Hydrogeology and hydrochemistry of a shallow alluvial aquifer,western Saudi Arabia |
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Authors: | Abdulaziz M Al-Shaibani |
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Institution: | (1) Earth Sciences Department, King Fahd University of Petroleum and Minerals, Dhahran, Saudi Arabia |
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Abstract: | A hydrogeological and hydrochemical study was conducted on a shallow alluvial aquifer, Wadi Wajj, in western Saudi Arabia
to assess the influence of protection measures on groundwater quality. The hydrochemistry was assessed up-gradient and down-gradient
from potential contamination sources in the main city in dry and wet seasons prior to and after the installation of major
drainage and wastewater facilities. Wadi Wajj is an unconfined aquifer where water is stored and transmitted through fractured
and weathered bedrock and the overlying alluvial sediments. Natural recharge to the aquifer is about 5% of rainfall-runoff.
Hydrochemistry of the aquifer shows temporal and seasonal changes as influenced by protection measures and rainfall runoff.
Both groundwater and runoff showed similar chemical signature, which is mostly of chloride-sulfate-bicarbonate and sodium-calcium
type. Groundwater downstream of the city, though of poorer quality than upstream, showed significant improvement after the
installation of a concrete runoff tunnel and a wastewater treatment plant. Concentrations of many of the groundwater quality
indicators (e.g., TDS, coliform bacteria, and nitrate) exceed US Environmental Protection Agency drinking-water standards.
Heavy metal content is, however, within allowable limits by local and international standards. The chemical analyses also
suggest the strong influence of stream runoff and sewage water on the groundwater quality.
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Résumé Une étude hydrogéologique et géochimique a été menée sur l’aquifère phréatique alluviale Wadi Wajj dans l’Ouest de l’Arabie
Saoudite afin d’évaluer l’influence de mesures de protection sur la qualité de l’eau souterraine. L’hydrogéochimie de l’eau
a été étudiée en amont et en aval de sources potentielles de contamination dans la ville principale, pendant les saisons sèches
et humides, avant et après l’installation de réseaux majeurs de drainage et d’eaux usées. L’aquifère Wadi Wajj est libre,
l’eau est stockée et s’écoule dans les sédiments alluviaux et dans le socle fracturé et altéré sous-jacent. La recharge naturelle
de l’aquifère représente 5% des eaux de pluie et de ruissellement. L’hydrogéochimie de l’eau de l’aquifère montre que les
changements saisonniers et temporaires sont influencés par les mesures de protection et par le ruissellement des eaux pluviales.
L’eau souterraine et l’eau de ruissellement ont présenté le même faciès chimique, de type bicarbonatée-sulfatée-chlorée et
calco-sodique. En aval de la ville, l’eau souterraine, bien que de moins bonne qualité qu’en amont, a présenté une nette amélioration
après l’installation d’un système de récupération et d’une station de traitement des eaux usées. Les concentrations de plusieurs
paramètres indicateurs de la qualité de l’eau (tels que la charge totale dissoute, les coliformes, et les nitrates) dépassent
les normes de potabilité de l’eau de consommation de l’agence américaine de la protection de l’environnement. Les teneurs
en métaux lourds en revanche n’excèdent pas les normes locales et internationales. Les analyses chimiques indiquent aussi
l’influence importante de l’écoulement par ruissellement et des eaux usées sur la qualité de l’eau souterraine.
Resumen Un estudio hidrogeológico e hidroquímico fue hecho en un acuífero somero de Wadi Wajj, en Arabia Saudi oeste para evaluar
la influecia de medidas de protección en la calidad del agua subterránea. La hidroquímica fue evaluada gradiente-arriba y
gradiente-abajo de las fuentes potenciales de contaminación de la ciudad principal durante las estaciones seca y lluviosa,
antes y después de la instalación de sistemas principales de drenaje y aguas servidas. Wadi Wajj es un acuífero no-confinado
donde el agua es almacenada y transmitida a través de roca fracturada y meteorizada, y los sedimentos aluviales que le sobreyacen.
La recarga natural del acuífero es de cerca del 5% de la precipitación-escorrentía. La hidroquímica del acuífero muestra cambios
temporales y estacionales influenciados por las medidas de protección y la escorrentía de precipitación. Ambas, agua subterránea
y escorrentía mostraron composición química similar, siendo mayoritariamente de tipos cloruro-sulfato-bicarbonato y sodio-calcio.
El agua subterránea aguas arriba de la ciudad, aunque de calidad más pobre que aguas abajo, mostró significante mejoría después
de la instalación de un tunel de concreto para escorrentía y una planta de tratamiento de aguas servidas. Las concentraciones
de muchos de los indicadores de calidad de agua subterránea (e.g., STD, coliformes, y nitrato) exceden los estándares de la
Agencia de Protección Ambiental USA para agua potable. El contenido de metales pesados está, sin embargo, dentro de los límites
permisibles de los estándares locales e internacionales. Los análisis químicos también sugieren la fuerte influencia de la
escorrentía y aguas residuales en la calidad del agua subterránea.
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Keywords: | Alluvial aquifers Hydrochemistry Groundwater management Groundwater protection Saudi Arabia |
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