Eğirdir Gölü doğusunun hidrojeoloji incelemesi ve yeraltısuyu modellemesi

Abstract

viÖZETÇalışma alanı Türkiye'nin güneybatısında Eğirdir Gölü su toplama havzası içerisindeyer alan Hoyran ve Yalvaç-Gelendost ovalarını kapsamaktadır. Çalışma alanındastratigrafik ve petrografik özelliklerine göre 8 farklı birim ayırtlanmış ve 1/200 000ölçekli jeoloji haritasında gösterilmiştir. Bu birimler alttan üste doğru SultandedeFormasyonu, Hacıalabaz Formasyonu, Anamas Formasyonu, Hoyran Ofiyoliti,Neojen istifi oluşturan Bağkonak, Yarıkkaya ve Göksöğüt Formasyonları ile tümbirimleri uyumsuz olarak örten yamaç molozu ve alüvyon yer almaktadır. Birimlerinyanal ve düşey dağılımlarının ayrıntılı olarak ortaya koymak amacıyla kesitleralınarak panel diyagram hazırlanmıştır.Çalışma alanı içerisindeki DMİ ait ortalama yağış değerleri belirlenerek ortalamayağıştan eklenik sapma grafikleri hazırlanarak yağış dönemleri belirlenmiştir. YıllıkAritmetik ortalama, Thiessen (çokgen) ve eş yağış eğrileri (isohyet) yöntemlerikullanılarak yıllık ortalama yağış miktarı hesaplanmıştır. Su bilançosunda eşyağış(izohiyet) eğrileri yöntemi kullanılarak yıllık ortalama yağış miktar Yalvaç-Gelendost Havzası için 513.8 mm ve Hoyran Havzası için 475.2 mm bulunmuştur.Potansiyel ve gerçek buharlaşma değerleri, Thornthwaite, Blaney-Cridle ve Schendelyöntemleri kullanılarak hesaplanmış ve bu yöntemler için deneştirmeli su bilançosuyapılmıştır. Su bilançosunda Thornthwaite yöntemi ile bulunan, Yalvaç-GelendostHavzası için 344.24 mm'lik, Hoyran Havzası için ise 304.43 mm'lik gerçekbuharlaşma değerleri kullanılmıştır. Çalışma alanından Eğirdir Gölü'ne olan yıllıkortalama akarsu akımı Yalvaç Deresi'nden (23 yıl) 63.40 x 106 m3.ve HoyranDeresi'nden (10 yıl) 10.65 x 106 m3 bulunmuştur. Su bilançosu yapılarak Hoyran veYalvaç-Gelendost havzalarında kireçtaşlarından beslenim ve boşalım değerleri eşitkabul edildiğinde, emniyetli kullanılabilicek yeraltısuyu miktarı Yalvaç-Gelendostovalarında 63.71 x 106 m3/yıl ve Hoyran Ovası'nda 24.93 x 106 m3/yıl olarakbulunmuştur.Birimler hidrojeolojik özelliklerine göre ayırtlanarak hidrojeoloji haritasıhazırlanmıştır. Çalışma alanında yer alan alüvyon birimin serbest akifer vekireçtaşlarının ise karstik akifer özelliği taşıdıkları belirlenmiştir. Çalışma alanıhidrojeolojik olarak iki tali havzaya ayrılmış ve bu iki havza için ayrı ayrı subilançosu yapılarak emniyetli kullanılabilicek yeraltısuyu miktarı Hoyran Ovası'nda24.93 x 106 m3/yıl, Yalvaç-Gelendost ovalarında 63.71 x 106 m3/yıl olarakbulunmuştur. Yeraltısuyu seviye haritası hazırlanarak her iki havzada da yeraltısuyuakım yönünün güneybatı yönünde Eğirdir Gölü'ne doğru olduğu belirlenmiştir.Serbest akifer için Theis, Cooper-Jacob ve Neuman, karstik akifer için Moenchyöntemleri kullanılarak akiferlere ait hidrojeolojik parametreler (K, T, S)belirlenmiştir. Yalvaç ovasında permeabilite katsayısı 5.60 x 10-7 - 6.47 x 10-6 m/s,transmisibilite katsayısı 6.21 x 10-5 - 2.46 x 10-4 m2/s, depolama katsayısı % 3.74 x10-3-4.28 x 10-3, Hoyran havzasında permeabilite katsayısı 1.41 x 10-4-6.15 x 10-2m/s, transmisibilite katsayısı 8.98 x 10 -3-6.16 m2/s, depolama katsayısı % 3.82 x10-5 - 5.34 x 10-3, Tokmacık-Çaltı ovasında permeabilite katsayısı 4.29 10-5 - 3.46 10-4m/s, transmisibilite katsayısı 8.98 x 10 -3-5.19 x 10-2 m2/s, depolama katsayısı %2.58 x 10-5-4.50 arasında değişen değerler bulunmuştur.Yeraltısuyu akım modellemesinde, United States Geological Survey tarafındangeliştirilmiş üç boyutlu modüler, sonlu farklar matematik modeli olan MODFLOWviikullanılmıştır. Çalışma