Hidrojeoloji Hidrojeoloji Ders Notları - 2 26 Suyun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri •Oksijen atomu hidrojen atomlarına simetrik olmayan bir şekilde ba ğlanmakta olup bu simetrisizlik dengesiz bir yük da ğılımına sebep olmakta ve su molekülüne polar yani kutuplu bir özellik kazandırmaktadır. •Bu suyun çok iyi bir çözünür olmasını sa ğlamaktadır. Suyun Fiziksel Özellikleri27 Suyun Kimyasal Özellikleri Suyun İzotopik Bile şimi: Oksijenin üç kararlı izotopu vardır: 16O (yaygın, %99.76) 18O (nadiren, 0.20%) 17O (çok nadiren, 0.04%) Hidrojenin iki kararlı izotopu vardır: 1H (yaygın, %99.984) 2H Deteryum (Deterium) (nadir, 0.016%) Hidrojenin radyoaktif izotopu: 3H, trityum (tritium) Trityumun yarılanma süresi (half-life) : 12.3 yıl Tirityumun yarılanması, genç (bir kaç on yıl) yeraltı sularının ya şlarının tespiti için kullanılmaktadır. De ği şik oksijen ve hidrojen izotoplarının kombinasyonu üç çe şit su üretmektedir. 1H16O normal su 2H16O a ğır su 2H18O a ğır su1 Doç. Dr. İrfan Yolcubal Kocaeli Üniversitesi Jeoloji Mühendisli ği Bölümü YÜZEY SUYU VE YERALTI SUYU H İDROLOJ İS İ VE H İDROLOJ İK B İLANÇO ELEMANLARININ DE ĞERLEND İR İLMES İ Hidrolojik Döngü •Suyun atmosfer, karalar ve okyanuslar arasındaki sürekli döngüsüne hidrolojik döngü denmektedir. Hidrolojik döngü güne ş enerjisiyle desteklenen açık bir sistemdir.2 H İDROLOJ İK DÖNGÜ •Hidrolojik döngü kıtasal, bölgesel ve yerel boyutta birbiriyle ba ğlantılı birçok döngüden meydana gelir. • Küresel ölçekte hidrolojik döngüde toplam su hacmi esasen sabit kalmasına ra ğmen bu suyun da ğılımı kıtalar üzerinde, bölgeler veya yerel drenaj havzaları içerisinde sürekli olarak de ği şmektedir. 3 Hidrolojik sistem, belirli bir sınırla çevrilen, su ve di ğer girdileri kabul eden, onları içerisinde yöneten ve çıktılar üreten uzayda tanımlanan bir sistemdir. H İDROLOJ İK S İSTEM Hidrolojik sistem olarak su havzası DRENAJ HAVZASI, SU TOPLAMA HAVZASI Drenaj havzası: Akarsuların üzerinde aktı ğı ve ya ğı şlarından kaynaklanan yüzey akı şını toplayan alana denilmektedir. 4 Yüzey ve Yeraltı Su Havzası AKARSU DRENAJ A ĞI TÜRLER İ5 •Türkiye 26 adet hidrolojik havzaya ayrılmı ştır. •Havzaların ortalama yıllık toplam akı şları 186 milyar m 3 tür. •Havza verimleri birbirlerinden farklı olup, Fırat ve Dicle havzalarının toplam ülke potansiyelinin yakla şık % 28,5’ ine sahip oldu ğu görülmektedir. Kaynak: DSI web sayfası Basin Average annual flow (Gm 3 ) Contribution to total (%) Firat (Euphrates) 31.61 17.0 Dicle (Tigris) 21.33 11.5 Dogu Karadeniz 14.90 8.0 Dogu Akdeniz 11.07 6.0 Antalya 11.06 5.9 Bati Karadeniz 9.93 5.3 Bati Akdeniz 8.93 4.8 Marmara 8.33 4.5 Seyhan 8.01 4.3 Ceyhan 7.18 3.9 Kizilirmak 6.48 3.5 Sakarya 6.40 3.4 Coruh 6.30 3.4 Yesilirmak 5.80 3.1 Susurluk 5.43 2.9 Aras 4.63 2.5 Konya 4.52 2.4 Buyuk Menderes 3.03 1.6 Vangolu 2.39 1.3 Kuzey Ege 2.09 1.1 Gediz 1.95 1.1 Meric 1.33 0.7 Kucuk Menderes 1.19 0.6 Asi 1.17 0.6 Burdur Goller 0.50 0.3 Akarcay 0.49 0.3 Source: SHW (1998). Türkiye’de Su Havzalarının Yıllık Ortalama Su Potansiyeli6 Hidrolojik Denklem veya Hidrolojik Bilanço • Herhangi bir hidrolojik sistem için olu şturulan bilanço denklemi belirli bir zaman içerisinde, sisteme giren ve sistemden ayrılan tüm akımları ve sistemde depolanan su miktarını hesaba katmaktadır. • Bilanço denkleminde sisteme giren akı şlar pozitif miktarlar, sistemden ayrılan akı şlar ise negatif miktarlar olarak gösterilir. • Su bilanço analizi kütlenin korunumu prensibine dayanmaktadır. I= Sisteme giren akım miktarı (m 3 /yıl) Q= Sistemden ayrılan akım miktarı (m 3 /yıl) dS/dt = Belirli bir zamanda depodaki su miktarındaki de ği şim (m 3 /yıl) dt dS Q I = - Hidrolojik Denklem veya Hidrolojik Bilanço Global ölçekte hidrolojik denklemi yazacak olursak, P –R–G–E –T = ?S • Hidrolojik döngünün ana elemanları Ya ğı ş (P), Buharla şma (E), Terleme (T), Süzülme yada infiltrasyon (I), Akı ş (R), Yeraltı suyu akımı (G) gibi süreçlerden olu şmaktadır. • Bilanço elemanları hidrolojik sisteme ba ğlı olarak de ği şebilir.7 Göl için Hidrolojik Bilanço P + R giri ş + G giri ş –E –R çıkı ş — G çıkı ş = ?S Göl için hidrolojik denklem P E Ggiri ş Gçıkı ş Rgiri ş Rçıkı ş Yeraltı suyu Girdiler = SR giri ş + Rc +G giri ş Çıktılar = SD çıkı ş + G çıkı ş Dengede; Girdiler = Çıktılar Akifer Sistemi için Hidrolojik Bilanço SD çıkı ş = akarsu beslenimi SD giri ş = akarsu bo şalım Rc= yeraltı suyu beslenim8 TÜRK İYE’NIN SU KAYNAKLARI POTANS İYELİ • Yeraltı suyunu besleyen 41 milyar m 3 de dikkate alındı ğında, ülkemizin toplam yenilenebilir su potansiyeli brüt 234 milyar m 3 olarak hesaplanmı ştır. • Günümüz teknik ve ekonomik şartları çerçevesinde, çe şitli amaçlara yönelik olarak tüketilebilecek yerüstü suyu potansiyeli yurt içindeki akarsulardan 95 milyar m 3 , kom şu ülkelerden yurdumuza gelen akarsulardan 3 milyar m 3 olmak üzere yılda ortalama toplam 98 milyar m 3 , 14 milyar m 3 olarak belirlenen yeraltı suyu potansiyeli ile birlikte ülkemizin tüketilebilir yerüstü ve yeraltı su potansiyeli yılda ortalama toplam 112 milyar m 3 olmaktadır. Kaynak: DSI web sayfası Kaynak: DSI web sayfası DS İ’nin hidrometeorolojik gözlem sistemi 1114 nehir akım istasyonu 120 göl seviye ölçüm İstasyonu 115 kar ölçüm istasyonu 452 meteorolojik istasyonu yakla şık 1000 adet su kalitesi ölçüm istasyonundan olu şur. Bu istasyonları i şleterek nehir akım miktarları, yeraltı suyu ve göl seviyeleri, sediman yükleri, su kalitesi vb., hidrolojik de ği şkenler ile ya ğı ş ve buharla şma gibi meteorolojik de ği şkenleri ölçer. 9 YA ĞI Ş Ya ğı ş (Precipitation) Ya ğı ş, atmosferdeki su buharının katı veya sıvı halinde yeryüzüne dü şmesidir. Yeraltı sularının esas kayna ğı ya ğı ştır. Ya ğı ş miktarı co ğrafik, zamansal ve mevsimsel olarak de ği şmektedir. Ya ğı ş miktarındaki hem alansal hem de zamansal de ği şimlerin bilinmesi hidrolojik çalı şmalarda ve su kaynaklarının planlanmasında önemlidir. Ya ğı şın türü ve miktarı; rüzgâr hızı, sıcaklık ve atmosfer basınçı gibi birçok iklimsel faktörden etkilenmektedir. Ya ğı ş miktarı birim alana dü şen ya ğı ş derinli ği (mm) veya a ğırlı ğı olarak (kg/m 2 ) olarak ifade edilir. Suyun yo ğunlu ğunun 1000 kg/m 3 olarak kabul edilmesi halinde her iki birim de birbirine e şittir. Türkiye'de ya ğı şlar düzenli olarak Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlü ğü tarafından, ya ğı ş istasyonlarında ölçülür. Bu ölçümler belli aralıklarla meteoroloji bültenlerinde veya belli dönemler için isteniyorsa kuruma ba şvurularak elde edilebilir. 10 Türkiye'nin özellikle da ğlık olan kıyı bölgelerinde ya ğı ş boldur (1 000 - 2 500 mm/yıl). Kıyılardan iç bölgelere gidildikçe ya ğı ş azalır. Marmara ve Ege bölgelerinde, Do ğu Anadolu’nun yaylalarında ve da ğlarında ya ğı ş 500 - 1 000 mm/yıl’dır. İç Anadolu’nun bir çok yerinde ve Güneydo ğu Anadolu'da ya ğı ş 350 - 500 mm/yıl’dır. Tuz Gölü çevresi Türkiye’nin en az ya ğı ş alan yerlerinden biridir (250 - 300 mm/yıl). Kaynak: DSI web sayfası ÜLKEM İZ İN YILLIK ORTALAMA YA ĞI Ş HAR İTASI Türkiye’de Yıllık Ortalama Toplam Ya ğı şlar ve Ya ğı şın Yıllara Arası De ği şkenli ği Kaynak: DSI web sayfası11 Ya ğı ş ölçer (Rain gauge, Pluviometer) Bir noktaya dü şen ya ğı şın derinli ği ya ğı şölçer (raingage) veya plüviyometre (pluviometer) denilen standart aletlerle ölçülür. Ya ğı şölçerler, ölçme i şlevi açısından a ğırlık ve yükseklik ölçen, kaydetme açısından her ya ğı ştan sonra deposunda toplanan su miktarını kaydeden ve ya ğı ş süresince devamlı kayıt yapan olarak sınıflandırılır. YA ĞI ŞÖLÇER Wiessman & Levis, 2003 a) Yükseklik ölçen ya ğı şölçer b) Kayıttaki sinyaller 1 inçlik her ya ğı ştan sonra 0 çizgisine geri dönmektedir. Sinyal çizgisinin e ğimi ya ğmurun şiddetini (inç/saat) kayıt etmektedir. Hiyetograf 12 Bir havzaya dü şen ortalama ya ğı şın bulunması • Küçük alanlar içinde hidrojeolojik ara ştırmalar yapılırken yeraltı sularının beslenmesine esas olacak ya ğı ş de ğeri olarak, havza içindeki ya da yakınındaki ölçme istasyonunun yıllık ortalama ya ğı ş miktarları alınabilir. • Ancak çalı şma alanları büyüdüğünde, ya da çalı şma alanı içerisinde ya ğı ş ölçen istasyonların bulunmaması halinde beslenmeye esas olacak ortalama ya ğı şın bulunması için bazı yöntemler geli ştirilmi ştir. • Bunlardan yaygın olarak kullanılagelenleri; • aritmetik ortalama •e ş ya ğı ş e ğrileri ( İsohyet) yöntemi • poligon (Thiessen) yöntemi ORTALAMA YA ĞI Ş M İKTARININ BEL İRLENMES İ •UZAKLIK YÖNTEM İ ? ? = = + = i i i i i W W P P D W y x D 2 2 2 2 1 Bir akarsu havzası için alansal ortalama ya ğı şın uzaklık a ğırlık yöntemi ile hesaplanması 14,13 8,62 Toplam 0,96 0,51 1,4 1,89 E 2,75 0,51 1,4 5,4 D 6,47 2,78 0,6 2,33 C 3,48 4 0,5 0,87 B 0,45 0,83 1,1 0,55 A P i W i W i =1/D 2 D i P i (cm) İstasyon cm W W P P i i i i i 637 , 1 624 , 8 1249 , 14 = = = ? ?13 ORTALAMA YA ĞI Ş M İKTARININ BEL İRLENMES İ •AR İTMET İK ORTALAMA YÖNTEM İ 11,04 Toplam 2,208 cm Ortalama 1,89 E 5,4 D 2,33 C 0,87 B 0,55 A P i (cm) İstasyon A B C D E n P P P P n P P n n i i ortalama ......... 3 2 1 + + + = = ? Bir havzaya dü şen ortalama ya ğı ş miktarını belirlemenin en basit yolu, incelenen havzada mevcut ya ğı şölçerlere ait ya ğı ş miktarı de ğerlerinin aritmetik ortalamasını almaktır. Bu yöntem, alan topografyası düzenli, ya ğı şölçerler havza içerisinde düzenli da ğılmı ş ise ve istasyonlardaki ölçümler alanda meydana gelen ortalama ya ğı ş miktarından çok farklı olmamaları halinde ba şarılı sonuçlar verir. ORTALAMA YA ĞI Ş M İKTARININ BEL İRLENMES İ •E Ş YA ĞI Ş E ĞR İLER İ( İSOHYET) YÖNTEM İ ? ? ? = ortalama i i i ortalama i i P W A P A , , * * ? i i A A W i = Alanların a ğırlı ğı = P i,ortalama =Her bir e ş ya ğı ş e ğrisi arasındaki alana dü şen ortalama ya ğı ş miktarı (cm) A i = Alan (km 2 ) Tüm alan üzerindeki ortalama ya ğı ş miktarı veya derinli ği (cm) = 2 3 4 5 0,5 1 2 1,89 E 2,33 C 0,55 A B 0,87 D 5,4 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 3 km 2,150 cm 1 AT= 104,5 Toplam 0,100 0,019 5,2 2 >5 0,301 0,067 4,5 7 5 0,335 0,096 3,5 10 4 0,111 0,057 1,94 6 <2 0,933 0,373 2,5 39 3 0,187 0,124 1,5 13 2 0,154 0,206 0,75 21,5 1 0,029 0,057 0,5 6 <0,5 Pi,ortalama* Wi Wi =Ai /AT Pi, ortalama (cm) Ai(km 2 ) Pi (cm)14 ORTALAMA YA ĞI Ş M İKTARININ BEL İRLENMES İ •E Ş YA ĞI Ş E ĞR İLER İ ( İSOHYET) YÖNTEM İ Bu yöntem, bir alan üzerine dü şen ortalama ya ğı ş miktarını belirlemede kullanılan en do ğru yöntemdir. fakat metodun do ğru uygulanı şı ya ğı şın alansal de ği şkenli ğine etki eden topo ğrafik ve di ğer etkilerin dikkatle irdelenmesini ve hesaba katılmasını gerektirmektedir. İsohyet yöntemi, orografik etkileri ve sa ğanak morfolojisini kapsayabilir ve ya ğışş eklinin do ğru haritasını temsil edebilir. Bu yöntemin dezavantajı her analiz için e ş ya ğı ş e ğrilerinin yeniden çizilmesi ve alanların yeniden ölçülmesine gerek duyulmasıdır. E ş ya ğı ş e ğrileri günümüzde kolaylıkla bilgisayar ortamında SURFER gibi çizim programları kullanılarak olu şturulabilir, Bu i şlemi yapabilmek için istasyon koordinatları ve istasyonlara ait belirli dönemlere ait (aylık, yıllık) ortalama ya ğı ş miktarları programa veri olarak sunulmalıdır. E ş ya ğı ş e ğrileri arasındaki alan planimetre ile belirlenebilir. 