Understanding Saline Water Dynamics in Coastal Aquifers Using Sand Tank Experiment and Numerical Modeling
| العنوان بلغة أخرى: |
فهم ديناميكية المياه المالحة في الأحواض الجوفية الساحلية باستخدام تجربة خزان الرمل والنمذجة العددية |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | Al-Yaqoubi, Shahad Mattar (Author) |
| مؤلفين آخرين: | Al-Maktoumi, Ali Khamis (Advisor), Kacimov, Anvar (Advisor), Abdalla, Osman Abdel Khalig (Advisor) |
| التاريخ الميلادي: |
2020
|
| موقع: | مسقط |
| الصفحات: | 1 - 188 |
| رقم MD: | 1252414 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة ماجستير |
| الجامعة: | جامعة السلطان قابوس |
| الكلية: | كلية الاقتصاد والعلوم السياسية |
| الدولة: | عمان |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
عدد مرات التحميل
2
| المستخلص: |
يعد تسرب مياه البحر أحد التحديات الحقيقية لموارد المياه الجوفية في جميع أنحاء العالم، خاصة في المناطق الساحلية ذات الكثافة السكانية العالية حيث يتم استغلال واستنزاف المياه الجوفية بشكل كبير. تعد دراسة تداخل مياه البحر في طبقات المياه الجوفية الساحلية مهم جدا للإدارة الفعالة والمستدامة لموارد المياه الجوفية العذبة للمناطق الساحلية. تتأثر ديناميكية المياه المالحة المتداخلة بالعديد من العوامل الهيدرولوجية والهيدروجيولوجية للخزان الجوفي وتشمل: النفاذية الهيدروليكية، معدلات إعادة التغذية الجوفية، ومعدلات السحب من الخزان الجوفي، الخصائص الجيولوجية للطبقات الأرضية، وكثافة مياه البحر... إلخ. تم إجراء العديد من الدراسات لمعالجة جوانب مختلفة من تسرب مياه البحر باستخدام كل من التجارب الفيزيائية والنمذجة الرياضية (التحليلية والعددية)، ويشمل ذلك النظر لمختلف الأوضاع والخصائص الهيدرولوجية وممارسات استغلال الخزانات، وغيرها من العوامل. وتتميز هذه الدراسة بأنها تبحث في ديناميكيات المياه المالحة في ظل ممارسة التغذية الجوفية الاصطناعية باستخدام تجربة خزان الرمل والنمذجة العددية. الهدف الرئيسي لهذه الدراسة هو فهم ديناميكية المياه المالحة في طبقة المياه الجوفية الساحلية الغير محصورة في ظل ممارسة التغذية الجوفية المدارة عن طريق الحقن. وقد تم دراسة فعالية الحقن في تخفيف تسرب مياه البحر باستخدام كلا النهجين تجربة خزان الرمل المخبرية والنمذجة العددية في ظل ظروف هيدرولوجية مختلفة تتضمن قيم مختلفة لكلا من: النفاذية الهيدروليكية، معدل الانحدار الهيدروليكي، معدلات الحقن، موقع آبار الحقن من الساحل، وعمق الحقن (عمق البئر). تم اختيار برنامج (AYVAT (5E) للنمذجة العددية لأنه يأخذ بعين الاعتبار الفرق في كثافة المياه المالحة في عمليات المحاكة لحركة المياه والأملاح، والتي تجسد الواقع بشكل أفضل مقارنة تلك التي تتجاهل تأثير كثافة المياه وحركتها وطرق انتشارها. إن دراسة تأثير النفاذية الهيدروليكية وتركيز الملوحة باستخدام تجارب خزان الرمل يتطلب جهودا كبيرة مقرونة بالعديد من التحديات. بناء على ذلك، تعد النمذجة العددية منهج بحثي بديل يساعد على دراسة ديناميكيات مياه البحر لسيناريوهات عديدة ومختلفة بجهد وكلفة أقل. تم تطوير ومعايرة النموذج العددي ليحاكي خزان الرمل المستخدم في التجارب المعملية لضمان موثوقية نتائج النموذج العددي عند محاكاة نتائج تجارب خزان الرمل والسيناريوهات الأخرى. أظهرت نتائج تجارب خزان الرمل أن حقن الماء بالقرب من مقدمة اللسان الملحي يكون أكثر فاعلية لتقليل تسرب مياه البحر بنسبة تتراوح من 32% إلى 61.4% مقارنة بالحقن بعيدا عنه اعتمادا على حجم المياه التي تم حقنها (0.5 لتر إلى 1.4 لتر). كذلك أدى حقن المياه داخل منطقة التداخل (خلف مقدمة اللسان الملحي) إلى إعاقة تداخل المياه المالحة مرة أخرى؛ لأنها تبني حاجزا هيدرولوجيا يصد تقدم المياه المالحة. أدى حقن الماء بالقرب من حدود البحر إلى خسارة كبيرة للمياه المحقونة عبر الحدود الساحلية. كذلك أظهرت النتائج أن الحقن في العمق الضحل يكون أكثر فعالية في تقليل ملوحة المياه في المنطقة المالحة مقارنة عندما يتم الحقن على عمق أكبر (بالقرب من قاع الخزان الجوفي). على سبيل