ارسل ملاحظاتك

ارسل ملاحظاتك لنا







الرئيسية > تطوير نموذج رياضي رقمي ثلاثي ا...>الوصف

تطوير نموذج رياضي رقمي ثلاثي الأبعاد لإدارة خزان الدمام الجوفي في مملكة البحرين

المؤلف الرئيسي: ابودراهم، مانع محمد علي (مؤلف)
مؤلفين آخرين: الزباري، وليد خليل (مشرف)
التاريخ الميلادي: 2010
موقع: المنامة
التاريخ الهجري: 1431
الصفحات: 1 - 108
رقم MD: 614532
نوع المحتوى: رسائل جامعية
اللغة: العربية
الدرجة العلمية: رسالة ماجستير
الجامعة: جامعة الخليج العربي
الكلية: كلية الدراسات العليا
الدولة: البحرين
قواعد المعلومات: Dissertations
مواضيع:
المياة الجوفية | خزان الدمام | البحرين | المعادلات الرياضية
رابط المحتوى:
صفحة العنوان     
المستخلص     
قائمة المحتويات     
24 صفحة الأولى     
1 الفصل     
2 الفصل     
3 الفصل     
4 الفصل     
5 الفصل     
6 الفصل     
المصادر والمراجع     
الملاحق     
صورة الغلاف QR قانون

عدد مرات التحميل

139

حفظ في:
المستخلص: تقع مملكة البحرين في منطقة تعتبر من أكثر مناطق العالم جفافاً وأشدها ندرة للمياه، وتمثل المياه الجوفية المصدر الطبيعي الوحيد للمياه فيها. وقد كان هذا المصدر محل البحث والدراسة منذ أوائل القرن الماضي، وقد كشفت الدراسات السابقة (GDC, 1979) أن دول الخليج المجاورة ذات الظروف المتشابهة تتشارك في خزان جوفي متعدد الطبقات، تكون مخزونه قبل آلاف السنين وهو غير متجدد، ويتم سحب المياه من طبقاته المختلفة على امتداده شرق وشمال شبه الجزيرة العربية بشكل مستمر لتلبية احتياجات التنمية المتصارعة والنمو السكاني المستمر، مما جعل مستوياته المائية في حالة هبوط مستمر. ويعتبر الوضع بالنسبة لمملكة البحرين أكثر صعوبة من باقي دول المنطقة، نظراً لارتفاع الكثافة السكانية مقارنة بحجم الخزان، ومحدودية الموارد الطبيعية مثل النفط والغاز التي تستخدم في توفير المياه من مصادرها غير التقليدية، كما أن موقع البحرين يمثل نهاية للدورة الهيدروجيولوجية مما يجعله يتأثر بالسحب من الطرف الآخر، ويصحب هبوط المستويات المائية فيه تملح ناتج عن غزو مياه البحر. تعتمد مملكة البحرين في تلبية احتياجاتها من المياه الجوفية على خزانين رئيسيين، هما خزان الدمام (والمتكون من طبقتين هما العلاة (أ) والخبر (ب))، وخزان الرس-أم الرضمه (ج). ويعتبر خزان الدمام الخزان الجوفي الرئيسي للمملكة، ويتم تغذيته بشكل رئيسي من خلال التدفق الأفقي من خارج الحدود الإقليمية لمملكة البحرين والقادمة من المملكة العربية السعودية، وتتراوح تقديرات الدراسات السابقة لها من 90-120 مليون متر مكعب (م م3( سنوياً، وتعتمد هذه التغذية على الممال الهيدروليكي بين الساحل الشرقي السعودي والبحرين. وقد كان هذا الخزان حتى نهاية التسعينات المصدر الرئيسي لتلبية حوالي 80% من جميع الاحتياجات، وقد استمر السحب منه بكميات تفوق تقديرات التغذية على مدى أربعين عام متواصلة. نتيجة للنمو السكاني السريع وعمليات التنمية المطردة في مملكة البحرين، تكونت فجوة كبيرة بين الاحتياجات المائية والقدرة الطبيعية للمصدر الوحيد فيها، مما وجه الإدارات المائية إلى مصادر المياه غير التقليدية. وكانت البداية من خلال تحلية مياه البحر في منتصف السبعينات، تم بتعذيب المياه شبه المالحة في الطبقة (ج) في منتصف الثمانينات بعد دراسات متعددة لهذه الطبقة. وفي أواخر الثمانينات توجهت الإدارة المائية لمعالجة مياه الصرف الصحي لتحقيق أهداف بيئية وللاستفادة منها في تلبية جزء من الاستخدام الزراعي. يتضح مما سبق التعقيدات التي تواجهها الإدارة المائية في مملكة البحرين في إدارة جزء من خزان جوفي إقليمي واسع الامتداد له طبقات متعددة في حالة اتصال ديناميكي تحكمه المستويات البزومترية بينها، وتتأثر تلك المستويات بعمليات السحب من كل طبقة، وهي عمليات واسعة ومتغيرة وتحدث على نطاق واسع المساحة، بدون وجود نموذج رياضي يمثل الخزان الجوفي بجميع طبقاته واختلاف خواصها وتعقيدات العلاقات بينها، بحث يكون أداة إدارية فاعلة تسقط عليه كل الخيارات -بما فيها مساهمة مصادر المياه غير التقليدية- في إدارة المياه الجوفية لتمثيلها، وبالتالي أخذ أفضل الخيارات بناء على نتائجه، بما يكفل الاستفادة القصوى من هذا المورد مع ضمان استدامته والحفاظ عليه، بالإضافة إلى بقاءه كمخزون استراتيجي لتلبية الاحتياجات المائية الأساسية للتنمية في حالة الطوارئ. يهدف هذا البحث لتوفير نموذج رياضي لجزء مهم من الخزان الجوفي في مملكة البحرين يستخدم في تخطيط وإدارة المياه الجوفية فيها، وليتم من خلاله إلقاء الضوء على تأثير مصادر المياه غير التقليدية على خزان الدمام طوال العشرين عام الماضية، وما قد تسهم به الخطط المستقبلية في دعم هذا الجزء من الخزان الجوفي، ومدى تأثر الخزان في البحرين بالسحب في الساحل السعودي، وكذلك حجم تأثير ارتفاع سطح البحر الناتج من ظاهرة تغير المناخ العالمي عليه.

