Quantitative and Qualitative Evaluation of groundwater in El Fasher area: a modeling case of Sag El Naam basin, North Darfur State.

Abstract

ABSTRACT

The study area situated between latitudes 120 55/ - 130 46/ N and longitudes 250 00/ - 260

27/ E. The study area suffer from an acute scarcity of water quantity and quality in

addition to most of the study area is located in the areas of basement rocks, the natural

population growth and its impact on sources of water, increase of the population in the

area due to displacement, the lack of the regular checking of wells, there is high

concentration of salt in some wells over time in the area and use effect the fertilizers and

pesticides in agricultural operations near water sources in the area.

The aim of the study are to assess the groundwater chemistry and delineate the sources of

salinity and hydrochemical facies in the aquifers system, and evaluate the groundwater

flow regime in Sag El Naam Basin (Case Study) based on visual MODFLOW computer

Code with aid of pre- and post- processing using GIS, AquiCham, Surfer and Aquitest.

A field work was carried out several times to the study area as to collect water samples

and field observations. Chemical analyses have been done at Water and Environmental

Sanitation Project laboratory (WES) in El Fasher, according to standard methods for

water examination. GIS technique was used to construct water sample location sites,

Surfer software for distribution the concentration of elements values in the study area and

Strater Demo-4 software for lithostratigraphic cross-sections. Chemical data were

manipulated using Piper diagram for chemical facies and SPSS software for statistical

analyses such as basic statistics (mean and standard deviation).

The results show that groundwater in the study area are good in nature and excellent for

domestics uses with few exception found to be above the recommended values according

to WHO, (2009) and SSMO, (2002) standards.

The calibration of three-dimensional finite difference flow model of Sag El Naam basin

was realized through the calibration which is acceptable with average (RMS) of 0.14 m,

residual mean error of 0.09 m, average absolute mean error (AM) of 0.12 m, average

standard error of the estimate (SEE) of 0.02 m and average normalized root mean square

(NRMS) of 1.49 %.

The main components of water budget were calculated for four years with total Inflow

19, total Outflow 22 and recharge 345 mcm/year.

Sensitivity analyses showed that the model is more sensitive to hydraulic conductivity

and least sensitive to specific storage and more sensitive to recharge factor compared to

the hydraulic conductivity.

The predictive simulation for 5 years starting from 2013 shows that the continued

pumping will create relatively high changes in head distribution in the model area, and

gives a maximum drawdown of 3 m at 2017.

Generally this study successfully formulated a new method of groundwater modeling,

confirmed that visual MODFLOW can be used as a comparative technique for evaluation

of groundwater flow regime in Sag El Naam Basin.

الخلاصة

250 00/ - 260 120 شمالا وخطى طول / 27 55/ - 130 تقع منطقة الدراسة بين دائرتى عرض / 46

شرقا. تعانى منطقة الدراسة من نقص حاد فى كمية ونوعية المياه بالاضافة الى أغلبها واقعة فى نطاق

الصخور الاساسية، النمؤ السكانى الطبيعى والزيادة السكانية الناتجة من النزوح بسبب الحرب وتاثيرها

على مصادر المياه، عدم وجود كشف دورى للآبار وذيادة تركيز الاملاح فى بعض الآبار بمرور الزمن

و أثر استعمال المبيدات والمخصبات فى العمليات الزراعية بالقرب من مصادر المياه بالمنطقة.

أن هدف الدراسة تقييم كيمياء المياه الجوفية و تحديد مصادر الملوحة و السحنة الهيدروكيميائية لنظام

الطبقات الحاملة للمياه الجوفية فى المنطقة و تقييم نظام تدفق المياه الجوفية فى حوض ساق النعام الجوفى

إستناداً على نمذجة المياه الجوفية وبمساعدة استعمال برامج جى آى أس، أكوكم، سيرفر وأكوتيست.

تم عمل العديد من الزيارات الميدانية للمنطقة بغرض جمع عينات المياه للتحليل الكيميائى مع الملاحظات

الحقلية. تم تحليل العينات بمعمل مشروع المياه و إصحاح البئية بالفاشر طبقا للطرق القياسية لتحليل

المياه. تم إستخدام تقنيات نظام تحديد المواقع العالمى لتحديد مواقع الآبار وبرنامج السيرفر لتوزيع تركيز

قيم العناصر وبرنامج استراتر ديمو- 4 لعمل القطاع الجيولوجى أيضاء تم إستخدام مخطط بايبر لمعالجة

و معرفة السحنة الهيروكيميائية فى المنطقة و برنامج التحليل الاحصائى لمعرفة المتوسط و الانحراف

المعيارى لهذه البيانات. نتائج التحليل الكيميائى للمياه الجوفية فى المنطقة كانت جيدة و ممتازة للاستخدام

الآدمى ماعدا بعض العينات القليلة وجدت أعلى من الحد المسموح به على حسب مواصفات منظمة

.( الصحة العالمية ( 2009 ) و المواصفات السودانية لمياه الشرب ( 2002

نموذج التدفق فى حوض ساق النعام الجوفى الحسابات كانت مقبولة وكان متوسط خطأ الجزر التربيعى

0.14 م ومتوسط خطأ الانخفاض المتبقى 0.09 م ومتوسط الخطأ المطلق 0.12 م و متوسط خطأ

الانحراف المعيارى 0.02 م ومتوسط جزر التربيع العادى % 1.94 .الميزانية المائيه حسبت لفترات

الاجهاد الاربعة على التوالى وكان الحجم الكلى للخزن بمتوسط 19 و حجم الضخ بمتوسط 22 و حجم

التغذية بمتوسط 345 م م 3/السنة. أظهرت تحليلات الحساسية بإن النموذج أكثر حساسية للتوصيل

الهيدروليكى وأقل حساسية الى الخزن المعين و أكثر حساسية للتغذية مقارنتة للتوصيل الهيدروليكى.

المحاكاة التنبؤية لخمسة سنوات من 2013 م أظهرت أن الضخ المستمر سيخلق تغيير عالى نسبى فى

مستوى الماء الرئيسى فى المنطقة ويعطى أقصى مستوى إنخفاض 3م فى 2017 م. عموماً تعتبر نمذجة

المياه الجوفية طريقة جديدة وجيدة لتقييم نظام تدفق المياه الجوفية فى حوض ساق النعام الجوفى.