PANGEA : Ancient Techniques Research Center
TRADITIONAL WATER TECHNICAL OF DRAINAGE TUNNELS IN THE SAHARA AND IN EUROPE
FOGGARA, QANAT, FALAJ
I sistemi tradizionali di captazione e distribuzione dell’acqua come le foggara, i qanat e i falaj, sono tipici delle zone aride e semi-aride.
Sono in corso, da diversi anni, analisi e progetti che mirano allo sviluppo di una serie di informazioni riguardanti le tecniche di gestione idrica usate nell’antichità.
Lo scopo dei progetti, è la compilazione di un’abaco sulle tecniche di captazione idrica ancora in uso nella tradizione mediterranea, per valutare il significato culturale, la monumentalità delle strutture e proporre adeguate strategie di restauro e di conservazione.
Valutando, infine, la sostenibilità della gestione idrica in uso attualmente, è possibile proporre attività a lungo termine.
Le foggara fanno parte di un ecosistema complesso che applica la gestione parsimoniosa delle risorse idriche e ambientali.
L’obiettivo principale del progetto, si basa sulla massima comprensione delle caratteristiche e del funzionamento delle foggara all’interno del loro habitat magrebino ed europeo.
Garantendo la corretta gestione delle risorse idriche e la conservazione dell’ecosistema è possibile, tramite queste tecniche, migliorare l’efficienza della produzione di acqua e accrescere il patrimonio mondiale.
La ricerca, su basi teoriche, viene effettuata con indagini sperimentali sul luogo in paesi come l’Italia, la Spagna, il Marocco, l’Algeria e la Tunisia, compilando un inventario dei tunnel esistenti, analizzando il loro funzionamento, i metodi di realizzazione e le cause di abbandono e, inoltre, formulando ipotesi di restauro e manutenzione finalizzate al potenziale ripristino e riutilizzo del sistema delle foggara.
ECOSISTEMA : qanat, tunnel, condensazione e tecniche dell’acqua
I tunnel sotterranei di captazione dell’acqua, esistono da più di tremila anni e vengono descritti in molti saggi di autori antichi come ad esempio, nel II secolo a.C., dallo storico greco Polibio.
La capacità di creare un flusso d’acqua in assenza totale di falde e senza l’uso di pompe o sistemi di sollevamento, ha portato a definire il loro modo di fornire acqua come misterioso.
Permettono la nascita di oasi di palme e coltivazioni di orti e giardini, alimentati da lunghe reti di gallerie sotterranee perfettamente progettate per convogliare l’acqua in punti precisi.
Questi tunnel sono chiamati con nomi diversi secondo il luogo d’origine : qanat in Iran, karez in Cina e lungo la Via della Seta, falaj in Oman, surangan in India, khettara in Marocco, foggara in Algeria, guettara e m’louka in Tunisia, majirat e cimbras, mine e zanias in Spagna, cunicoli, ingruttati e bottini in Italia, mambo in Giappone.
Il grande interesse per questo tipo di dispositivi, non ha impedito la divulgazione di molte pubblicazioni basate su informazioni sbagliate, ricavate dagli schemi disegnati da Henry Globot.
L’ingegnere francese, ricostruì lo schema dei tunnel mediante una ricerca effettuata in Iran, disegnando il diagramma di un qanat in sezione con gli strati geologici e l’indicazione della falda acquifera.(Fig.1)
L’analisi di una situazione specifica, è diventata l’errata generalizzazione di un sistema idrico ben più complesso e articolato.
Le gallerie drenanti, in condizioni geografiche distinte, hanno modalità di funzionamento diverse nello spazio e nel tempo e sono la somma di esperienze e tradizioni consolidate nei secoli.
Per ogni paese è fondamentale valutare la differenza estrema del lavoro che compie ogni singolo tunnel, a secondo delle stagioni, dei cambiamenti climatici e nel corso di cicli a lungo termine. (fig.1)
Fig.1 Diagramma del tunnel secondo Goblot
CONDIZIONI AMBIENTALI E FUNZIONALITA’
La topografia e le caratteristiche ambientali sono altamente condizionanti per il funzionamento di un tunnel di captazione e i molteplici tipi di questi sistemi idrografici, sono determinati dalle differenti variabili geografiche.
