पर्यावरणीय भू-विज्ञान III: जल विज्ञान और जल-भूविज्ञान, भारत की द्रोणियाँ और भूजल प्रांत, डार्सी नियम, द्रवचालित चालकता, उतार-चढ़ाव, अनुरेखक, अवतलन, भूजल का अति-उपयोग और प्रदूषण, घाइबेन-हर्ज़बर्ग संबंध, संसाधन दोहन और संरक्षण, और प्राकृतिक आपदाएँ

यह अध्याय इकाई IV पूरी करता है। इसमें जल विज्ञान और जल-भूविज्ञान, जलभृतों के प्रकार और भारत की द्रोणियाँ तथा भूजल प्रांत; डार्सी नियम, उसकी वैधता और भू-पदार्थों की द्रवचालित चालकता, एक निस्सरण और एक रिसाव वेग हल सहित; भूजल उतार-चढ़ाव, अनुरेखक, भूमि अवतलन, अति-उपयोग के प्रभाव, भूजल गुणवत्ता और प्रदूषण, और भारत में उनके आकलन हेतु प्रयुक्त श्रेणियाँ; मीठे और खारे जल के बीच घाइबेन-हर्ज़बर्ग संबंध, हल सहित; प्राकृतिक संसाधनों का अन्वेषण और दोहन तथा उनकी पर्यावरणीय लागत, और अनवीकरणीय संसाधनों का संरक्षण; और प्रलयकारी भूवैज्ञानिक आपदाएँ, बाढ़, भूस्खलन, भूकंप, ज्वालामुखीयता, हिमस्खलन, सुनामी और बादल फटना, उनकी भविष्यवाणी और शमन सहित, आते हैं।

1. जल विज्ञान, जल-भूविज्ञान और भारत के भूजल प्रांत

जल विज्ञान सतह पर और उसके ऊपर जल की उपस्थिति और गति का अध्ययन करता है; इसका मूल लेखा किसी जलग्रहण का जल संतुलन है, P = ET + R + ΔS, जिसमें वर्षण वाष्पोत्सर्जन, अपवाह और भंडारण में परिवर्तन के बीच बँटता है। जल-भूविज्ञान सतह के नीचे जल का अध्ययन करता है। जल-स्तर के नीचे भूमि संतृप्त है; उसके ऊपर असंतृप्त (वैडोज़) क्षेत्र है। जलभृत एक संतृप्त शैल-समूह है जो उपयोगी मात्रा में जल का भंडारण और पारगमन करता है, जैसे बालू, बजरी, विभंजित चट्टान या कार्स्ट चूना पत्थर; जलमंदक जल को धीरे पारगमित करता है, जलरोधक (मृत्तिका) भंडारण करता है पर मुश्किल से पारगमित करता है, और जलअभेद्य (अविभंजित ग्रेनाइट) न भंडारण करता है न पारगमन।

जलभृत प्रकारविवरणकुएँ का व्यवहार
अपरिरुद्धइसकी ऊपरी सतह जल-स्तर है, असंतृप्त क्षेत्र द्वारा वायुमंडल के लिए खुली; सीधे ऊपर से पुनर्भरितजल, जल-स्तर के स्तर पर खड़ा रहता है; सतही प्रदूषण के प्रति असुरक्षित
परिरुद्धऊपर और नीचे जलरोधकों या जलमंदकों से घिरा; दाब में जल; वहाँ पुनर्भरित जहाँ जलभृत सतह पर निकलता हैजल जलभृत के शीर्ष से ऊपर दाबमितीय (विभवमितीय) सतह तक उठता है, और यदि वह सतह भूमि के ऊपर हो तो उत्स्रुत कुएँ में सतह पर बहता है
आसीनएक स्थानीय अभेद्य परत द्वारा मुख्य जल-स्तर के ऊपर धारित छोटा संतृप्त लेंससीमित, मौसमी आपूर्ति

