भूजलाचा शोध

मागील लेखात आपण भूजल म्हणजे काय? भूजलाचे विविध स्रोत आणि त्याचे फायदे बघितले. या लेखात आपण भूजलाचे साठे आणि ते साठे शोधण्याच्या विविध पद्धतींची माहिती घेऊ.कोणत्याही नवीन विषयाचा अभ्यास करताना पहिल्यांदा त्याच्या महत्त्वाच्या संज्ञांचा अभ्यास करणे आवश्यक तसेच उपयुक्त असते. म्हणून आपणही पहिल्यांदा काही संज्ञांची माहिती घेऊ.

१. रंध्रता (Porosity) - या संज्ञेचा उल्लेख मागील लेखात आलाच आहे. याचा अर्थ आहे खडकांमध्ये असलेली अशी छिद्रे, ज्यांच्यातून द्रवपदार्थ वाहू शकतील. रंध्रता जेवढी जास्त, तेवढी खडकांमधील छिद्रे जास्त आणि तेवढाच द्रवपदार्थांचा प्रवाहही जास्त. गाळाच्या खडकांची रंध्रता सर्वात जास्त असते, तर अग्निजन्य खडकांमध्ये ती सर्वात कमी असते.

२. पारगम्यता (Permeability)- खडकांची अशी स्थिती, ज्यात खडक आपल्या छिद्रांमधून किंवा रंध्रांमधून द्रवपदार्थ प्रवाहित होऊ देते. आता आपण खडकांच्या पाण्याचा प्रवाह झेलण्याच्या क्षमतेचा अभ्यास करू. या क्षमतेवरूनही काही संज्ञा तयार करण्यात आल्या आहेत. त्या आपण आता पाहू.

१. जलवाहक (Aquifer) - याचा अर्थ खडकांचा असा संच, जो भूजलाने संतृप्त झालेला आहे आणि यात विहीर खणल्यास आपल्याला वापरासाठी पाणी मिळू शकते.

२. विजलवाहक (Aquiclude) - याचा अर्थ खडकांचा असा स्तर, ज्याची रंध्रता चांगली आहे आणि त्याच्यात पाणी वाहून नेण्याची क्षमता आहे. मात्र, याच्या इतर वैशिष्ट्यांमुळे यात पाण्याचा प्रवाह सोपा आणि वेगवान नाही.

३. अजलवाहक (Aquifuge) - खडकांचा असा संच, जो पूर्णपणे अपारगम्य आहे आणि ज्यात कोणत्याही प्रकारे पाण्याचा भूजलाचा साठा होऊ शकत नाही.

४. गळणारा जलवाहक - (Leaking aquifer OR Aquitard) - याचा अर्थ असा जलवाहक किंवा विजलवाहक, जो निर्माण झालेल्या भेगांमुळे गळायला लागला आहे. जगात जेवढे भूजलाचे ज्ञात स्रोत आहेत, ते या चार संज्ञांपैकी एकामध्ये बसतातच. भूजलाचे हे जे साठे असतात, म्हणजेच जलवाहक, ते एखाद्या टाकीसारखेच असतात, पण नैसर्गिक. साधारणपणे हे जलवाहक रंध्रित खडकांमध्ये सापडतात. आता आपण या जलवाहकाचे प्रकार बघू.

१. बंदिस्त जलवाहक (Piezometric Surface) - जे जलवाहक सर्व बाजूंनी अपारगम्य खडकांमध्ये अडकलेले असतात, त्या जलवाहकांना ‘बंदिस्त जलवाहक’ म्हणतात. या जलवाहकांमध्ये पाण्याचा दाब फार जास्त असतो आणि यात विहीर खणल्यास चांगल्या दाबाने पाणी मिळते. या जलवाहकाच्या वरच्या पृष्ठभागाला ‘पिझोमेट्रिक पृष्ठभाग’ (Unconfined Aquifer), असे म्हणतात.

२. अप्रतिबंधित जलवाहक (Atmospheric Pressure) - या जलवाहकाला ‘जल-सपाटी जलवाहक’ असेही म्हणतात. हा प्रकार जगात सर्वत्र आढळतो. या जलवाहकामध्ये पाणी हे वातावरणीय दाबामध्ये (Free Groundwater) असते. या जलवाहकामधील भूजल हे कोणत्याही अतिरिक्त दाबाखाली नसल्यामुळे या जलसाठ्यामध्ये असलेल्या भूजलाला ‘मुक्त भूजल’ असे म्हटले जाते.

