Assessment of the Hydraulic Properties and Hydrochemistry of Basaltic Aquifer, Northern Part of Harrat Rahat, Saudi Arabia

Assessment of the Hydraulic Properties and Hydrochemistry of Basaltic Aquifer, Northern Part of Harrat Rahat, Saudi Arabia. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (MS Thesis)
Assessment of the Hydraulic Properties and Hydrochmistry of Basaltic Aquifer, Northern Part of Harrat Rahat.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 25 June 2021.

Download (19MB)

Arabic Abstract

ملخص الرسالة الاسم بالكامل: رامي بن وهيب بن أحمد رضوان منصوري عنوان الرسالة: تقييم الخصائص الهيدروليكية والهيدروكيميائية للخزان البازلتي، في الجزء الشمالي من حرة رهاط، المملكة العربية السعودية. التخصص: جيولوجيا تاريخ الدرجة العلمية: مايو، 2020 الجزء الشمالي من حرة رهاط يحتوي على أحد أهم الخزانات البازلتية الجوفية في المملكة والذي يعتبر من أحد أهم المصادرالذي يغذي المدينة المنورة بالمياة، الواقع غرب المملكة العربية السعودية. خلال هذة البحث، تم تقييم وعمل دراسه شاملة للخصائص الهيدروليكية والجيوكيميائية للمياة الجوفية للخزان البازلتي. هذا النوع من الدراسات مهم جداً لتقييم جودة المياة والذس يساعد بشكل كبير في الحفاظ وتحكم استدامة المياة الجوفية في الخزان. الخزان البازلتي الجوفي يتكون من صخور بازلتية متكسرة ومتشققة، و رواسب طمية، وطبقة من صخور القاعدة المجواة. الخصائص الهيدروليكية لصخور البازلت في هذا الخزان تعتبرالعامل المتحكم بمعدل حركة المياة الجوفية، وأيضاً معدل التخزين، وألية التغذية لهذا الخزان الجوفي. الهدف الاساسي من هذة الدراسة هو فهم ومحاولة وصف توزيع الموصلية الكهربائية في المنطقة للخزان البازلتي، وأيضاً تقييم عام للخصائص الهيدروكيميائية، وأيضاً تقييم مدى جودة المياة الجوفية المستخدمة في الأغراض الشخصية و الزراعية. من ناحية أخرى، أظهرت نتائج كلاً من إختبارات الضخ، و دراسة كثافة التكسرات الصخرية من المنكشفات الصخرية، وأيضاً نتائج التحليل بالمسح المقطعي بالاشعة الدقيقة للفراغات والفجوات الموجودة في صخور البازلت، بأن الخزان الجوفي في منطقة الدراسة يتميز بخصائص تُقسم الخزان الجوفي البازلتي إلى جزئين رئيسين، الجزء الشرقي والجزء الغربي. سبب هذا التقسيم يعود إلى الإختلاف الكبير لخصائص الخزان الجوفي البازلتي بين الجهه الشرقية والجهه الغربية. الجهه الغربية من الخزان تتميز بظروف أفضل من ناحية حركة المياة الجوفية و تخزينها وأيضاً تغذية المياة الجوفية للخزان. نتائج هذا البحث أوضحت بأن هنالك أربعة أسباب رئيسية تتحكم في الخصائص الهيدروليكية للخزان وتُسبب الإختلافات بين الجهه الغربية والشرقية في المنطقة. أولاً، الإختلاف في حجم وعرض التكسرات والتشققات الموجودة في المنكشفات الصخرية. ثانياً، الإختلاف في عدد و كثافة التكسرات والتشققات في المنكشفات الصخرية. ثالثاً، الإختلاف الواضح في حجم الفراغات والفجوات الموجودة في الصخور البازلتية. رابعاً، الإختلاف في مدى إتصال الفراغات والفجوات البازلتية مع بعضها البعض داخل الصخور البازلتية. الجزء الشرقي من الخزان يحتوي على تكسرات وشقوق وفجوات صخرية صغيرة جداً في الحجم وتكون في الغالب مغلقة بالرواسب والمعادن، وبالتالي تعيق وتقلل سرعة وحركة المياة الجوفية في هذا الجزء. أما في الجزء الغربي من الخزان يتميز بالشقوق والمتكسرات الكبيرة، وأيضاً الفجوات والفراغات البازلتية الكبيرة و إتصال الفجوات والفراعات مع بعضها البعض بشكل كبير وجيد مما يساعد على تسهيل و حركة المياة الجوفية في الجهة الغربية من الخزان الجوفي. إعتماداً على المعايير والقوانين والإرشادات المحلية والدولية المتعلقة بجودة المياة الجوفية للإستخدامات الشخصية بأن جودة المياة الجوفية في منطقة الدراسة بصفة عامة تتراوح ما بين ضعيف إلى جيدو للإستخدام. من ناحية أخرى، أوضحت التحاليل الهيدروكيميائية للمياة الجوفية في منطقة الدراسة، بأن (67 %) من عينات المياة الجوفية المأخوذة من الأبارالموجودة في منطقة الدراسة، تحتوي على نسب عالية من النايترايت (NO3) و لذالك فإن إحتمالية سبب هذا التركيز العالي هو النشاطات الزراعية والأسمدة المستخدمة من قِبل المزارعين في المزارع المجاورة لمنطقة الدراسة. بناءاً على تحاليل نسبة امتصاص الصوديوم (SAR)، و كربونات الصوديوم المتبقية (RSC)، و نسبة التأكل (CR)، ونسبة عنصر البورون على المياة الجوفية في منطقة الدراسة، بأن المياة الجوفية في منطقة الدراسة مناسبة للإستخدامات الزراعية. تحليل ومقارنة الايونات والكاتيونات مع بعضها البعض بإستخدام (Correlation Matrix) للمياة الجوفية دل على أن (NaCl)،(CaCl2)،(MgSO4)،((MgCl2،((Na2SO4 هي المصدر الاساسي الموُسبب لزيادة الملوحة في المياة الجوفية. بشكل عام الصفات الكيميائية للمياة الجوفية في منطقة الدراسة تتأثر بالظروف الطبيعية والصناعية مثل النشاطات الزراعية و إستخدام أنواع من الأسمدة الضارة بالبيئة من قِبل المزارع المجاورة لمنطقة الدراسة، و بالتالي فإن تحلية وتعقيم المياة الجوفية في منطقة الدراسة أمر مطلوب ومهم جداً قبل إستعمالها للأغراض الشخصية.

