Civil Engineering

UPSC Civil Engineering 2023 — Paper II

All 8 questions from UPSC Civil Services Mains Civil Engineering 2023 Paper II (400 marks total). Every stem reproduced in full, with directive-word analysis, marks, word limits, and answer-approach pointers.

8Questions
400Total marks
2023Year
Paper IIPaper

Topics covered

Civil Engineering - Construction Materials and Surveying (1)Project Management and Railway Engineering (1)Traffic surveys, tunnel surveying, bulking of sand (1)Depreciation, dampness in buildings, flexible pavement design (1)Hydrology and water quality (1)Groundwater hydrology and water supply (1)Environmental and Water Resources Engineering (1)Irrigation, Environmental and Air Pollution Engineering (1)

A

Q1
50M Compulsory explain Civil Engineering - Construction Materials and Surveying

(a) What are the approximate limits of chemical (oxide) composition in hydraulic cement ? Also state the function of oxides in brief. (10 marks) (b) (i) Explain with neat sketches, how Work Breakdown Structure can be defined with respect to Construction Project Management. (ii) With an example, explain how the work breakdown structure can be classified. (10 marks) (c) What do you understand by workability of concrete ? Write the procedure for any one measurement method available to check the workability of concrete. (10 marks) (d) A 100 km length railway line is to be constructed for doubling the existing track. Calculate the quantity of track material required to construct the track. Consider the length of rail as 13 m, density of sleepers as (n + 4) and width of sleeper as 250 mm. (10 marks) (e) The Fore Bearing of side AB of regular hexagonal polygon ABCDEFA in whole circle bearing system is 120°. Find the Fore Bearings and Back Bearings of all the other sides. Also find the bearings of line BE and BF. (10 marks)

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(a) जलीय सीमेंट के रासायनिक (ऑक्साइड) संयोजन की सन्निकट सीमाएं क्या हैं ? ऑक्साइडों के कार्यों का भी संक्षेप में वर्णन कीजिए। (10 अंक) (b) (i) निर्माण परियोजना प्रबंधन की दृष्टि से, स्वच्छ चित्रों की सहायता से व्याख्या कीजिए कि कार्य भंग संरचना को कैसे परिभाषित किया जा सकता है। (ii) एक उदाहरण के द्वारा व्याख्या कीजिए कि कार्य भंग संरचना को कैसे वर्गीकृत किया जा सकता है। (10 अंक) (c) कंक्रीट की सुकार्यता से आप क्या समझते हैं ? कंक्रीट की सुकार्यता की जाँच के लिए उपलब्ध किसी एक मापन विधि की प्रक्रिया का वर्णन कीजिए। (10 अंक) (d) वर्तमान में मौजूद एक रेलपथ के दोहरीकरण के लिए एक 100 km लम्बी रेलवे लाइन का निर्माण करना है। रेलपथ के निर्माण के लिए आवश्यक रेलपथ सामग्री की गणना कीजिए। रेल की लम्बाई 13 m, स्लीपरों का घनत्व (n + 4) एवं स्लीपर की चौड़ाई 250 mm लीजिए। (10 अंक) (e) एक नियमित षट्कोणीय बहुभुज ABCDEFA की भुजा AB का अग्रदिक्मान पूर्णदिक्मान पद्धति में 120° है। अन्य सभी भुजाओं के अग्रदिक्मान एवं पश्चदिक्मान ज्ञात कीजिए। रेखा BE एवं BF के दिक्मान भी ज्ञात कीजिए। (10 अंक)

Answer approach & key points

(a) enumerate: list the items in order > one line each > no commentary | (b(i)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (b(ii)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c) describe: define > structure or process in order > labelled diagram > significance | (d) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (e) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation Full marks: All parts answered with correct method, units, and sketches where required.

