7. ULUSAL ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ

YAŞAM ÇEVRE TEKNOLOJİ

24-27 Ekim 2007 – İZMİR

TMMOB ÇEVRE MÜHENDİSLERİ ODASI

İZMİR TAHTALI ÇAYI HAVZASINDA MEVSİMSEL YERALTI SUYU DÜŞÜMÜNÜN MATEMATİKSEL MODELLEME İLE BELİRLENMESİ

Deniz Karadaş1, Alper Elçi2, Celalettin Şimşek3, Orhan Gündüz2, Ertan Kazanasmaz4

1Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bornova-İZMİR, d_karadas@yahoo.com 2 Dokuz Eylül Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Böl., Buca-İZMİR, alper.elci@deu.edu.tr, orhan.gunduz@deu.edu.tr

3 Dokuz Eylül Üniversitesi, Torbalı Meslek Yüksek Okulu, Sondaj Böl., Torbalı-İZMİR, celalettin@deu.edu.tr 4 DSI 2.Bölge Müdürlüğü, Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltısuları Şube Md., Bornova-İZMİR, ekazanasmaz@dsi.gov.tr

ÖZET - Burada sunulan çalışma ile İzmir metropoliten bölgesi su ihtiyacının %36’sının karşılandığı Tahtalı Baraj gölünü besleyen Tahtalı Çayı havzasındaki yeraltı suyu tablasının mevsimsel değişiminin bir yeraltı suyu akış modeli ile hesaplanmasını hedeflenmektedir. Bu amaçla kararlı kış mevsimi akım koşullarına göre MODFLOW-2000 temelli bir yeraltı suyu akım modeli geliştirilmiştir. Modelin kalibrasyonu için sahada 51 adet kuyuda yeraltı su seviye ölçümü yapılmıştır. Model çıktılarıyla yeraltı suyu seviye ve akım yönü haritası oluşturulmuştur. Ayrıca yaz dönemi yağış azalmasının yeraltı su seviyesine olan etkilerini değerlendirebilmek amacıyla model bir de yaz koşullarına göre çalıştırılıp sonuçlar kış dönemi model sonuçları ile kıyaslanmış ve yeraltı suyu düşümlerinin bölgedeki dağılımı belirlenmiştir. Model sonuçları Nif dağı ile Tahtalı gölü arasında hidrolik bir bağlantının olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca Tahtalı baraj gölü yakın çevresindeki yeraltı suyu akım yönlerinin incelenmesi sonucu göle önemli oranda yeraltı suyu girdisi olduğu tespit edilmiştir. Yağışın yaz aylarında azalması sonucu modelleme ile elde edilen yeraltı suyu düşümlerinin hem konumsal olarak hem de niceliksel olarak büyük değişkenlik göstereceği öngörülmüştür; En küçük değişimler Cumaovasında gözlenirken, en büyük düşümler hidrolik iletkenliği düşük olan bölgelerde gözlenmiştir.

Anahtar Sözcükler: yeraltı suyu, modelleme, MODFLOW-2000, düşüm, beslenme oranı

DETERMINATION OF SEASONAL GROUND WATER DECLINE FOR IZMIR-TAHTALI STREAM BASIN USING MATHEMATICAL MODELING

ABSTRACT - The goal of this study is to calculate the decline in ground water levels for the Tahtali stream basin recharging the Tahtali reservoir, which meets 36% of the Izmir metropolitan areas’s water demand. For this purpose, a MODFLOW-2000 based ground water flow model for winter steady-state conditions was developed. Ground water levels were measured at 51 wells for the calibration of the model. Maps illustrating ground water level contours and flow directions are generated using modelling results. Furthermore, the model was run for summer conditions, compared to the winter period model results, and the distribution of ground water declines for the region was determined to assess the effects of precipitation decrease on ground water levels. Modeling results revealed that there is a hydraulic connection between the Nif Mountain and the Tahtali reservoir. It is observed that there is a significant amount of ground water influx to the Tahtali reservoir, when ground water flow directions in the nearby vicinity of the reservoir are examined. Ground water level decline values exhibit great variations both spatially and quantitatively. Minimum changes occur in the Cumaovasi plain, and maximum declines in areas with low hydraulic conductivities.

