ระบบระบายน้ำใต้ดิน เป็น ระบบระบายน้ำทางการเกษตร ชนิดหนึ่งที่ช่วยกำจัดน้ำส่วนเกินใต้ผิวดินออกจากแปลงนา เพื่อให้มีช่องว่างอากาศเพียงพอในดิน เอื้อต่อการไถพรวน และช่วยให้เครื่องจักรหนักสามารถเข้าถึงและเก็บเกี่ยวพืชผลได้ แม้ว่าการระบายน้ำผิวดินจะทำได้โดยการสูบน้ำ การขุดร่องน้ำ หรือทั้งสองอย่าง แต่ระบบระบายน้ำใต้ดินมักเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการระบายน้ำใต้ผิวดิน

คำว่า "ระบบระบายน้ำด้วยกระเบื้อง" มาจากส่วนประกอบดั้งเดิมคือกระเบื้องเซรามิก ที่ทำจากดิน เผา ซึ่งคล้ายกับ ท่อ ดินเผาแต่ไม่ได้มีรูปร่างเป็นท่อเสมอไป ในศตวรรษที่ 19 กระเบื้องรางรูปตัว C มักถูกวางเป็นรูปโค้งบนกระเบื้องแบน ซึ่งเรียกว่า "รางระบายน้ำแบบถ้วย" และ "รางระบายน้ำแบบพื้น" ตามลำดับ ปัจจุบัน ระบบระบายน้ำด้วยกระเบื้องหมายถึงระบบดั้งเดิมนี้ในรูปแบบต่างๆ ที่ทำงานในลักษณะเดียวกัน โดยทั่วไปจะใช้ท่อ HDPE และ PVC ที่เรียกว่า "ท่อส่งกระเบื้อง" แม้ว่า คอนกรีตสำเร็จรูปและกระเบื้องเซรามิกก็ยังคงใช้กันอยู่บ้าง

ภาพนี้แสดงให้เห็นถึงเทคนิคการชลประทานที่ใช้กันมากที่สุด รวมถึงตัวเลือกที่ใช้น้อยที่สุดสำหรับการบำบัดและการรีไซเคิลน้ำทิ้ง การรวบรวมน้ำชลประทานที่มีสารอาหารสูงไว้ในอ่างเก็บน้ำและสูบกลับไปยังแปลงเพาะปลูกในช่วงฤดูแล้งเป็นวิธีการที่ประหยัดและได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในหมู่เกษตรกรในรัฐต่างๆ เช่น ไอโอวา อินเดียนา โอไฮโอ อิลลินอยส์ และมินนิโซตา^{[ 1 ]}ในรัฐทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกา ความเค็มของน้ำมักจะสูงกว่า และการรีไซเคิลโดยตรงไม่ใช่ทางเลือกที่ทำได้^{[ 2 ]}จำเป็นต้องใช้เทคนิคการบำบัดขั้นสูง เช่น รีเวิร์สออสโมซิส เพื่อทำให้น้ำทิ้งเหมาะสมสำหรับการนำกลับมาใช้ใหม่^{[ 3 ]}

มีระบบระบายน้ำสองประเภทที่เกษตรกรใช้: ^{[ 4 ]}

• การระบายน้ำผิวดิน: ทำได้โดยการขุดคูน้ำและรักษาทางน้ำธรรมชาติเพื่อให้น้ำไหลลงสู่ด้านล่างด้วยแรงโน้มถ่วง
• ระบบระบายน้ำใต้ดิน: สร้างโดยการฝังท่อไว้ใต้ดินเพื่อระบายน้ำส่วนเกินออกจากชั้นดิน

การระบายน้ำใต้ดินเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในหมู่เกษตรกร มีข้อดีหลายประการ: ^{[ 5 ]}

• มันช่วยเพิ่มความชื้นในดินและส่งผลให้ผลผลิตทางการเกษตรดีขึ้น
• มันช่วยป้องกันการสะสมของเกลือและช่วยให้เกษตรกรมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการปลูกพืชหลากหลายชนิด
• วิธีนี้ช่วยลดการสะสมของตะกอนที่ผิวดิน ซึ่งส่งผลให้ความเข้มข้นของฟอสฟอรัสลดลง

