Civil Engineering

UPSC Civil Engineering 2021 — Paper II

All 8 questions from UPSC Civil Services Mains Civil Engineering 2021 Paper II (400 marks total). Every stem reproduced in full, with directive-word analysis, marks, word limits, and answer-approach pointers.

8Questions
400Total marks
2021Year
Paper IIPaper

Topics covered

Building construction, surveying, transportation engineering (1)Project management, highway engineering, surveying (1)Railway engineering, surveying, infrastructure projects (1)Pavement design, valuation, ferro-cement (1)Hydrology, irrigation, water resources and environmental engineering (1)Water treatment, wastewater characteristics and irrigation engineering (1)Water resources and environmental engineering (1)Hydrology and environmental engineering (1)

A

Q1
50M Compulsory solve Building construction, surveying, transportation engineering

(a) (i) What is the purpose of first coat of plastering ? (ii) What loads are taken by the formwork apart from its self-weight ? (iii) Label the components (1, 2, 3 & 4) of pitched roof shown in the figure. 10 marks (b) Convert the given A-O-A (Activity on Arrow) to A-O-N (Activity on Node) Network and indicate the critical path. The duration of each activity is shown in the figure. 10 marks (c) The staff reading taken on a staff held at a distance of 80 m from the instrument when the bubble central was 1·455 m. When the bubble is moved 6 divisions out of centre, the staff reading observed is 1·487 m. If the length of one division is 2 mm, find the radius of curvature and the sensitivity of the tube. 10 marks (d) What is vertical curve and its significance ? Draw summit as well as valley curve for the following conditions : (i) Upward gradient (+g₁%) followed by another upward gradient (+g₂%) (ii) Downward gradient (−g₁%) followed by another downward gradient (−g₂%) 10 marks (e) A locomotive on M. G. Track has three pairs of driving wheels each carrying 20 tonnes. What maximum load can it pull on level track with curvature of 2° at 50 km/hr ? Take coefficient of friction = 0·166. 10 marks

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(a) (i) प्लास्टर के पहले लेप का उद्देश्य क्या है ? (ii) फर्मवर्क (फॉर्म वर्क) द्वारा अपने स्वयं के भार के अलावा और कौन से भार वहन किए जाते हैं ? (iii) ढालू छत के, दिए गए चित्र में दर्शाए गए अंगों (1, 2, 3, 4) को नामांकित कीजिए । 10 अंक (b) दिए गए ए-ओ-ए (शर पर क्रिया) जाल को ए-ओ-एन (संधि पर क्रिया) जाल में परिवर्तित कीजिए एवं क्रांतिक पथ इंगित कीजिए । प्रत्येक क्रिया की समयावधि चित्र में दर्शाई गई है । 10 अंक (c) उपकरण से 80 m की दूरी पर स्थित गज (स्टाफ) पर गज पाठ्यांक, बुलबुले के केंद्र में होने पर 1·455 m था । जब बुलबुले को केंद्र से 6 भाग बाहर खिसकाया गया, तब गज पाठ्यांक 1·487 m में देखा गया । यदि एक भाग की लंबाई 2 mm है, तो समतलन नलिका की वक्रता की त्रिज्या एवं सुग्राहिता ज्ञात कीजिए । 10 अंक (d) उद्वर्धर वक्र क्या है एवं इसका महत्व क्या है ? निम्नलिखित स्थितियों के लिए शिखर (समिट) वक्र और घाटी वक्र का चित्र बनाइए : (i) उद्वमुखी ढाल (+g₁%) के बाद एक और उद्वमुखी ढाल (+g₂%) (ii) अधोमुखी ढाल (−g₁%) के बाद एक और अधोमुखी ढाल (−g₂%) 10 अंक (e) एम. जी. रेलपथ पर एक रेल इंजिन के तीन जोड़ी चालक पहिये हैं जो प्रत्येक 20 टन वहन कर रहे हैं । एक समतल रेलपथ पर, 2° वक्रता के साथ एवं 50 km/hr पर यह कितना अधिकतम भार खींच पाएगा ? घर्षण गुणांक 0·166 लीजिए । 10 अंक

Answer approach & key points

Framework: Civil Engineering Paper 2 Method. (a(i)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (a(ii)) enumerate: list the items in order > one line each > no commentary | (a(iii)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (b) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (d) describe: define > structure or process in order > labelled diagram > significance | (e) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation Full marks: All parts answered with correct calculations, clear diagrams, and proper units.

