Joint water-supply and hydropower management in a capacity-depleted multipurpose reservoir: the two-input AD-2I–WE model for Akhangaran
यह अध्ययन उज्बेकिस्तान के तलछट-रहित अखांगरन जलाशय के लिए एक अनुकूलन योग्य दो-इनपुट निर्णय ढांचे (AD-2I–WE) को प्रस्तुत करता है, जो यह प्रदर्शित करता है कि वर्तमान भंडारण स्तरों को वार्षिक सिंचाई आदेशों के साथ एकीकृत करने से देखे गए संचालन की तुलना में जल सुरक्षा विश्वसनीयता में 6.3% का सुधार और जलविद्युत उत्पादन में 33.9% की वृद्धि हो सकती है।
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जल जलाशय सभ्यता के महान भंडारण टैंक हैं, जो पहाड़ी नदियों के मौसमी प्रवाह को रोककर तब पानी छोड़ते हैं जब खेत सूखे होते हैं और शहर प्यासे होते हैं। लेकिन इन टैंकों का एक छिपा हुआ दुश्मन है: गाद। दशकों से, नदी द्वारा बहाकर लाई गई रेत और कीचड़ तल पर जमा हो रहे हैं, जो धीरे-धीरे फर्श से ऊपर की ओर टैंक को भर रहा है। यह प्रक्रिया, जिसे अवसादन (sedimentation) कहा जाता है, न केवल जलाशय की कुल जल धारण क्षमता को कम करती है; बल्कि यह उस नियम को भी बदल देती है जिसके तहत उस पानी का प्रबंधन किया जाता है। एक जल स्तर जो कभी भरे हुए टैंक का संकेत होता था, अब लगभग खाली टैंक का संकेत हो सकता है, और पानी कब छोड़ा जाएगा इसका समय फसलों को जीवित रखने और बिजली उत्पन्न करने के बीच एक नाजुक संतुलन बन जाता है। मध्य एशिया में, जहाँ वसंत में बर्फ पिघलने से नदियाँ भर जाती हैं लेकिन किसानों को गर्म गर्मियों में सबसे अधिक पानी की आवश्यकता होती है, यह संतुलन अत्यंत महत्वपूर्ण है। यदि भंडारण क्षमता घटती है, तो गीले मौसम के पानी को सूखे मौसम तक ले जाने की क्षमता कम हो जाती है, जिससे खाद्य सुरक्षा और बिजली उत्पादन दोनों को खतरा पैदा होता है।
उज्बेकिस्तान के TIIAME नेशनल रिसर्च यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने इस समस्या का समाधान अखांगारन जलाशय (Akhangaran Reservoir) के माध्यम से निकाला है, जो ताशकंद के पास एक महत्वपूर्ण सुविधा है जो सिंचाई के लिए पानी और जलविद्युत शक्ति की आपूर्ति करती है। दशकों के जलमग्न सर्वेक्षणों और जल स्तर तथा बिजली उत्पादन के दैनिक रिकॉर्ड को जोड़कर, उन्होंने जलाशय के घटते आकार के अनुकूल एक नया तरीका विकसित किया है। अध्ययन से पता चलता है कि जलाशय ने 1970 के दशक से अपनी क्षमता का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो दिया है, जिससे ऑपरेटरों को यह सोचने के लिए मजबूर होना पड़ा कि मौसमों के दौरान पानी को कैसे संचालित किया जाए। टीम ने एक लचीला निर्णय लेने वाला मॉडल बनाया है जो दो मुख्य इनपुट का उपयोग करता है: टैंक में पानी की वर्तमान मात्रा और किसानों को कितने पानी की आवश्यकता है, इसका वार्षिक आदेश। यह दृष्टिकोण सिस्टम को पहले सुरक्षा और पानी की आपूर्ति को प्राथमिकता देने की अनुमति देता है, और फिर पानी की आपूर्ति से समझौता किए बिना अधिक बिजली उत्पन्न करने के तरीके खोजने में मदद करता है।
