जल उपयोग दक्षता (WUE) और सूचकांक (WATER USE EFFICIENCY (WUE) & INDICES)

एक कुशल सिंचाई प्रणाली (efficient irrigation system) का तात्पर्य न्यूनतम संभावित हानि के साथ स्रोत से खेत में पानी का प्रभावी हस्तांतरण है। दक्षता अवधारणा का उद्देश्य पानी के नुकसान की प्रकृति की पहचान करना और सिस्टम में सुधार के प्रकार को तय करना है। सिंचाई के पानी के उचित उपयोग के लिए दक्षता के संदर्भ में प्रदर्शन का मूल्यांकन पूर्वापेक्षा है।

1. सिंचाई दक्षता (Irrigation Efficiency)

इसे जल उत्पादन और जल इनपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, अर्थात, सिंचित खेत, मैदान या परियोजना की फसल द्वारा उपभोग किए गए सिंचाई जल का स्रोत से वितरित पानी का अनुपात या प्रतिशत।

$$E_i = rac{W_c}{W_r} imes 100$$

जहाँ,

• \(E_i\) = सिंचाई दक्षता (%) (irrigation efficiency - %)
• \(W_c\) = सिंचाई परियोजना में अपनी वृद्धि अवधि के दौरान फसल द्वारा उपयोग किया गया सिंचाई का पानी
• \(W_r\) = फसलों की वृद्धि अवधि के दौरान नहरों से पहुंचाया गया पानी

अधिकांश सिंचाई परियोजनाओं (irrigation projects) में, सिंचाई दक्षता 12 से 34% के बीच होती है।

2. जल संप्रेषण दक्षता

यह नहर नेटवर्क से जलमार्ग और क्षेत्रीय चैनलों तक जल संप्रेषण प्रणाली की दक्षता का एक उपाय है। यह आउटलेट हेड पर इनफील्ड में दिए गए पानी का नदी या जलाशय से नहर प्रणाली में मोड़े गए पानी का अनुपात है। मोड़ के बिंदु से किसान के खेतों तक पहुंचने तक वाहन में पानी का नुकसान होता है, जिसका मूल्यांकन जल संप्रेषण दक्षता द्वारा निम्नानुसार किया जा सकता है:

$$E_c = rac{W_t}{W_f} imes 100$$

जहाँ,

• \(E_c\) = जल संप्रेषण दक्षता, प्रतिशत
• \(W_f\) = संप्रेषण प्रणाली द्वारा खेत में पहुंचाया गया पानी (क्षेत्र आपूर्ति चैनल पर) (water delivered to the farm by conveyance system - at field supply channel)
• \(W_t\) = मोड़ के बिंदु से संदेश प्रणाली में प्रवेश किया गया पानी

जल संप्रेषण दक्षता आम तौर पर कम होती है; केवल मिट्टी के जलमार्गों में लगभग 21% नुकसान होता है।

3. जल अनुप्रयोग दक्षता

यह खेत में जल अनुप्रयोग की दक्षता का एक उपाय है। यह पानी की मात्रा का अनुपात है जो फसलों के जड़ क्षेत्र में जमा होता है और अंततः वाष्पोत्सर्जन या वाष्पीकरण द्वारा या खेत में वास्तव में वितरित पानी की मात्रा से दोनों द्वारा उपभोग किया जाता है। वैकल्पिक रूप से, इसे लागू किए गए पानी के प्रतिशत के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसे फसल के प्रमुख जड़ प्रणाली द्वारा कब्जा कर ली गई मिट्टी में मिट्टी की नमी में वृद्धि के रूप में देखा जा सकता है। इसे कृषि दक्षता भी कहा जाता है क्योंकि यह खेत में आवेदन में खोए गए पानी को ध्यान में रखता है। हमारे पास है:

$$E_a = rac{W_s}{W_f} imes 100$$

जहाँ,

• \(E_a\) = जल अनुप्रयोग दक्षता, प्रतिशत
• \(W_s\) = कृषि मिट्टी के जड़ क्षेत्र में संग्रहीत सिंचाई जल
• \(W_f\) = खेत में पहुंचाया गया सिंचाई का पानी (क्षेत्र आपूर्ति चैनल पर) (irrigation water delivered to the farm - at field supply channel)

