صيانة الموارد الطبيعية Conservation
=====
إِنَّ فِي خَلْقِ السَّمَاوَاتِ وَالأَرْضِ وَاخْتِلاَفِ اللَّيْلِ وَالنَّهَارِ وَالْفُلْكِ الَّتِي تَجْرِي فِي الْبَحْرِ بِمَا يَنفَعُ النَّاسَ وَمَا أَنزَلَ اللّهُ مِنَ السَّمَاء مِن مَّاء فَأَحْيَا بِهِ الأرْضَ بَعْدَ مَوْتِهَا وَبَثَّ فِيهَا مِن كُلِّ دَآبَّةٍ وَتَصْرِيفِ الرِّيَاحِ وَالسَّحَابِ الْمُسَخِّرِ بَيْنَ السَّمَاء وَالأَرْضِ لآيَاتٍ لِّقَوْمٍ يَعْقِلُونَ
Behold! in the creation of the heavens and the earth; in the alternation of the night and the day; in the sailing of the ships through the ocean for the profit of mankind; in the rain which God sends down from the skies, and the life which he gives therewith to an earth that is dead; in the beasts of all kinds that he scatters through the earth; in the change of the winds, and the clouds which they trail like their slaves between the sky and the earth; (here) indeed are signs for a people that are wise.
=====
صيانة المياه ٧
====
التَّوتُّر السَّطحي Surface tension قوة تجعل سطح السائل يتخذ شكلاً معيناً، كما لو أن شريطاً مطَّاطيًا رقيقًا يغطي سطحه. فمثلاً يمكن لسطح الماء أن يحمل الإبر والأمواس إذا وضعت فيه بحذر.
ويتسبب التوتر السَّطحي أيضًا في ارتفاع السوائل إلى أعلى عبر أنبوب رفيع عندما يغمس الأنبوب في السائل. وتسمى هذه العملية بالخاصية الشعرية.
الخاصية الشعرية Capillarity طريقة عمل الخاصية الشَّعرية. توضع أنابيب زجاجية ذات أقطار مختلفة في إناء به ماء، كما في الجزء الأيسر، وفي زئبق كما في الجزء الأيمن، يرتفع الماء في الأنابيب ويصل إلى أعلى ارتفاع في أضيق الأنابيب. ويُجذب الماء إلى أعلى لأن جزيئاته تنجذب إلى جدار الأنبوب بدرجة أكبر من انجذاب بعضه إلى بعض. ولكن جزيئات الزئبق ينجذب بعضها إلى بعض بدرجة أعلى من انجذابها نحو جدار الأنابيب، ولذلك، فإن سطح الزئبق في الأنابيب ينخفض.
الخاصيَّة الشَّعْريَّة خاصية تميل فيها السوائل إلى السريان في أنابيب رفيعة في شكل الشَّعر. وتسمى هذه الأنابيب بالشَّعريات، وتوجد في المواد المساميَّة. فمناديل الورق ـ على سبيل المثال ـ تحتوي على ملايين الشَّعْريَّات بين أليافها. وتمتص هذه الشَّعريات الماء عن طريق الخاصية الشَّعرية.
وتنشأ الخاصية الشَّعرية من التوتر السطحي وهو تجاذب جزيئات سطح السائل بعضها لبعض. وينجذب السائل في الشَّعرية عندما تكون قوة جاذبية جدار الشَّعرية للجزيئات أقوى من تلك التي تجذب الجزيئات بعضها لبعض. وقد تطرد الشَّعرية السائل؛ فعندما تكون قوة جاذبية الجزيئات بعضها لبعض على سطح السائل أقوى من تلك التي بينها وبين جدار الشَّعرية، فإن الشَّعرية في هذه الحالة، تطرد السائل.
وكلما ضاقت الأنبوبة الشَّعرية، اشتدت قدرتها على جذب أو طرد السائل. وأكثر الأنابيب الشَّعرية كفاءة هي التي لا تُشاهد إلا تحت المجهر، وتكون غير منتظمة في الشكل والحجم.
وللخاصية الشَّعرية فوائد عديدة؛ فعن طريقها يسري الماء داخل التربة إلى جذور النبات، وعبرها إلى سيقان وقمم الأشجار. والخاصية الشَّعرية في الملابس تمتص الرطوبة وتريح الجسم. وقد تحسنت جودة منتجات عديدة بفضل التقدم في تصميم الأنابيب الشَّعرية، خاصة فيما يتصل بالسلع المنتجة من الخامات المصنعة. وفي الملابس الواقية من الأمطار، تطرد الأنابيب الشَّعرية الماء عن الجسم، بينما تسمح للهواء بالوصول إلى الجسم.
