जल विज्ञान: परिभाषा, स्कोप, इतिहास और अनुप्रयोग

जल विज्ञान की परिभाषा, दायरा, इतिहास और अनुप्रयोग के बारे में जानने के लिए इस लेख को पढ़ें।

जल विज्ञान की परिभाषा और दायरा:

जल विज्ञान वह विज्ञान है जो पृथ्वी पर उपलब्ध जल के सभी पहलुओं से संबंधित है। इसमें जल की घटना, उसके गुणों, उसके वितरण और संचलन और जीवों और उनके परिवेश पर इसके प्रभावों का अध्ययन शामिल है। यह पूरी तरह से शुद्ध विज्ञान नहीं है क्योंकि इसमें कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं और यह अन्य विज्ञानों के ज्ञान का बहुत उपयोग करता है।

मोटे तौर पर, पूरे विषय को गणितीय समीकरण के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।

समीकरण है:

पी = आर + एल या

वर्षा = अपवाह + हानि

उपरोक्त समीकरण में वर्षा में नमी गिरने के सभी रूपों से पानी की कुल आपूर्ति का संकेत मिलता है और इसमें मुख्य रूप से वर्षा और बर्फबारी शामिल है। अपवाह अधिशेष जल का प्रतिनिधित्व करता है जो किसी नदी या समुद्र से जुड़ने के लिए सतह पर बहता है।

टर्म लॉस में पानी का वह हिस्सा शामिल है जो वाष्पीकरण और छिद्रण जैसी प्रक्रियाओं द्वारा क्रमशः वायुमंडल और भूमिगत हो जाता है। व्यावहारिक कारणों से जलविज्ञान सभी अध्ययनों को कवर नहीं करता है- महासागरों और पानी के चिकित्सा उपयोगों को।

हाइड्रोलॉजिकल चक्र की पृष्ठभूमि के साथ इस समीकरण का अध्ययन करने के बाद यह स्पष्ट हो जाएगा कि शब्द घाटे का मतलब यह नहीं है कि यह पानी खो गया है और फिर से उपयोग नहीं किया जा सकता है। यह पानी है जो अस्थायी रूप से दृश्य से गायब हो जाता है (जैसे, वाष्पीकरण, रिसना, आदि) और अनुकूल परिस्थितियों को देखते हुए, विभिन्न कर्तव्यों को पूरा करने के लिए फिर से प्रकट होता है। इसलिए, समीकरण के सभी तीन शब्दों, अर्थात् रेनॉल, अपवाह और नुकसान का अध्ययन करना आवश्यक है।

जल विज्ञान के विषय में मुख्य रूप से शामिल हैं:

मैं। जलग्रहण वर्षा का आकलन;

ii। भरोसेमंद प्रवाह का आकलन;

iii। हाइड्रोलिक संरचनाओं की सुरक्षा के लिए डिजाइन बाढ़ गणना;

iv। नुकसान का आकलन; तथा

v। जलाशयों के उपयोगी जीवन और क्षमता की गणना।

विकास का इतिहास:

जल विज्ञान का आधुनिक विज्ञान माना जा सकता है कि वर्षा, वाष्पीकरण, क्षेत्र-वेग विधि से नदी के निर्वहन आदि की माप के साथ 17 वीं शताब्दी में शुरू किए गए इन मापों से वैज्ञानिक देखे गए हाइड्रोलॉजिकल घटना पर सही निष्कर्ष निकालने में सक्षम थे। हालांकि, जल विज्ञान का आगमन केवल 17 वीं शताब्दी से ही कहा जा सकता है। वास्तव में जलविज्ञान चक्र की अवधारणा को समय-समय पर कई दार्शनिकों ने माना था।

जल विज्ञान के विकास के विभिन्न चरणों के कालक्रम को मोटे तौर पर इस प्रकार देखा जा सकता है:

