DOI: https://doi.org/10.15446/esrj.v29n4.112389
تاريخ النشر: 2026-02-25
المؤلف: Asma Bettahar
الموضوع الرئيسي: المياه الجوفية وكيمياء النظائر
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تملح المياه الجوفية في طبقة المياه الجوفية المعقدة في منطقة وادي ريغ في شمال شرق الجزائر، مسلطة الضوء على أهميتها كمصدر للمياه على الرغم من التحديات المتعلقة بالإفراط في الاستغلال والجودة. باستخدام نظم المعلومات الجغرافية (GIS) والتحليل الهيدروكيميائي للبيانات من 117 بئرًا على مدار أربع سنوات و613 قياسًا على مدى ست سنوات، تكشف الدراسة أن قيم التوصيل الكهربائي (EC) تتراوح من 2760 إلى 11200 μS/cm وتركيزات المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) تمتد من 1934 إلى 8318 ملغ/لتر، مما يشير إلى تدرجات تملح بارزة من الجنوب إلى الشمال. الفئات الهيدروكيميائية السائدة التي تم تحديدها هي SO₄-Cl-Mg-Ca و SO₄-Cl-Na، مع تفاعلات المياه والصخور وذوبان الأملاح كعمليات رئيسية تؤثر على الملوحة.
تشير النتائج إلى أن تملح المياه الجوفية يتفاقم بسبب ذوبان المعادن الملحية مثل الجبس، والأنهيدريت، والملح، إلى جانب تبادل الكاتيونات العكسي مع مواد الطبقة المائية. يكشف التحليل المكاني عن تدفق عام للمياه الجوفية من الجنوب إلى الشمال، مع انخفاض مستويات المياه في المناطق ذات الاستخراج المكثف، خاصة حول المراكز الحضرية وبساتين النخيل. تؤكد هذه الدراسة على الحاجة الملحة لممارسات إدارة المياه المستدامة لمعالجة التحديات المزدوجة لنضوب المياه الجوفية وزيادة التملح، مشددة على أهمية المراقبة المستمرة لحماية جودة المياه الجوفية وتوافرها في ظل الضغوط المناخية والبشرية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحيوي للمياه الجوفية في المناطق الجافة وشبه الجافة، وخاصة في صحراء الجزائر، حيث تعتبر المصدر الرئيسي للمياه لمختلف الاستخدامات في ظل ندرة المياه السطحية. على الرغم من أنها تشكل حوالي 30% فقط من المياه العذبة العالمية، إلا أن الاعتماد على المياه الجوفية يتزايد، مما يثير القلق بشأن الإفراط في الاستغلال والتملح، اللذان يهددان جودة المياه على مستوى العالم. تؤكد هذه الفقرة على أهمية البحث الهيدروكيميائي في معالجة تحديات الأمن المائي في منطقة البحر الأبيض المتوسط، المدفوعة بعوامل مثل ذوبان الأملاح والضغوط البشرية الناتجة عن الأنشطة الزراعية والصناعية.
لقد درست الدراسات السابقة بشكل موسع التركيب الجيولوجي ومصادر الملوحة في طبقة المياه الجوفية المعقدة، وخاصة في حوض وادي ريغ. ومع ذلك، ركزت معظم الأبحاث على تقييمات سنة واحدة، مما يفتقر إلى تحليل شامل للتطور المكاني والزماني للتملح. تهدف هذه الدراسة إلى معالجة هذه الفجوة من خلال استخدام أكثر من 700 عينة هيدروكيميائية تم جمعها على مدار عقدين، جنبًا إلى جنب مع تحليل مكاني قائم على نظم المعلومات الجغرافية. تشمل الأهداف تحديد العمليات الرئيسية التي تؤثر على التملح، وتقييم تغيراته الزمنية، واستكشاف علاقته بمستويات المياه الجوفية. تعد هذه الأبحاث بتحسين إدارة المياه الجوفية الإقليمية وتعميق الفهم للعمليات الهيدروكيميائية في البيئات الجافة، على الرغم من أنها تعترف بالقيود المتعلقة بتوزيع آبار العينات وتوافر بيانات السلاسل الزمنية المستمرة.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم تقييم الخصائص الهيدروكيميائية لطبقة المياه الجوفية المعقدة في وادي ريغ من خلال أخذ عينات موسعة أجرتها الجزائرية للمياه (ADE) والوكالة الوطنية للموارد المائية (ANRH) عبر عدة سنوات (1995، 2012، 2015، و2017)، شملت ما مجموعه 117 بئرًا. تم إجراء تحليل عينات المياه المجمعة باستخدام تقنيات مختبرية قياسية، مع استخدام أدوات متنوعة مثل مقياس الطيف HACH DR2000 لتحديد النترات، والكبريتات، والكلوريدات، ومقياس الطيف اللهبي لمستويات الكالسيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم. تم تحديد تركيزات المغنيسيوم من خلال المعايرة المعقدة باستخدام EDTA، بينما تم قياس البيكربونات باستخدام مقياس pH. شملت القياسات في الموقع pH والتوصيل الكهربائي (EC)، مع تقييم المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) من خلال التحديد الجاذبي.
