排水システム（農業）

農業排水システムは、作物の農業生産を高めるために土壌上または土壌内の水を排水するシステムです。雨水制御、浸食制御、地下水位制御の組み合わせが含まれる場合があります。

農業で使用される排水システムには2種類以上ありますが、主なものは（1）表面排水と（2）地下排水の2種類です。

図 1 は、さまざまなタイプの排水システムを分類したものです。この図には、圃場排水システム(内部排水システム) と主排水システム (外部排水システム) が示されています。 ^[2]圃場排水システムの機能は地下水位を制御することですが、主排水システムの機能は、排水口または流出口から水を集め、輸送し、処分することです。場合によっては、集水システムと主排水システムをさらに区別することもあります。圃場排水システムは、表面排水システムと地下排水システムに区別されます。

時には（例えば、灌漑された水田では）、一時的な排水が必要となり、排水システムは特定の機会（例えば、収穫期）にのみ機能することが許されます。継続的に機能させると、過剰な量の水が失われます。そのため、このようなシステムは、チェック排水システムまたは制御排水システムと呼ばれます。

しかし、通常は、排水システムは、いかなる時点においても過度の浸水を防ぐために、できるだけ定期的に機能するように設計されており、最も頻繁に利用されるのはこの定期的な排水システムです。農業文献では、これは「救援排水システム」と呼ばれることもあります。

通常の表面排水システムは、過剰な降雨や灌漑が行われるとすぐに機能し始め、完全に重力によって機能します。これらは、再形成または再改質された土地表面で構成され、次のように分類できます。

• 平地で米以外の作物を栽培するために使用される層状システム。
• 傾斜地で米以外の作物を栽培するために使用される段階的なシステム。

層状および段階的なシステムには、尾根や溝がある場合があります。

チェック式表面排水システムは、平地の水田に使われるような、平らな盆地を囲む堤防に設置されたチェックゲートで構成されています。これらの田んぼは通常水没しており、特定の機会（収穫時など）にのみ排水する必要があります。チェック式表面排水システムは、稲作に使われる段々畑にも見られます。^[3]

文献では、さまざまな通常の表面圃場排水システムと、浸水の程度の減少、および農業や環境への影響との関係に関する情報はあまり見つかりません。そのため、通常の表面圃場排水システムに関する適切な農業基準を策定することは困難です。これらのシステムに関する既知の基準のほとんどは、土地の整地と土木工事の技術の効率に関するものです。^[4]

同様に、点検された表面排水システムの農業基準もあまりよく知られていません。

表面圃場排水システムと同様に、地下圃場排水システムも、通常のシステムとチェック（制御）システムに分けられます。

排水が完全に重力によって行われる場合、チェックドレンシステムには必要に応じて開閉できる制御ゲートがあることを除いて、両方のタイプの地下システムには多くの共通点があります。チェックドレンシステムは、灌漑用水を大幅に節約できます。[ ^5]チェックドレンシステムは、メインの排水システムからの排出量も削減するため、建設コストを削減します。

排水がポンプによって行われる場合、ポンプを作動させないか、ポンプ時間を短縮するだけで排水をチェックすることができます。インド北西部では、この方法により灌漑効率が向上し、必要な灌漑用水の量が減少し、過度の塩性化も起こりませんでした。^[6]

地下の畑の排水システムは、土壌に作られた水平またはわずかに傾斜した溝で構成されます。これらは、開いた溝、溝、ブラシウッドと土のキャップで満たされたもの、石と土のキャップで満たされたもの、埋設されたパイプ排水、タイル排水、またはモール排水である可能性がありますが、一連の井戸で構成されることもあります。

現代の埋設管排水管は、多くの場合、パイプ周囲の浸透性を高め、土粒子の侵入を防ぐため、エンベロープまたはフィルター材料で包まれた波形、柔軟性、および穴あきプラスチック (PE または PVC) の管路で構成されます。これは、細かな砂質およびシルト質の土壌では特に重要です。サラウンドは合成繊維(ジオテキスタイル) で構成されている場合があります。

