ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Ahmet ATLI YER ALTI ... PDF
Preview ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Ahmet ATLI YER ALTI ...
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Ahmet ATLI YER ALTI SUYU (YAS) KİRLENME POTANSİYELİNİN, CBS TABANLI DRASTIC MODELİ KULLANILARAK BELİRLENMESİ VE ERZİN OVASI YAS HASSASİYET HARİTALARININ GELİŞTİRİLMESİ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI ADANA, 2010 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YER ALTI SUYU (YAS) KİRLENME POTANSİYELİNİN, CBS TABANLI DRASTIC MODELİ KULLANILARAK BELİRLENMESİ VE ERZİN OVASI YAS HASSASİYET HARİTALARININ GELİŞTİRİLMESİ Ahmet ATLI DOKTORA TEZİ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI Bu tez, 07/06/2010 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu ile Kabul Edilmiştir. …….…………………… ……………………………… ………..………………… Prof. Dr. Mahmut ÇETİN Prof. Dr. Yıldırım KUMOVA Prof. Dr. Recep YURTAL DANIŞMAN ÜYE ÜYE ……………..………………… ……………………………… Prof. Dr. Tefaruk HAKTANIR Doç. Dr. Fatih TOPALOĞLU ÜYE ÜYE Bu tez, Enstitümüz Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı’nda hazırlanmıştır. Kod No : Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü Bu Çalışma Ç. Ü. Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: ZF2006D4 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir. ÖZ DOKTORA TEZİ YER ALTI SUYU (YAS) KİRLENME POTANSİYELİNİN, CBS TABANLI DRASTIC MODELİ KULLANILARAK BELİRLENMESİ VE ERZİN OVASI YAS HASSASİYET HARİTALARININ GELİŞTİRİLMESİ Ahmet ATLI ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI Danışman : Prof. Dr. Mahmut ÇETİN Yıl: 2010 , Sayfa : 189 Jüri : Prof. Dr. Mahmut ÇETİN : Prof. Dr. Yıldırım KUMOVA : Prof. Dr. Recep YURTAL : Prof. Dr. Tefaruk HAKTANIR : Doç. Dr. Fatih TOPALOĞLU Bu çalışma ile; Erzin Ovası (Hatay) yer altı suyu (YAS) kirlenme potansiyelinin Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) tabanlı DRASTIC Modeli (DM) kullanılarak belirlenmesi, mevsimlik ve yıllık YAS hassasiyet (Dİ) haritalarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Araştırma alanı toprak verileri, jeolojik kesitleri, hidrolik iletkenlik verileri, yağış gözlemleri, YAS derinlikleri, topoğrafik haritaları, arazi kullanım verileri, YAS kalitesi gözlemleri ve analiz sonuçları materyal olarak kullanılmıştır. Ağustos 2006, Kasım 2006, Şubat 2007 ve Mayıs 2007 dönemlerinde YAS derinlikleri ölçülmüş; su örnekleri alınarak elektriksel iletkenlik (EC) değerleri ölçülmüş, nitrat (NO ) ve anyon-katyon analizleri yapılmıştır. Su kalitesi sonuçları 3 hidrojeokimyasal yöntemler ile değerlendirilmiş; YAS derinliği, EC ve NO 3 değişkenleri jeoistatistiksel yöntemlerle haritalanmıştır. Uzun yıllık yağış serilerine frekans analizleri yapılarak uygun olasılık dağılım modelleri saptanmış, standart yineleme yıllarına (T =1.25, 2, 100 yıl) ait yağış tahminleri yapılmıştır. Mevsimlik, r yıllık ve farklı olasılıklı YAS hassasiyet haritaları geliştirilmiştir. YAS hassasiyet haritasına araştırma alanı arazi kullanım haritası (AKH) entegre edilmiş ve düzeltilmiş YAS hassasiyet haritası (DDİ) üretilmiştir. YAS hassasiyet derecesi ve yayılımının DDİ haritasında, Dİ haritasına göre arttığı saptanmıştır. Çalışma alanındaki bir kuyu hariç olmak üzere tüm kuyuların aynı jeolojik formasyondan kaynaklandığı Piper ve Schoeller diyagramları ile belirlenmiştir. Dİ haritaları ile EC değerleri uyumlu bulunmuş, ancak; NO konsantrasyonları ile YAS hassasiyet 3 alanları arasında bir korelasyon elde edilememiştir. Yağış verilerine bağlı olasılıklı Dİ haritalarının, ortalama yağış verileri kullanılarak geliştirilen Dİ haritalarına göre daha gerçekçi olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler : Yer Altı Suyu (YAS), Erzin Ovası, YAS Hassasiyeti, DRASTIC, Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) I ABSTRACT PhD THESIS DETERMINATION OF GROUNDWATER POLLUTION POTENTIAL USING A GIS-BASED DRASTIC MODEL AND DEVELOPMENT OF VULNERABILITY MAPS FOR ERZIN PLAIN Ahmet ATLI ÇUKUROVA UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE DEPARTMENT OF AGRICULTURAL STRUCTURES AND IRRIGATION Supervisor : Prof. Dr. Mahmut ÇETİN Year: 2010 , Pages : 189 Jury : Prof. Dr. Mahmut ÇETİN : Prof. Dr. Yıldırım KUMOVA : Prof. Dr. Recep YURTAL : Prof. Dr. Tefaruk HAKTANIR : Assoc. Prof. Dr. Fatih TOPALOĞLU The goals of this study were to determine the pollution potential of the Erzin Plain (Hatay) groundwater (GW) as well as developing seasonal and annual vulnerability maps using GIS-based DRASTIC model. Various data sets for soil characteristics, geology, hydraulic conductivity, land use, precipitation, groundwater depth, and groundwater quality were collected and used as model input parameters as well as topographical maps. During August 2006, November 2006, February 2007, and May 2007 terms, GW depth was observed and water quality was assessed in terms of electrical conductivity (EC), nitrate concentration (NO ), and anions and 3 cations. The water quality data were then evaluated through hydrogeochemical methods, and maps were developed with geostatistical methods for GW depth, EC, and NO . Long term precipitation series were analyzed and appropriate probabilistic 3 distribution models were determined through frequency analysis. Precipitation forecasts were also done for standard return periods (T =1.25, 2, 100 years). r Seasonal, annual, and different probability GW vulnerability maps were developed. Land use map (LUM) for the research area was integrated into the GW vulnerability map and adjusted GW vulnerability (DDI) map was formed. Based on the DDI map, there was an increase in GW vulnerability level and distribution as compared to DI map. Piper ve Schoeller diagrams revealed that all wells except one within the study area were determined to be originating from the same geological formation. DI maps and EC levels were found to be in correlation. However, no correlation could be established between NO concentration and GW vulnerability areas. It was concluded 3 that the probability DI maps developed based on precipitation data were more realistic in forecasting than the DI maps that considered average precipitation. Key Words: Groundwater (GW), Erzin Plain, Groundwater Vulnerability, DRASTIC, Geographic Information System (GIS) II TEŞEKKÜR Doktora çalışmam süresince engin bilgi ve tecrübesinden yararlandığım, benden ilgi ve sabrını esirgemeyen danışman hocam Sayın Prof. Dr. Mahmut ÇETİN’e teşekkür ederim. Tez özetime ve tez gelişme raporlarıma yaptıkları katkılardan dolayı Tez İzleme Komitesi üyeleri, Sayın Prof. Dr. Yıldırım KUMOVA ve Sayın Prof. Dr. Recep YURTAL’a şükranlarımı sunarım. Jüri üyeleri, Sayın Prof. Dr. Tefaruk HAKTANIR ve Sayın Doç. Dr. Fatih TOPALOĞLU’na yapıcı eleştirileri ve katkılarından dolayı teşekkür ederim. Doktora çalışmamın her aşamasında önemli katkıları olan Sayın Ziraat Yük. Müh. İrfan ASLANKURT, DSİ 6. Bölge Müdür Yardımcısı Sayın Dr. Bülent SELEK ve emekli DSİ 6. Bölge Müdür Yardımcısı İnşaat Müh. Sayın Adil AKYATAN’a teşekkürlerimi sunarım. Arazi çalışmalarında verdiği katkılardan ötürü Maden Müh. Sayın Şevki KESER’e, kurumsal bilgi temini ve laboratuvar analizleri konusunda destek sağlayan DSİ 6. Bölge Müdürlüğü Jeoteknik Hizm. ve YAS Şube Müdürlüğü ile Kalite Kontrol ve Lab. Şube Müdürlüğü çalışanlarına, S.S. Erzin ve Yeşilkent YAS Sulama Kooperatifleri çalışanlarına teşekkürü borç bilirim. Coğrafi Bilgi Sistemi ve haritalama çalışmalarına destek veren Sayın Prof.Dr. Süha BERBEROĞLU ve öğrencilerine, DSİ Genel Müdürlüğü CBS Şube Müdürlüğü çalışanlarına teşekkürlerimi sunarım. Tezimin ilgili bölümlerinde desteklerini benden esirgemeyen Ziraat Müh. M.Ali ÇAM, Jeoloji Müh. Cabbar YÖRDEM ve tüm mesai arkadaşlarıma, laboratuvar analizlerinde yardımlarını gördüğüm Arş. Gör. Ömer F. KARACA’ya, değerli görüş ve önerileri ile her zaman yanımda olan arkadaşlarım Yrd. Doç. Dr. Harun KAMAN, Yrd. Doç. Dr. Çağatayhan Bekir ERSÜ ve İnşaat Yük. Müh. Ekrem AKSOY’a teşekkürlerimi sunarım. Hayatım boyunca maddi ve manevi desteklerini benden esirgemeyen aileme, çalışmalarıma destek olan, sabır gösteren ve her zaman yanımda olan eşim Ayşegül ATLI ve kızım İpek ATLI’ya teşekkür ederim. III İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ ..........................................................................................................................I ABSTRACT...............................................................................................................II