الصفات الهيدروجيولوجية لنظام المياه الجوفية في حوض بدرة – جصان

الصفات الهيدروجيولوجية لنظام المياه الجوفية

في حوض بدرة – جصان

رسالة مقدمة

 

إلى 

كلية العلوم – جامعة بغداد 

جزءاً من متطلبات نيل درجة ماجستير علوم في علم الأرض 

هيدروجيولوجي 

من قبل 

بتول محمد علي محمد سعيد العزاوي 

بكالوريوس علوم 1978 

بإشراف

د. أيسر محمد الشماع       د. صادق باقر الجواد

           أستاذ مشارك                         خبير بشركة الفرات العامة للدراسات

       كلية العلوم - جامعة بغداد                وتصاميم مشاريع الري - وزارة الري    

  

رجب 1423هـ - أيلول 2002 م 

 

المستخلص

   حوض بدرة - جصان من الأحواض الحدودية التي تشهد في الآونة الأخيرة إعادة أعمار لنواحيها واقضيتها مع توسع في الرقعة الزراعية . وفي ظل شحة الموارد المائية السطحية اصبح من الضروري استـغلال المياه الجوفية في الحوض بعـد دراسة هيدروجيولوجية مفصّلة لنظام المياه الجوفية لبيان مواصفاتها واحتمالية تلوثها .

  تنكشف التكاوين الجيولوجية على مساحة الحوض متدرجة من تكوين الفرات(المايوسين الأسفل) عند الحدود الشمالية الشرقية للحوض باتجاه ترسبات العصر الرباعي ( الهولوسين ) في غرب الحوض وجنوبه . يتباين الوضع الطوبوغرافي في منطقة الدراسـة بين الجبال العالية عند الشرق والشمال الشرقي وبين السهول المنبسطة التي تنتهي جنوباً بهور الشويجة . هيدرولوجيـاً ينقسم حوض نهر كلال بـدرة إلى جزئين حيث يكون الجزء الأول داخل إيران ويعتمد معظم تصريف النهـر في الحوض النهري على ما يتحقق من جريان سطحي ضمـن مساحة هذا الجزء في الوقت الذي يقع الجزء الثاني من الحوض النهري داخل العراق بمساحة ((300كم2 لا يوفر الجريان السطحي المتحقق ضمنها آلا نسبة ضئيلة من حجم المصرف من مياه إلى هور الشويجة . بناءً على المعلومات المناخية المقاسة في محطة أنواء بدرة للفترة (2001-1994) فان مناخ المنطقة قاري شبه جاف مع مجموع سنوي للأمطار بلغ (221) ملم وللتبخر من حوض صنف أ الأرضي (3156) ملم و تميزت علاقة طر دية بين الزيادة المائية المحسوبة على الأساس السنوي البالغة (45.93) ملم مع الأمطار السنوية والتصريف النهري مع وجود سنتين مائية لم تتحقق فيها زيادة لانخفاض الساقط المطري .

  هيدروجيولوجياً يتصف الحوض بوجود منسوبين جوفيين مثلتها ترسبات العصر الرباعي كمكمـن مفتوح على عموم المساحة ومحصور في الأجزاء الشمالية في الوقت الذي يكون فيه تكوين المقدادية المكمن المحصور في الأجزاء الجنوبية والجنوبية الشرقية من الحوض . تتوافق اتجاهات حركة المياه لهذين المنسوبين في مناطق التغذية و التصريف باتجاه الغرب والجنوب الغربي من الحوض . سمك ترسبات المكمن المفتوح يتزايد باتجاه أطراف الحوض الجنوبية والغربية ويتزايد سمك المكمن المحصور في المنطقة المحصورة بين قضاء بـدرة و ناحية زرباطية و باتجاه الشمال الشرقي بالنسبة لمكمن المقدادية .