โดยทั่วไปมีการใช้เทคนิคสองวิธีในการควบคุมการระบายน้ำ: ^{[ 5 ]}

• การเพิ่มโครงสร้าง เช่น แผ่นกั้นน้ำในคลองส่งน้ำเพื่อควบคุมระยะเวลาที่น้ำชลประทานอยู่ในบริเวณรากพืช: เมื่อถอดโครงสร้างเหล่านี้ออก การระบายน้ำใต้ดินจะเกิดขึ้นเร็วขึ้น และปริมาณน้ำในคูน้ำจะลดลง เทคนิคนี้ไม่เพียงแต่ช่วยจัดการระดับน้ำในแปลงนาเท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถกักเก็บน้ำไว้ในแปลงนาได้มากที่สุดเพื่อใช้ประโยชน์โดยพืชผล
• ระบบระบายน้ำแบบควบคุมที่ทันสมัยกว่านั้นประกอบด้วยท่อระบายน้ำใต้ดินที่เชื่อมต่อกับท่อรวบรวมซึ่งระบายน้ำฝนไปยังอ่างเก็บน้ำควบคุม อ่างเก็บน้ำเหล่านี้เรียกว่าระบบกักเก็บน้ำท้ายน้ำ (tailwater recovery system) ระบบเหล่านี้ช่วยอนุรักษ์น้ำฝนและสูบกลับไปใช้ในการชลประทานไร่นา นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวกรองชีวภาพและกำจัดสารปนเปื้อนต่างๆ รวมถึงแบคทีเรีย สารอาหาร และยาฆ่าแมลงจากน้ำเสียทางการเกษตร

การนำน้ำเสียจากการเกษตรกลับมาใช้ใหม่เป็นวิธีการที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมที่มีประสิทธิภาพในการเอาชนะปัญหาการขาดแคลนน้ำในพื้นที่แห้งแล้ง ในสหรัฐอเมริกา แม้ว่าพระราชบัญญัติควบคุมมลพิษทางน้ำของรัฐบาลกลางจะบัญญัติกฎหมายเกี่ยวกับคุณภาพน้ำและมลพิษในระดับชาติ แต่ กฎหมายและข้อบังคับเกี่ยว กับการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่เป็นความรับผิดชอบของรัฐและรัฐบาลท้องถิ่น การนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ในการเกษตรเป็นแนวปฏิบัติที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในรัฐที่แห้งแล้ง เช่น เท็กซัส เนวาดา แอริโซนา และแคลิฟอร์เนีย รัฐเหล่านี้ได้ผ่านกฎหมายต่อไปนี้เพื่อบังคับใช้มาตรฐานการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ในการเกษตร^{[ 6 ]}

• คณะกรรมการควบคุมทรัพยากรน้ำแห่งรัฐแคลิฟอร์เนียได้ออกนโยบายน้ำรีไซเคิลในปี 2552 ซึ่งเสนอแผนการจัดการเกลือและสารอาหาร และกล่าวถึงมลพิษที่กำลังเป็นปัญหาในน้ำรีไซเคิล ประมวลกฎหมายน้ำของรัฐแคลิฟอร์เนียควบคุมการรีไซเคิลน้ำเพื่อการชลประทานและการจัดสวนในที่อยู่อาศัย
• ในรัฐแอริโซนา กรมทรัพยากรน้ำและกรมคุณภาพสิ่งแวดล้อมเป็นหน่วยงานหลักที่เกี่ยวข้องกับการรีไซเคิลน้ำ ประมวลกฎหมายปกครองของรัฐแอริโซนา หมวดที่ 18 ควบคุมการออกใบอนุญาตและคุณภาพการขนส่งน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้ว
• ในรัฐเนวาดา กองทรัพยากรน้ำเป็นหน่วยงานหลักที่รับผิดชอบกฎหมายเกี่ยวกับการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่โดยผ่านทางประมวลกฎหมายปกครองมาตรา 445A.274 ถึง 445A.280
• ในรัฐเท็กซัส ประมวลกฎหมายปกครอง หมวด 30 ซึ่งบังคับใช้โดยคณะกรรมการคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งรัฐเท็กซัส กำหนดเกี่ยวกับการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่เพื่อวัตถุประสงค์ทางการเกษตร
• รัฐอื่นๆ อีกหลายรัฐ เช่น นิวยอร์กและคอนเนตทิคัต ไม่มีกฎระเบียบใดๆ ที่ควบคุมการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่เพื่อการเกษตร ส่วนรัฐอื่นๆ เช่น อลาบามา จอร์เจีย และฮาวาย ยังไม่ผ่านขั้นตอนการออกแนวทางปฏิบัติทั่วไปที่สามารถบังคับใช้ได้

