जलविज्ञानीय अध्ययनों के लिए विभिन्न प्रकार की मृदाओं एवं भूमि उपयोगों की स्थिति में अन्तःस्यन्दन ज्ञान जरूरी है। अन्तःस्यन्दन दर मृदा में जल के प्रवेश कर सकने की अधिकतम दर को निर्धारित करती है। अन्तःस्यन्दन दर प्रारंभ में बहुत तेजी से कम होती है फिर कुछ समय के पश्चात यह एक स्थिर दर पर पहुंच जाती है। यह दर पूर्वगामी मृदा नमी एवं प्रपुण्ज घनत्व में परिर्वतन से प्रभावित होती है। अन्तःस्यन्दन जल संतुलन की गणना का एक आवश्यक अंग है। कृषि एवं जलविज्ञान में अन्तःस्यन्दन अध्ययनों में प्रयोग के कारण इसका अध्ययन अत्यन्त जरूरी है।

प्रस्तुत प्रपत्र में जम्मू एवं हिमाचल प्रदेश के बैरा नाला जल संग्रहण क्षेत्रों के विभिन्न प्रकार के भू उपयोगों में अन्तःस्यन्दन दरों का विभिन्न स्थलों पर अध्ययन किया गया है। अध्ययन से विदित है कि वन आच्छादित भूमियों में औसतन प्रारम्भिक अन्तःस्यन्दन दर सर्वाधिक अंकित की गयी। यह दर बंजर भूमियों में सबसे कम पायी गई।

मृदाओं में अन्तः स्यन्दन दरों का मापन (Measurement of infiltration rates in soils)

भारतीय वैज्ञानिक एवं औद्योगिक अनुसंधान पत्रिका, 01 जून, 2012

सारांश:

जलविज्ञानीय अध्ययनों के लिये विभिन्न प्रकार की मृदाओं एवं भूमि उपयोगों की स्थिति में अन्तःस्यन्दन ज्ञान जरूरी है। अन्तःस्यन्दन दर मृदा में जल के प्रवेश कर सकने की अधिकतम दर को निर्धारित करती है। अन्तःस्यन्दन दर प्रारम्भ में बहुत तेजी से कम होती है। फिर कुछ समय के पश्चात यह एक स्थिर दर पर पहुँच जाती है। यह दर पूर्वगामी मृदा नमी एवं प्रपुंज घनत्व में परिवर्तन से प्रभावित होती है। अन्तःस्यन्दन जल संतुलन की गणना का एक आवश्यक अंग है। कृषि एवं जलविज्ञान में अन्तःस्यन्दन अध्ययनों में प्रयोग के कारण इसका अध्ययन अत्यन्त जरूरी है। प्रस्तुत प्रपत्र में जम्मू एवं हिमाचल प्रदेश के बैरा नाला जल संग्रहण क्षेत्रों के विभिन्न प्रकार के भू-उपयोगों में अन्तःस्यन्दन दरों का विभिन्न स्थलों पर अध्ययन किया गया है। अध्ययन से विदित हुआ है कि वन आच्छादित मृदाओं में औसतन प्रारम्भिक अन्तःस्यन्दन दर सर्वाधिक पायी गई। यह दर बंजर भूमियों में सबसे कम पायी गई।

Abstract

Knowledge of infiltration characteristics is necessary for hydrological studies in different soils and land uses. It may be defined as the process of water entry into the soil. Initially the rate of infiltration uses to be higher and then reduces with elapsed time till attaining a constant infiltration rate (final infiltration rate). The infiltration is mainly affected by intensity and duration of rainfall, soil characteristics, soil moisture content, vegetal cover, land use etc. Thus, infiltration is an essential component for water balance studies of different watersheds. Therefore, information about infiltration characteristics is very much useful in hydrological studies and agriculture. In the present paper, infiltration characteristics of Jammu, Kathua and Udhampur Districts (J & K) and Baira Nalla sub-catchment (H.P.) obtained under different land uses viz, forest grass, agriculture, barren have been discussed. The studies have shown higher initial infiltration rates in forest and lowest in barren land uses, respectively.