Il sistema di approvvigionamento dell’acqua è diverso per ogni singolo tunnel idrografico in quanto, è il risultato di uno straordinario rapporto con l’ecosistema che determina il rifornimento di acqua periodica e stagionale.
I tunnel di captazione hanno delle caratteristiche specifiche e fondamentali come la differenza delle acque e del suolo inoltre, la dististinzione dei componenti di filtraggio e convogliamento delle gallerie.
Nello schema disegnato da Goblot, si nota una spessa falda acquifera che taglia la superficie creando un flusso di acqua libera dal tunnel verso il basso.
Raramente si verifica questo caso anche nelle gallerie sulle montagne iraniane ; spesso, gli strati che contengono l’acqua non affiorano in superficie, anche più a valle, e le gallerie sono realizzate unicamente per la cattura dell’acqua in zone dove non è naturalmente presente nel terreno.
Osservando lo schema di Globot, si notano i fori del tunnel che attraversano un’ abbondante falda acquifera dove, una parte del suo percorso, diventa convogliamento mentre, l’altra parte assume funzioni di filtraggio ma, in questo modo, la pressione dell’acqua inonderebbe il tunnel riempiendo i pozzi verticali nel livello più alto della falda.(fig.2)
Fig.2 Valutazione critica dell’autore dei tunnel
I tunnel di captazione sono molto diversi (Laureano 1988); l’acqua scorre molto lentamente nel fondo del tunnel aumentando il suo volume.
Non è immerso nella falda acquifera, drena la parte superiore spesso tramite le sue pareti e attraversa la parte di terreno dove lo scambio tra le acque profonde e le acque di saturazione superficiali è maggiore.
Esiste una moltitudine di variabili nella tecnica dei tunnel di drenaggio ; le variazioni stagionali e climatiche che variano il rapporto tra i segmenti di convogliamento e filtraggio in ogni singolo tunnel anche in funzione del tipo di tunnel.
Il contesto ambientale comprende ecosistemi umidi, con quantità di acqua variabile, ed ecosistemi con condizioni di estrema aridità.
I termini ”umido” e ”arido” sono riferiti alle condizioni superficiali e indicano la presenza o l’assenza di acqua libera, infatti, nei deserti l’acqua nell’atmosfera esiste in minima parte ed è inesistente sulla superficie mentre è presente nel terreno.
Quest’acqua però, non sempre scaturisce da falde profonde : il ciclo atmosferico dell’acqua avviene in superficie e sotterraneo.
In realtà l’atmosfera non finisce dove l’aria incontra il suolo, continua nelle profondità della terra dove avvengono scambi continui tra l’aria e il sottosuolo e questa circolazione, quando la temperatuta si abbassa notevolmente, crea la condensazione di acqua nel terreno.
I tunnel di drenaggio intercettano questi scambi e interazioni e creano l’acqua. (fig.3 Laureano 2005)
Fig. 3 Tunnel di captazione dell’acqua, ciclo idro-atmosferico
Sahara – The heaps of stone on the surface, resulting from the excavation wastes of the vertical air shaft, show the underground layout of the foggara
I tunnel assorbono e condensano l’umidità proveniente dall’alto, catturano e condensano quella dal basso contribuendo a sollevare la falda.
I pozzi verticali regolano il ricambio dell’aria ed insieme alle gallerie scavate agiscono come tunnel di filtraggio e camere di condensazione.
La sabbia contribuisce a mantenere una pressione atmosferica adatta affinchè il tunnel assorba acqua ; quando l’aria è satura o quasi satura di umidità, anche piccole differenze tra la temperatura interna ed esterna sono sufficienti per creare la condensazione.
Nelle zone aride, le forti differenze come la temperatura tra la superficie e il sottosuolo e il giorno e la notte sono determinanti ma, anche ogni punto in ombra, ogni piccola variazione di temperatura può generare la formazione di condensa.
Il ciclo idro-atmosferico sotterraneo delle gallerie viene gestito dal lavoro apportato dalle superfici filtranti, dalle pietre e asperità e dai pozzi aerei.
Il modo della creazione dell’acqua viene influenzato dalla situazione di umidità o aridità presente sulla superficie.