Keywords: ground water, modeling, MODFLOW-2000, drawdown, recharge rate

Karadaş, Elçi, Şimşek, Gündüz ve Kazanasmaz

42

1. GİRİŞ

Yeraltı suyu Türkiye’de ve dünyada içme, sulama ve endüstriyel kullanma suyu olarak yaygın kullanılan önemli bir su kaynağıdır. Yeraltı suyu kullanımının toplam su kullanımına oranı son yıllarda önemli artış göstermiştir, çünkü bir taraftan yüzeysel sulara göre daha az arıtarak kullanılabilmektedir, diğer taraftan da kullanılabilir yüzeysel su kaynakları kirlenme nedeniyle azalmaktadır. Ayrıca iklim değişikliği nedeniyle Türkiye’nin bazı yörelerinde uzun yıllar ortalamasına göre daha az yağış düşmesi sonucunda kullanılabilir su rezervlerinin azalış eğilimine girilmesiyle ilerisi için ciddi sıkıntılar doğurması beklenmektedir. Bunun sonucunda örneğin Türkiye’nin çeşitli bölgelerinde aşırı yeraltı suyu kullanımı nedeniyle sulak alanların ve pınarların kuruması, mevcut yeraltı suyu kuyularının yeraltı suyu düşümleri nedeniyle kullanılamaz hale gelmesi gibi sorunlar gözlenmeye başlanmıştır. Bu bağlamda yeraltı suyu kaynaklarının iyi yönetilmesi önem kazanmaktadır. Yeraltı suyu ve genel olarak su kaynakları yönetiminde de matematiksel modellerin bir araç olarak önemli bir yeri vardır.

Burada sunulan çalışmada İzmir şehrinin güneyinde yer alan Tahtalı baraj gölünün su toplama havzası için bir yeraltı suyu akım modelinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Modelleme alanı Nif Dağı, Balçova barajı havzası ve Buca, Gaziemir ve Konak ilçelerini de kapsamaktadır. Çalışmanın diğer bir amacı, yazın azalan yağışlar sonucu yeraltı suyu tablasının ne kadar düşeceğini modelleme yöntemiyle hesaplamaktır. Benzer bir matematiksel modelleme çalışması kirletici taşınımı modelleme çalışmalarına temel teşkil etmesi amacıyla İzmir-Torbalı ovası için yapıldı ve çalışma sonucunda yörenin hidrojeolojisi ile ilgili önemli bulgular elde edildi (Elçi v.d., 2007). Aynı şekilde bu çalışmanın sonucunda da Tahtalı havzası hidrojeolojisinin modelleme sayesinde daha iyi kavranabileceği beklenmektedir.

2. ÇALIŞMA SAHASININ TARİFİ

Bu çalışma için İzmir şehir merkezinin güneyinde yer alan Tahtalı çayı havzası seçilmiştir. Havza İzmir’in önemli su kaynaklarından olan Tahtalı baraj gölününün su toplama alanını oluşturması bakımından önemlidir. Çalışma sahası kuzeydoğuda Nif Dağı, batıda Sandallı Dağı ve güneydoğuda Torbalı ovası ile çevrilidir (Şekil 1). Çalışma alanı ve çevresi tipik Akdeniz iklimi etkisi altındadır. Yıllık ortalama sıcaklık 17°C’dir. 26 yıllık yağış gözlem verilerine göre ovada yıllık ortalama yağış 659 mm’dir (DMİ, 2005). Çalışma sahasındaki en önemli yüzey suları Değirmendere, Kocaçay, Kona, Tahtalı, Sarıçay, Sandı, Balaban ve Deliömer dereleridir. Derelerin tümü sürekli akışlı olmayıp, genellikle yaz aylarının sonlarına doğru kurumaktadır.

