زهکشی از جمله دانشهایی است که علوم مختلف را بطور توام به خدمت گرفته و همین ویژگی چند بعدی سبب پیچیدگی آن شده است.
زهکشی مفاهیم و مبحث علوم هیدرولیک ، هیدرولوژی و …… را مورد استفاده قرار می دهد . کاربرد مهندسی زهکشی در رشته های مهندسی کشاورزی ( ابیاری ) با هدف زهکشی زمینهای زراعی یا باغی و در رشته عمران با زهکشی بستر راه ها و یا زهکشی با هدف خروج آب برای ایجاد پی ساختمان و یا … می باشد .
زهکشی با هدف کاربرد در پروژه ها ارتقای دانش فنی مهندسین است .

شدت وماهیت مسایل زهکشی:
اولین قدم در حل مساله زهکشی کسب اطلاعات در مورد سطح آب زیرزمینی خاک پستی وبلندی ودیگر عواملی است که در طرح یک سیستم خوب موثر ند.
سطح ایستاپی
سطح ایستاپی بالاترین حد سطح آب در خاک‌های زه دار است.این سطح را می توان ازطریق حفر یک گودال در خاک و مشاهده ارتفاعی که آب در آن می‌ایستد تعیین کرد.
در مزرعه معمولاً ارتفاع سطح سفره آب به وسیله ی چاهک های مشاهده ای اندازه گیری می‌گردد. این چاهک ها گودال های روبازی هستند که نسبتاً با گراول پر شده ولوله مشبکی در آن جای گذاری شده است.اطراف لوله نیز به وسیله‌ی گراول پر شده است تا آب بتواند به آسانی وارد ویا از آن خارج گردد. به وسیله ی چاه های مشاهده ای به دقت می توان ارتفاع سطح آب را اندازه گیری کرد به شرط آنکه هیچ گونه فشار عمودی ازطریق جریان آب از سفره های محصوری که در اعماق پائین تر واقع است وارد نیاید.

در هنگام حفر چاهک ها در خاک های مطبق مشاهده میشود که لایه ی متراکم ورسی بالایی خشک است وبا برخورد مته به لایه نفوذپذیرتر خاک شنی آب به شدت وارد گودال شده وچنین به نظر می رسد که به یک لایه آرتزین معمولا”اشتباه است وسرعت زیاد حرکت آب به داخل گودال ناشی از این است که نفوذپذیری خاک شنی به مراتب بیشتر از نفوذپذیری لایه رسی بالایی است. خاک های رسی ممکن است اشباع باشد هر چند ظاهرا” غیر اشباع به نظر می رسد.

در مطالعه ی مسائل زهکشی موضعی لازم است کلیه ی آمار مربوط به سطح آب زیر زمینی جمع آوری و مورد تجزیه تحلیل قرارمی گیرد.اطلاعات مربوط به سطح آب زیرزمینی را می توان به طرق گوناگون ترسیم کرد .خطوط تراز واقعی سطح آب را می توان بر روی نقشه های تراز را رسم کرد. یک روش دیگر برای نمایش سطح آب زیرزمینی ترسیم عمق سطح آب نسبت به سطح زمین است سپس نقاطی که عمق یکسان دارند به یکدیگر متصل شده تا نقشه هایی مشابه نقشه های توپوگرافی بدست می آید.این نقشه ها به روشنی مناطقی راکه سطح آب در آنها بالا بوده

