डिज़ाइन की प्रक्रिया: छह चरण
- ज़रूरत: संरचना को क्या करना है? (0.5 घन मी/से ले जाना, 20 000 लीटर रखना, 5 टन का ट्रैक्टर सहना)
- जगह: ढलान, मिट्टी, पानी, खाली जगह, स्थानीय सामग्री, नियम।
- चुनाव: प्रकार और आकार (पक्की या कच्ची नहर, गोल या आयताकार टंकी)।
- माप: सूत्रों से आकार निकालो।
- सुरक्षा का अंतर: फ़्रीबोर्ड, कवर या सुरक्षा गुणांक जोड़ो। असली दुनिया हिसाब से ठीक-ठीक नहीं चलती।
- नक्शा और खर्च: स्केल के साथ प्लान और सेक्शन बनाओ, मात्राएँ सूचीबद्ध करो और खर्च निकालो।
खर्च ज़्यादा हो या कोई जाँच फेल हो, तो पीछे जाकर चुनाव बदलो। डिज़ाइन सीधी रेखा नहीं, एक चक्र है।
नहर का आकार: Q = A × v
बहाव (discharge) Q यानी हर सेकंड किसी जगह से गुज़रने वाले पानी का आयतन, घन मी/से में। क्षेत्रफल A पानी की अनुप्रस्थ काट है (आयत के लिए b × d), मी² में। वेग v पानी की चाल है, मी/से में।
Q = A × v। पानी की एक लंबी सॉसेज सोचो: उसकी काट क्षेत्रफल है और v यह कि वह हर सेकंड कितनी आगे खिसकती है।
उदाहरण: Q = 0.5 घन मी/से और v = 0.5 मी/से चाहिए। तब A = Q ÷ v = 1 मी²। चौड़ाई 1 मी हो तो गहराई 1 मी चाहिए। या चौड़ाई 2 मी और गहराई 0.5 मी। दोनों में क्षेत्रफल बराबर है। जो सस्ता और जगह के हिसाब से ठीक हो, वह चुनते हैं।
चाल v अपनी मर्ज़ी की नहीं होती। बहुत तेज़ हो तो पानी नहर को खुरचता है (कटाव)। बहुत धीमी हो तो गाद जमती है और घास उगती है। इसलिए डिज़ाइनर अस्तर के हिसाब से सुरक्षित v चुनते हैं। यहाँ हम v दिया हुआ मानते हैं।
फ़्रीबोर्ड और सुरक्षा का अंतर
फ़्रीबोर्ड (freeboard) सामान्य जलस्तर के ऊपर दीवार की अतिरिक्त ऊँचाई है। यह पानी को छलकने से रोकता है, जब बहाव बढ़े, हवा से लहरें उठें या घास पानी को धीमा करे। दीवार की ऊँचाई = d + फ़्रीबोर्ड।
दूसरे अंतर: सरिया पर कंक्रीट का कवर, सुरक्षा गुणांक (असली भार से बड़े भार के लिए डिज़ाइन) और फैलाव के लिए जोड़ में खाली जगह। अंतर रखना सस्ता है, ढाँचे का फेल होना नहीं।
ड्रॉइंग पढ़ना और बनाना
ड्रॉइंग डिज़ाइनर और बनाने वाले के बीच की भाषा है। प्लान ऊपर से देखा गया दृश्य है। सेक्शन ढाँचे के आर-पार काटा गया टुकड़ा है, जैसे कटी हुई रोटी का सिरा। हम स्केल पर बनाते हैं, जैसे 1:50, यानी कागज़ पर 1 इकाई असल में 50 इकाई है। इसलिए कागज़ पर 40 मिमी का मतलब 40 × 50 = 2000 मिमी = 2 मी।
अच्छी ड्रॉइंग में शीर्षक, स्केल, इकाई सहित सब माप, सामग्री और लेवल (किसी तय बिंदु से ऊँचाई) होते हैं। रेखाएँ साफ़ और अंक बड़े रखो।
मात्रा और खर्च
पक्की नहर का खर्च निकालने के लिए अस्तर का आयतन चाहिए: (काट का घेरा) × मोटाई × नहर की लंबाई। हमारी नहर की काट में फ़र्श और दो दीवारें हैं: b + 2 × दीवार की ऊँचाई।