Çalışma alanın jeolojik yapısı ile ilgili bilgiler Maden Tetkik Arama kurumundan alınan 1/100,000’lik jeoloji haritalarından, daha önce yapılan çalışmalardan (Şimşek v.d., 2007; Koca, 1995; Erdoğan, 1990) ve saha keşif gezilerindeki arazi incelemelerine göre hazırlanmıştır. Hazırlanan bilgiler ile bir coğrafi bilgi sistemi platformunda (CBS) bir jeoloji haritası oluşturularak, hidrolik iletkenlikleri bakımından altı bölgeye ayrılmıştır (Şekil 2). Çalışma alanının temelini Üst Kretase-Paleosen Yaşlı Bornova Filişi olarak adlandırılan kumtaşı-şeyl ardalanması, allokton kireçtaşları ve serpantinitlerden oluşan karmaşık oluşturur. Bornova filişi özellikle çalışma alanının batısında geniş alanlarda ve doğusunda yayılım gösterir. Hidrolik iletkenlik bakımından genel olarak geçirimsiz olarak nitelendirilebilecek özellikteki formasyon, hidrojeolojik açıdan da verimsiz olarak değerlendirilebilir. Şekil 2’de 3 nolu bölge olarak gösterilmiştir. Çalışma sahasında görülen diğer jeolojik birimler Neojen yaşlı konglomera, killi kireçtaşı ve tüftür. Konglomeralar alanın batısında, killi kireçtaşları kuzeydoğu ve güneydoğuda, tüfler ise güneybatıda yaygın olarak gözlenir. Allokton kireçtaşları çalışma alanının doğu kesimlerinde ve yüksek rakımlarda görülür (Şekil 2’de 2 nolu bölge). Bu kayalar karstik akifer özellikleri taşır ve hidrojeolojik açıdan çok verimli olup önemli miktarlarda yeraltı suyu sağlarlar. Ayrıca allokton kireçtaşlarının çalışma sahasındaki diğer birimlerle bağlantılı olup yüzeysel ve yeraltı suyu akışı ile Cumaovasını beslediği bilinmektedir (Şimşek v.d., 2007). Son olarak Kuvaterner yaşlı alüvyonlar çalışma sahasının orta kesimlerinde ve İzmir körfezi yakınlarında yer almaktadır. Çakıl, kum, silt ve kil materyallerinden oluşan alüvyon Tahtalı Çayı boyunca yerleşmiştir. Özellikle çakıllı ve kumlu seviyeleri hidrojeolojik açıdan yeraltı suyu beslenimi, depolanması ve çekimine uygun yapı sunmaktadır.

3. UYGULANAN YÖNTEMLER

Matematiksel modelleme çok aşamalı ve veri gereksinimi oldukça fazla olan bir süreçtir. Çalışma aşamalarını temel olarak üçe ayırmak mümkündür: (1) sahada verilerin toplanması, (2) model girdilerin hazırlanması ve (3) modelin çalıştırılması ve sonuçların değerlendirilmesi. Her aşamada bir CBS kullanılarak veri ve çıktıların konumsal analizi ve işlenmesi kolaylaştırılmaya çalışılmıştır.

İzmir Tahtalı Çayı Havzasında Mevsimsel Yeraltı Suyu Düşümünün Matematiksel Modelleme İle Belirlenmesi

