भूजल पुनर्भरण
भूजल पुनर्भरण या गहरी जल निकासी या गहरा रिसाव एक जल विज्ञान प्रक्रिया है, जहां पानी सतह के पानी से भूजल में नीचे की ओर जाता है। पुनर्भरण प्राथमिक विधि है जिसके द्वारा जल एक्विफायर में प्रवेश करता है। यह प्रक्रिया सामान्यतः पौधों की जड़ों के नीचे वडोज क्षेत्र में होती है और अधिकांशतः इसे जल तालिका की सतह पर प्रवाह के रूप में व्यक्त किया जाता है। भूजल पुनर्भरण में जल तालिका से दूर संतृप्त क्षेत्र में जाने वाले पानी को भी सम्मलित किया गया है।[1] पुनर्भरण स्वाभाविक रूप से (जल चक्र के माध्यम से) और मानवजनित प्रक्रियाओं (अर्थात, कृत्रिम भूजल पुनर्भरण) के माध्यम से होता है, जहां वर्षा जल और या पुनः प्राप्त जल को उपसतह में भेज दिया जाता है।
पुनर्भरण दरों का अनुमान लगाने की सबसे सामान्य विधियाँ हैं: क्लोराइड द्रव्यमान संतुलन (सीएमबी); मिट्टी भौतिकी के तरीके; पर्यावरण और समस्थानिक अनुरेखक; भूजल-स्तर में उतार-चढ़ाव के तरीके; जल संतुलन (डब्ल्यूबी) विधियां (भूजल मॉडल (जीएम) सहित); और नदियों के लिए बेसफ्लो (बीएफ) का अनुमान।[2]
प्रक्रियाएं
विसरित या केंद्रित तंत्र
भूजल पुनर्भरण फैलाना या केंद्रित तंत्र के माध्यम से हो सकता है। डिफ्यूज रिचार्ज तब होता है जब वर्षा मिट्टी के माध्यम से जल तालिका में घुसपैठ करती है, और परिभाषा के अनुसार बड़े क्षेत्रों में वितरित की जाती है। केंद्रित पुनर्भरण वहां होता है जहां सतही जल स्रोतों (नदियों, झीलों, घाटियों, आर्द्रभूमि) या भूमि की सतह के गड्ढों से पानी का रिसाव होता है, और सामान्यतः शुष्कता के साथ अधिक प्रभावी हो जाता है।[2]
प्राकृतिक पुनर्भरण
बारिश और बर्फ के पिघलने से पानी प्राकृतिक रूप से रिचार्ज होता है और सतह के पानी (नदियों और झीलों) से कुछ हद तक। फ़र्श, विकास, या लॉगिंग सहित मानवीय गतिविधियों से पुनर्भरण कुछ हद तक बाधित हो सकता है। इन गतिविधियों के परिणामस्वरूप ऊपरी मिट्टी का नुकसान हो सकता है जिसके परिणामस्वरूप पानी की घुसपैठ कम हो सकती है, सतह का अपवाह बढ़ सकता है और पुनर्भरण में कमी आ सकती है। भूजल का उपयोग, विशेष रूप से सिंचाई के लिए, जल स्तर को भी कम कर सकता है। भूजल पुनर्भरण टिकाऊ भूजल प्रबंधन के लिए एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, क्योंकि लंबी अवधि में जलभृत से आयतन-दर जल निकासी पुनर्भरण की मात्रा-दर से कम या उसके बराबर होनी चाहिए।
पुनर्भरण अतिरिक्त लवणों को स्थानांतरित करने में मदद कर सकता है जो जड़ क्षेत्र में मिट्टी की गहरी परतों में जमा होते हैं, या भूजल प्रणाली में। पेड़ की जड़ें पानी को बढ़ाती हैं मिट्टी#मृदा की नमी भूजल में पानी की सतह के अपवाह को कम करती है।[3] बाढ़ मिट्टी की मिट्टी को नीचे की ओर ले जाकर अस्थायी रूप से धारा बिस्तर की पारगम्यता (पृथ्वी विज्ञान) को बढ़ाती है, और इससे जलभृत पुनर्भरण बढ़ जाता है।[4]
आर्द्रभूमि