मैं। अवधारणाओं की अटकलें - 14 वीं शताब्दी तक

ii। अवलोकन - 15 वीं से 16 वीं शताब्दी

iii। माप - 17 वीं शताब्दी

iv। प्रयोग - 18 वीं शताब्दी

v। आधुनिकीकरण - 19 वीं सदी

vi। अनुभवजन्य सूत्रों की मात्रा का निर्धारण - 1900 से 1930

vii। हाइड्रोलॉजिकल सिद्धांत का युक्तिकरण - 1930 से 1950

viii। गणितीय विश्लेषण द्वारा सिद्धांत - 1950 से आज तक

यद्यपि 14 वीं शताब्दी के अंत तक जलविज्ञान संबंधी अवधारणाएं केवल अनुमान लगाया गया था कि कई हाइड्रोलिक संरचनाओं का निर्माण किया गया था। इतिहास में ज्ञात महान कार्य अबासिनियन कुएं, फारसी कनात, मिस्र और चीनी सिंचाई प्रणाली, सिंधु घाटी की जल आपूर्ति और जल निकासी प्रणाली, रोमन एक्वाडक्ट्स, चीनी बाढ़ नियंत्रण कार्य आदि हैं। ये प्राकृतिक रूप से आधार पर बनाए गए थे। जल विज्ञान का व्यावहारिक ज्ञान हालांकि यह व्यापक रूप से समृद्ध नहीं था।

बाद की दो शताब्दियों में मात्र अटकलों का चलन निकट अवलोकन में बदल गया। इस अवधि के दौरान लियोनार्डो दा विंची ने आज के रूप में स्वीकार किए जाने वाले हाइड्रोलॉजिकल चक्र को मान्यता दी। सत्रहवीं शताब्दी में वर्षा, वाष्पीकरण, नदी के निर्वहन आदि के मापन के लिए तकनीकों का विकास देखा गया, जो जल विज्ञान चक्र के सिद्धांत का प्रलेखित प्रमाण प्रदान करता है। इस संदर्भ में पियरे पेरौल्ट और एडमे मारियोटे के नाम उल्लेखनीय हैं।

अठारहवीं शताब्दी में जल विज्ञान के क्षेत्र में हाइड्रोलिक प्रयोगात्मक अध्ययनों की संख्या का प्रदर्शन किया गया था। परिणामस्वरूप विभिन्न हाइड्रोलिक सिद्धांतों की खोज की गई। उनमें से उल्लेखनीय हैं बर्नौलीस पाईज़ोमीटर, बोरदा ट्यूब, पिटोट ट्यूब, बर्नौली की प्रमेय, चेज़ी का सूत्र इत्यादि। इन घटनाओं ने मात्रात्मक हाइड्रोलॉजिकल अध्ययनों को पूरा करने में योगदान दिया।

उन्नीसवीं सदी में प्रायोगिक अध्ययनों को बहुत आधुनिक बनाया गया था। इन सभी गतिविधियों ने जल विज्ञान के आधुनिक विज्ञान का एक मजबूत आधार तैयार किया। अधिकांश योगदान भूजल जल विज्ञान और सतही जल मापन से संबंधित थे। डार्सी के भूजल प्रवाह का नियम, डुपिट का अच्छा फॉर्मूला, केशिका प्रवाह का हेगन-पॉइज़ुइल का समीकरण, फ्रांसिस वियर डिस्चार्ज फॉर्मूला। गंजीललेट और कुटर के चेज़ के गुणांक का निर्धारण। मैनिंग का प्रवाह सूत्र, मूल्य चालू-मीटर का विकास, डाल्टन का कानून इस सदी के कुछ उल्लेखनीय घटनाक्रम हैं।

उन्नीसवीं सदी के अंत तक जल विज्ञान का विज्ञान काफी हद तक अनुभवजन्य था। ऐसा इसलिए था क्योंकि कई मात्रात्मक हाइड्रोलॉजिकल निर्धारण के लिए भौतिक आधार अच्छी तरह से ज्ञात नहीं था। अनुभवजन्य सूत्रों में उपयोग किए जाने वाले गुणांक और मापदंडों का चयन अनुभव और निर्णय पर निर्भर करना पड़ता था। इस प्रकार, जल विज्ञान में तदर्थवाद अधिक स्पष्ट हो गया। जल विज्ञान के उन्नति के लिए बीसवीं शताब्दी के पहले तीन दशकों में बढ़ती हुई जल विज्ञान संबंधी जांच की गई।

