Harmanköy – Beyyayla (Bilecik) karst sisteminin morfoloji – hidrojeoloji ilişkileri açısından incelenmesi

Abstract

Orta Sakarya Havzasında, topoğrafik olarak en yüksek kotları oluşturan Harmanköy – Beyyayla Karst Sistemi (HBKS), Bilecik ve Eskişehir illeri idari sınırları içinde yaklaşık 49.5 km2'lik bir alanda yüzeylenen Jura yaşlı Bilecik Kireçtaşlarından oluşmaktadır. Sunulan tez çalışmasında, sınır koşulları tanımlanabilen HBKS'de morfoloji – hidrojeoloji ilişkileri araştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle jeoloji, tektonizma ve morfoloji gibi fiziksel parametreler ile yağış rejimi, süzülme, beslenme, dolaşım ve depolama gibi dinamik özelliklerden itibaren alanın hidrojeolojik kavramsal modeli oluşturulmuştur. Morfoloji, hidroloji, hidrojeokimyasal ve hidrodinamik özelliklerin birlikte değerlendirilmesi sonucunda HBKS'nin Beyyayla, Döşkaya ve Nardın olmak üzere üç farklı alt sistemden oluştuğu belirlenmiştir. Beyyala ve Döşkaya alt sistemlerinin yukarıda anılan özellikler açısından benzer olduğu gözlenirken, Nardın alt sisteminin ise bu iki sistemden farklı olduğu gözlenmiştir. HBKS'de beslenme, allojenik yerel ve otojenik yaygın beslenim olmak üzere iki uç bileşen şeklinde gerçekleşmektedir. Beyyayla ve Döşkaya alt sistemlerinin drenaj alanlarında bulunan Paleozoyik yaşlı granitlerden drene olan yüzey suları, Beyyayla ve Tozman düdenlerinden sistemi allojenik yerel olarak beslerken, kireçtaşı üzerine düşen yağış suları ise bu sistemleri otojenik yaygın beslemektedir. Nardın alt sisteminde ise yağışlardan itibaren otojenik yaygın beslenim söz konusudur. Sistemleri drene eden kaynaklarının Qmax/Qmin oranı ve kimyasal yapılarının zaman içindeki (CV) değişimleri dikkate alındığında Beyyayla, Döşkaya ve Nardın alt sistemlerinde yerel dolaşımın baskın olduğu gözlenmektedir. Buna ek olarak Beyyayla ve Döşkaya alt sistemlerinde yapılan izleme deneyleri, türbülanslı akım koşullarının geçerli olduğu iyi gelişmiş karstik kanallarda hızlı yeraltısuyu akımının gerçekleştiğini ve advektif taşınımın söz konusu olduğu göstermektedir. Beyyayla ve Döşkaya alt sistemlerinde karstlaşmayı kontrol eden tektonizma, karbonatlı kayacın litolojisi ve iklimsel süreçlere oranla daha etkin olan enerji gradyanı baskın olduğu belirlenmiştir. Erozyon tabanındaki değişim, başlangıçta Nardın alt sistemi ile aynı oranda karstlaşma derecesine sahip olan bu alt sistemlerin drenaj alanlarında allojenik noktasal beslenimi oluşturan granitlerin yüzeylenmesine neden olmuştur. Bu durum alt sistemlerin bugün farklı morfolojik, hidrolojik ve hidrodinamik özelliklere göstermelerine neden olmuştur.

Harmanköy – Beyyayla Karst System (HBKS) forms the highlands in the Central Sakarya Basin. HBKS which is made of Jurassic Bilecik limestone is located within the province boundaries of Bilecik and Eskişehir and extends over a surface area of 49.5 km2. In this study, the HBKS whose boundary conditions are well defined was investigated in terms of morphology – hydrogeology relationships. Within this context, hydrogeological conceptual model of the study area was developed based on the physical parameters such as geology, tectonic, morphology and dynamic properties such as precipitation regime, infiltration, recharge, flow and storage. Upon the evaluation of morphological, hydrologic, hydrogeological and hydrodynamic properties, it was concluded that HBKS consists of three distinct subsystems, namely the Beyyayla, Döşkaya and Nardın subsystems. It was further determined that Beyyayla and Döşkaya subsystems are similar by the properties mentioned above, while the Nardın subsystem differs from these two subsystems. Recharge in HBSK occurs in two different forms; allogenic-point and autogenicdiffuse. Surface waters which are drained from Paleozoic age granites located in Beyyayla and Döşkaya subsystems' recharge these systems as allogenic-point from Beyyayla and Tozman sinkholes. On the other hand, precipitation which falls on the limestone rock-mass supplies the autogenic diffuse recharge to the systems. Recharge to the Nardın subsystem on the other hand, is autogenic diffuse from direct precipitation on to the limestone area. The Qmax/Qmin ratio and the variation coefficient (CV) of chemical compositions of the springs which drain these subsystems, imply that concentrated flow is dominant in all these three systems. In addition, trace experiments carried out in Beyyayla and Döşkaya subsystems suggest that the flow is turbulent and rapid within the well – developed karstic channels. Advective – dispersive transport is controlling the solute transport in the system. It was speculated that the energy gradient is more important than tectonic, lithologic characteristics and climatic changes in karst evolution Beyyayla and Döşkaya subsystems. Lowering of erosion base caused exposure of granites which consequently supplied the allogenic-point recharge to these subsystems. This was resulted in distinct morphologic, hydrologic and hydrodynamic properties of the subsystem.