Çatlaklı ve sızdıran akiferlerde akış ve taşınmanın modellenmesi ve yeraltı suları kirlenmesi problemine uygulanması

Abstract

ÖZET İnsanların hayatlarını sürdürebilmeleri için gerekli iki farklı su kaynağı vardır: yüzeysel su kaynakları (göller, dereler) ve yeraltı su kaynakları. Yüzeysel su kaynakları ile yeraltı su kaynakları çoğu yerde birbiriyle bağlantılı haldedir. Yüzeysel su kaynaklan görülebilir, gözlenebilir ve daha kolay anlaşılabilir kaynaklardır, ancak, yeraltı su kaynakları için bunlar söylenemez. Dünyadaki en büyük tatlı su kaynağı yeraltında bulunmaktadır. Bu yüzden, su kaynaklarının geliştirilmesinde ve işletilmesinde yeraltısuyu önemli bir rol oynamaktadır. Yeraltısuyundan evsel, endüstriyel ve tarımsal su ihtiyaçları için yararlanılmaktadır. Bundan dolayı, yeraltısuyu hidrolojisinin ve akiferlerdeki su hareketinin bilinmesi çok önemlidir. Akifer, yeraltısuyunu içinde barındıran karmaşık bir sistemdir. Yeraltısuyu sisteminin iyi bir idaresi, pompaj ve beslenme gibi planlanmış işlemlerin bir sonucu olarak, akifer davranışının (su seviyesindeki ve kalitesindeki değişimler ile toprak korunması) tahmin edilmesini gerektirir. Bu sistemin davranışı hakkındaki gerekli bilgi, sistemin davranışını tanımlayan bir model ile sağlanır. Sistemin ve yöntemin tamamen anlaşılması, modellemenin önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Bir yeraltısuyu sisteminin işletilmesi, yıllık olarak yeraltından çekilen toplam su miktarının, pompaj ve suni beslenme için kuyu yerleşimlerinin ve akifer sınırlarında kontrol şartlarının belirlenmesini gerektirir. Bunlarla beraber, yeraltısuyu kalitesi de sistem içerisinde çok önemli bir faktördür. Dünyanın pek çok yerinde, hızlı çekimler nedeni ile çekilebilir alt limitler geçilmiş ve yeraltısuyu kalitesi, hem kaynaklar ve hem de kullanıcılara bağlı olarak sürekli olarak bozulmuştur. Son yıllarda, tehlikeli endüstriyel atıklardan, katı atıklardan, petrol dökülmelerinden ve gübreler, haşere ve bitki ilaçlarının kullanımı gibi tarımsal aktivitel erden sızmalar ile ve derin jeolojik formasyonlar içerisinde bulunan haznelerdeki radyoaktif atıklar nedeni ile yeraltısuyunun kirlenmesi üzerinde dikkatler yoğunlaşmıştır. Bu çalışmada, çatlaklı ve sızıntılı akiferlerde akış ve taşınmanın modellenmesi ve yeraltısuyu kirlenmesi problemine uygulanması konusu incelenmiştir. Çatlaklı ve sızıntılı akifer ortamı, fısürler ile gözenekli bloklardan meydana gelmiş çift poroziteli ortam olarak idealize edilmiştir. Hem blokta ve hem de fısürde, süreklilik ve hareket denklemleri ayrı ayrı yazılarak, pompaj sonucu her iki elemanda meydana gelen piyezometrik seviye düşümlerinin analitik ifadeleri elde edilmiştir. Gözenekli blok ile fisürün depolama katsayılarına, iletim kapasitelerine ve blok kalınlıklarına değerler verilerek, hem fisürde ve hem de blokta elde edilen tip eğriler sunulmuştur. Ayrıca, çatlaklı ve sızıntılı akiferlerdeki yeraltısuyunun kirlenmesi halinde, tip eğrilerin nasıl kullanılması gerektiği ifade edilmiştir.

ABSTRACT There are two different water resources which human may be use: surface water resources (lakes, rivers) and underground water resources. Surface waters relate to groundwater many place. Surface water resources may be seen, observed and very easy recognised respect to underground water resources. A greatest fresh water resource is underground. Therefore, groundwater plays a significant role at the developing and management of water resources. Groundwater may be used for water demands of domestic, industrial and agricultural. Hence, it is so important that groundwater hydrology and hydraulic of water motion through aquifers are known. An aquifer is a complex system that is contained the groundwater. The management of groundwater system at planned processes such as pumping and replenishment is to be necessary which the aquifer behaviours (variations of water level and quality and soil conservation) are forecasted. The knowledge on the behaviour of this system is justified with a model which described the behaviour its. An important part of modelling is recognised completely the system and procedure. The management of a groundwater system is necessitate that is determined the total water quantity which drawdown annually underground, the well places for pumping and artificial replenishment and the cases of aquifer boundaries. However, groundwater quality is also very important. In many country, the usable lower limits are exceeded due to fast drawdown and groundwater quality is continuously decayed depend on either sources or users. Recently, groundwater is polluted due to the hazard industrial wastes, the solid wastes, the pouring oil and the seepage from agricultural activities as fertilizers, herbicides and pesticides, and radioactive wastes in the reservoirs through the deep geological formations. Hence, it is paid attention on the groundwater pollution. In this study, the modelling of flux and transportation in a fractured aquifers and the application to groundwater pollution problem are investigated. The aquifer is idealised as a double porosity medium consisting of two coexisting domains, namely, fissure and block medium. The basis of the analytical solution is combination of the continuity equations for both domains and then the evaluation of the drawdowns for the fissure and block medium. The solutions are presented in terms of both fissure and block medium type curves for a given set of storage coefficient, transmissivity and block thickness rations between the porous blocks and fissures. The use of this type curves is implied for groundwater pollution in fractured mediums.