1,89 E 2,33 C 0,55 A B 0,87 D 5,4 3 km 1,89 E 2,33 C 0,55 A B 0,87 D 5,4 3 km C B 3 km A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 ORTALAMA YA ĞI Ş M İKTARININ BEL İRLENMES İ •Thiessen Poligonlar Yöntemi Tüm alana dü şen ortalama ya ğı ş = ? ? ? = i i i i i P W A P A * * Thiessen metodunda ya ğı şölçer istasyonları merkez olarak kullanılarak, inceleme alanı poligonal alt bölgelere ayrılır. Bu metot orografik etkilerden dolayı da ğlık alanlar için uygun de ğildir. Thiessen a ğı, belirli bir ya ğı şölçer konfigürasyonu için sabittir. Ya ğı şölçerlerden birinin yeri de ği ştirilirse poligonlar yeniden olu şturulmalıdır.15 • Radar tabanlı ya ğı ş ölçümü NEXRAD (Next Generation Radar) Tipik NEXRAD radar ya ğı ş verisi ORTALAMA YA ĞI Ş M İKTARININ BEL İRLENMES İ Radarlar, noktasal ölçümler yapan ya ğı şölçerlerin aksine geni ş alanlar üzerindeki ya ğı ş hakkında bilgi sunmaktadırlar. Ortalama Yıllık Ya ğı ş Verilerin De ğerlendirilmesi ve Yorumlanması Su bütçesi analizlerinde ço ğunlukla ortalama yıllık ya ğı ş verilerine ihtiyaç duyulur. Bir havzadaki yeraltı su seviyesinin de ği şiminin de ğerlendirilmesinde, akiferlerin beslenim ve bo şalım miktarlarındaki de ği şkenliklerin yorumlanmasında ve akiferlerin emniyetli verimlerinin hesaplanmasında ortalama yıllık ya ğı ş verileri kullanılır. Kaynak beslenimlerinin ve bo şalımlarının ve kuyu hidrograflarının yorumlanmasında aylık ortalama ya ğı ş de ğerleri de kullanılabilir. Bir havzada farklı rasat yıllarına ait ortalama ya ğı ş verilerinde bazı dönemlerde kuraklık veya a şırı ya ğı şlar nedeniyle genel ortalamadan sapmalar meydana gelebilir. Bu sapma miktarlarının de ğerlendirilmesi de su kaynaklarının emniyetli bir şekilde yönetilmesinde gereklidir.16 Ortalama Yıllık Ya ğı ş Verilerin De ğerlendirilmesi ve Yorumlanması Yıllık toplam ya ğı ş miktarlarının yıllık ortalama ya ğı ş miktarından sapma miktarları standart sapma ile hesaplanır. () ? = - - = n i ortalama i P P n 1 2 1 1 ? % 68 güven aralı ğında yıllık ortalama ya ğı şın emniyetli alt ve üst sınırları; Alt emniyetli sınır= P ortalama – ? Üst emniyetli sınır= P ortalama + ? Havzadaki ya ğı ş istasyonlarının düzenli ya ğı şa sahip olup olmadı ğını belirlenmek için de ği şim katsayısını hesaplamak gerekir. De ği şim katsayısı küçük olan istasyonlar daha düzenli ya ğı ş alan ve ya ğı ş rejimi en iyi olan alanı temsil eder. ortalama P Cv ? = De ği şim katsayısı (Cv), rasat dönemindeki yıllık ortalama ya ğı ş miktarının standart sapmasının aritmetik ortalamasına oranıdır. Kümülatif (eklenik) sapma e ğrisi, zamana göre yıllık ya ğı şların ortalama yıllık ya ğı ştan sapma de ğerlerinin matematik toplamını (kümülatif) gösteren e ğridir. Akiferlerin yıllık yeraltı suyu bilançolarının hazırlanmasında, akiferlerin yıllık boşalım ve beslenim miktarlarının yorumlanmasında; ortalama yıllık ya ğı ş ve ortalama yıllık ya ğı ştan eklenik sapma e ğrisi de ğerlerine öncelikle ihtiyaç duyulmaktadır. Ya ğı ş verilerinin de ğerlendirilmesinde mutlaka bu çalı şmaların yapılması gerekir. Kümülatif (Eklenik) Sapma E ğrisi17 522,77 P ortalama (mm) 0 -39,67 483,1 1990 39,675 -80,07 442,7 1989 119,75 13,22 536 1988 106,52 106,52 629,3 1987 Eklenik Sapma (mm) ( ?Pi, eklenik = ?P i-1, eklenik + ?Pi) Sapma (mm) ( ?Pi=Pi-Portalama) Yıllık Toplam Ya ğı ş (mm) Rasat Yılları ortalama i i P P P - = ? 1 , 1 , - - ? + ? = ? i eklenik i eklenik i P P P 1.Ya ğı ş istasyonlarına ait yıllık toplam ya ğı şların aritmetik ortalaması alınır. 2. Daha sonra, rasat süresi boyunca yıllık ya ğı şların yıllık ortalama ya ğı ş miktarından olan sapmaları hesaplanır. Bu i şlem her yıl için ayrı yapılır. 3. Hesaplanan sapma de ğerlerinin yıllara göre kümülatif toplamından eklenik sapma de ğerleri hesaplanır ve yıllara göre de ği şimi grafiklenir. Eklenik Sapma E ğrilerinin Hazırlanması 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Yıllar Yıllık Toplam Ya ğı ş, mm -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 eklenik sapma, mm ortalama yıllık ya ğı ş eklenik sapma ortalama yıllık ya ğı ş= 578,82 cm alt emniyet sınır= 461,29 cm üst emniyet sınır= 696,35 cm Kurak dönem yağı şlı dönem Eklenik sapma e ğrisi ile yıllık toplam ya ğı ş miktarları aynı grafikte, eklenik sapma e ğrisi üstte yıllık toplam ya ğı ş miktarları ise altında yer alacak şekilde grafiklenir. Kümülatif (Eklenik) Sapma E ğrisi18 Orografik Denklemin Belirlenmesi Orografik denklem bir havzada ya ğı şın yüksekli ğe ba ğlı de ği şimi ifade eder. Orografik (Topo ğrafik) etkilerden dolayı havzada meydana gelen ya ğı şın her yerde düzenli bir da ğılım göstermesi beklenemez. Ortalama yıllık ya ğı ş miktarların hesaplanmasında orografik etkilerden kaynaklanan hataları gidermek için bir havzada ya ğı şın yükseklikle de ği şimini bilmek gerekmektedir. h = 0.9404*Pi + 49.503 R 2 = 0.9961 0 500 1000 1500 2000 2500 0 500 1000 1500 2000 2500 Yıllık Ortalama ya ğı ş, Pi (mm) Yükseklik, h (m) Buharla şma & Terleme19 Buharla şma ve Terleme (Evaporation and Transpiration) •S ıvı yada katı fazda olan suyun su buharı haline dönü şmesi ve atmosfere karı şması sürecine “buharla şma” denir. • "Terleme veya transpirasyon" ise bitkilerin kökleri ile aldıkları suyu yaprakları ile atmosfere buhar şeklinde bırakmalarıdır. • Evapotranspirasyon (ET) ise su buharının bitkilerin yüzeyinden ve topraktan olan birle şik kaybına denir. Buharla şmayı Etkileyen Meteorolojik Faktörler • Solar radyasyon • Buharla şmanın meydana geldi ği yüzey ile onu üzerleyen hava arasındaki buhar basıncı farklılı ğı •S ıcaklık • Rüzgar hızı • Atmosferik basınç Buharla şmayı Etkileyen Fiziksel Faktörler •E n l e m •Y ü k s e k l i k • Buharla şma yüzeyinin tabiatı • Buharla şan suyunun kimyası Evapotranspirasyon bütün mevsimlerde meydana gelmektedir. Dünyada, Evapotranspirasyon / Ya ğı ş = 0,6520 Potanisyel ve Gerçek Buharla şma-Terleme (Evapotranspirasyon) Arazi şartlarında belirli bir alanda ve zaman biriminde serbest su yüzeyinden, kar kütlesinden, topraktan ve bitkilerden meydana gelen toplam su kaybına gerçek yada toplam evapotranspirasyon denir. Bir havzadaki meteorolojik şartlar tarafından sınırlanan maksimum su kaybına ise potansiyel evapotranpirasyon denir. Topra ğın sınırsız oranda nem içeri ğine sahip olması durumunda hesaplanan potansiyel ET gerçek ET’ye e şittir ve maksimum buharla şma miktarını temsil eder. Topra ğın suyu depolama kapasitesinin sınırlı olması durumunda ise gerçek evapotranspirasyon potansiyel evapotranspirasyondan daha küçüktür. Potansiyel ET ya ğı ştan fazla oldu ğu aylarda, su ihtiyacının bir bölümü toprakta depolanmı ş sudan kar şılanır. Mevcut su içeri ği tükendi ği zaman gerçek buharla şma ya ğı ş miktarı ile sınırlı kalır. Buharla şmayı ölçme ve hesaplama yöntemleri Standart Tavalar Ampirik Yöntemler (Penman, Thorthwaite, Turc ve zirai uygulamalar için geli ştirilen Blaney-Criddle metotları) Hidrolojik bilançolar Bir havzaya dü şen toplam ya ğı şın, toplam akı ştan farkı alınarak buharla şma hesaplanabilir. Bu metot ancak uzun yıllar ya ğı ş ve akı ş ölçümleri var ise güvenilir olabilir.21 Buharla şma Ölçümünde Kullanılan Tavalar •Ge ni ş serbest su yüzeylerinden meydana gelen buharla şma standart tavalar yardımıyla do ğrudan ölçülebilir. •Tavalardan elde edilen buharla şma de ğerlerinin belli katsayılar kullanılarak düzeltilmesi gereklidir. •En yaygın kullanılanı “Class A” tip tavadır. •122 cm çapında 25,4 cm derinli ğinde •zeminden 30 cm yukarı yerle ştirilir ve su seviyesi üstten 5 cm a şa ğıdadır. •Bu tava yardımıyla bulunan buharla şma 0,70 ile çarpılarak buharla şma miktarı hesaplanır. Buharla şma miktarı birim zamanda birim yüzey alanından buharla şan su miktarıdır. Buharla şma miktarı genellikle tüm alandan birim zamanda buharla şan suyun kapladı ğı derinli ğe e ş de ğerdir. Birim zaman genelde bir gündür. Buharla şma miktarı mm cinsinden okunur. Güne ş ı şınımı (langley/gün) Ortalama günlük hava sıcaklı ğı, 0 F Ortalama günlük çiy noktası, 0 F Tava kenarından 6 inç yukarıda rüzgar hareketi (mil/gün) Günlük göl buharla şması (1/100 inç) Göllerde Buharla şma De ğerini Bulmada Kullanılan Nomogram22 Meteoroloji Genel Müdürlü ğü bünyesinde çalı şan 265 büyük klima istasyonunun 178 tanesinde açık su yüzeyinde buharla şma ölçümü yapılmaktadır. Türkiye'nin Mayıs-Ekim uzun yıllık buharla şma miktarlarının alansal da ğılımı, Güney Do ğu Anadolu'da buharla şmanın fazla oldu ğunu göstermektedir. Ülkemizin Toplam Buharla şma Haritası Terleme miktarı bitki türü, sayısı, toprak nemi ve çe şidi, mevsim, sıcaklık, ortalama yıllık ya ğı ş gibi birçok faktöre ba ğlıdır. Bu nedenle, geni ş ölçekli havzalarda, terleme miktarının hesaplanı şı mevcut ko şullar altında çok zordur. Birçok durumda, hidrojeologlar için toplam buharla şma- terlemeyi bilmek daha önemlidir. Arazide terleme ölçümleri, lizimetre kullanarak yapılır. Lizimetreler; su bütçesinin korundu ğu, üzeri çimen yada ekin ile kaplı, içi toprakla doldurulmu ş ve yeraltına gömülmü ş silindirik tanklardır. Terleme veya Transpirasyon’un Belirlenmesi23 L İZ İMETRE E T = bir döneme ait buharla şma ve terleme S i =zemin suyunun ba şlangıçtaki hacmi P R = Lizimetre’ye dü şen ya ğı ş I R =Lizimetre’ye eklenen sulama suyu S f = zemin suyunun son hacmi D E = zeminden süzülen fazla su E T = S i + P R + I R -S f -D E Potansiyel Evapotranspirasyonun Hesaplanması Bir drenaj havzasından meydana gelen gerçek evapotranspirasyon miktarı ilk olarak sınırsız su mevcudiyeti varsayılarak hesaplanan potansiyel evapotranspirasyonun (PET) belirlenmesiyle ba şlar. Daha sonra toprakta gerçekte mevcut bulunan nem miktarı dikkate alınarak PET değeri düzeltilir. Teorik ve Ampirik modeller: Penman, Thorthwaite, Turc ve zirai uygulamalar için geli ştirilen Blaney-Criddle metotları gibi.24 Penman’ınk ü t l e t a şınımı ve enerji bütçesi teorilerini birle ştirerek geli ştirdi ği metot, iklimsel verileri kullanılarak potansiyel evapotranspirasyonun tahmininde kullanılan en yaygın ve güvenilir yakla şımlardan biridir. Penman formülü; evapotranspirasyonun (ET), meydana geldi ği yüzey tarafından kazanılan ısınımsal enerji miktarı ile do ğrudan ba ğlantılı oldu ğunu göstermektedir. Burada; ET - Günlük potansiyel buharla şma de ğeri (mm su gün -1 ) ?- Mutlak sıcaklıktaki havanın doygun su buharı basıncı grafi ğinin e ğimi (mmHg/ 0 F) E- günlük buharla şma (mm) H - Buharla şma yüzeyinde kullanılan güne ş enerjisi miktarı (mm su gün -1 ) Penman Yöntemi ile Potansiyel Evapotranspirasyonun Hesaplanması 27 , 0 * 27 , 0 * + ? + ? = E H ET Penman Yöntemi ile Potansiyel Evapotranspirasyonun Hesaplanması 1. ?- Mutlak sıcaklıktaki havanın doygun su buharı basıncı grafi ğinin e ğiminin (mmHg/ 0 F) hesaplanması25 Penman Yöntemi ile Potansiyel Evapotranspirasyonun Hesaplanması 2. E (mm), günlük buharla şmanın hesaplanması. E= 0,35(e a -e d )(1+0,0098u 2 ) e a = Ortalama hava sıcaklı ğında doygun su buharı basıncı (mmHg) e d = Havanın çi ğle şme noktasındaki doygun buhar basıncı (mmHg) R H = Havanın aylık ortalama ba ğıl nem de ğeri (boyutsuz). Bu de ğer meteoroloji bültenlerinden elde edilir, e d = R H *e a u 2 = Yüzeyden 2 metre yükseklikteki rüzgarın günlük ortalama hızı (mil/gün) 3. H (mm.su gün -1 ), Buharla şma yüzeyinde kullanılan güne ş enerjisi miktarını hesaplaması. Penman Yöntemi ile Potansiyel Evapotranspirasyonun Hesaplanması H= R(1-r)(0,18+0,55S) – B(0,56-0,092e d 0,5 )(0,10+0,90S) Burada; S= n/N= gerçek güne şlenme süresinin(n) olası maksimum güne şlenme süresine(N) oranı (boyutsuz). R= Aylık ortalama atmosfer üstü güne ş enerjisi miktarı (mm.su.gün -1 ). Bu de ğer, Türkiye'nin bulundu ğu enlemlere göre her ay için ilgili tablodan bulunabilir. r = Yansıtma yüzeyinin tahmini yüzdesi. Yansıtma katsayısının tipik de ğerleri 0,05 ile 0,12 arasında de ği şmektedir. B= Sıcaklı ğa ba ğlı bir katsayı. A şa ğıdaki formül yardımıyla hesaplanır. B= ?T a 4 Burada; ?