  • Limits for SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO
  • Function of each major oxide
  • Mention of minor oxides (MgO, SO3)
  • Definition of WBS in construction context
  • Neat sketch of hierarchical decomposition
  • Explanation of deliverable-oriented structure
  • Classification by phase (Design, Exec, etc.)
  • Classification by discipline (Civil, Mech, etc.)
Q2
50M solve Project Management and Railway Engineering

(a) For a project consisting of several activities, the allotted time and the dependencies of the activities are presented below: | Activity | Duration (days) | Predecessor | | P | 5 | – | | Q | 4 | – | | R | 6 | Q | | S | 5 | P | | T | 7 | P | | U | 4 | T, R | (i) Prepare a network and mark critical path in it. (ii) Calculate Float, Earliest start, Earliest finish, Latest start and Latest finish times. (20 marks) (b) Trains of different speeds are to be run on a 2° curve on a broad gauge. The average speed of trains to be run on the track is 80 kmph. Calculate the value of equilibrium cant. Also calculate the maximum permissible speed on the track allowing the maximum cant deficiency. (15 marks) (c) (i) An aircraft flew at the altitude of 5000 m above the mean sea level. Two consecutive photographs were taken with the camera of focal length 300 mm on the flat ground having elevation of 2000 m above mean sea level. The longitudinal overlap is 65% and photograph print size is 300 mm × 300 mm. Calculate the scale of the photograph and distance between the two consecutive exposure stations. (5 marks) (ii) What is spectral reflectance curve ? Explain its significance in Remote Sensing. (10 marks)

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(a) विभिन्न क्रियाओं से बनी एक परियोजना के लिए क्रियाओं की आवंटित समय अवधि और पराश्रयता को नीचे दर्शाया गया है : | क्रिया | अवधि (दिन) | पूर्ववर्ती | | P | 5 | – | | Q | 4 | – | | R | 6 | Q | | S | 5 | P | | T | 7 | P | | U | 4 | T, R | (i) एक जाल का निर्माण कीजिए और उसमें कांतिक पथ को दर्शाइए। (ii) प्लव (फ्लोट), यथाशीघ्र प्रारंभ, यथाशीघ्र समाप्ति, यथाविलंबित प्रारंभ और यथाविलंबित समाप्ति समयों की गणना कीजिए। (20 अंक) (b) एक बड़ी लाइन पर 2° वक्र पर विभिन्न गति की रेलगाड़ियों को चलाया जाना है। रेलपथ पर चलाई जाने वाली रेलगाड़ियों की औसत गति 80 kmph है। संतुलन आनति (कैंट) के मान की गणना कीजिए। अधिकतम आनति न्यूनता की अनुमति के साथ रेलपथ पर अधिकतम अनुज्ञेय गति की गणना भी कीजिए। (15 अंक) (c) (i) एक वायुयान माध्य समुद्र तल से 5000 m की ऊँचाई पर उड़ा। एक समतल मैदान, जो माध्य समुद्र तल से 2000 m की ऊँचाई पर है, से एक कैमरा जिसकी फोकस दूरी 300 mm है, से दो क्रमागत तस्वीरें ली गईं। अनुदैर्ध्य अतिव्यापन 65% है एवं तस्वीर का प्रिंट आमाप 300 mm × 300 mm है। तस्वीर के स्केल की गणना कीजिए। दोनों क्रमागत उद्भासन स्टेशनों के बीच की दूरी बताइए। (5 अंक) (ii) वर्णक्रमीय परावर्तकता वक्र क्या है ? सुदूर संवेदन में इसकी सार्थकता की व्याख्या कीजिए। (10 अंक)

Answer approach & key points

(a) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c(i)) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c(ii)) explain: definition/context > points in order > small example > short close Full marks: All parts fully answered with correct formulas, units, and clear diagrams; no calculation errors; code references where applicable.