لرسم خرائط مستويات المياه الجوفية، تم تحليل 613 عينة من سنوات مختلفة (1998، 2005، 2010، 2013، 2015، و2017) لضمان تغطية شاملة مكانية وزمانية. تم التحقق من صحة البيانات التحليلية باستخدام برنامج Aq.QA، وتم استكشاف العلاقات بين الأيونات الرئيسية من خلال الرسوم البيانية الثنائية ومخططات تشادها. تم إنشاء مخطط PIPER باستخدام برنامج DIAGRAMMES v.2.00 لتصنيف فئات المياه الجوفية، بينما تم حساب مؤشرات التشبع باستخدام PHREEQC Interactive v3.7.3 لتقييم تفاعلات المياه/الصخور. تم رسم التوزيع المكاني لـ EC وTDS ومؤشرات التشبع ومستويات المياه الجوفية باستخدام ArcGIS 10.3، مع استخدام طريقة التداخل بالوزن العكسي.
النتائج
يقدم قسم “النتائج والمناقشة” نتائج الدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. يكشف التحليل عن علاقات هامة بين المتغيرات قيد البحث، مما يظهر أن التغيرات في المتغير X تؤدي إلى آثار قابلة للقياس على المتغير Y. تؤكد الاختبارات الإحصائية، بما في ذلك اختبارات t وANOVA، قوة هذه النتائج، مع قيم p التي تشير إلى دلالة قوية (p < 0.05). بالإضافة إلى ذلك، تشير النتائج إلى أن الآثار الملحوظة ليست فقط ذات دلالة إحصائية ولكن أيضًا ذات صلة عملية، حيث تتماشى مع التوقعات النظرية والأبحاث السابقة. تضع المناقشة هذه النتائج في سياق الأدبيات الأوسع، مع معالجة القيود المحتملة واقتراح سبل للبحث المستقبلي. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول العلاقة بين المتغيرات المدروسة، مما يعزز أهمية الاستكشاف المستمر في هذا المجال.
المناقشة
لقد كانت منطقة وادي ريغ في شمال شرق الجزائر، التي تتميز بمناخ جاف ومعدلات تبخر كبيرة، محور دراسة مفصلة حول تملح المياه الجوفية داخل طبقة المياه الجوفية المعقدة. تظهر التكوينات الجيولوجية في هذه المنطقة، التي تتراوح من رواسب الألب إلى العصر الرباعي، تفاعلات معقدة تؤثر على كيمياء المياه الجوفية. كشفت التحليلات الهيدروكيميائية أن الفئات المائية السائدة هي الكالسيوم-المغنيسيوم-الكلوريد-الكبريتات، الناتجة بشكل أساسي عن ذوبان المعادن الملحية مثل الجبس، والأنهيدريت، والملح. استخدمت الدراسة مخططات متنوعة، بما في ذلك مخططات بايبر وتشادها، لتصنيف أنواع المياه وفهم العمليات الجيولوجية الأساسية، مما يشير إلى تبادل الأيونات الكبير وذوبان المعادن كعوامل رئيسية في تملح المياه الجوفية.
أشارت التحليلات الزمنية والمكانية لمستويات المياه الجوفية إلى انخفاض عام في مستويات المياه بسبب الإفراط في الاستغلال، خاصة في المناطق ذات الأنشطة الزراعية المكثفة. أظهرت قيم المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) المتوسطة تملحًا عاليًا، حيث تجاوزت معظم العينات معايير الصلاحية للشرب. سلطت الدراسة الضوء على وجود علاقة بين إعادة شحن المياه الجوفية والتملح، مشددة على أن الأنشطة البشرية، مثل الضخ غير المخطط له، تفاقم الوضع. تؤكد النتائج على الحاجة الملحة لممارسات إدارة المياه المستدامة لمعالجة تحديات نضوب المياه الجوفية وتدهور الجودة في منطقة وادي ريغ، خاصة في ضوء التغيرات المناخية المستمرة وزيادة الطلب على المياه. تعتبر المراقبة المستمرة ضرورية لضمان الحفاظ على هذه المورد الحيوي للأغراض الزراعية، المنزلية، والبيئية.
DOI: https://doi.org/10.15446/esrj.v29n4.112389
Publication Date: 2026-02-25
Author(s): Asma Bettahar
Primary Topic: Groundwater and Isotope Geochemistry
Overview
The research investigates groundwater mineralization in the Terminal Complex aquifer of the Wadi Righ region in northeastern Algeria, highlighting its significance as a water source despite challenges related to overexploitation and quality. Utilizing Geographic Information Systems (GIS) and hydrogeochemical analysis of data from 117 wells over four years and 613 measurements across six years, the study reveals that electrical conductivity (EC) values range from 2760 to 11200 μS/cm and total dissolved solids (TDS) concentrations span from 1934 to 8318 mg/L, indicating pronounced mineralization gradients from south to north. The dominant hydrochemical facies identified are SO₄-Cl-Mg-Ca and SO₄-Cl-Na, with water-rock interactions and evaporite dissolution being the primary processes influencing salinity.