TEŞEKKÜR..............................................................................................................III İÇİNDEKİLER..........................................................................................................IV ÇİZELGELER DİZİNİ.............................................................................................VII ŞEKİLLER DİZİNİ...................................................................................................IX SİMGELER VE KISALTMALAR........................................................................XIII 1. GİRİŞ.......................................................................................................................1 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR........................................................................................7 2.1. Genel................................................................................................................7 2.2. Erzin Ovası İle İlgili Çalışmalar....................................................................11 2.3. YAS Hassasiyeti ve DRASTIC Modeli ile İlgili Çalışmalar...........................14 3. MATERYAL VE YÖNTEM.................................................................................21 3.1. Materyal.........................................................................................................21 3.1.1. Çalışma Alanının Genel Özellikleri......................................................21 3.1.1.1. Topoğrafik Özellikleri.................................................................22 3.1.1.2. İklim ve Hidrolojik Özellikleri....................................................22 3.1.1.3. Toprak Özellikleri ve Tarımsal Durum.......................................24 3.1.1.4. Jeolojik ve Hidrojeolojik Özellikleri...........................................26 3.1.1.5. Arazi Kullanım Özellikleri..........................................................35 3.1.2. YAS Gözlem Verileri.............................................................................36 3.1.2.1. YAS Derinlik (D) Verileri............................................................41 3.1.2.2. YAS Kalite Verileri......................................................................43 3.2. Yöntem..........................................................................................................43 3.2.1. Araştırma Verilerinin Toplanması........................................................45 3.2.2. Verilerin Analizi ve Haritalanması.......................................................46 3.2.2.1. Hidrojeokimyasal Analiz.............................................................46 3.2.2.2. Jeoistatistiksel Analiz..................................................................47 3.2.2.2.(1). Yarıvariogram Analizi......................................................48 IV 3.2.2.2.(2). Ordinary Kriging Tekniği.................................................50 3.2.2.3. Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS)........................................................52 3.2.2.4.Uzaktan Algılama (UA)................................................................53 3.2.3. DRASTIC Modeli (DM)........................................................................54 3.2.3.1. DRASTIC İndeks (Dİ)..................................................................56 3.2.3.2. DRASTIC Modeli (DM) Parametreleri........................................58 3.2.3.2.(1). YAS Derinliği (D) Parametresi.........................................59 3.2.3.2.(2). YAS Beslenme Miktarı (R) Parametresi...........................63 3.2.3.2.(3). Akifer Materyali (A) Parametresi.....................................72 3.2.3.2.(4). Toprak Materyali (S) Parametresi....................................76 3.2.3.2.(5). Topoğrafya (T) Parametresi.............................................79 3.2.3.2.(6). Vadoz Zon Materyali (I) Parametresi..............................81 3.2.3.2.