  يتصف المكمـن المحصور بارتفاع قيم الناقلية في أجزاء الحوض الشماليـة ويكون هذا المعامل محدود نسبيـاً في مكمن المقدادية الذي يتغذى من مناطق خارج منطقة الدراسـة فيما يتغذى المكمن المحصور لترسبات العصر الرباعي من التكاوين الجيولوجية الأقدم بعملية الاتصال الهيدروليكي .

  اتسمت هيدروكيميائية المياه الجوفية في الحوض بكون مياه المكمن المحصور ذات اصل بحري وبنوعيـة كلوريدية وكبريتيـة في جزء الحوض الشمالي تتخفف تدريجياً و تتناقص ملوحتها مع اتجاه حركتها غرباً وجنوباً وبنوعية كبريتية آما في الجزء الجنوبي الشرقي من الحوض فمياه المكمن المحصور ذات اصل قاري ومن النوع الكبريتي وتتناقص الملوحة أيضاً مع اتجاه حركة المياه جنوباً في هذا المكمن .

   بينت التحاليل الهيدروكيميائية لنماذج المياه السطحية والجوفية المجمعة من الحوض الى امكانية استخدامها للاغراض الزراعية والحيوانية في جين لايمكن استخدام هذه المياه لاغراض شرب الانسان نسبة لارتفاع تركيز الملوحة الذي تميز من خلاله التلوث الهيدروكيميائي في المكمن المفتوح والمحصور على عموم مساحة الحوض .

   بينت الدراسة وجود ثلاثة مناطق مؤهلة ومشجعة لحفر الآبار المائية فيها واستغلال المياه الجوفية للأغراض الزراعية فقط . تمتد المنطقة الأولى بين قضاء بـدرة باتجاه الشرق نحو الحدود الدولية وبمحاذاة نهر كلال بدرة وتستغل فيها مياه المكمـن المحصـور والمفتوح في الوقت الذي تستغل مياه المكمـن المحصور فقط في منطقة الكرمشية وهي المنطقـة الثانيـة الواقعة الى الجنوب الشرقي من الحوض وفي المنطقة الثالثة تستثمر مياه المكمن المفتـوح بحفر آبار ضحلة العمق في الشريط الممتد بين قضاء بـدرة وناحيـة جصان بعرض (5) كم بمحاذاة نهـر كلال بـدرة .

Hyrogeological Properties of Ground

Water System in

 Badra – Jassan Basin

A THESIS

SUBMITTED TO THE COLLEGE OF SCIENCE

UNIVERSITY OF BAGHDAD

IN PARTIAL FULFILMENT OF REQUIREMENTS

OF SCIENCE MASTER DEGREE IN GEOLOGY

( HYDROGEOLOGY)

  

By

Batool Mohammad Ali Mohammad Sa’id Al-Azawi

B.Sc. 1978

September 2002

Abstract

  Badra - Jassan basin is an important hydrogeological basin of which groundwater can be used for agricultural purposes ; especially with decreasing surface water supply. The basin is located to the north of Kut city, the center of Wasit governorate and bordered by the international boundary with Iran from the east and northern east covering an area of about (1020)Km2. Several geological formations are exposed within the basin ranging in age from Lower Miocene through Holocene. 

  Topographically, the basin slops from the high mountain in the east and northern east to the flat gentle plain in the west and south where the plain ends in Shuwaicha marshes . Depending upon climatological parameters measured in Badra station, the climate of the basin is semi arid having an annual precipitation of about (221) mm and Epan evaporation of (3156) mm. 

  The two main aquifers in the basin is represented by the Quaternary deposits and Muqdadyah formation . The unconfined aquifer of the quaternary deposit extends along the area of the basin increasing in thickness towards south and west while the confined aquifer of these deposits occur in the north part of the study area . At the same time , the Muqdadyah confined aquifer extends in the southern eastern part of the basin increasing in thickness towards northeast . 