alanının tabanında kireçtaşından oluşan karstik bir akifer,bunun üzerinde geçirimsiz Hoyran ofiyoliti ve Neojen tortullardan oluşan yarı veyaaz geçirimli su depolama özelliğine sahip iki akifer ve en üstte serbest akiferözelliğindeki alüvyon tabaka yer almaktadır. Tanımlanan dört tabakanın çalışmaalanında yüzeylenmesi modelleme tekniği açısından ilginçtir. Bu çalışmada, kapalıbir havza özelliğinde olan çalışma alanının matematiksel yeraltısuyu akım modelioluşturularak, yeraltısuyu akım yönü, yeraltısuyu boşalım miktarı, akiferparametreleri ve hidrojeolojik sistemin kavramsal modelinin doğruluğununbelirlenmesine çalışılmıştır. Çalışma alanı sonlu farklar yöntemiyle 2000 yılıhidrolojik gözlemleri esas alınarak kararlı akım varsayımı ile modellenmiştir. Modelalanındaki kaynak (pınar) debileri ve serbest akiferin yeraltısuyu seviye ölçümlerikullanılarak modelin kalibrasyonu yapılmıştır. Yeraltısuyu akım modellemesisonucunda, yeraltısuyu akış mekanizması tespit edilerek, yeraltısuyu boşalımınınserbest yüzeyli akifer ile özellikle kiraçtaşlarından Eğirdir Gölü'ne doğru ve yıllıktoplam 114 x 106 m3 olduğu belirlenmiştir.Çalışma alanındaki kirlilik çalışmalarında yerleşim alanlarının katı atıkların düzensizdepolandığı, atık suları arıtılmaksızın Eğirdir Gölü'ne boşalan derelere verildiği veYalvaç Deri Sanayi atıklarının da yine önlemsiz bertaraf edildiği belirlenmiştir.Bunun yanında havzada yoğun şekilde, tarımsal mücadele ilaçları, sentetik ve doğalgübreler kullanıldığı tespit edilmiştir. Kirlilik kaynakları dikkate alınarak Mayıs veEkim 2002 tarihlerinde iki dönemde, arazi deneyleri yapılarak yüzey suyu veyeraltısuyu örneklerinin sıcaklık, pH, Eh, Elektriksel İletkenlik, Toplam Katı MaddeMiktarı, Çözünmüş Oksijen Miktarı, Nitrit, Amonyak, Sertlik (Fransız Sertliği),Alkalinite ve Asidite özellikleri belirlenmiştir. Alınan örneklerin hidrojeokimyasalanalizleri sonucunda kullanıma yönelik suların sınıflamaları yapılmıştır. Su KirliliğiKontrol Yönetmeliği (1988)'nde yeralan, kıtaiçi su kaynaklarının sınıflamasına göre;Mayıs-2002 analiz sonuçlarına göre çalışma alanındaki sular Kurşun (Pb2+)miktarına göre IV. sınıf ?çok kirlenmiş sular?, Krom (Cr3+) ve bakır (Cu2+) miktarınagöre; III. sınıf ?kirlenmiş sular?, Çinko (Zn2+) miktarına göre ise ; II. sınıf ?azkirlenmiş sular? sınıfına girmektedir. Ekim-2002 analiz sonuçlarına göre sular Krom(Cr3+) miktarına göre IV. sınıf ?çok kirlenmiş sular?, Kurşun (Pb2+) ve bakır (Cu2+)miktarına göre; III. sınıf ?kirlenmiş sular?, Çinko (Zn2+) miktarına göre ise ; II. sınıf?az kirlenmiş sular? sınıfına girmektedir. Havzadaki yüzey suları ve yeraltısularında,Türk İçme Suyu Standardı (TSE-266) göre Krom (Cr+3) ve kurşun (Pb2+)miktarlarının tüm örneklerde içme suyu sınır değerlerini aştığı tespit edilmiştir.Dünya Sağlık Örgütü Uluslararası Standardlarına (WHO-1972) göre Krom (Cr+3)Mayıs-2002 örneklerinin tümünde, Bakır (Cu2+) ve Çinko (Zn+2) Mayıs-2002kanalizasyon civarındaki yüzey suyu ve yeraltısuyu örneklerinde, Bakır (Cu2+) Ekim-2002 örneklerinin tümünde içme suyu sınır değerlerini aşmaktadır. Yüzey suyu veyeraltısuyu örneklerindeki ağır metal miktarlarının özellikle içme suları açısındansınır değerleri aştığı tespit edilmiştir. Bu sonuçlara göre, çalışma alanındaki yüzeysuyu ve yeraltısularında ağır metal kirliliğinden söz etmek mümkündür.ANAHTAR KELİMELER : Eğirdir Gölü, Hidrojeokimya, Kirlilik, Su Potansiyeli,Yalvaç-Gelendost Havzası, Yeraltısuyu Akım Modeli.