वेटलैंड्स जल तालिका के स्तर को बनाए रखने में मदद करते हैं और हाइड्रोलिक हेड पर नियंत्रण रखते हैं।[5] यह भूजल पुनर्भरण और अन्य जल में भी निर्वहन के लिए बल प्रदान करता है। आर्द्रभूमि द्वारा भूजल पुनर्भरण की सीमा मिट्टी के प्रकार, वनस्पति, स्थल, परिधि से आयतन अनुपात और जल तालिका ढाल पर निर्भर है।[6] भूजल पुनर्भरण मिट्टी के प्रकार के माध्यम से होता है जो मुख्य रूप से आर्द्रभूमि के किनारों के आसपास पाया जाता है।[7] अधिकांश आर्द्रभूमि के अंतर्गत मिट्टी अपेक्षाकृत अभेद्य है। एक उच्च परिधि से आयतन अनुपात, जैसे कि छोटे आर्द्रभूमि में, का अर्थ है कि सतह क्षेत्र जिसके माध्यम से पानी भूजल में घुसपैठ कर सकता है, उच्च है।[8] प्रेरी पोथोल क्षेत्र जैसे छोटे आर्द्रभूमि में भूजल पुनर्भरण विशिष्ट है, जो क्षेत्रीय भूजल संसाधनों के पुनर्भरण में महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है।[8]शोधकर्ताओं ने प्रति मौसम आर्द्रभूमि की मात्रा के 20% तक भूजल पुनर्भरण की खोज की है।[8]
कृत्रिम भूजल पुनर्भरण
मीठे पानी की उपलब्धता बढ़ाने के लिए प्रबंधित जलभृत पुनर्भरण (MAR) रणनीतियों में प्रवाहित चैनल संशोधन, बैंक निस्पंदन, जल प्रसार और पुनर्भरण कुएँ सम्मलित हैं।[9]: 110 भारत में भूजल का कृत्रिम पुनर्भरण तेजी से महत्वपूर्ण होता जा रहा है, जहां किसानों द्वारा भूजल के ओवरड्राफ्टिंग/ओवर-पंपिंग के कारण भूमिगत संसाधन कम होते जा रहे हैं। 2007 में, अंतर्राष्ट्रीय जल प्रबंधन संस्थान की सिफारिशों पर, भारत सरकार ने आवंटित किया ₹1,800 crore (equivalent to ₹46 billion or US$610 million in 2020) सात राज्यों के भीतर 100 जिलों में डग-वेल जलभृत भंडारण और वसूली (एक डग-वेल एक चौड़ा, उथला कुआं है, जो अधिकांशतः कंक्रीट से ढका होता है) को फंड करने के लिए जहां हार्ड-रॉक एक्विफर में जमा पानी का अत्यधिक दोहन किया गया था। एक अन्य पर्यावरणीय मुद्दा जल प्रवाह के माध्यम से कचरे का निपटान है जैसे कि डेयरी फार्म, औद्योगिक और शहरी अपवाह।
तूफानी जल में प्रदूषण सतही अपवाह | अपवाह प्रतिधारण बेसिनों में एकत्रित होता है। सड़ सकने वाले संदूषकों को केंद्रित करने से जैव अवक्रमण में तेजी आ सकती है। हालाँकि, जहाँ और जब पानी का स्तर ऊँचा होता है, यह निरोध तालाबों, प्रतिधारण तालाबों और वर्षा उद्यानों के उपयुक्त डिज़ाइन को प्रभावित करता है।
डिप्रेशन-केंद्रित रिचार्ज
यदि पानी एक खेत में समान रूप से इस प्रकार गिरता है कि मिट्टी की क्षेत्र क्षमता से अधिक नहीं होता है, तो नगण्य पानी भूजल में रिस जाता है। यदि इसके अतिरिक्त पानी निचले इलाकों में पोखर करता है, तो एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित पानी की मात्रा क्षेत्र की क्षमता से अधिक हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप पानी भूजल को रिचार्ज करने के लिए रिसता है। अपवाह क्षेत्र जितना बड़ा होता है, घुसपैठ उतना ही अधिक केंद्रित होता है। पानी की आवर्ती प्रक्रिया जो एक क्षेत्र में अपेक्षाकृत समान रूप से गिरती है, सतही अवसादों के अनुसार चुनिंदा रूप से भूजल में प्रवाहित होती है, अवसाद केंद्रित पुनर्भरण है। ऐसे गड्ढों के नीचे जल स्तर बढ़ जाता है।