= Boltzman katsayısı (2,01x10 -9 mm/gün) T a = Sıcaklık (°K)’dır. 26 0,9 1,9 4,7 8,5 12,7 15,7 16,5 14,6 11,1 6,8 3,5 1,3 60 °K 3,0 4,3 7,1 10,5 13,9 16,1 16,7 15,4 12,7 9,1 5,9 3,6 50 °K 5,0 6,4 9,0 11,6 14,5 16,4 16,9 16,0 13,8 10,8 8,1 5,8 42 °K 5,5 6,7 9,3 12,2 14,8 16,3 16,7 15,9 13,9 11,0 8,3 6,0 40°K 6,0 7,1 9,8 12,3 14,8 16,4 16,8 16,2 14,1 11,6 9,7 6,4 38 °K 6,4 7,5 10,2 12,6 14,9 16,4 16,7 16,2 14,3 11,9 9,2 7,0 36 °K 7,9 9,1 11,3 13,5 15,3 16,2 16,5 16,0 14,8 12,7 10,5 8,5 30 °K 10,3 11,2 12,9 14,4 15,3 15,7 15,8 15,7 15,2 13,9 12,3 10,8 20 °K 12,4 13,1 14,1 14,9 15,0 14,8 14,8 15,0 15,2 14,8 13,9 12,8 10 °K 14,3 14,6 15,0 14,9 14,2 13,5 13,4 13,9 14,7 15,2 15,0 14,5 0°K XII XI X IX VIII VII VI V IV III II I Enlem R, Aylık ortalama atmosfer üstü güne ş enerjisi miktarı (mm.su.gün -1 ) Penman Yöntemi ile Potansiyel Evapotranspirasyonun Hesaplanması r = Buharla şma yüzeyinin yansıtma katsayısı (boyutsuz) 0,81 - 0,89 Yeni ya ğmı ş kar yüzeyi 0,42 - 0,70 Kirlenmi ş kar yüzeyi 0,37 Parlak ince kum 0,30 Adi kum 0,25 Tarım arazisi 0,10 Çeltik arazisi 0,08 Ormanlık alan 0,05 Serbest su Yansıtma Katsayısı Buharla şma Yüzeyi Penman Yöntemi ile Potansiyel Evapotranspirasyonun Hesaplanması 9,2 9,9 11,2 12,5 13,8 14,9 15,2 14,6 13,3 11,9 10,6 9,4 42 0 K 9,3 10,0 11,2 12,5 13,8 14,7 15,0 14,4 13,3 11,9 10,7 9,6 40 0 K 9,5 10,2 11,3 12,4 13,7 14,5 14,8 14,3 13,2 11,9 10,8 9,8 38 0 K 9,7 10,3 11,3 12,4 13,5 14,4 14,6 14,1 13,2 11,9 10,8 10,0 36 0 K XII XI X IX VIII VII VI V IV III II I Aylar Enlem N, maksimum güne şlenme süresi27 Thornthwaite (1944) Metodu ile Potansiyel Evapotranspirasyonun Hesaplanması Thornthwaite metodu, yalnızca meteorolojik ko şullara ba ğlı olarak potansiyel evapotranspirasyonu (ET) hesaplamaktadır. Bu metotta hesaba katılan iki ana faktör aylık ortalama hava sıcaklı ğı ve gün ı şı ğı saatidir. Özellikle nemli bölgelerde yıllık potansiyel ET’nin tahmininde ba şarılı sonuçlar verir. Potansiyel evapotranspirasyonun tahmini aylık düzeyde a şa ğıdaki e şitlik yardımıyla hesaplanır: a m m m I T N PET ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 10 16 Burada m ayları (1, 2, 3…12), N m gün ı şı ğı saati ile ili şkili aylık enlem düzeltme katsayısını, T m aylık ortalama hava sıcaklı ğını (°C), I yıllık ısı indeksi, a sabit katsayıyı temsil etmektedir. Thornthwaite (1944) Metodu ile Potansiyel evapotranspirasyonun Hesaplanması 1. Her ay için aylık ısı indeksi (i) a şa ğıdaki formüller yardımıyla hesaplanır. 2. Yıllık ısı indeksi (I) tüm ayları toplayarak hesaplanır. 4, Düzeltilmemi ş PET, enlemlere göre de ği şen düzeltme katsayısı ile çarpılarak Düzeltilmi ş PET hesaplanır. 0 T 0 0 T 5 514 , 1 ? = > ? ? ? ? ? ? = i T i () () () () 492 , 0 10 79 , 1 10 71 , 7 6,75x10 a C 0 T 16 C 0 T 0 ) ( 2 2 5 3 7 - 10 + + - = ° > ° ? = - - I x I x I mm PET a I T T - aylık sıcaklık (ºC) 3. Düzeltilmemi ş PET a şa ğıdaki e şitlikler yardımıyla her ay için ayrı ayrı hesaplanır.28 N m , gün ı şı ğı saati ile ili şkili aylık enlem düzeltme katsayısı. 0,79 0,82 0,95 1,04 1,19 1,28 1,27 1,26 1,12 1,03 0,83 0,82 42 °N 0,80 0,82 0,96 1,04 1,19 1,27 1,26 1,25 1,11 1,03 0,83 0,83 41 °N 0,81 0,83 0,96 1,04 1,18 1,27 1,25 1,24 1,11 1,03 0,83 0,84 40 °N 0,82 0,84 0,96 1,04 1,18 1,26 1,24 1,23 1,11 1,03 0,84 0,85 39 °N 0,83 0,84 0,96 1,04 1,17 1,25 1,24 1,23 1,10 1,03 0,84 0,85 38 °N 0,83 0,85 0,97 1,03 1,17 1,25 1,23 1,22 1,10 1,03 0,84 0,86 37 °N 0,84 0,86 0,97 1,03 1,16 1,24 1,22 1,21 1,10 1,03 0.85 0,87 36 °N 0,85 0,86 0,97 1,03 1,16 1,23 1,21 1,21 1,09 1,03 0,85 0,87 35 °N 0,86 0,87 0,97 1,03 1,16 1,22 1,20 1,20 1,09 1,03 0,85 0,88 34 °N XII XI X IX VIII VII VI V IV III II I Enlem AYLAR Thornthwaite (1944) Metodu ile Potansiyel evapotranspirasyonun Hesaplanması 45,50 60,56 103,71 100,67 77,66 56,27 25,41 33,23 16,13 22,76 26,59 21,60 Gerçek Evapotranspirasyon (mm) 0 0 20,86 89,87 66,34 100 100 100 100 100 100 0 Bitkilere faydalı su rezervi (mm) 45,50 39,70 34,70 124,20 44,00 84,50 40,90 118,60 143,60 197,30 212,0 21,60 Ya ğı ş (mm) 87,96 103,10 103,71 100,67 77,66 56,27 25,41 33,23 16,13 22,76 26,59 61,26 Düzeltilmi ş pot,, Evapot, (mm) 1,04 1,21 1,31 1,29 1,28 1,13 1,02 0,81 0,80 0,75 0,79 0,94 Düzeltme Katsayısı (45, enlem için) 84,58 85,21 79,17 77,96 60,67 49,80 24,91 41,03 20,16 30,35 33,66 65,17 Potansiyel Evapotranspirasyon 7,42 7,48 6,89 6,77 5,11 4,10 1,88 3,29 1,48 2,35 2,64 5,54 Aylık i De ğerleri 18,80 18,90 17,90 17,70 14,70 12,70 7,60 11,00 6,50 8,80 9,50 15,50 Aylık Isı (t o C) Eylül 1966 A ğustos 1966 Temmu z 1966 Haziran 1966 Mayıs 1966 Nisan 1966 Mart 1966 Şubat 1966 Ocak 1966 Aralık 1965 Kasım 1965 Ekim 1965 Thornthwaite Metoduna göre Evapotranspirasyon Tablosu Bitkilere faydalı su rezervi =100 mm Toplam gerçek evapotranspirasyon = 590 mm Örnek: Fransa, Bordeaux, St, Medard Çayı Havzası29 “Bitkilere faydalı su rezervi” havzanın iklimi, bitki örtüsü ve formasyon tipi göz önüne alınarak seçilir. Genellikle bu rezerv, hafif ve çakıllı topraklar için 50 mm, a ğır topraklar için 200-300 mm ye kadar alınabilir. Erzincan ili örne ği üzerinde Thornthwaite metodu ile potansiyel ve gerçek evapotranspirasyonun hesaplanı şı ve hidrolojik bilanço. Bitkilere faydalı su yede ği =100 mm 321,00 0,00 14,45 38,60 13,60 6,60 9,80 99,49 83,71 44,86 9,89 0,00 0,00 Gerçek Evapotranspirasyon 95,84 7,04 28,21 31,30 29,30 Su Akı şı (mm) 8,04 76,99 130,89 138,18 15,35 Su noksanı 0 0 0 0 0 0 0 0 7,04 28,21 31,30 29,30 Su fazlası 50,05 20,85 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 67,69 100,00 100 100 100 Bitkilere faydalı su yede ği (mm) 8,04 76,99 130,89 138,18 83,04 32,31 İhtiyaç duyulan ilave su (mm) 366,90 29,2 35,3 38,6 13,6 6,6 9,8 31,8 51,4 51,9 38,1 31,3 29,3 Ya ğı ş (P, mm) 0,00 14,45 46,64 90,59 137,49 147,98 114,8 4 83,71 44,86 9,89 0,00 0,00 Düzeltilmi ş Potansiyel Evapotranspirasyon(mm) 0,81 0,83 0,96 1,04 1,18 1,27 1,25 1,24 1,11 1,03 0,83 0,84 Gün ı şı ğı için enlem düzeltme katsayısı (39 N) 0,00 17,41 48,58 87,11 116,52 116,52 91,87 67,50 40,42 9,60 0,00 0,00 Düzetilmemi ş Potansiyel Evapotranspirasyon (mm) 50,57 0,00 1,12 3,76 7,49 10,55 10,55 7,97 5,55 3,03 0,56 0,00 0,00 İ -0,4 5,40 12,00 18,90 23,70 23,70 19,70 15,50 10,40 3,40 -1,70 -3,60 T ºC Toplam XII XI X IX VIII VII VI V IV III II I ERZ İNCAN30 Erzincan iline ait potansiyel ve gerçek evapotranspirasyon diyagramı 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz A ğustos Eylül Ekim Kasım Aralık mm su Potansiyel Evapotranspirasyon (mm) Ya ğı ş (P, mm) Gerçek Evapotranspirasyon (mm) Su fazlası faydalı su yede ği Bir havzaya dü şen toplam ya ğı şın, toplam akı ştan farkı alınarak da buharla şma hesaplanabilir, Bu metot ancak uzun yıllar ya ğı ş ve akı ş ölçümleri var ise güvenilir olabilir. Hidrolojik Yıl Yagı ş(mm) Akı ş(mm) Buharla şma (mm) 81-82 859 476 383 82-83 571 242 329 83-84 557 404 153 84-85 400 195 205 85-86 756 393 363 86-87 547 416 131 87-88 594 228 366 88-89 656 435 221 Toplam 4940 2789 2151 % 100 56 44 31 AKI Ş AKI Ş Bir alana dü şen ya ğı şın bir kısmının zemin içerisinden yada yüzeyinden yüzey su kaynaklarına (göller, dereler, nehirler vb.) do ğru olan hareketine denir. Yüzey akı şı İç yada ara akı şı32 Fiziksel etkenler Arazi kullanımı Bitki örtüsü ve bitki örtüsü tarafından ya ğı şın tutulma oranı Zemin türü ve yüzeyinin su depolama kapasitesi Drenaj alanı, şekli Yükseklik Topografya (özellikle sahanın e ğimi, Drenaj a ğı şekilleri Havzada akı şı önleyen yada geciktiren göller, rezervuarlar gibi depresyon alanlarının varlı ğı Yüzey akı şını etkileyen faktörler meteorolojik ve fiziksel etkenler olmak üzere 2 grupta sınıflanabilir. YÜZEY AKI ŞI Meteorolojik faktörler Ya ğı şın türü, şiddeti, miktarı ve süresi Ya ğı şın drenaj havzası üzerindeki alansal da ğılımı Havzada meydana gelen önceki ya ğı ş ve sonuçta olu şan zemin nemi Evapotranspirasyonu etkileyen di ğer etkenler Bir drenaj havzasında meydana gelen akı şı ifade etmede yaygın olarak kullanılan ölçü birimi m 3 / yıl’dır. Akı ş miktarı(m 3 / yıl) drenaj alanına (km 2 ) bölünerek tüm havza üzerinde mm su derinli ği cinsinden de ifade edilebilir. Bir di ğer kullanılan ölçü birimi de l/s/km 2 ’dir. Bir drenaj alanında meydana gelen ya ğı şın ne kadarının akı şa geçti ği, akı ş katsayısı (Rc) ile belirlenir. Bir drenaj havzasının akı ş katsayısı, drenaj alanı üzerinde meydana gelen ortalama yıllık akı şının ortalama yıllık ya ğı şa oranıdır. YÜZEY AKI ŞI Su havzalarında yürütülen bir çok hidrojeolojik çalı şmada, havza içerisinde belirli bir ya ğı ş rejimi için meydana gelen yüzey akı şın akarsu akımına dönü şen miktarını do ğru bilmek havzalara ait su bilançoların hazırlanmasında oldukça önemlidir.33 AKARSU AKIMI Akarsu akımı, suyun tanımlanmı ş do ğal bir kanal boyunca gerçekle şen akı şıdır. Bir drenaj havzasında belirli bir noktada ve zaman zarfında meydana gelen akarsu akım oranı yada debisi o noktanı memba tarafında vuku bulan hidrolojik süreçlerin ve depolamaların tamamını kapsar. Akarsu akımı, drenaj havzasında olu şan akı şlardan (ara ve yüzey akı ş kombinasyonu), akiferden meydana gelen yeraltı suyu bo şalımlardan (baz akım) ve kanal üzerine do ğrudan dü şen ya ğı ştan beslenir. Baz akım Su tablası Kanal ya ğı şı Ara akı ş Yüzey akı şı Su seviyesi Akarsu Akımı Rejimleri Devamlı Akarsular (Perennial) yıl içerisinde asla kurumuzlar, devamlı akı ş sergilerler. Bu tür akarsu rejimleri devamlı olarak yeraltı sularından beslenirler. Bunun için yeraltı su tablasının kanal yata ğı ile kesi şmesi gerekir. Devamlı olmayan akarsularda (Ephemeral) sadece ya ğı ştan sonra akım gözlenir, di ğer zamanlarda kururlar. Fasılalı Akarsular (Intermittent) ise yılın ya ğı şlı döneminde akı ş sergilerler; kurak dönemlerinde ise kururlar. Yeraltı suyundan beslenme sadece ya ğı şlı dönemlerde meydana gelebilir. 34 Akarsu Hidrografı Akarsu hidrografı, debinin yada su seviyesinin zamana göre de ği şimini gösteren grafiklerdir. Devamlı Akarsu Fasılalı Akarsu Akarsu Drenaj Alanının Belirlenmesi Tüm akarsu boyunca yan kolların bütününü içerisine alan ve topografik olarak tepe noktalarından geçen alan "Drenaj Alanı" veya Su Toplama Havzası olarak tanımlanır. Drenaj havzasının sınırı drenaj bölüm çizgisi olarak tanımlanır ve tipik olarak drenaj havasının en yüksek kotlu noktalarından geçer.35 Su Havzasının Belirlenmesi Türkiye 26 adet hidrolojik havzaya ayrılmı ştır. Havzaların ortalama yıllık toplam akı şları 186 milyar m 3 tür. Havza verimleri birbirlerinden farklı olup, Fırat ve Dicle havzalarının toplam ülke potansiyelinin yakla şık % 28,5’ ine sahip oldu ğu görülmektedir. Kaynak: DSI web sayfası TÜRK İYE’N İN SU HAVZALARI36 Kaynak: DSI web sayfası Havza adı Ya ğı ş Alanı (km 2 ) Ortalama yıllık Akı ş (km 3 ) (21) Fırat Havzası 127 304 31,61 (26) Dicle Havzası 57 614 21,33 (22) Doğu Karadeniz Havzası 24 077 14,90 (17) Doğu Akdeniz Havzası 22 048 11,07 (09) Antalya Havzası 19 577 11,06 (13) Batı Karadeniz Havzası 29 598 9,93 (08) Batı Akdeniz Havzası 20 953 8,93 (02) Marmara Havzası 24 100 8,33 (18) Seyhan Havzası 20 450 8,01 (20) Ceyhan Havzası 21 982 7,18 (15) Kızılırmak Havzası 78 180 6,48 (12) Sakarya Havzası 58 160 6,40 (23) Çoruh Havzası 19 872 6,30 (14) Ye şilırmak Havzası 36 114 5,80 TÜRK İYE’N İN SU HAVZALARI Akarsu Akımların Ölçülmesi 1) Belirli bir referans düzlemi üzerinde sürekli su seviye kayıtları alma 2) Su seviyesi ve debisi arasında bir ili şki (anahtar e ğrisi) kurma 3) Seviye kayıtlarını debi ölçümlerine dönü ştürme a şamalarını içerir. Ülkemizde düzenli akarsu ölçümü yapan kurumlar Elektrik İşleri Etüt İdaresi (E İE İ) ve Devlet Su İşleri (DS İ)'dir. Bu ölçümler her hidrolojik yıl (Ekimden bir sonraki yılın Eylül sonuna kadar) için akım yıllıklarında yayımlanırlar.37 Seviye Ölçümleri Akarsularda seviye ölçümleri, dinlendirme kuyusu içinde şamandıra ve kablo düzene ği yada gazlı limnigraf ile yapılır. Küçük derelerde seviye ölçümlerinde ise parshal sava ğı ve di ğer tür savaklar yaygın olarak kullanılır. En yaygın olarak kullanılan savaklar dikdörtgen ve üçgen savaklardır. a) Akarsu akım rasat istasyonu b) Dikdörtgen savak E şeller Debi Ölçümleri Akarsu kanalının belirli bir kesitinden birim zamanda geçen su hacmine akarsuyun debisi denir. ? = = n i i i A v Q 1 Q = Debi (m 3 sn -1 ); v= Hız (m sn -1 ); A= Kesit alanı; i= ait oldu ğu kesim dilimi Akarsu debisinin hesaplanabilmesi için, ölçümün yapıldı ğı kanal kesit alanının ve o kesitteki akarsuyun ortalama hızının bilinmesi gerekmektedir. 