Generalmente, in montagna e in luoghi ricchi di umidità, la tensione influenza la cattura e l’adduzione di acqua di sorgente mentre, in ambienti molto aridi dove non ci sono fonti d’acqua superficiali, filtrando per assorbimento capillare lungo il corso del tunnel l’acqua, sia della falda superficiale, dei flussi sotterranei degli wadi che dell’umidità atmosferica è maggiore.
Le gallerie drenanti si dividono nelle quattro categorie principali dell’ecosistema : montani, pedemontani, di pianura, di depressione.
CLASSIFICAZIONE PER ECOSISTEMI
TUNNEL IDROGRAFICI MONTANI
Questi tipi di tunnel si trovano ad altitudini elevate, vicino alle vette montane dove gli strati di terra contengono le acque delle nevi stagionali e dei ghiacciai.
Hanno, in questo modo, condizioni di umidità più marcate (fig.4).
I tunnel arrivano alla falda acquifera sotterranea che è formata da una massa di roccia permeabile contenente acqua il cui volume, che varia a secondo della stagione (umidità del pendio), è auto-regolato dagli stessi tunnel di captazione.
Irrigano piccoli appezzamenti di terra e dolci pendii dove, la mancanza di flussi perenni impedisce l’organizzazione di prese d’acqua data la lontananza o la collocazione dei flussi a quote più basse.
Le gallerie montane sono, in genere, corte, con un percorso rettilineo e catturano velocemente l’acqua ; sono scavate in terreni rocciosi molto duri e hanno un numero limitato di pozzi verticali distanziati.
Quelle molto brevi sono scavate direttamente nel punto di uscita e possono essere anche totalmente prive di condotti verticali, simili alle tecniche di gestione delle acque usate nelle grotte tramite piccoli tunnel di captazione.
La differenza, tra queste due tecniche, sta nel fatto che nelle grotte viene prodotta acqua potabile mentre, i tunnel idrografici servono per le colture e utilizzano la forza di gravità per irrigare i campi posti a valle del tunnel.
La posizione topografica di questultimo diventa quindi decisiva e ben precisa, tra il picco montano, le pendici ed i terrazzamenti agricoli.
Fig.4 Tunnel di captazione montani
TUNNEL IDRICI PEDEMONTANI
Sono inseriti nelle zone di transizione tra le montagne rocciose e le grandi pianure alluvionali (fig.5).
Spesso, in queste zone, sono presenti i materiali sedimentari favorevoli alle infiltrazioni.
Le pianure in prossimità di alte montagne o ampie valli, vengono irrigate da questi tunnel che intercettano le acque trattenute tra i pendii montani e la cui portata d’acqua, è simile a quella dei tunnel di montagna.
In condizioni di alta umidità, per verificare la presenza di acqua, si scavano pozzi esplorativi creando il pozzo ”madre”, in corrispondenza dell’estremità superiore del tunnel di captazione.
Le condotte alte e il pozzo ”madre” (pozzo test) vengono scavati prima mentre, lo scavo orizzontale è sempre realizzato contro il flusso d’acqua, dalle quote minori verso quelle più alte infatti, in ambienti umidi, procedendo dall’alto verso il basso significherebbe lavorare con il tunnel allagato.
Il percorso di questi tunnel, a causa delle eterogeneità del terreno, a volte è ventoso e la loro lunghezza permette di intercettare una parte più ampia della falda acquifera.
I pozzi verticali sono strettamente distanziati, il livello delle acque sotterranee varia nel tempo e può essere parzialmente determinato dalla percolazione nel pendio, dal deflusso dalla montagna e dagli inputs atmosferici.
Le gallerie si trovano, spesso, sulle pendici delle valli dei fiumi torrenziali che hanno una portata d’acqua minima o sporadica ; il tunnel assicura flussi regolari ad altitudini maggiori rispetto al corso del flusso.
Fig.5 Tunnel di captazione ai piedi della collina
Nelle vaste aree delle zone pedemontane è più facile trovare terreni adatti alle coltivazioni primarie che sono spesso, organizzate su ampie terrazze la cui estenzione dipende dalla portata del flusso d’acqua del tunnel.