   The flow direction of both aquifers is generally the same trend towards south and west. Recharge sources of the quaternary deposits confined aquifer depend upon hydraulic connection with the geological formations in the north eastern part of the basin while Muqdadyah aquifer recharge’s sources occur outside the study area. 

  The hydrochemical properties show that ground water origin is of marine origin with chloride type in the confined aquifer of the Quaternary deposits while it is of continental origin with sulphate type in the Muqdadyah confined aquifer and the unconfined aquifer of Quaternary deposits. The salinity and nitrate concentrations in the ground water decreases with the direction of the flow towards the discharge area . Three promising zones : the first is located to the east of Badra towards the International boundary depends on ground water of the two aquifers, while the second one in Kirmashia area to the south east part of study area depends on ground water of Muqdadyah confined aquifer and the third zone extend with Galal Badra river from south of Badra to Jassan using the unconfined aquifer with about (50) meters wells depth can be drilled in this area . 

المحتويات

1	الفصل الأول : المقدمة	1
1-1	تمهيد	1
2-1	الموقع والمساحة	1
3-1	الدراسات السابقة	3
4-1	هدف الدراسة	4
5-1	طرق البحث	5
1-5-1	العمل الحقلي	5
2-5-1	العمل المختبري	5
6-1	جيومورفولوجية منطقة الدراسة	6
7-1	جيولوجية حوض بدرة – جصان	10
1-7-1	التتابع الطباقي	11
2-7-1	تركيبية وتكتونية الحوض	17
8-1	هيدرولوجية الحوض	17
2	الفصل الثاني : الظروف الهيدرولوجية لحوض بدرة – جصان	19
1-2	تمهيد	19
2-2	النظام النهري في حوض بدرة – جصان	19
3-2	العناصر المناخية	20
4-2	التوازن المائي	23
5-2	الجريان السطحي	28
3	الفصل الثالث : الصفات الهيدروجيولوجية لنظام المياه الجوفية	32
1-3	تمهيد	32
2-3	نظام حركة المياه الجوفية في الحوض	33
3-3	سمك وعمق المكامن الجوفية	39
4-3	المعاملات الهيدروليكية للمكامن الجوفية	44
1-4-3	المعاملات الهيدروليكية للمكمن المفتوح	48
2-4-3	المعاملات الهيدروليكية للمكمن المحصور	50
5-3	مناطق التغذية	57
4	الفصل الرابع : الصفات الهيدروكيميائية للمياه الجوفية	62
1-4	تمهيد	62
2-4	تغاير الملوحة في منطقة الدراسة	62
1-2-4	تغاير الملوحة ضمن الموقع	62
2-2-4	تغاير الملوحة مع المساحة	67
3-4	تصنيف المياه الجوفية	74
1-3-4	الدوال الهيدروكيميائية	74
2-3-4	تصنيف سولن	75
4-4	استخدامات المياه الجوفية	79
1-4-4	صلاحية المياه لاغراض شرب الانسان	79
2-4-4	صلاحية المياه للاغراض الزراعية	79
3-4-4	صلاحية المياه لاغراض شرب الحيوان	80
5-4	تلوث المياه الجوفية	83
1-5-4	مقدمة	83
2-5-4	مصادر تلوث الموارد المائية	83
3-5-4	التلوث الهيدروكيميائي للمياه الجوفية	84
6-4	المناطق المشجعة على استثمار المياه الجوفية	86
5	الفصل الخامس : الخلاصة والاستنتاجات والتوصيات	90
1-5	الخلاصة	90
2-5	الاستنتاجات	93
3-5	التوصيات	94
	المصادر	96
	المصادر العربية	96
	المصادر الاجنبية	97

المصادر العربية :

1- البغدادي ، كوثر غني (1996) : دراسة هيدروجيولوجيـة لحشرجي الملصـي و الكعرة

     في  منطقة الصحراء الغربية ، رسالة ماجستير ـ كلية العلوم جامعة بغداد ، 102 ص .