  • Mention providing a rough base
  • Mention filling voids and irregularities
  • Mention ensuring adhesion for the finish coat
  • List dead load of wet concrete
  • List live load of workers and equipment
  • List impact or vibration loads
  • Identify 1 as Ridge
  • Identify 2 as Rafter
Q2
50M solve Project management, highway engineering, surveying

(a) For a small project, the number of masons required is shown. The table also indicates the duration of each activity along with the masons required. Carry out the resource allocation with unlimited and limited number of resources. Indicate the advantages and disadvantages of both. 20 marks (b) There is a horizontal curve of radius 400 m and length 200 m on a highway. Compute the set-back distances required from the centre line on the inner side of the curve so as to provide for : (i) stopping sight distance of 100 m (ii) safe overtaking sight distance of 320 m The distance between the centre lines of the road and the inner lane is 1·9 m. 15 marks (c) A dumpy level was set up at P exactly between A and B, 50 m apart. The readings on staff held at A and B were 2·4 m and 1·4 m respectively. The instrument was then shifted and set up at Q on the line BA produced at 10 m from A. The readings on staff held at A and B were respectively 2·50 m and 1·4 m. Determine the staff reading on A and B to give a horizontal line of sight. Determine R.L. of B if that of A is 200·00 m. 15 marks

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(a) एक छोटी परियोजना के लिए आवश्यक राजमिस्त्रियों की संख्या दर्शाई गयी है । तालिका प्रत्येक क्रिया की अवधि के साथ आवश्यक राजमिस्त्रियों को भी दर्शाती है । संसाधनों की असीमित एवं सीमित संख्या के साथ संसाधन नियतन कार्यान्वित कीजिए । दोनों के लाभ एवं हानियाँ बताइए । 20 अंक (b) एक राजमार्ग पर 400 m त्रिज्या एवं 200 m लंबाई का एक क्षैतिज वक्र है । वक्र की मध्यरेखा से अंदर की ओर आवश्यक पश्चात्तर (सेट बैक) दूरियों की गणना निम्नलिखित को प्रदान करने के लिए कीजिए : (i) 100 m की विराम दृष्टि दूरी (स्टॉपिंग साइट डिस्टेंस) (ii) 320 m की सुरक्षित अभिलंघन दृष्टि दूरी (ओवरटेकिंग साइट डिस्टेंस) सड़क की एवं आंतरिक लेन की मध्यरेखाओं के बीच की दूरी 1·9 है । 15 अंक (c) एक डंपी तलमापी, परस्पर 50 m दूर A एवं B के ठीक मध्य में P पर स्थापित किया गया । A एवं B पर गज (स्टाफ) पाठ्यांक क्रमशः: 2·4 m एवं 1·4 m थे । उपकरण को फिर हटाकर, बढ़ाई गयी रेखा BA पर, A से 10 m दूर Q पर स्थापित किया गया । A एवं B पर रखे गज पर पाठ्यांक क्रमशः: 2·50 m एवं 1·4 m थे । क्षैतिज दृष्टि रेखा देने के लिए A एवं B पर गज पाठ्यांक ज्ञात कीजिए । B का समानीत तल निर्धारित कीजिए यदि A का 200·00 m है । 15 अंक

Answer approach & key points

(a) compare: paired headings or table > key differences > significance > conclusion | (b) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation Full marks: Complete working with all formulas, diagrams, and correct final values with units

  • Construct network diagram from activity table
  • Calculate CPM schedule (ES, EF, LS, LF, Float)
  • Perform resource leveling for limited resources
  • List advantages and disadvantages of both methods
  • State formula for set-back distance on curve
  • Calculate set-back for 100m SSD
  • Calculate set-back for 320m OSD
  • Include lane width offset (1.9m) in calculation
Q3
50M explain Railway engineering, surveying, infrastructure projects

(a) (i) Explain with neat sketches, how surface and sub-surface water can be removed from a railway track. (ii) Two high level platforms are to be provided on the inside as well as the outside of a 2° curve on a BG track with a super-elevation of 100 mm. What should be the required extra clearances for these platforms, both on the inside and the outside of the curve (length of bogie = 21·34 m, C/C bogie distance = 14·785 m, height of platform = 840 mm). 10+10 (b) The altitude of two proposed stations A and B 130 km apart are respectively 225 m and 1160 m. The altitude of two peaks C and D on the profile between them are respectively 308 m and 632 m, the distance being AC = 50 km and AD = 90 km. Determine whether A and B are intervisible, and if necessary find the minimum height of a scaffolding at B, assuming A as the ground station, to make them intervisible. 15 (c) How do you define an infrastructure project ? How do you compare BOO and BOOT models ? Draw a typical structure of a BOOT project. 15