43

Şekil 1. Genel vaziyet planı ve model sınırları 3.1. Saha Çalışması Saha çalışmasının periyodik olarak yağışlı ve kurak dönem için yapılması düşünülmektedir. Bu çalışmada Mayıs 2007’de yağışlı döneminde ölçülen yeraltı su seviye değerleri kullanılmıştır. Kurak dönem ölçümleri Eylül 2007 için planlanmaktadır. Model alanının sınırları içinde kalan seviye ölçümüne uygun kuyular tespit edilip, el-tipi bir GPS (Küresel Konumlama Sistemi) cihazı yardımıyla koordinatları kaydedilmiştir. Böylece Mayıs 2007’de ölçüm programına alınan 51 adet kuyuda 150 m’lik bir kuyumetre ile yeraltı suyu derinlikleri kaydedilmiştir. Sahada toplanan veriler daha sonra CBS’ye girilerek, modelleme aşaması için hazır hale getirilmiştir. 3.2. Modelleme Yöntemi Tahtalı Havzası yüzeysel akiferdeki yeraltı suyu akımı, MODFLOW-2000 (Harbaugh, 2000) modeli kullanılarak hesaplanmıştır. MODFLOW-2000 yeraltı suyu akımını tanımlayan kısmi diferansiyel denklemleri sonlu farklar yaklaşımıyla çözmektedir. Tahtalı Havzası serbest yüzeyli akifer iki boyutlu olarak ve kararlı akım koşullarını göre modellenmiştir.

Karadaş, Elçi, Şimşek, Gündüz ve Kazanasmaz

44

Modelin sınırlarını belirlerken hem Tahtalı çayı havzasının tamamını kapsayacak şekilde, hem de mümkün olduğunca model sınırlarını mevcut göl, deniz veya havza sınırı gibi hidrolojik özelliklerle çakıştıracak şekilde çalışılmıştır. Bu yöntemle belirlenen model sınırları Şekil 1’de verilmiştir. Model sınırı doğu ve batıda Tahtalı çayı havza sınırı, kuzeybatıda ise Balçova barajı su toplama havzası sınırları ile çakışmaktadır. İzmir Körfezi ve Tahtalı baraj gölü modelin sırasıyla kuzey ve güney sınırlarını oluşturmaktadır. Yüzeysel akifer tek katman olarak modellenmiştir; bu katmanın üst sınırlarını zemin yüzeyi oluştururken, alt sınırları yüzeysel akiferin tabanı olan ve derinliği 400 m kabul edilen geçirimsiz bir yüzey ile temsil edilmiştir. Zemin yüzeyi kotları 90 m çözünürlüklü SRTM sayısal yükseklik verilerinden oluşturulmuştur. Bunun yanında model çözünürlüğü uniform olarak 150 × 150 m olarak belirlenmiş ve toplam 33728 aktif sonlu farklar hücresi oluşturulmuştur. Daha sonra arazide ölçülen yeraltı su seviye değerlerine göre modelin otomatik kalibrasyonu yapılmıştır. Burada başlıca kalibrasyon parametreleri olarak hidrolik iletkenlik değerleri kullanılmıştır.

Şekil 2. Modelde kullanılan hidrolik iletkenlik (K) bölgeleri ve yeraltı suyu seviye ölçüm noktalarını gösteren harita.

İzmir Tahtalı Çayı Havzasında Mevsimsel Yeraltı Suyu Düşümünün Matematiksel Modelleme İle Belirlenmesi