  • Correct network diagram with nodes and arrows
  • Critical path identified and marked
  • ES, EF, LS, LF calculated for all activities
  • Total float calculated for each activity
  • Equilibrium cant formula stated and applied
  • Cant deficiency value stated (IS code)
  • Maximum permissible speed calculated
  • Units consistent (kmph, mm, degrees)
Q3
50M solve Traffic surveys, tunnel surveying, bulking of sand

(a) (i) Explain any two traffic surveys carried out to decide the geometric design features of a road. (5 marks) (ii) The relationship between speed and density for a given section of road was found to be v = 100 – 1·2 k, where v is speed in kmph and k is the density in vehicles per km. Calculate the speed and density in which maximum flow could occur. Also draw the speed-density, speed-flow and flow-density diagrams indicating critical values. (15 marks) (b) Starting from ground point A having elevation of 100·500 m, levels from points B to F were taken inside a tunnel. The points B to F were marked in the ceiling of the tunnel keeping the staff inverted. Above staff readings were observed during the survey. Calculate the levels of all the points marked inside the tunnel. Also apply the regular checks for calculations. (15 marks) (c) Explain in brief (with neat sketches), the Phenomenon of Bulking of Sand. How does bulking of sand affect the concrete mix ? (15 marks)

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(a) (i) एक सड़क के ज्यामितीय अभिकल्पन लक्षणों का निर्णय लिए जाने के लिए किए जाने वाले किन्हीं दो यातायात सर्वेक्षणों की व्याख्या कीजिए । (5 अंक) (ii) एक सड़क के दिए गए खंड के लिए गति एवं घनत्व के बीच का सम्बन्ध v = 100 – 1·2 k पाया गया, जहाँ v गति, kmph में है और k घनत्व जो वाहन प्रति किलोमीटर में है । उस गति एवं घनत्व की गणना कीजिए जिस पर अधिकतम प्रवाह हो सके । साथ ही क्रांतिक मानों को दर्शित करते हुए गति-घनत्व, गति-प्रवाह एवं प्रवाह-घनत्व आरेखों को आरेखित कीजिए । (15 अंक) (b) 100·500 m ऊँचाई के जमीन बिन्दु A से आरम्भ करते हुए एक सुरंग के अन्दर बिन्दु B से F तक लेवल लिए गए । स्टाफ को उल्टा रखते हुए, B से F तक बिन्दुओं को सुरंग की अन्तःछद (सीलिंग) पर चिह्नित किया गया । सर्वेक्षण के दौरान निम्नलिखित स्टाफ पाठ्यांक प्रेक्षित किए गए । सुरंग के अन्दर चिह्नित सभी बिन्दुओं के समानीत तलों की गणना कीजिए । गणनाओं के लिए सामान्य जाँचों का भी प्रयोग कीजिए । (15 अंक) (c) बालू के फूलने की प्रक्रिया की संक्षेप में (स्वच्छित्रों की सहायता से) व्याख्या कीजिए । बालू का फूलना कंक्रीट मिक्स को कैसे प्रभावित करता है ? (15 अंक)

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) explain: definition/context > points in order > small example > short close Full marks: Complete method with all checks, diagrams, and code references.

  • Name two specific traffic surveys
  • Link each survey to a design feature
  • Describe data collected in each survey
  • Explain how data determines design parameters
  • Derive flow equation q = 100k - 1.2k²
  • Calculate critical density k = 41.67 veh/km
  • Calculate critical speed v = 50 kmph
  • Draw speed-density, speed-flow, flow-density diagrams
Q4
50M calculate Depreciation, dampness in buildings, flexible pavement design

(a) A machine was purchased for ₹4,50,000 on 1st January 2001 and erection and installation work costed ₹80,000. The same machine is replaced by a new one on 31st December 2020. If the scrap value was estimated at ₹1,50,000 (i) What should be the rate of depreciation fund on 15th June 2010 ? (ii) If after 12 years of running, some assemblies are replaced and the replacement cost is ₹1,50,000, what will be the new rate of depreciation ? (20 marks) (b) What is dampness in a building ? What are the main causes of dampness and what are the remedies being suggested for making a building damp-proof ? (15 marks) (c) A flexible pavement has been designed for two lane single carriageway of width 7 m with the following data : (i) Commercial vehicle per day in each direction = 750 (as on 31.03.2018) (ii) Date of completion of construction = 31.03.2020 (iii) Rate of traffic growth = 10% per annum (iv) Design life = 10 years (v) Vehicle damage factor = 2·0 (vi) Lane distribution factor (LDF) for 2-lane single carriageway road = 0·75 (vii) LDF of 4-lane dual carriageway road = 0·75 in each direction Due to some issues, starting of construction got delayed and work started on 01.04.2023. In the meantime government has decided to develop the road as four lane dual carriageway. Considering the same design data as planned earlier, calculate the new design life of the project. Assume any additional data required for the design suitably. (15 marks)