ومسایلد ما در زهکشی دارند مشخص می سازد. همچنین ترسیم اطلاعات سطح آب بر روی نقشه میتواند اطلاعاتی در مورد منبع آب زهکشی نیز بدست می دهد. مثلا”آیا آب در نتیجه نفوذ از رودخانه است یا آبیاری زیاد ویا نفوذ از اراضی بالادست .
شرایط آرتزینی
آب آرتزینی به آبی اطلاق می شود که در داخل سفره به صورت تحت فشاری وجود داشته باشد. اگرچنانچه لوله ای وارد این گونه سفره آب در آن بالا آمده ودر ارتفاعی بالاتر از سطح زمین می ایستد. زهکشی آب آرتزین مشکل است زیرا در این مناطق باید زهکش ها بسیار نزدیک یکدیگر نصب شوند. از این جهت لازم است قبل از اجرای طرح زهکشی موضوع وجود حالت آرتزین مورد بررسی قرارگیرد . فشار آرتزین را می توان از طریق بررسی چاه های موجود حفر چاه ویا هر طریقی دیگر که در محل وجود دارد تعیین نمود. اگرامکان وجود فشار آرتزین برود وهیچ گونه اطلاعاتی در این زمینه وجود نداشته باشد باید یک سری پیزومتر در زمین نصب کرد. پیزومتر لوله ای است که دو دهنه ی آن باز بوده ویک طرف آن داخل خاک قرار می گیرد. هدف از کار گذاشتن این لوله اندازه گیری فشار آب خاک در نقطه انتهای لوله است.فشار آب به وسیله ی اندازه گیری ارتفاع آب در داخل لوله تعیین می گردد. بار فشار عبارت است از فاصله ی بین انتهای لوله وسطح آب در داخل لوله.پیزومتر ها بطور سری کار گذاشته میشوند یعنی چندین پیزومتر پهلوی یکدیگر که هر کدام در عمق معینی می باشد قرار میگیرد.هدف از کار گذاشتن پیزومتر اندازه گیری گرادیان عمودی فشار آب در خاک و مشاهده این است که آیا فشار آرتزین وجود دارد یا خیر.

فشار آرتزین هنگامی است که سطح آب در پیزومترهای عمیق تر بالاتر از پیزومترکم عمق بایستد. برای پیزومتر می توان از لوله های باریک که قطرشان بین ۱تا ۱٫۵ سانتیمتر است استفاده کرد.
با استفاده ازوسایل مناسب می توان پیزومترها را در هر عمق حتی متجاوز از صد متر زیر سطح خاک جای گذاری کرد.برای این منظور غالبا”از جهت هایی که با فشاری معادل ۳۰۰تا۴۰۰پوند بر اینج مربع و حجم آبی معادل ۱۰ تا۲۰ گالن در دقیقه کار میکنند باید استفاده کرد.اگرچنانچه لایه گراولی در مسیر قرار گرفته ولازم است که پیزومتراز آن بگذرد در این حال برای آببندی لایه گراول

اطلاعات مربوط به خاک
در هر طرح زهکشی کسب اطلاعات جامع در مورد خاکی است که قرار است زهکشی شود یکی از ضروریات اساسی است.درهنگام طراحی سیستم برای پروژه های بزر گ لازم است که تمام منطقه به طور کامل ازنظر خاک مورد شناسایی قرارگیرد.در مطالعات مقدماتی احتمالا” داشتن یک نقشه (_۱:۵۰۰۰)الزامی باشد وجود عکسهای هوایی برای مطالعات خاک شناسی بسیار مفید است.
در مطالعات خاک شناسی پروفیل هابه عمق یک تا دو متر حفر میشود. این عمق در مناطق مرطوب کافی است .این عمق ممکن است بسته به بزرگی پروژه هااز نظر اهمیت به ۳۰ متر نیز برسد.
روی نقشه های خاک شناسی باید اطلاعات زیر مشخص گردد:
۱-بافت خاک:
باید مشاهدات صحرایی در آزمایشگاه کنترل گردد زیرا غالبا”در مناطقی که خاک محتوی نمک ویا مواد لاتریتی آهن داراست در تعیین بافت خاک ممکن است اشتباهاتی صورت گیرد.
۲-عمق لایه غیر قابل نفوذ:
تعیین عمق لایه غیر قابل نفوذ از نظر مشخص نمودن محل زهکشها حائز اهمیت است.دربیشتر فرمولهای زهکشی که به منظور تعیین عمق وفواصل بین زهکشها به کار می رود داشتن اطلاعاتی در زمینه عمق لایه غیر قابل نفوذ الزامی است.