(7). Hidrolik İletkenlik (C) Parametresi..................................82 3.2.4. Uygun Olasılık Dağılım Fonksiyonlarının Belirlenmesi......................83 3.2.5. Arazi Kullanım Haritasının (AKH) Geliştirilmesi.................................85 3.2.6. Düzeltilmiş DRASTIC İndeks (DDİ) Haritasının Geliştirilmesi...........85 3.2.7. İstatistiksel Uyumluluk Testi................................................................86 4. BULGULAR VE TARTIŞMA..............................................................................87 4.1. YAS Gözlem ve Analiz Sonuçları..................................................................87 4.1.1. İstatistiksel Analiz Sonuçları.................................................................89 4.1.2. Hidrojeokimyasal Analiz Sonuçları......................................................92 4.1.3. Jeoistatistiksel Analiz Sonuçları..........................................................100 4.1.3.1. Mevsimlik ve Yıllık YAS Eş Seviye Haritaları..........................100 4.1.3.2. Mevsimlik YAS EC ve NO Dağılım Haritaları.........................106 3 4.2. Sayısal Arazi Yükseklik Modeli (SYM).......................................................113 4.3. DRASTIC Modeli (DM) Parametre Haritaları.............................................114 4.3.1. YAS Derinlik Haritaları........................................................................114 4.3.1.1. Mevsimlik YAS Derinlik Haritaları...........................................115 4.3.1.2. Yıllık Ortalama YAS Derinlik Haritası......................................123 4.3.2. YAS Beslenme Haritaları.....................................................................125 4.3.2.1. Mevsimlik YAS Beslenme Haritaları.........................................130 V 4.3.2.2. Yıllık YAS Beslenme Haritası...................................................134 4.3.3. Akifer Materyali Haritası....................................................................135 4.3.4. Toprak Materyali Haritası...................................................................137 4.3.5. Topoğrafya Haritası.............................................................................138 4.3.6. Vadoz Zon Materyali Haritası.............................................................140 4.3.7. Hidrolik İletkenlik Haritası.................................................................141 4.4. Erzin Ovası Mevsimlik ve Yıllık YAS Hassasiyet Haritaları.......................143 4.5. Olasılıklı Mevsimlik ve Yıllık YAS Hassasiyet Haritaları...........................149 4.6. Arazi Kullanım Haritası (AKH)...................................................................161 4.7. Erzin Ovası Düzeltilmiş Yıllık YAS Hassasiyet (DDİ) Haritası..................163 4.8. Erzin Ovası Yıllık YAS Hassasiyet Haritası ile Erzin Ovası YAS Kalitesinin İstatistiksel Uyumluluğunun Analizi..........................................................165 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER.............................................................................171 5.1. Sonuçlar.......................................................................................................171 5.1.1. YAS Derinlik ve Kalite Gözlem Sonuçları..........................................171 5.1.2. DM Parametre Haritaları ve YAS Hassasiyet Haritaları Sonuçları......173 5.1.3. Olasılıklı YAS Hassasiyet Haritaları ile İlgili Sonuçlar.......................174 5.1.4. Düzeltilmiş Yıllık YAS Hassasiyet Haritası ile ilgili Sonuçlar............175 5.1.5. İstatistiksel Uyumluluk Testi ile İlgili Sonuçlar.................................176 5.2. Öneriler........................................................................................................176 KAYNAKLAR........................................................................................................179 ÖZGEÇMİŞ.............................................................................................................189 VI ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 3.1. Çalışma Alanı İklim Verileri.................................................................23 Çizelge 3.2. Çalışma Alanında Büyük Toprak Gruplarının Alansal Dağılımı..........25 Çizelge 3.3. Çalışma Alanı Bitki Deseni, Ekim Oranları ve Verimleri.....................26 Çizelge 3.4. Araştırma Kapsamında Kullanılan YAS Kuyuları..................................37 Çizelge 3.5. YAS Gözlem Dönemleri ve Tarihleri.....................................................40 Çizelge 3.6. DM