सामान्य तौर पर, जल अनुप्रयोग दक्षता कम हो जाती है क्योंकि प्रत्येक सिंचाई के दौरान पानी की मात्रा बढ़ जाती है। खेत में पानी के अक्षम उपयोग के कारण पानी का नुकसान 28 से 50% तक भिन्न होता है।

अनुप्रयोग के दौरान सिंचाई के पानी के नुकसान के सामान्य स्रोत इस प्रकार प्रस्तुत किए गए हैं:

• \(R_f\) = खेत से सतही अपवाह
• \(D_f\) = खेत के जड़ क्षेत्र की मिट्टी के नीचे गहरा रिसाव

अनुप्रयोग के दौरान वाष्पीकरण हानियों की उपेक्षा करते हुए, हमारे पास है:

\(W_f = W_s + D_f + R_f\)

$$E_c = rac{W_f - (D_f + R_f)}{W_f} imes 100$$

4. जल उपयोग दक्षता

उपयोग के बिंदु तक पानी पहुंचाने और इसे लागू करने के बाद, चिंता की अगली दक्षता अवधारणा पानी के उपयोग की दक्षता है। इसे किग्रा/हेक्टेयर सेमी में व्यक्त किया जाता है। परियोजना पर वितरित और लाभकारी रूप से उपयोग किए गए पानी के अनुपात की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

$$E_u = rac{W_u}{W_d} imes 100$$

जहाँ,

• \(E_u\) = जल उपयोग दक्षता, प्रतिशत
• \(W_u\) = लाभकारी रूप से उपयोग किया गया पानी
• \(W_d\) = वितरित पानी

जल उपयोग दक्षता को (i) फसल जल उपयोग दक्षता और (ii) क्षेत्रीय जल दक्षता के रूप में भी परिभाषित किया गया है।

यह फसल की उपज का वाष्पोत्सर्जन (ET) (evapotranspiration) में फसल द्वारा कम किए गए पानी की मात्रा का अनुपात है।

$$CWUE = rac{Y}{ET}$$

जहाँ,

• \(CWUE\) = फसल जल उपयोग दक्षता
• \(Y\) = फसल की उपज (Crop yield)
• \(ET\) = वाष्पोत्सर्जन (Evapotranspiration)

CWUE को उपभोग्य जल उपयोग दक्षता भी कहा जाता है। यह फसल की उपज और फसल की वृद्धि के लिए उपयोग किए जाने वाले पानी की मात्रा के योग, सीधे मिट्टी की सतह से वाष्पित और पर्ण के माध्यम से वाष्पित या उपभोग्य उपयोग (consumptive use - Cu) का अनुपात है:

$$CWUE = rac{Y}{G + E + T}$$

जहाँ,

\(G + E + T = Cu\)

दूसरे शब्दों में ET Cu है क्योंकि फसल के विकास (crop growth) के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला पानी नगण्य है।

$$CWUE = rac{Y}{CU}$$

इसे kg/ha/mm या kg/ha/cm में व्यक्त किया जाता है।

यह फसल की उपज और खेत में उपयोग किए गए पानी की कुल मात्रा का अनुपात है।

$$FWUE = rac{Y}{WR}$$

जहाँ,

• \(FWUE\) = क्षेत्रीय जल उपयोग दक्षता
• \(WR\) = पानी की आवश्यकता

यह फसल की उपज का खेत में उपयोग किए जाने वाले पानी का अनुपात है जिसमें वृद्धि, मिट्टी की सतह से सीधा वाष्पीकरण, वाष्पोत्सर्जन (T) (transpiration) और गहरे रिसाव की हानि शामिल है।

$$FWUE = rac{Y}{G + E + T + D}$$

\(G + E + T + D = WR\)