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(a) एक मशीन को 01 जनवरी, 2001 में ₹4,50,000 में खरीदा गया एवं उसके उत्थापन एवं संस्थापन में ₹80,000 खर्च हुआ । 31 दिसम्बर, 2020 को इस मशीन को एक नई मशीन से बदला गया । यदि इसका शेष मूल्य ₹1,50,000 आकलित किया गया तो (i) 15 जून 2010 को मूल्य ह्रास निधि की दर क्या होनी चाहिए ? (ii) यदि 12 साल काम करने के बाद, इसके कुछ कलपुर्जे बदले गए और बदलने की कीमत ₹1,50,000 हो तो नया मूल्य ह्रास दर क्या होगा ? (20 अंक) (b) एक भवन में सीलन क्या होती है ? सीलन होने के मुख्य कारण क्या हैं, एवं एक भवन को सीलनरोधी बनाने के लिए क्या उपचार सुझाए जाते हैं ? (15 अंक) (c) 7 m चौड़े द्वि-मार्गी एकल यानमार्ग के लिए एक नम्य कुंटिटम की अभिकल्पना निम्नलिखित आंकड़ों के लिए की गई है । (i) वाणिज्यिक वाहन प्रतिदिन, प्रत्येक दिशा में = 750 (as on 31.03.2018) को (ii) निर्माण के पूर्ण होने की तिथि = 31.03.2020 (iii) ट्रैफिक वृद्धि की दर = 10% प्रति वर्ष (iv) अभिकल्प काल = 10 वर्ष (v) वाहन क्षति गुणक = 2·0 (vi) द्वि-मार्गी एकल यानमार्ग सड़क के लिए मार्ग वितरण गुणक (एल डी एफ) = 0·75 (vii) चतुर्मार्गी यानमार्ग सड़क के लिए एल डी एफ = 0·75 प्रत्येक दिशा में कुछ कारणों से निर्माण कार्य के शुरू होने में देर हुई और कार्य 01.04.2023 को आरम्भ हुआ । इसी बीच में सरकार सड़क को चतुर्मार्गी दोहरा यानमार्ग के रूप में विकसित करने का निर्णय लेती है । पूर्व में आयोजित आंकड़ों को ध्यान में रखते हुए, परियोजना के नए अभिकल्प काल की गणना कीजिए । अभिकल्पना के लिए आवश्यक अतिरिक्त आंकड़े उपयुक्त रूप से मान लीजिए । (15 अंक)

Answer approach & key points

Framework: null. (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: Accurate calculations with clear steps, correct application of codes, and well-structured explanations.

  • Calculate total cost (₹4,50,000 + ₹80,000)
  • Apply sinking fund formula for 2001-2020 period
  • Adjust book value for ₹1,50,000 replacement cost
  • Recalculate rate for remaining life (2013-2020)
  • Define dampness in building context
  • List at least 3 main causes (e.g., capillary action)
  • Suggest specific remedies (e.g., DPC, waterproofing)
  • Explain the mechanism of one remedy