تم تطوير وتحديث نموذج رياضي ثلاثي الأبعاد من دراسة سابقة شملت الفترة 1925-1983، وجرى معايرة النموذج بعد تطويره بمقارنة نتائجه مع نتائج النموذج الأصلي، وتم تحديث بياناته بإدخال بيانات الفترة (1984-2006)، واتضح من خلال العمل على تحديث النموذج أن الخزان الجوفي للبحرين قد طرأت عليه تغيرات مهمة ومؤثرة وخصوصاً في الطبقة (ج)، مما استلزم تمثيلها بطريقة خاصة، حيث تم تمثيلها على هيئة طبقة ذات ضغط ثابت يتغير مع الوقت، وتمت معايرة النموذج مع البيانات المقاسه ميدانياً. وبعد الاطمئنان إلى تمثيل النموذج للخزان الجوفي إلى أقرب الحدود تم استخراج نتائج الموازنة المائية منه. واتضح تأثير التغيير الذي طرأ على الطبقة (ج) بعد الاعتماد عليها في تغذية محطات التحلية التي بدأ إنتاجها في 1984، فقد أصبحت تأخذ المياه من خزان الدمام بعد أن كانت مصدر إمداد له، وهذا التحول يتسبب في فقدان كميات من المياه شبه العذبة بانتقالها من الطبقة (ب) إلى الطبقة (ج) المائلة للملوحة، وأوضحت النتائج المستقبلية في النموذج أن كل كمية يتم سحبها من الطبقة (ج) سيقابلها في نهاية المطاف خسارة نفس الكمية من الطبقة (ب). وسيؤدي هذا الانعكاس إلى دخول كميات من مياه البحر للطبقة (ب) أعلى بـ50% من تلك التي كانت تدخل لها من المياه المائلة للملوحة، مما يعني أن الطبقة (ب) ستتضرر بدخول مياه أكثر ملوحة وبكميات أعلى. وهذا يناقض أهم أهداف الإدارة المائية في البحرين التي بنت عليها قرار استخراج الماء من الطبقة (ج)، والمتمثلة في تخفيف الطلب من خزان الدمام وتقليل تملحه من الطبقة السفلية. كما أظهرت قراءات النموذج تأثر خزان الدمام في مملكة البحرين بالسحب في الساحل الشرقي السعودي بشكل كبير، حيث أدى إلى هبوط في مستويات الطبقة بين البلدين، وقلل الممال الهيدروليكي وانخفض معدل التدفق الجانبي القادم من اتجاه الساحل السعودي، مما أتاح المجال لتداخل مياه البحر مع الخزان من اتجاه الشرق. تم إسقاط التوقعات المستقبلية لعمليات السحب في البحرين والساحل الشرقي السعودي في النموذج الرياضي، والتي تضمنت ثلاثة سيناريوهات محتملة في السعودية، وهي أن يستمر نمط النمو في السحب على غرار الوضع الحالي بنمو سنوي قدره 1.5% ويكون هذا السيناريو المرجعي، أو أن يتناقص النمو السنوي في الطلب ليصبح 0.5% وهذا السيناريو الإيجابي، أو أن يتزايد النمو السنوي في الطلب ويكون 2.5% وهذا السيناريو السلبي، ويقابل هذه السيناريوهات الثلاثة في الساحل الشرقي السعودي سيناريو واحد في البحرين حيث تثبت كميات الاستخدام الزراعي وتتناقص باقي الاحتياجات من مستوياتها الحالية إلى الصفر في عام 2025، نتيجة لمساهمة الموارد المائية غير التقليدية في تلبيتها. كما تم استخدام النموذج في دراسة تأثير التغير في ارتفاع البحر الناتج من ظاهرة تغير المناخ العالمي على الخزان الجوفي، وتقدير مدى تأثيره على كمية مياه البحر الداخلة للخزان مع مرور الزمن في كل سيناريو.