45

Modelde kullanılan sınır koşulları Şekil 3’te gösterilmiştir. Sınır koşulları olarak sabit yük, genel yük (GHB), geçirimsiz ve nehir tipleri uygulanmıştır. Modelleme alanının kuzeyindeki İzmir Körfezi ve güneyinde bulunan Tahtalı baraj gölü sabit yük koşulu olarak değerlendirilmiştir. İzmir körfezi sabit yük değeri, ortalama deniz seviyesi olan 0 m olarak alınmıştır. Tahtalı baraj gölünün Nisan 2007 itibariyle ölçülen 50.30 m’lik su seviyesi ise (IZSU, 2007) sabit yük sınırı olarak modele dahil edilmiştir. Balçova barajı su toplama havzası ve Nif dağının zirvesinden de geçen Tahtalı çayı havza sınırları geçirimsiz sınır olarak modellenmiştir. Geriye kalan model sınırlarına genel yük sınır koşulu konmuştur. Genel yük sınır koşulu, sabit yük sınır koşulunun bir türüdür; model sınırındaki yeraltı suyu akımı akiferdeki yük değeri ile modelcinin tanımlandığı bir değer arasındaki yük farkı ile orantılı olacak şekilde hesaplanmaktadır. Böylece model alanının bu kısımları geçirimli yapılmakta ve komşu akiferlerle olan yeraltı suyu etkileşimi modelde kontrol edilebilmektedir. Model sınır koşullarına ilave olarak Şekil 3’de yeşil renkle gösterilen çalışma sahasındaki dereleri temsil eden nehir sınır koşulları da modele dahil edilmiştir. Sahada yapılan gözlemlere dayanarak sadece içerisinde su akışı olan dereler burada hesaba katılmıştır. Son olarak Tahtalı çayı havzasındaki yüzeysel akiferden yeraltı suyu çeken içme suyu ve endüstriyel kullanma suyu kuyuları da modelde tanımlanmıştır. Modelleme alanı genelinde hesaba katılamayan çok sayıda kayıtlı ve kayıtsız kuyu bulunmakla birlikte, önemli büyüklükte debi çeken kuyuların büyük bir bölümü (örneğin bölgedeki belediyelerin içme suyu kuyuları) modele dahil edilmiştir. Böylece çekim debileri 2 ~ 61 L/s arası değişen toplam 18 adet kuyu hesaba katılmıştır. Kuyulardan çekilen toplam debi 25859 m3/gün olarak hesaplanmıştır.

3.3. Modelin Kalibrasyonu

Modelleme alanı akiferin jeolojisini dikkate alarak Şekil 2’te gösterildiği gibi 6 farklı hidrolik iletkenlik bölgesine ayrılmış ve her bölge için modelde ayrı bir hidrolik iletkenlik parametresi kullanılmıştır. Modelde kullanılan hidrolik iletkenlik değer aralıkları doğrudan literatürdeki değerlere dayanarak belirlenmiştir (Spitz ve Moreno, 1996; Şen, 1995). Benzer şekilde her bölge için bir de akifere beslenme oranı atanmıştır. Beslenme oranı net değer olarak kullanıldığından, modelde buharlaşma-terleme parametresi dahil edilmemiştir. Meteoroloji verilerine göre çalışma alanına ait yağış, yılın ıslak dönemi için 207 mm’dir (Kasım 2006-Nisan 2007). Bu miktarın yaklaşık 2/3’ünün yüzeysel akış ve buharlaşmaya geçeceğini varsayarak modelleme alanı için 69 mm’lik bir akifer beslenme oranı varsayılmıştır. Yüksek kotlardaki beslenme oranı için, hem yeraltı suyu tablasının daha derin olması, hem de dik arazi eğimlerinden dolayı, 2, 3 ve 4 nolu bölgelere nispeten daha düşük değerler atanmıştır.

Modelin kış sezonu kararlı akım koşullarına kalibre edilebilmesi amacıyla 2007 yılının Mayıs ayında 51 kuyuda yeraltı su seviye ölçümleri yapılmıştır. Kalibrasyon sürecinde hedef, kalibrasyon parametrelerini verilen aralıklarda değiştirerek, ölçülen değerlerle modelin hesapladığı değerler arasındaki hataları en aza indirgemek ve optimum bir çözüm elde etmektir. Süreci daha etkin bir biçimde yürütebilmek için bu çalışmada PEST otomatik kalibrasyon programı kullanılmıştır. PEST, herhangi bir matematiksel modelin parametrelerini bir takım optimizasyon teknikleri ile tahmin etmeye yarayan bir araçtır (Doherty, 2004). Tablo 1’deki model parametreleri belirlenen aralıklarda sistematik olarak değiştirilerek, yine aynı tabloda verilen kalibre edilmiş değerlere ulaşılmıştır.

