عامه مردم ، به خصوص در کشور ما، بعد از شنیدن کلمه “آب” به یاد کم آبی و بی آبی و الفاظی از این دست می افتند . از این رو حتی تصور وجود مشکلی به نام آب اضافی نیز مشکل است . این در صورتی است که عملیات زهکشی نه تنها در کشورهای پر باران بلکه برای ایجاد تهویه کافی خاک در همه مناطق جهان امری است ضروری .تا حدی که حیات در بخش هایی از کره زمین به عملیات زهکشی و سیستم های زهکشی زیرسطحی و یا زیرزمینی ( Underground Drainage System ) وابسته است ؛ همانند کشور هلند . هلند از لحاظ جغرافیایی شرایطی ویژه دارد به این خاطر که این سرزمین پر باران با زمستان های طولانی و تابستان های کوتاه و ملایم ، در یک دلتای سرسبز واقع شده که هیچ کوهی در آن وجود ندارد و ارتفاع بلندترین تپه آن تنها 322 متر است و همین امر باعث شده که سیلاب های موسمی تهدیدی همیشگی اما قابل کنترل برای این کشور کوچک محسوب شود . از این رو هلند بدون داشتن زهکش های قوی ، علنا به زیر آب خواهد رفت . لذا دیدن کلیپ زیر برای تصویرسازی بهتر مطالب فوق ، خالی از لطف نیست .
به طور معمول سیستم های زهکشی زیرسطحی در واقع شبکه ای از لوله های زهکش هستند که در عمق 1 تا 2 متری زمین نصب شده اند و این شبکه باعث می شود تا سطح ایستابی تا زیر منطقه توسعه ریشه ها پایین آورده شود . پتانسیل آب در لوله های زهکش صفر می باشد بنابراین تمام آبی که از نظر ارتفاع بالاتر از سطح آب در لوله زهکش می باشند ، دارای پتانسیل بیشتر بوده و به طرف زهکش ها جریان پیدا می کنند . در این سیستم با انتخاب و طراحی فواصل و عمق زهکش ها می توان سطح ایستابی را تا عمق موردنظر پایین آورده واگر نفوذ آب با مانعی برخورد نداشته باشد رطوبت خاک در بالای لوله زهکش تا حد ظرفیت زراعی تخلیه می شود . زهکش های مزرعه ممکن است ، لوله هایی باشند که در زیر زمین نصب می شوند و یا کانال های عمیق رو باز. غالبا نوع لول ذکر شده را زهکش های سرپوشیده و نوع دوم را زهکش های روباز می نامند . سطح ایستابی را با پمپ نیز می توان پایین آورد . این نوع زهکشی را زهکشی عمودی ( Vertical Drainage ) گویند و روش اول نیز در واقع همان زهکشی افقی است . در اراضی آبی بسته به شرایط محلی ممکن است هم از زهکشی افقی و هم از سیستم زهکشی عمودی استفاده شود اما در اراضی دیم فقط از زهکشی افقی استفاده به عمل می آید . به طور کلی زهکشی زیر سطحی در خاک هایی بکار گرفته می شود که دارای خصوصیات زیر باشند :
- در زیر منطقه توسعه ریشه ها لایه ای قرار گرفته باشد که هدایت هیدرولیکی آن بالا بوده و حتی الامکان ضخامت آن نیز زیاد باشد . به عبارت دیگر قابلیت انتقال این لایه باید به اندازه کافی زیاد باشد .
- آب اضافی موجود در سطح خاک یا در منطقه توسعه ریشه ها بتواند با سرعت قابل قبولی در خاک نفوذ کرده و خود را به سطح ایستابی برساند .
بیشتر شبکه ها و سیستم های زهکشی زیرسطحی از نوع لوله ای می باشند . این سیستم ها در مورد کنترل شوری برای اراضی تحت آبیاری نیز به کار برده می شوند . معمولا زهکش های لوله ای در مناطق خشک کمتر به کار گرفته شده اند . دلیل آن به این خاطر است که هزینه این سیستم ها بالاست .
وضع قرار گرفتن زهکش های مزرعه و کولکتور ، یا جمع کننده هایی که زه آب به داخل آن ها می ریزد ، علاوه بر اینکه به هم وابسته اند ؛ بستگی به پستی و بلندی و به طور کلی توپوگرافی زمین نیز دارد . زهکش هایی بشتر کارایی دارند که از نقاط گود مزرعه عبور می نمایند . زیرا این نقاط طبیعتا نقاطی هستند که آب به اقتضای نیروی ثقل در آن نقاط جمع می شوند . برای مثال مزرعه ای را تصور کنید که در آن تعدادی از نقاط پست حالت باتلاقی پیدا کرده اند . بهترین حالت برای این شرایط ، شبکه ای خواهد بود که این نقاط را از طریق زهکش به همدیگر متصل کند . مسلم است در این شرایط سیستم زهکشی نامنظم خواهد بود . این سیستم ها را سیستم طبیعی گویند . در این شرایط معمولا یک کانال روباز عمیق حفر و مسیر آن طوری انتخاب می شود که از نقاط گود مزرعه عبور کند .
اگر تعداد نقاط گود در مزرعه زیاد اما با وسعت کوچک باشد طرح شبکه طبیعی کارایی خود را از دست داده و اجرای آن نیز خالی اشکال نخواهد بود . در این شرایط شبکه منظمی از زهکش ها احداث می گردد . از جمله شبکه های منظم می توان سیستم شبکه های موازی ( Parallel Grid System ) و سیستم نرده ای ( Herringbone ) را نام برد . به یاد داشته باشید در سیستم نرده ای ، جمع کننده ها در جهت شیب اصلی زمین و زهکش های مزرعه یا لاترال ( Laterals) در امتداد خطوط تراز ( با کمی نسبت به آن ها ) کشیده می شوند . در این سیستم که نحوه اتصال زهکش ها به جمع کننده همانند یک یک پر می باشد عمق لاترال ها در تمام مسیر خود ثابت است . حال آن که در سیستم شبکه های موازی ، شیب لاترال ها از طریق افزایش عمق آن ها در جهت رسیدن به جمع کننده ها تامین می گردد . به عنوان مثال عمق لاترال در محل ریختن آب به داخل کولکتور 10 تا 20 سانتی متر بیشتر از عمق آن در ابتدا می باشد . در این سیستم شیب لاترال حدودا 5 تا 10 سانتی متر در هر 100 متر است و طول آن ها بندرت از 250 متر تجاوز می کند . از طرفی با توجه به شیب کف لاترال ها ، در سیستم نرده ای چون عمق لاترال ثابت است و شیب آن ها از طریق انحراف نسبت به خطوط تراز تامین می شود لذا با زاویه حاده ای به کولکتور می ریزند . برتری یک سیستم بر سیستم دیگر بستگی به موقعیت زمین دارد . در زمین های مسطح اگر قطعات مستطیلی شکل باشد روش شبکه های موازی ارجحیت دارد . حال آن که در زمین های غیر مسطح که فقط قسمتی از زمین ممکن است به زهکشی نیاز داشته باشد ، سیستم نرده ای بیشتر به کار گرفته می شود .