३. अधिश्रित जलवाहक (Perched Aquifer) - ही संज्ञा अशा जल सपाटीसाठी

वापरली जाते, जी त्या क्षेत्राच्या सरासरी जलसपाटीपेक्षा वेगळी पडली (Water Table) आहे. अशी परिस्थिती मोठ्या पारगम्य जलवाहकामध्ये थोडासा भाग अपारगम्य असल्यास त्यात पाणी अडकून राहिल्यामुळे निर्माण होते. या स्थितीमध्ये या क्षेत्राची सरासरी जलसपाटी ही अधिश्रित जलवाहकाच्या जलसपाटीपेक्षा बरीच खाली असू शकते.

४. आर्टेशियन जलवाहक (Artesian Aquifer) - हा असा जलवाहक आहे, ज्याचा पिझोमेट्रेक पृष्ठभाग हा कायम जमिनीच्या पृष्ठभागाच्या वर असतो. अशा जलवाहकांमध्ये विहीर खणली असता त्यातून पिझोमेट्रिक पृष्ठभागाच्या उंचीच्या बरोबरचा पाण्याचा फवारा उडू शकतो. अशा विहिरींना ‘आर्टेशियनविहिरी’ (Artesian Well) असे म्हणतात. तर, आपण जलवाहकांचे म्हणजेच जलसाठ्यांचे प्रकार बघितले. आता आपण या भूजलाचा शोध कसा लावावा हे बघू. भूजलाचा शोध घेण्यासाठी काही पद्धती वापरल्या जातात. या पद्धतींना भूशास्त्रीय पद्धती आणि भूभौतिकीय पद्धती अशा दोन भागांमध्ये विभागण्यात आले आहे. यांची एक एक करून माहिती घेऊ.

१. भूशास्त्रीय पद्धती (Geological Methods)- या पद्धतींमध्ये भूजलाचा भूशास्त्रीयदृष्ट्या शोध घेतला जातो. यात खालील पद्धतींचा समावेश होतो -

अ. नकाशे (Maps) - नकाशांचा वापर करून भूजलाचे शक्य असलेले सगळे साठे शोधता येतात. नकाशाचा वापर करून एकदा शक्य असलेले साठे निर्धारित केले की, मग इतर पद्धतींचा वापर करून पाण्याचा साठा आहे की नाही हे नक्की करता येते. या नकाशांमध्ये पाण्याची खोली, पृष्ठभागाचा आणि पृष्ठभागाखालील जमिनीचा उतार, अशा गोष्टी असतात.

आ. हवेतून काढलेली छायाचित्रे (Aerial Photographs) या छायाचित्रांमार्फत एखाद्या क्षेत्रामध्ये भूजलाचे अस्तित्व आहे की नाही, हे ठरवता येते. खडकांच्या प्रकारावरून त्यात पाणी आहे की नाही हे शोधता येते, तसेच पृष्ठभागाच्या रंगावरूनही पाण्याचा शोध लावता येतो. उदाहरणार्थ, जर जमिनीखाली भूजल असेल, तर ही शक्यता आहे की, पृष्ठभागावर थोडासा ओलावा असेल. या कामासाठी कृत्रिम उपग्रहांचाही (Artificial Satellites) वापर केला जातो.

इ. ड्रिल परीक्षण (Drill Testing) - एकदा नकाशे आणि छायाचित्रांवरून भूजलाचे अस्तित्व सिद्ध झाले की, त्या भागामध्ये परीक्षण ड्रिलिंग केले जाते. ड्रिलिंगमधून काढलेल्या खडकांच्या नमुन्याचे परीक्षण करून खडकांची वैशिष्ट्ये, त्यांची पाणी वहन करण्याची क्षमता, तसेच भूजलाची गुणवत्ता यांचा शोध घेतला जातो.