การเกษตรแบบชลประทานขึ้นอยู่กับปริมาณที่เพียงพอและคุณภาพที่ยอมรับได้^{[ 7 ]}

ปริมาณเกลือที่ละลายในน้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาความเหมาะสมสำหรับการชลประทาน เมื่อเกลือสะสมในดิน มันจะกักเก็บน้ำและทำให้พืชไม่สามารถดูดซึมน้ำได้ ส่งผลให้พืชเกิดภาวะขาดน้ำ^{[ 7 ]}ตามแนวทางคุณภาพน้ำของคณะกรรมการที่ปรึกษาของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย: ^{[ 7 ]}

• ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่า 3 dS/m ถือเป็นระดับความเค็มที่รุนแรง ซึ่งจะส่งผลให้ผลผลิตลดลง
• อัตราส่วนการดูดซับโซเดียม (SAR) ปกติควรอยู่ในช่วง 3 ถึง 9 SAR
• ปริมาณของแข็งที่ละลายทั้งหมด (TDS) เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อความเค็มของน้ำ โดยพืชจะเจริญเติบโตได้ไม่ดีหากค่า TDS สูงกว่า 2000 มิลลิกรัมต่อลิตร
• ไอออนบางชนิดในน้ำชลประทานอาจเป็นพิษต่อพืชหากมีความเข้มข้นสูง ความเข้มข้นของคลอไรด์ไม่ควรเกิน 10 มิลลิเทียบเท่าต่อลิตร (me/L) สำหรับการชลประทานแบบผิวดิน
• โบรอนเป็นธาตุอาหารรองที่จำเป็นต่อพืช โดยความเข้มข้นของโบรอนในน้ำควรอยู่ระหว่าง 0.7 ถึง 3.0 มิลลิกรัมต่อลิตร
• การมีไนโตรเจนในปริมาณมากเกินไปเป็นพิษต่อพืช ความเข้มข้นที่เกิน 30 มิลลิกรัมต่อลิตร อาจทำให้พืชเจริญเติบโตช้าและเจริญเติบโตมากเกินไป
• ควรคงระดับ pH ที่เหมาะสมให้อยู่ในช่วง 6.5 ถึง 8.4
• ปริมาณไบคาร์บอเนตในน้ำที่ใช้ในการชลประทานไม่ควรเกิน 8.5 มิลลิไอ/ลิตร

รากของพืชส่วนใหญ่ต้องการอากาศที่เพียงพอในการเจริญเติบโต น้ำใต้ดินที่มากเกินไปจะเข้าไปอุดรูพรุนในดินและยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชโดยการทำให้รากขาดอากาศ ส่งผลให้รากเน่าและพืชตายในที่สุด

เหตุผลเพิ่มเติมสำหรับการระบายน้ำใต้ดินคือ เพื่อให้แน่ใจว่าดินมีความแน่นเพียงพอสำหรับการไถพรวนและการเข้าถึงของเครื่องจักรหนักในการดูแลและเก็บเกี่ยวพืชผล

พืชส่วนใหญ่ต้องการความชื้นในดินที่เหมาะสม และเจริญเติบโตได้ไม่ดีในดินที่เปียกชื้นและเป็นโคลน แม้ในดินที่ไม่เป็นโคลน รากของพืชส่วนใหญ่ก็ไม่สามารถเจริญเติบโตลึกไปกว่าระดับน้ำใต้ดินได้มากนัก ในช่วงต้นฤดูปลูก เมื่อมีน้ำอย่างเพียงพอ พืชยังมีขนาดเล็กและไม่ต้องการน้ำมากนัก ในช่วงเวลานี้ พืชไม่จำเป็นต้องพัฒนารากเพื่อไปหาน้ำ เมื่อพืชเจริญเติบโตและใช้น้ำมากขึ้น น้ำก็จะเริ่มขาดแคลน ในช่วงเวลานี้ระดับน้ำใต้ดินจะเริ่มลดลง พืชจึงจำเป็นต้องพัฒนารากเพื่อไปหาน้ำ ในช่วงที่แห้งแล้ง ระดับน้ำใต้ดินอาจลดลงเร็วกว่าอัตราที่พืชพัฒนารากไปถึง ซึ่งสภาวะเช่นนี้อาจทำให้พืชเครียดอย่างรุนแรงได้