रंध्रों का सारा जल निकाला नहीं जा सकता: विशिष्ट प्राप्ति वह अंश है जो गुरुत्व से निकल जाता है और विशिष्ट धारण वह अंश जो पृष्ठ तनाव से रुका रहता है, और दोनों मिलकर सरंध्रता के बराबर हैं। मृत्तिका की सरंध्रता अधिक पर विशिष्ट प्राप्ति बहुत कम है, इसीलिए वह ख़राब जलभृत है। भंडारण गुणांक प्रति इकाई क्षेत्र प्रति इकाई शीर्ष-पतन पर मुक्त आयतन है, और पारगम्यता, T = Kb, द्रवचालित चालकता और संतृप्त मोटाई का गुणनफल, मापती है कि पूरी जलभृत मोटाई कितना जल पारगमित कर सकती है। भारत का भूजल कुछ व्यापक प्रांतों में मिलता है। सिंधु-गंगा-ब्रह्मपुत्र मैदानों के जलोढ़ जलभृत मोटे, विस्तृत और अत्यधिक उत्पादक हैं। प्रायद्वीप का कठोर-शैल भूभाग, ग्रेनाइट, नाइस और दक्कन बेसाल्ट, जो देश के मोटे तौर पर दो-तिहाई भाग के नीचे है, में प्राथमिक सरंध्रता कम है, अतः जल केवल अपक्षयित आवरण और विभंगों में धारित होता है, और प्राप्ति कम तथा शीघ्र समाप्त होने वाली है। तटीय अवसादी जलभृत उत्पादक हैं पर लवणता से संकटग्रस्त, और मरुस्थलीय तथा हिमालयी प्रदेशों के अपने सीमित तंत्र हैं। प्रमुख नदी द्रोणियाँ, उत्तर में गंगा (सबसे बड़ी), सिंधु और ब्रह्मपुत्र तथा प्रायद्वीप में गोदावरी, कृष्णा, महानदी, कावेरी, नर्मदा और ताप्ती, सतही-जल संसाधन का ढाँचा बनाती हैं।

2. डार्सी नियम, उसकी वैधता और द्रवचालित चालकता

हेनरी डार्सी ने 1856 में दिजों के फव्वारों हेतु बालू निस्यंदकों पर प्रयोग करते हुए पाया कि किसी सरंध्र माध्यम से निस्सरण द्रवचालित प्रवणता और अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल के अनुपात में होता है: Q = K i A, जहाँ K द्रवचालित चालकता, i = Δh ÷ L द्रवचालित प्रवणता (प्रवाह लंबाई पर शीर्ष में गिरावट) और A क्षेत्रफल है। डार्सी फ़्लक्स, q = Q ÷ A = K i, की इकाई वेग की है पर यह वह गति नहीं जिससे जल चलता है, क्योंकि जल केवल रंध्रों से बहता है; औसत रैखिक (रिसाव) वेग v = K i ÷ nₑ है, जहाँ nₑ प्रभावी सरंध्रता है, और रिसाव वेग ही तय करता है कि कोई प्रदूषक कितनी तेज़ी से चलता है। उदाहरण के लिए, K = 10 m/दिन, 1,000 m पर 2 m शीर्ष-पतन (i = 0.002) और 50 m चौड़े तथा 10 m मोटे अनुप्रस्थ काट (A = 500 m²) वाले जलभृत में Q = 10 × 0.002 × 500 = 10 m³/दिन; nₑ = 0.25 के साथ रिसाव वेग 10 × 0.002 ÷ 0.25 = 0.08 m/दिन है, अतः किसी संदूषक को एक किलोमीटर चलने में 30 वर्ष से अधिक लगते हैं।

डार्सी नियम केवल स्तरीय प्रवाह हेतु वैध है, जिसमें श्यान बल प्रधान होते हैं: व्यवहार में जहाँ कण आकार पर आधारित रेनॉल्ड्स संख्या लगभग 1 से 10 से कम हो, जो बालू और गाद से होकर लगभग सारे प्राकृतिक भूजल प्रवाह को आच्छादित करता है। यह कुओं के निकट स्थूल बजरी, बड़े विभंगों और कार्स्ट नलिकाओं से होकर विक्षुब्ध प्रवाह में विफल हो जाता है, और एक संतृप्त, दृढ़ माध्यम मानता है; बहुत सूक्ष्म मृत्तिकाओं में निम्न प्रवणताओं पर प्रवाह भी कठोर अनुपातिकता से हट सकता है। द्रवचालित चालकता माध्यम और तरल (उसके घनत्व और श्यानता) दोनों पर निर्भर है: स्वच्छ बजरी हेतु सामान्य मान 10⁻³ से 10⁻¹ m/s, स्वच्छ बालू हेतु 10⁻⁵ से 10⁻³ m/s, गाद हेतु 10⁻⁸ से 10⁻⁶ m/s और अविभंजित मृत्तिका हेतु 10⁻⁹ m/s से कम हैं, जो दस से अधिक परिमाण-कोटियों की सीमा है। इसे प्रयोगशाला में स्थिर-शीर्ष और पतनशील-शीर्ष पारगम्यतामापियों से और क्षेत्र में पंपिंग परीक्षणों से, जिनका विश्लेषण थीम और थाइस (1935) विधियों से होता है, तथा स्लग परीक्षणों से मापा जाता है।

