जल संसाधन: वैश्विक जल, पृष्ठीय जलविज्ञान व भूजल
1. वैश्विक जल संसाधन: संरचना, गुण, वितरण, ख़तरे व संरक्षण
जल अणु मुड़ा हुआ (H–O–H लगभग 104.5°) और प्रबल ध्रुवीय है, अतः पड़ोसी अणु हाइड्रोजन-बंध बनाते हैं। यह एक तथ्य उन गुणों की व्याख्या करता है जिन पर अभियंता निर्भर है: उच्च विशिष्ट ऊष्मा (लगभग 4.18 kJ/kg·K), जिससे झीलें व महासागर जलवायु को संतुलित रखते हैं; वाष्पन की उच्च गुप्त ऊष्मा, जिससे भू-पृष्ठ पर वाष्पन प्रमुख ऊर्जा-अवशोषक है; उच्च पृष्ठ तनाव, जो मृदा में केशिका उत्थान चलाता है; उच्च परावैद्युतांक, जो जल को "सार्वत्रिक विलायक" और अतः सरलता से प्रदूषित होने वाला बनाता है; और लगभग 4 °C पर घनत्व का उच्चिष्ठ, इसीलिए बर्फ़ तैरती है और झीलें ऊपर से नीचे जमती हैं, नीचे द्रव जल बचा रहता है। यही घनत्व–ताप वक्र झीलों का तापीय स्तरीकरण बनाता है, जो खंड 5 में आता है।
पृथ्वी के समस्त जल का लगभग 97% लवणीय है, महासागरों में। केवल लगभग 2.5–3% मीठा है, और उसका लगभग दो-तिहाई हिमटोपों व हिमनदों में बंद है, शेष अधिकांश भूजल है, और झीलें, नदियाँ, मृदा-नमी व वायुमंडल मिलकर मीठे जल का 1% से भी काफ़ी कम रखते हैं। अतः लोग वास्तव में जिस संसाधन का प्रयोग करते हैं वह विशाल भंडार नहीं, बल्कि एक छोटा, नवीकरणीय प्रवाह है — वर्षण का वह भाग जो प्रतिवर्ष अपवाह व पुनर्भरण बनता है। ख़तरे इसी से निकलते हैं: पुनर्भरण से तेज़ भूजल दोहन (गिरता जलस्तर, भू-धँसाव, तटीय जलभृतों में लवणीय अंतर्वेधन); मल-जल, उद्योग व कृषि से प्रदूषण; जलाशयों में गाद भरना; आर्द्रभूमियों का ह्रास; और बदलती जलवायु जो बदलती है कि वर्षा कब व कहाँ होती है। जल संरक्षण संतुलन के दोनों पक्षों पर कार्य करता है — माँग पर, वितरण में रिसाव नियंत्रण, मीटरन व मूल्य-निर्धारण, कुशल सिंचाई (टपक व फव्वारा), पुनर्चक्रण व पुनः प्रयोग द्वारा; और आपूर्ति पर, वर्षा जल संचयन, कृत्रिम पुनर्भरण और जलग्रहण उपचार द्वारा जो वर्षा को भूमि पर इतनी देर रोके कि वह अंतःस्यंदित हो सके।
2. जल-चक्र व जल संतुलन: वर्षण, अंतःस्यंदन, वाष्पोत्सर्जन व अपवाह
जल-चक्र एक बंद पाश है: जल महासागरों व भूमि से वाष्पित होता है, वाष्प के रूप में ले जाया जाता है, संघनित होकर वर्षण के रूप में गिरता है, और अपवाह या भूजल प्रवाह के रूप में समुद्र लौटता है। किसी भी जलग्रहण हेतु किसी भी अवधि में जल संतुलन P − R − G − E − T = ΔS है: वर्षण में से पृष्ठीय अपवाह, शुद्ध भूजल बहिर्प्रवाह, वाष्पन व वाष्पोत्सर्जन घटाने पर भंडारण में परिवर्तन। लंबी अवधि में ΔS ≈ 0 और संतुलन कहता है कि अपवाह वह है जो वाष्पोत्सर्जन के बाद वर्षण से बचता है। बिंदु वर्षा को क्षेत्रीय औसत में समांतर माध्य (समतल भूभाग, सघन मापी), थीसेन बहुभुज विधि (प्रत्येक मापी को उस क्षेत्र से भारित करना जो किसी अन्य की अपेक्षा उसके निकट है) या समवर्षा-रेखा (आइसोहाइटल) विधि (समान वर्षा की रेखाओं के बीच के क्षेत्र, जो भूभाग के ज्ञान का प्रयोग कर सकती है) से बदला जाता है।