การติดตั้งท่อระบายน้ำจะช่วยลดระดับน้ำใต้ดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้พืชสามารถเจริญเติบโตของรากได้อย่างเหมาะสม การที่ดินไม่ชุ่มน้ำมากเกินไปจะทำให้ออกซิเจนคงอยู่ในรูพรุนของดินซึ่งรากสามารถนำไปใช้ได้ ท่อระบายน้ำยังช่วยป้องกันไม่ให้รากจมอยู่ใต้น้ำในช่วงฤดูฝน ซึ่งอาจทำให้พืชเครียดได้ การระบายน้ำส่วนเกินออกไปจะทำให้พืชใช้ประโยชน์จากน้ำที่รากสามารถเข้าถึงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การเพิ่มผลผลิตพืชสามารถสรุปได้ว่าเป็นการบังคับให้พืชเจริญเติบโตของรากมากขึ้นเพื่อดูดซับสารอาหารและน้ำได้มากขึ้น

หลักการเดียวกันนี้ใช้ได้กับกระถางต้นไม้ในบ้านเช่นกัน รูระบายน้ำที่ก้นกระถางจะช่วยระบายน้ำส่วนเกินออกจากวัสดุปลูก เพื่อให้อากาศเข้าไปเติมเต็มรูพรุนของวัสดุปลูกและพร้อมใช้งานสำหรับราก ซึ่งหากรากขาดอากาศเนื่องจากการอิ่มตัวของน้ำในวัสดุปลูกเป็นเวลานานพอ รากก็จะเน่าและตาย การติดตั้งท่อระบายน้ำในรูปแบบตารางในพื้นที่เพาะปลูกจะให้ผลเช่นเดียวกันสำหรับพื้นที่เพาะปลูกหลายร้อยไร่^{[ 8 ]}

ในระบบระบายน้ำแบบท่อน้ำ จะมีการติดตั้ง "ระบบประปา" ชนิดหนึ่งไว้ใต้ผิวดินของพื้นที่เกษตรกรรม ซึ่งประกอบด้วยเครือข่ายท่อใต้ดินที่ช่วยให้น้ำใต้ดินไหลออกจากระหว่างอนุภาคดินและเข้าสู่ท่อน้ำ น้ำที่ไหลผ่านท่อน้ำมักจะไหลลงสู่แหล่งน้ำผิวดิน เช่น ทะเลสาบ ลำธาร และแม่น้ำ ซึ่งตั้งอยู่ที่ระดับความสูงต่ำกว่าแหล่งกำเนิด น้ำจะเข้าสู่ท่อน้ำได้ทั้งทางช่องว่างระหว่างส่วนของท่อน้ำ ในกรณีของท่อน้ำแบบเก่า หรือผ่านรูพรุนเล็กๆ ในท่อน้ำพลาสติกสมัยใหม่^{[ 9 ]}การติดตั้งท่อน้ำหรือท่อน้ำอาจเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องขุดร่อง ( Ditch Witch ) เครื่องไถดิน รถแบ็คโฮหรือเครื่องจักรหนัก อื่น ๆ

ชนิดของดินมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของระบบท่อระบายน้ำ และกำหนดขอบเขตของพื้นที่ที่ต้องวางท่อระบายน้ำเพื่อให้แน่ใจว่ามีการระบายน้ำที่เพียงพอ ดินทรายจะต้องการการระบายน้ำเพิ่มเติมเพียงเล็กน้อยหรืออาจไม่ต้องการเลย ในขณะที่ดินที่มีปริมาณดินเหนียวสูงจะกักเก็บน้ำได้แน่นกว่า ทำให้ต้องวางท่อระบายน้ำให้ถี่ขึ้น