⚠️ डार्सी फ़्लक्स जल का वेग नहीं है
q = K i ठोस कणों सहित कुल अनुप्रस्थ काट की प्रति इकाई निस्सरण है। चूँकि जल केवल संयोजित रंध्रों से गुज़रता है, वह वास्तव में तेज़, K i ÷ nₑ पर, चलता है। q को किसी संदूषक प्लूम की यात्रा गति मानना उसकी गति को 1 ÷ nₑ गुणक से, सामान्यतः तीन से पाँच गुना, कम आँकता है।

3. भूजल का उतार-चढ़ाव, अनुरेखक, अवतलन, अति-उपयोग, गुणवत्ता और प्रदूषण, और घाइबेन-हर्ज़बर्ग संबंध

भूजल स्तर मौसमी रूप से बदलते हैं, मानसून पुनर्भरण के बाद उठते और शुष्क ऋतु में पंपिंग तथा प्राकृतिक निस्सरण जारी रहने पर गिरते हैं, अतः स्तरों की निगरानी मानसून से पहले और बाद में होती है; मानसून-पूर्व स्तरों में दीर्घकालिक गिरावट पुनर्भरण से अधिक निष्कर्षण का संकेत है। अनुरेखक भूजल की उत्पत्ति, आयु और मार्ग प्रकट करते हैं। प्राकृतिक अनुरेखकों में आयु हेतु ट्रिटियम और कार्बन-14, पुनर्भरण के स्रोत और ऊँचाई हेतु ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के स्थिर समस्थानिक (δ¹⁸O और δ²H), क्लोरोफ़्लोरोकार्बन और क्लोराइड हैं; कृत्रिम अनुरेखकों में फ़्लोरेसीन और रोडामीन जैसे प्रतिदीप्त रंजक और ब्रोमाइड जैसे लवण हैं। जब मृत्तिका से अंतःस्तरित परिरुद्ध जलभृतों में शीर्ष गिरते हैं, तो मृत्तिकाएँ संहनित होती हैं और भूमि अवतलित होती है, प्रायः अनुत्क्रमणीय रूप से; मेक्सिको सिटी और कैलिफ़ोर्निया की सेंट्रल वैली के भाग कई मीटर धँस गए हैं।

भारत भूजल का विश्व का सबसे बड़ा उपयोगकर्ता है, जो उसकी अधिकांश सिंचाई और ग्रामीण पेयजल की आपूर्ति करता है। GRACE मिशन के उपग्रह गुरुत्व मापनों ने उत्तर-पश्चिमी भारत, पंजाब, हरियाणा, राजस्थान और दिल्ली में तीव्र क्षय दिखाया। अति-उपयोग के प्रभाव गिरते जल-स्तर, सूखे उथले कुएँ, बढ़ती पंपिंग लागत, अवतलन, तटीय जलभृतों में खारे जल का अतिक्रमण और, कहीं-कहीं, फ़्लोराइड तथा आर्सेनिक का संचलन हैं। केंद्रीय भूजल बोर्ड हर आकलन इकाई का आकलन उसके भूजल निष्कर्षण के चरण से करता है, अर्थात् वार्षिक निष्कर्षण वार्षिक निष्कर्षण-योग्य संसाधन के प्रतिशत के रूप में: 70% तक सुरक्षित, 70 से 90% अर्ध-क्रांतिक, 90 से 100% क्रांतिक और 100% से ऊपर अति-दोहित। भूजल गुणवत्ता की समस्याएँ भूजनित भी हैं, प्रायद्वीप और राजस्थान के बड़े भाग में फ़्लोराइड, गंगा-ब्रह्मपुत्र मैदानों में आर्सेनिक, पूर्वोत्तर में लोहा और शुष्क तथा तटीय क्षेत्रों में लवणता, और मानवजनित भी, उर्वरकों और मल-जल से नाइट्रेट, स्थल-स्वच्छता से रोगजनक, और भराव-स्थलों तथा उद्योगों से निक्षालित द्रव।