अंतःस्यंदन मृदा में जल का प्रवेश है। तूफ़ान के दौरान पृष्ठ के रंध्र भरने और मृदा के भीगने से उसकी क्षमता घटती है, और हॉर्टन समीकरण उस क्षय का वर्णन करता है: f = f_c + (f₀ − f_c)e^(−kt), जहाँ f₀ प्रारंभिक व f_c अंतिम (स्थिर) अंतःस्यंदन क्षमता है। समाकलन से संचयी अंतःस्यंदन F(t) = f_c t + (f₀ − f_c)(1 − e^(−kt))/k मिलता है। अभिकल्प हेतु प्रायः एक औसत हानि दर पर्याप्त है: φ-सूचकांक वह नियत दर है जिसके ऊपर समस्त वर्षा प्रत्यक्ष अपवाह बनती है। वाष्पन पात्रों से मापा जाता है (Class A पात्र अधिक पढ़ता है और पात्र गुणांक, लगभग 0.7, से गुणा किया जाता है) और ऊर्जा संतुलन या द्रव्यमान स्थानांतरण से आकलित होता है; वाष्पोत्सर्जन (transpiration) वह जल है जो पौधे मृदा से खींचकर पत्तियों से छोड़ते हैं, और दोनों मिलकर वाष्पन-वाष्पोत्सर्जन हैं, जिसका विभव मान केवल जलवायु पर निर्भर है जबकि वास्तविक मान उपलब्ध जल से सीमित है। अपवाह वह है जो धारा तक पहुँचे: पृष्ठीय अपवाह व शीघ्र अंतःप्रवाह प्रत्यक्ष अपवाह बनाते हैं; मंद भूजल निस्सरण आधार प्रवाह है। छोटे जलग्रहण हेतु शिखर अपवाह दर तर्कसंगत (रेशनल) विधि से आकलित होती है, Q = CiA/3.6 (Q m³/s में, i mm/h में, A km² में), जहाँ C अपवाह गुणांक है और i संकेंद्रण काल तक चलने वाले तूफ़ान की तीव्रता।
| विधि | मापियों को कैसे भारित किया जाता है | कब सर्वोत्तम |
|---|---|---|
| समांतर माध्य | समान रूप से | समतल भूभाग, समान रूप से फैले मापी |
| थीसेन बहुभुज | प्रत्येक मापी के उस क्षेत्र से जो अन्य की अपेक्षा उसके निकट है | असमान मापी-अंतर; जाल हेतु भार एक बार तय |
| समवर्षा-रेखा | समवर्षा-रेखाओं के बीच के क्षेत्र से, उनके माध्य मान पर | पहाड़ी भूभाग; कुशलता से खींचने पर सबसे यथार्थ |
3. जलालेख, इकाई जलालेख, जलस्तर–निस्सरण, जलाशय व वर्षा जल संचयन
प्रवाह जलालेख किसी धारा-खंड पर निस्सरण को समय के विरुद्ध आलेखित करता है। इसमें आरोही भुजा, शिखर व अवरोही (अवनमन) भुजा होती है, और यह आधार प्रवाह पर टिका रहता है; आधार प्रवाह को अलग करने पर (उठान के आरंभ से अवनमन के किसी बिंदु तक सीधी रेखा द्वारा) प्रत्यक्ष अपवाह जलालेख बचता है, जिसका क्षेत्रफल प्रत्यक्ष अपवाह का आयतन है। D अवधि का इकाई जलालेख वह प्रत्यक्ष अपवाह जलालेख है जो जलग्रहण पर D घंटों तक नियत दर से समान रूप से गिरी 1 cm प्रभावी वर्षा से उत्पन्न हो। यह दो मान्यताओं पर टिका है — रैखिकता (3 cm प्रभावी वर्षा का तूफ़ान तीन गुना कोटियाँ देता है) व काल-निश्चरता (वही तूफ़ान जब भी गिरे, वही अनुक्रिया देता है) — अतः जटिल तूफ़ान