ونتيجة للتوتر السَّطحي فإن قطرات السائل تتخذ شكلاً كرويًا، له أصغر مساحة سطح ممكنة. فمثلاً تسقط قطرات المطر في شكل كرات. ويحدث التوتر السَّطحي نتيجة التماسك، وهي قوة تجعل جزيئات المادة تنجذب بعضها نحو بعض. وتحيط بجُزيئات السائل التي تحت السطح جُزيئات تجذبها من كل الاتجاهات، إلاَّ أن جُزيئات السائل التي تكون فوق السطح تجذبها الجزيئات التي تحتها أو التي بجانبها فقط. ويُحْدثُ انجذاب الجزيئات إلى أسفل وإلى الأجناب شدًَّا دائما للسطح ينتج عنه التوتر السَّطحي.
الخاصية الشعرية. يقصد بالخاصية الشعرية مقدرة سائل ما على الارتفاع أعلى من سطح ما وذلك ضد قوة الجذب الأرضي. ويمكنك ملاحظة مقدرة الماء على الارتفاع في كأس ماء، حيث يكون الماء عاليًا حول حواف الكأس أي في مكان ملامسة الماء للزجاج. وتساعد الخاصية الشعرية الماء في حركته ودورانه داخل التربة. وفي صعوده عاليًا في جذور وسيقان النباتات. كما تساعد الخاصية الشعرية الدورة الدموية داخل أجسامنا والتي بدورها تتألف في معظمها من الماء.
قابلية الإذابة. يستطيع الماء غالبًا إذابة أية مادة، فهو يُذيب أقسى الصخور أثناء جريانه فوق الأرض أو أثناء تسربه داخلها. وفي نفس الوقت فهو يحمل المواد المذابة معه إلى المحيطات. وهو يذيب أيضًا العناصر الغذائية التي تحتاجها كل الكائنات الحية. فيذيب العناصر الغذائية الموجودة في التربة ويحملها إلى النباتات والخلايا النباتية. وهو يساعد في عملية إذابة الطعام الذي يتناوله الإنسان والحيوان. كما يساعد في حمل هذا الطعام إلى خلايا الجسم الحي.
كيف يتماسك الماء ويترابط. تعتمد الخواص غير العادية للماء على طبيعة القوى التي تشده وتربطه بعضه ببعض. وهذه القوى هي: 1- روابط كيميائية، 2- روابط هيدروجينية.
الروابط الكيميائية. يقصد بالروابط الكيميائية القوى التي تربط ذرتي الهيدروجين وذرة الأكسجين بعضهما ببعض في جزيء ماء. وفي كل ذرة هيدروجين إلكترون واحد يدور في مدار حول نواة الذرة، وفي كل من ذرات الهيدروجين متسع لإلكترونين. ولذرة الأكسجين ستة إلكترونات في مدارها الخارجي ولكنها تتسع لثمانية إلكترونات. وتقوم ذرّتا الهيدروجين والأكسجين بملء الأماكن الشاغرة بها باشتراك هذه الذرات في الإلكترونات. ويدخل الإلكترونان من ذرتي الهيدروجين مدار ذرة الأكسجين وفي نفس الوقت فإن الإلكترونين من ذرة الأكسجين يملآن الفراغ في ذرتي الهيدروجين. ويكون جزيء الماء الناتج ذا بناء وتركيب قويَّين.
الروابط الهيدروجينية. تشير الروابط الهيدروجينية إلى تلك القوى التي تربط جزيئات الماء بعضها ببعض. ولجزيئات الماء شكل متفرع الجوانب. وذلك لأن ذرتي الهيدروجين تبرزان من إحدى نهايتي ذرة الأكسجين. وللنهاية الهيدروجينية في جزيء ماء شحنة كهربائية موجبة، وفي النهاية المقابلة لجزيء الماء شحنة كهربائية سالبة. وترتبط جزيئات الماء ببعضها بسبب تجاذب الشحنات الكهربائية السالبة والموجبة. وترتبط النهاية الموجبة لجزيء الماء بالنهاية السالبة لجزيء آخر ترتبط نهايته الموجبة بالنهاية السالبة لجزيء ثالث.