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(a) (i) स्पष्ट चित्रों द्वारा समझाइए कि धरातलीय जल एवं अधरस्थल जल को एक रेल परिपथ से किस प्रकार निकाला जा सकता है । (ii) बड़ी लाइन (बी.जी.) रेल पथ पर एक 2° वक्र के अंदर की तरफ एवं साथ ही बाहरी तरफ, दो उच्च तल प्लेटफार्म, 100 mm बाह्योत्थान के साथ दिए जाने हैं । इन प्लेटफार्मों के लिए, वक्र के अंदर एवं बाहर दोनों तरफ आवश्यक अतिरिक्त अंतःदूरी (क्लियरेंस) कितनी होनी चाहिए । (रेल डिब्बे की लंबाई = 21·34 m, रेल डिब्बों की अंतर्मध्य दूरी = 14·785 m, प्लेटफार्म की ऊंचाई = 840 mm) । 10+10 (b) परस्पर 130 km दूर स्थित, दो प्रस्तावित स्टेशनों A एवं B की ऊँचाई क्रमशः: 225 m एवं 1160 m है। उन दोनों के मध्य, पार्श्वक (प्रोफाइल) पर दो शिखरों C एवं D, दूरी AC = 50 km, एवं AD = 90 km, की ऊँचाई क्रमशः: 308 m एवं 632 m हैं। ज्ञात कीजिए कि क्या A एवं B परस्पर दृश्य हैं, एवं आवश्यकता होने पर उन्हें परस्पर दृश्य बनाने के लिए, A को भू-संपर्कन स्टेशन मानते हुए, B पर पाड़ (स्केफोल्डिंग) की न्यूनतम ऊँचाई ज्ञात कीजिए। 15 (c) एक आधारभूत संरचना परियोजना को कैसे परिभाषित करेंगे ? बी.ओ.ओ. एवं बी.ओ.ओ.टी. निदेशों की तुलना कैसे करेंगे ? एक बी.ओ.ओ.टी. परियोजना की विशिष्ट संरचना बनाइए। 15

Answer approach & key points

(a(i)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (a(ii)) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c) compare: paired headings or table > key differences > significance > conclusion Full marks: All parts answered with correct formulas, units, and clear sketches.

  • Neat sketch of track cross-section
  • Surface drainage: formation slope and side drains
  • Sub-surface drainage: sub-surface drains and filters
  • Function of ballast as drainage medium
  • Given data: R, e, L, C, h
  • Formula for extra clearance (inside/outside)
  • Substitution of values with units
  • Final result in mm for both sides
Q4
50M design Pavement design, valuation, ferro-cement

(a) Design the size and spacing of dowel bars at the expansion joints of a cement concrete pavement of thickness 25 cm with radius of relative stiffness 80 cm, for a design wheel load of 5000 kg. Assume load capacity of dowel system as 40% of the design wheel load. Joint width is 2.0 cm, permissible shear and flexural stresses in dowel bar are 1000 kg/cm² and 1400 kg/cm² respectively and permissible bearing stress in cement concrete is 100 kg/cm². 20 (b) Work out the cost of a plot, in terms of per m² of land measuring 60,000 sq m. The cost of development for roadways, water supply, sewerage system, electricity and all other engineering works is Rs. 100/- per sq m, which is spent in following manner : First year : 10%, second year : 15%, third year : 20% and fourth year remaining area. Average market rate for plot is Rs. 5000/- per sq m. 10%, 20%, 20% and 30% plots are sold in first, second, third and fourth year respectively whereas remaining plots are sold in fifth year. Assume the discount rate = 7%. Write your assumptions clearly, if any (like stamp duty, etc.) 15 (c) (i) Indicate (in bulleted form) the advantages of ferro-cement over the conventional RCC. Can we use the ferro-cement tanks for high capacity like 25000 litres or above ? Justify your answer. (ii) Label the terms (technical) that applies to the door (shown in figure) parts. 10+5