२. भूभौतिकीय पद्धती (Geophysical Methods) - या पद्धतींमध्ये जमिनीत कोणत्याही प्रकारे खनन केले जात नाही. विविध भौतिकीय पद्धतींचा वापर करून जमिनीला कोणतीही इजा न करता आतील सर्व गोष्टींचा अभ्यास केला जातो. या पद्धती खालीलप्रमाणे -

अ. विद्युत पद्धती (Electrical Methods) - सारांशरूपामध्ये सांगायचे झाले, तर या पद्धतीमध्ये ‘पाण्याचा विद्युतरोध शून्य असतो’ या सिद्धांताचा वापर करून जमिनीमध्ये ठराविक विभवांतराचा (Voltage) विद्युतप्रवाह सोडला जातो. पृष्ठभागावर प्रत्येक थोड्या अंतरावर विद्युत विभवांतर मोजणारी यंत्रे (Voltage Measuring Devices) लावली जातात. खडकांमध्ये असलेल्या विविध खनिजांवरून त्यांचा विद्युतरोध बदलतो. यामुळे खडकांमधून जाणार्‍या विद्युतप्रवाहाचे विभवांतर बदलते. या गोष्टींची नोंद विभवांतर मोजणार्‍या यंत्रांमध्ये केली जाते आणि त्यांचा आलेख तयार करून भूजलाच्या खोलीचे मापन केले जाते.

आ. भौकंपिक पद्धती (Seismic Methods) - जेव्हा भूकंप होतो, तेव्हा त्यातून विविध प्रकारच्या भूकंप लहरी निर्माण होतात, हे आपण पाहिलेच आहे. आता प्रत्येक वेळेला भूकंप होण्याची वाट बघणं अतार्किक ठरेल. म्हणून भूकंपलहरी कृत्रिमरीत्या जमिनीत सोडल्या जातात. या लहरी खडकांच्या प्रत्येक स्तरावर आपटून थोड्या परत येतात आणि थोड्या खालच्या स्तरात जातात. या लहरी मोजण्यासाठीही भूकंपलहरी मोजणारी यंत्रे (Geophones) दर थोड्या अंतरावर जमिनीत लावली जातात. भूकंपलहरी या ध्वनिलहरींसारख्या असल्यामुळे किती अंतर पार करायला त्यांना किती वेळ लागला, हे सोप्या गणिताने शोधून काढता येते. यावरून खडकांच्या विविध स्तरांची खोली काढता येते. जेव्हा या लहरी पाण्यावर आदळतात, तेव्हा त्यांची वागणूक थोडी बदलते. ही वागणूक आलेखावर दिसते, आणि भूजलाचा शोध लावता येतो.

इ. गुरुत्वमापन पद्धत (Gravimetric Method) - गुरुत्वाकर्षण हे विश्वातले सगळ्यात क्षीण बल आहे. न्यूटनच्या गुरुत्वीय नियमाप्रमाणे (Newton's law of gravity) जेवढी एखाद्या गोष्टीची घनता जास्त, तेवढे तिचे वजन जास्त आणि तेवढीच तिची गुरुत्त्वताही (Gravity) जास्त. याच नियमाचा वापर करून खडकांची गुरुत्वता शोधून काढता येते. जर जमिनीखाली एकाच प्रकारचा खडक असेल, तर त्याची गुरुत्वता सर्व ठिकाणी सारखीच असली पाहिजे. पण जर तिथे जलवाहक असेल, तर मात्र त्या क्षेत्राची गुरुत्वता बाकी क्षेत्राच्या सरासरी गुरुत्वतेपेक्षा कमी असेल. यावरूनच भूजलाचा शोध घेतला जातो.

ई. विद्युतचुंबकीय पद्धत (Electromagnetic Method) - या पद्धतीमध्ये अतिउच्च वारंवारतेच्या लहरी (High Frequency Waves - १००MHz) जमिनीत सोडल्या जातात. या लहरीही स्तरांच्या सीमांवर उलटतात आणि यांची नोंद या लहरी मोजणार्‍या यंत्रांमध्ये होते. या पद्धतीनेही भूजलाचा शोध घेतला जातो. तर, अशा पद्धतींमार्फत आपण भूजलाचा शोध घेतो. आता इथे आपण थांबू आणि पुढील भूजलाबद्दलच्या आणि भूशास्त्राच्या शेवटच्या लेखात आपण विहिरी, झरे तसेच दर दिवशी कमी होणारे भूजलाचे साठे परत कसे भरता येतील यांची माहिती घेऊ.

९५९४८७३६६६ - [email protected]

(लेखक हे नागरी अभियांत्रिकीमध्ये पदवीधर असून अमेरिकेतील एका नामांकित विद्यापीठातून भूभौतिकीय अभियांत्रिकीमध्ये पदव्युत्तर पदवीचे शिक्षणही घेत आहेत. तसेच अमेरिकेतील त्यांच्या सहकार्‍यांबरोबरच तेथेच त्यांचे शोधनिबंधही प्रसिद्ध झाले आहेत.)