Qanat

Die Qanattechnik breitete sich vor allem in den Hochlandkulturen aus, weil hier größere Flüsse fehlen und die Siedlungen außerdem nahe zu einem vergleichsweise niederschlagsreichen Berg oder Gebirge liegen. Doch auch das aride Klima mit seinen extrem hohen Verdunstungsraten ist mitverantwortlich, da Quellen schnell austrocknen und eine oberflächliche Leitung des Wassers über lange Distanzen zu hohen Verdunstungsverlusten führen würde. Für den Grundwasserreichtum sind vor allem die Steigungsregen der Berghänge verantwortlich, deren Wasser versickert und sich in der Tiefe über einem Grundwassernichtleiter ansammelt. Diese Aquifere liegen für einfache Brunnen in weiter Entfernung zu den Versickerungszonen oft zu tief. Wenn in den Bergen jedoch Sickerwasser auf wasserundurchlässige Schichten trifft, entsteht Schichtenwasser über dem eigentlichen Grundwasser; hier besteht die Möglichkeit, das Wasser abzufangen, bevor es in größere Tiefen verschwindet. Diese Schichtenwasserspeicher besitzen jedoch ihre eigene Strömungsdynamik, so dass dieses Wasser nicht überall vorliegt oder zu erreichen ist.

Aus diesem Grund legt man zunächst Versuchsbrunnen (gamaneh) an und ermittelt das Wasseraufkommen durch Schöpfversuche. Gesucht wird ein gleichmäßiger und ausreichender Wasserzustrom. Ist dieser vorhanden, wird oberirdisch die Route des Qanats festgelegt, erst danach fangen mit dem Anlegen eines bis zum Grundwasser reichenden Mutterbrunnens (bir al-umm) die eigentlichen Arbeiten an.

Diese werden in der Regel von Arbeitstrupps aus drei bis vier Personen durchgeführt – im Maghreb nutzte man hierfür schwarze Sklaven. Diese sind wegen der engen Schächte und Stollen mit nur einfachstem Gerät ausgestattet. Dazu zählen etwa Seile, kurze Spaten oder auch Hacken, meist einfache Lichtquellen und die zur Bestimmung der Vortriebsrichtung nötigen Utensilien (Wasserwaage, Lot). Regional wurden auch eigene, speziell angepasste Werkzeuge entwickelt. Als weiteres Werkzeug nutzten die Erbauer Schlauchwaagen.

Konzeption und Bau eines Qanats erfordern detaillierte Kenntnisse des Untergrunds und des hierdurch bedingten Verhaltens des Wassers, vor allem um die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten. Dennoch ist die Arbeit an einem Qanat sehr gefährlich. Nur ihre geringe Größe schützt Schächte und Stollen gegen die wirkenden Kräfte im Untergrund, die Gefahr eines Einsturzes oder Wassereinbruchs ist omnipräsent. Neben diesen Sicherheitsaspekten sind vermessungstechnische Kenntnisse unabdingbar, da man ein beständiges Gefälle garantieren muss, der Qanat möglichst gerade sein sollte und die Arbeit nur erfolgreich sein kann, wenn die Basis der Schächte richtig anvisiert wird. Mit vergleichsweise primitiven Hilfsmitteln, einer schwachen Beleuchtung und allgemein widrigen Bedingungen ist dies jedoch höchst schwierig und erfordert viel Erfahrung.

Ausgehend vom Mutterbrunnen und der durch ihn festgelegten Route, beginnt man vom Zielort des Wassers aus, also dem Siedlungsbereich, etwa alle 20 bis 35 Meter brunnenartige Schächte zu graben. In einigen Fällen wurde von beiden Seiten gleichzeitig gegraben. Die Schächte liegen in einer Reihe und weisen auf den anvisierten Mutterbrunnen. Manchmal werden sie im Bereich des Grundwasserleiters zur Steigerung der Wassermenge durch Verzweigungen ergänzt, dem Qanat zugeschaltete Unterqanate (sozusagen unterirdische Nebenflüsse). Der Abstand der Schächte bedingt den Arbeitsaufwand, weshalb er im Rahmen des für die spätere Wartung Verantwortbaren gerne ausgedehnt wird, besonders wenn sehr tief gegraben werden muss. Damit erschwert sich jedoch die immer wieder notwendige Neubestimmung der Grabungsrichtung. Noch wichtiger dürfte die Tatsache sein, dass der Aushub bei den späteren Horizontalgrabungen nur sehr mühsam an weit entfernte Schächte geliefert werden kann, was so deren Abstand einschränkt. Je geringer die Grabungstiefe ist, desto günstiger ist es, auch den Abstand der Schächte gering zu halten (manchmal kaum 20 Meter). Die Gesamtlänge solcher Schacht-Ketten kann im Normalfall bis zu 16 km betragen, es gibt jedoch auch Rekorde mit bis zu 80 km. In diesen Fällen kann man davon ausgehen, dass man mit dem Bau im Bereich der Siedlung auf das Gebirge hin begann, ohne zu wissen, wann man (und in welcher Höhe) auf den Grundwasserleiter traf. Auf Grund der Desertifikation (und damit des fallenden Aquifers) ist ebenso davon auszugehen, dass diese langen Qanate im Laufe von Jahrhunderten genutzt und verlängert wurden. Die Schächte sind in der Regel 20 bis 200 Meter tief, wobei im Iran im Einzelfall eines Qanats in der Provinz Chorasan 450 m erreicht worden sein sollen. Sie dienen zur Herstellung und später zur Instandhaltung des Stollens sowie zum Luftaustausch.

Die Sohlen der Schächte werden miteinander verbunden, so dass zum Tal hin Wasser zur Bewässerung der Felder aus dem Berg tritt. Auch das Kondenswasser sammelt sich, von den Felswänden heruntertropfend, in der Tunnelrinne. Der wasserführende Stollen selbst ist 50 bis 80 cm breit und 90 bis 150 cm hoch. Der Stollen muss ein hangabwärts gerichtetes kleines Gefälle aufweisen, um ein Abfließen des Wassers zu gewährleisten. Dieses Gefälle darf nicht zu groß sein, da das Wasser sonst eine zu hohe Geschwindigkeit erreicht und die unbefestigten Stollen-Wände erodiert. Dies würde die Stollen destabilisieren und schließlich zum Einsturz führen, gleichzeitig durch die Wasserfracht auch die Wasserqualität stark herabsetzen. Bei einem Gefälle >1° wird zudem der Grundwasserleiter evtl. nicht erreicht. In kürzeren Qanaten schwankt das Gefälle zwischen 1:1000 und 1:1500; in längeren ist es nahezu horizontal. Ist der Höhenunterschied zu groß, können Stufen eingebaut und somit unterirdische Wasserfälle geschaffen werden. Hieran wurden in manchen Fällen Mühlen angeschlossen.

Die Vortriebsgeschwindigkeit ist sehr unterschiedlich und richtet sich vor allem nach der Tiefe, der Zahl der Arbeiter und der Bodenbeschaffenheit. Bei 20 Metern Tiefe erreicht ein Arbeitstrupp von vier Personen etwa 4 m/Tag, bei 40 m Tiefe halbiert sich dieser Wert. Der Qanatbau dauert daher in der Regel mehrere Jahrzehnte.

Der Aushub wird meist mittels Ledersäcken aus den Schächten transportiert und um den Schachtausgang angehäuft. Aus der Luft sehen die Schächte aus wie eine lange Aneinanderreihung ungewöhnlich großer Maulwurfshügel.