अवसाद केंद्रित भूजल पुनर्भरण शुष्क क्षेत्रों में बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है। अधिक बारिश की घटनाएं भूजल आपूर्ति में योगदान करने में सक्षम हैं।
अवसाद केंद्रित भूजल पुनर्भरण भी भूजल में दूषित परिवहन पर गहरा प्रभाव डालता है। कार्स्ट भूगर्भीय संरचनाओं वाले क्षेत्रों में यह बहुत चिंता का विषय है क्योंकि जल अंततः जलभृतों तक सुरंगों को भंग कर सकता है, या अन्यथा डिस्कनेक्ट की गई धाराएँ। तरजीही प्रवाह का यह चरम रूप, दूषित पदार्थों के परिवहन और ऐसी सुरंगों के क्षरण को तेज करता है। इस प्रकार सतही अपवाह जल को रोकने के लिए बनाए गए गड्ढ़े-इससे पहले कि यह कमजोर जल संसाधनों में प्रवाहित हो जाए-समय के साथ भूमिगत जुड़ सकते हैं। सुरंगों में ऊपर की सतहों के गुहिकायन, गड्ढों या गुफाओं में परिणत होते हैं।
गहरा तालाब दबाव डालता है जो पानी को तेजी से जमीन में धकेलता है। तेज़ प्रवाह दूषित पदार्थों को हटा देता है अन्यथा मिट्टी पर सोख लिया जाता है और उन्हें साथ ले जाता है। यह प्रदूषण को सीधे नीचे की बढ़ी हुई जल तालिका और भूजल आपूर्ति में ले जा सकता है। इस प्रकार घुसपैठ घाटियों में एकत्रित जल की गुणवत्ता विशेष चिंता का विषय है।
अनुमान के तरीके
भूजल पुनर्भरण की दरों को निर्धारित करना मुश्किल है।[10][2]ऐसा इसलिए है क्योंकि अन्य संबंधित प्रक्रियाओं, जैसे कि वाष्पीकरण, वाष्पोत्सर्जन (या वाष्पीकरण) और घुसपैठ (जल विज्ञान) प्रक्रियाओं को पहले मापा जाना चाहिए या संतुलन निर्धारित करने के लिए अनुमान लगाया जाना चाहिए। ऐसी कोई व्यापक रूप से लागू विधि उपलब्ध नहीं है जो जल तालिका तक पहुँचने वाले वर्षा जल की मात्रा को सीधे और सटीक रूप से माप सके।[2]
पुनर्भरण दरों का अनुमान लगाने की सबसे सामान्य विधियाँ हैं: क्लोराइड द्रव्यमान संतुलन (सीएमबी); मिट्टी भौतिकी के तरीके; पर्यावरण और समस्थानिक अनुरेखक; भूजल-स्तर में उतार-चढ़ाव के तरीके; जल संतुलन (डब्ल्यूबी) विधियां (भूजल मॉडल (जीएम) सहित); और नदियों के लिए बेसफ्लो (बीएफ) का अनुमान।[2] रिचार्ज के क्षेत्रीय, महाद्वीपीय और वैश्विक अनुमान सामान्यतः वैश्विक हाइड्रोलॉजिकल मॉडल से प्राप्त होते हैं।[2]
भौतिक
पुनर्भरण का अनुमान लगाने के लिए भौतिक विधियाँ मृदा भौतिकी के सिद्धांतों का उपयोग करती हैं। प्रत्यक्ष भौतिक विधियाँ वे हैं जो वास्तव में जड़ क्षेत्र के नीचे से गुजरने वाले पानी की मात्रा को मापने का प्रयास करती हैं। अप्रत्यक्ष भौतिक विधियाँ मिट्टी के भौतिक मापदंडों के माप या अनुमान पर निर्भर करती हैं, जिनका उपयोग मिट्टी के भौतिक सिद्धांतों के साथ संभावित या वास्तविक पुनर्भरण का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। बारिश के बिना महीनों के बाद आर्द्र जलवायु के अनुसार नदियों का स्तर कम होता है और केवल भूजल की निकासी का प्रतिनिधित्व करता है। इस प्रकार, पुनर्भरण की गणना इस आधार प्रवाह से की जा सकती है यदि जलग्रहण क्षेत्र पहले से ज्ञात हो।
