वारंगल जिले का भूजल पुनर्भरण आंकलन

सारांश

पानी की बढ़ती मांग ने हम सभी को भूजल के प्रयोग पर अत्यंत निर्भर बना दिया है, मुख्यतः उन क्षेत्रों में जहां सतही पानी के संसाधन अपर्याप्त हैं तथा सामयिक वर्षा असमान है। अनेकों कारणों से भूजल के अत्यधिक दोहन के फलस्वरूप वर्तमान भारत के कई क्षेत्र और जिले भूस्तर के तेजी से घटने की समस्या से गुजर रहे हैं। ऐसे में भूस्तरीय जल के कुशल प्रबंधन हेतु भूजल पुनर्भरण का आंकलन करना अत्यंत आवश्यक बन जाता है। प्रस्तुत शोध पत्र भूजल संभावनाओं के आंकलन की विभिन्न विधियों का अध्ययन सर्वाधिक उपयुक्त विधि को समझने हेतु, विधियों की तुलना तथा वारंगल जिले के भूजल स्तर के स्वरूप की जांच के लिए एक प्रयत्न है। भूमि जल विभाग द्वारा वारंगल जिले के विभिन्न क्षेत्रों में स्थापित 50 पर्यवेक्षण कुओं का 2003 से 2012 के अवधि तक पिजोमेट्रिक स्तर डाटा प्राप्त किया गया। सरफर नामक सॉफ्टवेयर की मदद से पिजोमेट्रिक लेवेल, भूजल ढाल (ग्राउंडवॉटर स्लोप) तथा फ्लो कार्टून्स के प्लॉट की रचना की गई। इन प्लॉट्स की मदद से यह अवगत होता है कि अध्ययन वर्षों में ग्राउंडवॉटर स्लोप सामान्य है जबकि जल स्तर 2003 की तुलना में 2012 में 8 से 10 प्रतिशत का घटाव अभिलेख करती है। भूजल पुनर्भरण आंकलन के लिए तीन विधियां-वार्षिक जल स्तर अस्थिरता (ईयर्ली वॉटर लेवेल फ्लक्चुएशन), भूजल आंकलन समिति (जी.ई.सी. 1997) द्वारा संस्तुत विधि मानसून काल में जल स्तर अस्थिरता (मानसून सीजन वाटर लेवेल फ्लक्चुएशन) तथा दस वर्षीय जल स्तर अस्थिरता का औसत (एवरेज वॉटरलेवेल फ्लक्चुएशन), तथा दस वर्षीय जल स्तर अस्थिरता का औसत (एवरेज वॉटरलेवेल फ्लक्चुएशनओवर 10 ईयर) इन सभी विधियों की तुलना यह स्पष्ट करती है कि दूसरी विधि अनुदार है जबकि तीसरी विधि वारंगल जिले की भूजल क्षमता आंकलन हेतु सबसे उपयुक्त है। यह अध्ययन वारंगल जिले के भूजल दोहन का पूर्ण विवरण देता है, अतः अध्ययन का परिणाम भूजल प्रबंधन से संबंधित सभी तरह के नीति एवम् कानून बनाने में अत्यंत आवश्यक साबित होंगे।