इसे kg/ha/mm (या - or) kg/ha/cm में व्यक्त किया जाता है।

चावल की फसल (rice crop) के लिए गहरा रिसाव महत्वपूर्ण है। अन्य फसलों के लिए रिसाव महत्वपूर्ण है।

परिभाषित दो सूचकांकों में से, फसल के पानी के उपयोग की दक्षता अधिक अनुसंधान मूल्य की है, जबकि क्षेत्र के पानी के उपयोग की दक्षता योजनाकारों और किसानों के लिए अधिक व्यावहारिक महत्व रखती है।

5. जल भंडारण दक्षता:

इसे सिंचाई द्वारा जड़ की गहराई में जमा पानी का क्षेत्र क्षमता तक लाने के लिए जड़ की गहराई में आवश्यक पानी के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। जल भंडारण कारक भी कहा जाता है।

$$E_s = rac{W_s}{W_w} imes 100$$

जहाँ,

• \(E_s\) = जल भंडारण दक्षता, प्रतिशत
• \(W_s\) = सिंचाई के दौरान जड़ क्षेत्र में जमा पानी
• \(W_w\) = सिंचाई से पहले जड़ क्षेत्र में आवश्यक पानी, अर्थात्, उपलब्ध क्षेत्र क्षमता नमी।

6. जल वितरण दक्षता

पानी समान रूप से वितरित होने की सीमा का मूल्यांकन करने के लिए वितरण दक्षता की अभिव्यक्ति इस प्रकार है:

$$E_d = rac{1 - d}{D} imes 100$$

$$E_d = rac{1 - ext{औसत विचलन}}{ ext{लागू की गई औसत गहराई}} imes 100$$

जहाँ,

• \(E_d\) = जल वितरण दक्षता, प्रतिशत
• \(d\) = सिंचाई के दौरान संग्रहीत औसत गहराई से संग्रहीत पानी की गहराई में औसत संख्यात्मक विचलन
• \(D\) = सिंचाई के दौरान दौड़ के साथ संग्रहीत पानी की औसत गहराई

80% की जल वितरण दक्षता का मतलब है कि 10% पानी अधिक मात्रा में लगाया गया था और इसके परिणामस्वरूप 10% आवेदन की औसत गहराई की तुलना में कमी थी।

7. उपभोग्य उपयोग दक्षता

इसे सिंचित खेत या परियोजना की फसल द्वारा उपभोग्य पानी के उपयोग और खेत या परियोजना क्षेत्र में मिट्टी के जड़ क्षेत्र में जमा सिंचाई के पानी के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। मिट्टी में सिंचाई का पानी जमा होने के बाद, यह फसल के उपयोग के लिए उपलब्ध नहीं हो सकता है क्योंकि पानी जमीन की सतह से वाष्पित हो सकता है या लगातार जड़ क्षेत्र से नीचे की ओर जा सकता है क्योंकि यह चौड़े फरो स्पेसिंग में हो सकता है। सिंचाई के बाद (following irrigation) गहरे प्रवेश और सतह वाष्पीकरण द्वारा पानी के नुकसान का मूल्यांकन निम्नलिखित अभिव्यक्ति से किया जाता है:

$$E_{cu} = rac{W_{cu}}{W_d} imes 100$$

जहाँ,

• \(E_{cu}\) = उपभोग्य उपयोग दक्षता, प्रतिशत
• \(W_{cu}\) = पानी का सामान्य उपभोग्य उपयोग
• \(W_d\) = जड़ क्षेत्र की मिट्टी से निकाले गए पानी की शुद्ध मात्रा

सिंचाई के विभिन्न तरीकों से फसल की प्रतिक्रिया (crop response) में अंतर को समझाने में उपभोग्य उपयोग दक्षता उपयोगी है।

व्यायाम

• जल संप्रेषण एवं वितरण हानि = 40%
• खेतों में गहरा रिसाव और सतही अपवाह = 30%
• वाष्पीकरण द्वारा नष्ट मिट्टी में संग्रहित पानी = 20%