2- سلامة ، الياس و الريماوي ، عمر(2001) : ملوثات الموارد المائيـة في الوطن العربي

     مصادرها ومخاطرها أثارها السلبية ووسائل الوقايـة والعلاج ،  قسم الجيولوجيا ـ كلية

     العلوم ـ الجامعة الأردنية ـ عمّان ـ الأردن ، 20 ص .

3- السوداني ، حسين العيبي (1998) : الصفات الهيدروجيولوجية والهيدروكيميائيـة لنظام

    المياه في حوض وادي الجولاك ،رسالة ماجستير- كلية العلوم- جامعة بغداد ،  117ص.

4- الشركة العامة لحفر الآبار المائيـة : المقاطع الطباقية للآبار المحفورة في منطقة بدرة ـ

     جصان .

5- علي، مقداد حسين ، محمد ، خليل إبراهيم ، حسون ، نضير عباس (2000): علوم المياه

    دار الكتب الوطنية  1063ص .

6- محمد جواد ، علي ، رضا ، سعاد عباس ، العيبي ، حسين (2002) : التحريات

   الهيدروجيولوجية القاطع /9 المرحلة الخامسة ، منطقة بدرة – جصان / محافظة واسط ،

   التقرير النهائي شركة الفرات العامة لدراسات وتصاميم مشاريع الري . 67 ص .

7- مسعود ، فتحي إبراهيم (1976) : أساسيات الري الزراعـي . 32 شارع تاج الرؤساء ،

     سابا باشا ، رمل الإسكندرية .283  ص .

8- المواصفات القياسية العراقية (1996) : المواصفة القياسية العراقية لمياه الشرب ، مسودة

     تحديث المواصفات القياسية المرقمة 417 في سنة 1996 .

9- الهيئة العامة للأنواء الجويـة و الرصد الزلزالي (2001) : تقارير داخلية عن المتغيرات

    المناخية لمحطة أنواء بدرة .

المصادر الأجنبية

 1 – APHA , AWWA , and WPCF ; (1995) : Standard  methods  for  the

      Examination of  water  and  waste water ,   American  Public  Health

      Association Publication Office, Washington D.C., 19 Th ed., 759 p.

 

2 - Appelo, C.A.J., Postma, D.; (1999): Geochemistry, Ground water and

     Pollution, A.A. Balkama, Rotterdam. 536 p.

 

3 - Ayers , R.S., and Westcot ,D.W.;(1989):Water Quality for Agriculture

     Irrigation and drainage paper 29 , Rev. 1, FAO, ROME , ITALY,174p.

 

4 - Boyd ,C.E.; (2000): Water quality An introduction , Kluwer Academic

     Publishers . USA. 330 p.

 

5 - Buday ,T., and Jassim , S.Z.;(1985): Tectonic Map of Iraq , DGGSMI,

     Baghdad .

 

6 - Buday ,T., and  Jassim , S.Z.;(1987) : The  Regional Geology of Iraq .

     Vol .11 Tectonism , Magmatism and Metamorphism , Kassab, I.M.,

    and Abbas, M.J.,(eds) Geol. Serv. Min. Invi. press . Baghdad  , 352 p.

 

7 - Castany ,G.;(1976): Traite pratique des eaux soaterraines .Paris, 661 p.

 

8 - Chorly ,R.J, Schumm, S.A ,and Sugden ,D.E.;(1984): Geomorphology

      Methuen Co.ltd., New York and London , 605 p.

 

9 - Chow ,V.T.;(1964):Handbook of Applied Hydrology , acompendium

     of water resources technology .MC.Grew . Hill Book Company, New

     York . 1454  p.

 

10 - Davis , S.N., and Dewiest , R.J. ;(1966) : Hydrogeology , John Wiely

       and Sons. Inc., New York  , London , Sydney . 443 p.

 

11- De Silva  , R . P. ; (1998) :  Signifcance  rates of   preferetial  flow  in 

       estimating   ground water  recharge  rates with  a soil  water  balance

       model  in  the  dry  zone  of  Srilanka . Nugeogoda , Srilanka . 11 p.