Şekil 3. Modelin sınır koşulları

Karadaş, Elçi, Şimşek, Gündüz ve Kazanasmaz

46

Tablo 1: Modelde kullanılan kalibrasyon parametreleri ve aralıkları

Parametre Kalibrasyon aralığı Kalibre edilen değer

Hidrolik iletkenlik (m/gün)

Kxy-1 (Alüvyon) 1 ~ 100 4.7

Kxy-2 (Allokton kireçtaşı) 1 ~ 1000 1.0

Kxy-3 (Filiş) 0.001 ~ 0.1 0.1

Kxy-4 (Tüf) 0.1 ~ 50 0.9

Kxy-5 (Konglemera) 50 ~ 100 50

Kxy-6 (Killi Kireçtaşı) 5 ~ 200 5

3.4. Mevsimsel Yeraltı Suyu Düşümünün Hesaplanması Yaz dönemindeki yağış miktarının değişmesi sonucu akifer beslenme oranındaki azalma dikkate alınarak kalibre edilmiş model ile yeraltı suyu tablasındaki düşüm değerleri hesaplanmıştır. Bu çalışmada akifer beslenme oranındaki azalmanın yağıştaki azalma ile doğru orantılı olduğu varsayılmıştır. Bu nedenle 1979-2005 yılları arasındaki döneme ait aylık yağış ortalamaları kullanarak Kasım-Nisan kış dönemine ait ortalama yağış 602 mm olarak hesaplanmıştır. Benzer şekilde Mayıs-Ekim yaz dönemine ait ortalama yağış 80 mm olarak bulunmuştur. Bu hesaplamalara göre yağıştaki %86.7’lik azalma doğrudan modeldeki beslenme oranı parametresine yansıtılarak, kalibre edilmiş model yaz sezonu için bu şekilde bir kez daha çalıştırılmıştır. Ayrıca Tahtalı baraj gölündeki seviyenin 50.30 m’den 48.00 m’ye düşeceği varsayılarak model sınır koşulları değiştirildi. Sonuç olarak kış ve yaz sezonları için modelin hesapladığı yeraltı suyu seviye değerlerinin farkları alınarak, çalışma sahası için CBS yardımıyla bir yeraltı suyu düşüm haritası oluşturulmuştur. 4. SONUÇLAR

Kalibrasyonu yapılmış modelin çalıştırılması sonucunda modelde oluşan ortalama ve mutlak ortalama hata değerleri sırasıyla 2.26 ve 16.42 m olarak hesaplanmıştır (Hata = ölçülen yeraltı su seviyesi – modelin hesapladığı seviye). Hataların standart sapması (RSD) 25.91 m ve standart sapmanın ölçüm değerleri aralığına oranı da 0.079 m olarak saptanmıştır. Şekil 4’te de görülebileceği gibi modellenen ve ölçülen değerler genellikle birbirine yakın çıkmıştır.

Modelin hesapladığı yeraltı su seviyeleri ve akım yönleri Şekil 5’te gösterilmiştir. Akım yönleri incelendiğinde Nif dağından Cumaovası ve İzmir Körfezine doğru belirgin bir yeraltı suyu akışı olduğu gözlenmektedir. Görece köyünün kuzeyinden itibaren hakim yeraltı suyu akım yönü İzmir Körfezi, güneyinden itibaren hakim yön Tahtalı baraj gölü yönündedir. Model sonuçlarına göre Görece ile Menderes arasında bir yeraltı suyu ayırım çizgisinin oluştuğu da göze çarpmaktadır.