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(a) 25 cm मोटाई, 80 cm आपेक्षिक दुर्नम्यता त्रिज्या के सीमेंट कंक्रीट कुट्टिम के प्रसार-जोड़ के लिए, 5000 kg अभिकल्प चक्रभार के लिए गुज्जी छड़ (डोवेल बार) के आमाप एवं अंतराल का अभिकल्पन कीजिए। गुज्जी तंत्र की भार क्षमता अभिकल्प चक्र भार की 40% मान लीजिए। जोड़ की चौड़ाई 2.0 cm, गुज्जी छड़ में अनुज्ञेय अपरूपण एवं नम्य प्रतिबल क्रमशः: 1000 kg/cm², एवं 1400 kg/cm², एवं सीमेंट कंक्रीट में अनुज्ञेय धारण प्रतिबल 100 kg/cm² है। 20 (b) एक 60,000 m² माप की भूमि के भूखंड की कीमत प्रति m² में निकालिए। सड़कों, जलप्रदाय, अपशिष्ट प्रणाली, बिजली एवं अन्य अभियांत्रिकी कार्यों के विकास का मूल्य रु. 100 प्रति m² है, जो निम्नानुसार खर्च होता है : प्रथम वर्ष में 10%, द्वितीय वर्ष में 15%, तृतीय वर्ष में 20% एवं चतुर्थ वर्ष में शेष बचा हुआ क्षेत्र। भूखंड का औसत बाजार मूल्य रु. 5000 प्रति m² है। प्रथम, द्वितीय, तृतीय एवं चतुर्थ वर्ष में क्रमशः: 10%, 20%, 20% एवं 30% भूखंड बेचे जाते हैं, एवं पांचवें साल में शेष बचे हुए भूखंड बेचे जाते हैं। छूट दर 7% मानिए। अपनी अभिधारणाओं को, यदि कोई हों (जैसे मुद्रांक शुल्क आदि), स्पष्ट रूप से लिखिए। 15 (c) (i) परंपरागत आर.सी.सी. पर लोहे (फेरो) सीमेंट के लाभ (बिन्दुवार) दर्शाइए । क्या हम लोहे सीमेंट की टंकियां 25000 लीटर या अधिक जैसी उच्च क्षमता के लिए उपयोग कर सकते हैं ? अपने उत्तर का औचित्य सिद्ध कीजिए । (ii) चित्र में दर्शाए गए दरवाजे के अंगों के लिए उपयुक्त (तकनीकी) शब्द नामांकित कीजिए । 10+5

Answer approach & key points

Framework: null. (a) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c(i)) justify: claim > 3-4 reasons > evidence > conclusion | (c(ii)) map: locate accurately > label > one line on why it matters Full marks: Complete, accurate calculations with all steps shown, clear assumptions, and correct technical terminology. All parts fully addressed with justification and checks.

  • Calculate design load as 40% of 5000 kg wheel load
  • Determine dowel diameter using shear and flexural stress formulas
  • Calculate dowel spacing using bearing stress and load transfer
  • Verify final dimensions against permissible stress limits
  • Calculate total development cost based on 60,000 sq m area
  • Apply 7% discount rate to development costs over 4 years
  • Calculate revenue from plot sales over 5 years
  • Determine final cost per m² by balancing cost and revenue

B

Q5
50M Compulsory calculate Hydrology, irrigation, water resources and environmental engineering

(a) A one-hour unit hydrograph of a catchment is shown in the figure. A storm of two hours duration with intensity of 70 mm/h in the first hour and 40 mm/h in the second hour occurs over the catchment. Calculate the peak direct surface runoff value in m³/s. (10 marks) (b) A temporary coffer dam is to be built to protect the 5 year construction activity for a major river valley project. If the coffer dam is designed to withstand the 25-year flood, what is the risk that the structure will be overtopped in the third year? (10 marks) (c) A weir across an alluvial river has a horizontal floor length of 50 m and retains 5 m of water under full flow condition. The downstream sheet pile is driven to a depth of 5 m below the impervious floor of negligible thickness. Determine the exit gradient. (10 marks) (d) What is an indicator organism ? Discuss the required characteristics for an ideal indicator organism. Name any two indicator organisms. (10 marks) (e) Circular sewer of minimum diameter of 150 mm is recommended for the house connections. Calculate the discharge carried by this sewer, when flowing full, laid at a slope of 0·004. Take Manning's n as 0·013. Why this sewer size has been recommended as the minimum size, when the waste water discharge from individual household will be substantially less ? (10 marks)

