Kanat (perz. kâreez ili kahan, arap. qanāt) je vrsta vodovodnog sustava koji služi za dovod svježe vode u vrućim i suhim naseljenim područjima. Tehnologiju su razvili stari Perzijanci koji su je proširili na druge kulture pa se kanati danas mogu naći od Kine do Maroka, pa čak i Meksika.

Opće karakteristike mini|300px|Osnovna shema kanata mini|300px|Shema presjeka kanata s prikazanim tunelom, okomitim oknima, ispustom, podzemnom vodom i navodnjavanim površinama

Kanat je sustav koji se sastoji od niza okomitih okna nalik bunarima koje povezuje blago nagnut kanal. Osnovne osobine sustava: Pomoću okomitih otvora učinkovito se crpe velike količine svježe vode iz podzemlja na površinu, bez potrebe za pumpanjem. Protok vode vrši se gravitacijom, a odredište je niže od izvora, koji je najčešće brdski vodonosnik. Omogućuje se protok vode na velikim udaljenostima gdje je klima suha i vruća, bez gubitaka velikog dijela zaliha vode koje nastaju zbog curenja i isparavanja. Izvedba kanata uobičajena je za područja gdje su izvori vode neposredno podno planina, odnosno tamo gdje je izvor najbliži površini terena.

Građenje

Tradicionalno, kanate su projektirale i gradile grupe kvalificiranih i iskusnih stručnjaka (muqannis), uz pomoć običnih radnika. Gradnja sustava se odlično plaćala, a struka se često prenosila obiteljski, s oca na sina.[„Iranski gradovi: Stvaranje i razvoj“ (Iranian Cities: Formation and Development), Masoud Kheirabadi (1991.), University of Texas Press]

Pripreme

Početni i presudni korak pri gradnji kanata bio je utvrđivanje postojanja izvora vode. Istraživanje je počinjalo na mjestima gdje aluvijalna tla graniče s podnožjem planine koja su često bogata podzemnim vodama, odnosno tamo gdje je kopanje relativno lagano. Stručnjaci muqannis pratili su tragove pozemne vode prema vegetaciji i drugim pokazateljima. Nakon procijene kopana su pokusna okomita okna koja su trebala utvrditi postojanost dovoljne količine vode, odnosno opravdati složenu izgradnju. Ako su svi uvjeti bili zadovoljeni, na površini bi se označila predviđena staza budućeg kanata, te točke na određenim rasponima gdje su kopana okomita okna.[„Slijepa bijela riba u Perziji“ (Blind White Fish in Persia), Anthony Smith (1953.), London, George Allen & Unwin]

Gradnja je zahtijevala posebnu vrstu opreme: posude (najčešće kožne torbe), konope i vitla za podizanje iskopa na površinu, osvijetljenje, mjerila, libela, oruđa za kopanje poput lopata, i drugih, u to doba naprednih, graditeljskih pomagala. Graditeljska oprema ovisila je o vrsti tla, terenu i mnogim drugim čimbenicima.

Iako je metoda kopanja bila prilično jednostavna, projektiranje kanata zahtijevalo je pomno razumijevanje podzemnih struktura tla te precizno izračunavanje nagiba glavnog tunela, kao i pozicija kopanja okomitih okna. Nagib kanata trebao je biti temeljito određen jer premali stupanj pada uzrokovao bi zastoj vode, dok bi preveliki nagib rezultirao prekomjernom erozijom koja može uzrokovati urušavanje kanata. Pogrešne procjene kakvoće tla mogu uzrokovati urušavanje strukture kanata, gubitak dragocijenog vremena i novca, te u najgorem slučaju mogu biti kobne za graditelje.

Iskopavanje mini|300px|Sustav kanata (3D presjek) mini|300px|Kanat u Kini Radove iskopavanja najčešće je izvodila skupina od 3-4 stručnjaka (muqannis). Kod plitkih kanata, jedan radnik bi kopao tlo, drugi bi podizao iskop na površinu, dok bi treći raspoređivao iskopani materijal na teren oko okna.