किसी तटीय या द्वीपीय जलभृत में मीठा भूजल सघनतर समुद्री जल पर तैरता है। घाइबेन-हर्ज़बर्ग संबंध, जिसे बैडन घाइबेन (1888) और हर्ज़बर्ग (1901) ने स्वतंत्र रूप से व्युत्पन्न किया, दोनों स्तंभों को द्रवस्थैतिक रूप से संतुलित करता है: z = [ρf ÷ (ρs − ρf)] h, जहाँ h समुद्र-तल से ऊपर जल-स्तर की ऊँचाई, z समुद्र-तल से नीचे मीठे-खारे अंतरापृष्ठ की गहराई, और ρf तथा ρs मीठे (1.000 g/cm³) और समुद्री जल (1.025 g/cm³) के घनत्व हैं। तब z = 1.000 ÷ 0.025 × h = 40h। यदि जल-स्तर समुद्र-तल से 1.5 m ऊपर हो, तो मीठा जल समुद्र-तल से लगभग 60 m नीचे तक फैला है। इसका परिणाम ही ख़तरा है: पंपिंग से जल-स्तर 1 m घटाने पर अंतरापृष्ठ लगभग 40 m उठता है, जो खारे जल को कुओं में खींचता है, इसीलिए तटीय जलभृतों से अत्यंत सावधानी से पंपिंग करनी चाहिए।

4. प्राकृतिक संसाधनों का अन्वेषण और दोहन, और अनवीकरणीय संसाधनों का संरक्षण

खनिज और ईंधन संसाधन भूवैज्ञानिक मानचित्रण, मृदाओं, धारा अवसादों और पौधों के भू-रासायनिक प्रतिचयन, भूभौतिकीय सर्वेक्षणों (गुरुत्व, चुंबकीय, विद्युत और भूकंपीय) और सुदूर संवेदन से खोजे जाते हैं, और फिर वेधन से प्रमाणित किए जाते हैं। उनके दोहन की हर चरण पर पर्यावरणीय लागत है। खुली खदान खनन, भारत में कोयले, लौह अयस्क और बॉक्साइट हेतु सबसे सामान्य विधि, वन और ऊपरी मृदा हटाता है, अधिभार ढेर और रिक्तियाँ बनाता है, और धूल उत्पन्न करता है; भूमिगत खनन अवतलन और आग पैदा कर सकता है, जैसे झरिया कोयला क्षेत्र में। अम्लीय खान अपवाह तब बनता है जब पाइराइट जैसे सल्फ़ाइड खनिज वायु और जल के संपर्क में आते हैं: पाइराइट सल्फ़्यूरिक अम्ल और घुले लोहे में ऑक्सीकृत होता है, ऐसिडीथायोबैसिलस फ़ेरोऑक्सीडन्स जैसे जीवाणु अभिक्रिया को तेज़ करते हैं, और अम्ल भारी धातुओं को धाराओं में निक्षालित करता है। खनन जल-स्तर भी घटाता, नदियों में गाद भरता और समुदायों को विस्थापित करता है; तेल और गैस निष्कर्षण रिसाव, गैस दहन और उत्पादित जल जोड़ता है।