 

12 - Domemico , P.A.,and Schwartz , F.W.;(1998):Physical and chemical

       hydrogeology, John Wiely and Sons. Inc., New York . 506 p.

 

13 - Doornbos , J., Pruitte ,W.O.H ; (1977):Guid lines for predicting crop

       wate requirments . climatological  nomenclature .FAO , Rome .24 p.

14 - Eaton , A.D., Clesceri , L.S., and Greenbury ,A.E.;(1995): Standard

        methods for the Examination of water and waste water , American

        Public Health Association , American Water Works Association and

        Water Environment Association , Washington D.C. , USA.

 

15 – Faures , G.;(1998) : Principles and Application of Geochemistry .

        second edition . Prentice Hall Inc. , USA , 600 p.

 

16 - Fetter , C.W. ;(1980) : Applied hydrogeology , Bell and Homell

        company,  London , 488 p.

 

17 - Freeze,R.A.; and Cherry , J.A. ;(1979): Ground Water , Prentice-Hall

       Inc. England , Cliff , N.J. 604 P.

 

18 - Fried ,J.J.;(1991): Nitrate and their control in the EEC aquatic envir-

       onment ,I.,Kulzelka ,Ecological Science.309Springer,Berlin, pp3-11 .

 

19 - Hassan , H.A.; Eloubaiby, A.Z.; Griolet , C.P.; Ayob , M.S.; Abbas ,

       A.L.; Jamal, N.; Smoor,P.B.;(1977): Galal Badra project area part I :

       Geological and Hydrological Investigations.Bull. No. 106 . Scientific

       Research Foundation . Ministry of Higher Education and Scientific

       Research . Baghdad . Iraq . 35 P.

 

20 - Hassan , H.A.; Griolet , C.P.; Ayob , M.S.; Abbas ,A.L. ; Aziz , K.A.

       (1977): Galal Badra project area part II : Hydrochemical Evaluation

        Bull. No. 106 . Scietific Research Foundation . Ministry of Higher

        Education and ScientificResearch . Baghdad . Iraq . 56 P.

 

21 - Hassan , H.A.; Eloubaiby, A.Z.; Griolet , C.P.; Ayob , M.S.; Abbas ,

       A.L.; Jamal, N.; Smoor,P.B.;(1977):Galal Badra project area part VI:

       Hydrogeological Conditions . Bull. No. 106 . Scientific Research

       Foundation . Ministry of Higher Education and ScientificResearch .

       Baghdad . Iraq . 180 P.

 

22 - Hassan , H.A ;(1981): Hydrogeological Condition of Central part of

       the Erbil basin , ph.D.thesis . Baghdad University , 180 P.

 

23 – Hamil ,L.and Bell, F.G.(1986):Ground Water resources development

       Butter Worth , London , 344 P.

 

24 - Heath ,R.C. ;(1983):Basic Ground Water Hydrology,U.S. Geological

       Survey , Water Supply Paper , 2220 , 84 P.

   

25 - Hem , J.D.;(1985) : Study and Interpretation of the chemical analysis

       of Natural Water , 3th edition ,U.S. Geological Survey ,Water Supply

       Paper 2254 , 263 P.

 

26 - Hudak , P.F.;(2000) : Principles of Hydrogeology , second edition ,

       Lewis Publisher . Florida , .U.S.A. 204 P.

 

27 -Ingra Consulting Departement ;(1960): Preliminary report on selction

       of locatities for water study of liwas Sulaimanyah ,Diyala , Kut and

       Amara. Ministry of Municipalities  . Iraq , 15 P.

 

28 – Jacob , C.E. ;(1947) : Draw down Test to determine effective radius

        of artisian well , Trans. Ame. , Civil Enges. , Vol.112 , 1047-1070 .

