Untuk merancang suatu sistem drainase, yang harus diketahui adalah jumlah air yang harus dibuang dari lahan dalam jangka waktu tertentu, hal ini dilakukan untuk menghindari kenaikan air permukaan. Membuang kelebihan air di lahan memiliki dua manfaat yaitu (1) mencegah terjadinya genangan air pada lahan (2) membuang air dari zona akar, sehingga garam-garam yang dibawa oleh irigasi tidak dapat mencapai konsentrasi yang akan berbahaya bagi tanaman.
Untuk menentukan besarnya laju drainase beberapa faktor perlu dipertimbangkan antara lain, (1) kondisi alam yang beragam, dan (2) jumlah air yang akan dibuang. Oleh karena itu pekerjaan lapangan harus dilakukan untuk mencari tahu bagaimana kondisi tanah, kondisi air, kadar garam dan jumlah air yang harus dipertahankan. Untuk menghitung kebutuhan drainase, harus dilakukan analisis keseimbangan air secara keseluruhan daerah yang akan di drainase seperti terlihat pada Gambar.
Gambar 30. Konsep keseimbangan air di lahan
Keseimbangan air biasanya diperhitungkan dalam jangka waktu rata-rata satu tahun. Masalah penggenangan dan salinitas juga harus dipertimbangkan dalam memper-hitungkan keseimbangan air. Terutama untuk tahun-tahun tertentu, misalnya tahun yang sangat kering atau satu tahun dengan curah hujan ekstrim, atau bahkan untuk jangka waktu tertentu misalnya musim tanam atau musim hujan.
Permukaan Air Tanah
Permukaan air tanah adalah batas atas dari air tanah. Hal ini didefinisikan sebagai tempat dimana titik tekanan air di tanah sama dengan tekanan atmosfer. Di bawah permukaan air tanah, semua pori-pori tanah terisi oleh air, al ini dikenal sebagai zona jenuh seperti terlihat pada Gambar 8.13.
Gambar 31. Permukaan air tanah
Umumnya aliran air tanah yang menuju saluran pembuangan terjadi pada zona jenuh. Di atas permukaan air, ada zona di mana pori-pori tanah diisi sebagian oleh air dan sebagian udara, dan zona tersebut merupakan zona tak jenuh. Air di zona tak jenuh berasal dari hujan atau air irigasi yang telah masuk ke dalam tanah, dan yang berasal dari kenaikan kapiler air tanah. Zona tak jenuh sangat penting bagi pertumbuhan tanaman. Pada zona ini akar tanaman mengambil air dari dalam tanah.
Tinggi permukaan air selalu berubah seiring dengan waktu, setelah irigasi atau terjadi hujan akan terjadi kenaikan permukaan air dan diikuti oleh penurunan bertahap karena aliran air menuju sistem drainase.
Ketinggian permukaan air perlu diukur adalah untuk mengetahui ketinggian permukaan air tertinggi (maksimum), rata-rata dan minimum atau terendah setiap tahunnya. Ketinggian permukaan air tanah selalu berubah akibat adanya pengisian kembali air tanah oleh hujan atau irigasi.
Dengan alasan ini, maka pengukuran tinggi permukaan air tanah harus dilakukan pada interval yang sering, setidaknya untuk jangka waktu satu tahun. Interval antara pembacaan tidak boleh melebihi satu bulan, tetapi dua minggu mungkin lebih baik. Semua pengukuran tinggi permukaan air tanah di daerah yang akan di drainase harus dilakukan sedini mungkin, dan dilakukan selama rentang waktu sesingkat mungkin sehingga gambaran yang lengkap dari permukaan air dalam rentang waktu itu dapat diperoleh.