ऐतिहासिक रूप से संसाधन उपयोग हर औद्योगिक क्रांति के साथ बढ़ा, लकड़ी का कोयला और पवन से कोयला, फिर तेल और गैस तक, और समाप्ति की चिंता पुरानी है: एम. किंग हबर्ट ने 1956 में भविष्यवाणी की कि अमेरिकी तेल उत्पादन लगभग 1970 में शिखर पर पहुँचेगा, जो पारंपरिक तेल हेतु हुआ, और हॉटेलिंग (1931) ने दिखाया कि किसी क्षयशील संसाधन का दुर्लभता लगान ब्याज दर से बढ़ना चाहिए। अनवीकरणीय संसाधनों का संरक्षण कम उपयोग (दक्षता और माँग प्रबंधन), अधिक समय तक उपयोग (टिकाऊ अभिकल्पन और मरम्मत), पुनः उपयोग (पुनरुपयोग, पुनर्चक्रण और स्क्रैप तथा अपशिष्ट से धातुओं की पुनर्प्राप्ति), नवीकरणीय या अधिक प्रचुर सामग्री द्वारा प्रतिस्थापन, और खान समापन तथा सुधार की योजना पर निर्भर है, ताकि भूमि और जल पुनर्स्थापित हों।

5. प्रलयकारी भूवैज्ञानिक आपदाएँ: भविष्यवाणी और शमन

आपदाकारण और स्वरूपभविष्यवाणी और शमन
बाढ़लंबी मानसूनी वर्षा से नदी बाढ़, तीव्र तूफ़ानों से आकस्मिक बाढ़, तूफ़ान महोर्मि से तटीय बाढ़; वनोन्मूलन, बाढ़ के मैदानों पर अतिक्रमण और गाद भराव से बढ़तीकेंद्रीय जल आयोग द्वारा पूर्वानुमान, बाढ़-मैदान क्षेत्रीकरण, तटबंध, जलाशय, आर्द्रभूमि संरक्षण और बाढ़-रोधन
भूस्खलनतीव्र ढलान, दुर्बल या विभंजित चट्टान, भारी वर्षा से संतृप्ति, भूकंप, और आधार हटाने वाली सड़क कटाई या वनोन्मूलनभूस्खलन आपदा क्षेत्रीकरण (भारतीय भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण नोडल एजेंसी है), जलनिकास, प्रतिधारक दीवारें, शैल बोल्टिंग और वनरोपण
भूकंपभ्रंशों पर अचानक सर्पण, अधिकतर प्लेट सीमाओं पर; भारत-यूरेशिया टक्कर के कारण हिमालय अत्यधिक सक्रिय हैसमय और स्थान में भविष्यवाणी संभव नहीं; आपदा मानचित्रण (भारत के भूकंपीय क्षेत्र II से V, V उच्चतम), भूकंप-रोधी भवन संहिताएँ और पूर्व चेतावनी
ज्वालामुखीयतालावा प्रवाह, पाइरोक्लास्टिक प्रवाह, राख वर्षा, पंक-प्रवाह (लहार) और गैसें; बड़े उद्गार सल्फ़ेट एरोसोल प्रविष्ट करते हैं जो जलवायु को ठंडा करते हैं, जैसे 1991 के बाद पिनाटूबो ने लगभग 0.5 °C कियाभूकंपीयता, भूमि फूलने और गैस उत्सर्जन की निगरानी चेतावनी और निकासी संभव बनाती है; भारत का एकमात्र सक्रिय ज्वालामुखी अंडमान सागर में बैरन द्वीप पर है
हिमस्खलनभारी हिमपात, तापन या विक्षोभ के बाद तीव्र ढलानों पर हिम का तीव्र सर्पणहिमालयी दर्रों और सड़कों हेतु पूर्वानुमान, हिम बाड़, विक्षेपक संरचनाएँ और आरंभ क्षेत्रों का वनरोपण
सुनामीसमुद्र के नीचे भूकंपों, भूस्खलनों या उद्गारों से उत्पन्न दीर्घ-तरंगदैर्घ्य समुद्री तरंगें; 26 दिसंबर 2004 की हिंद महासागर सुनामी सुमात्रा के पास 9.1 परिमाण के भूकंप के बाद आईINCOIS, हैदराबाद में भारतीय सुनामी पूर्व चेतावनी केंद्र (2007 से), तटीय क्षेत्रीकरण, मैंग्रोव पट्टियाँ और निकासी अभ्यास
बादल फटनाअत्यंत तीव्र, स्थानीय वर्षा, छोटे क्षेत्र पर एक घंटे में 100 mm या अधिक की कोटि की, सामान्यतः जहाँ नम मानसूनी वायु तीव्र पर्वतीय ढलानों पर ऊपर धकेली जाती हैपूर्वानुमान अत्यंत कठिन; आपदा क्षेत्रीकरण, बस्तियों को धारा तलों और जलोढ़ पंखों से दूर रखने, और डॉप्लर रडार तात्कालिक पूर्वानुमान से शमन