अखांगारन जलाशय का इतिहास एक स्पष्ट और चिंताजनक प्रवृत्ति दिखाता है। 1972 और 2022 के बीच, सामान्य स्तर पर जलाशय द्वारा धारण की जा सकने वाली पानी की कुल मात्रा 197.7 मिलियन क्यूबिक मीटर से घटकर 169.4 मिलियन क्यूबिक मीटर रह गई। यह 28.3 मिलियन क्यूबिक मीटर, या इसकी मूल क्षमता का लगभग 14 प्रतिशत का नुकसान है। इस नुकसान की दर हाल के वर्षों में तेज हुई है, जिसमें कुल नुकसान का लगभग दो-तिहाई हिस्सा 2006 और 2022 के बीच हुआ। इस कमी का अर्थ है कि सूखे गर्मी के महीनों के दौरान उपयोग के लिए वसंत की बर्फ पिघलने वाले पानी को स्टोर करने वाला भौतिक बफर काफी कम हो गया है। जब शोधकर्ताओं ने देखा कि 2020 और 2025 के बीच जलाशय का वास्तव में संचालन कैसे किया जा रहा था, तो उन्होंने पाया कि मौजूदा नियम, जो जलाशय के पुराने, बड़े आयामों पर आधारित थे, अब प्रभावी ढंग से काम नहीं कर रहे थे। पुराने दृष्टिकोण के तहत, सिस्टम मापे गए समय अवधियों में से लगभग 30 प्रतिशत समय में पानी की मांगों को पूरा करने में विफल रहा, जिसमें सबसे खराब कमी जुलाई, अगस्त और सितंबर में हुई जब सिंचाई की आवश्यकताएं सबसे अधिक होती हैं।
इसे ठीक करने के तरीके को समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने तीन अलग-अलग प्रबंधन रणनीतियों का परीक्षण किया। पहला यह था कि जलाशय के वर्तमान संचालन का केवल अवलोकन किया जाए ताकि यह देखा जा सके कि वह कहाँ विफल होता है। दूसरा एक कठोर दृष्टिकोण था जो यह सुनिश्चित करने की कोशिश करता था कि हर साल के अंत में टैंक में एक निश्चित मात्रा में पानी बचा रहे, चाहे गर्मियों के दौरान कुछ भी हो। तीसरा उनका नया अनुकूलन योग्य (adaptive) मॉडल था, जिसने एक सख्त सुरक्षा स्तर निर्धारित किया ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि जलाशय वर्ष के दौरान कभी भी खतरनाक निचले स्तर तक न गिरे, और साथ ही वर्तमान स्थिति के आधार पर पानी छोड़ने को भी समायोजित किया। कठोर, वर्ष-के-अंत वाला लक्ष्य इसलिए विफल रहा क्योंकि इसने जलाशय को शुरुआत में बहुत अधिक पानी रोकने के लिए मजबूर किया, जिससे महत्वपूर्ण गर्मियों के महीनों के दौरान कमी हुई। हालाँकि, नए अनुकूलन योग्य मॉडल ने टैंक में हर समय 15 मिलियन क्यूबिक मीटर का सुरक्षा बफर बनाए रखने में सफलता प्राप्त की। ऐसा करके, इसने पानी की डिलीवरी की विश्वसनीयता में लगभग 6 प्रतिशत का सुधार किया और वर्तमान संचालन की तुलना में पानी की कुल कमी को लगभग 21 प्रतिशत कम कर दिया।
अध्ययन का एक प्रमुख निष्कर्ष यह है कि पानी छोड़ने के समय का प्रबंधन करने से बिना किसी अतिरिक्त पानी के बिजली उत्पादन को काफी बढ़ाया जा सकता है। जलविद्युत केवल टर्बाइनों के माध्यम से बहने वाले पानी की मात्रा पर ही नहीं, बल्कि टर्बाइनों के ऊपर पानी की ऊंचाई पर भी निर्भर करती है; ऊंचे स्तर से छोड़े गए पानी से अधिक बिजली उत्पन्न होती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि पानी छोड़ने के समय को उन समयों पर स्थानांतरित करके जब जलाशय भरा हुआ था और पानी का दबाव अधिक था, वे मानक शेड्यूलिंग की तुलना में वार्षिक ऊर्जा उत्पादन को लगभग 34 प्रतिशत तक बढ़ा सकते थे। यह वृद्धि पूरी तरह से बेहतर समय निर्धारण (timing) से आई, न कि अधिक पानी का उपभोग करने या पानी की आपूर्ति की सुरक्षा को कम करने से। इन सुधारों के बावजूद, मॉडल ने हाल के वर्षों में वास्तव में देखे गए उत्पादन से कम ऊर्जा उत्पन्न की, जो यह सुझाव देता है कि वास्तविक दुनिया के संचालन उन स्थितियों का लाभ उठा रहे हैं जो अनुमान लगाने में कठिन हैं या कि टर्बाइनों की भौतिक सीमाओं को उन तरीकों से धकेला जा रहा है जिन्हें मॉडल पूरी तरह से नहीं पकड़ पाता है।