รากของต้นไม้ที่ปลูกเป็นแนวรั้วและแนวกันลมจะถูกดึงดูดไปยังสภาพแวดล้อมที่มีน้ำเพียงพอซึ่งพบได้ในท่อระบายน้ำหรือท่อน้ำที่อยู่ติดกัน ปรากฏการณ์ไฮโดรโทรปิซึมมีบทบาทสำคัญ โดยขนรากที่ปลายรากจะตอบสนองต่อร่องที่ชื้นและแห้งแตกต่างกัน โดยจะแลกเปลี่ยน สัญญาณ ฮอร์โมนกับส่วนอื่นๆ ของต้นไม้เพื่อกระตุ้นให้รากมุ่งเน้นไปที่การเจริญเติบโตในบริเวณที่มีน้ำเพียงพอ ในรูพรุนของท่อระบายน้ำ เช่นเดียวกับท่อน้ำและท่อระบาย น้ำเสียที่แตกหรือเป็นสนิม ใต้ถนนในเมือง รากเหล่านี้จะพบกับทางเข้าที่เหมาะสมและแหล่งน้ำที่อุดมสมบูรณ์อยู่ด้านหลัง ผลก็คือ ในระบบท่อเหล่านี้บางครั้งอาจเกิดการอุดตันและจำเป็นต้องกำจัดออกด้วย วิธีการต่างๆ เช่น การใช้ เครื่องมือล้าง ท่อการใช้เครื่องตัดแบบหมุนการขุดและดึงออก และวิธีการอื่นๆ ที่คล้ายกัน ในบางภูมิภาค เกษตรกรต้องบำรุงรักษาท่อระบายน้ำอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ท่อเปิดและทำงานได้อย่างถูกต้อง โดยต้องมีการทำความสะอาดอย่างน้อยปีละครั้งในส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบ^{[ 10 ] : 304–305}

นักเขียนชาวโรมันโบราณอย่างกาโตผู้เฒ่าและพลินีผู้เฒ่าได้บรรยายถึงระบบระบายน้ำด้วยท่อเมื่อ 200 ปีก่อนคริสตกาลและศตวรรษที่ 1 หลังคริสตกาล ตามลำดับ จากข้อมูลของฟาร์มจอห์นสตัน^{[ 11 ]}การระบายน้ำด้วยท่อได้รับการแนะนำในสหรัฐอเมริกา เป็นครั้งแรก ในปี 1838 เมื่อจอห์น จอห์นสตันนำวิธีการนี้จากสกอตแลนด์ บ้านเกิดของเขา มาใช้ในฟาร์มใหม่ของเขาในเคาน์ตีเซเนการัฐนิวยอร์กจอห์นสตันวางท่อระบายน้ำดินเหนียวยาว 72 ไมล์ (116 กม.) บนพื้นที่ 320 เอเคอร์ (1.3 กม. ^² ) ความพยายามนี้ทำให้ผลผลิตข้าวสาลีของเขาเพิ่มขึ้นจาก 12 บุชเชลต่อเอเคอร์เป็น 60 บุชเชล จอห์นสตัน "บิดาแห่งการระบายน้ำด้วยท่อในอเมริกา" ^{[ 12 ]}ยังคงสนับสนุนการระบายน้ำด้วยท่อตลอดชีวิตของเขา โดยให้เหตุผลว่าความสำเร็จทางการเกษตรของเขามาจากสูตร "D, C และ D" นั่นคือ ปุ๋ยคอก เครดิต และการระบายน้ำ^{[ 13 ]}

การขยายระบบระบายน้ำเป็นแง่มุมทางเทคนิคที่สำคัญของการขยายตัวไปทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกาในศตวรรษที่ 19 แม้ว่าที่ดินในสหรัฐอเมริกาจะถูกแบ่งตามระบบสำรวจที่ดินสาธารณะที่ กำหนดโดย พระราชบัญญัติที่ดินปี 1785แต่การพัฒนา โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ดินเพื่อการเกษตร มักถูกจำกัดด้วยอัตราที่ทำให้ที่ดินนั้นสามารถเพาะปลูกได้ ตัวอย่างเช่น แม้ว่าไอโอวาจะได้รับการยอมรับเป็นรัฐหนึ่งของสหรัฐอเมริกาในปี 1846 แผนที่ที่แสดงกรรมสิทธิ์ที่ดินบ่งชี้ว่าความหนาแน่นของประชากรในภูมิภาคตะวันตกเฉียงเหนือของไอโอวาต่ำกว่าค่าเฉลี่ยจนถึงช่วงทศวรรษ 1870 ซึ่งเป็นมุมหนึ่งของรัฐที่ยังคงขึ้นชื่อเรื่องระดับน้ำใต้ดินสูงและมีทะเลสาบและพื้นที่ ชุ่ม น้ำจำนวนมาก