لایه غیر قابل نفوذ ممکن است از خاکهای فشرده شده ای تشکیل یافته باشد که در طی دوران یخبندان در اثر وزن یخچال ها فشرده شده باشد. چنین خاک هایی در شمال ایالات مرکزی امریکا زیاد به چشم می خورد. در نواحی جنوبی امریکا خاک فشرذده زیرین به علت بافت رسی آن است این خاک ها در گروه پلانو سولها طبقه بندی شده وسطح وسیعی از جنوب آیوا در شمال میسوری بخشی از ایلینویز واوهایو ودیگر ایالات (امریکا)را پوشانده است.

خاک های رسوبی جدید تر در اراضی فاریاب غرب ایالات متحده نیز دارای لایه های غیر قابل نفوذ می باشند که به دلیل رسوب گذاری رودخانه به وجود آمده است.
واژه ی غیر قابل نفوذ یک واژه نسبی است. کلیه خاک ها کم وبیش قابل نفوذ هستند.حتی در خاک های عمقی نیز که قابلیت نفوذ آنها خیلی کم است مقداری نفوذ عمقی وجود دارد. ولی اگر چنانچه نفوذپذیری خاک عمقی حدودا” یک دهم نفوذپذیری خاک سطحی باشد می توان آن را از نظر زهکشی نفوذ ناپذیر دانست واگر شدت بارندگی یا میزان آبی که به خاک داده می شود بیش از نفوذپذیری این لایه باشد آب در بالای آن جمع میشود. روند حرکت آب به طرف زهکش ها به شدت تحت تاثیر وجود این لایه قرارمی گیرد.واگر بخواهیم همان نتایج خاک های نفوذپذیر عمیق را داشته باشیم لازم است که زهکش ها نزدیک به هم قرار گیرند.

حالت های زه دار بودن اراضی
وجود یا عدم وجود سطح سفره آب زیر زمینی وعمق سطح آب در هنگام مطالعه باید مشخص گردند. گاهی اوقات رنگ خاک شاخص زهدار بودن آن است. لکه های نارنجی یا سیاه به علت وجود یونهای آهن ومنگنز بوده ونماینگر شرایط متناوب اکسیداسیون واحیاء می باشد. عمق و محدوده این لکه ها نیز باید مورد توجه قرار گیرد زیرا ممکن است از نظر تعیین محل زهکش مفید واقع گردند وجود لکه ها در خاک ممکن است شاهد زه دار بودن زمین در گذشته باشد.
پیدایش رس آبی رنگ یا خاک آبی رنگ دال بر شرایط احیایی محیط به دلیل غرقاب بودن ماوم آن است. در تحت چنین شرایطی آهن خاک به صورت یون فریک وارد محلول شده و تولید رنگ آبی می کند.
آب خروجی از سیستم های زهکشی
چنانچه امکان پذیر باشد باید آمارمربوط به آب خروجی از سیستم های زهکشی موجود نیز تهیه گردد. این آمار برای تعیین دبی واحد سطح در منطقه مورد نظر است. همچنین لازم است مشاهده

شود که آیا سیستم زهکشی موجود در محلی که آماربرداری شده است برای منطقه کافی هست یا خیر. اگر این زهکش ها کافی نباشد با حفر زهکش های نزدیک به هم می توان دبی خروج را افزایش داد در مناطقی که امکان پذیر باشد لازم است آماری که از جریان خروجی سیستم های

زهکشی بدست آمده است نه تنها با تیپ خاک بلکه بادیگر خصوصیات آن از قبیل بافت ونفوذ پذیری ارتباط داده می شوند. باجمع آوری اطلاعاتی از این قبیل می توان آمار بدست آمده از یک ناحیه را برای ناحیه دیگر نیز مورد استفاده قرار داد.
آمار مربوط به افت سطح آب ظرفیت وشعاع تاثیر چاه های آب اطراف نیز در صورت وجود باید جمع آوری گردد. مساله استفاده از چاه ها را به منظور زهکشی از نظر دور داشت.