बसाल्ट खडकातील भूजल क्षमता व भूजल साठ्यांचे मोजमाप, एक अभ्यास

भूपृष्ठावरील नद्या, मोठ्या, मध्यम व लघु प्रकल्पात उपलब्ध असलेल्या पाण्याचे मोजमाप करण्याच्या पध्दती फार पूर्वीपासूनच अस्तित्वात आहेत. कधीही मोठ्या पर्जन्यमानामुळे आलेल्या पुरानंतर दुसर्‍याच दिवशी एखाद्या धरणात किती क्युसेक्स पाण्याची आवक झाली याची आकडेवारी प्रसिध्द होत असते. त्यामुळे धरणातील किती पाणी कालव्यांद्वारे शेतीसाठी (सिंचनासाठी) देणे शक्य आहे याचा अचूक आडाखा बांधता येतो व त्यानुसार सिंचनक्षेत्र निश्‍चित करता येते. परंतु अशा पर्जन्यमानानंतर भूपृष्ठावर पडलेल्या पावसाच्या पाण्याचे किती घनमीटर भूजलात रूपांतर झाले आहे याबाबतच्या प्रणालीमध्ये अजून पर्यंत शाश्‍वत प्रगती झालेली नाही. भूपृष्ठावरील पाण्याच्या साठ्याप्रमाणे भूजलाचे देखील स्थल निहाय मोजमाप करणे शक्य झाले तर उपलब्ध पाण्याबाबत सिंचन क्षेत्र निश्‍चित करून त्यानुसार कृषी व्यवस्थापन व नियोजन करता आले तर कृषीक्षेत्रात शाश्‍वत विकास होवून येणार्‍या दुष्काळाबाबत उपाय योजना करता येणे शक्य होईल.

भूजल सर्वेक्षण व विकास यंत्रणा जीइसी ९७ या प्रणालीद्वारे दरवर्षी भूजल उपलब्धेबाबत आकडेवारी प्रसिध्द करते. परंतु सदर आकडेवारी ही प्रत्येक पाणलोट क्षेत्रातील जास्तीत जास्त तीन निरीक्षण विहीरींच्या मान्सून अखेर ते मान्सून पूर्व या काळात भूजल पातळीत होणार्‍या फरकांच्या आधारे केली जाते. एका पाणलोट क्षेत्रात जवळपास ३० ते ३५ खेडी समाविष्ट असतात. या सर्व गावांच्या भौगोलिक व भूशास्त्रीय परिस्थितीत फरक असल्यामुळे सदर मोजमाप सरसकट या सर्व गावांसाठी उपयुक्त ठरत नाही. तसेच बसाल्ट खडकातील विहीरींमध्ये पाण्याची पातळी काही अंतरावरील विहीरींमध्ये देखील एकसारखी आढळून येत नाही. याचाच अर्थ भूजल उपलब्धतेबाबतच्या मोजमापामध्ये मर्यादा येतात.

भूजल उपलब्धतेमध्ये वार्षिक पर्जन्यमानाबरोबरच जमिनीखाली असलेल्या खडकांचे प्रकार व त्यांचे जलीय गुणधर्म महत्वाची भूमिका बजावतात. आपल्या महाराष्ट्रातील ८२ टक्के भूभाग हा दख्खन पठारातील बसाल्ट या खडकाच्या विविध थरांनी व्यापला आहे. बसाल्ट खडकाचे जलीय गुणधर्म थर निहाय, स्थूल निहाय व खोली निहाय बदलत असतात. त्यामुळे अशा वेळी बसाल्ट खडकाची भूजल क्षमता व त्यामध्ये असलेल्या भूजलाचे अचूक मोजमाप करणे आव्हानात्मक आहे.

महाराष्ट्रातील प्रत्येक गावांचे (गावपातळीवर) भूशास्त्रीय सर्वेक्षण व अस्तित्वात असलेल्या विहीरींचा सखोल अभ्यास केल्यास आपण गावपातळीवर पावसाळ्याअखेरीस उपलब्ध झालेल्या भूजलाचे अचूक मोजमाप करू शकतो.