को विलंबित, मापित इकाई जलालेखों के अध्यारोपण से हल किया जाता है। चूँकि इसका आयतन जलग्रहण पर 1 cm है, इसके नीचे का क्षेत्रफल जलग्रहण क्षेत्र तय करता है: A = ΣQ·Δt/(0.01 m)। D-घंटे के इकाई जलालेख को S-वक्र (D-घंटे के इकाई तूफ़ानों की अनंत शृंखला की अनुक्रिया) से दूसरी अवधि में बदला जाता है, और फिर बाढ़ जलालेख को जलाशयों या वाहिकाओं से मार्गित किया जाता है।
निस्सरण कभी-कभी मापा जाता है पर जलस्तर (स्टेज) निरंतर अभिलेखित होता है, अतः जलस्तर–निस्सरण संबंध (रेटिंग वक्र) बैठाया जाता है, प्रायः Q = C(G − a)ⁿ, जहाँ G मापी पाठ्यांक है और a शून्य प्रवाह का मापी पाठ्यांक; लघुगणक लेने पर यह सीधी रेखा बनता है जो न्यूनतम वर्ग से बैठाई जाती है। जलाशय क्षमता ऐसी रखी जाती है कि भंडारण सूखे दौरों में प्रवाह चलाए: द्रव्यमान-वक्र (रिप्ल) विधि संचयी अंतर्वाह व माँग रेखा खींचकर सबसे बड़ा अंतर पढ़ती है, और तुल्य अंकगणित अनुक्रमिक-शिखर (सीक्वेंट-पीक) कलनविधि है, K_t = max(0, Kt−1 + D_t − Q_t), जिसका सबसे बड़ा K आवश्यक सक्रिय भंडारण है। सक्रिय भंडारण के नीचे अवसाद हेतु आरक्षित मृत भंडारण होता है। पृष्ठीय जल प्रबंधन उपयोगकर्ताओं में आवंटन, न्यूनतम पर्यावरणीय प्रवाह, बाढ़ नियंत्रण और संचित जल की गुणता समेटता है। वर्षा जल संचयन छतों व पक्के क्षेत्रों से वर्षा को भंडारण या पुनर्भरण हेतु एकत्र करता है: संचयनीय आयतन जलग्रहण क्षेत्र × वर्षा × अपवाह गुणांक (कठोर छत हेतु लगभग 0.8) है, V = A·P·C, और टंकी नियोजित निकासी पर सबसे लंबे शुष्क काल हेतु आकारित होती है।
4. भूजल: जलभृत, उनके प्राचल, डार्सी नियम व स्थिर कूप द्रवचालिकी
भू-पृष्ठ के नीचे असंतृप्त (वेडोज़) क्षेत्र बड़े रंध्रों में वायु सहित चूषण के अधीन जल रखता है; उसके नीचे संतृप्त क्षेत्र जलस्तर (वॉटर टेबल) से आरंभ होता है, जहाँ रंध्र दाब वायुमंडलीय है। जो संरचना उपयोगी मात्रा में जल संचित व संचरित दोनों करे वह जलभृत है (बालू, बजरी, विभंजित या कार्स्टी शैल); जो जल संचित करे पर बहुत धीरे संचरित करे वह जलरोधी-अर्ध (एक्विटार्ड) है (गादयुक्त मृत्तिका); जो दोनों न करे वह जलरुद्ध (एक्विक्लूड) (ठोस मृत्तिका) या जलविमुख (एक्विफ़्यूज) (अविभंजित ग्रेनाइट) है। अपरिरुद्ध जलभृत की ऊपरी सीमा जलस्तर है; परिरुद्ध जलभृत परिरोधी परतों के बीच दबा है और उसका जल दाब में है, अतः कुएँ में जल दाबमितीय पृष्ठ तक उठता है और यदि वह पृष्ठ भूमि से ऊपर हो तो स्वतः बहता है (उत्स्रुत/आर्टीज़ियन कुआँ)। अवलंबित (पर्चड) जलस्तर मुख्य जलस्तर के ऊपर मृत्तिका के किसी स्थानीय लेंस पर टिका होता है।