現場排水溝（または側溝）は、重力またはポンプによって集水器または主システムに水を排出します。

井戸（掘り抜き井戸または管井戸）は通常はポンプで汲み上げなければなりませんが、重力で排出できるように排水管に接続されることもあります。

井戸による地下排水は垂直排水、溝による排水は水平排水と呼ばれることが多いですが、それぞれ「井戸による圃場排水」および「溝またはパイプによる圃場排水」と呼ぶ方が明確です。

地下に十分な自然排水があれば、深耕（心土耕）によって浸透の遅い土壌層を砕くだけで、地下排水を実現できる場合もあります。心土耕と地下排水を組み合わせることで、問題を解決できる場合もあります。

主な排水システムは、深層または浅層の集水管と、主排水管または廃棄排水管で構成されます。

深層集水管は地下水面排水システムに必要ですが、浅層集水管は表面排水システムに使用されますが、ポンプ式地下水面排水システムにも使用できます。深層集水管は、開渠または埋設パイプラインで構成できます。

深層集水器および浅層集水器という用語は、集水器の底部の深さではなく、土壌表面下の集水器内の水位の深さを指します。底部の深さは、水位の深さと必要な排水能力の両方によって決まります。

深層集水器は、深層主排水管（フィールド排水管から直接水を受け取るのではなく、集水器からのみ水を受け取る排水管）に水を排出するか、または水を廃棄排水管にポンプで送り出すことができます。

排水溝は、土壌表面下の水位の深さが最小値に制限されない主排水溝であり、浸水を防ぐために盛土が行われている限り、水位が土壌表面より上になることもあります。排水溝は、地下排水システムと表面排水システムの両方に使用できます。

深い主排水溝の勾配を排水溝に沿った土地の傾斜よりも小さくすれば、主排水溝は徐々に排水溝になることができます。

主排水システムに適用される技術的基準は、水文状況とシステムの種類によって異なります。^[7]

主排水システムの最終地点は重力排水口構造物^[8]またはポンプ場^[9]である。

表面排水システムは通常、土壌の浸透能力が低いか中程度の比較的平坦な土地、または通常の浸透能力を超える高強度の降雨があり、土壌表面に頻繁に浸水が発生する土地に適用されます。

地下排水システムは、排水の問題が主に浅い地下水面にある場合に使用されます。

表面浸水と地下浸水の両方が発生する場合は、表面/地下排水システムの組み合わせが必要です。

浸透能力の低い土壌に地下排水システムが設置されることもありますが、表面排水の問題によって土壌構造と浸透能力が大幅に改善され、表面排水システムが不要になることもあります。^[10]

一方、表面排水システムによって地下水の補給が著しく減少し、地下排水の問題が大幅に軽減されるか、完全になくなることもあります。

パイプと溝による地下排水システムとチューブ井戸による地下排水システムのどちらを選択するかは、農業基準よりもむしろ技術基準とコストの問題です。なぜなら、どちらのタイプのシステムも同じ農業基準を満たし、同じ利点を達成するように設計できるからです。通常、パイプ排水または溝は井戸よりも好まれます。ただし、土壌が数メートルの厚さの浸透性の低い表層で構成され、その上に浸透性の高い深い下層土がある場合は、パイプまたは溝に必要な排水間隔が井戸の間隔よりもかなり小さくなるため、井戸の方が適している場合があります。

土地に地下排水システムが必要であるが、塩分を含んだ地下水が深いところにある場合は、深くて間隔の広いシステムではなく、浅く間隔の狭いパイプや溝のシステムを採用する方がよいでしょう。その理由は、深いシステムでは浅いシステムよりも塩分を多く含んだ排水が生成されるからです。環境基準により、深いシステムの使用が禁止される場合があります。

一部の排水プロジェクトでは、主排水システムのみが想定されている場合があります。その場合、農地は依然として圃場排水の問題に悩まされる可能性があります。また、適切な主排水システムがないため、圃場排水システムが効果がないことが判明する場合もあります。いずれの場合も、排水システムの設置は推奨されません。

排水のプラス効果とマイナス効果（副作用）の分析、および排水設計手順に従った排水設計の最適化については、 「排水研究」の記事で説明されています。

• エンドレイン
• ジョセフ・エルキントン
• 全国灌漑会議