   

29 - Jassim , H.F. ; (1981): Principles of Regional Soil Survey , Land

        evaluation and land use planning in Iraq, Ph.D , thesis Ghent , 510 P.

 

30 - Johns , M.W.;(1968) : Geochemistry of Ground Water from upper

       Cretaceous – lower Tertiary sand aquifer in south –western Victoria,

       Australia , jor. Hydrology ,vol VI , No. 4 ,PP: 337-357 .

 

31 - Khalil , S.; Haba , A.; Kraft ,W.; (1972) : A Project report on the

       Hydrogeological Investigations of the Badra Jassan Area.

       Directorate General of water and electricity projects , ground water

       department Ministry of Municipalities  . 18 P.

 

32- Kruseman ,G.P.; and Deridder,N.A.;(1979):Analysis of evaluation of

    pumping test data,int.Inst.For land reclamation and improvement 209P.

 

33 - Langbein , W.B. ;(1962) : The water supply of arid valleys in inter

       mountain region in relation to climate . International Association of

       Scientific Hydrological Bull., vol 7 . No.1, PP 29-31 .

 

34 - Lohman , S.W. ; (1979) : Ground Water Hydraulics ,U.S. Geological

        Survey Professional paper 708 .

 

35 - Macfadyen , W.A. ; (1935): Water supply in Iraq . Publication No.1,

        Study of certain springs in the altun kupri basin ,  Baghdad , Iraq .

 

36 - MacDonald , M.,and Partners ;(1971): Badra – Jassan and Zurbatyah

       Irrigation Project Planning Report ,Vol. 1, Part III : Water Table

       Study and channel and River discharge measurments . Directorate

       General of Irrigation . Min. of Agrarian Reform . Iraq .

37 - Parson R.M.; (1955) : Ground  Water  Resources of  Iraq . Vol 1,

        Khanaqin–Jassan area development board,Government of Iraq .70 P. 

 

38- Power , J.F. ( Ed.) (1991): The Role of legumes in conservation

      Tillage system soil conservation . Society of American , Ankeny ,IA.

 

39 - S.E.Geological Survey and Mining ; (1993) : The Geology of Kut

       Quadrangle NI - 38 - 15 sheet NO.GM - 27 Scale 1:250000 , State

       Establishment of Geological Survey and Mining (Geosurv) ,

       Baghdad Iraq.18P.

 

40 - Schulze , F.E.;(1974): Drainage principles and applications . Surveys

        and Investigations Publication 16 – Vol 3 . International Institute for

        Land Reclamation and Improvement . Netherlands . 368 P.

 

41 - Simmers, I.;(1998):Ground Water Recharge Principles Problems and      

       Developments .Faculty Earth Science , Free University , Amesterdam 

        Netherlands . PP 33-46 .

 

42 - Strebel, O., Duynisveld, W.H.M., Bottcher , J.: (1989) : Nitrate

        Pollution of ground water in western Europe. Agriculture Ecosystem

        And Environment 2 ; PP 189 – 214 .

 

43 - Sun, R. J.; (1986) : Regional aquifer system analysis program of the

       U.S. Geological Survey circular , 1002 P .

 

44 - Theis , C.V. ;(1935): The lowering of the piezometric surface and the

        rate and discharge of a well using water storage transaction .

       American Geophysical Union , 16 PP 519 – 24 .

 

45 - Todd , D.K.;(1980): Ground Water Hydrology . John Wiley and Sons

        second edition . 535 P.

 

46 - Walton, W.C.;(1970):Ground Water Resources Evaluation . McGrow

        Hill , Kogkusha Ltd. , Tokyo , 464 P.

 

47 - WHO; ( 1996): Guidelines for drinking water quality . World Health

         Organization , second edition ,Vol 2 , Geneva , 951 P.

 

48 - Wilson, E.M.;(1974) : Engineering  Hydrology . The Macmillian

       Press Ltd. ,London . second edition . 232 P.

 للتحميل اضغط  هنا