الماء عبر التاريخ
الماء والحضارة. للماء دور حيوي في تقدم وبقاء الحضارة الإنسانية. وقد نهضت الحضارات الأولى في وديان الأنهار الكبيرة، في وادي النيل في مصر وشمالي السودان، ووادي دجلة والفرات في بلاد مابين النهرين، ووادي السند في الهند وباكستان، ووادي هوانج في الصين. وأنشأت كل هذه الحضارات أنظمة ري كثيرة طورت الأرض وجعلتها منتجة.
وقد انهارت الحضارات حينما نضبت موارد المياه أو عندما أساء الناس استخدام هذه الموارد. ويعتقد كثير من المؤرخين أن سقوط حضارة السومريين في بلاد ما بين النهرين كان بسبب ضعف المهارة والخبرة في عمليات الري. فقد تركز الملح من مياه الري في الأرض بعد تبخر المياه وأخذ يتراكم في التربة. وكان من الممكن تفادي تركز الملح في التربة بغسل الملح بماء إضافي. وإذا لم يتم صرف ماء الأرض تصبح مشبعة بالماء، فقد فشل السومريون في تحقيق التوازن اللازم بين تركز الملح في التربة وبين عمليات صرف المياه منها. وأدت زيادة تركز الملح في التربة وكذلك تشبعها بالماء إلى الإضرار بالمحاصيل. ومن ثم انخفض الناتج الزراعي تدريجيًا وتفاقم نقص الغذاء. ومع انهيار الزراعة انهارت الحضارة السومرية.
شق الرومان القدماء قنوات لجر الماء، وأنشأوا القنوات والخزانات المائية في أرجاء إمبراطوريتهم، وأحالوا المناطق على طول ساحل الشمال الإفريقي إلى حضارة مزدهرة. وبعد ذهابهم طويت مشاريعهم المائية. وفي الوقت الراهن صارت بعض هذه المناطق أماكن صحراوية.
التحديات الحالية. يجب على الناس ـ كما كان في الماضي ـ أن يستفيدوا إلى الحد الأقصى من الماء. والتحدي الآن أكبر منه في أي وقت مضى؛ إذ إن المزيد من الماء مطلوب للصناعة ولمواجهة النمو السكاني. وتوجد على الأرض كميات من الماء كافية لمواجهة احتياجات النمو السكاني. ولكن الماء غير موزع بالتساوي، كما يهدر الناس ويلوثون الماء ويسيئون استخدامه.
وبدأ الناس يُدركون مدى قيمة الماء، وضرورة فَهْم مشاكل الماء من أجل إيجاد الحلول لها. ومنذ ستينيات القرن العشرين، أسست كثير من الأقطار برامج مختلفة للتغلب على تلوث المياه، كما عملت الحكومات والشركات الخاصة على تطوير عمليات تحلية ماء البحر.
بدأت الأمم التعاون في محاولات لحل مشاكل الماء؛ ففي عام 1965م عُقدت الندوة العالمية عن تحلية الماء المالح في واشنطن دي. سي. ومنذ ذلك العام، تُشارك سبعون دولة في برنامج عالمي تحت إشراف الأمم المتحدة هدفه تقديم البحوث العلمية عن موارد المياه. كما عُقدت ندوة عن المياه تحت إشراف الأمم المتحدة عام 1977م، بهدف المساعدة في وضع خطط وطرق أكثر كفاية لاستعمال الماء والمحافظة عليه. أما مؤتمر ثمانينيات القرن العشرين فقد عقد تحت اسم موارد مياه الشرب ونظافة المياه وتعقيمها.
****
علم المياه العذبة Limnology الدّراسة العلمية للبحيرات والأنهار والبرك ومصادر المياه العذبة الأخرى. يدرس علماء المياه العذبة المميزات الكيميائية والفيزيائية لتلك المصادر، كما يدرسون النباتات والحيوانات التي تعيش في المياه العذبة، وعلاقاتها بعضها ببعض ومع بيئتها. وهناك علاقة بين علم المياه العذبة وعلم البيئة الذي يُعنى بدراسة العلاقات بين الكائنات وبيئاتها. ولعلم المياه العذبة أهمية خاصة في التعامل مع الأسماك للأغراض التجارية وأغراض الاستجمام.
