Подземные водохранилища Казвина, памятники древнего иранского инженерного искусства

Parstoday — провинция Казвин, расположенная на северо-западе Ирана, в 130 километрах к западу от Тегерана, когда-то обладала чрезвычайно плотной сетью из более чем ста водохранилищ, хотя сегодня лишь немногие из них сохранились в целости, включая Сардар Бозорг (Большой портик), который считается крупнейшим сохранившимся в Иране водохранилищем с одним куполом.

Замечательная прочность этих сооружений зависела от специального водонепроницаемого раствора, называемого сародж, в состав которого входили песок, глина, известь, зола, козья шерсть и яичный белок.

Компьютерное исследование четырех водохранилищ Казвина показало, что более короткие купола поглощают значительно больше солнечной радиации, чем более высокие, и лучше приспособлены к относительно холодному климату с точки зрения теплоизоляции. Это говорит о том, что геометрия купола является не только эстетическим выбором, но и важным компонентом экологических характеристик водохранилища.

Под шумными улицами и историческими базарами Казвина скрывается одно из самых удивительных достижений традиционной иранской инженерии: обширная сеть подземных водохранилищ, называемых "абанбарами".

Их массивные купола когда-то доминировали над городским пейзажем, а сложные методы строительства продолжают вдохновлять архитекторов и инженеров спустя столетия после их создания.

На протяжении веков Казвин зависел от этих гениальных сооружений: крытых водохранилищ, построенных под землей для сбора, хранения и защиты воды в засушливые сезоны.

Это было задолго до того, как современные водопроводные системы преобразили иранские города. Эти водохранилища воплощали в себе поколения накопленных знаний в области гидротехники, строительной механики, материаловедения и экологического проектирования.

Казвин имеет особое значение для изучения водохранилищ, поскольку когда-то здесь существовала чрезвычайно плотная сеть водохранилищ. Исторические источники свидетельствуют о том, что их число когда-то приближалось к ста или даже превышало сто, хотя до наших дней сохранилось лишь несколько.

Самые известные из них — это Сардар Бозорг, Сардар Кучак (Малый портик), Хадж Казем, Хаким, мечеть Джаме и базар Забане.

Их рассредоточение по историческому городу отражает децентрализованный подход к водоснабжению. Вместо того чтобы полагаться на одно огромное водохранилище, инфраструктура водохранилищ Казвина была вплетена в ткань повседневной городской жизни, обслуживая кварталы, базары, религиозные комплексы и другие важные общественные места.

Некоторые были построены рядом с мечетями, другие являлись частью более крупных архитектурных ансамблей, а многие обслуживали густонаселенные жилые районы.

Архитектура подземных водохранилищ

Техническим ядром водохранилища был резервуар для хранения воды, который обычно строился под землей и покрывался массивным кирпичным сводом или куполом.

Подземное расположение обеспечивало сразу несколько преимуществ: оно защищало воду от прямых солнечных лучей, снижало воздействие экстремальных внешних температур, а окружающий плотный грунт способствовал термической стабильности.

Водохранилища не существовали изолированно: многие были интегрированы в более широкие гидротехнические системы, включая акведуки и каналы, которые доставляли воду в подземные резервуары.

Форма водохранилища варьировалась в зависимости от местных условий и архитектурных требований. Примеры из Казвина включают круглые и квадратные планы, что говорит о том, что единого решения не существовало.

Измеренные примеры включали купола высотой примерно от 7,5 до 9 метров и шириной от 9 до 14 метров, в то время как в компьютерных моделях использовались стандартные отверстия для сравнения теплового поведения различных форм.

Одним из наиболее ярких примеров является Сардар Бозорг, чье огромное квадратное водохранилище покрыто массивным монолитным куполом и обычно описывается как крупнейшее однокупольное водохранилище в Иране, хотя на самом деле это крупнейшее сохранившееся водохранилище.

Сардар Кучак предлагает контрастное конструктивное решение: его водохранилище разделено массивной центральной колонной на четыре смежные секции, каждая из которых может быть покрыта отдельно.

Такое расположение подчеркивает конструктивную проблему, с которой столкнулись строители. Покрытие большого прямоугольного или квадратного водохранилища каменной кладкой без использования современной стали или железобетона требовало тщательного контроля нагрузок, перемещений и геометрии.

Купол преобразовывал вес крыши в основном в сжимающие силы, которые передавались через каменную кладку на подпорные стены. Кирпич особенно хорошо подходил для этой системы, поскольку относительно небольшие блоки можно было укладывать на изогнутых поверхностях без необходимости использования больших каменных элементов.

В результате получилось сооружение, сочетающее огромную емкость для хранения с крышей, способной закрывать большие проемы, с использованием материалов и технологий, доступных традиционным иранским строителям.

Сарудж, кирпич и гидроизоляционные технологии

Замечательная долговечность водохранилищ Казвина зависела от взаимодействия каменной кладки, гидроизоляции и подземного строительства.