38 Ortalama Hız=0,86*Yüzey Hızı AKARSU HIZ ÖLÇÜM YÖNTEMLER İ •Mulineler •Yüzey Filatörleri •Kimyasal Boyalar (Tuzlar, florosin) •Ultrasonik yöntemler Mulineler Yüzey Filatörler Debi Hesaplamalarında Hız-Alan Metodu Hız-alan yöntemi, akarsu yata ğının geometrik özelliklerinden faydalanmaya dayanan bir yöntemdir. Kesit alanı boyunca her bir dü şey kesitte akarsuyun ortalama hızı belirlenir. 2 dü şey kesit çizgisi arasında kalan alan için ortalama hız, her iki dü şey kesitte ölçülen hızların ortalamasıdır. Bu kesit alanı için debi, kesit alanının ortalama hız ile çarpılması ile elde edilir. Her bir kesitten hesaplanan debiler toplanarak, akarsuyun bütün kesit alanında meydana gelen toplam akı ş miktarı hesaplanır. i i i i i d b b v Q ? ? ? ? ? ? - = - + 2 1 1 b i b i-1 b 2 b 1 b 0 d 2 d i-1 d i d i+1 d 139 Debi Hesaplamalarında E ğim-Alan Metodu 2 1 3 2 1 S R n v ? ? ? ? ? ? = v= Hız (m/sn) n= Manning pürüzlülük katsayısı (Bu katsayının de ğeri ço ğu akarsularda 0,02-0,15 arasında de ği şmektedir. S= Kanalın e ğimi R= Kesit alanının kanalın ıslanmı ş çevresine oranı Akarsuyun debisini hesaplamada ihtiyaç duyulan hız yada di ğer ölçümleri yapmak bazı hallerde mümkün olmayabilir. Bu büyük akarsu ta şkınlarında sıkça kar şıla şılan bir durumdur. Bir ta şkın sırasında meydana gelen maksimum debiyi hesaplamada kullanılır. Bunun için ta şkın sırasında kanal boyunca en az üç farklı kesitte maksimum su seviyesi yüksekli ği krest e şeli yardımıyla yada ta şkından hemen sonra moloz izlerinden çıkartılır. Kesit alanları ve bu kesit alanları arasındaki su seviyesi e ğimi etüt edilir ve ortalama hız belirlenir. Hız Manning formülünden hesaplanır ve sonuç olarak ilgili maksimum debi hesaplanır. Seviye-Debi Anahtar E ğrilerinden Debi Hesaplanması Anahtar e ğri, farklı akım rejimlerinde akarsudaki su seviyesi ile akarsu debisi arasında ili şkiyi gösteren e ğrilerdir. Regresyon analizi yapılarak iki de ği şken arasındaki ili şkinin denklemi çıkartılır. Bu denklem yardımıyla seviye de ğerleri debiye dönü ştürülür. Bu seviye-debi ölçümleri akarsu yata ğında olası de ği şiklikleri yansıtmak için sıkça tekrarlanarak anahtar e ğriler güncelle ştirili. 12 8 10 6 4 2 0 0 100 200 300 400 Debi (m 3 /s) Seviye (m)40 Akarsu Hidrografları ve Hidrograf Analizi Akarsu hidrografı, debinin yada su seviyesinin zamana göre de ği şimini gösteren grafiklerdir. Hidrograf analizi, bir havzada meydana gelen yüzey akı ş miktarının hesaplanmasında en yaygın olarak kullanılan metottur. Hem pik akım oranının hem de toplam akı ş hacminin bilinmesi su havzası çalı şmalarının (bilançoların çıkartılması gibi) ve su sa ğlayan ve ta şkın kontrolü yapan yapılarının tasarımında oldukça önemlidir. Devamlı Akarsu Fasılalı Akarsu Hidrograf Bile şenleri Baz akım e ğrisi Yükselim e ğrisi Kret Alçalım e ğrisi Baz akım e ğrisi Zaman Debi, Q Do ğrudan Akı ş Baz akım Do ğrudan akı şın ba şlangıcı Do ğrudan akı şın biti şi Toplam Akı ş hidrografının doğrudan akı ş ve baz akım bile şenlerinin ayrımlanmasında birkaç teknik kullanılır. Bu tekniklerin ço ğu baz akım e ğrilerinin analizine dayanmaktadır.41 Baz Akım E ğrisi t t e Q Q ? - = 0 Q 0 = Belirlenmi ş bir ba şlangıçdeb isi (m 3 /s) Q t = Q o akımından sonra herhangi bir t zamanındaki debi (m 3 /s) ?= Alcalım veya bo şalım katsayısı (gün -1 ) t= Azalım ba şlangıcından itibaren geçen zaman (gün) e= Do ğal logaritma tabanı =~ 2,7183 lnQ-t azalım e ğrisinin (Do ğrunun) e ğimi havzanın bo şalım katsayısını ( ?) vermektedir. ? ln 0 Q Q S t - = Akiferin deposundan ayrılan yeraltı suyunun hacmi (S) Baz Akım Ayırma Teknikleri Baz akımın gerçek miktarı bilinmedi ği durumlarda akarsu hidrograflarından baz akım hidrografını ayırmada birkaç grafiksel metot kullanılır. Baz akım e ğrilerinin analizinde veriler ya ğı şsız dönemleri yansıtmalı ve gözlem istasyonunun membasında akımı düzenleyecek yapılar olmaması gerekir. 2 , 0 * 827 , 0 A N = N= Pik akımdan sonra gecen zaman (gün) A= Drenaj havzasının büyüklü ğüdür (km 2 ) E D B F G C A N gün Debi, Q Zaman42 Alıcı ve Verici Akarsular Mevsimsel Alçalım E ğrisinden Yeraltı Suyu Besleniminin Belirlenmesi (Meyboom Metodu) •Meyboom metodunda birbirini takip eden iki yada daha fazla yıla ait hidrograf verilerini kullanılmakta •Akarsu hidrografı Q logaritmik ölçekte, t ise lineer ölçekte olacak şekilde grafiklendi ğinde, baz akım azalım e ğrisi do ğrusallık gösterir. •Bu metotta baz akımın tamamıyla serbest akiferden bo şalan yeraltı suyundan olu ştu ğu varsayılmaktadır. Gerçekte havzada yeraltı suyu tüketimi varsa, bu kullanımlar analiz sırasında hesaba katılması gerekir.43 Mevsimsel Azalım Yöntemi (Meyboom Metodu) 3 , 2 1 0 t Q V tp = ? ? ? ? ? ? = 1 10 t t tp t V V Hidrografin tam bir alcalım bölümünde akarsuya olan toplam potansiyel yeraltı suyu bo şalımı (V tp ) Q 0 = alcalımın ba şlangıcındaki debi t 1 = alcalım indeksi. Alcalım ba şlangıç debisinin Q 0 ’dan 0,1Q 0 ’a dü şmesi için geçen zaman Bir sonraki yıla ait alcalım e ğrisinin ba şlangıcındaki toplam potansiyel yeraltı suyu bo şalımı hesaplanır. Her ikisi arasındaki fark alcalım e ğrileri arasında meydana gelen yeraltı suyu beslenimidir. Alcalımın sonundaki geri kalan potansiyel yeraltı suyu bo şalımı (V t ) t = alcalımın ba şlangıcı ile sonu arasında geçen zaman Bir akı ş dönemi boyunca bir dizi yeraltı suyu beslenimi meydana geldi ği durumlarda kullanılır. Yeraltı suyu beslenim miktarı alcalım e ğrisinin yukarı do ğru yer de ği ştirme büyüklü ğü ile belirlenebilir. Alçalım E ğrisi Yerde ği ştirme Metodu (Rorabaugh Metodu) Bu metot yeraltı suyu besleniminin drenaj havzası içerisinde da ğılımının yakla şık e şit oldu ğu ve akarsulara yada pınarlara olan tüm yeraltı suyu bo şalımlarının hızlı oldu ğu drenaj havzalarında uygulanabilir. Rorabaugh metodu baz akımın tamamıyla serbest akifer bo şalımından olu ştu ğunu ve akarsu kanalının akiferi tam olarak kat etti ği varsaymaktadır. 44 Alçalım E ğrisi Yerde ği ştirme Metodu (Rorabaugh Metodu) 3026 , 2 ) ( 2 1 1 2 t Q Q G - = 1. Alcalım indeksi hesaplanır(t 1 ). 2. Kritik zaman (T c ) bulunur. 3. Ya ğı ş öncesi ve sonrası alcalım e ğrisi ekstrapolasyonu yapılarak kritik zamandaki Q 1 veQ 2 hesaplanır. 4. Yeraltı suyu sisteminin toplam beslenimi (G) 1 2144 , 0 t T c = Kritik sürede toplam yeraltı suyu beslenimi, akarsuya olan toplam potansiyel bo şalımın yakla şık iki katıdır. Kaynak Suyu Hidrograflarından Akifer Beslenimlerinin Hesaplanması Gözenekli ve karstik akifer boşalımlarından akifer beslenimlerin hesaplanmasında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. ? Q V 86400 = V= Dinamik depo (m 3 ) Q 0 = yeraltı suyu bo şalımı (m 3 /s) ?= bo şalım katsayısıdır (gün -1 ) t alcalım süresidir (gün) Lineer rezervuar modelinde bo şalım(Q) depo hacmi(V) ile do ğru orantılıdır (Q= ?V) G=Q± ?V Bir su yılı içerisinde meydana gelen akifer besleniminin hacmi, ?V= V m -V 0 Q, bir su yılında meydana gelen yeraltı suyu bo şalımı (m 3 ).45 İnfiltrasyon veya Süzülme Ya ğı ş, süzülme, çöküntü alanı depolama ve yüzey akı şı arasındaki ili şki © John F. Hermance March 11, 2003 İnfiltrasyon veya Süzülme İnfiltrasyon; ya ğı şın yer yüzeyinden yeraltına do ğru hareket etti ği, toprak suyunu yeniledi ği, akiferleri besledi ği, ve kurak periyotlar boyunca akarsu akı şlarını destekledi ği bir süreçtir. İnfiltrasyonun hızı; bitki örtüsünün da ğılımı ve türü, yüzeyin durumu, sıcaklık, ya ğı şın şiddeti, topra ğın fiziksel özellikleri ve su kalitesi gibi birçok faktöre ba ğlıdır. Belirli bir drenaj havzası içerisinde, zeminin infiltrasyon kapasitesi genellikle hem lokasyona hem de zamana ba ğlı olarak de ği şim göstermektedir. Alansal de ği şimler zemin türlerinin ve bitki örtüsünün farklılı ğından kaynaklanmaktadır. 46 Süzülmenin büyüklü ğü belirli bir zaman aralı ğında infiltrasyona uğrayan suyun derinli ğini (mm) temsil etmektedir. İnfiltrasyon oranı genellikle mm/dakika cinsinden ifade edilir. Bazen bir alanda meydana gelen infiltrasyonu tanımlama da infiltrasyonun ya ğı şa olan oranı yani infiltrasyon katsayısı kullanılır. Süzülme veya İnfiltrasyon Katsayısı İnfiltrasyon katsayısı =[ İnfiltrasyon (f) / Ya ğı ş (P)] x 100 Süzülme Kapasitesinin Belirlenmesi47 Süzülme Kapasitesinin Belirlenmesi fp= Belirli bir t zamanında infiltrasyon kapasitesi (cm/saat) k= İnfiltrasyon kapasitesinin azalma oranını temsil eden bir sabit katsayı (saat -1 ) fc= Dengedeki infiltrasyon kapasitesi(cm/saat) f 0 =Ba şlangıçtaki infiltrasyon kapasitesi (cm/saat) t= İnfiltrasyonun ba şlangıcından itibaren gecen zaman (saat) f p =f c +(f 0 +f c )e -kt Süzülme Kapasitesi Modeli 48 Ya ğı şın yüzey akı şı, depresyon depolama ve kara akı şa bölünmesi Topra ğın infiltrasyon kapasitesini belirlemede yaygın olarak kullanılan metotlar hidrograf analizi ve infiltrometre çalı şmalarıdır. İnfiltrometreler, yer yüzeyinin altına yerle ştirilen halka veya silindirik kaplardır. Su üzerlerine uygulanır ve sabit derecede tutulur, İnfiltrasyon hızı ile ilgili gözlemler, su miktarının eklenme oranına bakılarak yapılır. Bu ölçümler sadece yapılan alan için do ğru sonuçlar vermekle birlikte tüm alan için genelleme yapmakta kullanılmamalıdır. Süzülmenin Ölçüm Yöntemleri Çift Halka İnfiltrometre Tension İnfiltrometre49 Süzülme Oranının Belirlenme Deneyi Yakla şık dikdörtgen bir kesit alanına göl’ün eni 4 km boyu ise 5 km’dir. Göle iki akarsudan gelen yıllık akı ş miktarı 100 milyon m 3 ’tür. Gölden çıkan akarsuyun yıllık akı şı da 144 milyon m 3 olarak ölçülmü ştür. Göl alanına dü şen yıllık toplam ya ğı ş 500 mm, gölden meydana gelen yıllık buharla şma da 800 mm olarak ölçülmü ştür. Bu verilere göre a) göle olan yeraltı suyu bo şalımını b)drenaj alanında yıllık ortalama ya ğı ş 1200 mm oldu ğuna göre, 200 km 2 ’lik bir alan kaplayan drenaj alanında, yıllık gerçek buharla şma miktarını hesaplayınız. GÖL UYGULAMA50 P E Ggiri ş Rgiri ş Rçıkı ş Yeraltı suyu Ggiri ş GÖL UYGULAMA P + R giri ş + G giri ş –E –R çıkı ş =?S Göl için hidrolojik denklem ?S=0 depoda de ği şim olmadı ğı kabul edilmi ştir. A=4000*5000=2x10 7 m 2 , P=0.5m * 2x10 7 =10 x10 6 m 3 /yıl E=0.8m * 2x10 7 =16 x10 6 m 3 /yıl R giri ş =100 x10 6 m 3 /yıl, R çıkı ş =144 x10 6 m 3 /yıl G=E+R çıkı ş –P-R giri ş = 16 x10 6 + 144 x10 6 - 100 x10 6 - 10 x10 6 = 50x10 6 m 3 /yıl Yeraltı suyu bo şalımı GÖL UYGULAMA Drenaj alanında meydana gelen buharla şma, E= P-R-G = 240 x10 6 -1 0 0 x 1 0 6 - 50 x10 6 = 90x10 6 m 3 /yıl Buharla şma derinli ği (mm) = 90x10 6 /200x10 6 =0,45 m/yıl = 450 mm/yıl Yeraltı suyu bo şalımı, aynı zamanda drenaj alanında meydana gelen beslenmesidir. Drenaj Alanı = 200x10 6 m 2 , P=1.2m * 200x10 6 =240 x10 6 m 3 /yıl R=100 x10 6 m 3 /yıl51 O Ş MNM aHTA ğ Ey Ek K A Yıllık Sıcaklık T( 0 C) 4.6 6.4 10.4 15.1 20.8 27.1 30.8 29.7 25.5 19.2 11.7 6.4 a Sıcaklık indisi ( i) 0.88 1.45 3.03 5.33 8.66 12.92 15.68 14.84 11.78 7.67 3.62 1.45 87.32 1.91 Düzeltilmemi ş PET (mm) 4.69 8.83 22.36 45.66 84.30 139.90 178.74 166.72 124.51 72.32 28.01 8.83 884.86 Gün ı şı ğı enlem düzeltme kats., N m 0.86 0.84 1.03 1.1 1.22 1.23 1.25 1.17 1.03 0.97 0.85 0.83 Düzeltilmi ş PET (mm) 4.03 7.41 23.03 50.22 102.84 172.07 223.43 195.06 128.25 70.15 23.81 7.33 1007.64 Ortalama ya ğı ş, P(mm) 104.8 74.5 77.8 59 29.3 3.4 0.6 0.4 0.8 25.2 49.8 87.7 513.3 İhtiyaç duyulan ilave su (mm) 73.54 168.67 222.83 194.66 127.45 44.95 Bitkilere faydalı su yede ği (mm) 100 100 100 100 26.46 0 0 0 0 0 25.99 100 Su noksanı (mm) 142.22 222.83 194.66 127.45 44.95 Su fazlası (mm) 100.77 67.09 54.77 8.78 6.36 237.76 Gercek ET (mm) 4.03 7.41 23.03 50.22 102.84 29.86 0.6 0.4 0.8 25.2 23.81 7.33 275.54 Gercek yüzey akı şı (mm) 18.9 14.2 17.5 11.8 6.9 1.2 0.4 0.4 0.5 2.1 3.1 4.3 81.3 Süzülme (mm) 156.46 V İRAN ŞEH İR İSTASYONU AYLIK ORTALAMA SICAKLIKLAR HABUR ÇAYI-CEYLANPINAR OVASINA DÜ ŞEN ORTALAMA YA ĞI Ş, ENLEM DERECES İ=37,2 ÇEYLANPINAR OVASI SU B İLANÇOSU CEYLANPINAR OVASI SU B İLANÇOSU Yıllık (%) Gercek ET (mm) 53.68 Gercek yüzey akı şı (mm) 15.84 Süzülme (mm) 30.48 •Kireçtaşı akiferinin beslenme alanı=7607 km 2 •Kaynaklardan olan yıllık bo şalım=1218 x10 6 m 3 •Hesaplanan besleme alanı=1218x10 