Skupina bi najčešće počinjala radove na mjestima gdje će voda prodirati na tlo, što je ujedno bio i prvi pokazatelj hoće li sustav pravilno funkcionirati. Okomita okna kopana su kasnije sukladno produljivanju glavnog tunela, a nalazila su se na svakih 25-30 m. Rasponi među okomitim oknima ovisili su o količini iskopa, vremenu potrebnom za njihovo iskopavanje, te prema procjeni o naknadnom načinu održavanja. Općenito, ako je kanat plitak, rasponi među okomitim oknima su na manjim udaljenostima. Ako je kanat dugačak, kopanje se moglo početi s oba kraja odjednom. Tuneli za pritok vode ponekad su građeni zbog reguliranja i povećanja protoka vode.

Duljina većine kanata u Iranu je manja od 5 kilometara. Ipak, ukupna duljina svih pomoćnih tunela često je do 16 km, dok su u okolici Kermana zabilježeni i sustavi dužine 70 km. Okomita okna obično su duboka od 20 do 200 metara, iako su u iranskoj pokrajini Horasan pronađena okna i po 275 metara dubine. Okna su služila za olakšavanje izgradnje, odnosno za odvod iskopanog materijala, lakši pristup radnicima, te za dovod svježeg zraka i svjetla. Dublja okomita okna zahtijevala su izgradnju pomoćnih platformi na određenim visinama, a služila su za jednostavnije i brže uklanjanje iskopa, te za povećanje sigurnosti graditelja.

Glavni vodoopskrbni tunel kanata je 50-100 cm širine, i 90-150 cm visine. Kanal mora imati odgovarajući silazni nagib kako bi protok vode bio što jednostavniji. Ipak, nagib ne smije biti prevelik jer će se zbog nesavršenosti tla pojaviti područja na kojima voda teče brže odnosno sporije, što može uzrokovati eroziju, začepljenje, te potpuno uništenje kanata. Kod kraćih kanata nagibi se kreću između 1:1000 i 1:1500, dok duži kanati mogu biti gotovo vodoravni. Ovaj nagib graditelji su utvrđivali za to vrijeme naprednim libelama, a veliku ulogu igralo je i graditeljsko iskustvo.

U slučajevima gdje je nagib neophodno strmiji od uobičajenog, podzemni slapovi mogu se neutralizirati odgovarajućim oblogama koje apsorbiraju energiju uz minimalan učinak erozije. Postoje slučajevi gdje se energija protoka vode koristila za podzemne mlinove koji su pokretali užad za transport materijala. Ako vanjsko grlo kanata nije bilo u blizini naselja, bilo je potrebno osigurati prijenos svježe vode pomoću nadzemnih kanala koji su često izbjegavani zbog sprečavanja mogućeg onečišćenja i gubitka vode isparavanjem.

Brzina izgradnje najviše je ovisila o dubini kanata. Procijenjuje se kako je kod 20 m dubokog kanata skupina od četiri radnika mogla iskopati 40 metara vodoravnog tunela po danu. U slučaju gdje su okomita okna duboka po 40 m, njihov radni učinak opada na 20 m po danu, a na 60 m dubokim oknima na svega 5 m po danu. Duboki i dugački kanati često su građeni godinama, pa čak i desetljećima.

Otkopani materijal obično se transportirao pomoću kožnih torbi koje su izvlačene kroz okomita okna na površinu, gdje se iskop raspoređivao oko otvora da spriječi prodor pijeska ili blata u okno, što kvari kvalitetu vode i samu strukturu kanata. Na površini ti iskopi često izgledaju poput minijaturnih vulkana ili kratera nastalih eksplozijom bombi.

Održavanje

Okomita okna kanata na površini mogu biti zaštićena da spriječe štetne utjecaje izvana, poput nanošenja pijeska. Glavni tunel kanata treba se povremeno provjeravati zbog erozije odnosno nanosa koji mogu usporiti ili onemogućiti protok vode, te zbog stvaranja neželjenog taloga pijeska ili mulja. Također, treba omogućiti protok svježeg zraka jer u protivnom se može ugroziti zdravlje i sigurnost graditelja i održavatelja.

Vrijednost

Kanati se vrednuju prema kvaliteti, količini, te učestalosti protoka vode. Veliki dio iranskog stanovništva ovisio je kroz povijest o kanatima, pa su naseljena područja često izravno povezana uz mjesta koja obiluju kvalitetnim i brojnim sustavima. Iako su kanati relativno skupi za izgradnju, njihova dugoročna vrijednost za mjesnu zajednicu i investitore bila je vrlo isplativa i korisna.