B

Q5
50M Compulsory calculate Hydrology and water quality

(a) A 6-hour unit hydrograph has the following ordinates : If φ index is 0·3 cm/hr and base flow is 25 m³/s, determine the ordinates of resulting hydrograph of flow in the catchment due to the storm given below : (10 marks) (b) The annual precipitation and evaporation from each of the sub-areas P, Q, R and S are given below for a catchment. Calculate the following for catchment : (i) Annual average precipitation (ii) Annual average evaporation (iii) Annual runoff coefficients for the sub-areas and for the total catchment taken as a whole assuming no change in the ground water storage on an annual basis. (10 marks) (c) Route the above flood hydrograph through a river reach : The value of x and K in the Muskingham equation have been identified as 0·25 and 8 hr. The initial outflow discharge from the reach is 10 m³/s. (10 marks) (d) Explain the significance of the following from the point of view of water quality criteria : (i) Nitrites (ii) Nitrates (iii) E-coli (iv) B.O.D. (v) Dissolved oxygen (10 marks) (e) In a continuous flow settling tank 4 m deep and 80 m long, calculate the flow velocity for effective removal of 0.03 mm particles at 25°C. The specific gravity of the particles is 2.65 and kinematic viscosity (v) for water may be taken as 0.01 cm²/sec. (10 marks)

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(a) एक 6-घंटा एकांक जललेख की निम्नलिखित कोटियाँ हैं । यदि φ सूचकांक 0·3 cm/hr एवं आधार प्रवाह 25 m³/s है, तो नीचे दिए गए वृष्टि के कारण अपवाह क्षेत्र में उत्पन्न होने वाले प्रवाह के जललेख की कोटियों को निर्धारित कीजिए । (10) (b) एक अपवाह क्षेत्र के सभी उपक्षेत्रों P, Q, R एवं S के वार्षिक वृष्टिपात और वाष्पीकरण नीचे दिए गए हैं । अपवाह क्षेत्र के लिए निम्नलिखित की गणना कीजिए : (i) वार्षिक औसत वृष्टिपात (ii) वार्षिक औसत वाष्पीकरण (iii) वार्षिक अपवाह गुणांक, सभी उपक्षेत्रों के लिए और संपूर्ण सकल अपवाह क्षेत्र के लिए यह मानते हुए कि वार्षिक आधार पर भौम जल संचयन में कोई परिवर्तन नहीं है । (10) (c) नदी के एक खंड के लिए निम्नलिखित बाढ़ जलालेख का मार्गणिमगम कीजिए । मस्किंघम समीकरण में प्रयुक्त होने वाले x एवं K का मान 0·25 एवं 8 घंटे हैं । नदी खंड से होने वाला प्रारंभिक बहिर्वाह निस्सरण 10 m³/s है । (10) (d) जल की गुणवत्ता की कसौटी की दृष्टि से निम्नलिखित की सार्थकता की व्याख्या कीजिए : (i) नाइट्राइट (ii) नाइट्रेट (iii) ई-कोलाई (iv) बी.ओ.डी. (v) घुलीत ऑक्सीजन (10) (e) एक निरंतर प्रवाह अवसाद टंकी जो कि 80 m लंबी एवं 4 m गहरी है, उसमें 25°C पर 0.03 mm के कणों को प्रभावी रूप से हटाने के लिए प्रवाह गति ज्ञात कीजिए । कणों का विशिष्ट घनत्व 2.65 है और जल की शुद्धगतिक श्यानता (v) को 0.01 cm²/sec लिया जा सकता है । (10)

Answer approach & key points

(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) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (e) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation Full marks: All parts solved with correct methods, clear steps, and proper units.

  • Convert accumulated rainfall to incremental rainfall
  • Calculate effective rainfall using phi index
  • Scale UH ordinates by effective rainfall depth
  • Add base flow to direct runoff ordinates
  • Calculate area-weighted average precipitation
  • Calculate area-weighted average evaporation
  • Compute runoff coefficient for each sub-area
  • Compute total catchment runoff coefficient
Q6
50M solve Groundwater hydrology and water supply

(a) (i) A 50 cm well in an unconfined aquifer of saturated thickness 45 m yields 600 lpm under a drawdown of 3 m at the pumping well. What will be the discharge under a drawdown of 6 m ? Consider the radius of influence as 500 m. (ii) What will be the discharge in a 30 cm well under a drawdown of 3 m for the unconfined aquifer as mentioned in part (i). (20 marks) (b) How does the peak hour demand affect the design of a water supply scheme ? Sketch the fluctuation in demand for typical Indian conditions. (15 marks) (c) (i) The B.O.D. of a sewage incubated for one day at 25°C has been found to be 100 mg/l. What will be the 5 day, 20°C B.O.D. ? Assume K₂₀ = 0·12 at 20°C. Take temperature coefficient, φ = 1·056. (ii) Despite widespread use of B.O.D., it has some limitations. Mention all those limitations. (15 marks)

