Infiltration (hydrology)
घुसपैठ वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा जमीन की सतह पर पानी मिट्टी में प्रवेश करता है। इसका उपयोग आमतौर पर जल विज्ञान और मृदा विज्ञान दोनों में किया जाता है। घुसपैठ की क्षमता को घुसपैठ की अधिकतम दर के रूप में परिभाषित किया गया है। इसे अक्सर मीटर प्रति दिन में मापा जाता है लेकिन यदि आवश्यक हो तो समय के साथ दूरी की अन्य इकाइयों में भी मापा जा सकता है। जैसे-जैसे मिट्टी की सतह की परतों में नमी की मात्रा बढ़ती है, घुसपैठ की क्षमता कम होती जाती है। यदि वर्षा की दर घुसपैठ की दर से अधिक है, तो अपवाह आमतौर पर तब तक होता है जब तक कि कोई भौतिक बाधा न हो। इनफिल्ट्रोमीटर, पैरामीटर और वर्षा सिमुलेटर ऐसे सभी उपकरण हैं जिनका उपयोग घुसपैठ की दर को मापने के लिए किया जा सकता है। घुसपैठ कई कारकों के कारण होती है जिनमें शामिल हैं; गुरुत्वाकर्षण, केशिका बल, अवशोषण और परासरण। मिट्टी की कई विशेषताएँ भी उस दर को निर्धारित करने में भूमिका निभा सकती हैं जिस पर घुसपैठ होती है। घुसपैठ को प्रभावित करने वाले कारक वर्षा कई तरह से घुसपैठ को प्रभावित कर सकते हैं। वर्षा की मात्रा, प्रकार और अवधि सभी का प्रभाव पड़ता है। वर्षा किसी भी अन्य वर्षा घटना, जैसे बर्फबारी या हिमपात की तुलना में तेजी से घुसपैठ की दर की ओर ले जाती है। मात्रा के संदर्भ में, जितनी अधिक वर्षा होगी, उतनी ही अधिक घुसपैठ होगी जब तक कि जमीन संतृप्ति तक नहीं पहुंच जाती, जिस बिंदु पर घुसपैठ की क्षमता तक पहुंच जाती है। वर्षा की अवधि घुसपैठ की क्षमता को भी प्रभावित करती है। शुरू में जब वर्षा की घटना शुरू होती है तो घुसपैठ तेजी से हो रही होती है क्योंकि मिट्टी असंतृप्त होती है, लेकिन जैसे-जैसे समय बीतता जाता है, घुसपैठ की दर धीमी हो जाती है क्योंकि मिट्टी अधिक संतृप्त हो जाती है। वर्षा और घुसपैठ क्षमता के बीच यह संबंध यह भी निर्धारित करता है कि कितना बहाव होगा। यदि वर्षा घुसपैठ क्षमता से अधिक तेजी से होती है तो अपवाह होगा। मिट्टी की विशेषताएँ मिट्टी की छिद्रता घुसपैठ क्षमता निर्धारित करने में महत्वपूर्ण है। जिन मिट्टी में छोटे छिद्र आकार होते हैं, जैसे कि मिट्टी, उनमें घुसपैठ की क्षमता कम होती है और बड़ी छिद्र आकार वाली मिट्टी की तुलना में धीमी घुसपैठ दर होती है, जैसे कि रेत। इस नियम का एक अपवाद तब होता है जब मिट्टी शुष्क परिस्थितियों में मौजूद होती है। इस मामले में, मिट्टी में बड़ी दरारें पैदा हो सकती हैं जिससे घुसपैठ की क्षमता बढ़ जाती है। मृदा संघनन घुसपैठ क्षमता को भी प्रभावित करता है। मिट्टी के संघनन के परिणामस्वरूप मिट्टी के भीतर छिद्रता कम हो जाती है, जिससे