*****
علم الهيدرولوجيا Hydrology يتناول دراسة حركة المياه وتوزيعها فوق سطح الأرض وفي باطنها. ويستخدم الناس مليارات اللترات من المياه العذبة كل يوم. ويعمل علماء الهيدرولوجيا (العلماء الذين يدرسون المياه) على توفير المعلومات اللازمة لإيجاد موارد كافية من الماء العذب، كما أنهم يدرسون الفيضانات وتلوث المياه. ويدرسون كذلك الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمياه.
وتنتشر المياه في الطبيعة من خلال نظام يُسمى دورة المياه أو الدورة الهيدرولوجية. وتبدأ هذه الدورة عندما تتسبب حرارة الشمس في تبخر مياه المحيطات لتصبح بخاراً. ويحتفظ الجو ببخار الماء في الوقت الذي يبرد فيه البخار ويكون السُحب. وكذلك فإن المياه تسقط في النهاية في شكل أمطار أو ثلوج. ومعظم الأمطار والثلوج تهطل في المحيطات، ولكن بعضها يسقط على الأرض وينساب عائدا إلى البحار، وبذلك تكتمل الدورة. وهناك مصدران رئيسيان للمياه العذبة: 1- المياه السطحية. 2- المياه الجوفية.
وتنساب المياه الموجودة فوق سطح الأرض إلى البحيرات والأنهار و مجاري المياه، بينما تتسرب المياه الموجودة تحت سطح الأرض بين مسام التربة، أو من خلال التشققات الصغيرة الموجودة في الصخور. كما أن بعض المياه الموجودة تحت سطح الأرض تنساب في أنهار تحت سطح الأرض.
ويدرس علماء الهيدرولوجيا دورة المياه من أجل تحديد مصادر المياه العذبة. كما يقوم هؤلاء العلماء باختيار أفضل المواقع لحفر الآبار من أجل العثور على المياه الموجودة تحت سطح الأرض في المناطق الصحراوية. كما يقدّمون أيضاً المساعدة في تخطيط السدود ومشروعات الري.
يحاول علماء الهيدرولوجيا منع تلوث المياه أو تقليله، إذ يدرسون آثار التلوث أثناء تحركه خلال دورة الماء.
ويقدم علم الهيدرولوجيا المعلومات اللازمة للتنبؤ بالفيضانات والسيطرة عليها. ويستخدم المهندسون المعماريون والمدنيون هذه المعلومات لتساعدهم في تخطيط المدن والطرق بالقرب من مجاري المياه حيث تحدث الفيضانات غالباً.
***
المياه المعدنية Mineral water تسمى أيضًا المياه الغازية، وهي مياه ينابيع تحتوي على نسبة كبيرة من المواد المعدنية أو الغازات. وتشمل المواد المعدنية الملح، وكبريتات المغنسيوم، والجير، والمغنيسيا، والحديد، والسليكا، والبورون، والفلور، والكثير من المواد الأخرى، بما فيها المواد المشعة. أما أكثر الغازات شيوعًا فيها فهي ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين.
وفي معظم الأحيان تكون هذه المياه مياه أمطار تسربت تحت الأرض خلال الصخور وأذابت المواد المعدنية في طريقها. وقد تحتوي بعض الينابيع على مياه صهارية تتصاعد من أعماق الأرض بعد تكونها خلال عملية كيميائية داخل الصخور. وبعض الينابيع حارة، وبعضها الآخر عادي الحرارة.
استخدم الناس المياه المعدنية منذ الأزمنة القديمة لعلاج أمراض مثل الروماتيزم والالتهابات الجلدية وعُسْر الهضم. وتراعى درجة حرارة الماء وموقعه وارتفاع مستواه والمناخ المحيط بالينابيع عند استخدامه في العلاج. كما أنشئت في بعض البلدان منتجعات ينابيع طبيعية حول الينابيع ومنها باث في جلوسترشاير في إنجلترا، وبادن ـ بادن في الغابة السوداء بألمانيا، وفيشي في فرنسا.
*****
قنطرة المياه Aqueduct مجرى اصطناعي يستخدم لنقل المياه إلى مكان معين. وقد تُبنى هذه القناطر من الأحجار أو الخرسانة، كما تبنى من الحديد أو الفولاذ أو الأخشاب. وقد شُيِّدت بعض هذه القناطر في شكل أنفاق محفورة في الصخر، أو قنوات أرضية. والسمة الغالبة لمعظم القناطر هي أن منسوب مصَبِّها شديد الانخفاض عن مصادر المياه، مما يجعل المياه تجري بفعل الجاذبية الأرضية. أما إذا تضاءل تأثير الجاذبية، فيتحتم الاستعانة بالمضخات لدفع المياه على القناطر.