6 m 3 /0,156m =7785km 2 •Beslenme alanı tahmini yaklaşık %2 fazla 0 50 100 150 200 250 Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz A ğustos Eylül Ekim Kasım Aralık mm su Potansiyel ET Ortalama ya ğı ş Gercek ET Su fazlası Su fazlası Ceylanpınar ovasına ait potansiyel ve gerçek evapotranspirasyon diyagramı52 O Ş MNM aHTA ğ Ey Ek K A Yıllık Sıcaklık T( 0 C) 5.1 6.6 10.1 15.8 21.8 27.8 31.7 26.6 26.6 19.9 13.1 7.4 17.7083 a Sıcaklık indisi ( i) 1.03 1.52 2.90 5.71 9.29 13.43 16.38 12.56 12.56 8.10 4.30 1.81 89.59 1.96 Düzeltilmemi ş PET (mm) 5.30 8.79 20.24 48.65 91.44 147.27 190.50 135.07 135.07 76.47 33.70 11.00 903.50 Gün ı şı ğı enlem düzeltme kats., N m 0.86 0.84 1.03 1.1 1.22 1.23 1.25 1.17 1.03 0.97 0.85 0.83 Düzeltilmi ş PET (mm) 4.5599 7.383 20.845 53.518 111.559 181.145 238.119 158.032 139.122 74.1795 28.641 9.129128 1026.23 Ortalama ya ğı ş, P(mm) 103.7 67.7 67.9 54.2 25.7 2.8 0.5 0.7 1.2 21.4 42.9 81.4 470.1 İhtiyaç duyulan ilave su (mm) 85.8588 178.345 237.619 157.332 137.922 52.7795 Bitkilere faydalı su yede ği (mm) 100 100 100 100 14.1412 0 0 0 0 0 14.259 86.52995 Su noksanı (mm) 164.204 237.619 157.332 137.922 52.7795 Su fazlası (mm) 99.14 60.317 47.055 0.6824 207.195 Gercek ET (mm) 4.5599 7.383 20.845 53.518 111.559 16.9412 0.7 0.7 1.2 28.641 9.129128 255.175 Gercek yüzey akı şı (mm) 3.96 5.98 8.64 7.86 5.88 2.47 0.82 0.51 0.59 1.39 2.17 2.99 43.26 Süzülme (mm) 163.935 URFA İSTASYONU AYLIK ORTALAMA SICAKLIKLAR URFA-HARRAN OVASINA DÜ ŞEN ORTALAMA YA ĞI Ş, ENLEM DERECES İ=37,2 HARRAN OVASI SU B İLANÇOSU HARRAN OVASI SU B İLANÇOSU •Kireçta şının yayılım alanı=4239 km 2 •Kireçta şlarını örten killi seviyenin yayılım alanı=1312 km 2 •Tahmini besleme 4239-1312 =2927 km 2 •Akiferin potansiyel beslenme hacmi=2927*10 6 m 2 *0,163=477 milyon m 3 /yıl Yıllık (%) Gercek ET (mm) 55.19 Gercek yüzey akı şı (mm) 9.36 Süzülme (mm) 35.46 0 50 100 150 200 250 300 Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz A ğustos Eylül Ekim Kasım Aralık mm su Potansiyel ET Ortalama ya ğı ş Gercek ET Su fazlası Harran Ovasına ait potansiyel ve gerçek evapotranspirasyon diyagramı53 Akarsu hidrografından havzanın bo şalım katsayısını hesaplayalım. 1 3 0 0 10 47 , 8 100 3500 1500 ln ln - - - = ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? = = gun x t Q Q e Q Q t t ? ? Meyboom Yöntemi ile Yeraltı suyu Besleniminin Hesaplanması54 UYGULAMA Antalya ili yakınlarında bulunan Kırkgöz karstik kayna ğı üzerinde 1976-1978 yılları arasında yapılan aylık ortalama debi ölçümleri a şa ğıda verilmi ştir. Bu verileri kullanarak ilgili su yılları içinde meydana gelen akifer bo şalım ve beslenim hacimlerini ve karstik akiferin bo şalım katsayısını hesaplayalım. Kaynak Suyu Hidrograflarından Akifer Beslenimlerinin Hesaplanması Su yılı Ek K A O Ş M N My H T Ag Ey 1976 8,35 9,951 12,1 16,4 21,2 19,55 16,564 17,946 16,546 12,854 10,94 9,987 1977 8,276 8,441 10,256 12,81 14,02 14,57 12,96 13,887 13,088 9,213 7,545 8,643 1978 6,437 7,03 7,721 14,641 24,618 24,12 23,213 22,294 18,203 15,554 11,987 10,758 0 5 10 15 20 25 30 Ek K A O Ş M N My H T Ag Ey Ek K A O Ş M N My H T Ag Ey Ek K A O Ş M N My H T Ag Ey Su yılı Debi ,Q (m3/s) 1976 su yılı 1977 su yılı 1978 su yılı Q=441 milyon m 3 Qy=357 milyon m 3 Qy=525 milyon m 355 1 10 100 Ek K A O Ş M N My H T Ag Ey Ek K A O Ş M N My H T Ag Ey Ek K A O Ş M N My H T Ag Ey Su yılı Debi ,Q (m 3 /s) Alçalım e ğrisi, t=180 gün ?=0.00405 gün -1 1976 su yılı 1977 su yılı 1978 su yılı Alçalım e ğrisi, t=180 gün ?=0.00427 gün -1 Alçalım e ğrisi, t=210 gün ?=0.00422 gün -1 Kırkgöz Kaynak Hidrograflarından Akifer Bo şalım Katsayılarının Hesaplanı şı 0,00418 ortalama ? (gün -1 ) 0,00427 11,3 24,4 180 1978 0,00422 6,8 16,5 210 1977 0,00405 11,2 23,2 180 1976 ?(gün -1 ) Q n (m 3 /s) Q o (m 3 /s) ?t(gün) Su yılı Kırkgöz kayna ğında ilgili su yıllarına ait bo şalım katsayıları ve alcalım e ğrisi bilgileri. 604,6 525 79,6 216,9 137,3 1978 317,7 357 -39,3 137,3 176,6 1977 439,5 441 -1,5 176,6 178,1 1976 G (milyon m 3 ) Q (milyon m 3 ) ?V (milyon m 3 ) V n (milyon m 3 ) V o (milyon m 3 ) Su yılı Beslenim Bo şalım Dinamik depo de ği şimi Dinamik depo Kırkgöz kayna ğının 1976-1978 yıllarına ait bilançosu ? Q V 86400 = Kayna ğın ortalama debisi(1976-1978) = (441+357+525)/3 =441 milyon m 3 /yıl Q= 441x10 6 m 3 /31,5x10 6 sn = 14m 3 /sn56 YARARLANILAN KAYNAKLAR • Acar, O., Yolcu, G., Özden, N., Taysun, K. Ş., 2005. Balıkesir-Bigadiç Kocadere Havzası Ya ğı ş ve Akımlarının Ara ştırılması. Proje No: 87110D01. • Bedient, P.B., Huber, W.C., 2002. Hydrology and floodplain Analysis. Third Edition. Prentice Hall. • Chow, V.T., Maidment, D.R, Mays, L.W., 1988. Applied Hydrology. McGraw Hill • Fetter, C.W.. 2001. Uygulamalı Hidrojeoloji (Çeviren Mustafa Af şimli &Kamil Kayabali), Fourth edition, Prentice Hall. • Freeze, R.A., Cherry, J.A., Groundwater, 1979, Prentice Hall. • Korkmaz, N.Ö., 1990. The estimation of groundwater recharge from spring hydrographs. Hydrological Sciences, 35(2). • Maidment, D.R.,1993. Handbook of hydrology. McGraw Hill. • Montgomery, C.W., 1996. Environmental Geology. 7TH Edition. • Uygulamalı Hidrojeoloji Semineri,2005 JMO Ankara. • Viessman, W., Lewis, G.L., Introduction to Hydrology, 2003, Fifth edition, Prentice Hall. 1 Gözenekli Ortamların Genel Özellikleri Gözenekli Ortamlar • En genel anlamda içinde bo şluklar bulunduran bütün katılar gözenekli bir ortam olu ştururlar. Bununla birlikte, örne ğin içi bo ş bir kutu veya kazan gözenekli bir ortam olarak tanımlanamaz. Buna göre, birbirleriyle çe şitli oranlarda ba ğlantıları olan, katı madde içerisinde düzenli veya düzensiz bir da ğılım gösteren bo şlukları olan katılar gözenekli ortam olarak tanımlanabilirler.2 Gözeneklilik Türleri • Birincil Gözeneklilik: Olu şum (çökelme-kristallenme) sırasında olu şan gözeneklilik. Buna tane boyu ve tane da ğılımı etki eder. • İkincil Gözeneklilik: Olu şumdan sonra diyajenez sonrasında, özellikle tektonik etkiler sonucunda kazanılan gözeneklilik türüdür. Kırık-çatlak ve/veya do ğal suların etkisiyle kimyasal çözünme sonucunda kazanılan gözeneklilik, ikincil gözeneklilik olarak adlandırılır. • Sedimanter kayaçlar ve peki şmemi ş çökeller genellikle yüksek gözeneklili ğe sahiptirler. Magmatik ve metamorfik kayaçlar ise genellikle dü şük birincil gözeneklilik ve bazen önemli sayılabilecek ikincil gözeneklili ğe sahiptirler. • Tanelerin yuvarlaklı ğı gözeneklili ğe etki eden bir di ğer faktördür. Yuvarlaklık arttıkça gözeneklilik küçülür. •S ıkı şma da gözeneklili ği dü şüren bir süreçtir. Litolojik birimler üzerlerine gelen örtü birimlerin altında sıkı şarak bo şluklarının bir kısmını kaybederler. G Gö özeneklilik ( zeneklilik (Porozite Porozite) ) Birincil g Birincil gö özeneklilik zeneklilik İ İkincil g kincil gö özeneklilik zeneklilik Çö Çökeller keller Sedimanter Kaya Sedimanter Kayaç çlar lar Ma Ma ğ ğmatik kaya matik kayaç çlar lar Metamorfik kaya Metamorfik kayaç çlar lar3 Vesi Vesik kü üler ler Ba Baz zalt alt Kil Kil Ba Ba ğ ğlant lantı ıl lı ı olmayan g olmayan gö özeneklilik zeneklilik K Küçü üçük g k gö özenekler zenekler Kum Kum Birbirleriyle Birbirleriyle ba ba ğ ğlant lantı ıl lı ı, , ç çok ok say sayı ıda g da gö özenek zenek Etkin Porozite •Birbirleri ile ba ğlantılı olan gözenek bo şlukları etkin, ba ğlantılı olan ve olmayan toplam bo şluklara da toplam bo şluk adı verilir4 Etkin Porozite GÖZENEKL İL İK-ETK İN GÖZENEKL İL İK5 GÖZENEKL İL İK TÜRLER İ İyi Boylanmı ş-Yüksek Gözeneklilik İyi Boylanmı ş-Gözenekli Taneler Yüksek Gözeneklilik Çözünme-Karstik/ İkincil Gözeneklilik Kırık-Çatlak/ İkincil Gözeneklilik Kötü Boylanmı ş- İkincil Mineral Çökelimi Çok Dü şük Gözeneklilik Kötü Boylanmı ş-Dü şük Gözeneklilik • Konglomere • Yüksek porozite, yüksek geçirgenlik6 •G r a n i t •D ü şük porizite, dü şük geçirgenlik • yüksek porozite ve dü şük geçirgenlik7 •D ü şük porozite ve yüksek geçirgenlik Karbontlı kayaçlarda görülen erime bo şlukları, ma ğaralar yüksek porozite ve geçirgenlik8 Gözeneklilik • Taneli kayaçlarda porozite tane çapı da ğılımına, tane şekline, tane dizilimine, çimentolu ise çimentolanma,sıkı şma (kompaksiyon) ve çatlaklılık derecesine göre de ği şir. Tanelerin hepsi aynı çapta ise tane çapından ba ğımsız olarak porozite en yüksektir, de ği şik çaplarda malzeme bir arada bulunuyorsa, porozite en dü şük olarak gözlenir. GÖZENEKL İL İK TÜRLER İ İyi Boylanmı ş-Yüksek Gözeneklilik İyi Boylanmı ş-Gözenekli Taneler Yüksek Gözeneklilik Çözünme-Karstik/ İkincil Gözeneklilik Kırık-Çatlak/ İkincil Gözeneklilik Kötü Boylanmı ş- İkincil Mineral Çökelimi Çok Dü şük Gözeneklilik Kötü Boylanmı ş-Dü şük Gözeneklilik9 Basit kübik dizilim n=1- ?/6=0,48 Rhombohedral dizilim n=1-( ?2/6) ?=0,26 Gözeneklilik ve Tane Boyu-Tane Dizilimi İli şkisi Küre İçin Yarıçap=R Hacim = 4/3 ?R 3 Toplam Hacim = 512R 3 Katı Tanecik Hacmi = 64*4?/ 3 *R 3 8 R Bo şluk Hacmi = Toplam Hacim-Katı Tanecik Hacmi 512R 3 -64 4? / 3R 3 = 64R 3 (8-4 ?/ 3) Gözeneklilik=64R 3 (8-4 ?/ 3)/512R 3 =1/8 (8-4 ?/3) = (1-4 ?/24) Kübik Paketlenme ve Porozite Basit Kübik Kütle merkezli kübik Yüzey merkezli kübik n = 0.48 n = 0. 26 n = 0.2610 Gözeneklilik •P e k i şmi ş (kaya) ve peki şmemi ş çökellerin temel özelliklerini; suyu depolama (tutma) ve iletme (geçirme) özelliklerini belirler. • Bu özelliklerin ba şında çökellerin içerdi ği bo şlukların bir ölçüsü olan gözenekliliktir. • Gözeneklilik, n ile gösterilen boyutsuz bir büyüklüktür. Malzemenin içerdi ği bo şluk hacminin, malzemenin toplam hacmine oranı olarak tanımlanır. •B o şluklu malzemenin doygun durumda ne kadar su içerebilece ğini gösterir. GÖZENEKL İ ORTAMIN GENEL ÖZELL İKLERİ Kesir V V n T V = Yüzde V V n T V × = 100 S V V V e = V T V V V V e - = T V T T V V V V V V e - = / n n e - = 1 1- Gözeneklilik(porozite): Bo şluk Hacminin Toplam Hacime Oranı 2- Boşluk Oranı: Bo şluk Hacminin Katı Hacime Oranı11 Do ğal Malzemelerin Gözeneklilikleri •K u m & Ç a k ıl - % 20 -% 50 • Till - % 10 -% 20 • Silt - % 35 -% 50 • Kil - % 33 -% 60 •K ırıntılı sedimanlar - % 3 -% 30 tipik olarak •K i r e ç t a şı - < % 1 -% 30 • Bazalt - % 1 -% 12 • Tüf - % 14 -% 40 • Pomza - % 87’e kadar •K ırıklı kristalen kayaç - %1 -%512 Gözeneklili ğin belirlenmesinde kullanılan çe şitli yöntemlerden bazıları • Do ğrudan Yöntem: Bu yöntemde gözenekli malzemeden alınan örne ğin toplam hacmi belirlenir. Daha sonra örnek ö ğütülerek toz haline gelen katı kısmın hacmi elde edilir. Buradan gözeneklilik hesaplanır. • Emdirme Yöntemi: Islatan bir akı şkan (örne ğin su) içine tamamen doldurulan örnek, üzerine vakum uygulanarak gözeneklerin akı şkanı tamamen emmesi sa ğlanır. Örnek, emdirme öncesi ve sonrasında tartılır. A ğırlık farkı, akı şkanın yo ğunlu ğu da dikkate alınarak etkin bo şluk hacmi cinsinden hesaplanabilir. Buradan giderek gözeneklilik do ğrudan elde edilebilir. • Yo ğunluk Yöntemi: Bu yöntem, örne ğin kuru birim hacim a ğırlı ğı ( ?d) ile dane birim hacim a ğırlı ğının ( ?s) belirlenmesine dayanır. Gözenekli Ortamın Özellikleri • Dane birim hacim a ğırlık • Kuru birim hacim a ğırlık • Porozite •B o şluk oranı •S u m u h t e v a s ı (gravimetrik) •S u m u h t e v a s ı (Hacimsel) • Doygunluk Derecesi Kat Katı ı Su Su Hava Hava s s s V M = ? a w s s b V V V M + + = ? s b a w s a w V V V V V n ? ? - = + + + = 1 n n V V V e s a w - = + = 1 w b m a w s w v V V V V ? ? ? ? = + + = s w m M M = ? n V V V S v w a w ? = + =13 T v V V n = M a / ? a M w / ? w M w / ? s V T =M T / ? b =M s / ? b T b s s T V V M . . ? ? = = s b b s b s s s b T s s T s M M M M V V n ? ? ? ? ? ? ? ? - = - = - = - = ? ? ? ? ? ? ? ? - = 1 1 1 1 1 1 1 B İR İM HAC İMDE AKI ŞKAN-KATI DA ĞILIMI ve GÖZENEKL İL İK Toplam Hacim •M T : Toplam a ğırlık •M a : H a v a n ın a ğırlı ğı •M s : K a t ı kısmın a ğırlı ğı • Mw: Suyun a ğırlı ğı • VT: Toplam hacım •V a : H a v a n ın hacmi •V s : K a t ı kısmın hacmi • Vw: Suyun hacmi • ?b : Kuru birim