घुसपैठ की क्षमता कम हो जाती है। जंगल की आग लगने के बाद हाइड्रोफोबिक मिट्टी विकसित हो सकती है, जो घुसपैठ को बहुत कम कर सकती है या पूरी तरह से रोक सकती है। मिट्टी की नमी की मात्रा जो पहले से ही संतृप्त है, मिट्टी में अधिक पानी रखने की क्षमता नहीं है, इसलिए घुसपैठ की क्षमता तक पहुंच गई है और दर इस बिंदु से आगे नहीं बढ़ सकती है। इससे बहुत अधिक सतह अपवाह होता है। जब मिट्टी आंशिक रूप से संतृप्त होती है तो घुसपैठ मध्यम दर से हो सकती है और पूरी तरह से असंतृप्त मिट्टी में घुसपैठ की क्षमता सबसे अधिक होती है। मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ (पौधों और जानवरों सहित) सभी घुसपैठ क्षमता को बढ़ाते हैं। वनस्पति में जड़ें होती हैं जो मिट्टी में फैलती हैं जो मिट्टी में दरारें और दरारें पैदा करती हैं, जिससे अधिक तेजी से घुसपैठ और क्षमता में वृद्धि होती है। वनस्पति मिट्टी की सतह के संघनन को भी कम कर सकती है जो फिर से घुसपैठ को बढ़ाने की अनुमति देती है। जब कोई वनस्पति मौजूद नहीं होती है तो घुसपैठ की दर बहुत कम हो सकती है, जिससे अत्यधिक अपवाह हो सकता है और कटाव का स्तर बढ़ सकता है। इसी तरह वनस्पति के लिए, मिट्टी में दरार डालने वाले जानवर भी मिट्टी की संरचना में दरारें पैदा करते हैं। भूमि आवरण यदि भूमि अभेद्य सतहों से ढकी हुई है, जैसे कि फुटपाथ, तो घुसपैठ नहीं हो सकती क्योंकि पानी अभेद्य सतह के माध्यम से घुसपैठ नहीं कर सकता है। यह संबंध अपवाह को भी बढ़ाता है। अभेद्य क्षेत्रों में अक्सर तूफानी नालियां होती हैं जो सीधे जल निकायों में बहती हैं, जिसका अर्थ है कि कोई घुसपैठ नहीं होती है। भूमि का वनस्पति आवरण घुसपैठ क्षमता को भी प्रभावित करता है। वनस्पति आवरण वर्षा के अधिक अवरोधन का कारण बन सकता है, जिससे तीव्रता कम हो सकती है जिससे कम बहाव हो सकता है और अधिक अवरोधन हो सकता है। वनस्पति की प्रचुरता में वृद्धि भी वाष्पोत्सर्जन के उच्च स्तर की ओर ले जाती है जो घुसपैठ दर की मात्रा को कम कर सकती है। पत्ती के आवरण जैसी वनस्पति से निकलने वाला मलबा भी मिट्टी को तीव्र वर्षा की घटनाओं से बचाकर घुसपैठ की दर को बढ़ा सकता है। अर्ध-शुष्क घास के मैदानों और घास के मैदानों में, एक विशेष मिट्टी की घुसपैठ की दर कूड़े से ढकी जमीन के प्रतिशत और बारहमासी घास के गुच्छे के मूल आवरण पर निर्भर करती है। रेतीली दोमट मिट्टी में, कूड़े के आवरण के नीचे घुसपैठ की दर नंगी सतहों की तुलना में नौ गुना अधिक हो सकती है। खाली क्षेत्रों में घुसपैठ की कम दर ज्यादातर मिट्टी की परत या सतह की मुहर की उपस्थिति के कारण होती है। एक टफ्ट के आधार के माध्यम से घुसपैठ तेजी से होती है और टफ्ट फ़नल पानी