भूकंप का आकार परिमाण, जो मुक्त ऊर्जा का माप है, और तीव्रता, जो किसी स्थान पर प्रभावों का माप है, के रूप में व्यक्त होता है। रिक्टर का स्थानीय परिमाण (1935) लघुगणकीय है: हर पूर्ण इकाई भूमि गति के आयाम में दस गुना और ऊर्जा में लगभग 32 गुना वृद्धि है, अतः 7 परिमाण के भूकंप का आयाम 5 परिमाण वाले का 100 गुना और ऊर्जा लगभग 1,000 गुना है; भूकंपविज्ञानी अब बड़ी घटनाओं हेतु आघूर्ण परिमाण का प्रयोग करते हैं। तीव्रता संशोधित मरकैली पैमाने पर I से XII तक श्रेणीबद्ध है। भारत में शमन आपदा प्रबंधन अधिनियम 2005 के अंतर्गत संगठित है, जिसने राष्ट्रीय आपदा प्रबंधन प्राधिकरण बनाया, और वैश्विक सेंडाई आपदा जोखिम न्यूनीकरण रूपरेखा 2015–2030 का अनुसरण करता है, जो बल को आपदाओं पर अनुक्रिया से हटाकर उनके घटित होने से पहले जोखिम घटाने पर रखती है।

मुख्य बिंदु

  • जलभृत अपरिरुद्ध, परिरुद्ध या आसीन होते हैं; विशिष्ट प्राप्ति और विशिष्ट धारण का योग सरंध्रता है; भारत के जलोढ़ जलभृत उत्पादक हैं जबकि प्रायद्वीपीय कठोर चट्टानें जल केवल अपक्षयित और विभंजित क्षेत्रों में रखती हैं।
  • डार्सी नियम, Q = K i A, स्तरीय प्रवाह हेतु लागू होता है; डार्सी फ़्लक्स नहीं बल्कि रिसाव वेग K i ÷ nₑ तय करता है कि प्रदूषक कितनी तेज़ी से चलते हैं; K बजरी से मृत्तिका तक दस परिमाण-कोटियों में फैला है।
  • अति-उपयोग जल-स्तर घटाता, अवतलन और खारे जल का अतिक्रमण करता और फ़्लोराइड तथा आर्सेनिक का संचलन करता है; निष्कर्षण का चरण इकाइयों को सुरक्षित (70% तक), अर्ध-क्रांतिक, क्रांतिक या अति-दोहित (100% से ऊपर) में वर्गीकृत करता है।
  • घाइबेन-हर्ज़बर्ग z ≈ 40h देता है: मीठा जल समुद्र-तल के नीचे उतना लगभग 40 गुना फैलता है जितना जल-स्तर उसके ऊपर है, अतः जल-स्तर में 1 m गिरावट खारे अंतरापृष्ठ को लगभग 40 m उठाती है।
  • खनन भूमि अवक्रमण और अम्लीय खान अपवाह लाता है; बाढ़, भूस्खलन, भूकंप, ज्वालामुखीयता, हिमस्खलन, सुनामी और बादल फटने का शमन क्षेत्रीकरण, संहिताओं और पूर्व चेतावनी से, DM अधिनियम 2005 और सेंडाई रूपरेखा के अंतर्गत होता है।

अभ्यास प्रश्न (10)

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।

  1. किसी जलभृत की द्रवचालित चालकता 10 m/दिन और द्रवचालित प्रवणता 0.002 है, और प्रवाह 50 m चौड़े और 10 m मोटे खंड को पार करता है। उससे निस्सरण m³/दिन में क्या है?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 10

    डार्सी नियम से Q = K i A = 10 × 0.002 × (50 × 10) = 10 × 0.002 × 500 = 10 m³/दिन। चौड़ाई को मोटाई से गुणा करना भूलना, या प्रवणता को 2 ÷ 1,000 के बजाय 2 लेना सामान्य भूलें हैं।

