Managed Aquifer Recharge for Sustainable Groundwater Management in Eastern Saudi Arabia: A Lab-Scale Study. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS Thesis (final) - Zehra Fatima.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2026. Download (12MB)

Arabic Abstract

في ظل التهديد المتزايد لاستدامة موارد المياه الجوفية، ولا سيما في المناطق الجافة مثل المملكة العربية السعودية، أصبح من الضروري معالجة مشكلة استنزاف المياه الجوفية واستكشاف مصادر مائية مستدامة لإعادة تغذية الخزانات الجوفية. وفي شرق المملكة العربية السعودية، يوجد فائض من المياه المعالجة ثلاثيًا يُقدَّر بحوالي ٣١٢ مليون متر مكعب سنويًا، والذي يمكن أن يُمثِّل مصدرًا محتملًا للتغذية الاصطناعية للمياه الجوفية. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم إمكانات استخدام المياه المعالجة في التغذية الاصطناعية المُدارة للمياه الجوفية بصورة مستدامة في المنطقة الساحلية الشرقية من المملكة العربية السعودية، كما يمكن استخدام التغذية الاصطناعية المُدارة كوسيلة لتخفيف ملوحة الخزانات الجوفية المالحة. اُستخدمت تجارب الأعمدة لدراسة معدلات وكفاءة التغذية الاصطناعية باستخدام مصادر مختلفة من المياه المعالجة، كما جرى فحص مواد الانسداد والتغيرات في جودة المياه لتحديد السيناريو الأمثل لعملية التغذية. وقد تم تحديد ترسيب الكالسيت وإعادة ذوبانه بوصفه العامل الرئيس المساهم في حدوث الانسداد، ولم تُلاحظ تغيرات كبيرة في كيمياء المياه، مما يُبرز الحاجة إلى تطبيق معالجة متقدمة للمياه قبل إعادة تغذيتها إلى الخزان الجوفي. وأظهرت صور ثنائية الأبعاد لنموذج صندوق رملي على المقياس المختبري، باستخدام تقنية التصوير بالمقاومة الكهربائية، فاعلية هذه الطريقة في مراقبة عمليات التغذية الاصطناعية المُدارة. وتهدف نتائج هذه الدراسة إلى الإسهام في تطوير استراتيجيات إدارة الموارد المائية بما يُسهم في الحد من مخاطر ندرة المياه وتعزيز الأمن المائي والاستدامة في البيئات الجافة.

English Abstract

In view of the growing threat to the sustainability of groundwater resources, particularly in arid regions such as Saudi Arabia, it is imperative to address the groundwater depletion issue and to explore sustainable sources of water for replenishing the aquifer. In eastern Saudi Arabia, there is a treated wastewater (TWW) surplus of about 312 Mm³ per year, which can be a potential source for artificial groundwater recharge. This study assessed the potential of TWW for sustainable managed aquifer recharge (MAR) in the eastern coastal region of Saudi Arabia. MAR can also be used as a method for saline aquifer dilution. Column experiments were used to investigate the recharge rate and efficiency of different TWW sources. The clogging materials and water quality changes were examined to determine the optimal recharge scenario. Calcite precipitation and redissolution were identified as the major contributors to clogging, a phenomenon addressed in numerous MAR-related studies. No major change in water chemistry was observed, emphasizing the need for advanced treatment before recharge. 2D imaging of a lab-scale sandbox model using electrical resistivity tomography (ERT) demonstrated the effectiveness of this method in monitoring MAR operations. The results of this study aim to help develop water resource management strategies to effectively reduce the risk of water scarcity and enhance water security and sustainability in arid environments. Key Words: Treated Wastewater (TWW), Managed Aquifer Recharge (MAR), electrical resistivity tomography (ERT), porous media, clogging, Saudi Arabia, arid region, coastal aquifer, sustainability

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Environmental Engineering
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Mohammed Hasan Barran Benaafi,
Committee Members:	Bassam Shafiq Tawabini, Sherif Mohamed Hanafy Mahmoud,
Depositing User:	ZEHRA FATIMA (g202313170)
Date Deposited:	18 Feb 2026 08:45
Last Modified:	18 Feb 2026 08:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144073