रासायनिक
रासायनिक विधियाँ अपेक्षाकृत रासायनिक रूप से अक्रिय पानी में घुलनशील पदार्थों की उपस्थिति का उपयोग करती हैं, जैसे कि एक समस्थानिक अनुरेखक[11][12][13] या क्लोराइड,[14] मिट्टी के माध्यम से आगे बढ़ना, क्योंकि गहरी जल निकासी होती है।
संख्यात्मक मॉडल
लैंडफिल प्रदर्शन, UNSAT-H, SHAW, Weap, और MIKE SHE जैसे स्रोत कोड का उपयोग करके संख्यात्मक विश्लेषण का उपयोग करके रिचार्ज का अनुमान लगाया जा सकता है। 1डी-प्रोग्राम हाइड्रस (सॉफ्टवेयर) ऑनलाइन उपलब्ध है। कोड सामान्यतः रिचार्ज अनुमान पर पहुंचने के लिए जलवायु और मिट्टी के डेटा का उपयोग करते हैं और रिचर्ड्स समीकरण का उपयोग किसी न किसी रूप में वैडोज़ ज़ोन में भूजल प्रवाह के मॉडल के लिए करते हैं।
भूजल पुनर्भरण को प्रभावित करने वाले कारक
जलवायु परिवर्तन
शहरीकरण
भूजल पुनर्भरण के और भी निहितार्थ शहरीकरण के परिणाम हैं। अनुसंधान से पता चलता है कि रिचार्ज दर दस गुना अधिक हो सकती है[15] ग्रामीण क्षेत्रों की तुलना में शहरी क्षेत्रों में। यह शहरी क्षेत्रों में समर्थित विशाल जल आपूर्ति और सीवेज नेटवर्क के माध्यम से समझाया गया है जिसमें ग्रामीण क्षेत्रों को प्राप्त करने की संभावना नहीं है। ग्रामीण क्षेत्रों में पुनर्भरण भारी वर्षा द्वारा समर्थित है[15]और यह शहरी क्षेत्रों के विपरीत है। शहरों के भीतर सड़क नेटवर्क और बुनियादी ढांचा सतह के पानी को मिट्टी में रिसने से रोकता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिकांश सतही अपवाह स्थानीय जल आपूर्ति के लिए तूफानी नालियों में प्रवेश करता है। जैसे-जैसे शहरी विकास विभिन्न क्षेत्रों में फैल रहा है, भूजल पुनर्भरण की दर पिछले ग्रामीण क्षेत्र की सम्मलिता दरों के सापेक्ष बढ़ जाएगी। भूजल पुनर्भरण में अचानक बाढ़ के परिणाम में आकस्मिक बाढ़ भी सम्मलित है।[16] भूजल पुनर्भरण दरों के कारण पारिस्थितिकी तंत्र को ऊंचे भूजल अधिशेष के साथ तालमेल बिठाना होगा। इसके अतिरिक्त, सड़क नेटवर्क मिट्टी की तुलना में कम पारगम्यता (पृथ्वी विज्ञान) हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च मात्रा में सतह अपवाह होता है। इसलिए, शहरीकरण भूजल पुनर्भरण की दर को बढ़ाता है और घुसपैठ को कम करता है,[16]जिसके परिणामस्वरूप अचानक बाढ़ आती है क्योंकि स्थानीय पारिस्थितिकी तंत्र आसपास के वातावरण में परिवर्तन को समायोजित करता है।
प्रतिकूल कारक
- जल निकासी
- अभेद्य सतहों
- मृदा संघनन
- भूजल प्रदूषण
यह भी देखें
- एक्वीफर भंडारण और वसूली
- कंटूर ट्रेंचिंग
- डिप्रेशन केंद्रित रिचार्ज
- सूखा कूआँ
- भूजल मॉडल
- भूजल उपचार
- जल विज्ञान (कृषि)
- घुसपैठ (जल विज्ञान)
- अंतर्राष्ट्रीय व्यापार और पानी
- पीक पानी
- बारिश के पानी का संग्रहण
- उपसतह जल निकासी द्वारा मृदा लवणता नियंत्रण
- उपसतह बांध
- वाटरटेबल नियंत्रण
संदर्भ
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