को अपनी जड़ों की ओर ले जाता है। ढलान जब भूमि की ढलान अधिक होती है तो अपवाह अधिक आसानी से होता है जिससे घुसपैठ की दर कम हो जाती है। प्रक्रिया घुसपैठ की प्रक्रिया तभी जारी रह सकती है जब मिट्टी की सतह पर अतिरिक्त पानी के लिए जगह उपलब्ध हो। मिट्टी में अतिरिक्त पानी के लिए उपलब्ध मात्रा मिट्टी की सरंध्रता और उस दर पर निर्भर करती है जिस पर पहले से घुसपैठ किया गया पानी मिट्टी के माध्यम से सतह से दूर जा सकता है। उस स्थिति में उस पानी की अधिकतम दर मिट्टी में प्रवेश कर सकती है जो घुसपैठ क्षमता है। यदि मिट्टी की सतह पर पानी का आगमन घुसपैठ क्षमता से कम है, तो इसका विश्लेषण कभी-कभी जल विज्ञान परिवहन मॉडल, गणितीय मॉडल का उपयोग करके किया जाता है जो नदी प्रवाह दर और धारा जल की गुणवत्ता का अनुमान लगाने के लिए घुसपैठ, अपवाह और चैनल प्रवाह पर विचार करते हैं। शोध निष्कर्ष रॉबर्ट ई. हॉर्टन ने सुझाव दिया कि तूफान के शुरुआती हिस्से के दौरान घुसपैठ की क्षमता तेजी से कम हो जाती है और फिर शेष घटना के लिए कुछ घंटों के बाद लगभग स्थिर मूल्य की ओर रुख करती है। पहले घुसपैठ किया गया पानी उपलब्ध भंडारण स्थानों को भर देता है और छिद्रों में पानी खींचने वाली केशिका बलों को कम कर देता है। मिट्टी में मिट्टी के कण गीले होने पर फूल सकते हैं और इस तरह छिद्रों का आकार कम हो जाता है। जिन क्षेत्रों में जमीन जंगल के कूड़े की एक परत द्वारा संरक्षित नहीं है, वहां बारिश की बूंदें सतह से मिट्टी के कणों को अलग कर सकती हैं और सतह के छिद्रों में महीन कणों को धो सकती हैं जहां वे घुसपैठ की प्रक्रिया को बाधित कर सकते हैं। अपशिष्ट जल संग्रह में घुसपैठ अपशिष्ट जल संग्रह प्रणालियों में अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र तक सीवेज पहुँचाने के लिए लाइनों, जंक्शनों और लिफ्ट स्टेशनों का एक समूह होता है। जब इन रेखाओं को टूटने, दरार पड़ने या पेड़ की जड़ों के आक्रमण से समझौता किया जाता है, तो अक्सर तूफानी पानी की घुसपैठ/प्रवाह होता है। इस परिस्थिति से सेनेटरी सीवर ओवरफ्लो हो सकता है, या अनुपचारित सीवेज का पर्यावरण में निर्वहन हो सकता है। घुसपैठ गणना विधियाँ घुसपैठ सामान्य द्रव्यमान संतुलन जलवैज्ञानिक बजट का एक घटक है। मिट्टी में पानी की मात्रा और/या घुसपैठ की दर का अनुमान लगाने के कई तरीके हैं। कठोर मानक जो एक गैर-सजातीय मिट्टी के माध्यम से भूजल को सतह के पानी से पूरी तरह से जोड़ता है, रिचर्ड्स के समीकरण का संख्यात्मक समाधान है। एक नई विधि जो सजातीय मिट्टी की परतों में 1-डी भूजल और सतह के पानी के युग्मन की अनुमति देती है, और जो रिचर्ड्स समीकरण से संबंधित है, वह मृदा आर्द्रता वेग समीकरण