اطروحة دكتوراه في كلية الهندسة جامعة البصرة تناقش الإدارة المثلى لتحلية المياه الجوفية في منطقة ام قصر /جنوب العراق

نوقشت اطروحة الدكتوراه للباحثة كواكب ناصر عبد الحسن في كلية الهندسة جامعة البصرة قسم الهندسة المدنية وتحت اشراف الاستاذ الدكتور محمد جواد كاظم والاستاذ المساعد الدكتور عمار عاشور عكش بعنوان الإدارة المثلى لتحلية المياه الجوفية في منطقة ام قصر /جنوب العراق
وتتضمن تتضاءل موارد المياه العذبة مع مرور الوقت لا سيما في المناطق القاحلة مثل مدينة أم قصر في محافظة البصرة جنوب العراق. وقد استدعى هذا الأمر تحلية المياه المتاحة كالمياه الجوفية لتوفير المياه اللازمة للاستخدامات المختلفة، بما فيها مياه الشرب. تهدف هذه الدراسة إلى تطوير نظام إدارة أمثل لتحلية المياه الجوفية في منطقة أم قصر باستخدام تقنية التناضح العكسي. ولتحقيق هذا الهدف، جُمعت بيانات ميدانية ومختبرية تتعلق بجودة المياه الجوفية ومستوياتها. فضلا عن ذلك، أُجريت نمذجة للمياه الجوفية باستخدام برنامج Visual MODFLOW Classic، وتمت معايرة النموذج باستخدام تقنية نمذجة تقدير المعلمات (PEST). 
تم إجراء قياسات شهرية لمستويات المياه الجوفية من حزيران/2023 إلى كانون الأول/ 2024. استُخدمت لمعايرة نموذج التدفق والتحقق من صحته. بعد إتمام عملية التحقق، طُبّق نهجان لدراسة زيادة إنتاجية الآبار القائمة على مدى عشرين عامًا. تضمن النهج الأول إضافة 45 بئرًا، بينما تضمن النهج الثاني إضافة 54 بئرًا، لتشغيل محطة التناضح العكسي. اعتُمدت أربعة سيناريوهات ضخ مستقبلية لكل نهج للتنبؤ بتغيرات تدفق المياه الجوفية في منطقة الدراسة. تم تصميم السيناريو الأول بافتراض معدلات ضخ ثابتة تبلغ 412.5 و480متر مكعبًا في اليوم للآبار المضافة (54 و45 بئرًا)، على التوالي. في السيناريو الثاني، زاد معدل الضخ بنسبة 20% كل خمس سنوات مقارنةً بالسيناريو الأول. تم تصميم السيناريو الثالث بافتراض أن معدل الضخ المُطبق في عام 2023 هو 366 و279 مترًا مكعبًا في اليوم للآبار المُضافة حديثًا والآبار القائمة على التوالي. أما السيناريو الرابع، فقد افترض أن الضخ المستقبلي من الخزان سيزداد سنويًا بمعدل يوازي النمو السكاني، وأن سكان المنطقة سيعتمدون كليًا على المياه المُنتجة من محطة التناضح العكسي. وافترض أن معدل إعادة المياه من محطة التناضح العكسي هو 50%. تم تطبيق نظام الحل الأمثل للسيناريوهات من خلال دمج برنامج Visual MODFLOW مع برنامج محرك التدفق MODFLOW 96، واستخدام مُحلِّل الإجراء الضمني القوي (SIP) القائم على الخوارزمية الجينية (.(GA
جُمعت عينات المياه الجوفية على فترات كل شهرين، وحُللت لتحديد خصائصها الكيميائية والفيزيائية. قُورنت نتائج تحليلالعينات بالحدود المسموح بها وفقًا لمعايير منظمة الصحة العالمية والمعايير العراقية لتقييم مدى ملاءمة المياه الجوفية في منطقة الدراسة لأغراض الشرب. صُنفت جودة المياه الجوفية باستخدام مخطط Piper. صُممت محطة التناضح العكسي باستخدام برنامج WAVE، مع مراعاة سيناريوهات تصميمية مختلفة لكل خط انتاج من خطوط  الانتاج الاربعة لمحطة التناضح العكسي, مثل معدل الاستخلاص (50%، 60%، و65%)، وعدد المراحل (مرحلة واحدة ومرحلتين)، وأنواع الأغشية المستخدمة (SW30XLE400، SW30XLE440، SW30XLE440i، SEAMAXX440، و SEAMAXX440i). وعدد الأغشية في كل وعاء ضغط (6 و8).
أظهرت نتائج نمذجة تدفق المياه الجوفية في منطقة الدراسة ما يلي: (1) تراوحت مستويات المياه الجوفية الساكنة بين 0.05 و1.32 مترًا فوق مستوى سطح البحر، بينما تراوحت أعماق المياه الجوفية بين 14.36 و16.81 م  تحت سطح الأرض،  (2) كان أدنى مستوى للمياه الجوفية بعد عشرين عامًا عند إضافة 54 بئرًا -8 م نسبة لمستوى سطح البحر، بينما كان -14 م عند إضافة 45 بئرًا، (3) بلغ معدل الضخ الأمثل 3.82 × 10⁴ م3 /يوم من الآبار الـ 64، وكان أدنى مستوى للمياه الجوفية بعد عشرين عامًا -7 م.
أظهرت نتائج تحليلات جودة المياه ما يلي: (1) تجاوزت قيم تركيز الكاتيونات والأنيونات القيم الموصى بها من قِبل معايير منظمة الصحة العالمية ومعايير جودة المياه العراقية لمياه الشرب.(2) بلغ متوسط قيمة إجمالي المواد الصلبة الذائبة 15206 ملغم/لتر، مما يصنف المياه الجوفية على أنها مياه شديدة الملوحة وفقًا لتصنيف Hem. (3) صنفت نتائج مخطط Piper المياه الجوفية هيدروكيميائيًا على أنها كلوريد الصوديوم.
لقد أظهرت دراسة سيناريوهات تصميم مختلفة لمحطة التناضح العكسي، مع مراعاة جودة المياه الجوفية في منطقة الدراسة، أن محطة التناضح العكسي المثلى لتحلية المياه الجوفية في منطقة أم قصر تتكون من أربع وحدات، ولكل وحدة معدل تدفق مياه تغذية يبلغ 398.5 متر مكعب/ساعة. وقد تحقق معدل الاستخلاص البالغ 65% باستخدام أغشية SW30XLE440وW30XLE440i. كما تم تحقيق تكلفة أقل واستهلاك طاقة نوعي أقل لمحطة التناضح العكسي عند استخدام 6 أغشية لكل وعاء ضغط، مع ترتيب أوعية الضغط في مرحلة واحدة