भूजल मोजमापाच्या शास्त्रीय पध्दतीच्या अभ्यासात खालील गोष्टींचा अंतर्भाव :
१. प्रत्येक गावाचा पायाभूत (Base) नकाशा तयार करणे
२. भूशास्त्रीय सर्वेक्षण
३. विहीरींचा सखोल अभ्यास

१. प्रत्येक गावाचा पायाभूत नकाशा तयार करणे :

महाराष्ट्रातील प्रत्येक गावाचा नकाशा गट नंबर निहाय १ : १०,००० या प्रमाणात उपलब्ध आहे. या नकाशात सध्या अस्तित्वात असलेल्या विहीरी गट नंबर निहाय प्लॉट करणे या नकाशात ५ मीटर उंची या अंतराने समपातळी रेषा दर्शविणे. भारतीय सर्वेक्षण विभागाकडून टोपोशीटद्वारे २० मीटर उंचीच्या अंतराने समपातळी रेषांचा नकाशा तयार केला आहे. १ : ५०,००० या प्रमाणात जर २० मीटर अंतराच्या दोन सम पातळी रेषांमध्ये एखादे सखल प्रदेशातील लहान गाव वसल्यास या ठिकाणी अडचण येते. तसेच लहान अंतरावर व सखल भागात जीपीएसद्वारे काढलेली समुद्र सपाटीपासूनच्या उंचीत ५ ते १० टक्के त्रुटी असू शकते त्यामुळे उपयुक्त ठरत नाही.

जीआयएस तंत्रज्ञानाद्वारे Arc GIS 10.2 व ERDAS Imagine 9.2 हे सॉफ्टवेअर्स वापरून टोपोशीटवरून २० मीटर उंचीच्या अंतराने असलेल्या दोन समपातळी रेषांमध्ये ५ मीटर उंचीच्या चार समपातळी रेषा गाव नकाशावर (प्रमाण १ : १०,०००) काढून पायाभूत नकाशा तयार करता येतो.

२. भूशास्त्रीय सर्वेक्षण :

गाव पातळीवर भूपृष्ठीय सर्वेक्षण करून भूपृष्ठावर पसरलेल्या खडकांच्या उघड्या भागांचे अवलोकन केले जाते. यामध्ये असलेले बसाल्टचे विविध थर तपासून थरांची जाडी, भूपृष्ठावर पसरलेले क्षेत्रफळ, तसेच थराचे जलीय गुणधर्म या संबंधीची माहिती पायाभूत नकाशात अंतर्भूत करण्यात येवून गावाचा भूशास्त्रीय नकाशा करण्यात येतो. सदर नकाशाद्वारे बसाल्टच्या विविध थरांचे वर्गीकरण, त्यांची भूपृष्ठावर उपलब्ध असलेली जाडी, त्यांनी व्यापलेले क्षेत्रफळ, तसेच थरांचे जलीय गुणधर्म यांचा अंतर्भाव असल्यामुळे गावातील कोणत्या भागातून पाणी जास्त मुरणे शक्य आहे त्या भागाचे रेखाटन करता येते. तसेच एकूण क्षेत्रफळापैकी किती क्षेत्रफळ पाणी मुरण्यास योग्य आहे या संबंधीचे अचूक मोजमाप करता येते यामुळे जलसंवर्धनासाठी बांध कोठे बांधावयाचे याबाबत पाणलोट क्षेत्रात काम करणार्‍या संस्थांना मार्गदर्शन लाभते. तसेच नवीन विहीरी घेण्यासंबंधीच्या योग्य जागा निवडता येतात.

३. विहीरींचे सर्वेक्षण :

विहीर सर्वेक्षणासाठी एक सुटसुटीत फॉर्म तयार करून त्यात विहीरी संबंधीची सर्व माहिती जसे विहीरीचा व्यास, खोली, पाण्याची पातळी, पाझराची दिशा, उपश्याचे प्रमाण इ. एकत्रितपणे नोंदवली जाते. या सर्वेक्षणाचा अत्यंत महत्वाचा उपयोग म्हणजे विहीरीच्या खोलीपर्यंत बसाल्टच्या थरांचा सदृष्य भागाचे अवलोकन करून जमिनीखाली असलेल्या या बसाल्ट थरांच्या जलीय गुणधर्मांची नोंद करता येते. सदर विहीरींचे गट नंबर निहाय पायाभूत नकाशावर नोंद केल्यास जमिनीखालील बसाल्टथराचे जलीय गुणधर्मानुसार वर्गीकरण तसेच त्यांच्या जाडी व लांबीचे मोजमाप करता येते. यावरून जमिनीखाली किती खोलीपर्यंत पाणी पाझरून भूजल उपलब्ध होते याची अचूक माहिती मिळते. तसेच पाण्याच्या पातळीची नोंद केल्यामुळे कोणत्या भागात किती खोलीपर्यंत भूजल उपलब्ध आहे याची दिशा समजते.

महाराष्ट्रातील बसाल्ट खडकांचे वर्गीकरण व त्यांचे जलीय गुणधर्म
बसाल्ट खडकांचे भूजल उपलब्धतेनुसार चार वर्ग पडतात.