मुख्य शब्द -

1. प्रस्तावना 

जल जीवन की प्राथमिक आवश्यकता है। सभ्यताओं की शुरुआत तथा उनका विकास नदियों के किनारे हुआ है। जल हमें तीनों अवस्थाओं में मिलता है अर्थात ठोस, तरल तथा गैस। विश्व का 96 प्रतिशत पानी सागर तथा महासागर में पाया जाता है। शेष 3 प्रतिशत अन्य सभी सतही जल निकायों, भूजल, वायुमंडलीय जल आदि द्वारा साझा किया जा रहा है। भूजल ताजे पानी का सबसे बड़ा स्रोत है। उपलब्ध भूजल ताजे पानी का कुल 30 प्रतिशत है जो सभी मानव आवश्यकताओं की पूर्ति के लिए उपयोग किया जा रहा है। भूजल वह पानी है जो मिट्टी में छिद्र स्थानों में तथा चट्टानों के फ्रेक्चर में पाया जाता है। उपसतही जल को मुख्यतः वातन के क्षेत्र (जोन आफ एरियेशन) और संतृप्ति क्षेत्र (सेचुरेशन जोन) में विभाजित किया गया है। जोन ऑफ एरियेशन में पानी आंशिक रूप से छिद्रों को भरता है जबकि सेचुरेशन जोन में सभी अंतर भरे जाते हैं। सेचुरेशन जोन में निहित पानी इंजीनियंरिंग कार्यों, भूगर्भिक अध्ययन और जल आपूर्ति विकास के लिए महत्वपूर्ण है जबकि जोन ऑफ एरियेशन में पेड़ो तथा पौधों की जड़ों की उपस्थिति होने के फलस्वरूप, यह कृषि, वनस्पति विज्ञान और मिट्टी विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण है। भूजल उपयोग की समझ हमें भूजल की उत्पत्ति, उपस्थिति और मूवमेंट की समझ सदियों पहले हो चुकी थी। भूविज्ञान की मौलिकता अठ्ठारहवीं शताब्दी में स्थापित की गई थी, जो भूजल की उत्पत्ति और मूवमेंट (टॉड और मई, 2011) को समझने के लिए एक आधार प्रदान करती थी। भूवैज्ञानिक संरचनाएं जो पानी को संचय करने, संचारित करने और पैदावार करने में सक्षम हैं, उन्हें जलभृत (Aquifer) कहा जाता है। जलभृत जमीन सतह के नीचे अपेक्षाकृत उथले गहराई पर हो सकते हैं और उनमें भूजल वायुमंडलीय दबाव पर पाया जाता है। ऐसे जलभृतों को अपुष्ट जल विभाजक कहा जाता है। जब वे अधिक गहराई के साथ चट्टानों से आच्छादित होते हैं और उनके बीच निहित पानी दबाव में पाया जाए, तो ऐसा एक्वीफर एक गोपनीय जलभृत होता है। भूजल का उपयोग या तो असीमित जलभृत से खोदे गए कुओं का उपयोग करके या सीमित जलमार्ग से बोर कुओं का उपयोग करके किया जाता है। इसे पीने, कृषि और औद्योगिक उद्देश्यों के लिए निकाला जाता है। भूजल प्रणालियों की एक मूलभूत समस्या यह है कि अधिकांश उपसतह दुर्गम है, इसलिए भूजल और इसके प्रवाह के साथ-साथ एक्वीफर विशेषताओं से संबंधित अधिकांश माप आमतौर पर अप्रत्यक्ष हैं। सबसे प्रत्यक्ष भूजल माप कुओं में भूजल स्तर मापा जाता है। भूजल स्तर के आंकड़े समग्र भूजल प्रवाह शासन और जलभृत के जल बजट के बारे में जानकारी प्रदान करने में अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। भूजल उच्च क्षमता वाले क्षेत्रों से कम क्षमता वाले क्षेत्रों में बहता है। भूजल संचलन की दर हाइड्रोलिक ढाल और जलभृत और द्रव गुणों पर निर्भर करती है। भूजल स्तर की दीर्घकालिक इन-सीटू निगरानी और भूजल क्षमता का मूल्यांकन क्षेत्रीय जल तालिका प्रवृत्ति के विकास के लिए उपयोगी है जो मानव उपभोग, कृषि, उद्योग और विभिन्न अन्य प्रयोजनों के लिए पानी के स्रोतों को स्थापित करने में मदद करता है।