1930 से 1950 की अवधि के दौरान कई महान जलविज्ञानी उभरे जिन्होंने अनुभवजन्य समाधानों के स्थान पर हाइड्रोलॉजिकल समस्याओं को हल करने के लिए तर्कसंगत आधार दिया। कुछ का नाम देने के लिए, शर्मन ने यूनिट हाइड्रोग्राफ सिद्धांत दिया, हॉर्टन ने घुसपैठ के सिद्धांत के आधार पर वर्षा की अधिकता का निर्धारण करने का तरीका दिया, गम्बेल ने आवृत्ति विश्लेषण के लिए अत्यधिक मूल्य वितरण के उपयोग का प्रस्ताव दिया, आइंस्टीन ने सैद्धांतिक विश्लेषण में उपयोग के लिए बेड-लोड फ़ंक्शन विकसित किया। अवसादन समस्याओं की।

1950 से, हाइड्रोलॉजिक समस्याओं में तेजी से सैद्धांतिक दृष्टिकोण अपनाया गया है। अब ऐसी समस्याओं का गणितीय विश्लेषण आसानी से किया जा सकता है। जटिल गणितीय हाइड्रोलॉजिकल सिद्धांतों के कंप्यूटर समाधान के विकास के साथ एक वास्तविकता बन गई है।

इंजीनियरिंग में आवेदन:

किसी भी जल संसाधन विकास परियोजना की सफलता समय पर और पानी की पर्याप्त उपलब्धता पर निर्भर करती है। स्वाभाविक रूप से इस प्राकृतिक संसाधन का उचित मूल्यांकन बहुत महत्व रखता है। मूल्यांकन से हम विस्तार से जानने की कोशिश करते हैं कि संसाधन कहाँ से आता है, कहाँ जाता है, किस समय या कब आता है और वास्तव में कितना उपलब्ध है।

इसलिए, हाइड्रोलॉजिकल जांच किसी भी जल संसाधन विकास योजना में पहला कदम बनाती है जिसमें हाइड्रोलिक संरचनाओं का डिजाइन, निर्माण और संचालन शामिल होता है। हाइड्रोलिक संरचनाओं का इतिहास जो विफल रहा है, यह दर्शाता है कि असफलताओं का बहुमत अपर्याप्त जल विज्ञान विश्लेषण के कारण है, जबकि संरचनाओं को संरचनात्मक कमजोरी के कारण डिजाइन और निर्माण किया गया था।

पर्याप्त हाइड्रोलॉजिकल डेटा एकत्र करने की लागत और इसके विश्लेषण से जल संसाधन विकास परियोजना की कुल लागत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनता है, लेकिन यह परियोजना के सफल संचालन और जीवन को सुनिश्चित करता है और इसलिए अपरिहार्य गतिविधि बन जाता है।

हालांकि पानी सबसे महत्वपूर्ण प्राकृतिक संसाधनों में से एक है, कभी-कभी यह तूफान और बाढ़ के माध्यम से विनाश लाता है। एक इंजीनियर से बाढ़ की भविष्यवाणी करने की उम्मीद की जाती है, ताकि सिंचाई, जल विद्युत उत्पादन, औद्योगिक और घरेलू जल आपूर्ति, बाढ़ नियंत्रण आदि के लिए पर्याप्त भंडारण क्षमता सुनिश्चित हो सके।

जल विज्ञान के ज्ञान के व्यावहारिक अनुप्रयोग निम्नलिखित हैं:

मैं। पीक के प्रवाह और भविष्य की स्थिति, किसी भी बेसिन या क्षेत्र के लिए जल निकासी घाटी के किसी भी बिंदु पर सही ढंग से अनुमान लगाया जा सकता है।

ii। डिजाइन बाढ़ का अनुमान लगाकर स्पिलवे की क्षमता को सटीक रूप से तैयार किया जा सकता है।

iii। नदी प्रशिक्षण कार्य के डिजाइन की सुविधा है।

iv। जल विद्युत उत्पादन के लिए धारा से भरोसेमंद पैदावार की गणना की जा सकती है।

v। टाउनशिप और सीवरेज योजनाओं के लिए पानी की आपूर्ति ठीक से डिज़ाइन की जा सकती है।

vi। एक नदी बेसिन के जल संसाधन खाते तैयार किए जा सकते हैं।

vii। जलाशय की क्षमता का सटीक निर्धारण किया जा सकता है।

viii। जलाशयों का संचालन कुशल तरीके से किया जा सकता है।