१. काळा पाषाण, २. मांजर्‍या, ३. गेरूचा दगड व ४. व्होलकॅनिक ब्रेशिआ या सर्व प्रकारच्या बसाल्ट थरांमध्ये अतिशय भिन्न जलीय गुणधर्म आढळतात जे भूजल उपलब्धतेत महत्वाची भूमिका बजावतात.

१. काळा पाषाण :

या थराची जाडी साधारणपणे ३ मीटर ते ३० मीटर असून हा १०० मीटर ते काही कि.मी पर्यंत पसरलेला असतो. या एकाच थरामध्ये ठराविक खोली व लांबीनंतर जलीय गुणधर्म बदलत असतात. त्यामुळे या थरातील सर्व सरसकट सारखेच उपलब्ध होण्याची शक्यता नसते. यात असलेल्या चिरा वा संधिवाटे पाणी मुरणे शक्य होत असते. तप्त लाव्हारस थंड होतांना आकुंचन व प्रसरण पावण्याच्या क्रियेमुळे यात अनेक चिरा पडतात. या चिरांमध्ये देखील विविध प्रकार असतात. कधी चिरा अगदी जवळजवळ पडून त्या एकमेकांना जोड लेल्या असतात (फोटो १) तर कधी दोन थरांमधील अंतर अधिक असून त्या एकमेकांना जोडलेल्या असतीलच असे नाही (फोटो २) काही वेळा उभ्या चिरा प्रामुख्याने तयार होवून आखिव स्तंभ तयार होतात. (फोटो ३) या चिरांमधील विविधतेमुळे या थरातील जलधारण क्षमतेत भिन्नता दिसून येते. काळ्या पाषाणाचा सर्वात वरील भाग हा भाजल्यामुळे कठीण होवून अपार्य होतो. अशा भागाची जाडी सर्वच थरात एकसारखी नसते तर २ मीटर ते १० मीटर पर्यंत बदलत असते. कमी जाडी असलेला २ मीटर थर पृष्ठभागावर बराच काळ उघडा पडल्यास या भागाचे विदारण होवून काही अंशी हा थर पार्य होवू शकतो. परंतु जमिनीखाली मात्र अपार्यच राहतो.

२. मांजर्‍या :

लाव्हारस थंड होतांना काही वेळा त्यातील वायू लगेच वातावरणात न जाता लाव्हा रस थंड होताना द्रव लाव्हा घट्ट होण्याच्या क्रियेच्या वेळी हे वायू त्यातून बाहेर पडतात. त्यामुळे बसाल्ट थरात या वायूंनी निर्माण केलेल्या असंख्य पोकळ्या असतात त्या बहुतांशी रिकाम्या न राहता द्वितीयक खनिजांनी भरल्या जातात. त्यामुळे मांजर्‍या खडकातील थरात पाषाणाप्रमाणे लाव्हा रस थंड असताना चिरा पडत नाहीत. मांजर्‍या खडकांमध्ये लहान लहान थर एकमेकावर रचून राशी तयार होतात. या राशींची जाडी व व्याप्ती काळ्या पाषाणाप्रमाणेच असते. मांजर्‍या खडकांचा थर अभेद्य असल्यामुळेच यात कोरली गेलेली अजिंठा व वेरूळ येथील जगप्रसिध्द प्राचीन शिल्पे ४०० वर्षांनंतर सुध्दा चांगल्या स्थितीत असल्यामुळे आजही पर्यटकांचे लक्ष वेधून घेतात. मांजर्‍या थराचा चिरविरहित थर वातावरणापासून सुरक्षित (जमिनीखाली) राहिला तर अपार्य असतो. (फोटो ४) याद्वारे पाणी मुरण्याची क्रिया नगण्य असते. परंतु ह्याच खडकातील थर जर वातावरणात अनेक वर्षे उघडा पडल्यास सूर्याच्या उष्णतेने, पावसाच्या पाण्याने तसेच वातावरणातील इतर घटकांनी या खडकाचे विदारण होवून यात आडव्या म्हणजेच भूपृष्ठाला समांतर तट्ट्यासारख्या चिरा पडतात याद्वारे विपुल प्रमाणात पाणी मुरते अर्थात पाणी मुरण्याची क्षमता विदारणाच्या तीव्रतेवर अवलंबून असते. विदारणामुळे आडव्या पडलेल्या अशा चिरांची व्याप्ती पृष्ठभागाजवळ व मर्यादित खोलीपर्यंत (१० मीटर) जास्त असते व नंतर खोली नुसार कमी कमी होत जाते. (फोटो ५)

महाराष्ट्रातील बहुसंख्य संस्थामार्फत घेतलेल्या पाणलोट विकासाच्या कामांचे यश अशा विदारित मांजर्‍या खडकावर जलसंवर्धन बंधारे बांधल्यामुळे झाल्याचे दिसून येते.