प्राकृतिक भूजल पुनर्भरण का आंकलन करने के लिए विधि का चुनाव अध्ययन के उद्देश्यों, उपलब्ध आंकड़ों और पूरक डेटा प्राप्त करने की संभावनाओं द्वारा निर्देशित किया जाना चाहिए। जल संतुलन दृष्टिकोण, दरअसल लम्प्ट मॉडल अध्ययन, वर्षा पुनर्भरण गुणांक की स्थापना और अन्य स्रोतों से निर्वहन और पुनर्भरण के लिए अपनाई गई विधियों का मूल्यांकन करने का एक व्यवहार्य तरीका है। ऊपरी गंगा नहर कमान क्षेत्र के लिए मौसमी भूजल संतुलन अध्ययन के आधार पर, कुमार और सीतापति (2000) ने उचित सटीकता के साथ वर्षा से भूजल पुनर्भरण के आंकलन के लिए एक अनुभवजन्य संबंध विकसित किया। यह अनुभवजन्य संबंध चतुर्वेदी के सूत्र (कुमार और सीतापति द्वारा दिए गए) के समान था, जहां पुनर्भरण को वर्षा के कार्य के रूप में व्यक्त किया जाता है। पुनर्भरण का अनुमान लगाने के लिए एक और भूजल संतुलन अध्ययन थुशांति और डी सिल्वा (2012) द्वारा किया गया था। उनका अध्ययन श्रीलंका के जाफना प्रायद्वीप में स्थित चूना पत्थर एक्वीफर के भूजल संसाधनों का मात्रात्मक अनुमान था, जो कृषि, घरेलू उपयोग और पानी की आपूर्ति का मुख्य संसाधन है। इनफ्लो (Inflow) में वर्षा और सिंचाई रिचार्ज था और ऑउटफ्लो (Outflow) में पाश्र्व भूजल बहिर्वाह और भूजल निष्कर्षण शामिल थे। भूजल पुनर्भरण अनुमान के लिए उपलब्ध विभिन्न विधियां स्ट्रीम हाइड्रोग्राफ विश्लेषण, भूजल स्तर में उतार-चढ़ाव, प्रवाह जल और जलग्रहण संतुलन तकनीक हैं।

मलावी में समग्र भूजल संसाधनों की जांच करने के लिए न्यागवमबो (2006) द्वारा तकनीकों को नियोजित किया गया है। उनके काम में, भूजल संसाधन और इसकी घटना की मात्रा निर्धारित की गई थी। अच्छी तरह से उपलब्ध डेटा के साथ क्लोराइड द्रव्यमान संतुलन तकनीक का उपयोग भूजल परिमाणीकरण के लिए भी किया जा सकता है। घाना में स्थित एंजीसु जुबेन जिले में उपलब्ध भूजल संसाधनों का एक मात्रात्मक अनुमान बनाने के लिए अनोरनु एट अल (2009) द्वारा ग्राउंड वाटर संसाधनों के कुशल उपयोग और प्रबंधन के लिए प्रयास किया गया था। ओकोग्यू और ओमाना (2013) ने मध्य नाइजीरिया में एग्बे मोपा क्षेत्र की भूजल क्षमता पर काम किया। भूजल के आंकलन के पारंपरिक तरीकों के बजाय उनकी जांच में ऊर्ध्वाधर विद्युत ध्वनि के उपयोग से उपसतह की मैपिंग, भूजल की गहराई का मापन और हाइड्रोलिक चालकता, संचारण और उपज का मूल्यांकन पंपिंग टेस्ट व्याख्या के माध्यम से होता है। अध्ययन ने उच्च, माध्यम और निम्न उत्पादकता के तीन एक्वीफर संभावित प्रकारों की पहचान की। ओवरबर्डन (overburden) इकाइयों के अनुदैर्ध्य चालन के आधार पर, चार अलग-अलग एक्वीफर सुरक्षात्मक क्षमता वाले जोन को खराब, निम्न, मध्यम और अच्छे के रूप में चित्रित किया गया था। बाओमी (2007) ने सऊदी अरब के वादी यालमलाम के निचले हिस्से में भूजल की क्षमता का अध्ययन करने का प्रयास किया, जो मक्का शहर को संभावित जल आपूर्ति स्रोत हो सकता है। संभावित ताजे पानी के स्रोत को निर्धारित करने के लिए जल विज्ञान और भूभौतिकीय जांच की गई। अध्ययन ने वाडी यालमलाम में भूजल जलभृत के ज्यामितीय आकार और हाइड्रोलिक गुणों को निर्धारित करने में मदद की, जिससे उपलब्ध भूजल रिजर्व को निर्धारित करने में मदद मिली। अध्ययन मक्का क्षेत्र की आपूर्ति के लिए 7500 m3/ दिन की अक्षय राशि का उत्पादन करने के लिए 14 पानी के कुओं की ड्रिलिंग की संभावना को इंगित करता है। भौगोलिक सूचना प्रणाली (GIS) इंजीनियरिंग के सभी क्षेत्रों में एक आशाजनक उपकरण के रूप में उभरा है। मिस्टीयर (2000) ने आयरलैंड में भूजल पुनर्भरण अनुमान के लिए उपलब्ध कई दृष्टिकोणों का उपयोग किया जैसे प्रवाह अनुमान, एक्वीफर प्रतिक्रिया विश्लेषण, बहिर्वाह अनुमान और जलग्रहण संतुलन। अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि तरीकों का चुनाव प्रवाह प्रणाली की अवधारणा और अध्ययन के विशिष्ट उद्देश्य पर निर्भर करेगा। यह भी कहा गया है कि चूंकि प्रत्येक विधि में एक निश्चित डिग्री अनिश्चितता है, इसलिए अनुमान में एक से अधिक तरीकों को नियोजित किया जाना चाहिए।