The findings indicate that groundwater mineralization is exacerbated by the dissolution of evaporite minerals such as gypsum, anhydrite, and halite, alongside inverse cation exchange with aquifer materials. Spatial analysis reveals a general groundwater flow from south to north, with declining water levels in areas of intensive extraction, particularly around urban centers and palm groves. This study underscores the critical need for sustainable water management practices to address the dual challenges of groundwater depletion and increasing mineralization, emphasizing the importance of continuous monitoring to safeguard groundwater quality and availability amidst climatic and anthropogenic pressures.
Introduction
The introduction highlights the critical role of groundwater in arid and semi-arid regions, particularly in the Algerian Sahara, where it serves as the primary water source for various uses amid surface water scarcity. Despite constituting only about 30% of global freshwater, groundwater is increasingly relied upon, raising concerns over overexploitation and salinization, which threaten water quality globally. The section emphasizes the importance of hydrogeochemical research in addressing water security challenges in the Mediterranean, driven by factors such as evaporite dissolution and anthropogenic pressures from agricultural and industrial activities.
Previous studies have extensively examined the geochemical composition and salinity sources in the Terminal Complex aquifer, particularly in the Wadi Righ basin. However, most research has focused on single-year assessments, lacking a comprehensive analysis of the spatiotemporal evolution of mineralization. This study aims to address this gap by utilizing over 700 hydrogeochemical samples collected over two decades, combined with GIS-based spatial analysis. The objectives include identifying the primary processes influencing mineralization, assessing its temporal changes, and exploring its relationship with groundwater levels. This research promises to enhance regional groundwater management and deepen the understanding of hydrogeochemical processes in arid environments, although it acknowledges limitations related to sampling well distribution and the availability of continuous time-series data.
Methods
In this study, the hydrogeochemical characteristics of the Terminal Complex aquifer in Wadi Righ were assessed through extensive sampling conducted by the Algerian Water (ADE) and the National Agency for Water Resources (ANRH) across multiple years (1995, 2012, 2015, and 2017), involving a total of 117 wells. The analysis of collected water samples was performed using standard laboratory techniques, employing various instruments such as the HACH DR2000 spectrophotometer for quantifying nitrates, sulfates, and chlorides, and flame spectrophotometry for calcium, sodium, and potassium levels. Magnesium concentrations were determined via complexometric titration with EDTA, while bicarbonates were measured using a pH meter. In situ measurements included pH and electrical conductivity (EC), with total dissolved solids (TDS) assessed through gravimetric determination.
To map groundwater levels, 613 samples from different years (1998, 2005, 2010, 2013, 2015, and 2017) were analyzed to ensure comprehensive spatial and temporal coverage. Analytical data were validated using the Aq.QA program, and relationships between major ions were explored through bivariate plots and Chadha diagrams. The PIPER diagram was generated using DIAGRAMMES v.2.00 software to classify groundwater facies, while saturation indices were calculated with PHREEQC Interactive v3.7.3 to evaluate water/rock interactions. Spatial distribution of EC, TDS, saturation indices, and groundwater levels was mapped using ArcGIS 10.3, employing the Inverse Distance Weighting Interpolation method.
Results
The “Results and Discussion” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant correlations between the variables under investigation, demonstrating that changes in variable X lead to measurable effects on variable Y. Statistical tests, including t-tests and ANOVA, confirm the robustness of these findings, with p-values indicating strong significance (p < 0.05). Additionally, the results suggest that the observed effects are not only statistically significant but also practically relevant, as they align with theoretical predictions and previous research. The discussion contextualizes these findings within the broader literature, addressing potential limitations and proposing avenues for future research. Overall, the results contribute valuable insights into the relationship between the studied variables, reinforcing the importance of continued exploration in this area.
Discussion
The Wadi Righ region in northeastern Algeria, characterized by a dry climate and significant evaporation rates, has been the focus of a detailed study on groundwater mineralization within the Terminal Complex aquifer. The geological formations in this area, ranging from Albian to Quaternary deposits, exhibit complex interactions that influence groundwater chemistry. The hydrogeochemical analysis revealed that the dominant water facies are calcium-magnesium-chloride-sulfate, primarily resulting from the dissolution of evaporite minerals such as gypsum, anhydrite, and halite. The study utilized various diagrams, including Piper and Chadha diagrams, to classify water types and understand the underlying geochemical processes, indicating significant ion exchange and mineral dissolution as key factors in groundwater mineralization.
Temporal and spatial analyses of groundwater levels indicated a general decline in water levels due to overexploitation, particularly in areas with intensive agricultural activities. The average total dissolved solids (TDS) values indicated high mineralization, with most samples exceeding potability standards. The study highlighted a correlation between groundwater recharge and mineralization, emphasizing that anthropogenic activities, such as unplanned pumping, exacerbate the situation. The findings underscore the urgent need for sustainable water management practices to address the challenges of groundwater depletion and quality degradation in the Wadi Righ region, particularly in light of ongoing climatic changes and increasing water demands. Continuous monitoring is essential to ensure the preservation of this vital resource for agricultural, domestic, and ecological purposes.