hacim a ğırlık • ?a : Havanın yo ğunlu ğu • ?s : Dane birim hacim a ğırlık • ?w : Suyun yo ğunlu ğu YOGUNLU ĞUN ÖLÇÜLMES İ14 Arazide zeminlerin do Arazide zeminlerin do ğ ğal birim hacim a al birim hacim a ğı ğırl rlı ğı ı ğın nı ın n tayini tayini Örselenmemi ş numune alma aparatı (Density drive sampler Kum Konisi(Sand Cone) Topra ğın Yo ğunlu ğu15 Tane boyu s Tane boyu sı ın nı ıflamas flaması ı Sedimanlar Sedimanları ın n Tane Tane Boyu S Boyu Sı ın nı ır De r De ğ ğerleri erleri16 M Mü ühendislik Tane hendislik Tane Ç Çap apı ı S Sı ın nı ıflamas flaması ı Zeminlerin tane boyutu ve Zeminlerin tane boyutu ve da da ğı ğıl lı ım mı ın nı ı belirlenmesi belirlenmesi • Elek Analizi; İri daneli zeminler için (kum, çakıl) • Hidrometre deneyi; ince daneli zeminler için (silt ve kil)17 ELEKLER Elek Analizi18 Elek Analizi Standart Standart Elek Elek Ç Çap apı ı Boyutlar Boyutları ı ve elek analizi i ve elek analizi iç çin gerekli in gerekli Minimum Minimum ö örnek miktar rnek miktarı ı19 Hidrometre Deneyi •Silt ve kil boyutundaki malzemenin zemindeki oranını belirlemede uygulanır. •Stoke Kanunu prensibine dayanarak ince daneli malzemenin topraktaki oranı belirlenir. H İDROMETRE DENEY İ20 PEK İŞMEM İŞ MALZEMELERDE TANE BOYU DA ĞILIM E ĞR İS İ Uniformluluk Uniformluluk Katsay Katsayı ıs sı ı ( (Cu Cu) ) Cu=d 60 /d 10 d d 10 10 =etkin tane =etkin tane ç çap apı ı: tane boyu da ğılım e ğrisi üzerinde %10’a kar şılık gelen tane çapıdır. Cu<4 iyi boylanmı ş Cu> 6 kötü boylanmı ş21 Peki şmemi ş Malzemelerde Tane Boyuna Göre Adlandırma Toprak Tekstürü22 Özgül Verim Sy = V w / V T Özgül Tutum Sr = V r / V T Sy = özgül verim V w = yerçekimi etkisi ile alınabilen su hacmi [L 3 ] V T = toplam hacim [L 3 ] Sr = özgül tutma V r = kılcal kuvvetlerle gözeneklerde tutulan su hacmi [L 3 ] V T = toplam hacim [L 3 ] Etkin Gözeneklilik-Özgül Verim Özgül Verim Deneyi23 Gözeneklilik-Özgül Verim-Özgül Tutulma Tane Boyu İli şkisi y r T y T r T y r b S S V V V V V V V V n + = + = + = = T V Sedimentlerin Sedimentlerin ö özg zgü ül verim de l verim de ğ ğerleri (%) erleri (%)24 Ç Çimentolanmam imentolanmamı ş ı ş çö çökellerde kellerde Tane boyu ve Tane boyu ve ö özg zgü ül verim l verim Aras Arası ındaki ili ndaki ili ş şkiyi kiyi G Gö österen dokusal s steren dokusal sı ın nı ıflama flama üç üçgeni geni25 Etkin Gözeneklilik-Moleküler Çekim Kuvvetleri Na + HO 2 HO 2 HO 2 HO 2 Na + HO 2 HO 2 HO 2 HO 2 Na + HO 2 HO 2 HO 2 HO 2 Na + HO 2 HO 2 HO 2 HO 2 Na + HO 2 HO 2 HO 2 HO 2 Na + HO 2 HO 2 HO 2 HO 2 K İL K İL K İL K İL Ca ++ Ca ++ Ca ++ Ca ++ Ca ++ Killerde Çift Katman Yapısı26 Charbeneau, 2000. Kapiler kuvvetler tarafından tutulan bo şluk suyu Kapiler Kuvvet ve Kılcal Saçak27 Etkin Gözeneklilik-Kılcal Çekim Kuvvetleri F=2 r ?? R=2 r cos ??? 2r ? h Denge durumunda kılcallık nedeniyle olu şan dü şey (yukarı doğru) yöndeki kuvvet, kılcal tüp içindeki su kolonunun a ğırlı ğına (a şa ğı do ğru) e şit olacaktır. Suyun kılcal tüpteki a ğırlı ğı tüpün hacmi ile su yo ğunlu ğu ve yerçekimi ivmesinin çarpımına e şit oldu ğuna göre 2 ?r ? cos ? = g ??r2h olacaktır Burada, ? suyun yo ğunlu ğu ve g yerçekimi ivmesidir. Buradan, h= 2 ? cos ? / g ?r dokanak açısı ? = 0 ise cos ? = 1 dir. Bu durumda, h= 2 ? / g ?r olur. Fetter, 1999. Toprak-Su Karakteristi ği/ Tutulma E ğrisi Su tablasının üzüerinde zeminin su muhtevasının derinlikle de ği şimini temsil etmektedir.28 Charbeneau, 2000. 0 n clay n sand ? r,lay ? r,and Kapiler kuvvletler kilin gözeneklerinde suyu sıkıca tutmakta Kapiler kuvvletler kilin gözeneklerinde suyu sıkıca tutmakta Büyük kum gözenekleri daha dü şük kapiler kuvvetleri mevcut. Büyük kum gözenekleri daha dü şük kapiler kuvvetleri mevcut. Gözenek Büyüklü ğünün fonksiyonu olarak Toprak-Su Karakteristi ği/ Tutulma E ğrisi Doygun Olmayan Zonda Su 100 200 300 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 A B C D Hacimsel Su İçeri ği Su tablasından uzaklık (cm) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -100 -50 -150 -200 Hacimsel Su İçeri ği Basınç Yükü Hava giri ş hacmi Su giri ş hacmi Dolma Bo şama Toprak-Su Karakteristi ği/ Tutulma E ğrisi29 Kapiler basınç zemin su muhtevasının bir fonksiyonu olarak Kapiler basınç (su tablası üzerinde artan yükseklik) 0 -10 3 Su muhtevası n kil n kum kil kum Topra ğın Yüzey Alanı ve tane boyutunun ve şeklinin etkisi30 Kenar Uzunlu ğu Küp Sayısı Toplam Yüzey 1 cm 1 6 cm2 0.1 cm 1000 60 cm 0.01 cm 1000000 600 cm2 0.001 cm 1000000000 6000 cm2 1 µ 1000000000000 6 m2 0.1 µ 1015 60 m2 0.01 µ 1018 600 m2 1 m µ 1021 6000 m2 GÖZENEKL İL İK-ETK İN GÖZENEKL İL İK ÖZGÜL YÜZEY ALANI Darcy deneyi 1856 Kum ile dolu kolon Manometere Bo şalım Kaynak. Glenn Brown http://biosystems.okstate.edu/darcy/ Beslenim31 DARCY DENEYİ • Suyun debisi (Q) kolonun iki uçu arasıda meydana gelen hidrolik yük kaybı (hb-ha) ile doğru orantılıdır. • Suyun debisi akı ş yolunun uzunlu ğu ile (dL) ters orantılıdır. • Suyun debisi (Q) kolonun kesit alanı (A) ile do ğru orantılıdır. A B h a -h b h a h b Kesit alanı(A) Q Q L dL h h KA dL dh KA Q a b ) ( - - = - = Q= Suyun debisi (discharge) [m 3 sn -1 ] A= Kolonun kesit alanı (cross-sectional area ) [m 2 ] dL = Ave B noktaları arasindakı uzaklık [m] h= Hidrolik yük (hydraulic head) [m] dh= hb-ha: A ve B noktaları arasındaki hidrolik yük kaybı [m] Hidrolik e ğim (hydraulic gradient) [ ] boyutsuz; yeraltısuyu akım yönünde birim uzunluktaki hidrolik yük azalmasına hidrolik e ğim denilmektedir. K= Darcy formülünde sabit bir oransallık katsayısı olan K, hidrolik iletkenlik(hydraulic conductivity) olarak tanımlanır. [m sn -1 ]. İleriki konularda ayrıntılı olarak ele alınacaktır. Darcy formülündeki negatif (-) i şareti, suyun hareketinin hidrolik yükün azaldı ğı yönde oldu ğu göstermektedir. = dL dh Darcy Yasası dL dh KA Q - = dL dh K q A Q - = = q= özgül debi yada darcy hızı (specific discharge or darcian velocity) [m sn -1 ] A e n q v = v= gerçek hız [m sn -1 ] ne= etkin porozite yada gözeneklilik [ ] Gerçek hız (v) zahiri hızdan (q) büyüktür. Çünkü suyun hareketi sadece ortamın gözeneklerinde meydana gelmektedir. e ğim= K hidrolik e ğim (dh/dl) özgül debi, q (m/sn) iri daneli kum ince daneli kum32 • Darcy kanunu matematiksel olarak ispatı olmayan deneysel verilere dayalı bir kanundur. Gözenekli ortamlarda suyun hareketinin matematiksel olarak ifade etmek için akı şkanlar mekani ğinin temel prensiplerinden faydalanılmaktadır. Mikroskobik ölçekte gözenekli ortamlarda su moleküllerinin izledi ği yollara bakacak olursak şu sonuçlara varabiliriz: • Suyun izledi ği yollar dolambaçlıdır. • Dolambaçlı bu yolların geometrisini tanımlamak çok zordur. • Gözeneklerin büyüklükleri de ği şmektedir. Bu genel olarak gözenekli ortamda suyun hareketini matematiksel olarak ifade etmeyi zorlaştırmaktadır. • Bu sebeple, gözenekli ortamlardaki kompleks su hareketini matematiksel olarak ifade edebilmek için problemi basitle ştirmemiz gerekmektedir. 33 1. Suyun gözenekli ortamda izledi ği yolların dolambaçlı de ğil düzgün oldu ğu dü şünülmü ştür. 2. Gözeneklerin büyüklüklerinin de ği şken de ğil sabit oldu ğu düşünülmü ştür. 3 Gözenekli ortamın benzer çaplı birbirine parelel ve düzgün bir çok silindirik akım borucuklarından oluştu ğu dü şünülmü ştür. Kesit Alanı A A b Akım borucu ğu m tane akım borucu ğu L a yarıçaplı, birbirine paralel m tane akım borucu ğundan olu şan gözenekli bir ortam dü şünelim. A= gözenekli ortamın kesit alanı A b = akım borucu ğunun kesit alanı A T = bütün akım borucuklarının kesit alanı = m A b =m ?a 2 a= akım boruçu ğunun yarıçapı L= akım borucu ğunun uzunlu ğu m boruçuktan olu şan gözenekli ortamın porozitesi, A a m A A n T 2 ? = = n a m A 2 ? = bir borucuktaki su akımınin debisi, dL dh g Q µ ? ? 8 a 4 - = Bu e şitlik Poiseuille kanunu olarak bilinmektedir.34 Gözenekli ortam m tane borucuktan meydana geldi ğine göre, bu borucuklardan akan toplam suyun debisi (Q T ), Q T =mQ Gözenekli ortamın birim kesit alanından geçen akım miktarı yada özgül debi(q) dL dh g na q A Q T µ ? 8 2 - = = Yukarıdaki formüllerde de ifade edildi ği gibi gözenekli bir ortamdaki suyun hareketini kontrol eden faktörler 1. gözenekli ortamın kesit alanı (A) 2. ortamın porozitesi (n) 3. boruçukların veya gözenklerin büyüklü ğü (a) 4. hidrolik e ğim (dh/dL) 5. akı şkanın yogunlu ğu( ? ) ve viskozitesi ( µ) 6. gözeneklerin şekli, dizilimi, ve pürüzlülü ğü. Poiseuille kanunudaki 1/8 katsayısı, silindirik borucukların geometrisi ifade eden sabit bir sayıdır. Bu sayı gözeneklerinin şekline, pürüzlülü ğüne vb. ba ğlı oldu ğundan her bir de ği şik geometri için farklı olaçaktır. Darcy kanunu ile Poiseuille kanunun kar şıla ştırılması Darcy Kanunu dL dh K q A Q - = = • Deneysel verilere dayalı bir kanun • Darcy kanunda, bir orantı katsayısı olan K, özgül debi ile hidrolik e ğim arasındaki dogrusal ili şkinin e ğimidir. Darcy kanuna göre K (hidrolik iletkenlik), birim hidrolik e ğim altında birim kesit alanı üzerinden gözenekli bir ortamın iletece ği su miktarıdır. dh/dL q ? K=Tan ? 35 Poiseuille Kanunu dL dh g na q A Q µ ? 8 2 - = = • Kavramsal bir modele dayanarak üretilen bir kanun • Gözenekli bir ortamın birbirine parellel e ş yarıcaplı bir çok borucuktan olu ştu ğu varsayılmı ştır. Darcy kanunu, Poiseuille kanunu ile kar şıla ştırıldı ğında, her iki formülünde birbirine benzerlik gösterdi ğini söyleyebiliriz. dL dh K q - = dL dh g a q A Q µ ? 8 2 - = = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = µ ?g a K 8 2 Bu benzerlik, darcy formülünde aslında bir oransallık katsayısı olan K’nın • hem ortamın fıziksel özelliklerine{porozite (n), gözeneklerin yarıçapı (a), dane boyutu da ğılımına, danelerin şekline, yüzeylerin pürüzlülü ğüne, danelerin paketlenme şekline vb. } • hemde akı şkanın özelliklerine {viskozite ( µ), yo ğunluk ( ?)} ba ğlı olarak de ği şebilece ğini göstermektedir. Akı şkanın vizkozitesi ve yo ğunlu ğu kendi sıçaklı ğının bir fonksiyonudur. Dolayısıyla, K’nin de ğeri suyun sıçakı ğına ba ğlı olarak de ği şecektir. 36 Gözeneklerin yarıçapı nicel olarak ölçülebilir bir kavram de ğilidir. Fakat, malzemenin dane büyüklü ğünün veya çapının gözeneklerin büyüklü ğü hakkında nitel olarak bir gösterge te şkil edece ği dü şünülmektedir. Örnek, • Çakıl büyük gözenekli • Silt küçük gözenekli Bu gözlemlere dayanarak, bir kayaçın veya sedimanın hidrolik iletkenli ğini (K) ifade edecek olursak, () ? ? ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? = µ ? µ ? g k K g cd K 2 () 2 10 d c k = k= özgül veya gerçek geçirgenlik(intrinsic permeability). Birimi cm 2 ’dir. Bir di ğer geçirgenlik birimide darcy ‘dir. Hidrojeolojide yaygın olarak kullanılmayan bir birim olup daha çok petrol mühendisli ği alanında kullanılmaktadır. 1 darcy= 0.987 x10 -8 cm 2 1darcy =9.613x10 -4 cm/sn (T=20 o C’deki su için) c= şekil faktörü [ ]. Yeni bir oransallık katsayısıdır ve boyutsuzdur. Malzeminin dane boyutu da ğılımını, danelerin şeklini, dane yüzeylerin pürüzlülü ğünü, danelerin paketlenme şeklini, gözeneklerin şeklini ve ayrıca gözenekli ortamda su akım yollarının dolambaçlı ğını yansıtan bir katsayıdır. Her ortam için c katsayısı de ği şmektedir. d= medyan dane büyüklü ğü (d 50 ) yada etkin dane çapı (d 10 ). Birimi cm’dir. Genellikle dane çapının d 10 ’ e e şit oldu ğu kabul edilir. d 10 elek analizi yöntemi ile belirlenir. 