जलभृत प्राचल ये हैं: सरंध्रता n, रिक्त अंश; विशिष्ट लब्धि S_y, आयतन का वह अंश जो गुरुत्व से निकल जाए (सदा n से कम, अंतर पृष्ठ तनाव से रुकी विशिष्ट धारण है); द्रवचालित चालकता K (m/d), जो माध्यम व तरल दोनों पर निर्भर है, आंतरिक पारगम्यता k = Kμ/(ρg) से भिन्न, जो केवल माध्यम का गुण है; मोटाई b के जलभृत हेतु पारेषणता (ट्रांसमिसिविटी) T = Kb, इकाई प्रवणता पर प्रति इकाई चौड़ाई प्रवाह; और भंडारण गुणांक S, शीर्ष की प्रति इकाई गिरावट पर प्रति इकाई पृष्ठ क्षेत्र मुक्त आयतन — अपरिरुद्ध जलभृत हेतु लगभग S_y (0.05–0.3), पर परिरुद्ध हेतु केवल 10⁻⁵ से 10⁻³, जिसका जल रंध्रों के निकास से नहीं बल्कि जलभृत के संपीडन व जल के प्रसार से आता है। डार्सी नियम कहता है कि प्रवाह द्रवचालित प्रवणता के समानुपाती है: Q = KiA, या डार्सी फ़्लक्स q = Q/A = Ki। जल वास्तव में केवल रंध्रों से चलता है, अतः रिसन (औसत रैखिक) वेग v = Ki/n है — q से तेज़, और वही बताता है कि संदूषक कितनी शीघ्र पहुँचेगा। डार्सी नियम स्तरीय प्रवाह हेतु मान्य है, जिसका व्यवहार में अर्थ है कण रेनॉल्ड्स संख्या लगभग 1 से कम।
जलभृत का पूर्ण वेधन करने वाले कुएँ की ओर स्थिर प्रवाह उसके चारों ओर बेलनों पर डार्सी नियम लगाने से निकलता है। परिरुद्ध जलभृत में (थीम): Q = 2πKb(h₂ − h₁)/ln(r₂/r₁) = 2πT(s₁ − s₂)/ln(r₂/r₁), जहाँ r₁ < r₂ त्रिज्याओं पर h शीर्ष व s अवनमन है। अपरिरुद्ध जलभृत में (ड्यूपुई–थीम) संतृप्त मोटाई स्वयं कुएँ की ओर घटती है, अतः शीर्ष वर्ग में आते हैं: Q = πK(h₂² − h₁²)/ln(r₂/r₁)। प्रभाव त्रिज्या R वह है जहाँ अवनमन शून्य हो, और r₂ = R, h₂ = H रखने पर कुएँ की लब्धि उसके अवनमन से मिलती है। दो पड़ोसी कुओं के अवनमन शंकु अतिव्याप्त होते हैं और उनके अवनमन जुड़ते हैं, इसीलिए कुओं के बीच दूरी महत्त्व रखती है।
| गुण | अपरिरुद्ध | परिरुद्ध |
|---|---|---|
| ऊपरी सीमा | जलस्तर, वायुमंडलीय दाब पर | परिरोधी परत; जल दाब में |
| भंडारण गुणांक | ≈ S_y, लगभग 0.05–0.3 | लगभग 10⁻⁵ से 10⁻³ |
| पंपित जल का स्रोत | रंध्रों का गुरुत्व निकास | जलभृत संपीडन व जल प्रसार |
| स्थिर कूप समीकरण | Q = πK(h₂² − h₁²)/ln(r₂/r₁) | Q = 2πKb(h₂ − h₁)/ln(r₂/r₁) |
| पृष्ठीय प्रदूषण हेतु भेद्यता | उच्च: सीधे ऊपर से पुनर्भरित | कम: पुनर्भरण क्षेत्र के अतिरिक्त संरक्षित |
मुख्य बिंदु
- पृथ्वी का लगभग 97% जल लवणीय है और अधिकांश मीठा जल बर्फ़ या भूजल है; उपयोगी संसाधन वार्षिक नवीकरणीय प्रवाह है, अतः संधारणीय लब्धि पुनर्भरण से तय होती है, भंडारण से नहीं।
- जल संतुलन P − R − G − E − T = ΔS; हॉर्टन f = f_c + (f₀ − f_c)e^(−kt) व F = f_c t + (f₀ − f_c)(1 − e^(−kt))/k; तर्कसंगत विधि Q = CiA/3.6, m³/s, mm/h व km² में।
- D-घंटे का इकाई जलालेख D घंटों में 1 cm प्रभावी वर्षा की अनुक्रिया है; रैखिकता व काल-निश्चरता अध्यारोपण की अनुमति देती हैं, और इसका क्षेत्रफल ÷ 1 cm जलग्रहण क्षेत्र देता है।