รัฐทางตะวันตกมีข้อจำกัดที่คล้ายคลึงกันเกี่ยวกับการเพิ่มความเข้มข้นของการเกษตร หลายรัฐเสนอสิ่งจูงใจจากภาครัฐเพื่อปรับปรุงที่ดินสำหรับการเกษตร ตัวอย่างเช่น กฎหมายในรัฐอินเดียนาได้กระตุ้นให้เกิดกฎหมายของรัฐบาลกลางในปี 1850 ซึ่งกำหนดให้ขายที่ดินลุ่มในราคาลดให้กับเกษตรกร โดยมีเงื่อนไขว่าพวกเขาจะต้องระบายน้ำออกจากที่ดินและปรับปรุงที่ดินเพื่อเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร เพื่ออำนวยความสะดวกในการปรับปรุงดังกล่าว รัฐส่วนใหญ่จึงจัดตั้งหน่วยงานของรัฐเพื่อควบคุมการติดตั้งระบบระบายน้ำใต้ดิน แม้ในปัจจุบัน การเลือกตั้งท้องถิ่นในรัฐที่มีลักษณะชนบทมากขึ้นมักรวมถึงการเลือกตั้งสมาชิกของคณะกรรมการกำกับดูแลการระบายน้ำ ตัวอย่างเช่น ในรัฐมิชิแกนผู้ว่าการระบายน้ำประจำเทศมณฑลยังคงมาจากการเลือกตั้งโดยประชาชน

ในช่วงหลายทศวรรษหลังสงครามกลางเมืองอเมริการะบบระบายน้ำได้รับการขยายอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น เอกสารทางประวัติศาสตร์จากโอไฮโอ^{[ 14 ]}บันทึกไว้ว่าในปี พ.ศ. 2425 จำนวนพื้นที่ที่ระบายน้ำได้นั้นใกล้เคียงกับพื้นที่ที่ระบายน้ำได้ในทุกปีที่ผ่านมา ในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2473 กองอนุรักษ์พลเรือนได้เพิ่มระบบระบายน้ำแบบท่อทั่วภาคตะวันตกตอนกลางซึ่งส่วนใหญ่ยังคงใช้งานอยู่จนถึงปัจจุบัน

จนกระทั่งหลังสงครามโลกครั้งที่สอง เทคโนโลยีการติดตั้งกระเบื้องยังคงคล้ายคลึงกับวิธีการที่ใช้ครั้งแรกในปี 1838 แม้ว่าในภายหลังจะมีการใช้แผ่นซีเมนต์เข้ามาแทนที่กระเบื้องดินเผา และมีการใช้เครื่องจักรในการขุดร่องสำหรับวางกระเบื้อง แต่กระบวนการนี้ยังคงต้องใช้แรงงานมากและจำกัดอยู่เฉพาะผู้รับเหมาที่มีความเชี่ยวชาญเท่านั้น

เครื่องขุดร่อง ระบายน้ำแบบกลไกเครื่องแรกที่ประสบความสำเร็จ คือ Buckeye Steam Traction DitcherของJames B. Hillซึ่งคิดค้นขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1880 เครื่องขุดร่องของ Hill ใช้ในการระบายน้ำGreat Black Swampในโอไฮโอ^{[ 15 ]}ณ ปี 1995 เครื่องจักรบางส่วนของเขายังคงใช้งานอยู่ในนิวออร์ลีนส์ รัฐลุยเซียนา ออนแทรีโอ ประเทศแคนาดา และบางส่วนของแอฟริกา^{[ 16 ]}

การนำกระเบื้องพลาสติกมาใช้ช่วยลดทั้งต้นทุนการติดตั้งกระเบื้องและปริมาณแรงงาน แทนที่จะวางกระเบื้องซีเมนต์ทีละแผ่นต่อกันในร่อง ช่างติดตั้งกระเบื้องเพียงแค่คลี่เส้นกระเบื้องพลาสติกที่มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นออกมาเป็นแผ่นยาว ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 เมื่อรถแทรกเตอร์ขับเคลื่อนสี่ล้อขนาดใหญ่เริ่มเป็นที่นิยมในฟาร์มของอเมริกา อุปกรณ์ติดตั้งกระเบื้องแบบทำเองก็เริ่มปรากฏในตลาด ด้วยการทำให้การติดตั้งกระเบื้องมีราคาถูกลงและสามารถทำได้ตามตารางเวลาของเจ้าของที่ดิน เกษตรกรจึงสามารถระบายน้ำเฉพาะจุดที่มีปัญหาเรื่องความชื้นซึ่งอาจไม่ร้ายแรงพอที่จะต้องเสียค่าใช้จ่ายในการดำเนินการที่ซับซ้อนกว่า ด้วยวิธีนี้ เกษตรกรอาจได้รับผลผลิตทางการเกษตรเพิ่มขึ้นในขณะที่ประหยัดต้นทุนในการติดตั้งกระเบื้องได้