Parametreleri Ağırlık (w) Değerleri................................................56 Çizelge 3.7. DRASTIC İndekse (Dİ) Göre Hassasiyet Durumu.................................58 Çizelge 3.8. YAS Derinliği Sınıf Değerleri (D ).........................................................60 r Çizelge 3.9. YAS Beslenme Miktarı Sınıf Değerleri (R )...........................................64 r Çizelge 3.10. ABD Toprak Koruma Servisi (SCS) tarafından geliştirilen ve Özer (1990) tarafından Türkiye topraklarına göre revize edilen hidrolojik toprak grupları ve arazi örtüsü sembolleri..........................................70 Çizelge 3.11. Hidrolojik Zemin Grupları ve Bitki Örtüsüne göre Akış Eğri Numaraları...........................................................................................71 Çizelge 3.12. Akifer Materyali Sınıf Değerleri (A ).................................................73 r Çizelge 3.13. Çalışma Alanı için Uyarlanmış Akifer Materyali Sınıf Değerleri (A )74 r Çizelge 3.14. Toprak Materyali Sınıf Değerleri (S )..................................................77 r Çizelge 3.15. Arazi Sınıflandırma Kuyusu (ASK) ve Drenaj Kuyusu (DK) Profillerinde Bulunan Toprak Tipleri ve Alacakları DRASTIC Sınıf Değerleri (S ).......................................................................................78 r Çizelge 3.16. Topoğrafya Parametresi Sınıf Değerleri (T ).......................................80 r Çizelge 3.17. Vadoz Zon Materyali Etkisi Sınıf Değerleri (I )..................................81 r Çizelge 3.18. Akiferin Hidrolik İletkenliğine Göre Sınıf Değerleri (C )...................83 r Çizelge 4.1. YAS Derinlik (D, m) Ölçüm Sonuçları...................................................87 Çizelge 4.2. YAS EC (dS m-1) ve NO (mg l-1) Gözlem Sonuçları.............................88 3 Çizelge 4.3. Dönemlik YAS Derinlik (D) Ölçümlerinin Tanımlayıcı İstatistikleri....89 Çizelge 4.4. YAS EC (dS m-1) ve NO (mg l-1) Gözlemlerinin Farklı Dönemlerdeki 3 Tanımlayıcı İstatistikleri.......................................................................90 VII Çizelge 4.5. YAS Derinliği (D), Tuzluluğu (EC) ve Nitrat (NO ) Konsantrasyonu 3 Gözlem Sonuçlarının ANOVA Testi ile Karşılaştırılması.....................91 Çizelge 4.6. NO Konsantrasyonlarının Mevsimsel Farklılığını Gösteren Tukey Testi 3 Sonuçları...............................................................................................92 Çizelge 4.7. Ağustos 2006 Dönemi YAS Analiz Sonuçları Katyon ve Anyon Sıralanışı................................................................................................97 Çizelge 4.8. YAS Kotu Değerlerine İlişkin Küresel Tip Teorik Yarıvariogram Model Parametreleri.......................................................................................101 Çizelge 4.9. Mevsimlik YAS Derinlik (D) Değerlerinin Alansal Dağılımı..............119 Çizelge 4.10. Çalışma Alanı Hidrolojik Toprak Grupları ve CN Değerleri.............126 Çizelge 4.11. Erzin YAS Sulama Kooperatifi 2007 yılı Kuyu Çalışma Saatleri ve YAS Çekim Miktarları......................................................................127 Çizelge 4.12. Yeşilkent YAS Sulama Kooperatifi 2007 yılı Kuyu Çalışma Saatleri ve YAS Çekim Miktarları......................................................................128 Çizelge 4.13. Erzin, Yeşilkent Kooperatifleri ve Şahıslar Tarafından Yapılan Sulamalarda Kullanılan Su Miktarı (hm3 yıl-1)..................................129 Çizelge 4.14. Yağış Serilerine Uyan Olasılık Dağılım Modelleri ve Standart Yineleme Yılları için Tahmin Edilen Yağış Miktarları (mm)..........150 Çizelge 4.15. Arazi Kullanım Tipine Göre Atanan Sınıf Değerleri.........................162 Çizelge 4.16. Erzin Ovası YAS Hassasiyet Haritasında Orta Hassasiyet ile Yüksek Hassasiyet Alanlarında Ölçülen EC Değerleri Arasındaki İstatistiksel Anlamlılık Test Sonuçları.................................................................167 Çizelge 4.17. Erzin Ovası YAS Hassasiyet Haritasında Orta Hassasiyet ile Yüksek Hassasiyet Alanlarında Ölçülen NO Konsantrasyonlarının Arasındaki 3 İstatistiksel Anlamlılık Test Sonuçları..............................................169 VIII
Description:The list of books you might like