- रेटिंग वक्र Q = C(G − a)ⁿ; जलाशय भंडारण द्रव्यमान वक्र या अनुक्रमिक-शिखर K_t = max(0, Kt−1 + D_t − Q_t) से; वर्षा जल संचयन V = A·P·C।
- T = Kb; S अपरिरुद्ध में ≈ S_y पर परिरुद्ध में 10⁻⁵–10⁻³; डार्सी q = Ki व रिसन वेग Ki/n; थीम Q = 2πKb Δh/ln(r₂/r₁), ड्यूपुई Q = πK(h₂² − h₁²)/ln(r₂/r₁)।
अभ्यास प्रश्न (15)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
ठंडी जलवायु में झीलें ऊपर से नीचे जमती हैं और बर्फ़ के नीचे द्रव जल बनाए रखती हैं, मुख्यतः क्योंकि:
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उत्तर: A — जल का घनत्व लगभग 4 °C पर उच्चिष्ठ होता है, अतः ठंडा जल व बर्फ़ ऊपर रहते हैं
हाइड्रोजन बंधन जल को लगभग 4 °C पर घनत्व उच्चिष्ठ देता है। जब पृष्ठ उससे नीचे ठंडा होता है, ठंडा जल हल्का होकर ऊपर रहता है, फिर जमता है; बर्फ़ और भी कम घनी होकर तैरती है और नीचे के जल को ऊष्मारोधित करती है। विकल्प B घनत्वों को उलटा रखता है।पृथ्वी के जल के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?
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उत्तर: A — इसका लगभग 97% लवणीय है; B — अधिकांश मीठा जल हिमटोपों व हिमनदों में है; D — तटीय जलभृत का अति-दोहन उसमें समुद्री जल खींच सकता है
(a) व (b) मानक बजट हैं: लगभग 97% लवणीय, और मीठे जल का लगभग दो-तिहाई जमा हुआ। (d) लवणीय अंतर्वेधन है, जो तब होता है जब पंपन मीठे-जल शीर्ष को उससे नीचे कर दे जो लवण-जल कील को रोकता है। (c) असत्य है: अजमे मीठे जल का अधिकांश भूजल में है, पृष्ठीय जल में नहीं; झीलें व नदियाँ उसका 1% से भी काफ़ी कम रखती हैं।2 km² के नगरीय जलग्रहण का अपवाह गुणांक 0.5 है। तर्कसंगत विधि से संकेंद्रण काल तक चलने वाली 60 mm/h वर्षा तीव्रता हेतु शिखर अपवाह, m³/s में, क्या है? उत्तर दो दशमलव स्थानों तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 16.67
Q = CiA/3.6 = 0.5 × 60 × 2/3.6 = 60/3.6 = 16.67 m³/s। गुणक 3.6 mm/h × km² को m³/s में बदलता है (1 km² पर 1 mm/h = 1000 m³/h = 0.278 m³/s)। इसे भूलने से 60 मिलता है, जो किसी सुसंगत इकाई में नहीं।अंतःस्यंदन क्षमता f₀ = 8 cm/h, f_c = 2 cm/h व k = 1.5 h⁻¹ के साथ हॉर्टन समीकरण का पालन करती है। यदि वर्षा तीव्रता पूरे समय क्षमता से अधिक हो, तो पहले 2 घंटों में कुल कितनी गहराई जल अंतःस्यंदित होता है, cm में? उत्तर दो दशमलव स्थानों तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 7.8
F = f_c t + (f₀ − f_c)(1 − e^(−kt))/k = 2 × 2 + (8 − 2)(1 − e^(−3))/1.5 = 4 + 6 × 0.9502/1.5 = 4 + 3.80 = 7.80 cm। केवल अंतिम दर (2 × 2 = 4 cm) लेना आरंभ की ऊँची क्षमता छोड़ता है; t = 2 h पर f (2.30 cm/h) × 2 h लेना 4.60 cm देता है।निम्न में से कौन-सी इकाई जलालेख सिद्धांत की मान्यताएँ हैं?