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(a) (i) 45 m की संतृप्त मोटाई के एक अपरिरुद्ध जलभृत में 50 cm का एक कुआँ, एक पम्पिंग कुएँ में 3 m अपकर्ष (ड्रॉडाउन) पर 600 lpm का उत्सर्जन देता है । 6 m अपकर्ष पर इसका निस्सरण क्या होगा ? प्रभाव त्रिज्या को 500 m मान लीजिए । (ii) भाग (i) में उल्लिखित अपरिरुद्ध जलभृत के लिए 3 m अपकर्ष पर 30 cm के कुएँ का निस्सरण क्या होगा ? (20) (b) चरम घंटा माँग एक जलप्रदाय परियोजना को कैसे प्रभावित करती है ? विशिष्ट भारतीय परिस्थितियों के लिए माँग के उच्चावचन को आरेखित कीजिए । (15) (c) (i) 25°C पर एक दिन के लिए उद्भवन किए गए एक अपशिष्ट का बी.ओ.डी. 100 mg/l पाया गया । अपशिष्ट के 20°C पर पाँच दिन के बी.ओ.डी. का मान क्या होगा ? 20°C पर K₂₀ = 0·12 मान लीजिए । तापमान गुणांक, φ = 1·056 लीजिए । (ii) बी.ओ.डी. के व्यापक उपयोग के बावजूद इसकी कुछ सीमाएँ हैं । इन सभी सीमाओं का उल्लेख कीजिए । (15)

Answer approach & key points

Framework: Hydrogeology and Water Quality Analysis. (a(i)) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (a(ii)) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c(i)) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (c(ii)) enumerate: list the items in order > one line each > no commentary Full marks: Correct application of Dupuit-Thiem and BOD kinetics with clear sketches and unit consistency.

  • State Dupuit-Thiem equation for unconfined flow
  • Identify given parameters (H, h, r, R)
  • Calculate hydraulic conductivity K from first case
  • Substitute K to find Q for 6m drawdown
  • Use K value derived in part (i)
  • Adjust well radius (r) to 0.15m
  • Apply Dupuit-Thiem equation for new r
  • Define peak hour demand and its relation to average demand
Q7
50M discuss Environmental and Water Resources Engineering

(a) Discuss the following operational difficulties encountered in the operation of Activated Sludge process : (i) Rising Sludge or Floating Sludge (ii) Sludge Bulking What kind of impact these are having in the operation of Activated Sludge process ? 20 (b) Explain the following : (i) Specific capacity of a well (ii) Specific yield of an aquifer (iii) Perched water table (iv) Intrinsic permeability (v) Bulk pore velocity 15 (c) (i) Define Delta, Duty and Base Period, and derive the relationship among them. 7 (ii) Discuss the factors influencing the selection of site for a proposed dam. 8

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(a) सक्रिय अवपंक प्रक्रिया के संचालन में आने वाली निम्नलिखित कठिनाइयों की चर्चा कीजिए : (i) आरोही अवपंक या प्लवी अवपंक (ii) अवपंक का फूलना सक्रिय अवपंक प्रक्रिया के संचालन में इनका किस प्रकार का प्रभाव होता है ? 20 (b) निम्नलिखित की व्याख्या कीजिए : (i) कुएँ की विशिष्ट क्षमता (ii) जलभृत का विशिष्ट उत्सर्जन (iii) अध्यासीन भौम जल स्तर (iv) नैज पारगम्यता (v) पुंज छिद्र गति 15 (c) (i) कृति (ड्यूटी), डेल्टा और आधार काल को परिभाषित कीजिए और उनके बीच के सम्बन्ध को व्युत्पन्न कीजिए । 7 (ii) एक प्रस्तावित बांध के स्थान के चुनाव को प्रभावित करने वाले कारकों की चर्चा कीजिए । 8

Answer approach & key points

Framework: null. (a) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (b) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c(i)) derive: given > assumptions > stepwise derivation > result > check | (c(ii)) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close Full marks: Comprehensive definitions, correct derivations, and detailed discussion of impacts and factors.

