب جمع‌آوری‌شده توسط این زه‌کش به سطح زمین آورده می‌شود و به مصرف آبیاری یا شرب می‌رسد.
چند نمونه از قنات‌های ایران
در حال حاضر عمیق‌ترین قنات ایران، قنات قصبهی گناباد است با حدود ٣٤٠ متر عمق مادر چاه آن، و طولانی‌ترین قنات در منطقهی یزد قرار دارد با طول ١٠٠ کیلومتر. قنات قصبهی گناباد پیشینهی تاریخی ٢٥٠٠ ساله دارد و بیش از دو هزار هکتار از اراضی کشاورزان این شهرستان را به صورت سنتی آبیاری می‌کند. در قنات قصبه با ٣٣١٣٣مترطول، ٣٤٠ مترعمق و ٤٧٠ حلقه چاه که در دوران هخامنشیان و یا قبل از آن حفر شده است با یک محاسبهی سرانگشتی می‌توان گفت ٥٦ هزار تن خاک و سنگ برای حفر مادر چاه و چاه‌های عمودی اتصالی و کانال افقی سراسری توسط کارگران و مقنیان جابه‌جا شده است و جابه‌جایی این حجم خاک بدون تردید کمتر از عظمت اهرام مصر نیست. قنات قصبه به عنوان عمیق‌ترین قنات دنیا، میراث فرهنگی و تمدنی عظیمی است و بدون شک یکی از عجایب تمدن بشری به شمار می‌رود. قنات قصبه از نظر طولی (٦٠ کیلومتر) دومین قنات ایران بعد از قنات زارچ یزد محسوب می‌شود و پرآب ترین قنات منطقهی کویری است.
پرآب‌ترین قنات ایران، قنات اکبرآباد فسا است و قدیمی‌ترین قنات ایران، قنات ابراهیم‌آباد اراک میباشد و عجیب‌ترین قنات ایران، قنات دوطبقهی مون اردستان است که حدود ٨٠٠ سال پیش احداث شده است. این قنات چاه‌های مشترک ولی مادر چاه‌ها و مظهر متفاوت دارد. قنات‌های تهران و ری که دشت ورامین را آبیاری می‌کردند تا ٣٠ سال قبل جزء پرآب‌ترین قنات‌های دنیا بودند ولی در ٢٠ سال گذشته به دلیل تخریب مادر چاه‌ها و عدم لایروبی از رونق افتاده‌اند. تاریخ حفر این قناتها به دورهی صفوی و قاجاریه برمی‌گردد. در تهران حدود ٣٠٠ قنات وجود دارد که بعضی از آن‌ها یک‌دیگر را به صورت ضربدری قطع می‌کنند قنات‌های تهران در منطقهی محمود آباد به دلیل خاک‌برداری‌های زیاد کوره‌پزخانه‌ها و به دلیل عمق کم، به صورت روباز مسیر خود را تا ورامین ادامه می‌دهند. یکی دیگر از قنات‌های جالب و قدیمی ایران قنات کیش میباشد که در سال ١٣٧١ کشف شد. قنات دو هزار ساله کیش با شهر زیرزمینی ساخته شده در آن از مکان‌های دیدنی کیش است. در مسیر این قنات، چاههایی به چشم می‌خورد که در گذشته برای لایروبی قنات حفر شده بود. تاکنون ٢٠٠ حلقه از این چاه‌ها در مسیر قنات شناسایی شده است که فاصلهی هر کدام از یک‌دیگر به ١٤ تا ١٦ متر می‌رسد. سقف قنات را لایه‌های مرجانی به ضخامت ٢ تا ١٥ متر و لایه‌های زیرین قنات را خاک نفوذناپذیر مارنی تشکیل می‌دهد که این خاصیت باعث شده است تا آب باران پس از نفوذ از لایه‌های مرجانی در عمق نفوذناپذیر زمین تشکیل سفره‌های آب زیرزمینی را بدهد. چهار کیلومتر از مسیر این قنات تاکنون حفاری و لایروبی شده است و هم اکنون در عمق ١٥ متری این قنات شهری زیرزمینی با کاربری سیاحتی و تجاری در حال ساخت و تکمیل است.
در حال حاضر در ایران حدود ٤٠٠٠٠ قنات به طول ٢٧٢٠٠٠ کیلومتر وجود دارد که فقط در استان خراسان ٧٢٣٠ رشته قنات با آب‌دهی ١٨٥٠٠٠٠٠٠٠ سانتی متر مکعب در ثانیه وجود دارد یعنی ٩ برابر ذخیرهی سد کرج و ١٤٠ برابر ذخیرهی سد طرق. در تهران، دست کم ٣٠٠ رشته قنات شناخته شده، خفته‌اند که طول بعضی از آن‌ها به ١٨٠٠٠ متر می‌رسد.
ابزار و وسایل جهت حفر قنات
چرخ چاه
چرخ چاه اصلی‌ترین ابزار برای حفر چاه، حفر قنات و لایروبی قنات است زیرا بدون آن امکان کشیدن بار از ته چاه و دل قنات وجود ندارد. چرخ چاه ظاهراً ابزاری ساده است. اما از نظر فنی پیچیدگی‌های مهمی دارد. به‌خصوص چرخ چاههایی که با آن‌ها می‌بایست خاک را از چاه‌های عمیق بالا کشید. چرخ چاه در قدیم تماماً از چوب ساخته می‌شد اما امروزه بعضی از عناصر آن به‌خصوص محور میانی لوله‌ای آهنی است.
طناب، ریسمان
ریسمان یکی از مهم‌ترین ابزار حفر قنات است. زیرا کشیدن خاک و در موارد استثنایی مثل موقع خطر بالا کشیدن مقنی به وسیلهی آن انجام می‌شود، لذا استحکام و وزن ریسمان بسیار مهم است. هر چه عمق بیشتر باشد ریسمان باید ضخیم‌تر باشد و در نتیجه سنگین‌تر می‌گردد. در یک چاه ٣٠٠ متری وزن ریسمان از وزن خاکی که بالا کشیده می‌شود بیشتر است یک ریسمان ٣٠٠ متری که حداقل ١٥٠ کیلو وزن دارد حداقل ٣ برابر وزن خاکی است که می‌شود با آن بالا کشید.
دلو
دلو (که به فتح دال و سکون لام و واو تلفظ می‌شود) ظرفی لاستیکی همانند سطل با بدنه‌ای بلندتر از آن است با دست‌گیرهی فلزی که درزهای آن معمولاً به‌وسیلهی میخ دوخته شده و از وزن زیادی برخوردار است. دلو لاستیکی از تیوپ‌های بزرگ و یا از لاستیک نازک شدهی تراکتور ساخته می‌شود. معمولاً این دلوهای بزرگ و سنگین برای چاههایی است که با دینام خاک از چاه کشیده می‌شود. این‌گونه دلوهای سنگین در چرخ چاه دستی کاربرد چندانی ندارد.