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उत्तर: A — प्रभावी वर्षा जलग्रहण पर समान है; B — प्रत्यक्ष अपवाह की कोटियाँ प्रभावी वर्षा की गहराई के समानुपाती हैं; C — दी गई अवधि का तूफ़ान जब भी गिरे, वही अनुक्रिया देता है
(a) समान प्रभावी वर्षा, (b) रैखिकता व (c) काल-निश्चरता वे मान्यताएँ हैं जो अध्यारोपण की अनुमति देती हैं। (d) असत्य है: इकाई जलालेख प्रत्यक्ष अपवाह जलालेख है, जो आधार प्रवाह अलग करने के बाद मिलता है; आधार प्रवाह केवल बाढ़ जलालेख बनाते समय वापस जोड़ा जाता है।4-घंटे के इकाई जलालेख की 4-घंटे के अंतराल पर पढ़ी गई कोटियों का योग 300 m³/s है। जलग्रहण का क्षेत्रफल, km² में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 432
अपवाह आयतन ΣQ·Δt = 300 × 4 × 3600 = 4.32 × 10⁶ m³ है, और यह जलग्रहण पर 1 cm = 0.01 m के बराबर है, अतः A = 4.32 × 10⁶/0.01 = 4.32 × 10⁸ m² = 432 km²। यह भूलना कि गहराई 1 cm है, 1 m नहीं, 4.32 km² देता है।किसी मापन स्थल पर रेटिंग वक्र Q = 20(G − 1)^1.5 है, जहाँ Q m³/s में व मापी पाठ्यांक G m में है। मापी 5 m पढ़ने पर निस्सरण, m³/s में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 160
Q = 20(5 − 1)^1.5 = 20 × 4^1.5 = 20 × 8 = 160 m³/s। नियतांक a = 1 m शून्य प्रवाह पर मापी पाठ्यांक है; उसे घटाना भूलने से 20 × 5^1.5 = 223.6 m³/s मिलता है।किसी जलाशय को प्रति माह नियत 7 Mm³ देना है। छह क्रमिक महीनों के अंतर्वाह 10, 4, 2, 3, 12 व 15 Mm³ हैं। आरंभ में जलाशय भरा मानकर अनुक्रमिक-शिखर विधि से कितना सक्रिय भंडारण आवश्यक है, Mm³ में?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 12
K_t = max(0, Kt−1 + 7 − Q_t): 0, 3, 8, 12, 7, 0। सबसे बड़ा संचयी घाटा, 12 Mm³, आवश्यक भंडारण है। अकेला सबसे बुरा महीना (घाटा 5) इसे कम आँकता है, क्योंकि आर्द्र महीनों के भरने से पहले महीने 2 से 4 के घाटे जुड़ते जाते हैं।किसी घर की छत का क्षेत्रफल 150 m² है और वार्षिक वर्षा 800 mm है। अपवाह गुणांक 0.8 लेकर एक वर्ष में कितना वर्षा जल संचित किया जा सकता है, m³ में?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 96
V = A × P × C = 150 × 0.8 × 0.8 = 96 m³। अपवाह गुणांक छोड़ने से 120 m³ मिलता है, जो भीगने, छींटों व प्रथम-प्रवाह विचलन की हानियों की उपेक्षा करता है।समान पदार्थ के एक परिरुद्ध व एक अपरिरुद्ध जलभृत समान क्षेत्र पर शीर्ष में समान गिरावट दिखाते हैं। अपरिरुद्ध की तुलना में परिरुद्ध जलभृत ने कितना जल मुक्त किया है?