३. गेरूचा दगड :

लाल, हिरव्या, तपकिरी रंगाचा हा एक बसाल्ट खडकाचा लहान थर मानला जातो. याची जाडी १ ते ३ मीटर पर्यंत असते व हा भूपृष्ठावर मर्यादित क्षेत्रफळ व्यापतो. हा थर जमिनीवर उघडा पडला असल्यास याचे फार त्वरित विदारण होवून याचा भुगा होतो. परंतु जमिनीखाली वातावरणा पासून अभेद्य राहिल्यास हा थर अपार्य असतो. याचे अस्तित्व व व्याप्ती जास्त नसल्याने या अभ्यासात यावर विशेष भर दिला नाही.

४. व्होलकॅनिक ब्रेशिआ :

लाव्हारस थंड होताना या मध्ये खडकांचे वेडेवाकडे तुकडे, गोटे मिसळले गेल्यास किंवा द्वितीयक खनिजांच्या मिश्रणात असे तुकडे व गोटे मिसळले गेल्यास थंड झाल्यावर एकसंध थर तयार होतो यास व्होलकॅनिक ब्रेशिआ म्हणतात. या थराची जाडी व व्याप्ती काळ्या पाषाणाच्या थराप्रमाणे असून याचे जलीय गुणधर्म व जलधारण क्षमता मात्र मांजर्‍या खडकांप्रमाणे असते.

५. कारीचा दगड :

काही भागात (औरंगाबाद, जालना, धुळे, जळगाव इ.) उभ्या भिंती सारख्या कारी बाजूचे बसाल्टथर फोडून भूपृष्ठावर येतात. याची जाडी ३ मीटर ते १० मीटर असून लांबी काही कि.मी पर्यंत असते. या कारीच्या दगडांचा अशा मर्यादित भागात भूजल उपलब्धतेत प्रभाव दिसून येतो. असा कारीचा दगड आढळल्यास त्यामध्ये असलेल्या चिरांच्या अभ्यासावरून भूजल क्षमता व उपलब्धतेबाबतचे मोजमाप त्या भागास लागू होते.

या वरून असे लक्षात येते की बसाल्ट खडकांचे जलीय गुणधर्म एका थरातून दुसर्‍या थरात बदलत जातात वा एकाच थराची जाडी जास्त असल्यास यामध्ये सुध्दा जलीय गुणधर्म खोली नुसार बदलत जातात. गाव पातळीवर जोपर्यंत ह्या थरांचा सखोल अभ्यास होणार नाही तो पर्यंत भूजल क्षमता व उपलब्धता याबाबत अचूक मोजमाप होणे शक्य नाही.

जलीय गुणधर्मानुसार बसाल्टच्या थरांची श्रेणी :

या चार प्रकारच्या बसाल्टच्या थरांमध्ये अंतर्गाळणाचा दर (Infiltaration Rate) व भूजलाची विशिष्ट स्खलन (Specific yield) भिन्न आहेत. त्यामुळे या सर्व प्रकारच्या थरांची तीन श्रेणींमध्ये विभागणी केली आहे.

भूजल क्षमता :

भूजल क्षमता श्रेणीनुसार बसाल्ट थरांनी व्यापलेले क्षेत्रफळ सरासरी वार्षिक पर्जन्यमान व अंतर्गाळाचा दर यावरून मोजता येते.

भूजल क्षमता (घनमीटर) = बसाल्ट थरांनी व्यापलेले क्षेत्रफळ x सरासरी वार्षिक पर्जन्यमान X अंतर्गाळाचा दर

भूजलसाठा :

एखाद्या जमिनीखाली भूजल साठविण्यासाठी किती जागा उपलब्ध आहे याचे मोजमाप या अभ्यासावरून ठरविता येते. परंतु भूजल साठविण्यासाठी असलेल्या संपूर्ण जागा भूजलाने व्यापली असेल असे अनुमान काढणे चुकीचे ठरेल कारण वार्षिक पर्जन्यमान, पर्जन्यमानाचा कालावधी व त्याची तीव्रता तसेच दरवर्षी होणारे भूजल अंतर्गालन व वापर यावर भूजल साठा किती असेल हे अवलंबून असते. त्यामुळे भूजलाची साठवण क्षमता ही संज्ञा वापरणे योग्य ठरेल.