Le gallerie, fornendo input costanti, permettono lo sviluppo di un agricoltura basata sul ciclo annuale di acqua continuo anzichè su acque intermittenti o stagionali fornite dall’ambiente.
Gli abitanti delle terre attraversate dal percorso gravitazionale dell’acqua che parte dal tunnel, attraversa i campi e raggiunge gli insediamenti, hanno precise regole e accordi basati sulla cooperazione familiare, organizzata su corporazioni basate sull’acqua.
L’ecosistema pedemontano è formato da ampi insediamenti strutturati sui tunnel di captazione e grazie alla morfologia del terreno, è possibile la ripetizione di un modello lineare che parte dal tunnel idrografico sulle maggiori altitudini, fino alle quote più basse.
Dove il contesto geografico è molto ampio, ad esempio gli altopiani iraniani, molteplici strutture possono originare sistemi di città e organismi di stati regionali complessi.
Sahara – Long paths of the underground galleries : the foggara
TUNNEL IDROGRAFICI DI PIANURA E SUL LETTO DEI FIUMI
Si trovano su ampi depositi alluvionali dove l’approvvigionamento di acqua è minore ed è, in genere, fornito da risorse superficiali (fig.6).
Formano un sistema ramificato di lunghi percorsi in cui, una parte di questi tunnel si dirige verso le colline o in zone leggermente elevate, in grado di conservare le risorse idriche interne.
Altri tunnel seguono il letto di un fiume secco che produce inondazioni sporadiche e possono funzionare in parallelo alle rive dei fiumi o attraversare il corso sotterraneo assorbendo l’umidità del sottosuolo.
In questi casi, data la condizione di aridità, non è molto importante determinare il pozzo-test anche a causa della relativa uniformità del corso del tunnel infatti, lo scavo inizia nel punto di uscita in cui è necessaria l’irrigazione.
Procede salendo il pendio, spesso verso i corsi irregolari e ramificati quasi ad intercettare la falda acquifera per seguirla nelle diverse direzioni.
I tunnel, come mostrano le foto aeree, seguono i resti fossili di reti idrografiche secche non visibili sul terreno ma che, internamente, grazie alla capacità di filtraggio, producono acqua.
Per aumentare la capacità di estrazione dell’acqua, il percorso del tunnel deve essere tortuoso in modo da permettere alle superfici filtranti, d’intercettare il flusso d’acqua sotto il pendio.
Le acque sotterranee di superficie, le precipitazioni occulte e l’assorbimento per osmosi e capillarità sono vari modi di estrazione dell’acqua.
In alcuni casi vengono costruiti sistemi idraulici o dispositivi per direzionare le inondazioni e per la cattura di acqua negli strati di terreno come, ad esempio, le dighe sepolte nel letto dei fiumi o nelle strade-torrenti.
Alcuni tipi di tunnel costieri come quelli di Marsa Natrum in Egitto, attingono l’acqua fresca di superficie che si trova sopra gli strati più densi inutilizzabili perchè saturi di sale.
Esistono anche strutture più piccole e cisterne collegate da canali sotterranei, molto simili ai cosiddetti ”qanat el roumi” (pozzi romani).
Intorno ai tunnel di pianura, lunghi e ramificati, sono sorti molti centri agricoli fiorenti, grandi città capitali e carovaniere che, nel tempo, si sono espanse seguendo la rete di orti-giardini, oasi e canali superficiali, in un sistema capillare basato sull’acqua.
Fig.6 Tunnel di captazione di pianura e sul letto del fiume
TUNNEL IDROGRAFICI DI DEPRESSIONI
Sono tipici delle zone aride e iper-aride, una variante del tipo precedente, associati a strutture geomorfologiche dei deserti : le grandi depressioni saline.
Nel Sahara sono chiamate Sebkha e si riferiscono ai resti di grandi laghi, ora secchi, che si trovano al centro di sistemi fluviali fossili ma, che conservano piccoli micro-flussi sotterranei.
L’acqua, muovendosi in maniera capillare verso la depressione, sale in superficie ed evapora a causa delle alte temperature e, depositando i suoi sali disciolti sul terreno, forma una crosta sterile.