English Abstract

ABSTRACT Full Name: RAMI WAHEEB AHMAD MANSOURI Thesis Title: ASSESSMENT OF THE HYDRAULIC PROPERTIES AND HYDROCHEMISTRY OF THE BASALTIC AQUIFER, NORTHERN PART OF HARRAT RAHAT, SAUDI ARABIA Major Field: GEOLOGY Date of Degree: May, 2020 The basaltic aquifer of Northern Harrat Rahat is a major source for water supply to the holy city of Al-Madinah Al-Munawwarah. Careful assessment of the aquifer hydraulic properties and groundwater chemistry is essential for the sustainable management of the aquifer. The aquifer consists of fractured basalt, alluvial sediments, and weathered basement. The basalt hydraulic characteristics control the behavior of the groundwater in terms of storage, movement, and recharge rate and mechanism. This study focused on understanding and trying to explain the distribution of hydraulic conductivity, assessment of the aquifer hydrochemistry, and its suitability for drinking and irrigation purposes. The analysis of pumping test results, fractures, and Micro-CT scans of basalt vesicles confirmed that the aquifer has two nearly distinct zones dividing the aquifer into two parts, eastern and western, that differ drastically in their properties. The western part has favourable conditions for groundwater flow, storage, and recharge. Four main factors are believed to be the cause of this variation in the properties: fracture aperture size, fractures density, basalt vesicles, and pore space connectivity. The eastern part of the aquifer is dominated by small, closed to tight fractures, filled with sediments, mineral-filled and less connected voids. The groundwater in the study are is dominantly of sodium chloride type. The major cation abundance in the water chemistry is dominated by rock interaction based on Gibbs diagram analysis. The groundwater quality in the study area generally ranges between very poor to good for drinking purpose, with respect to major national and international guidelines. Majority of the analyzed samples (67%) showed elevated concentration of nitrate, which is probably a result of the excessive use of fertilizers. According to the Sodium Adsorption Ratio (SAR), Residual Sodium Carbonates (RSC), Boron Toxicity, and Corrosivity Ratio (CR), all groundwater samples are suitable for irrigation. Based on the Correlation Matrix, NaCl (Halite), CaCl2, MgSO4 (gypsum), MgCl2, Na2SO4 are the main sources of salinity of the water in the study area. The general chemistry of the aquifer is influenced by both natural sources, basalt and other rock composition, and anthropogenic sources like manure and fertilizers. Water treatment is strongly recommended before use of groundwater for drinking.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Earth Sciences
Divisions: College Of Sciences > Earth Sciences Dept
Committee Advisor: AL-Shaibani, Abdulaziz
Committee Members: Makkawi, Mohammad and Bassam, Tawabini
Depositing User: RAMI MANSOURI (g201703370)
Date Deposited: 30 Jun 2020 11:49
Last Modified: 30 Jun 2020 11:49
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141649