التحكم في منسوب المياه الجوفية

في مجال تصريف الأراضي الزراعية ، يهدف التحكم في مستوى المياه الجوفية إلى تحديد عمق مناسب (الشكل 1) لا يؤثر سلبًا على العمليات الزراعية الضرورية وإنتاجية المحاصيل (الشكل 2، المُعدّ باستخدام الانحدار المُجزأ ). إضافةً إلى ذلك، يُسهم تصريف الأراضي في التحكم في ملوحة التربة . وتلعب الموصلية الهيدروليكية للتربة دورًا هامًا في تصميم أنظمة التصريف.

إن تطوير معايير الصرف الزراعي ^{[ 3 ]} ضروري لإعطاء مصمم ومدير نظام الصرف هدفًا لتحقيقه من حيث الحفاظ على العمق الأمثل لمستوى المياه الجوفية.

يرتبط تحسين مستوى المياه الجوفية بفوائد وتكاليف نظام الصرف (الشكل 3). فكلما قلّ العمق المسموح به للمياه الجوفية، انخفضت تكلفة نظام الصرف اللازم لتحقيق هذا العمق. مع ذلك، فإن خفض العمق الضحل أصلاً عن طريق الصرف الأرضي ينطوي على آثار جانبية . يجب أخذ هذه الآثار في الحسبان، بما في ذلك تكاليف التخفيف من الآثار الجانبية السلبية. ^{[ 3 ]}

تتم مناقشة تحسين تصميم الصرف وتطوير معايير الصرف في المقالة المتعلقة بأبحاث الصرف .

يوضح الشكل 4 مثالاً على تأثير عمق المصرف على ملوحة التربة ومعايير الري/الصرف المختلفة كما تمت محاكاتها بواسطة برنامج SaltMod . ^{[ 4 ]}

تاريخيًا، بدأ تصريف الأراضي الزراعية بحفر خنادق مفتوحة ضحلة نسبيًا تستقبل مياه الأمطار السطحية ومياه الأمطار الجوفية . ولذلك، كانت هذه الخنادق تؤدي وظيفة تصريف سطحية وجوفية. وبحلول نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين، رُئي أن هذه الخنادق تُعيق العمليات الزراعية، فاستُبدلت بخطوط مدفونة من أنابيب طينية (بلاطات)،  يبلغ طول كل بلاطة منها حوالي 30 سم. ومن هنا جاء مصطلح " تصريف البلاطات ". منذ عام 1960، بدأ استخدام أنابيب بلاستيكية طويلة ومرنة ومموجة ( PVC أو PE ) يمكن تركيبها بكفاءة عالية دفعة واحدة بواسطة آلات الحفر . ويمكن تغليف هذه الأنابيب مسبقًا بمادة عازلة، مثل الألياف الصناعية والنسيج الأرضي ، لمنع دخول جزيئات التربة إلى المصارف. وهكذا، أصبح تصريف الأراضي صناعةً مزدهرة. وفي الوقت نفسه، كانت الزراعة تتجه نحو تحقيق أقصى إنتاجية، مما أدى إلى ازدهار تركيب أنظمة الصرف.

نتيجةً للتطورات واسعة النطاق، صُممت العديد من مشاريع الصرف الحديثة بشكل مفرط ، ^{[ 5 ]} مع تجاهل الآثار البيئية السلبية. في الأوساط المهتمة بالبيئة، اكتسبت مهنة صرف الأراضي سمعة سيئة، أحيانًا عن حق، وأحيانًا أخرى عن غير حق، لا سيما عندما اختلط صرف الأراضي بنشاط استصلاح الأراضي الرطبة الأكثر شمولًا . في الوقت الحاضر، في بعض البلدان، انعكس هذا التوجه المتشدد. علاوة على ذلك، تم إدخال أنظمة صرف مُراقبة أو مُتحكم بها ، كما هو موضح في الشكل 5 ومناقش في صفحة: نظام الصرف (الزراعة) .

يُصمَّم نظام الصرف تحت السطحي، من حيث التخطيط والعمق والتباعد بين المصارف، عادةً باستخدام معادلات الصرف تحت السطحي التي تتضمن معايير مثل عمق المصرف، وعمق مستوى المياه الجوفية، وعمق التربة، والنفاذية الهيدروليكية للتربة، وتصريف المصرف. ويُحسب تصريف المصرف من خلال موازنة المياه الزراعية . ويمكن إجراء الحسابات باستخدام نماذج حاسوبية مثل EnDrain، التي تستخدم المكافئ الهيدروليكي لقانون جول في مجال الكهرباء. ^{[ 6 ]}

يمكن أيضًا تصريف المياه الجوفية تحت السطح باستخدام الآبار المضخوخة ( التصريف الرأسي ، على عكس التصريف الأفقي ). وقد استُخدمت آبار التصريف على نطاق واسع في برنامج مكافحة الملوحة واستصلاح الأراضي (SCARP) في وادي نهر السند بباكستان . ورغم أن التجارب لم تكن ناجحة تمامًا، إلا أنه لا يمكن استبعاد جدوى هذه التقنية في المناطق ذات طبقات المياه الجوفية العميقة والنفاذة. إذ يمكن أن تكون المسافات بين الآبار في هذه المناطق واسعة جدًا (أكثر من 1000 متر)، مما يجعل تركيب أنظمة التصريف الرأسي أقل تكلفة نسبيًا مقارنةً بالتصريف الأفقي تحت السطحي (التصريف عبر الأنابيب أو الخنادق أو القنوات، بمسافة 100 متر أو أقل). ولتصميم حقل آبار للتحكم في مستوى المياه الجوفية، قد يكون نموذج WellDrain ^{[ 7 ] مفيدًا.}

يوجد تصنيف لأنظمة الصرف في مقالة نظام الصرف (الزراعة) .