अध्ययन ने एक संरचनात्मक सीमा पर भी प्रकाश डाला जिसे बेहतर प्रबंधन से हल नहीं किया जा सकता। 2022 में, पानी के असामान्य रूप से उच्च प्रवाह वाले वर्ष में, जलाशय को 63 मिलियन क्यूबिक मीटर पानी बाहर निकालने (spill) के लिए मजबूर होना पड़ा। यह स्पिल तब हुआ जब मॉडल के पास मौसम और जल स्तर का पहले से पूर्ण ज्ञान था। इसका कारण जलाशय की कम भंडारण क्षमता और टर्बाइनों की भौतिक सीमा का संयोजन था, जो प्रति सेकंड पानी की एक निश्चित मात्रा को ही पारित कर सकते हैं। जब पानी टर्बाइनों द्वारा संभालने की क्षमता से अधिक तेजी से आया और टैंक पहले से ही भरा हुआ था, तो अतिरिक्त पानी को छोड़ना पड़ा। यह निष्कर्ष एक कठिन बुनियादी ढांचे की बाधा की ओर इशारा करता है: वर्तमान उपकरण गीले वर्षों के पूर्ण प्रवाह को संभालने में सक्षम नहीं हैं, जिससे पानी की बर्बादी होती है जिसे बिजली के लिए उपयोग किया जा सकता था या बाद के लिए स्टोर किया जा सकता था।
शोधकर्ताओं ने यह भी परीक्षण किया कि यदि सिंचाई के पानी की मांग बढ़ जाती है तो सिस्टम कैसे प्रतिक्रिया देगा। उन्होंने पाया कि सिंचाई के पानी की मांग बढ़ाने से बिजली में उल्लेखनीय वृद्धि नहीं हुई। जैसे ही सिंचाई का आदेश 280 मिलियन क्यूबिक मीटर से बढ़ाकर 350 मिलियन क्यूबिक मीटर किया गया, उत्पन्न ऊर्जा की मात्रा लगभग उतनी ही रही, जबकि पानी की अपूर्ण मांग (unmet demand) तेजी से बढ़ी। यह इंगित करता है कि केवल अधिक पानी की मांग करने से सिस्टम अधिक कुशल नहीं बनता है; इसके बजाय, यह आवश्यक और जो वितरित किया जा सकता है उसके बीच एक बड़ा अंतर पैदा करता है। अध्ययन का निष्कर्ष है कि सबसे प्रभावी रास्ता सिंचाई आदेश को एक लचीले लक्ष्य के रूप में मानना है जिसे उपलब्ध वास्तविक पानी के आधार पर समायोजित किया जा सके, न कि एक निश्चित वादे के रूप में जिसे हर कीमत पर पूरा किया जाना चाहिए।
अंततः, यह कार्य यह प्रदर्शित करता है कि एक ऐसे जलाशय में जिसने अपनी क्षमता का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो दिया है, पुराने नियम लागू नहीं होते हैं। समाधान यह नहीं है कि सिस्टम को ऐसे व्यवहार करने के लिए मजबूर किया जाए जैसे कि वह अभी भी भरा हुआ है, बल्कि प्रबंधन रणनीति को नई वास्तविकता के अनुकूल बनाना है। एक ऐसे मॉडल का उपयोग करके जो लगातार वर्तमान जल स्तर और मौसम की विशिष्ट आवश्यकताओं की जांच करता है, ऑपरेटर पानी की आपूर्ति की रक्षा कर सकते हैं, खतरनाक निम्न स्तरों से बच सकते हैं, और अभी भी अधिक बिजली उत्पन्न करने के अवसर खोज सकते हैं। यह अध्ययन एक घटते संसाधन को प्रबंधित करने के लिए एक स्पष्ट रोडमैप प्रदान करता है, यह दर्शाता है कि सही दृष्टिकोण के साथ, भौतिक परिदृश्य बदलने के बावजूद, किसानों और पावर ग्रिड के लिए सुरक्षा बनाए रखना संभव है। निष्कर्ष बताते हैं कि अखांगारन जलाशय के लिए अगला कदम इसके वर्तमान आकार को दर्शाने के लिए अपने परिचालन नियमों को अपडेट करना और उन उच्च प्रवाहों को संभालने के लिए टर्बाइनों को अपग्रेड करने पर विचार करना है जो वर्तमान में इतनी बड़ी स्पिल का कारण बनते हैं।
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