تزداد الحاجة إلى مزيد من القناطر، إذ تحتاج الآليات والتجهيزات الحديثة، التي تعمل في المجالات التجارية لتبريد الهواء، لكميات ضخمة من المياه. وتستخدم القناطر كذلك في ري الأراضي الزراعية الجافة لإنتاج المحاصيل.
قناطر المياه. مبان شيدت لنقل الماء من مكان إلى آخر. وقد بنى الرومان القدماء العديد من هذه القناطر، وكان من أهمها قنطرة بون دوغار التي تبدو في الصورة، وهي بالقرب من مدينة نيم بفرنسا.
القناطر القديمة. لا يعرف بالتحديد الزمان والمكان اللذان شهدا بناء أول قنطرة. إلا أن القنطرة الراشحة التي أقيمت في مدينة القدس من كتل متراصّة من الحجر الجيري، والتي تم حفرها يدويا في شكل قنوات متصلة بسعة 38سم، تعدُّ أقدمها. وقد قام الإغريق ببناء قنوات حجرية لتوصيل المياه إلى مدنهم، بل لجأوا إلى حفر الأنفاق الصخرية بأيديهم. يقع أحد هذه الأنفاق الذي يبلغ طوله 1,280م، بالقرب من أثينا، ويرجع تاريخه إلى 2,500 عام مضت. وكانت معظم القناطر القديمة تُبنى بالحجر الجيري والرماد البركاني.
ويوجد بمدينة روما العديد من هذه القناطر، مما جعلها أكثر المدن القديمة حصولاً على قدر معقول من الماء. وقد أشرف على إمدادات المياه بها ماركوس أجريبَّا الذي تم تعيينه واليًا على شؤون الماء في العام 33ق م. وبنيت قناطر أخرى إلى أن بلغ عددها عام 97م تسع قناطر، تنقل إلى المدينة ما يقرب 322مليون لتر من مياه الينابيع الجبلية كل يوم. وتم فيما بعد بناء خمس قناطر إضافية. كما تم بناء قناطر في نحو 200 مدينة بالمستعمرات الرومانية. وما زالت إحدى القناطر الشهيرة المعروفة باسم بون دو غار قائمًة إلى اليوم عبر النهر بالقرب من مدينة النيمس بفرنسا.
قناطر لاحقة. لم تشهد الفترة التي سبقت حلول العصور الوسطى إلا منشآت قليلة من القناطر. وفي أواخر القرن السادس عشر الميلادي قام السير فرانسيس دريك ببناء قنطرة مياه بمدينة بليموث، وكان عمدةً لها. وأطلق اسم نهر ليت على القنطرة التي كانت مجرى مفتوحًا بلغ طوله 39كم. ولم تشهد لندن أيًّا من هذه القناطر إلا بحلول العام 1609م، عندما أنشئت بها قنطرة أطلق عليها اسم النهر الجديد، وكان يمدها بالماء من مسافة 61كم.
القناطر الحديثة. لم تعد قناطر نقل المياه عبر الأنهار والوديان، الباهظة التكلفة، تُشكل أية ضرورة، إذ جرى استبدال الأنابيب بها لنقل المياه عبر الأقاليم الجبلية. ويتشعب من هذه الأنابيب قطاعات تُعرف باسم السيفونات ـ المقلوبة، تمتد من الأنابيب الرئيسية باتجاه تحتي لتصل إلى أسفل مجاري المياه والأماكن الأخرى المنخفضة عن مستوى المجرى الرئيسي. وتُعدُّ قنطرة كروتون أول القناطر الضخمة الحديثة التي قامت مدينة نيويورك ببنائها في عام 1842م. وهي بناء حجري مبطن بالطابوق، يحمل أنبوبًا حديديًا لنقل المياه عبر نهر هارلم. وفي أواخر القرن التاسع عشر قامت مدن أخرى، وبخاصة في بريطانيا، ببناء قناطر مائية لإمداد منشآتها الصناعية النامية بحاجتها من المياه. ومن هذه المدن برمنجهام، وجلاسجو، وليفربول، ومانشستر.