  2. एक तटीय द्वीप पर जल-स्तर माध्य समुद्र-तल से 1.5 m ऊपर है। मीठे जल को 1.000 g/cm³ और समुद्री जल को 1.025 g/cm³ लेकर, घाइबेन-हर्ज़बर्ग संबंध के अनुसार मीठा-खारा अंतरापृष्ठ समुद्र-तल से कितने मीटर नीचे है?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 60

    z = [ρf ÷ (ρs − ρf)] h = [1.000 ÷ 0.025] × 1.5 = 40 × 1.5 = 60 m। मीठे-जल लेंस की कुल मोटाई h + z = 61.5 m है; 61.5 उत्तर देना पूछी गई समुद्र-तल से नीचे की गहराई के बजाय लेंस की मोटाई देता है।

  3. भूजल प्रवाह हेतु डार्सी नियम कब वैध नहीं रहता?

    1. जलभृत सूक्ष्म बालू से बना हो
    2. प्रवाह विक्षुब्ध हो जाता है, जैसे कार्स्ट नलिकाओं, बड़े विभंगों और पंपिंग कुओं के निकट स्थूल बजरी में
    3. जलभृत अपरिरुद्ध के बजाय परिरुद्ध हो
    4. द्रवचालित प्रवणता छोटी हो
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — प्रवाह विक्षुब्ध हो जाता है, जैसे कार्स्ट नलिकाओं, बड़े विभंगों और पंपिंग कुओं के निकट स्थूल बजरी में

    डार्सी नियम श्यान बलों से प्रधान स्तरीय प्रवाह मानता है, अतः जब रेनॉल्ड्स संख्या बढ़ती है और प्रवाह विक्षुब्ध होता है, उच्च वेग पर चौड़े रिक्तों में, तो यह विफल होता है। यह बालू, छोटी प्रवणताओं और परिरुद्ध तथा अपरिरुद्ध दोनों जलभृतों पर भली-भाँति लागू होता है।

  4. परिरुद्ध जलभृत के विषय में कौन-से कथन सही हैं? सभी सही विकल्प चुनिए।

    1. यह ऊपर और नीचे कम-पारगम्यता वाली परतों से घिरा होता है
    2. इसमें खोदे गए कुएँ में जल-स्तर जलभृत के शीर्ष से ऊपर उठता है
    3. इसकी ऊपरी सतह जल-स्तर है
    4. यह अपने पूरे क्षेत्र पर वर्षा से सीधे पुनर्भरित होता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — यह ऊपर और नीचे कम-पारगम्यता वाली परतों से घिरा होता है; B — इसमें खोदे गए कुएँ में जल-स्तर जलभृत के शीर्ष से ऊपर उठता है

    परिरुद्ध जलभृत जलरोधकों या जलमंदकों के बीच होता है और दाब में जल रखता है, अतः कुओं में जल दाबमितीय सतह तक उठता है और उत्स्रुत कुओं के रूप में बह सकता है। यह केवल वहीं पुनर्भरित होता है जहाँ सतह पर निकलता है, और जल-स्तर अपरिरुद्ध जलभृत का होता है।

  5. केंद्रीय भूजल बोर्ड के आकलन में कोई आकलन इकाई अति-दोहित कब वर्गीकृत होती है, जब उसका भूजल निष्कर्षण चरण हो

    1. 90% और 100% के बीच
    2. 70% और 90% के बीच
    3. वार्षिक निष्कर्षण-योग्य संसाधन के 100% से ऊपर
    4. 70% तक
    उत्तर देखें

    उत्तर: C — वार्षिक निष्कर्षण-योग्य संसाधन के 100% से ऊपर

    अति-दोहित का अर्थ है कि वार्षिक निष्कर्षण वार्षिक निष्कर्षण-योग्य पुनर्भरण से अधिक है, अतः भंडार का खनन हो रहा है। 70% तक सुरक्षित, 70 से 90% अर्ध-क्रांतिक और 90 से 100% क्रांतिक है।

  6. अभिकथन (A): किसी तटीय जलभृत से भारी पंपिंग समुद्री जल को कुओं में खींच सकती है। कारण (R): घाइबेन-हर्ज़बर्ग संबंध से, जल-स्तर में हर मीटर की गिरावट मीठे-खारे अंतरापृष्ठ को लगभग 40 m ऊपर उठने देती है। सही विकल्प चुनिए।