2. अध्ययन क्षेत्र

वारंगल जिला तेलंगाना के दस जिलों में से एक है। इसकी अक्षांश तथा देशांतर क्रमशः 18^oउ. और 79^o35 हे। इसे 5 राजस्व प्रभागों और 51 मंडलों में विभाजित किया गया है। जिले में लगभग 990 मिमी की सामान्य वार्षिक वर्षा के साथ काफी अच्छी वर्षा होती है। जिले में रेतीली दोमट, मध्यम और गहरी काली कपास मिट्टी पाई जाती है, जलवायु उप-आर्द्र और उष्णकटिबंधीय है। दक्षिण-पश्चिम मानसून (जून-सितंबर) लगभग 80% वर्षा में योगदान देता है, जबकि पूर्वोत्तर मानूसन (अक्टूबर-दिसंबर) में 12% का योगदान होता है और शेष 8% का योगदान सर्दियों और गर्मियों के महीनों (जनवरी-मई) से होता है। जिले में विभिन्न भूवैज्ञानिक संरचनाओं का जन्म हुआ है जो सबसे पुराने अर्चानेस से लेकर हाल के जलोढ़ (अल्यूवियम) तक की आयु के हैं। जलविज्ञानीय रूप से संरचनाओं को समेकित चट्टानों में विभाजित किया जा सकता है, जिसमें पुराणों के ग्रेनाईट और गनीस पुराणों के बलुआ पत्थर, कार्टजाइट, चूना पत्थर, शैले और फिलाइल शामिल हैं और शेष क्षेत्र उत्तर के पूर्वी भाग में गोंडवाना समूह की अर्द्ध समेकित चट्टानों से आच्छादित हैं। जिले का हाइड्रो जियोलॉजिकल मानचित्र चित्र-1 में दर्शाया है। भूजल का स्तर ग्राउंड लेवल से 3 मीटर नीचे से लेकर प्री-मानसून के दौरान 21 मीटर तक होता है। जिले के कुछ हिस्सों में जल स्तर 5 मीटर से कम देखा जाता है। जिले के पश्चिमी भाग में 20 मीटर से अधिक के गहरे जल स्तर को देखा जाता है। जिले के बाकी हिस्सों में यह 5-20 मीटर से भिन्न होता है।

चित्र 1: वारंगल जिले का हाइड्रो जियोलॉजिकल  मानचित्र

भूजल पुनर्भरण समिति (GEC 1997) द्वारा अनुशंसित भूजल पुनर्भरण के अनुमान के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि है,