का परिमित जल-सामग्री वाडोस क्षेत्र प्रवाह विधि समाधान है। एक समान प्रारंभिक मिट्टी के पानी की मात्रा और गहरी अच्छी तरह से निकासी वाली मिट्टी के मामले में, एक एकल वर्षा घटना के लिए घुसपैठ प्रवाह को हल करने के लिए कुछ उत्कृष्ट अनुमानित तरीके हैं। इनमें ग्रीन एंड एम्प्ट (1911) विधि, पार्लैंज एट अल शामिल हैं। (1982)। इन विधियों के अलावा कई अनुभवजन्य विधियाँ हैं जैसे कि एससीएस विधि, हॉर्टन विधि, आदि, जो वक्र फिटिंग अभ्यासों से थोड़ी अधिक हैं। सामान्य जलविज्ञान बजट घुसपैठ के संबंध में सभी घटकों के साथ सामान्य जलविज्ञान बजट एफ. अन्य सभी चर और घुसपैठ को देखते हुए एकमात्र अज्ञात है, सरल बीजगणित घुसपैठ के प्रश्न को हल करता है। जहाँ एफ घुसपैठ है, जिसे आयतन या लंबाई के रूप में मापा जा सकता है; सीमा इनपुट है, जो अनिवार्य रूप से निकटवर्ती, सीधे जुड़े अभेद्य क्षेत्रों से आउटपुट वाटरशेड है; सीमा आउटपुट है, जो सतह अपवाह से भी संबंधित है, आर, इस बात पर निर्भर करता है कि कोई बाहर निकलने के बिंदु या सीमा उत्पादन के लिए बिंदुओं को परिभाषित करने का विकल्प कहाँ चुनता है; पी वर्षा है; ई वाष्पीकरण है; टी वाष्पीकरण है; ईटी वाष्पोत्सर्जन है; एस या तो प्रतिधारण या निरोध क्षेत्रों के माध्यम से भंडारण है; प्रारंभिक अमूर्तता है, जो आकार के आधार पर अल्पकालिक सतह भंडारण है जैसे कि पोखर या यहां तक कि संभवतः निरोध तालाब भी है; आर सतह अपवाह है। इस विधि पर एकमात्र ध्यान यह है कि किसी को इस बारे में बुद्धिमान होना चाहिए कि कौन से चर का उपयोग करना है और किसे छोड़ना है, क्योंकि डबल्स का आसानी से सामना किया जा सकता है। दोहरा गणना चर का एक आसान उदाहरण तब होता है जब वाष्पीकरण, ई, और वाष्पोत्सर्जन, टी, को समीकरण के साथ-साथ वाष्पोत्सर्जन, ई. टी. में रखा जाता है। ई. टी. ने इसमें टी के साथ-साथ ई. इंटरसेप्शन के एक हिस्से को भी शामिल किया है, न कि केवल कच्चे वर्षा के लिए। रिचर्ड्स का समीकरण (1931) मिट्टी में घुसपैठ की गणना के लिए मानक कठोर दृष्टिकोण रिचर्ड्स का समीकरण है, जो बहुत ही अरैखिक गुणांक के साथ एक आंशिक विभेदक समीकरण है। रिचर्ड्स समीकरण कम्प्यूटेशनल रूप से महंगा है, अभिसरण की गारंटी नहीं है, और कभी-कभी बड़े पैमाने पर संरक्षण में कठिनाई होती है। परिमित जल-सामग्री वाडोस क्षेत्र प्रवाह विधि यह विधि रिचर्ड्स (1931) के आंशिक विभेदक समीकरण का एक अनुमान है जो मिट्टी के पानी के प्रसार पर जोर देता है। यह मिट्टी के आर्द्रता वेग समीकरण के विकास जैसे शब्द के समाधान की तुलना करके और मिट्टी के संरचनात्मक संबंधों के विशेष रूपों का उपयोग करके घुसपैठ के सटीक विश्लेषणात्मक समाधानों के साथ तुलना