    1. A और R दोनों सत्य हैं, और R, A की सही व्याख्या है
    2. A और R दोनों सत्य हैं, पर R, A की सही व्याख्या नहीं है
    3. A सत्य है, पर R असत्य है
    4. A असत्य है, पर R सत्य है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — A और R दोनों सत्य हैं, और R, A की सही व्याख्या है

    दोनों सत्य हैं और R, A की व्याख्या करता है। चूँकि z ≈ 40h, जल-स्तर की छोटी गिरावट कुएँ के नीचे अंतरापृष्ठ में चालीस गुना उठान उत्पन्न करती है, इसीलिए अति-पंपित तटीय जलभृतों में खारे जल का अतिक्रमण अचानक प्रकट होता है।

  7. भारत का एकमात्र सक्रिय ज्वालामुखी कहाँ स्थित है?

    1. अंडमान सागर में बैरन द्वीप
    2. लक्षद्वीप
    3. नारकोंडम द्वीप
    4. दक्कन पठार
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — अंडमान सागर में बैरन द्वीप

    बैरन द्वीप पिछले दशकों में बार-बार उद्गारित हुआ है। नारकोंडम बिना ऐतिहासिक उद्गार वाला ज्वालामुखी है, दक्कन ट्रैप लगभग 6.6 करोड़ वर्ष पुराने प्राचीन बाढ़ बेसाल्ट हैं, और लक्षद्वीप प्रवाल वलयद्वीपों से बना है।

  8. निम्न में से कौन-से भूजल अध्ययनों में प्रयुक्त प्राकृतिक (पर्यावरणीय) अनुरेखक हैं? सभी सही विकल्प चुनिए।

    1. एक कुएँ में प्रविष्ट फ़्लोरेसीन रंजक
    2. वायुमंडल से घुले क्लोरोफ़्लोरोकार्बन
    3. स्थिर समस्थानिक अनुपात δ¹⁸O
    4. ट्रिटियम
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — वायुमंडल से घुले क्लोरोफ़्लोरोकार्बन; C — स्थिर समस्थानिक अनुपात δ¹⁸O; D — ट्रिटियम

    ट्रिटियम और CFC नवीन भूजल का काल-निर्धारण करते हैं और δ¹⁸O पुनर्भरण के स्रोत और ऊँचाई की पहचान करता है, जो सभी पर्यावरण से भूजल में प्रवेश करते हैं। फ़्लोरेसीन एक कृत्रिम अनुरेखक है जिसे प्रवाह-मार्गों के अनुरेखण हेतु, उदाहरण के लिए कार्स्ट में, जानबूझकर प्रविष्ट किया जाता है।

  9. रिक्टर पैमाने पर 5 परिमाण के भूकंप की तुलना में 7 परिमाण वाले भूकंप का भूमि-गति आयाम और मुक्त ऊर्जा मोटे तौर पर किन गुणकों से अधिक है?

    1. 1,000 और 100
    2. 2 और 4
    3. 100 और 1,000
    4. 20 और 64
    उत्तर देखें

    उत्तर: C — 100 और 1,000

    परिमाण की हर इकाई आयाम में दस गुना और ऊर्जा में लगभग 32 गुना वृद्धि है, अतः दो इकाइयाँ 10² = 100 गुना आयाम और लगभग 32² ≈ 1,000 गुना ऊर्जा देती हैं। परिमाण पैमाना लघुगणकीय है, रैखिक नहीं, जो 2 और 4 को बाहर करता है।

  10. किस भू-पदार्थ की द्रवचालित चालकता सामान्यतः न्यूनतम होती है?

    1. स्वच्छ बजरी
    2. कार्स्टी चूना पत्थर
    3. अविभंजित मृत्तिका
    4. स्वच्छ बालू
    उत्तर देखें

    उत्तर: C — अविभंजित मृत्तिका

    मृत्तिका के रंध्र सूक्ष्म और कम संयोजित हैं, जो उसकी उच्च सरंध्रता के बावजूद लगभग 10⁻⁹ m/s से कम द्रवचालित चालकता देते हैं, इसीलिए भराव-स्थलों को अस्तरित करने में मृत्तिका प्रयुक्त होती है। बजरी, बालू और कार्स्ट चूना पत्थर जल को कई परिमाण-कोटि तेज़ी से पारगमित करते हैं।