प्रस्तावना

वर्षा के जल का कुछ भाग भू-पृष्ठ पर पहुँच कर मृदा में प्रवेश करता है। मृदा की पृष्ठ तहों तक पानी के प्रवेश तथा नीचे की ओर जाने की क्रिया को अन्तःस्यन्दन कहते हैं। अन्तःस्यन्दन जल संतुलन की गणना का एक आवश्यक अंग है। सर्वप्रथम अन्तःस्यन्दन शब्द का प्रयोग संयुक्त राज्य अमरीका में जार्ज पी.मार्श द्वारा सन 1861 में किया गया। प्रस्तुत विषय पर विभिन्न शोधकर्ताओं के अध्ययनों के पूर्वावलोकन से विदित हुआ है कि विभिन्न प्रकार की मृदाओं तथा भू-उपयोगों में अन्तःस्यन्दन दरें काफी हद तक अलग-अलग पायी जाती है। प्रस्तुत अध्ययन में जम्मू क्षेत्र के तीन जिलों (जम्मू, कठुआ, एवं ऊधमपुर) एवं हिमाचल प्रदेश के बैरा नाला जल संग्रहण क्षेत्रों का अन्तःस्यन्दन परीक्षण किया गया है। इस क्षेत्र में जम्मू पठानकोट राष्ट्रीय राजमार्ग के उत्तर में स्थित मृदाएं ऊबड़-खाबड़ एवं ऊँची हिमाचल की चोटियाँ पाई जाती हैं, जबकि दक्षिण भाग (तराई) में अपेक्षाकृत कम ऊबड़-खाबड़ एवं समतल मृदाएं पायी जाती हैं। तराई क्षेत्र की मृदाओं में जलस्तर काफी ऊँचा है जिसके कारण मृदा लवणता एवं जल मग्नता की समस्या रहती है।

जम्मू शहर के मध्य से तवी नदी गुजरती है, जो चिनाब नदी की सहायक नदी है तथा चिनाब इस क्षेत्र की प्रमुख नदी मानी जाती है, इसी प्रकार जम्मू क्षेत्र का कुछ भाग उझ नदी के जल संग्रहण क्षेत्र में भी आता है, जो रावी नदी की सहायक नदी है। जम्मू क्षेत्र में विभिन्न प्रकार की मृदाएं पायी जाती हैं। फुट हिल्स एवं उसके आस-पास की मृदाएं बजरीली एवं कंकड़युक्त होती हैं। जलोढ़ क्षेत्र (Alluvial plains) में सामान्यतः कम नाइट्रोजन एवं मध्यम फास्फोरस एवं पोटाश युक्त मृदाएं विद्यमान हैं, जबकि पहाड़ी क्षेत्र की मृदाओं में कार्बनिक पदार्थ की मात्रा प्राकृतिक वनस्पतियों के विघटन के कारण कुछ ज्यादा पायी जाती हैं तथा ये मृदाएं भी भारी होती हैं। जम्मू क्षेत्र के अधिकतर भागों में ग्रीष्मकाल में अत्यधिक गर्मी रहती है। जम्मू क्षेत्र में औसत वार्षिक वर्षा 1052 मिमी. होती है। जम्मू क्षेत्र के अन्तःस्यन्दन परीक्षण स्थल चित्र 1 में दर्शाए गये हैं।

हिमाचल प्रदेश में स्थित अध्ययन स्थल (बैरा नाला जल संग्रहण क्षेत्र) का अक्षांश 32⁰ 47’ से 33⁰2’ (उत्तर) एवं देशान्तर 75⁰ 57’ से 76⁰ 23’ (पूर्व) है। इसका क्षेत्रफल 585 वर्ग किलोमीटर है (चित्र 2)। इस क्षेत्र में वार्षिक औसत वर्षा करीब 1122 मिमी. होती है। इस अध्ययन क्षेत्र की न्यूनतम एवं अधिकतम ऊँचाईयाँ क्रमशः 2693 मी. एवं 5321 मी. हैं तथा शीतकालीन में यह अध्ययन क्षेत्र आंशिक रूप से बर्फ से आच्छादित रहता है। बैरा नाला जल संग्रहण क्षेत्र में परीक्षण स्थल चित्र 3 में दर्शाये गये हैं (रा.ज.सं. 1993-94)।