करके स्थापित किया गया था। परिणामों से पता चला कि यह सन्निकटन गणना किए गए घुसपैठ प्रवाह को प्रभावित नहीं करता है क्योंकि विसरण प्रवाह छोटा है और यह कि परिमित जल-सामग्री वैडोज क्षेत्र प्रवाह विधि समीकरण का एक वैध समाधान है जो तीन साधारण विभेदक समीकरणों का एक समूह है, जो अभिसरण और द्रव्यमान के संरक्षण की गारंटी देता है। इसके लिए इस धारणा की आवश्यकता होती है कि प्रवाह केवल ऊर्ध्वाधर दिशा (1-आयामी) में होता है, और यह कि मिट्टी परतों के भीतर समान है। ग्रीन और एम्प्ट नाम दो पुरुषों से लिया गया था; ग्रीन और एम्प्ट। घुसपैठ अनुमान की ग्रीन-एम्प्ट विधि कई चरों के लिए जिम्मेदार है जो अन्य विधियों, जैसे कि डार्सी के नियम, नहीं करते हैं। यह मिट्टी चूषण शीर्ष, सरंध्रता, हाइड्रोलिक चालकता और समय का एक कार्य है। जहाँ सामने की मिट्टी को गीला करना चूषण शीर्ष (एल) है; पानी की मात्रा (-) है; हाइड्रोलिक चालकता (एल/टी) है; घुसपैठ की संचयी गहराई (एल) है। एक बार एकीकृत होने के बाद, कोई भी आसानी से घुसपैठ की मात्रा या तात्कालिक घुसपैठ दर के लिए हल करने का विकल्प चुन सकता हैः इस मॉडल का उपयोग करके कोई भी आसानी से समाधान करके मात्रा का पता लगा सकता है। हालाँकि, जिस चर के लिए हल किया जा रहा है वह समीकरण में ही है इसलिए जब इसके लिए हल किया जाता है तो उसे शून्य, या किसी अन्य उपयुक्त स्थिरांक पर अभिसरण करने के लिए प्रश्न में चर निर्धारित करना चाहिए। एक अच्छा पहला अनुमान या दोनों में से किसी एक का बड़ा मूल्य है। इन मूल्यों को मॉडल को एक लॉग के साथ हल करके प्राप्त किया जा सकता है जिसे इसके टेलर-विस्तार के साथ क्रमशः शून्य और दूसरे क्रम के एक के आसपास प्रतिस्थापित किया जाता है। इस सूत्र का उपयोग करने पर एकमात्र ध्यान यह है कि किसी को यह मान लेना चाहिए कि, सतह के ऊपर पानी का शीर्ष या तालाब के पानी की गहराई, नगण्य है। इस समीकरण से घुसपैठ की मात्रा का उपयोग करके, उस समय मापी गई तात्कालिक घुसपैठ दर का पता लगाने के लिए नीचे दिए गए संबंधित घुसपैठ दर समीकरण में प्रतिस्थापित किया जा सकता है। ऊपर उल्लिखित उसी रॉबर्ट ई. हॉर्टन के नाम पर नामित हॉर्टन का समीकरण जमीनी घुसपैठ दर या मात्रा को मापते समय एक और व्यवहार्य विकल्प है। यह एक अनुभवजन्य सूत्र है जो कहता है कि घुसपैठ एक स्थिर दर से शुरू होती है, और समय के साथ तेजी से कम हो रही है। कुछ समय के बाद जब मिट्टी का संतृप्ति स्तर एक निश्चित मूल्य तक पहुंच जाता है, तो घुसपैठ की दर दर के बराबर हो जाएगी। जहाँ समय t पर घुसपैठ की दर है; प्रारंभिक घुसपैठ दर या अधिकतम घुसपैठ दर है; मिट्टी के संतृप्त होने के बाद स्थिर या संतुलन घुसपैठ दर या न्यूनतम