المثال، حقن 1.06 لتر من المياه العذبة بالقرب من مقدمة اللسان الملحي على عمق ضحل (22.5 سم) يقلل الملوحة لحجم أكبر من المياه المالحة بنسبة 25.5% مقارنة بالحقن نفسه عندما يكون على عمق أكبر (42 سم). إن ضخ المزيد من حجم المياه يؤدي إلى تراجع مقدمة اللسان الملحي أكثر نحو البحر (مع زيادة الحجم المحقون من المياه بنسبة 32، زادت المسافة المتراجعة بنسبة 43%. ومع ذلك، من المهم جدا مراقبة ارتفاع منسوب المياه الجوفية تحت ممارسات الحقن، وذلك لأن ارتفاع منسوب المياه سيؤدي إلى ميل هيدروليكي أكثر حدة. ونتيجة لذلك يحدث تصريف سريع للمياه المحقونة وبالتالي تأثير أقل في السيطرة على تسرب مياه البحر. في الوضع الميداني تمثل آبار الضخ هذا التحدي بتصريف المياه المحقونة، لذا يجب موازنة معدلات الحقن والضخ معا لمعالجة مشكلة تسرب مياه البحر. من الضروري تحسين تغذية الخزان الجوفي بالإدارة الجيدة من حيث مكان الحقن، ومعدل وحجم الحقن، وعمق الحقن، ومدة الحقن، إلى جانب الحفاظ على توازن الماء في الخزان الجوفي لتجنب عدم فعالية التغذية الجوفية في الحد من مشكلة تسرب مياه البحر. أظهرت نتائج المحاكاة العددية أن كفاءة التغذية الجوفية المدارة تتأثر بمعدل النفاذية للخزان الجوفي. تعمل الوسائط المسامية عالية النفاذية على تصريف المياه المحقونة بسرعة مما يؤدي إلى ارتفاع منسوب المياه بشكل أقل؛ وبالتالي تأثير بسيط في السيطرة على تسرب مياه البحر. علاوة على ذلك، تتسرب مياه البحر بوتيرة أسرع عندما تكون النفاذية الهيدرولوجية عالية وهذا أمر مهم لأن الحقن غير مستمر فقط خلال فترة معينة. لذلك يجب دراسة النفاذية ومعدل الحقن والحجم جيدا لأي موقع. وكشفت النتائج أيضا أن كثافة المياه المالحة هي الأكثر صعوبة لتأثير التغذية الجوفية المدارة في السيطرة على تسرب مياه البحر. عندما تزداد كثافة المياه المالحة المتداخلة بنسبة 30% يلزم حقن حجم أكبر من المياه بحيث تتراجع مقدمة اللسان الملحي باتجاه البحر لأكثر من 20% عند زيادة الحقن بنسبة 100%. بشكل عام، تعد كثافة المياه المتسربة واستجابتها لأي حل لتخفيف هذه المشكلة تعتمد على خصائص الموقع وغيرها من العوامل. يجب أن يتم التخطيط وتقييم نظام التغذية الاصطناعية للخزان الجوفي للتحكم في تسرب مياه البحر جيدا وتقييمه قبل التنفيذ لضمان فعاليته ونجاحه. أوضحت الدراسة أهمية إجراء التجارب المعملية الصغيرة التي تساعد بالفعل كثيرا على اكتساب فهم أدق وإثراء معرفتنا حول ديناميكية مياه البحر في الأحواض الجوفية الساحلية. يؤدي سوء الفهم أو التبسيط المفرط للواقع إلى فشل الجهود المبذولة لحل المشاكل البيئية. إنه ومن المؤكد أن الوضع الميداني أكثر تعقيدا من تلك التي تمت محاكاتها في تجارب خزان الرمل لدينا، ولكن الحصول على رؤى مختلفة حول تأثير كل عامل هو في غاية الأهمية لفهم ديناميكية مياه البحر في الأحواض الجوفية الساحلية، للوصول إلى نتائج فعالة أكثر في الواقع. سيتم تطوير التجارب مستقبلا للمزيد من الدراسة لديناميكيات مياه البحر لتشمل الطبقات الجوفية الغير متجانسة وظروف هيدرولوجية أخرى مثل معدل الضخ وتقلبات المد والجزر أثناء ممارسات الحقن الاصطناعي لتغذية الخزان الجوفي. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Numerical Simulation of Seawater Intrusion in Response to Climate Change Impacts in North Gaza Coastal Aquifer Using SEAWAT
بواسطة: سرسك، ريم فتحي صالح منشور: (2011) -
Evaluation of the Impact of the Ongoing Water Resource Management Plans on Nitrate Concentration in Gaza Coastal Aquifer Using Modeling Approach
بواسطة: Al Tatari, Khaled F. Kh. منشور: (2014) -
NUMERICAL ANALYSIS OF TRANSIENT SALT/FRESH-WATER INTERFACE IN COASTAL AQUIFERS
بواسطة: Layla, Rasheed Ibrahim منشور: (1980) -
A GIS Based Drastic Model for Assessing Groundwater Vulnerability of the Upper Aquifer in Tafila Catchment Area
بواسطة: هندي، سناء خليل نمر منشور: (2016) -
Numerical Modeling of Groundwater Movement and Solute Transport in Salalah Coastal Plain Aquifer
بواسطة: Al Hadhrami, Asma Talib منشور: (2022)