Q = कुआँ को प्रभावित करने वाला क्षेत्र x भूजल तालिका में उतार-चढ़ाव की गहराई x स्पेसिफिक यील्ड

                        Q = भूजल मूल्यांकन के लिए उपयोग की जाने वाली इकाई को निर्दिष्ट नहीं करता है, लेकिन यह निहित है कि मूल्यांकन एक प्रशासनिक इकाई, अर्थात एक ब्लॉक के लिए किया जाना है। जबकि एक प्रशासनिक इकाई विकास के दृष्टिकोण से सुविधाजनक है, यह एक प्राकृतिक हाइड्रोलॉजिकल इकाई नहीं है। वाटरशेड वैज्ञानिक तथा सुविधा के दृष्टिकोण से अच्छा विकल्प है। जल तालिका में उतार-चढ़ाव के क्षेत्र में पंपिंग परीक्षणों द्वारा प्राप्त स्पेसिफिक यील्ड का पुनर्भरण अनुमान में उपयोग किया गया है। भूजल पुनर्भरण का आंकलन यहां तीन विधियों अर्थात वार्षिक जल स्तर में उतार-चढ़ाव, मानसून के मौसम में जल स्तर में उतार-चढ़ाव और दस वर्षों के लिए उच्चतम और निम्नतम जल स्तर के बीच औसत जल स्तर के अंतर से किया गया है।

3.1 प्रति वर्ष जल स्तर में उतार-चढ़ाव से पुनर्भरण 

इस विधि में भूजल के उतार-चढ़ाव का आंकलन एक वर्ष के दो सीजन्स के उच्चतम तथा सबसे कम होने वाले जल स्तर के अंतर को लिया जाता है।

भूजल के उतार-चढ़ाव = उच्चतम (दूसरे सीजन) - सबसे कम (पहले सीजन)

3.2 मॉनसून सीजन में जल स्तर में उतार-चढ़ाव से पुनर्भरण

इस विधि में भूजल पुनर्भरण का अनुमान लगाने के लिए जल स्तर के उतार-चढ़ाव की गणना मानसून के मौसम (जून से सितंबर) के दौरान उच्चतम और निम्नतम जल स्तर के बीच के अंतर से करते हैं।

भूजल के उतार-चढ़ाव  =  उच्चतम (जून से सितंबर)-सबसे कम (जून से सितंबर)

3.3 दस वर्षों में औसत जल स्तर अंतर से पुनर्भरण

हर साल के उच्चतम और सबसे कम उतार-चढ़ाव के बीच का अंतर लिया जाता है और औसतन दस वर्षों की गणना की जाती है।

4. परिणाम और चर्चा

जी.ई.सी द्वारा सुझाये गए समीकरण के उपयोग हेतु कुआँ को प्रभावित करने वाले क्षेत्र की जानकारी आवश्यक है जिसे हम तेससें पॉलाइगॉन के तरीके से प्राप्त करते हैं। तेससें पॉलाइगॉन बनाने के लिए आर्क जी. आइ. एस तथा ऑटो सी. ए.ड सॉफ्टवेयर का इस्तेमाल किया गया है,जिसमे जरूरी जानकारी जैसे कुओं की ग्लोब पर स्थिति, समुद्र तल से उनकी ऊंचाई, आदि का उपयोग किया गया है। प्राप्त जानकारी चित्र-2 में दर्शायी गयी है।

पुनर्भरण आंकलन के लिए दूसरी आवश्यक जानकारी स्पेसिफिक यील्ड है। अतः जी.ई.सी मानदंडों के अनुसार, अराचाए आना और गोंडवाना क्षेत्रों को 2.75 जबकि पुराना क्षेत्रों के लिए 2 निर्धारित किया गया है। यह अध्ययन निम्नलिखित तीन विधियों से 2003-2012 की अवधि तक की गयी है।

क)