Tahtalı baraj gölünün yakın civarındaki yeraltı suyu akım yönleri ise oldukça değişkendir; gölün yakınındaki Şaşal köyü ve Menderes ilçesi yönüne bakan kıyılarından yeraltı suyu girdisi olduğu gözlenmektedir. Buna karşın gölün doğusundaki küçük bir bölümünden Pancar köyü ve komşu olan Torbalı ovasına doğru gölden akifere bir akım olduğu göze Şekil 4. Model sonuçları - hesaplanan yeraltı su seviye

değerlerinin ölçülen değerlerle kıyaslanması

İzmir Tahtalı Çayı Havzasında Mevsimsel Yeraltı Suyu Düşümünün Matematiksel Modelleme İle Belirlenmesi

47

çarpmaktadır. Ancak modelin su bütçesine göre göldeki bu su kaybının göl ile akifer arasındaki toplam su etkileşiminin %0.6’sı ile çok düşük düzeyde gerçekleşmektedir. Model çıktılarından elde edilen diğer önemli bir sonuç ise Nif dağı ile Tahtalı baraj gölü arasında bir hidrolik bağlantının teyit edilmesidir. Tahtalı havzasındaki yeraltı suyu beslemenin yağışa bağlı yüzeyden sızmaya ek olarak, Nif dağından yatay olarak da beslendiği model sonuçları ile ortaya konmuştur.

Mevsimsel yağış azalmasından dolayı oluşan yeraltı suyu beslenme oranındaki değişiklikler modele yansıtılarak elde edilen model çıktıların değerlendirilmesi sonucunda Şekil 6’daki yeraltı suyu düşümlerin konumsal dağılımını gösteren harita oluşturulmuştur. Buna göre en küçük değişimler Tahtalı baraj gölünün kuzey ve doğusundaki alüvyonda oluşmaktadır. Buradaki düşüm değerleri 10 m’yi aşmamaktadır. En yüksek düşüm değerleri ise modelleme alanının kuzeydoğusunda olan Nif dağında ve batıdaki filiş biriminin olduğu bölgede görülebilmektedir. Buca-Gaziemir-Görece ekseninde yeraltı suyu seviyesindeki mevsimsel değişimler 50 m’ye kadar ulaşabilmektedir. 5. DEĞERLENDİRME VE ÖNERİLER

Tahtalı çayı havzası için bir yeraltı suyu akım modeli geliştirilerek, yaz dönemi kuraklığının yeraltı suyu seviyelerinde yaratacağı düşümler hesaplanmaya çalışılmıştır. Böyle bir çalışma bu kapsam ve ölçekte bölge için ilk defa yapılmıştır. Model sonuçlarının güvenilirliğini değerlendirmek için bir önceki bölümde özetlenen hata istatistiklerini dikkate almak gerekir. Örneğin bazı ölçüm noktalarında hatanın göreceli olarak yüksek çıkmasının, arazide yapılan ölçüm hatasından veya ölçüm yapılan noktaya yakın kesimlerdeki çekimlerin modele dahil edilmemesinden kaynaklanabileceği düşünülmektedir. Ayrıca SRTM verilerinden alınan zemin yüzeyi kotlarının doğruluğu da yeraltı su seviye hesaplamalarını doğrudan etkilemektedir.