Кирпич был основным строительным материалом, особенно для арок и куполов, в то время как традиционный гидроизоляционный раствор под названием Сарудж широко использовался при строительстве водохранилищ.

Этот специализированный раствор содержал такие ингредиенты, как песок, глина, известь, зола, козья шерсть и яичный белок, пропорции которых регулировались в зависимости от местоположения и климатических условий.

Важность этого ингредиента становится более очевидной, если учесть условия, в которых он должен был функционировать.

Стены водохранилища подвергались воздействию не только влаги, но и значительного гидростатического давления от хранящейся воды и бокового давления окружающей почвы.

В то же время конструкция должна была оставаться стабильной на протяжении десятилетий или столетий, а также периодически очищаться и обслуживаться.

Купол как экологическая система

Возможно, наиболее интересным аспектом водохранилищ Казвина является то, что кажущийся простым купол можно рассматривать как часть пассивной экологической системы, как показало количественное исследование четырех примеров из Казвина.

Вместо того чтобы предполагать, что традиционные формы являются экологически эффективными, исследователи протестировали их, используя 10-летние метеорологические данные из Казвина, смоделировав четыре различных купола водохранилищ и рассчитав солнечное излучение, падающее на поверхности куполов в разное время самого жаркого дня.

Затем они использовали анализ вычислительной гидродинамики для изучения воздушного потока и распределения тепла внутри высоких и низких купольных форм.

Их результаты привели к неожиданному выводу. Купола малоэтажных зданий получали больше солнечной радиации, чем купола высотных зданий, из-за большей площади их поверхности, подверженной воздействию солнца.

Для сравнения, купол малоэтажного здания Сардара Кучака в 14:00 был примерно на 84,3% подвержен воздействию солнечного тепла, по сравнению с 52,5% у купола высотного здания рядом с Большой мечетью.

В 16:00 соответствующие значения составили 74,7% и 53,5%, а в 18:00 — 62,4% и 43,2%. На первый взгляд, большее количество солнечной радиации может показаться неблагоприятным для водохранилища.

Но климат Казвина относительно прохладный по сравнению с классическими жаркими и сухими климатическими условиями, в которых часто обсуждаются водохранилища.

В этом климатическом контексте исследователи обнаружили, что купол малоэтажного здания способен удерживать больше тепла, в то время как высокая форма создает более сильный вихрь теплого воздуха в верхней части.

Таким образом, их моделирование подтвердило вывод о том, что невысокие купола являются более подходящей формой для водохранилищ в относительно холодном континентальном климате Казвина.

Этот вывод важен, поскольку он предполагает, что традиционные архитектурные формы не следует автоматически интерпретировать через призму экологической логики другого региона.

Казвинские строители работали со специфическим сочетанием зимнего холода, летней жары, солнечной радиации и подземной тепловой массы. Купол был не просто символической крышей: его геометрия влияла на тепловое поведение водохранилища под ним.

Вода, воздух и логика пассивного охлаждения

Взаимосвязь между водохранилищем и атмосферой была не менее важна. В некоторых иранских водохранилищах были ветрозащитные экраны, которые могли направлять движущийся воздух внутрь сооружения и помогать регулировать температуру и влажность.

В некоторых регионах к водохранилищам добавлялись ветрозащитные экраны для охлаждения хранящейся воды летом, хотя их наличие и конфигурация различались в зависимости от местоположения.

Остальные водохранилища Казвина хорошо иллюстрируют это разнообразие. Водохранилище Сардара Кучака описывается как имеющее четыре купола и четыре полукупола, в то время как водохранилище Хадж Казема имело два высоких купола.

Водохранилище Базар-Забане также демонстрирует иную компоновку, с несколькими элементами крыши и пятью ветрозащитными экранами, согласно архитектурным описаниям.

Основной принцип был прост: качество воды в некоторой степени зависит от окружающих условий. Застойный, теплый и влажный воздух может привести к ухудшению качества, в то время как контролируемое движение воздуха может способствовать вентиляции и регулированию температуры.

Таким образом, сочетание подземного резервуара, массивной каменной кладки, сводчатого помещения и, где это необходимо, ветрозащитных экранов создало пассивную систему, не требующую механического охлаждения или мощной вентиляции.

Свежий воздух, поступающий через ветрозащитные экраны, улучшал циркуляцию воздуха и мог помочь поддерживать более низкую температуру внутри резервуара, в то время как подземное расположение и толстые стены изолировали хранящуюся воду от внешних колебаний температуры.

Строители не оптимизировали здания в соответствии с современными стандартами энергоэффективности; они решали практические проблемы, используя доступные материалы, опыт и знание местного климата. Однако современные модели позволяют нам увидеть, что некоторые из этих традиционных решений имели измеримые экологические последствия.