वार्षिक जल स्तर उतार-चढ़ाव विधि द्वारा पुनर्भरण 

सारणी-1 जिले के वार्षिक जल स्तर में उतार-चढ़ाव की पुनर्भरण गणना दर्शाता है। यह देखा गया है कि चेरियाला मंडल में अधिकतम रिचार्ज हुआ और न्यूनतम नरसमुहुलपेट मंडल में हुआ है।

तालिका-1: वार्षिक जल स्तर में उतार-चढ़ाव विधि से पुनर्भरण आंकलन 

ख) मानसून सीज़न विधि में उतार-चढ़ाव द्वारा पुनर्भरण 

तालिका-2 मानसून सीजन विधि में उतार-चढ़ाव से जिले में पुनर्भरण को दर्शाती है। विधि के अनुसार, हसनपार्थी क्षेत्र में अधिकतम 71.81 एम.सी.एम रिचार्ज हुआ और लिंगनघपुरम में न्यूनतम 9.72 एम.सी.एम हुआ। तालिका-2 मानसून सीजन विधि में उतार-चढ़ाव से जिले में पुनर्भरण आंकलन 

तालिका-2 मानसून सीजन विधि में उतार-चढ़ाव से जिले में पुनर्भरण आंकलन 

(ग) दस साल की विधि से औसतन रिचार्ज

तालिका 3. में दस साल की विधि द्वारा उतार-चढ़ाव द्वारा जिले में पुनर्भरण की गणना को दिखाया गया है। इस पद्धति से यह देखा गया है कि 88.11 एमसीएम का अधिकतम रिचार्ज हसनपर्थी क्षेत्र में और न्यूनतम 12.30 एमसीएम लिंगागनपुरम क्षेत्र में हुआ है। 

तालिका 3- में दस साल की विधि द्वारा उतार.चढ़ाव द्वारा जिले में पुनर्भरण आंकलन 

तीन तरीकों की तुलना 

वार्षिक जल स्तर में उतार-चढ़ाव विधि, मानसून सीजन विधि में उतार-चढ़ाव और दस वर्षों की औसत से औसत रिचार्ज की गणना क्रमशः 1576.43 एम.सी.एम, 1244.58 एम.सी.एम और 1773.84 एम.सी.एम है। तीनों विधियों द्वारा पुनर्भरण की तुलना चित्र-3 की गयी है।

सर्फर सॉफ्टवेयर का उपयोग वारंगल जिले के कंटूर मानचित्र बनाने के लिए किया गया था। इसने जिले के अनुदैर्ध्य और क्रॉस सेक्शन को बनाने में भी मदद की। वर्ष 2003 और 2012 में जिले के पाईजोमेट्रिक स्तर के पैटर्न का भी उपयोग करके प्लॉट किए गए थे। भूखंड चित्र 4.2, 4.3, 4.4 में दिखाए गए हैं।

भूखंडों से पता चला कि जल स्तर रेखा का ढलान वर्षों से समान था। लेकिन अध्ययन की अवधि में स्तरों में 8-10% की गिरावट देखी गई।

चित्र 4.4 वर्ष 2003 में पाईजोमेट्रिक लाइन के साथ वारंगल जिले की स्थलाकृति का कंटूर मानचित्र, केंद्रीय भूजल बोर्ड द्वारा जारी नवीनतम रिपोर्ट (2008-09) के अनुसार औसत से अधिक दस साल की विधि द्वारा प्राप्त मूल्य निकटतम है। हालाँकि अन्य दो तरीकों से प्राप्त परिणामों का उपयोग वारंगल जिले के जल संसाधन नियोजन के लिए भी किया जा सकता है। मानसून सीजन पद्धति में उतार-चढ़ाव तीनों में सबसे अधिक रूढ़िवादी है क्योंकि यह संभावित मूल्य को लगभग 40% तक कम आंकता है। सर्फर भूखंड भूजल के स्तर में गिरावट को दर्शाता है।

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ई-मेल: anjali.nihr@gov.in, 01332-249232