भूजलाची साठवण क्षमता (घनमीटर) = बसाल्ट थरांनी व्यापलेल्या जागेचे घनफळ X विशिष्ट स्खलन (Specific yield)

जालना तालुका प्रकल्प :

या प्रकारच्या अभ्यासाची गरज लक्षात घेवून जीओफोरम या संस्थेने मराठवाडा शेती सहाय्य मंडळ, जालना व स्वामी रामानंदतीर्थ मराठवाडा संशोधन संस्था, औरंगाबाद यांच्या सहकार्याने जालना तालुक्यातील संपूर्ण १४९ गावातील भूजल क्षमतेचा व उपलब्धतेचा सखोल अभ्यास करण्याचा प्रकल्प हाती घेतला आहे. यामध्ये जीओफोरमचे सदस्य भूशास्त्रज्ञ व अभियांत्रिकी विद्यार्थ्यांच्या मदतीने प्रत्येक गावाचे या पध्दतीनुसार सर्वेक्षण करीत आहेत. आतापर्यंत ३७ गावांचे सर्वेक्षण पूर्ण झाले आहे. या कामाची उपयुक्तता समजण्यासाठी रोहनवाडी या लहानशा खेडेगावाच्या अभ्यासाची माहिती जाणून घेवू.

रोहनवाडी हे एक लहान खेडे जालना शहराच्या पूर्ण दिशेस ८ कि.मी अंतरावर आहे, गावाचे क्षेत्र ९.१५ चौ.कि.मी आहे. सर्वेक्षण व विहीरींच्या अभ्यासाद्वारे येथील बसाल्टच्या थरांचे श्रेणी नुसार वर्गीकरण त्यांनी व्यापलेले क्षेत्रफळ, जाडी तसेच त्यानुसार मोजमाप केलेली भूजल क्षमता व भूजल साठ्यासाठी किती जागा उपलब्ध आहे याबाबतचे विवेचन खालील तक्त्यात दिले आहे. याच बरोबर रोहनवाडीच्या भूशास्त्रीय नकाशा आणि विहीरीच्या अभ्यासद्वारे जमिनीखाली ठराविक पातळीपर्यंत उपलब्ध असलेल्या बसाल्ट खडकांचे वर्गीकरण, त्यांचे जलीय गुणधर्म त्यानुसार त्यांची श्रेणी ठरविता आली. भूशास्त्रीय नकाशामुळे पाणी मुरण्यास योग्य असलेला भाग गाव नकाशात गट निहाय दाखविणे शक्य झाले. तसेच किती खोलीपर्यंत बसाल्टच्या थराद्वारे पाणी मुरू शकते हे समजणे शक्य झाले (फोटो ६)

प्रकल्पाचे फायदे :

या प्रकल्पातील अभ्यासाद्वारे प्रत्येक गावातील पाणी मुरण्यास योग्य असलेला भाग गावाच्या नकाशात दर्शविल्यामुळे पाणलोट विकासाच्या कामात जलसंधारणासाठी योग्य जागांची शिफारस करणे शक्य होईल. आजमितीस बहुतांश पाणलोट क्षेत्राच्या कामात अशा अभ्यासाचा अभाव दिसून येतो.

भूजलाची वहन क्षमता व त्याद्वारे दरवर्षी भूजल उपलब्धता समजल्यामुळे भूजलावर आधारित सिंचन क्षेत्रफळ ठरविणे शक्य होईल. पाण्याच्या ताळेबंद अभ्यासात दरवर्षी किती भूजल उपलब्ध आहे हे मान्सून अखेर अचूक मोजता आल्यामुळे (Supply side Management) मध्ये सुसूत्रता येईल यावर आधारित (Demand side Management) ठरविता येईल. याद्वारे पीक पध्दतीत योग्य तो बदल करून पाण्याच्या समस्येवर मात करता येईल.

जमिनीची भूजल साठवण क्षमता दरवर्षी होणार्‍या भूजल उपलब्धतेपेक्षा किती पट जास्त आहे याचे मोजमाप झाल्यामुळे जलसंधारण व पुनर्भरण यासारख्या योजना राबवून भूजल साठ्यात योग्य ठिकाणी वाढ करण्यासाठीचे प्रकल्प भविष्यात हाती घेवून भूजलात किती वाढ होत आहे याचा सूक्ष्म व अचूक तपशील हाती येणे शक्य आहे. या अभ्यासावरून पाण्याचे योग्य प्रकारे नियोजन केल्यास पाणी समस्या निश्‍चितच इतिहासात जमा होईल असा विश्‍वास वाटतो.

श्री. पी.एस. कुलकर्णी - मो : ०७३०४७९२०४६