От инфраструктуры к городской структуре

Что делает водохранилища Казвина особенно примечательными, так это то, что их инженерная функция не помешала им стать архитектурными достопримечательностями и выражением гражданской идентичности.

Практическая инфраструктура сбора и хранения воды была встроена в высокоразвитый визуальный язык персидской архитектуры.

Цистерна могла быть не более чем подземным бассейном, но её вход мог быть обозначен монументальными воротами, через которые вела длинная лестница, спускающаяся к поверхности воды, а купол делал скрытое хранилище видимым элементом городского пейзажа.

Бассейны Сардар Бозорг и Сардар Кучак, построенные во время правления Фатх Али-шаха Каджара братьями Сардар, демонстрируют, как водная инфраструктура могла быть частью более масштабной благотворительной и архитектурной программы.

Цистерны Сардар Бозорг и Сардар Кучак были завершены в 1812 и 1814 годах соответственно, и обе являлись частью более широкого комплекса религиозных и общественных построек, связанных с их покровителями.

Другие цистерны Казвина также отличались декоративными входами, плиткой, надписями и тщательно выполненной кирпичной архитектурой. Их расположение на рынках, в кварталах и религиозных комплексах также означало, что они были социальными пространствами, а не изолированными инженерными сооружениями.

Сардар Бозорг — самая впечатляющая из них, находится в Казвине: его массивный подземный резервуар объемом около 4900 кубических метров и монументальный купол демонстрируют, как архитекторы Казвина превратили по сути невидимую инфраструктуру в видимую городскую структуру.

Наследие экологически чистой инженерии

Сохранившиеся резервуары Казвина в конечном итоге дают ценный урок о том, как традиционная архитектура может сочетать гидротехнику, строительную механику, материаловедение и экологический дизайн в одном типе здания.

Их подземные резервуары использовали преимущества термической стабильности земли; массивная каменная кладка обеспечивала структурную прочность и тепловую инерцию; раствор создавал водонепроницаемые поверхности; кирпичные арки и купола позволяли покрывать большие пространства без современных строительных материалов; а ветрозащитные экраны, если они присутствовали, обеспечивали пассивную вентиляцию.

Гигантские водохранилища Ирана: Казвин и не только

Хотя водохранилище Сардар Бозорг в Казвине часто называют крупнейшим водохранилищем в Иране, два гораздо более крупных водохранилища на юге Ирана превосходят его по объему.

Водохранилище Сардар Бозорг в Казвине имеет квадратную форму и объем около 4900 кубических метров, за ним следуют городские водохранилища Масджед-Джаме (3750), Масджед-Наби (3600), Сардар-Куч (2090), Хадж-Казем (1950) и Хаким (1944).

Однако водохранилище Кал, также известное как Гандж-эль-Бахр, в городе Гераш провинции Фарс, имеет цилиндрическую форму диаметром 29 метров и глубиной 21 метр, вмещая 13 872 кубических метра воды, что почти в три раза больше, чем у водохранилища Сардар-Бозорг.

Водохранилище Дарья-Долат в Бандар-Конге, провинция Хормозган, является еще одним примечательным достижением: его цилиндрическая форма составляет 28 метров в диаметре и 14 метров в глубину, что дает ему вместимость 8 620 кубических метров.

Все три были построены в период правления Каджаров, что демонстрирует сохраняющуюся важность традиционной водной инфраструктуры даже в современную эпоху Ирана.

Купол водохранилища Сардар-Бозорг, хотя и впечатляет своими размерами (17 метров в диаметре, сравнимыми с куполами крупных иранских мечетей, таких как мечети Казвина и Йезда), тем не менее, значительно меньше, чем купол более раннего водохранилища Кал в Гераше.

Купол Калеского водохранилища, поражающий своим внешним диаметром в 31,5 метра и внутренним диаметром в 29 метров, превосходит даже знаменитый купол Солтание, внутренний диаметр которого составляет 25,5 метра и который часто считается самым большим историческим куполом в Иране.

На момент постройки купол Калеского водохранилища был третьим по величине куполом в мире, уступая только собору Святой Софии в Стамбуле и Флорентийскому собору.

Что делает это достижение еще более удивительным, так это то, что купол Султанахмета и Флорентийский собор были построены лучшими инженерами своего времени на щедрые средства императоров и сверхбогатой семьи Медичи, в то время как Калеское водохранилище было построено жителями окрестного города с населением в несколько тысяч человек.

Хотя кирпичный купол не пережил разрушительного землетрясения, обрушившегося на провинцию Фарс в начале XX века, цилиндрическая конструкция сохранилась до наших дней, и цистерна продолжала использоваться в течение нескольких десятилетий, пока не была создана современная водопроводная сеть.

Эти водохранилища на юге Ирана, хотя и менее известны, чем их аналоги в Казвине, представляют собой одни из самых выдающихся достижений традиционной иранской инженерии и заслуживают признания наряду с более известными водохранилищами центрального и северного Ирана.