सामग्री एवं विधि

अध्ययन में डबल रिंग सिलेन्डर इन्फिल्टरोमीटर का प्रयोग किया गया है। इसके बाह्य सिलेन्डर का व्यास 45 सेमी. तथा अन्तः सिलेन्डर का व्यास 30 सेमी. तथा दोनों सिलेन्डरों की ऊँचाई 45 सेमी होती है। दोनों सिलेन्डरों को वांछित भूमि प्रयोग पर करीब 5-10 सेमी. अंदर भूमि में हथोड़े से सावधानीपूर्वक स्थापित किया जाता है। अन्तःस्यन्दन अंकित करने के लिये दोनों सिलेन्डरों में समान ऊँचाई तक एक साथ समान जलगुणता एवं तापमान वाला पानी एक साथ डालना चाहिए तथा अन्तःस्यन्दन की दर आन्तरिक सिलेन्डर में विभिन्न समयान्तराल पर अंकित की गई वाटर इनफिल्टरेटेड डेथ द्वारा निकाली जा सकती है। अन्तःस्यन्दन की दर के किये गये परीक्षणों से प्राप्त आँकड़ों को कोशियाकोव निदर्शन की सहायता से अन्तःस्यन्दन दरों का अध्ययन किया गया।

कोशियाकोव निदर्शन: I=bt^-c
I = अन्तःस्यन्दन दर (सेमी./घंटा)
t = इलेप्स्ड टाइम (समय)
जबकि b,c उपरोक्त निदर्शन में प्रयुक्त किये गये स्थिरांक हैं।

परिणाम एवं विवेचना

विभिन्न स्थानों पर कृषि, घास, वन एवं बंजर मृदाओं पर किये गये गये परीक्षणों से प्राप्त आँकड़े सारणी 1 (जम्मू क्षेत्र) एवं सारणी 2 (बैरा नाला संग्रहण क्षेत्र) में दिये गये हैं।

सारणी 1 से स्पष्ट है कि जम्मू क्षेत्र के वन भूमि (46 सेमी./घं.) में औसत प्रारम्भिक अन्तःस्यन्दन दर सर्वाधिक पायी गई जबकि घास से आच्छादित भूमियों में यह दर 22 सेमी/घं., कृषि में 21.0 सेमी./घं. तथा बंजर भूमियों में 13.7 सेमी/घं., अंकित की गई। विभिन्न अध्ययनों से विदित है कि वन भूमियों में अन्तःस्यंदन दर मृदाओं के ऊपरी भाग में पेड़ पौधों की पत्तियों से प्राप्त कार्बनिक पदार्थों के विघटन से मृदा संरचना में बदलाव के कारण होता है। बंजर भूमियों में औसत प्रारम्भिक अन्तःस्यंदन दर सबसे कम (13.7 सेमी./घं.) अंकित की गई। ज्ञातव्य है कि बंजर भूमियों में वानस्पतिक घटकों का अभाव रहता है जिसके कारण मृदा का विकास समुचित न हो पाने के कारण अन्तःस्यंदन दर प्रभावित होती है। अध्ययन से स्पष्ट है कि वन भूमियों में प्रारम्भिक अन्तःस्यंदन दरें अन्य भू-उपयोगों की अपेक्षाकृत सर्वाधिक अंकित की गई। सामान्यतः जैसे-जैसे अन्तःस्यंदन दरों का परीक्षण समय बढ़ता जाता है, वैसे-वैसे यह दर तेजी से कम होते हुए अंतराल के बाद स्थिर हो जाती है। लेकिन कभी-कभी कुछ भूमियों की विभिन्न परतों में मिट्टी के साथ-साथ कंक्रीट, बजरी व अन्य बड़े पत्थर एवं पेड़ पौधों की जड़ें आदि विद्यमान होने की वजह से अन्तःस्यंदन की स्थिर अवस्था प्राप्त होने में कुछ कठिनाई आ सकती है। लेकिन अन्ततः कुछ और अंतराल के बाद यह दर पुनः स्थिर हो जाती है जो अंतिम अन्तःस्यंदन दर को दर्शाती हैं। बैरा नाला (हिमाचल प्रदेश) जल संग्रहण क्षेत्र में भी वन भूमियों में औसत अन्तःस्यंदन दर अन्य भू-उपयोगों की तुलना में सर्वाधिक (42.5 सेमी./घं.) अंकित की गई तथा बंजर भूमि में औसत प्रारम्भिक अन्तःस्यंदन दरें न्यूनतम अंकित की गई (सारणी 2)।

विभिन्न मृदाओं में अन्तःस्यन्दन दरें

जम्मू क्षेत्र में विभिन्न मृदाओं (दोमट चिकनी मिट्टी, बलुई दोमट, सिल्ट दोमट एवं दोमट) पर किये गये परीक्षणों से प्राप्त आँकड़ें सारणी 3 में दिये गये हैं।