37 Özgül veya gerçek geçirgenlik (k), yanlızca ve yanlızca ortamın özelliklerine ba ğlıdır. Temel olarak, özgül geçirgenlik su akı şının meydana geldi ği gözeneklerin büyüklü ğünün bir fonksiyonudur. Ortalama dane çapının karesi ne kadar büyük olursa, akıma kar şı koyacak kuvvete o kadar az olur. Bazı eski kitaplarda, K geçirgenlik katsayısı olarak ifade edilmektedir. Buda ister istemez K ile k’nın karı şıtırılmasına ve kavram karma şasına neden olmaktadır. Bu noktadan itibaren notlarda, K hidrolik iletkenklik olarak; k ise geçirgenlik olarak tanımlanacaktır. (d 10 ) 2 k e ğim=c E ğer k’yı [cm 2 ] ve d 10 ‘i [cm] olarak alırsak; killer için c=45 kumlar için c=100 38 Tablo. Bazı kayaç ve çökellerin hidrolik iletkenlik ve geçirgenlik de ğerleri. Gravel= çakıl; clean sand= temiz kum; silty sand = siltli kum; silt, loess= silt, lös; Glacial till= Buzul tili; Unweathered marine clay= Bozu şmamı ş deniz kili; Shale= Şeyl; Unfractured metamorphic and igneous rocks= çatlaksız metamorfik ve derinlik kayaları; Karst limestone= karstik kireçta şı; Permeable bazalt= Geçirimli bazalt; Fractured igneous and metamorphic rock= çatlaklı magmatik ve metamorfik kayalar; Limestone and dolomite= kireçta şı ve dolomit, Sandstone= Kumta şı; Unfractured igneous and metamorphic rock= çatlaksız magmatik ve metamorfik kayaç. Kayaçlar Konsolide olmamı ş çökeller • Gözenekli ortamın hidrolik iletkenli ğinin belirlenmesi • Gözenekli ortamların hidrolik iletkenli ği laboratuarda ve arazide ölçülebilir. • Laboratuar ölçümleri arazide toplanan örselenmi ş yada örselenmemi ş örnekler üzerinde gerçekle ştirilir. • Örselenmemi ş numenin alınması genellikle kayaçlar gibi konsolide olmu ş malzemeler için mümkündür. Fakat, kum ve çakıl gibi konsolide olmamı ş sedimanlar için örselenmemi ş numune almak çok zordur. • Hidrolik iletkenlik ölçümleri ortamın belirli bir hacmini temsil eden karot numuneleri üzerinde gerçekle ştirilir. Burada, örne ğin ortamın genelini temsil etti ği varsayılır. Fakat, yeraltı ortamını kendine özgü heterojenli ğinden dolayı, tek bir örnek nadiren ortamın hidrolik iletkenli ği hakkında do ğru bir bilgi sunar. Dolayısıyla, sahada malzemenin hidrolik iletkenli ğin da ğılımını temsil etmek için çok sayıda örnek almak gereklidir. Laboratuar ölçümleri hızlı, ucuz ve arazi ölçümleri ile kar şıla ştırıldı ğında kolaydır. 39 • Labaratuvar Metodları • Doygun ortamların hidrolik iletkenliklerini ölçmek için üç metot yaygın olarak kullanılır. Bunlar sabit seviyeli permeametre, dü şen seviyeli permeametre dane boyutu da ğılımı. • Tane boyutu da ğılımı • Doygun topraklarının hidrolik iletkenli ği dane boyutu da ğılımlarından hesaplanabilir. doygun toprakların hidrolik iletkenli ğini ortalama dane çapı ile ili şkilendiren bir takım formüller mevcuttur. Bunlardan en yaygın olarak bilineni Hazen formülüdür. Hazen formülü etkin dane çapı yakla şık 0,1-3,0 mm arasında olan kumlar için uygulanabilir. Hazen formülü, •K = c ( d 10 ) 2 • Burada; • K= hidrolik iletkenlik (cm/sn) •d 10 = etkin dane çapı (cm) •c = şekil faktörü Tablo. Bazı ortamların c de ğerleri Çok ince kum, kötü boylanmı ş 40-80 İnce kum 40-80 Medyum kum, İyi boylanmı ş 80-120 İri kum, kötü boylanmı ş 80-120 Iri kum, iyi boylanmı ş, temiz 120-150 Shepherd (1989) yayınlanmı ş 19 veri setine dayanarak hidrolik iletkenlikle dane büyüklü ğünü ili şkilendiren a şa ğıdaki formülü geli ştirmi ştir. j cd K 50 = Burada; c= şekil faktörü d50= medyan dane boyutu (mm) j= üst katsayısı j de ğeri tekstürel olarak olgunla şmamı ş sedimanlar için 1,1; tekstürel olarak olgunla şmı ş sedimanlar için ise 2,05 de ğerleri arasında de ği şmekt edi r . Şekilde farklı gözenekli ortamlar için hidrolik iletkenli ğin dane boyutuna göre de ği şti ğini göstermektedir. 40 Figure 16. Farklı gözenekli ortamların hidrolik iletkenliklerinin dane boyutuna göre de ği şimi (VF: çok ince, F: ince, M: orta C: iri, VC: çok iri Shephard, 1989). 41 • Permeametre Laboratuarda malzemenin hidrolik iletkenli ğini belirlemede kullanılan aletlere permeametre denir. Permeametreler kaya yada sediman örne ğini tutan bir kapalı bölmeye sahiptirler. Konsolide olmamı ş örnekler, permeametre bölmesi içerisine yerle ştirilir. E ğer örnekler arazide alındaki numune kapları içerisinde bırakılırlarsa (bu durumda daimi permeametre örnek haznesi olurlar), bu durumda konsolide olmamı ş malzemelerden alınan örselenmemi ş numunenin hidrolik iletkenli ğini belirlemek mümkün olur. E ğer sediman örnekleri, permeametre içerisinde tekrardan sıkı ştırılırsa, sedimanlar sadece örselenmemi ş numunelerin K sına yakla şık bir de ğer göstereceklerdir. Tekrardan sıkı ştırılmı ş numunenin hidrolik iletkenli ği sıkı şma yo ğunlu ğuna ba ğlıdır. K VL Ath = Burada; K= hidrolik iletkenlik L= örne ğin uzunlu ğu A= permeametrenin kesit alanı V= belirli bir t zamanında toplanan su hacmi h= hidrolik yük t= zaman Şekil. Sabit seviyeli permeametre düzene ği. Q gözenekli levha h Örnek L ta şma Q42 Sabit seviyeli permeametre • Sabit seviyeli permeametre deneyi kum ve çakıl gibi gev şek malzemelerde yapılmaktadır. • Bu deneyde arazide mevcut benzeri bir hidrolik e ğimi sa ğlamak önemlidir. Bu deneyde hidrolik yük kaybı silindirik kolonun uzunlu ğunun yarısından fazla olmamalıdır. Bunun nedeni, büyük hidrolik e ğimler türbülans akımlara neden olabilir. Dolayısıyla Darcy kanunu geçerli olmayabilir. • Sabit seviyeli permeametrelerde, permeametre içerisine sürekli su ilave ederek, deney sırasında permeametrenin her iki uçunda hidrolik yük sabit tutulur. Sahadakine benzer hidrolik iletkenlik de ğerleri deneyde sa ğlamak önemlidir. • Debi ölçümleri test sırasında farklı zamanlarda kayıt edilir. Örneğin hidrolik iletkenli ği kolaylıkla darcy yasasından hesaplanabilir. • Sabit seviyeli permeametre deneyin a şamalarını kısaca şöyle sıralanabilir. •1 . Ö r n e ği permeametre içerisine düzgün bir şekilde yerle ştirilir. •2 . Ö r n e ği suyu doygun hale getirmek için permeametre içerisinde yukarıdan a şa ğıya do ğru olacak şekilde bir akım sa ğlanır. • 3. Kolonun taban ve tavanında hidrolik yükleri sabit tutmaya çalı şılır •4 . S ık aralıklarla ( ?t) farklı hidrolik e ğimlerde mezürde biriken su miktarlarını ölçerek Q’yı hesaplayın. • Q=Hacim(V) /Zaman (t) •5 . F a r k l ı Q ve hidrolik e ğim de ğerlerini grafikte çizerek ikisi arasındaki do ğrusal ili şkiyi tespit edin. •6 . D o ğrunun e ğim de ğeri = K ?r243 Dü şen seviyeli permaemetre deneyi Dü şen seviyeli permaemetre deneyi, dü şük geçirgenli ğe sahip kil gibi kohezif malzemelerde uygulanır. Şekil. Dü şen seviyeli permeametre deney düzene ği h 0 Gözenekli levha L Örnek Q h d c d t ( ) () ( ) () 1 2 2 ln h h t d L d K o t c = d c = permeametrenin çapı d t = ince tüpün çapı L=örne ğin uzunlu ğu Ho= ba şlangıctaki hidrolik yük H 1 = t zaman sonraki hidrolik yük t= h o ‘dan h 1 ’e dü şünceye kadar gecen zaman • Arazi Testleri • Arazide akiferi olu şturan jeolojik birimin hidrolik iletkenliklerini, pompaj deneyleri (akifer testleri) ile tespit edebiliriz. Arazide yapılan bu ölçümler daha büyük ölçekte yapılmakta olup formasyonun K’sı hakkında daha do ğru bilgi edinmemizi sa ğlamaktadır. Akifer testleri ileriki konularda ele alınacaktır.44 Yeralt Yeraltı ısuyu suyu ve Su Tablas ve Su Tablası ı45 Üniform olan geçirimli kayalar içerisinde su tablası genelde topografyayı takip eder. Yeraltısuyu akımı su tablasının e ğim yönüne paralel gerçekle şir.46 Su Tablas Su Tablası ı • Yeraltısuyu akı şı yoksa su tablası düzdür • Su tablasının e ğimli olması yeraltısuyu akı şını gösterir • Su tablası yüzey topografyasıyla genelde aynı şekle sahiptir (nemli bölgelerde) • Yeraltısuyu topo ğrafik olarak yüksek kotlu noktalardan dü şük kotlu noktalara do ğru akar (nemli bölgelerde). Hidrojeolojik Birimler Akifer Akifer: : Suyu depolayan ve önemli miktarlardaki suyu yeterli hızla kuyulara ula ştıran bir jeolojik birimdir. Su ta şır ve su iletir Çakıl, kum, kumta şı, karstik kireçta şı vbg. Akitard Akitard: : Su ta şır ve suyu az iletir Killi ince kum, Killi siltli kum, Silt vbg. Akikl Akiklü üd d: : Su ta şır ve suyu iletmez Kil, Siltli Kil. Akif Akifü üj j: : Suyu ne ta şır ne de iletir Granit, Şist, Diyabaz vbg.47 Akifer Kaya Türleri Konsalide olmamı ş Yarı konsolide Kumta şı Karbonat Volkanik Plütonik SERBEST AK SERBEST AK İ İFER ( FER (Unconfined Unconfined aquifer aquifer, , water water table table aquifer aquifer, , Phreatic Phreatic aquifer aquifer) Alttan geçirimsiz bir birimle sınırlan üs sınırı ise yeraltısuyu Tablası olan akiferlere denilmektedir. 48 Ya ğı şla yeraltısu tablasında de ği şim Kaynaklar ve Nehirleri4950 Basınçlı Akifer51 Akifer Özellikleri52 Basınçlı ve Serbest Akiferlerde Beslenme Süreleri Basınçlı akiferler için yeraltısuyu akı şı çok uzun mesafelerden olabilir. TÜNEK AK İFER53 AK İFER TÜRLER İ VE P İYEZOMETR İK YÜZEY54 Karbonatlı Kayalarda Karstla şma • Çatlaklar boyunca ya ğmur suyunun süzülmesi ve kireçta şı ile reaksiyona girerek kayayı çözmesi ve yeraltısuyunun asidifikasyonu •Çözünmü ş kalsitin tekrar cökelimi • Su tablasının düşmesi. H 2 O + CO 2 + CaCO 3 = Ca ++ + 2HCO 3 - Ma ğara geli şimi Sarkıt ve dikit geli şimi55 stalaktit (tavan) stalagmit (taban) Karst topo ğrafyası ve yapıları56 Çatlaklı Kayalar57 Kaynak Türleri ve Geli şimi5859 Yararlanılan Kaynaklar • Prof.Dr. Mehmet Ekmekçi Hidrojeoloji Ders Notları, Hacettepe Üniv.(Yayınlanmamı ş). • http://techalive.mtu.edu/meec • http://www.grow.arizona.edu1 Gözenekli Ortamların Hidrostati ği ? ? = p p p p dp m dp m V m 0 0 ? Gözenekli Ortamlarda Akı şkan Enerjisi W 1 =mgz W 2 =1/2 mv 2 W 3 = Potansiyel Enerji Kaybı Kinetik Enerji Kaybı Elastik Enerji Kaybı Birim Kütleli (m=1) Akı şkanın Potansiyeli= (Toplam Mekanik Enerji)= ?= (w1+w2+w3) ?: Birim kütle ba şına enerji (potansiyel) ? + - + - = ? P P o o v v z z g ? 1 2 ) ( ) ( 2 0 Bernoulli e şitli ği Kot=z Hız= v Basınç= p Yo ğunluk= ? Kot=z 0 =0 Hız= v 0 =0 Basınç= p 0 =0 Yo ğunluk= ? 0 A B2 P A +1/2 ? v 2 A + ?g z A = P B +1/2 ? v 2 B + ?g z B p A / ?g+ z A =p B / ?g+ z B +h L AKI Ş HAL İNDE YÜK KAYBI Yatay Ortam h L =yük kaybı ?? Sürtünme nedeniyle Isı enerjisine dönü şüm!! p A / ?g+ v A 2 /2g + z A =p B / ?g+ v B 2 /2g + z B +h L v 2 /2g: ihmal edilebilir h A + z A =h B + z B + h L ? ? ? AKI Ş HAL İNDE YÜK KAYBI E ğimli Ortam h A + z A =h B + z B + h L ?3 Gözenekli ortamda yeraltısuyu akımının hızı çok küçük oldu ğundan, hız farklılı ğından kaynaklan enerji potansiyelin toplam akım potansiyele katkısı, Bernoulli formülündeki di ğer terimlerle kar şıla ştırıldı ğında çok küçük oldu ğundan ihmal edilebilir yani (v-v o ) 2 =0 Bernoulli formülünde integrali çözebilmemiz için, akı şkanın yo ğunlu ğunun basınça ba ğlı olarak nasıl degi şti ğini yani basınç ile yo ğunluk arasındaki matemetiksel ili şkiyi bilmemiz gerekmektedir. Bu ili şkiye su için de ğerlendireçek olursak ß= Sıkı ştırılabilirlik Katsayısı=4.4 x10 -10 m 2 /N (Pa -1 ) su için ß, belli bir su kütlesi üzerinde uygulanan basınç miktarındaki artı şa kar şın suyun hacminde meydana gelebilecek degi şmeyi ifade etmektedir. Su için ß de ğeri cok küçük oldu ğundan ß(P-P o )<<1 ?= ? o Dolayısıyla ? integralin dı şarısına cıkarılabilir. [ ] ) ( 1 0 0 P P - + ? ß ? ? ? ? = P P P P dP dP o 0 1 1 ? ? Gözenekli Ortamlarda Akı şkan Enerjisi Gözenekli Ortamlarda Akı şkan Enerjisi Bernoulli e şitli ğini tekrar yazacak olursak, Her iki tarafıda g’ye bölersek, z o = 0; P o = 0 (Referans noktası) h= z+ ? g P P z z h O ? - + - = ) ( 0 ? ? O P P z z g - + - = ) ( 0 g P z h ? + =4 h= [m, cm] = hidrolik yük : Birim a ğırlıktaki su kütlesini belli bir referans noktasından farklı bir noktaya getirmek için gerekli enerji miktarıdır. Hidrolik yükün iki bile şeni vardır. z= yerçekimi veya kotsal yük [m, cm], ölçüm yapılan noktanın referans noktasından (genelde deniz seviyesi= 0m) olan yüksekli ğinden kaynaklanmaktadır. ?