घुसपैठ दर है; मिट्टी के लिए विशिष्ट क्षय स्थिरांक है। हॉर्टन के समीकरण का उपयोग करने की दूसरी विधि नीचे दी गई है। इसका उपयोग घुसपैठ की कुल मात्रा का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, एफ, समय टी के बाद। कोस्टियाकोव समीकरण जिसका नाम इसके संस्थापक कोस्टियाकोव के नाम पर रखा गया है, एक अनुभवजन्य समीकरण है जो यह मानता है कि एक शक्ति फलन के अनुसार समय के साथ सेवन दर में गिरावट आती है। कहाँ और कहाँ अनुभवजन्य मापदंड हैं। इस अभिव्यक्ति की प्रमुख सीमा शून्य अंतिम सेवन दर पर इसकी निर्भरता है। ज्यादातर मामलों में, घुसपैठ की दर इसके बजाय एक सीमित स्थिर मूल्य तक पहुंच जाती है, जो कुछ मामलों में कम समय के बाद हो सकती है। कोस्तिआकोव-लुईस संस्करण, जिसे "संशोधित कोस्तिआकोव" समीकरण के रूप में भी जाना जाता है, मूल समीकरण में एक स्थिर अंतर्ग्रहण शब्द जोड़कर इसे सही करता है। एकीकृत रूप में, संचयी आयतन को इस प्रकार व्यक्त किया जाता हैः जहां अनुमानित है लेकिन आवश्यक रूप से मिट्टी की अंतिम घुसपैठ दर के बराबर नहीं है। डार्सी का नियम घुसपैठ के लिए उपयोग की जाने वाली यह विधि डार्सी के नियम के एक सरलीकृत संस्करण का उपयोग कर रही है। कई लोगों का तर्क होगा कि यह विधि बहुत सरल है और इसका उपयोग नहीं किया जाना चाहिए। इसकी तुलना पहले उल्लिखित ग्रीन और एम्प्ट (1911) समाधान से करें। यह विधि ग्रीन और एम्प्ट के समान है, लेकिन संचयी घुसपैठ की गहराई का अभाव है और इसलिए अपूर्ण है क्योंकि यह मानता है कि घुसपैठ ढाल कुछ मनमाना लंबाई पर होती है। इस मॉडल में तालाब का पानी बराबर माना जाता है और गीली सामने की मिट्टी चूषण सिर की गहराई से नीचे मौजूद सूखी मिट्टी का सिर बराबर माना जाता है। जहाँ सामने की मिट्टी का चूषण शीर्ष जमीन की सतह के ऊपर तालाब के पानी की गहराई है; हाइड्रोलिक चालकता है; विचाराधीन उपसतह जमीन की अस्पष्ट कुल गहराई है। यह अस्पष्ट परिभाषा बताती है कि इस विधि से क्यों बचना चाहिए। या घुसपैठ दर f (मिमी घंटे-1) हाइड्रोलिक चालकता (मिमी घंटे-1) है; विचाराधीन (मिमी) में उपसतह जमीन की अस्पष्ट कुल गहराई है। यह अस्पष्ट परिभाषा बताती है कि इस विधि से क्यों बचना चाहिए। () = () (मिमी) भूतल के ऊपर तालाब के पानी की गहराई है (मिमी); यह भी देखें समोच्च खाई निर्वहन (जल विज्ञान) जल निकासी बेसिन जल निकासी प्रणाली (कृषि) वाष्पोत्सर्जन भूजल पुनर्भरण जलभक्षी मिट्टी अवरोधन (जल) प्राकृतिक संसाधन संरक्षण सेवा पारगम्यता (द्रव) अपवाह वक्र संख्या तूफान जल प्रबंधन मॉडल टिकाऊ शहरी जल निकासी प्रणाली संदर्भ बाहरी लिंक प्रायोगिक जल विज्ञान विकी घुसपैठ-हुड घुसपैठ मीटर जल विज्ञान मृदा भौतिकी जलभृत