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(a) एक जलग्रहण क्षेत्र का एक-घंटा एकांकी जलालेख चित्र में दर्शाया गया है । जलग्रहण क्षेत्र पर दो घंटे की अवधि की एक वृष्टि, 70 mm प्रति घंटा की तीव्रता के साथ पहले घंटे में एवं 40 mm प्रति घंटा की तीव्रता के साथ दूसरे घंटे में होती है । चरम प्रत्यक्ष धरातलीय अपवाह के मान की गणना m³/s में कीजिए । (10 अंक) (b) एक मुख्य नदी घाटी परियोजना की 5 वर्ष की निर्माण गतिविधि की सुरक्षा के लिए एक अस्थायी कॉफर बांध बनाया जाना है । यदि कॉफर बांध का अभिकल्पन 25-साल की बाढ़ को सहने के लिए किया गया है, तो इस संरचना के तीसरे साल में उत्लावन होने का जोखिम कितना है ? (10 अंक) (c) एक जलोढ़ नदी के आरपार स्थित एक विवर का क्षैतिज फर्श 50 m लंबा है एवं पूर्ण प्रवाह की स्थिति में 5 m पानी रोकता है । अनुप्रवाह (डाउनस्ट्रीम) शीट पाइल, अगम्य मोटाई के अपारगम्य फर्श के नीचे, 5 m गहराई तक डाली गयी है । निर्गम प्रवणता निर्धारित कीजिए । (10 अंक) (d) एक सूचक जीव क्या है ? एक आदर्श सूचक जीव के लिए आवश्यक अभिलक्षणों की विवेचना कीजिए । किन्हीं दो सूचक जीवों के नाम लिखिए । (10 अंक) (e) घरेलू संयोजन के लिए न्यूनतम 150 mm व्यास का वृत्ताकार मलक नल (सीवर) अनुशंसित है । इस मलक नल द्वारा प्रवाहित निस्सरण की गणना कीजिए, जब यह पूरा भरा बह रहा है एवं 0·004 के ढाल पर बिछाया गया है । मैनिंग के n को 0·013 लीजिए । इस मलक नल के आमाप की अनुशंसा न्यूनतम आमाप के रूप में क्यों की गयी है, जबकि पृथक घर से निस्सरित अपशिष्ट जल प्रवाह अत्यंत ही कम होगा ? (10 अंक)

Answer approach & key points

Framework: null. (a) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (d) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (e) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation Full marks: Accurate calculations with clear steps, correct formulas, and well-reasoned explanations for all parts.

  • Extract UH ordinates from the provided graph
  • Apply storm intensities (70 mm/h, 40 mm/h) to UH
  • Perform lagged superposition of the two UHs
  • Sum ordinates to find the peak value
  • State the annual exceedance probability (p = 1/25)
  • Apply the binomial probability formula for 3 years
  • Calculate the specific probability for the 3rd year
  • Identify the relevant parameters (L=50m, d=5m, H=5m)
Q6
50M solve Water treatment, wastewater characteristics and irrigation engineering

(a) Two settling tanks – one rectangular, with length to width ratio of 3 : 1 and side water depth of 3·5 m; and the other circular, with side water depth of 4·0 m – are to be designed to treat 20,000 m³/d of water required for a city's water supply. The surface overflow rate for satisfactory removal of solids is 20 m/d. Determine the dimensions of the settling zone of the two tanks. Check for retention time, horizontal velocity and weir overflow rate which should respectively be 3–5 hours, less than 10 m/h and 6 to 10 m³/h per m. Also determine the overall dimensions of the basins keeping length of inlet zone and outlet zone equal to the side water depth of the basin. (20 marks) (b) Although it would be expected that the value of the ultimate carbonaceous BOD would be as high as the COD, this is seldom the case. What are the reasons for the observed differences? (15 marks) (c) Determine the storage capacity of a reservoir for the given cropping pattern, canal losses are 15% and reservoir losses are 10%. (15 marks)

