Document

Transient groundwater flow modeling of Al Batinah coastal region (Barka)

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2014
Language
English
English abstract
The coastal plain in Sultanate of Oman is the most treasured region for existence of fresh groundwater. Growth of irrigation, urbanization and industrial endeavors have resulted the severe decline of groundwater table in Al Batinah Coastal aquifer especially at Barka leading to enormous seawater intrusion in recent decade. This study aims at the study of the groundwater and solute (Saline water) flow pattern in the southern part of Al Batinah Coastal Plain to stabilize the effects of water deficit in Al Batinah Coastal Region using Groundwater Modeling System. Groundwater flow model MODFLOW along with solute transport model MT3DMS was used to simulate the transient groundwater and saline water flow pattern in southern part of Al Batinah Coastal Plain focusing at Barka area. There wadis namely; Wadi Taww, Wadi Al Maawil and Wadi Bani Kharus were used for the numerical modeling of the study area. Both steady and transient simulation and calibration was carried out using data from Ministry of Regional Municipalities and Water Resources. Water table elevation and groundwater salinity were used as calibration parameters. The calibrated aquifer characteristics such as hydraulic conductivity, specific yield, specific storage, aquifer porosity when 'compared to the previous field studies indicates good agreement. A sensitivity analysis showed that the sensitivity of hydraulic conductivity was high as compared to other aquifer parameters. In Barka region more groundwater was abstracted in response to increased demand from the aquifer storage than being recharged. On average the recharge (36 Million Cubic Meters) was observed to be approximately one-fourth of the abstraction (155 Million Cubic Meters). As a result a head drop of almost 7 m was observed in year 2010 in the coastal aquifer leading to the seawater intrusion to the middle of the coastal plain. The calibrated model was further utilized to simulate two scenarios (1) reduction in pumping rate and (2) artificial recharge with constant pumping. The result from case 1 showed that the reduction of pumping can save up to 66.62 Million Cubic Meters of aquifer storage annually by allowing the natural recharge. Whereas case 2, illustrated that the injection of 150,000 mo/d of reclaimed water can not only defy the seawater intrusion but also raise the groundwater table above the mean sea level. The effect of optimizing the pumping rate and artificial recharge through the model has established the positive response in reduction of seawater intrusion by increasing the water level in the coastal plain. From water management perspective, the technique of artificial groundwater recharged from the reclaimed and surplus surface water is recommended to combat groundwater deficit and to obstruct seawater intrusion in coastal aquifer.
Arabic abstract
تعتبر المناطق السهلية الساحلية الأكثر وفرة بالمياه الجوفية العذبة في سلطنة عمان. إلا أن ازدياد عمليات الري والتنمية والنمو الصناعي أدى إلى تراجع حاد في منسوب المياه الجوفية في المناطق الساحلية بالباطنة خاصة في بركاء مما أدى إلى تسرب هائل لمياه البحر نحو الشريط الساحلي فيها. وعليه يهدف هذا البحث إلى دراسة نمط المياه الجوفية والملوحة المتدفقة في الجزء الجنوبي من سهل الباطنة الساحلي لتحقيق الاستقرار في أثر العجز المائي باستخدام نظام نمذجة عددية للمياه الجوفية. وقد تم استخدام نموذج تدفق المياه الجوفية (MODFLOW) مع نموذج نقل المواد المذابة (MT3DMS) لمحاكاة نمط المياه الجوفية والتدفق المتغير للمياه المالحة في الجزء الجنوبي من سهل الباطنة الساحلي من خلال التركيز على منطقة بركاء. لقد شملت الدراسة وادي طوي، ووادي المعاول، ووادي بني خروص في النمذجة العددية لمنطقة الدراسة، وأجريت المحاكاة الثابتة والمتغيرة بالإضافة إلى معايرة النماذج العددية باستخدام بيانات من وزارة البلديات الإقليمية وموارد المياه، حيث استخدمت مناسيب المياه الجوفية ودرجات ملوحة المياه الجوفية كعوامل للمعايرة. وقد أشارت الخصائص المعيارية مثل معامل التوصيل الهيدروليكي، العائد النوعي، والمخزون النوعي، ومسامية الخزان الجوفي بعد المقارنة مع الدراسات الميدانية السابقة إلى اتفاق جيد بين النمذجة والقياسات أظهرت دراسة حساسية الخصائص أن حساسية معامل التوصيل الهيدروليكي كانت مرتفعة بالمقارنة مع الخصائص الأخرى لخزان المياه الجوفية. كما لوحظ أن كميات المياه الجوفية المستخرجة من منطقة بركاء متزايدة باستمرار نتيجة الطلب المتزايد مقارنة بكميات المياه الداخلة (مياه التغذية الخزان الجوفي. حيث أن متوسط كميات مياه التغذية حوالب 36 مليون متر مكعب، أي ما يقارب ربع كميات الضخ (155 مليون متر مكعب). ونتيجة لذلك لوحظ وجود انخفاض مستوى المياه الجوفية بمعدل 7 أمتار في عام 2010 في الخزان الجوفي الساحلي مما أدى إلى تغلغل مياه البحر إلى منتصف السهل الساحلي تم استخدام النموذج العددي بعد المعايرة لمحاكاة تصورين (1) انخفاض معدل الضخ و (2) استخدام التغذية الاصطناعية مع استقرار معدل الضخ. وأظهرت النتائج من التصور الأول أن الحد من الضخ يمكن من توفير ما يصل إلى 66 62. مليون متر مكعب من المياه الجوفية سنويا من خلال السماح بالتغذية الطبيعية. في حين نتائج التصور الثاني توضح أن حقن 150000 متر مكعب من المياه المعالجة يمكن من الحد من تسرب مياه البحر ويؤدي إلى رفع منسوب المياه الجوفية فوق مستوى سطح البحر. وقد تم تقييم أثر الإستفادة المثلى من معدلات الضخ والتغذية الاصطناعية من خلال النمذجة العددية حيث اتضح وجود استجابة إيجابية في الحد من تسرب مياه البحر عن طريق زيادة مستوى المياه في السهل الساحلي.
Description
Thesis
Same Subject
Journal articles
0
Al-Busaidi, Ahmed.
جامعة السلطان قابوس. كلية العلوم الزراعية والبحرية
2012
Theses and Dissertations
1
Al-Hinaiyah, Azhaar Juma Hamdan.
Sultan Qaboos University.
2021
Theses and Dissertations
0
Jashoul, Mohammed Suheil Ahmed
Sultan Qaboos University
2008
Theses and Dissertations
0
AL-Harthyah, .Rahma Salim
Sultan Qaboos University
2014
Theses and Dissertations
0
Al-Abri, Rashid Yahya.
Sultan Qaboos University
2009