viiiABSTRACTThe area of study covers Hoyran and Yalvaç-Gelendost plains which is located inEğirdir Lake watershed basin in the sounthwest of Turkey. Lithologic units in thearea of study are identified in eight different units according to their stratigraphicand petrographic characteristics and it is shown in a 1/200 000 scaled geologicalmap. These units from the bottom to the top are Sultandede formation, Hacıalabazformation, Anamas formation, Hoyran Ophiolite, Bağkonak, Yarıkkaya andGöksöğüt formation which forms Neogene sequence and alluvium which coversall the units discordantly. Geological cross-sections are taken to reveal lateral andlongitudinal distribution of units in detail.Specifying average precipitation values which belongs to DMI and preparinggraphs of cumulative deviation from average precipitation periods have beendetermined. Annual precipitation amount is calculated using the methods ofannual arithmetic average, Thiessen (polygon) and isohyets. Annual precipitationamount is found 513.8 mm for Yalvaç-Gelendost basin and 475.2 mm for Hoyranbasin using the isohyet method. Potential and real evapotranspiration values arecalculated using the methods of Thornthwaite, Blaney-Cridle and Schendel andwater budget calculations is done for these methods. In water budget realevaporation values of 344.24 mm for Yalvaç-Gelendost Basin and 304.43 mm forHoyran Basin obtained by using the method of Thornthwaite are used. It has beenfound that annual stream flow to Eğirdir Lake from Yalvaç River (23 years) is63.40 x 10 6 m 3 and from Hoyran River (10 years) is 10.65 x 10 6 m 3 . Doing waterbudget, it has been found that groundwater amount which may be used safely is63.71 x 10 6 m 3 /year in Yalvaç-Gelendost Plains and 24.93 x 10 6 m 3 /year inHoyran Plains by assuming recharge and discharge values from limestone areequal.Hydrogeological map of units is prepared according to their hydrogeologicalcharacteristics. It is specified that alluvium units in the area of study haveunconfined aquifer characteristics and limestone have karstic aquifercharacteristics. The area of study is divided into two secondary basins andpreparing their individual water budget for each basin the amount of groundwaterwhich can be used safely is found as 24.39 x 10 6 m 3 /year in Hoyran plain and61.58 x 10 6 m 3 /year in Yalvaç-Gelendost plains. Preparing groundwater level mapgroundwater flow direction is determined that is towards sounthwest to theEğirdir Lake. Using Theis, Cooper-Jacob, Neuman methods for unconfinedaquifer and Moench methods for karstic aquifer hydrogeological parameters ofaquifers are determined. It is found that permeability coefficient is changing from5.60 x 10 -7 m/s to 6.47 x 10 -6 m/s and transmisibility coefficient is changing from6.21 x 10 -5 m 2 /s to 2.46 x 10 -4 m 2 /s, storage coefficient changing from 3.74 x 10 -3to 4.28 x 10 -3 % in Yalvaç Plain; permeability coefficient values are in between1.41 x 10 -4 m/s and 6.15 x 10 -2 m/s, transmisibility coefficients are in between8.98 x 10 -3 m 2 /s and 6.16 m 2 /s, storage coefficients are in between 3.82 x 10 -5and 5.34 x 10 3 % in Hoyran Plain; permeability coefficient values are in between4.29 x 10 -5 m/s and 3.46 10 -4 m/s, transmisibility coefficients are in between 8.98ixx 10 -3 m 2 /s and 5.19 x 10 -2 m 2 /s, storage coefficients are in between 2.58 x 10 -5and 4.50 % in Tokmacık-Çaltı Plain.In this study, MODFLOW of United States Geological Survey, three-dimensionalfinite difference groundwater flow model, is used as modeling platform.In thebottom of the study area, there is a confined/unconfined karstic aquifer that isoverlaid by a less permeable