وقد تم بناء الكثير من القناطر الضخمة في أرجاء العالم خلال أوائل القرن العشرين: منها قنطرة كاتسكل التي تم بناؤها عام 1913م، لمدينة نيويورك الممتدة لمسافة 193كم، وقنطرة كولورادو بجنوبي كاليفورنيا بالولايات المتحدة، التي اكتمل بناؤها عام 1939م. وتنقل مياه نهر كولورادو عبر الصحراء من خلال 29 نفقًا.
وفي عام 1973م استُكمل بناء قنطرة يبلغ طولها 1,102 كم في ولاية كاليفورنيا بالولايات المتحدة. وأحد أشهر هذه القناطر قنطرة أبوليان بجنوبي إيطاليا. وتشمل القناطر الرئيسية الأخرى تلك التي أقيمت بكل من ونيبج بكندا وريو دي جانيرو بالبرازيل.
******
خط تقسيم المياه Divide مساحة من الأرض المرتفعة تفصل المسارات النهرية بعضها عن بعض. و تتكون منابع كل مسار نهري بالقرب من قمة خط تقسيم المياه، وتلتقي المياه لتكون مجاري وأنهارًا.
خط تقسيم المياه مكان مرتفع من الأرض يحتم وضعه أن تكون المجاري المائية على جانب منه وتجري عكس جريانها على الجانب الآخر. وتجري تلك الأنهار بعد ذلك في نطاق أنظمة نهرية مختلفة. وتصب مياهها في محيطات مختلفة. وتُعرف المجاري الصغيرة بالمياه العليا لتلك الأنظمة النهرية. ويقسِّم خط التقسيم المياه العليا لها.
ومن ناحية أخرى، يُعرَّف خط التقسيم بأنه مجمع الأمطار. وقد يكون منخفضًا إلى حد ما، مثل السلسلة التي تمتد من الغرب إلى الشرق عبر أمريكا الشمالية. ويفصل خط تقسيم هذه السلسلة الأنهار التي تجري عادةً في اتجاه الغرب إلى خليج سانت لورانس، وخليج هدسون، والمحيط القطبي عن تلك التي تسير في وادي المسيسيبي.
وبعض خطوط تقسيم المياه يكون عاليًا جدًا، وذا منحدرات حادة، مثل جبال الروكي، وهي التي تفصل الأنهار التي تتدفق في المسيسيبي عن تلك التي تتدفق في المحيط الهادئ.
ويعرف مجمع الأمطار الذي يجري في اتجاه الشمال والجنوب وفي جبال الروكي بمقسم الماء العظيم أو الخط الفاصل القاري.
وتوجد على شِعْب كَتبانْك في المتنزه الجليدي الوطني في أمريكا الشمالية ثلاثة جداول قريبة جدًا من بعضها لدرجة أن المرء يستطيع أن يصب الماء فيها كلها في وقت واحد. ويحمل أحد الجداول الثلاثة المياه إلى خليج هدسون. بينما يحملها الثاني إلى المحيط الهادئ، ويحملها الثالث إلى خليج المكسيك. وتعد هذه النقطة في واقع الأمر أعلى نقطة في أمريكا الشمالية. وفي بعض الأماكن، تقع مجاري المياه التي تصب في كل من المحيط الهادئ وخليج المكسيك على بعد قريب من بعضها.
*******
تصريف المياه Drainage هو إزالة فائض المياه من التربة. وهذه الإزالة لها أهميتها، إذ إن النباتات لا تنمو بصورة جيدة في التربة المشبّعة بالماء. وفي معظم المناطق، يتم تصريف المياه من التربة، بصورةٍ طبيعيةٍ، حيث تجري مع المنحدرات، أو تتبخّر أو تمتصّها التربة، أو النباتات. وفي المناطق، التي لا يتم فيها التصريف بصورة طبيعية، تستخدم نظم التصريف الصناعي لمساعدة النباتات على النمو. كما تستخدم هذه النظم أيضًا، لأغراض أخرى، مثل تشييد المساكن والطرق.
تتجمع المياه الفائضة في التربة من مياه الأمطار، أو مياه الري، أو المياه الجوفية. وتحتاج التربة إلى التصريف، إذا ركدت المياه على سطحها، أو ملأت الفراغات بين ذراتها. كما تحتاج التربة إلى التصريف، إذا كانت المنطقة ذات نطاق أو مستوى مائي مرتفع. ويُعنَى بالنطاق المائي، الحد الأعلى لمستوى تشبع التربة. يبلغ النطاق المائي مداه ـ وقد يصل إلى مستوى سطح التربة ـ في بعض أنواع التربة سيئة التصريف، الأمر الذي يؤدي إلى الحد من نمو جذور النباتات، أو تعفنها. ودور نظم التصريف، هو خفض النطاق المائي، لإتاحة الفرصة لدخول الهواء إلى التربة، مما يمكن النبات من النمو بصورة طبيعية.