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(a) एक शहर के जलप्रदाय के लिए आवश्यक 20,000 m³/d जल के शोधन के लिए दो नि:सादन टंकी, एक आयताकार, लंबाई एवं चौड़ाई का अनुपात 3 : 1 एवं पार्श्व जल गहराई 3·5 m के साथ, एवं दूसरी वृत्ताकार, 4·0 m की पार्श्व जल गहराई के साथ अभिकल्पित की जानी हैं । ठोस कणों को संतोषजनक रूप से पृथक करने के लिए सतह उत्प्लाव दर (सरफेस ओवरफ्लो रेट) 20 m प्रतिदिन है । दोनों टंकियों के नि:सादन क्षेत्र की लंबाई, चौड़ाई ज्ञात कीजिए । धारण समय, क्षैतिज गति, एवं विवर उत्प्लाव दर की जाँच कीजिए, जो कि क्रमशः 3 से 5 घंटे, 10 m प्रति घंटे से कम एवं 6 से 10 m³ प्रति घंटे प्रति m होना चाहिए । साथ ही आगम क्षेत्र एवं निर्गम क्षेत्र की लंबाई को पार्श्व जल गहराई के बराबर रखते हुए बेसिनों की समग्र विमाएँ निर्धारित कीजिए । (20 अंक) (b) हालांकि ऐसा अनुमानित है कि चरम कार्बनिक जैविक ऑक्सीजन मांग (बी.ओ.डी.) की मात्रा रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सी.ओ.डी.) की मात्रा के समान ही होगी, पर ऐसा शायद ही कभी होता है । इन प्रेक्षित अंतरों के क्या कारण हैं ? (15 अंक) (c) प्रदत्त फसल प्रतिरूप (पैटर्न) के लिए एक जलाशय की संग्रहण क्षमता निर्धारित कीजिए । नहर हानि 15% एवं जलाशय हानि 10% है । (15 अंक)

Answer approach & key points

(a) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation Full marks: Complete calculations with all checks, clear presentation, correct units, and design verification

  • Calculate settling zone area using 20 m/d overflow rate
  • Determine rectangular tank dimensions (L:W = 3:1, depth 3.5 m)
  • Determine circular tank diameter (depth 4.0 m)
  • Check retention time, horizontal velocity, and weir overflow rate
  • Define BOD and COD measurement principles
  • Identify non-biodegradable organic compounds
  • Explain limitations of biological oxidation
  • Mention specific compounds not oxidized by bacteria
Q7
50M solve Water resources and environmental engineering

(a) An open drain is to be designed to prevent waterlogging for an area of 576 ha. Given that the drainage coefficient is 0·06 m/day, determine the capacity of the drain required and the dimensions of the trapezoidal section with side slopes 1 : 1 and Lacey's f=1·0. Also, compute the slope. (20 marks) (b) A 0·5 m diameter well fully penetrates an unconfined aquifer whose bottom is 150 m below the undisturbed ground water table. When pumped at a steady rate of 6·0 m³/min, the drawdowns observed in two observation wells at radial distances of 10 m and 50 m are respectively 10 m and 5 m. Determine the drawdown in the well. (15 marks) (c) What is grit ? Why is it essential to remove the grit ? Why velocity control devices are essential with unaerated horizontal flow grit chambers ? Why are the velocity control devices not required with the aerated grit chambers ? Name any two velocity control devices used with grit chambers. (15 marks)

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(a) 576 हेक्टेयर के एक क्षेत्र के जलप्रसन को रोकने के लिए एक खुले नाले का अभिकल्पन किया जाना है । प्रदत्त जल निकास गुणांक 0·06 m प्रतिदिन के लिए नाले की आवश्यक क्षमता एवं 1 : 1 की पार्श्व प्रवणता एवं लेसी के f=1·0 के लिये समलंबी परिच्छेद के लिये नाले की विमाएं निर्धारित कीजिए । प्रवणता की गणना भी कीजिए । (20 अंक) (b) एक 0·5 m व्यास का कुआँ एक अपरिबद्ध जलबाही स्तर, जिसका तल अक्षुण्भ भौम जल तल से 150 m नीचे है, को पूर्ण रूप से अंतर्वेशित करता है। 6·0 m³/min प्रति मिनट की स्थिर दर से पम्प किये जाने पर, दो प्रेक्षण कुओं में 10 m एवं 50 m की त्रिज्य दूरी पर प्रेक्षित अपकर्ष (ड्राडाउन) क्रमशः 10 m एवं 5 m है। कुएँ में अपकर्ष को निर्धारित कीजिए । (15 अंक) (c) ग्रिट क्या है ? ग्रिट को हटाना क्यों आवश्यक है ? अवातित क्षैतिज प्रवाह ग्रिट चैम्बर के साथ गति नियंत्रक युक्तियाँ क्यों आवश्यक हैं ? वातित ग्रिट चैम्बर के साथ गति नियंत्रक युक्तियाँ क्यों आवश्यक नहीं हैं ? ग्रिट चैम्बर के साथ उपयोग होने वाली किन्हीं दो गति नियंत्रक युक्तियों के नाम लिखिए । (15 अंक)