Hoyran Ophiolite and Neogene Sediments, which isidentified as aquitard because of its less permeability and less storage capacity.The upper most layer is a phreatic aquifer made of alluviums. All the aquifers arecropped out in the study area so all the aquifers act some places as confined andother places as unconfined, this makes the modeling interesting. In this study, anumerical groundwater flow model of the Yalvac basin, which is a closed basin,was created to determine the amount of groundwater discharge to Egirdir Lakeand to determine the aquifer parameters, and to check the validity of theconceptual hydrogeological model of the study area. The model is performed as asteady state model using yearly average hydrologic conditions of 2000. Thecalibration of the model has been carried out based on yearly averagegroundwater level observations, spring discharges and pool levels of 2000.Groundwater discharge amount to Egirdir Lake was determined as yearly total of114 x 10 6 m 3 and the groundwater flow mechanism in the study area weredetermined by means of the model.In the water pollution studies in the study of area it is specified that solid wasteof settlement areas are stored irregularly, waste waters is given to the riverswhich flows into Eğirdir Lake without treatment and the waste of Yalvaç LeatherIndustry is dumpet out without taking any precautions. In addition to this it isdetermined that pesticides and fertilizers, synthetic and natural manures are usedintensively. The temperature, pH, Eh, electrical conductivity, the amount of totalsolid substance, amount of dissolved oxygen, nitrate, ammonia, hardness,alcalinity and acidity characteristics of groundwater and surface water samplesare determined with in-situ experiments by considering pollution sources. Usablewater has been classified at the end of hydrogeochemical analysis of the samples.According to the classification of Incontinent Water Resources Regulation (1988)of water pollution control and the analysis results of May 2002, water in the studyarea is of class IV ?very polluted water? according to lead (Pb 2+ ) amount, and isof class III ?polluted water? according to the amount of chrome (Cr 3+ ) and copper(Cu 2+ ) and is of class II ?less polluted water? according to the amount of zinc(Zn +2 ). The analysis results of October 2002 water in the area of study is of classIV ?very polluted water? according to chrome (Cr 3+ ) amount, and is of class III?polluted water? according to the amount of lead (Pb 2+ ) and copper (Cu 2+ ) and isof class II ?less polluted water? according to the amount of zinc (Zn +2 ). It isdetermined that chrome (Cr 3+ ) and lead (Pb 2+ ) amount in surface water andgroundwater in the basin has exceeded the maximum values in all samplesaccording to Turkish Standard (TSE-266) of drinking water. According toInternational Standards World Health Organisation (WHO-1972) chrome (Cr 3+ ) inall samples of May 2002, copper (Cu 2+ ) and zinc (Zn +2 ) in the surface water andgroundwater May 2002 samples taken near by a sewerage system, copper (Cu 2+ )in all samples of October 2002 are over the maximum limits of drinking water. Ithas been defined that the amount of heavy metal in surface water andxgroundwater samples especially in terms of drinking water is exceed maximumexists limits. According to these results it is possible to say that heavy metalpollution in surface water and groundwater in the study area.KEY WORDS : Eğirdir Lake, Hydrochemisty, Groundwater Flow Model,Pollution, Potendial of Water, Yalvaç-Gelendost Basin.