  • Define rising sludge and sludge bulking
  • Identify causes (e.g., denitrification, filamentous bacteria)
  • Explain impact on settling and effluent quality
  • Mention corrective measures (e.g., chlorination, DO control)
  • Define specific capacity (Q/s) and specific yield
  • Explain perched water table and intrinsic permeability
  • Define bulk pore velocity (seepage velocity)
  • Distinguish between hydraulic and intrinsic permeability
Q8
50M design Irrigation, Environmental and Air Pollution Engineering

(a) (i) Design a trapezoidal concrete lined channel to carry a discharge of 300 m³/s at a slope of 1 in 4000. The side slope of the channel may be taken as 1·5 : 1. The value of n for the lining material may be taken as 0·0125. Assume the B/D ratio as 5. 10 (ii) Describe briefly different type of spillways used in dams and methods used for dissipating energy of water discharged from them. 10 (b) Mention the sources and health effects on human being of the following elements with reference to Air pollution : Lead, Cadmium, Nickel, Mercury, Carbon Monoxide 15 (c) (i) Discuss the factors that must be considered in evaluating potential sanitary landfill sites. (ii) How does the occurrence of gases and leachate in sanitary landfill take place ? Explain with the help of chemical reactions taking place. 15

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(a) (i) 4000 में 1 की प्रवणता पर 300 m³/s का निस्सरण ले जाने वाली एक समलम्बाकार कंक्रीट आस्तरित वाहिका का अभिकल्पन कीजिए । वाहिका की पार्श्व प्रवणता को 1·5 : 1 लिया जा सकता है । अस्तर सामग्री के लिए n का मान 0·0125 लिया जा सकता है । B/D अनुपात को 5 मान लीजिए । 10 (ii) बांधों में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के उत्लव मार्गों और उनसे निस्सरित जल की ऊर्जा के क्षय के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों का वर्णन संक्षेप में कीजिए । 10 (b) वायु प्रदूषण के संदर्भ में निम्नलिखित तत्त्वों के स्रोतों और मनुष्य के स्वास्थ्य पर इनके प्रभावों का उल्लेख कीजिए : सीसा (लैड), कैडमियम, निकेल, पारा (मर्करी), कार्बन मोनोक्साइड 15 (c) (i) उन कारकों की चर्चा कीजिए जिन पर संभाव्य स्वच्छ भू-भराव स्थलों के मूल्यांकन में आवश्यक रूप से विचार किया जाना चाहिए । (ii) स्वच्छ भू-भराव में गैसों और निषालक (लीचेट) की उत्पत्ति कैसे होती है ? इसमें होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं की सहायता से व्याख्या कीजिए । 15

Answer approach & key points

(a(i)) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (a(ii)) describe: define > structure or process in order > labelled diagram > significance | (b) highlight: name the salient points > one line of substance each > close | (c(i)) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (c(ii)) explain: definition/context > points in order > small example > short close Full marks: Precise calculations with checks; comprehensive coverage of all pollutants; detailed chemical equations for landfill processes.

  • State Manning's equation and given parameters (Q, S, n, m, B/D)
  • Substitute B=5D into area and wetted perimeter formulas
  • Solve for D and calculate B
  • Verify discharge Q using calculated dimensions
  • List major spillway types (Ogee, Chute, Side, Siphon)
  • Explain energy dissipation methods (Hydraulic jump, Aerators)
  • Link specific spillway types to their energy dissipation needs
  • Cover all five elements: Lead, Cadmium, Nickel, Mercury, CO

Practice Civil Engineering 2023 Paper II answer writing

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