Şekil 5. Model sonuçları – yeraltı suyu eşseviye eğrileri ve akım yönleri

Karadaş, Elçi, Şimşek, Gündüz ve Kazanasmaz

48

Modelin çalıştırılması sonucunda elde edilen mevsimsel düşüm değerleri hem konumsal olarak hem de niceliksel olarak büyük değişkenlik göstermektedir. Bunun nedenlerinden bir tanesi çalışma sahasında gözlenen farklı akifer geçirgenlik özellikleridir. Hidrolik iletkenlik katsayısı yüksek olan bölgelerde düşümlerin az olması beklenirken, hidrolik iletkenliği nispeten düşük olan yerlerde düşüm daha çok çıkabilmektedir. Ancak düşüm değerlerinin büyüklüğü aynı zamanda modelde o bölge için kullanılan yeraltı suyu beslenme oranına da bağlıdır, bu nedenle yeraltı suyu beslenme oranı için sağlam bilimsel temellere oturtulmuş tahminlere gereksinim vardır. Modeli bazı yönlerden iyileştirmek için ilave çalışmalar planlanmaktadır: örneğin çalışma sahasında açılmış olan çeşitli kuyulara ait kayıtların (logların) incelemesi ileride tamamlandığında, sahaya ait akifer kalınlıklarını verecek olan stratigrafi ortaya çıkacaktır ve buna dayanarak bu çalışmada kabul edilen 400 m’lik akifer kalınlığı modelde revize edilecektir. Böylece akifer kalınlığı daha gerçekçi verilere dayanarak belirlenmiş olacaktır. Ayrıca bölgedeki yağış dağılımı, arazi kullanımı ve zemin geçirgenliği faktörlerini hep birlikte içeren bir akifer beslenme oranı dağılımı belirlenebilirse, modelde bu parametre revize edilerek daha sağlıklı çıktılar elde edilebilecektir. Son olarak kurak döneme ait yeraltı suyu seviyelerinin Eylül veya Ekim ayında ölçülerek oluşturulacak bağımsız bir veri seti ile modelin verifikasyonunun yapılması da öngörülmektedir. Tahtalı Barajı civarındaki tarımsal çalışmaların ve ihtiyaçların giderek artması ile yeraltı suyu kaynaklarının kullanımı da buna paralel olarak artmıştır. Çoğunluğu kontrolsüz ve kaçak olarak açılan kuyuların önüne geçilmeli ve bölgenin su kaynakları ciddi anlamda yönetilmelidir. Son olarak matematiksel yeraltı suyu akım modelleri su kaynakları yönetiminde etkin bir biçimde kullanılmalıdır.

Şekil 6. Model sonuçları – yeraltı suyu seviyelerindeki düşümlerin konumsal dağılımı

İzmir Tahtalı Çayı Havzasında Mevsimsel Yeraltı Suyu Düşümünün Matematiksel Modelleme İle Belirlenmesi

49

TEŞEKKÜR

Bu çalışma Avrupa Komisyonu 6. Çerçeve Programı kapsamındaki MIRG-CT-2005-029133 kontrat numaralı Marie-Curie Uluslararası Yeniden Entegrasyon Bursu tarafından desteklenmiştir.

KAYNAKLAR

DMİ (2005) Devlet Meteoroloji İşleri, İzmir Bölge Müdürlüğü Verileri.

Doherty, J. (2004) PEST - Model-Independent Parameter Estimation User Manual 5th Edition, Watermark Numerical Computing.

Elçi, A., Gündüz, O., Şimşek, C. (2007) “Torbalı Ovası Yüzeysel Akiferindeki Yeraltı Suyu Akımının Matematiksel Modelleme İle Tespiti”, 5. Ulusal Hidroloji Kongresi, 5-7 Eylül 2007, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara.

Erdoğan, B. (1990) “İzmir- Ankara Zonu ile Karaburun Kuşağının Tektonik İlişkisi”, M.T.A Dergisi 119, 1-15.

Harbaugh, A. W. (2000) MODFLOW-2000 the U.S. Geological Survey modular ground-water model user guide to modularization concepts and the ground-water flow process, U.S. Dept. of the Interior, U.S. Geological Survey. Open-File Report 00-92, Reston, VA.

İZSU (2007) İzmir Su ve Kanalizasyon İdaresi Tahtalı İçme Suyu Arıtma Tesisi ve Su Alma Yapısı Aylık Faaliyet Kayıtları.

Koca, M.Y. (1995) “Slope Stability Assessment of the Abandoned Andesite Quarries in and Around the Izmir City Centre”. Doktora tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.

Spitz, K. ve Moreno, J. (1996) A practical guide to groundwater and solute transport modeling, John Wiley, New York.

Şen, Z. (1995) Applied Hydrogeology for Sceintists and Engineering, CRC Press, Florida.

Şimşek, C., Elçi, A., Gündüz, O. ve Erdoğan, B. (2007) “Hydrogeological and hydrogeochemical characterization of a karstic mountain region”, Environmental Geology, DOI: 10.1007/s00254-007-0817-4.