ในเชิงนิเวศวิทยา การขยายระบบระบายน้ำส่งผลกระทบเชิงลบอย่างมหาศาล สัตว์ป่าในพื้นที่ชุ่มน้ำหลายแสนชนิดประสบกับจำนวนประชากรที่ลดลงอย่างมาก เนื่องจากถิ่นที่อยู่อาศัยของพวกมันถูกแบ่งแยกและเปลี่ยนไปใช้ประโยชน์อื่นมากขึ้น แม้ว่าการล่าสัตว์เพื่อการค้าในเส้นทางอพยพของนกในภาคกลางจะเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้จำนวนนกน้ำหลายชนิดลดลงในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 แต่การสูญเสียแหล่งเพาะพันธุ์เนื่องจากการขยายตัวทางการเกษตรนั้นมีความสำคัญที่สุดอย่างแน่นอน แผนที่เก่าของรัฐทางตอนกลางของสหรัฐฯ แสดงให้เห็นว่าทะเลสาบและหนองน้ำหลายแห่งไม่มีอยู่แล้วหรือมีพื้นที่ลดลงอย่างมากในปัจจุบันการปรับปรุงทางน้ำ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการรวมและอำนวยความสะดวกในการไหลของน้ำจากพื้นที่เกษตรกรรม ก็มีส่วนทำให้เกิดความเสื่อมโทรมนี้เช่นกัน

การระบายน้ำผ่านท่อและการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับภูมิทัศน์ เช่น การระบายน้ำจากพื้นที่ชุ่มน้ำ ดินเปียก และการเปลี่ยนเส้นทางของลำธาร ส่งผลให้แม่น้ำเกิดการกัดเซาะมากขึ้น^{[ 17 ]}การตอบสนองของแม่น้ำเนื่องจากการระบายน้ำนี้เป็นผลมาจากการลดระยะเวลาการคงอยู่ของน้ำในภูมิทัศน์ ตัวอย่างเช่น ในอดีตปริมาณน้ำฝนจะถูกกักเก็บไว้ในพื้นที่ชุ่มน้ำและบนผิวดิน ระเหยอย่างต่อเนื่องหรือถูกใช้ผ่านการคายน้ำของพืช น้ำจะค่อยๆ ไหลผ่านภูมิทัศน์และในที่สุดก็ไหลลงสู่แม่น้ำ กระบวนการระบายน้ำผ่านท่อซึ่งใช้ในการทำให้ดินแห้งอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้มีการส่งน้ำไปยังแม่น้ำอย่างมีประสิทธิภาพมาก จนทำให้น้ำมีปริมาณมากขึ้นไหลลงสู่แม่น้ำ ผลของปริมาณน้ำที่มากขึ้นคือพลังงานในน้ำที่มากขึ้น สภาวะสมดุลแบบไดนามิกที่แม่น้ำดำรงอยู่มานานหลายศตวรรษ (การเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างช้าๆ และการขนส่งตะกอนในปริมาณจำกัดอย่างต่อเนื่อง) นั้นไม่สมดุล และในปัจจุบันก็ยังไม่สมดุล การสูญเสียสมดุลนี้ส่งผลให้เกิดการกัดเซาะตลิ่งอย่างรุนแรง ซึ่งทำให้มีปริมาณตะกอนมากเกินไปและส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติและแหล่งที่อยู่อาศัยในแม่น้ำ