Ostale primjene kanata

Distribucijski sustavi

Kanati su često ispod zemlje podijeljeni u razdjelne mreže koje se sastoje od manjih kanala (kariz“) koji su opskrbljivali svaki veći grad. Poput kanata, karizi su također građeni ispod zemlje zbog sprečavanja mogućeg onečišćenja i zaraze.

Vodospremnici mini|desno|300px|Ab anbar vodospremnici s dvostrukim kupolama u pustinjskom gradu Naeen pokraj Jazda (Iran)

Tradicionalni iranski sustavi vodospremnika su tzv. ab anbari.

Hlađenje mini|desno|300px|Tradicionalni iranski sustav hlađenja prostorije pomoću kanata i vjetrohvata

Osim za vodoopskrbu, kanati su često u kombinaciji s vjetrohvatom korišteni kao sustav za pasivno hlađenje prostorija. Vrući zrak u kanate ulazi kroz brojna okomita okna, dok se prolazom kroz hladni tunel i vodu hladi. Vjetrohvat je konstrukcija u obliku dimnjaka koja je smještena iznad objekta, a ima dva otvora koji služe dovođenju i odvođenju zraka. Otvori vjetrohvata smješteni su najčešće na svim stranama tornja zbog učinkovitijeg dovođenja svježeg zraka. Ulazni zrak dolazi i iz kanatskog tunela, koji prolazi do prostorije kroz okomito okno i pritom stvara niski tlak (Bernoullijev učinak), te izvlači hladni zrak iz kanata u prostoriju gdje se miješa sa svježim zrakom koji dolazi iz vjetrohvata. U suhim pustinjskim područjima ovaj sustav može smanjiti temperaturu zraka i preko 15°C, a jedan kanat može služiti za hlađenje više vjetrohvata. Ipak, miješani zrak je i dalje relativno suh, ali ugodan za boravak. Sustavi hlađenja pomoći kanata i vjetrotornja rabe se u pustinjskim područjima preko 1000 godina.

Pohrana leda

Već oko 400. pr. Kr. perzijski inženjeri svladali su tehnike čuvanja leda u pustinjama u sred ljeta. Led su u velikim količinama donosili tijekom zime s obližnjih planina, a pohranjivali su ga u posebno projektirane prirodne hladnjače koje se nazivaju jakčal (perz. „spremište leda“). Jakčal se sastoji od velike i debelim zidovima dobro izolirane prostorije koja je pri dnu spojena na kanat, gdje je koristila hladan podzemni zrak za rasladnjivanje tijekom velikih vrućina. Zahvaljujući tom sustavu led se topio vrlo sporo, i bio je dostupan tijekom cijele godine.

Terminologija

Kanat dolazi od perzijske riječi „kanat“ koja je prihvaćena i na arapskom (kanat), dok na paštunskom jeziku ima oblik „karez“. Kanat se naziva različitim terminima ovisno o različitim područjima: „Kanat“ - u Iranu i arapskim zemljama „Karez“ - u Afganistanu i Pakistanu „Khettara“ - u Maroku „Galeria“ - u Španjolskoj „Falaj“ - u Ujedinjenim Arapskim Emiratima i Omanu „Kahn “ - u Baludžistanu (pakistanska pokrajina) „Foggara“ ili „Fughara“ - koristi se u Sjevernoj Africi, a termin dolazi od francuskog oblika arapske inačice.

Ostali nazivi koji se koriste za kanate u Aziji i Sjevernoj Africi su kakuriz, chin-avulz i majun, dok se na engleskom jeziku u prijevodima koriste i termini khanat, kunut, kona, konait, ghanat i ghundat.

Naziv „karez“ u pojedinim područjima koristi se kao općeniti naziv za kanat, dok se u drugim koristi za funkcijski tip manjeg kanata.

Korištenje kanata u svijetu mini|300px|Širenje tehnologije kanata diljem svijeta

Azija Iran

mini|300px|Pogled s tornja Sangi-Aliabad na planine Komske pokrajine prepune kanatima