खर्च = आयतन × प्रति घन मी दाम। इसमें मज़दूरी, औज़ार और बर्बादी का थोड़ा अतिरिक्त जोड़ो। दो डिज़ाइनों की तुलना करो और जो सस्ता हो और सब जाँच पास करे, उसे लो।
फिर जाँचो: क्या ज़रूरत पूरी होती है? क्या सुरक्षित है? क्या लोग रखरखाव कर सकते हैं? क्या ज़मीन या पड़ोसियों को नुकसान है? इसके बाद ही निर्माण शुरू होता है।
खुद करके देखो: रेत में नहर
नम रेत में पटरी से एक छोटी नहर बनाओ: चौड़ाई 5 सेमी, गहराई 3 सेमी, यानी A = 15 सेमी²। मग से 150 मिली पानी 10 सेकंड में उसमें डालो। अब उसे दुगुनी गहरी बनाओ और उसी चाल से डालो: क्या पानी अंदर रहता है? पहले अनुमान लगाओ, फिर जाँचो। रेत से फ़्रीबोर्ड वाली दीवार भी बनाकर देखो।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- Q = A × v (घन मी/से = मी² × मी/से)
- A = b × d (आयताकार नहर)
- दीवार की ऊँचाई = d + फ़्रीबोर्ड
- अस्तर का आयतन = (b + 2 × दीवार ऊँचाई) × मोटाई × लंबाई
- खर्च = आयतन × प्रति घन मी दाम
- स्केल 1:n → असली लंबाई = ड्रॉइंग की लंबाई × n
हल किए गए उदाहरण
1. खेत को Q = 0.6 घन मी/से चाहिए। पानी की चाल 0.5 मी/से है। काट का क्षेत्रफल निकालो।
A = Q ÷ v = 0.6 ÷ 0.5 = 1.2 मी²।
2. आयताकार नहर 1.2 मी चौड़ी और 1 मी गहरी है। चाल 0.5 मी/से है। Q निकालो।
A = 1.2 × 1 = 1.2 मी²। Q = 1.2 × 0.5 = 0.6 घन मी/से।
3. पानी की गहराई 0.8 मी और फ़्रीबोर्ड 0.3 मी है। दीवार कितनी ऊँची होगी?
दीवार = 0.8 + 0.3 = 1.1 मी।
4. नहर असल में 2 मी चौड़ी है। स्केल 1:50 पर ड्रॉइंग में कागज़ पर वह कितनी लंबी होगी?
2 मी = 2000 मिमी। 2000 ÷ 50 = 40 मिमी।
5. नहर को Q = 0.9 घन मी/से चाहिए, v = 0.6 मी/से है और चौड़ाई 1.5 मी है। पानी की गहराई निकालो।
A = 0.9 ÷ 0.6 = 1.5 मी²। d = A ÷ b = 1.5 ÷ 1.5 = 1.0 मी।
6. पक्की नहर: b = 1 मी, d = 1 मी, फ़्रीबोर्ड 0.3 मी, अस्तर 0.1 मी मोटा, लंबाई 20 मी। अस्तर का आयतन और 6000 प्रति घन मी पर खर्च निकालो।
दीवार = 1.3 मी। घेरा = 1 + 2 × 1.3 = 3.6 मी। आयतन = 3.6 × 0.1 × 20 = 7.2 घन मी। खर्च = 7.2 × 6000 = 43 200।
7. क्षेत्रफल 1 मी² वाले दो डिज़ाइन: (A) b = 1, d = 1; (B) b = 2, d = 0.5। फ़्रीबोर्ड 0.3 मी, मोटाई 0.1 मी, लंबाई 10 मी। कौन-सा अस्तर सस्ता है?
A: दीवार 1.3, घेरा = 1 + 2.6 = 3.6 मी, आयतन = 3.6 घन मी। B: दीवार 0.8, घेरा = 2 + 1.6 = 3.6 मी, आयतन = 3.6 घन मी। यहाँ दोनों बराबर हैं, इसलिए जगह, चाल और खुदाई की आसानी से चुनो।
आम गलतियाँ
- इकाइयाँ मिलाना: Q = A × v में मी² और मी/से के साथ लीटर प्रति सेकंड लगाना। 500 ली/से को पहले 0.5 घन मी/से बनाओ।
- फ़्रीबोर्ड भूल जाना, जिससे बाढ़ या हवा वाले दिन नहर छलकती है।
- अस्तर सिर्फ़ पानी की गहराई तक गिनना, पूरी दीवार की ऊँचाई तक नहीं।
- स्केल उलटा पढ़ना: 1:50 पर ड्रॉइंग छोटी होती है, इसलिए असली लंबाई = ड्रॉइंग की लंबाई × 50।