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उत्तर: A — बहुत कम जल, क्योंकि उसका भंडारण गुणांक कई कोटि छोटा है
अपरिरुद्ध जलभृत अपने रंध्र खाली करता है, S ≈ S_y ≈ 0.05–0.3; परिरुद्ध जलभृत संतृप्त रहता है और केवल संपीडन व प्रसार से जल देता है, S ≈ 10⁻⁵–10⁻³। अतः वही शीर्ष गिरावट सैकड़ों से हज़ारों गुना कम जल मुक्त करती है। विकल्प D ग़लत है क्योंकि प्रत्यास्थ भंडारण शीर्ष गिरते ही जल मुक्त करता है।किसी जलभृत की द्रवचालित चालकता 50 m/d व सरंध्रता 0.25 है, और द्रवचालित प्रवणता 0.002 है। भूजल का औसत रिसन वेग, m/d में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 0.4
डार्सी फ़्लक्स q = Ki = 50 × 0.002 = 0.1 m/d; जल केवल रंध्रों से चलता है, अतः v = q/n = 0.1/0.25 = 0.4 m/d। 0.1 m/d बताना प्रति इकाई कुल क्षेत्र फ़्लक्स देता है, जल की चाल नहीं।एक कुआँ 20 m मोटे परिरुद्ध जलभृत (K = 40 m/d) का पूर्ण वेधन करता है। स्थिर पंपन में 10 m व 100 m दूर प्रेक्षण कुओं के अवनमन में 2 m का अंतर है। पंपन दर, m³/d में, क्या है? उत्तर निकटतम पूर्ण संख्या तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 4366
थीम: Q = 2πKb(s₁ − s₂)/ln(r₂/r₁) = 2π × 40 × 20 × 2/ln 10 = 10 053/2.3026 = 4366 m³/d। ln 10 के स्थान पर log₁₀ 10 = 1 लेने से 10 053 m³/d मिलता है, 2.303 गुना अधिक; T = Kb = 800 m²/d ही मायने रखने वाला गुणनफल है।एक कुआँ K = 30 m/d वाले अपरिरुद्ध जलभृत से स्थिर अवस्था में पंप करता है। उससे 10 m व 100 m दूर प्रेक्षण कुओं पर संतृप्त मोटाइयाँ 36 m व 40 m हैं। निस्सरण, m³/d में, क्या है? उत्तर निकटतम पूर्ण संख्या तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 12443
ड्यूपुई–थीम: Q = πK(h₂² − h₁²)/ln(r₂/r₁) = π × 30 × (1600 − 1296)/ln 10 = π × 30 × 304/2.3026 = 28 651/2.3026 = 12 443 m³/d। 38 m औसत मोटाई से परिरुद्ध सूत्र लगाने पर भी 2π × 30 × 38 × 4/2.3026 = 12 443 मिलता है, क्योंकि h₂² − h₁² = (h₂ + h₁)(h₂ − h₁) — औसत मोटाई लेने पर दोनों ठीक मेल खाते हैं। उत्तर 12443 के रूप में दर्ज करें।विशिष्ट लब्धि 0.25 वाले अपरिरुद्ध जलभृत में 1 km² क्षेत्र पर जलस्तर 2 m गिरता है। भंडारण से कितना जल आयतन निकाला गया है, m³ में?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 500000
ΔV = S_y × A × Δh = 0.25 × 10⁶ × 2 = 5 × 10⁵ m³। विशिष्ट लब्धि के स्थान पर सरंध्रता लेना इसे अधिक आँकता है, क्योंकि विशिष्ट धारण गुरुत्व के विरुद्ध रंध्रों में रहती है। उत्तर 500000 के रूप में दर्ज करें।जलभृतों व डार्सी नियम के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?
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उत्तर: A — पारेषणता द्रवचालित चालकता × संतृप्त मोटाई है; B — विशिष्ट लब्धि सदा सरंध्रता से कम है; D — एक्विटार्ड जल संचित करता है पर उसे केवल धीरे संचरित करता है
(a) T = Kb। (b) S_y = n − विशिष्ट धारण, और धारण कभी शून्य नहीं। (d) एक्विटार्ड की परिभाषा है। (c) असत्य है: डार्सी नियम स्तरीय-प्रवाह नियम है, लगभग 1 से कम कण रेनॉल्ड्स संख्या हेतु मान्य; कुओं के पास मोटी बजरी में प्रवाह अ-डार्सी हो सकता है।