أنظمة التصريف تزيل الماء الزائد من التربة. وتتكون أنظمة التصريف السطحي على اليمين من سلسلة من القنوات، وتحمل الأنظمة الماء بعيدًا قبل أن يتسرب في التربة. وتستخدم أنظمة التصريف تحت السطحي سلسلة من الأنابيب والمواسير المدفونة تحت الأرض. ولأنابيب الصرف هذه على اليسار ثقوب صغيرة تدخل فيها المياه. وتؤخذ هذه المياه إلى بركة أو أي مخرج آخر مناسب. وهذه الأنظمة أكثر تكلفة من أنظمة التصريف السطحي.
في الأراضي المروية، تُستخدم نظم التصريف لغرض آخر. فمياه الري تحتوي عادةً على أملاح. وبعد امتصاص النبات للماء، تبقى هذه الأملاح في التربة، وقد تتجمع مؤدية إلى تعطيل نمو النبات أو وقفه. ودور نظم التصريف في هذه الحالة هو إزالة هذه الأملاح.
هناك نوعان من نظم التصريف: التصريف السطحي، و التصريف تحت السطحي. وكلا النظامين يؤديان إلى تصريف المياه الفائضة إلى مخرج مناسب، مثل بركة أو مجرى. ويوجد نظام ثالث، يتم فيه الصرف باستخدام آبار، أو مضخات، ولكنه مكلّفٌ في معظم الحالات.
التصريف السطحي. هو إزالة المياه قبل أن تتسرب في التربة، ويُستخدم في المناطق ذات الأراضي المسطحة، والأمطار الغزيرة، حيث تتجمع المياه بسهولة. يُستخدم التصريف السطحي كذلك، لتصريف المياه من التربة ذات التركيب الحبيبي الدقيق، مثل الغرين والطين، حيث لا يتسرب الماء إلى الداخل بسهولة. ويتكون نظام التصريف السطحي من سلسلة من القنوات الضحلة، أو الأخاديد العميقة. ويقلل هذا النظام من الاعتماد على التصريف تحت السطحي الذي يكون مكلفًا في العادة.
تُحفر القنوات الضحلة عشوائيًا، أو في اتجاه المناطق المنخفضة في الأراضي التي تجري فيها المياه بصورة طبيعية، بينما تُستخدم الأخاديد في الأراضي المسطحة الواسعة. وتُحفر الأخاديد إلى عمق مترٍ أو مترين وفي خطوط متوازية. وتُستخدم الأخاديد في تصريف المياه السطحية والجوفية، كما يمكن استخدامها في خفض النطاقات المائية العالية، بيد أنها تعرقل حركة الناس، والآلات، والحيوانات. وبالإضافة إلى ذلك، تُقلّص الأخاديد من المساحات المزروعة، وتساعد على انتشار الأعشاب.
التصريف تحت السطحي. هو الأسلوب المتبع لخفض النطاقات المائية العالية. ويتكون نظام التصريف من سلسلة من الأنابيب، أو المواسير المدفونة في التربة. تُصنع أنابيب التصريف من اللدائن، وبها ثقوب تسمح بدخول الماء. أما مواسير التصريف، فتتكون من قطع صلصالية تسمى القراميد. توضع كل قطعة عند طرف القطعة الأخرى، ويبلغ طول كل قطعة 30سم، ويدخل الماء من خلال الفراغات بين كل قطعتين. وقد تُوضع طبقة من الرمل الخشن تُسمى الحافظة حول الأنابيب أو المواسير لحمايتها من التربة التي قد تدخل نظام التصريف وتسدّ فراغاته.
يتراوح طول قطر الأنابيب، أو المواسير بين عشرة و25سم، ويتوقف ذلك على مقدار الماء الداخل إليها، وتُدفن على عمق يتراوح بين ثمانية و 12م، بحيث تكون المسافة بين كل خطي أنابيب أو مواسير 185م.
وتزداد تكلفة بناء نظام التصريف بازدياد العمق، ولكن كلما ازداد العمق، قلّ عدد المواسير المطلوبة للتصريف.
