Sapanca (Sakarya) göl havzasının hidrojeoloji incelemesi ve kavramsal yer altı suyu modellemesi

Abstract

Sapanca Gölü, Kocaeli ve Sakarya illerinin sınırları içinde bulunan ve bölgenin içme suyu ihtiyacını karşılayan tektonik kökenli bir tatlı su gölüdür. Beslenme alanı yaklaşık 275 km2 olan Sapanca Göl Havzası, hidrojeolojik, hidrojeokimyasal ve izotopik açıdan değerlendirilerek akifer sistemlerinin birbirleriyle ve göl arasındaki ilişkisi ortaya konmuştur. Havzada yağışlı ve kurak dönemi temsil etmesi amacıyla 22 kaynak, 24 kuyu ve göl suyu örneklemesi yapılmıştır. Göle gelen yeraltı suyu boşalımı ve kimyası göl tabanına yerleştirilen sızıntı ölçerler ve piyezometreler yardımıyla ayrıca belirlenmiştir. Beslenme alanındaki yapısal kontrollü yeraltı suyu dolaşım mekanizmasını belirlemek amacıyla havzanın çizgisellik haritası oluşturulmuştur.Sapanca Göl Havzası'nda önemli yeraltı suyu potansiyeline sahip iki ana akifer sistemi bulunmaktadır. Bunlar havzanın güneyinde Triyas yaşlı mermerler içinde gelişmiş karst akifer sistemi ile ovada doğu-batı yönünde yayılım gösteren Kuvaterner yaşlı alüvyal yelpaze akiferidir. Karstik akifer sisteminin beslenim alanını, geniş bir düzlüğe sahip, üzerinde dolinler, düdenler, çöküntü alanları ve kaybolan nehirler gibi yaygın karstik şekillerin bulunduğu ortalama yüksekliği 1200 m olan Samanlı Dağları'nın düzlükleri oluşturmaktadır. Bölgenin güneyindeki mermer birimler içinden 200-1100 m arasındaki kotlardan boşalan karstik kaynakların debileri 1-75 l/s arasında değişmektedir. Dereler ve dağ önü beslenim alüvyon akiferlerin ana beslenim mekanizmasını oluşturmaktadır. Karst ve alüvyon akiferindeki yeraltı suyunun hareketi havza içinde Sapanca Gölü'ne doğrudur. Havzadaki yeraltı suları Ca-HCO3 ve CaMg-HCO3 kökenlidir. Kaynak, kuyu ve göl tabanından alınan yeraltı suları Marmara Meteorik Doğrusu üzerinde yer alırken, göl suyu buharlaşmaya bağlı olarak Oksijen-18'ce zenginleşme göstermektedir. Havzadaki suların Trityum değerleri 5,2 ve 8 TU arasında değişmektedir. Hidrojeokimyasal ve izotopik veriler havzadaki yeraltı sularının güncel yağışlardan beslenen ve birbirleriyle ilişkili benzer kökenli sular olduğunu göstermektedir. Sapanca Gölü yüzeyden yağış ve derelerle, yeraltından ise alüvyon akiferinden ve göl tabanındaki karstik boşalımlardan beslenmektedir. Göl tabanından alüvyon hattı boyunca sızıntı ölçerle yapılan ölçümler, alüvyondan meydana gelen boşalımların, nispeten düşük düzeylerde kaldığını, derin karstik boşalımların gölün besleniminde önemli rol oynadığını işaret etmektedir.Anahtar Kelimeler: Çevresel İzotoplar, Hidrojeokimya, Sapanca Göl Havzası, Sızıntı Ölçer, Yeraltı-Yüzey Suyu İlişkisi.

Sapanca Lake is located within the boundaries of Kocaeli and Sakarya provinces, and it is a tectonic origin freshwater lake that supplies the drinking water demand of the region. The recharge area of Sapanca Lake basin is approximately 275 km2. In this study, hydrogeological, hydrochemical and isotopic evaluation of aquifer systems were carried out to determine the relationship of aquifer systems with each other and Sapanca Lake. In order to represent the wet and dry periods in the basin, 22 springs, 24 wells and lake water sampling were conducted. The rate of groundwater discharge to the lake and its chemistry were determined with the seepage meters and piezometers installed on the lake shoreline. Lineament map of the basin was also prepared in order to determine the structurally controlled groundwater movement mechanism in the recharge area. There are two main aquifer systems that have significant groundwater potential in the Sapanca lake basin. These are karstic aquifer systems developed in Triassic aged marbles in the south and Quaternary aged alluvial fan aquifer that spreads in east-west direction of the basin. The recharge area of the karstic aquifer is characterized with wide plains, sinkholes, depression fields and disappearing streams located on the high plains of Samanlı Mountains with an average elevation of 1200 m. In the southern part of the basin, there are numerous karstic springs discharged at varying elevations from 200 to 1100 m with a discharge rate of 1 to75 1/s.Streams and mountain-front recharge constitute the main recharge mechanisms of alluvial aquifer. Groundwater movement in karstic and alluival aquifers is towards the Sapanca Lake in the basin. Groundwater in the basin shows Ca-HCO3 and CaMg-HCO3 type water facies. Groundwater taken from the springs, wells and the base of lake were placed along the Marmara Meteoric Line while lake water showed enrichment in Oxygen-18 due to evaporation effect. Tritium levels of the groundwater in basin varied between 5,2 and 8 TU. Hydrochemical and isotopic data indicated that groundwater in the basin was modern water and showed strong interrelation. Sapanca Lake recharges from streams and precipitation in the surface and discharges from alluvial and karstic systems in the lake bottom. Seepage measurements conducted at the shallow lake base suggests that discharge from alluvial aquifer was relatively low and deep karstic discharges played an important role in the recharge of the Sapanca Lake. Keywords: Environmental Isotopes, Hydrogeochemistry, Sapanca Lake Basin, Seepage Meter, Groundwater-Surface Water Interaction.