地下水位制御

農地の排水において、地下水位制御の目的は、必要な農作業や作物の収量（図2、区分回帰分析で作成）に悪影響を与えない地下水位の深さ（図1）を設定することです。 さらに、土地の排水は土壌の塩分濃度制御にも役立ちます。 土壌の透水係数は、排水設計において重要な役割を果たします。

農業排水基準^{[ 3 ]}の開発は、排水システムの設計者と管理者に、地下水位の最適な深さを維持するという目標を与えるために必要です。

地下水位の深さの最適化は、排水システムのメリットとコストに関係しています（図3）。許容される地下水位の深さが浅いほど、その深さを実現するために設置する排水システムのコストは低くなります。しかし、もともと浅すぎた地下水位を土地排水によって下げると、副作用が生じます。これらの副作用も考慮に入れる必要があり、負の副作用を軽減するためのコストも含まれます。^{[ 3 ]}

排水設計の最適化と排水基準の開発については、排水研究に関する記事で論じられています。

図4は、 SaltModプログラムによってシミュレーションされた、排水深度が土壌塩分濃度およびさまざまな灌漑/排水パラメータに及ぼす影響の例を示しています。^{[ 4 ]}

歴史的に見ると、農地の排水は、地表からの流出水と地下水の流出の両方を受け入れる比較的浅い開水路を掘ることから始まりました。そのため、これらの水路は地表排水と地下排水の両方の機能を持っていました。19 世紀末から20世紀初頭にかけて、これらの水路は農作業の妨げになると考えられるようになり、長さ約30cmの粘土管（タイル）を埋設する方式に置き換えられました。これが「タイル排水 」という用語の由来です。 1960年以降、溝掘り機で一度に効率的に設置できる 、長くて柔軟な波形プラスチック（PVCまたはPE ）管が使用されるようになりました。これらの管は、合成繊維やジオテキスタイルなどの被覆材で事前に覆うことができ、土壌粒子が排水管に入り込むのを防ぐことができました。 こうして、農地の排水は一大産業となりました。同時に、農業は生産性の最大化を目指していたため、排水システムの設置が本格的に始まりました。

大規模な開発の結果、多くの現代の排水プロジェクトは過剰設計となり、^{[ 5 ]}一方で負の環境副作用は無視されました。環境問題に関心のある人々の間では、土地排水の専門職は評判が悪く、正当な場合もあれば、不当な場合もありました。特に、土地排水がより包括的な活動である湿地再生と混同された場合はそうでした。今日では、一部の国では、強硬な傾向が逆転しています。さらに、図5に示すように、チェックまたは制御された排水システムが導入され、 「排水システム（農業）」のページで説明されています。

排水路の配置、深さ、間隔に関する地下排水システムの設計は、排水路の深さ、地下水位の深さ、土壌の深さ、土壌の透水係数、排水流量などのパラメータを用いた地下排水方程式を使用して行われることが多い。排水流量は農業用水収支から求められる。計算は、電気におけるジュールの法則 の水力学的等価物を使用するEnDrainなどのコンピュータモデルを使用して行うことができる。^{[ 6 ]}

地下水の地下排水は、揚水井戸（水平排水とは対照的に垂直排水）によっても行うことができます。排水井戸は、パキスタンのインダス川流域の塩害対策・再生プログラム（SCARP）で広く使用されてきました。その経験はそれほど成功したとは言えませんが、深くて透水性の高い帯水層がある地域ではこの技術の実現可能性を否定することはできません。これらの地域では井戸の間隔が非常に広い（1000m以上）ため、垂直排水システムの設置は、水平地下排水（100m以下の間隔でパイプ、溝、トレンチによる排水）に比べて比較的安価になる可能性があります。地下水位を制御するための井戸群の設計には、WellDrainモデル^{[ 7 ]}が役立つかもしれません。

排水システムの分類については、 「排水システム（農業）」の記事を参照してください。