ท่อระบายน้ำบางครั้งช่วยลดการกัดเซาะดินและการไหลบ่าของสารอาหารบางชนิด รวมถึงฟอสฟอรัส^{[ 18 ]}ฟอสฟอรัสเป็นสารอาหารที่สำคัญที่ต้องควบคุม เนื่องจากเป็นสารอาหารจำกัดในระบบนิเวศทางน้ำส่วนใหญ่ ดังนั้น ฟอสฟอรัสจึงเป็นตัวการหลักในการเกิดภาวะยูโทรฟิเคชันของน้ำผิวดิน อย่างไรก็ตาม สารอาหารจำกัดอีกชนิดหนึ่งคือไนโตรเจน ทำให้คุณภาพน้ำเสียหายอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนมีส่วนเกี่ยวข้องกับภาวะขาดออกซิเจนในอ่าว ท่อระบายน้ำบางครั้งช่วยเพิ่มคุณภาพน้ำ เนื่องจากน้ำไหลลงสู่พื้นดิน จากนั้นไหลผ่านท่อ แทนที่จะไหลออกจากทุ่งนาลงสู่คูน้ำ โดยพัดพาเอาดินและสารอาหารไปด้วย ดินสามารถกรองน้ำก่อนที่จะไหลลงสู่ลำธารและแม่น้ำ อย่างไรก็ตาม การระบายน้ำผ่านท่อระบายน้ำโดยไม่ผ่านการปรับปรุงพื้นผิว เช่น การไถพรวนเพื่อการอนุรักษ์หรือแนวกันชนริมน้ำ อาจก่อให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับคุณภาพน้ำได้เช่นกัน^{[ 19 ]}และน้ำที่ไหลออกจากท่อระบายน้ำมักมีไนโตรเจนสูงมาก นอกจากนี้ การระบายน้ำผ่านท่อระบายน้ำบางครั้งยังมีสารเคมีอื่นๆ ในระดับสูงมาก เนื่องจากรูปแบบพื้นผิวของการเกษตรอนุรักษ์มีประสิทธิภาพน้อยกว่าในระบบระบายน้ำแบบท่อ การปฏิบัติที่แตกต่างกัน เช่น การระบายน้ำแบบควบคุมหรือพื้นที่ชุ่มน้ำที่สร้างขึ้น อาจมีประสิทธิภาพมากกว่า^{[ 19 ]}ในพื้นที่ราบมาก ซึ่งภูมิประเทศตามธรรมชาติไม่ได้ให้ความลาดชันที่จำเป็นสำหรับการไหลของน้ำ สามารถขุด "บ่อน้ำเกษตร" เพื่อจัดหาท่อระบายน้ำที่มีทางออกเพียงพอ อย่างไรก็ตาม บ่อระบายน้ำอาจทำให้คุณภาพน้ำใต้ดินตกอยู่ในความเสี่ยง

การเลี้ยงปศุสัตว์แบบเข้มข้น (ILO) / การเลี้ยงสัตว์แบบรวมศูนย์ (CAFOs) ก่อให้เกิดความท้าทายในการกำจัดน้ำเสียจากปศุสัตว์ น้ำเสียจากปศุสัตว์มีสารอาหารที่มีคุณค่า แต่การนำไปใช้ผิดวิธีอาจนำไปสู่ปัญหาระบบนิเวศที่ร้ายแรง เช่น การเพิ่มปริมาณสารอาหาร การฉีดน้ำเสียลงดินโดยตรงเป็นวิธีการหนึ่งที่ผู้ใช้ปุ๋ยคอกใช้เพื่อเพิ่มการดูดซึมสารอาหาร ท่อระบายน้ำอาจเพิ่มการซึมของปุ๋ยคอกที่ฉีดลงสู่แหล่งน้ำผิวดิน เนื่องจากปุ๋ยคอกเหลวซึมผ่านดินและไหลออกจากทุ่งนาลงสู่แหล่งน้ำผ่านทางท่อระบายน้ำ

ปัจจุบัน มีโครงการริเริ่มหลายโครงการทั้งในระดับรัฐและระดับประเทศที่มุ่งแก้ไขปัญหาการสูญเสียแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่า โครงการหลายโครงการสนับสนุนและแม้กระทั่งชดเชยค่าใช้จ่ายให้แก่เกษตรกรสำหรับการขัดขวางการระบายน้ำในพื้นที่ชื้นแฉะเฉพาะจุดในที่ดินของตน ซึ่งมักทำได้โดยการทำลายท่อระบายน้ำหรือรื้อท่อระบายน้ำออก เจ้าของที่ดินมักได้รับการชดเชยบางส่วนหรือทั้งหมดสำหรับการสูญเสียความสามารถในการปลูกพืชในที่ดินนั้น โครงการดังกล่าวและความร่วมมือของเจ้าของที่ดินทั่วประเทศส่งผลดีอย่างมากต่อประชากรนกน้ำชนิดต่างๆ

• ระบบระบายน้ำ
• สมการการระบายน้ำ
• ระบบระบายน้ำ (การเกษตร)
• การควบคุมระดับน้ำใต้ดิน
• การควบคุมความเค็มโดยการระบายน้ำใต้ดิน
• สมการระยะห่างของท่อระบายน้ำโดยใช้สมดุลพลังงานของการไหลของน้ำใต้ดิน
• การวิจัยระบบระบายน้ำ
• ระบบรดน้ำ (การระบายน้ำ)