Answer approach & key points

(a) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c) explain: definition/context > points in order > small example > short close Full marks: All parts show complete working with correct formulas, units, and assumptions; part (c) clearly distinguishes chamber types.

  • Calculate discharge Q from area and drainage coefficient
  • Apply Lacey's equations for wetted perimeter and hydraulic mean depth
  • Solve for trapezoidal dimensions (b, d) with 1:1 side slopes
  • Compute bed slope S using Lacey's formula
  • Identify aquifer type as unconfined (Dupuit assumption)
  • Use formula: Q = πK[(h2²-h1²)/(ln(r2/r1))]
  • Calculate hydraulic conductivity K from given data
  • Determine drawdown in the well (r=0.25m)
Q8
50M calculate Hydrology and environmental engineering

(a) From the basin map of a given watershed with drainage area 3000 km², the length of the mainstream (L) is measured as 125 km. The distance (Lc) from the outlet to a point on the stream nearest the centroid of the watershed area is measured as 90 km. The regional constant C₁ for the watershed is 0·75 and C₂ = 2·75. From the unit hydrograph derived for the watershed, the following are determined : rainfall duration tR = 12 h, basin lag tpR = 34 h and peak discharge qpR = 135 m³/s. cm. Determine the coefficients Ct and Cp for the synthetic unit hydrograph of the watershed. (20 marks) (b) Describe municipal solid waste sanitary landfill with a schematic diagram showing its various components. (15 marks) (c) Briefly describe the process for the award of environmental clearance for a project according to the EIA Act 2006. (15 marks)

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(a) 3000 km² अपवाह क्षेत्र के दिए गए एक जल-विभाजक के द्रोणी (बेसिन) मानचित्र से मुख्य धारा की लंबाई (L) 125 km मापी जाती है। धारा पर एक बिंदु, जो जल-विभाजक क्षेत्र के केन्द्रक से समीपतम है, की निगम से दूरी (Lc) 90 km मापी जाती है। जल-विभाजक के लिए क्षेत्रीय नियतांक C₁ = 0·75 एवं C₂ = 2·75 हैं । जल-विभाजक के लिए बनाए गए एकांक जलालेख से निम्नलिखित ज्ञात किए गए हैं : वर्षा अवधि tR = 12 h, द्रोणी काल पश्चाता (बेसिन लैग), tpR = 34 h एवं चरम निस्सरण, qpR = 135 m³/s. cm. जलविभाजक के संश्लेषिक एकांक जलालेख के लिए गुणांक Ct एवं Cp निर्धारित कीजिए । (20 अंक) (b) शहरी ठोस अपशिष्ट स्वच्छ भू-भराव का, एक योजनाबद्ध चित्र से, इसके विभिन्न अंगों को दर्शाते हुए, वर्णन कीजिए । (15 अंक) (c) ई.आई.ए. अधिनियम 2006 के अनुसार एक परियोजना को पर्यावरणीय स्वीकृति प्रदान करने की प्रक्रिया का संक्षेप में वर्णन कीजिए । (15 अंक)

Answer approach & key points

Framework: SCS Synthetic Unit Hydrograph Method. (a) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b) describe: define > structure or process in order > labelled diagram > significance | (c) describe: define > structure or process in order > labelled diagram > significance Full marks: Part (a) shows full derivation with units; (b) has a neat, labelled diagram; (c) lists all stages in correct order.

  • State given data: A, L, Lc, C1, C2, tR, tpR, qpR.
  • Calculate SCS basin lag (tp) using C1, L, Lc.
  • Compute Ct as ratio of SCS tp to given lag.
  • Compute Cp as ratio of given qp to SCS qp.
  • Define municipal solid waste sanitary landfill.
  • List key components: liner, leachate, gas, cover.
  • Provide a labelled schematic diagram of the landfill.
  • Explain the function of the leachate collection system.

Practice Civil Engineering 2021 Paper II answer writing

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