In questi contesti estremi, intervengono i tunnel di captazione : in una dinamica idrologica naturale intercettano i flussi prima dell’evaporazione producendo acqua libera e, sfruttando le pendenze intorno alla depressione, permettono la nascita di un oasi di palme e rigogliose colture lungo i bordi.
Grazie a questo tipo di tunnel, in zone desertiche con le più alte temperature, sono nati importanti centri storici e culturali per la civiltà umana come Turpan in Cina, Yazd in Iran e la Sebkha di Timimoun in Algeria. (Laureano, 1985).
Sahara – The vertical wells
Queste gallerie di depressione non sono immerse nella falda acquifera ma, dove esiste, drenano la parte superiore senza causare l’affondamento e assorbono quantità d’acqua, in misura tale, da permettere alla falda di rinnovarsi.
La zona di accumulo delle acque sotterranee, è simile ad una grande spugna rocciosa ed è alimentata dai micro-flussi diretti verso la Sebkha, dall’emersione delle falde acquifere profonde contenenti persistente acqua geologica non rinnovabile e dagli inputs atmosferici.
Fig.7 Tunnel di captazione di depressione
Le acque dei tunnel sono una combinazione di acqua piovana, acqua primordiale e la trasformazione sotterranea dell’aria in acqua (Ian al – Karagi).
Questa rete di gallerie drenanti in depressioni desertiche rappresentano un sistema vasto per la conservazione della falda acquifera e garantisce l’assorbimento di umidità dal suolo attraverso scambi con l’umidità dell’aria.
Sfrutta la parte superiore della falda mentre reintegra o regola la sua acqua di falda e garantisce la conservazione armonica dell’equilibrio nell’ecosistema.
Queste tecniche tradizionali molto antiche, in situazioni di estrema durezza ambientale, permettono la prosperità di uno degli habitat più importanti nel mondo, l’oasi (fig.8).
Fig.8 Tunnel di captazione e l’ecosistema dell’oasi
Wadi Saoura – Algeria The long rocker arms placed on tall adobe uprights, here called khottara and very similar to the ancient Egyptian and Arabian shaduf, enable water to be drawn from the wells dug out of the wadi’s sediments
PHOTO GALLERY
Ancient picture of the qanat
In the aerial photo of the Iranian desert identifies the long paths of the underground galleries, the qanat
The vertical wells
Inside of a qanat
Interior of a foggara
The oasis gardens
FOGGARA E SHADUF
ANALISI E VALORIZZAZIONE DELLA TECNICA IDRICA TRADIZIONALE DEI TUNNEL DRENANTI NEL SAHARA E IN EUROPA
FOGGARA
L’obiettivo generale è la migliore comprensione delle caratteristiche e del funzionamento delle foggara nella loro dimensione europea e maghrebina allo scopo di promuoverne la valorizzazione sia in quanto World Heritage e insieme di conoscenze, sia come metodo efficace di produzione idrica.
Gli obiettivi specifici sono la realizzazione, nei paesi come la Spagna, l’Italia, il Marocco, l’Algeria e la Tunisia, delle seguenti ricerche effettuate dal punto di vista teorico e con indagini sul campo : inventario delle gallerie drenanti esistenti, analisi del loro funzionamento e dei metodi di realizzazione, cause di persistenza o abbandono, studio dei metodi di restauro e di manutenzione, potenzialità di riutilizzo e di riproposizione.
SHADUF
Il progetto è finalizzato allo sviluppo di un data base di informazioni sulle principali tecniche di gestione idrica in uso nell’antichità : realizzare un inventario delle tecniche di captazione idrica che esistono ancora nella tradizione mediterranea ; valutare il carattere monumentale e il significato culturale delle tecniche considerate ; proporre appropriate strategie di restauro e conservazione ; valutare, infine, la sostenibilità della gestione idrica attualmente in uso ed a proporre attività a lungo termine nella prospettiva del progetto.
References :
IWA Specialized Conference on Water & Wasterwater Technologies in Ancient Civilizations
22-24 March 2012
Istambul, Turkey
Pietro Laureano ITKI
“Water catchment Tunnels :qanat,foggara,falaj, An ecosystem vision”
FERENCES : Tecnologies in Ancient Civilizations ( ITKI)