تضمنت نتائج النموذج في جميع السيناريوهات المتوقعة استمرار تأثير انعكاس الممال الهيدروليكي بين الطبقتين (ب) و(ج) حتى عام 2025، وسيترتب عليه استمرار فقدان للمياه العذبة نسبياً من الطبقة (ب) إلى الطبقة (ج) المائلة للملوحة، وأن خط الصفر الذي يمثل الجبهة المالحة سيتحرك في اتجاه الساحل السعودي، وسيكون ذلك مؤشر سلبي يدل على تغلغل مياه البحر في الخزان. كما اتضح من نتائج النموذج أن ارتفاع سطح البحر الناتج من التغير المناخي، يتسبب في زيادة كميات مياه البحر الداخلة للخزان مع مرور الوقت، وان السيناريو السلبي يتسبب في دخول اكبر كمية من مياه البحر إلى الخزان، وعموماً يرتفع هذا التأثير من الصفر عام 2001 ليصبح مسبباً لزيادة قدرها 5% من إجمالي المياه الداخلة للخزان في عام 2025 في كل السيناريوهات. أوصى هذا البحث بضرورة التنبه للتغيرات المهمة التي طرأت في طبيعة حركة الماء بين طبقات الخزان الجوفي الناتجة عن عمليات السحب من الطبقة (ج)، والذي تسبب انعكاس في ممالها الهيدروليكي مع الطبقة (ب)، مما يؤدي إلى خسارة مستمرة للمياه شبة العذبة من الطبقة (ب) بتسربها إلى الطبقة (ج) المائلة لملوحة، بصورة متزايدة مع مرور الوقت، وأخذ ذلك بالاعتبار عند إدارة المياه الجوفية. كما أوصت هذه الدراسة بالتعاون مع الإدارة المائية في الساحل السعودي لتبادل البيانات ورسم السياسات المائية التي تكفل للبلدين الاستفادة القصوى من الخزان، واتخاذ التدابير للمحافظة عليه وعلى جهوزيته كمورد وحيد لها في حالات الطوارئ. وأوصت الدراسة بتطوير نموذج رياضي يمثل كامل طبقات الخزان الجوفي بشكل نشط، في ظل تغير أدوار الطبقات المائية وتداخل مياه البحر والتغيرات المناخية التي أصبحت واقع مؤثر في اتخاذ القرارات والتخطيط المائي، وأن يكون النموذج قادر على تمثيل حركة الأملاح ليوفر متطلبات الإدارة المائية، التي تستلزم معرفة التغيرات في المستويات المائية والملحية معاً، خصوصاً بعد أن أصبح القطاع البلدي هو المستهلك الرئيسي بدلاً من الزراعي.

عناصر مشابهة


© 2024 المنظومة. جميع الحقوق محفوظة.