= basınç yükü [m,cm], referans noktasından belli bir yükseklikte bulunan ölçüm noktasındaki suyun basınçından kaynaklanmaktadır. Gözenekli ortamlarda suyun hareketi hidrolik yükün büyük oldu ğu yerden küçük oldu ğu yere do ğrudur. Yeraltısuyu sistemlerinde birim su kütlesinin enerjisini yani akım potansiyelini do ğrudan tespit etmemiz çok zordur. Onun yerine, kolayca ölcebilece ğimiz hidrolik yük kullanılmaktadır. mg W h T = h= z+ ? Hidrolilk yük Hidrolik yük ölçümleri, yeraltısuyu akımını karekterize etmek ( örne ğin, akımın yönü ve hidrolik e ğim miltarı), akiferlerin hidrolik özelliklerini (K, T, ve S) belirlemek ve bir bölgedeki yeraltısu kaynaklarının çekiminin etkilerini de ğerlendirmek için gerekli olan önemli bir bilgidir. Labaratuvarda, hidrolik yük su seviyesi kotunun belirlendi ği manometre kullanarak ölçülür. Arazide, yeraltının doygun bölgesindeki belirli noktalardaki hidrolik yükü ölçmek için piyezometreler kullanılır. Piyezometre aslında ince uzun bir borudan ba şka bir şey de ğildir. Piyezometrelerin üst ve alt kısmı açıktır Piyezometreler bir profil içerisindeki ölçüm noktasına delinmi ş borulardır. Su seviyesi piyezometre içerisinde ölçüm noktasındaki basınç yüküne e şit seviyeye ula şıncaya kadar yükselir. Piyezometredeki su seviyesi kotunun referans noktası olan deniz seviyesinde olan yüksekli ğine hidrolik yüke e şittir. Arazide piyezometrede yükü ölçmenin en yaygın yolu piyezometre su seviyesine olan uzaklı ğın ve piyezometre borusunun üst kısmının kotunun bilinmesi gereklidir. Piyezometredeki hidrolik yük, piyezometre borusunun üst kotunu piyezometredeki su derinli ğinden çıkartarak hesaplanır.5 Arazide basınç ve kot yükü Gözenekli Ortamlarda Hidrolik Yükün Ölçülmesi Kuyu-Piyezometre6 Hidrolik yük Kuyulardaki su seviyesine olan derinli ğin ölçülmesinde kullanılan metodlar (1) çelik metre şeridi, (2) kuyu düdü ğü, (3) bublers, (4) basınç dönü ştürücü, (5) şamandıra şeklinde çalı şan su seviyesi kayıt çihazı and (6) akustik metodlar. Bunlardan, kuyu düdü ğü en yaygın olarak kullanılanlarıdan biridir Hidrolik yükün arazide ölçülmesi Prob Su tablası Çelik şerit metre ıslanmışş erit metre kısmı su seviyesi derinli ği Elekrik Kablo Yer yüzeyi a b a) Çelil şerit metre b) kuyu düdü ğü Kuyu düdü ğü7 Gözenekli Ortamlarda Hidrolik Yükün Ölçülmesi Doygun Ortam-Piyezometre h= ?+z h ? Gözenekli Ortamlarda Hidrolik Yükün Ölçülmesi Doygun Olmayan Ortam- Tansiyometre z h h=z- ? ?: negatif basınç yükü ?8 Yüzeyaltında Su Basıncı A noktası üzerindeki su basıncı (negatif) B noktası üzerindeki su basıncı (pozitif) Doygun Olmayan (vadoz) Bölge Ye r a l tısuyu (Doygun bölge) Su tablası A B h=z- ? ? z h h: negatif basınç yükü ? h z h= ?+z Yüzeyaltında Su Basıncının Derinlikle De ği şimi9 H İDROL İK GRADYAN P = 0 (= P atm ) Basınç yükü (su yüzeyinin altında derinlikle artar.) Basınç Yükü Yükseklik Yük10 Kot yükü (referans kotu üzerinde artar.) Kot yükü Yükseklik Yük Referens kot P = 0 (= P atm ) Toplam hidrolik yük (sabit: hidrostatik denge) Basınç yükü Kot yükü Yükseklik Yük Referans kot11 Gözenekli Ortamların Hidrodinami ği Hidrolik E ğimin Hesaplanı şı Hidrolik e ğim yeraltısuyu akımı için itiçi kuvveti temsil etmektedir. Hidrolik e ğim, Darcy kanununda tanımlandı ğı gibi akım yönünde birim uzunluktaki hidrolik yük azalmasıdır. İki piyezometre arasındaki hidrolik e ğim. () () [] () dh dl zz zz hh zz = +-+ - = - - ?? 22 11 21 21 21 () () Burada 1 ve 2 alt üstleri piyezometre numaralarını temsil etmektedir. Hidrolik e ğim hem do ğrultusu hemde büyüklü ğü ile karekterize edilen bir vektördür. Hidrolik e ğimin x, y, ve z eksenlerinide 3 bile şeni vardır. Herbir bile şen, o eksen boyunca hidrolik yükün ne hızla de ği şti ğini göstermektedir. İki boyutlu akım için, hidrolik e ğimin akım yönünde hem yatay hemde dü şey bile şkesi vardır.Hidrolik e ğimin do ğrultusu hidrolik yük de ği şiminin en hızlı oldu ğu do ğrultu ile çakı şmaktadır. Bu do ğrultu hidrolik iletkenli ğin yöne ba ğlı de ği şmedi ği durumlarda (K x =K y =K z ) e ş hidrolik yük çizgilerine dik yöndedir ve yeraltısu akım do ğrultusu ile çakı şmaktadır. 12 Hidrolik e ğim L L Hidrolik e ğim H İDROL İK GRADYAN 1000 m dh/dl=(415-411)/500=(20-16)/500=0.008 dh/dl=(32-27)/1000=5/1000=0.005 Yeraltısuyu hidrolik yükün azaldı ğı yönde hareket eder.13 Yatay ve Dü şey Hidrolik E ğimler Belirli bir sahada, hidrolik e ğimin yatay bile şkesini belirlemek için yeraltında aynı seviyeye yerle ştirilen üç veya daha fazla kuyuda yada piyezometrede su seviyesi ölçimleri gerekmektedir. Üç kuyu ile çevrelen bir alanda yeraltısuyu akımının do ğrultusunu ve yatay hidrolik e ğimini belirlemede üç nokta probleminden yararlanılır. Bu metod özellikle yeraltısuyu akımını karakterize etmede çok sayıda kuyunun mevcut olmadı ğı durumlarda faydalıdır. Üç nokta probleminin uygulanı şı a şa ğıda bir örnek üzerinde açıklanmı ştır. Belirli bir lokasyonda hidrolik e ğimin dü şey bile şkesi farklı derinliklere bir kaç piyezometre yerle ştirerek ve her piyezometrede hidrolik yükü ölçerek belirlenebilir. Piyezometre yuvasından elde edilen hidrolik e ğim verileri bir profil boyunca dü şey yeraltısuyu do ğrultusu hakkında ip uçları sunar. h h 1 (x 3 ,y 3 ) y x (x 1 ,y 1 ) (x 2 ,y 2 ) h 3 h 214 3 Nokta problemi 3 Nokta problemi1516 E ş potansiyel e ğriler yardımıyla alıcı ve verici nehirlerin belirlenmesi Alıcı akarsular: Konveks e ş potansiyel çizgileri Yeraltısuyu bo şalım zonu Akımda net artı ş Verici akarsular: Konkav e ş potansiyel cizgileri Yeraltısuyu beslenim zonu Net akım kaybı Freeze and Cheery (1979) Yeraltısuyu akım yönü e ş potansiyel e ğrilerine diktir potansiyel = gravite • hidrolik yük = g • h ~ h Ortalama yeraltısuyu akım hızı 0.5-1.5 cm/day 10 cm/yr (masif kristalen kayalar) 100 m/day (çimentolanmamı ş çakıl)17 Note: No flow directions.18 Heterojenlik-Anizotropi19 HOMOJENL İK VE HETEROJENL İK KAVRAMLARI Jeolojik formasyonların hidrolik iletkenlikleri lokasyona göre de ği şiklik gösterebilirler. E ğer K’nınde ğeri jeolojik bir formasyon içerisinde lokasyona göre de ği şmiyor ise bu formasyonlara Homojen formasyonlar, de ği şiyor ise de Heterojen formasyonlar denilmektedir. Homojen ortamlarda K (x,y,z) =c=sabit bir sayıdır; yani Kx1=Kx2; Kz1=Kz2. Heterojen ortamlarda ise K (x,y,z) ? c; yani Kx1 ?Kx2; Kz1 ?Kz2. Kx1 Kz1 Kz2 Kx1 Kx1 Kz1 Kz2 Kx2 Jeolojik ortamlarda görülen heterojenlikleri üç büyük sınıf içerisinde toparlayabiliriz. •Heterojenli ğe ilk örnek, yaygın olarak sedimanter kayaçlarda ve konsolide olmamı ş, gev şek malzemelerde görülen tabakalanmadır. K 4 K 3 K 2 K 1 Jeolojik formasyon, herbiri kendi içerisinde homojen olan tabakalardan olu şmaktadır. Formasyonu bir bütün olarak de ğerlendirdi ğimizde ise, tüm sistem heterojen olarak dü şünülmektedir. Tabakalanmalı heterojenlikte, tabakaların hidrolik iletkenlik (K) katsayıları arasında 1010-13 kata varan bir fark gözlenebilir. Buna örnek olarak kilta şı ve kumta şı tabakalanmasını verebiliriz. •K de ğerlerinde gözlenen bu derecedeki farklılı ğa bir örnekte faylanmanınya da büyük ölçekli stratigrafik yapıların neden oldu ğu süreksizlik heterojenli ğidir. En yaygın olarak görülen bir süreksizlik yapısı sokulum kayaçlarının konta ğıdır. Kireçta şı Granit20 Sıkça görülen bir di ğer heterojenlik, jeolojik bir formasyonun kendi içerisinde yanal olarak de ği şim göstermesidir. Bu tür yapılar, alüvyon yelpazelerini ve deltaları olu şturan sedimantasyon olaylarının bir sonucudur. Jeolojik formasyon sınırı K 1 K 2 K 32122 İZOTROP VE AN İZOTROP KAVRAMLARI Jeolojik bir formasyon içerisinde her hangi bir noktada hidrolik iletkenlik de ğeri, ölçüm yapılan dogrultuya ba ğlı de ğil ise bu formasyonlara o noktada izotroptur, şayet ba ğlı isede anizotroptur denilmektedir. Izotrop ortamlarda Kx1=Kz1; Anizotrop ortamlarda Kx1 ?Kz1. Kx1 Kz1 Kx1 Kz1 İZOTROP VE AN İZOTROP KAVRAMLARI Ço ğu kayaçların doğasında do ğrultusal nitelikler mevcuttur. Metamorfık kayaçlarda görülen şistozite yapıları, sedimanter kayaçlardaki yatay tabakalanmalar, bazaltlardaki sütun yapıları bu niteliklere örnek olarak verilebilir. Bu gibi kayaçlardan alınan örneklerden elde edilen hidrolik iletkenlik de ğerleri tüm dogrultularda e şit olmayacaktır. Anizoptropi ölçe ğe ba ğlı bir kavramdır. Örne ğin, dane boyutu ölçe ğinde anizotropi, sedimantasyon ve üzerleyen malzemelerin basınçından dolayı, düz yüzeyli danelerin (minerallerin, örne ğin killer) en uzun eksenleri boyunca tabakalanma düzlemine parelel olarak şekilde çökelmesi sonucunda meydana gelir. Akımzor K z Akımko l ay K x K x > K z23 K e,v K e,h24 İZOTROP VE AN İZOTROP KAVRAMLARI Arazi ölçe ğinde tabakalanma heterojenli ğininden dolayı, 100:1 hatta daha büyük de ğerlere varan bölgesel anizotropilikler görmek mümkündür. Tablo 3.3. Bazı kayaçların anizotropi karakterleri (Domenico, Schwartz,1990). 10 -14 10 -14 Tuz 10 -15 -10 -13 10 -14 -10 -12 Şist 2.5x10 -13 -5x10 -11 5x10 -13 -10 -10 Kumta şı 5x10 -10 -5x10 -8 10 -9 -10 -7 Kireçta şı, Dolomit 5x10 -11 -5x10 -9 10 -10 -10 -8 Kireç 10 -15 -10 -13 10 -14 -10 -12 Anhidrat Dü şey permaibilite(m/sn) Yatay permaibilite (m/sn) Kayaç türü Heterojenlik ve Anizotropi Kx Kz x 1 ,z 1 x 2 ,z 2 Kx Kz x 1 ,z 1 x 2 ,z 2 Kx Kz x 1 ,z 1 x 2 ,z 2 Kx Kz x 1 ,z 1 x 2 ,z 2 Heterojenlik: Konuma göre de ği şkenlik Anizotropi: Yöne göre de ği şkenlik Homojen- İzotrop Homojen-Anizotrop Heterojen- İzotrop Heterojen-Anizotrop25 TABAKALAR ARASINDAK İ SINIRLAR Akımın tabakalanmaya parelel veya normal olmadı ğı durumlarda akım çiz ğilerinin anizotropi’den dolayı tabaka sınırlarında kırılarak yansıdı ğını gözlemlemekteyiz. A şa ğıdaki sistemde K1>>K2. K de ğerleri arasındaki farklılık akım çizgilerinin kırılma oranını kontrol etmektedir. Aradaki fark ne kadar büyük olursa kırılmada o derecede büyük olaçaktır. Tanjant kanunu; yeraltısuyu akım çizgilerinin jeolojik sınırlarda nasıl kırıldı ğını ifade etmektedir.2627 Katmanlı Sistemlerde AkımA ğlarının Kesit ve Plan Görünümleri Akım Çizgisi Birim kesit alan Akım Çizgisi AKIM A ĞI: E ŞPOTANS İYEL E ĞR İLER VE AKIM Ç İZG İLER İ PLAN KES İT28 AK İFER S İSTEMLER İNDE SUYUN DEPOLANMASI Basınçlı bir akiferde açılmı ş bir su kuyusunu ele alalım. Akiferin yanlardan sınırlanmadı ğını düşünelim. Bu durumda pompajla çekilen su akiferin açık olan yan sınırlarından gelecektir. Şimdi bütün kenarlarından kapalı bir basınçlı akifer dü şünelim. Bu tür sistemlerde pompajla çekilen su ise doğrudan akiferin deposından sa ğlanacaktır ( ?depo<0). Pompaj sırasında suyun genle şmesi ve akifer matriksinin konsolidasyonu sayesinde akiferden su almaktayız.29 Poröz ortamın sıkı şabilirli ği yada konsolidasyonu: •Yeraltında herhangi bir düzlem üzerinde etkiyen toplam stres o düzlemi üzerleyen zeminin ve zemin suyunun a ğırlı ğından dolayıdır. •Toplam stres gözenekli ortamın kısmen daneli iskelet yapısından kısmende gözeneklerdeki suyun basınçından kaynaklanmaktadır. •Toplam stresin akı şkandan kaynaklanmayan kısmına efektif stres denilmektedir. Bu stres gözenekli ortamın danelerine uygulanır. Toprak danelerinin yeniden düzenlenmesi ve bunun sonucunda dane iskeletinin kompresyonu toplam stresdeki de ği şimin de ğil efektif stresdeki de ği şimin bir sonuçudur. 30 Serbest akiferlerin depolama özelliklerinde genellikle gravite drenaji baskındır. Serbest akiferlerde depolama ÖZGÜL VER İM ÖZGÜL VER İM Serbest akiferlerde depolama Serbest akiferlerin depolama özelliklerinde genellikle gravite drenaji baskındır.31 ÖZGÜL DEPOLAMA. ÖZGÜL DEPOLAMA. Basınçlı akiferlerin depolama özellikleri genellikle elastik etkiler denetler. Basınçlı akiferlede depolama Basınçlı akiferlerde depolama AKİFER İ SIKI ŞTIRIYORUZ”.32 Basınçlı akiferlerde depolama AKİFER İ SIKI ŞTIRIYORUZ Basınçlı akiferlerde depolama Bir miktar su bırakır: ?V w33 Basınçlı akiferlerde depolama ÖZGÜL DEPOLAMA. Birim kesit alanı Potensiyomet rik yüzey Akifer Gecirimsiz tabaka Gecirimsiz tabaka Potensiyometr ik yüzeydeki birim azalma Akifer Su tablasındaki birim azalma Su tablası Basınçlı akifer Serbest akifer Birim kesit alanı Özgül Depolama (Ss) hidrolik yükün birim azalması halinde akiferin birim haciminin verece ği suyun hacimidir. Birimi [m -1 ]. Tipik Ss de ğerleri ~3 x10 -6 m -1 ’d ir . () () g n S dh V gdh V n S dh V dV S S T T S T W S ? ß ? ? ß ? ) ( + = - + - = - =34 Basınçlı Akiferlerde Akiferin depolama katsayısı (S), hidrolik yükün birim azalması halinde akiferin birim kesit alanından alınabilecek suyun miktarıdır. Boyutsuzdur. S=Ss.b [ ] b: akiferin suya doygun kalınlı ğı [m] Depolama katsayısı basitce akiferin dü şey kolonundan alınabilecek su miktarıdır. Dü şey olarak entegre edilmi ş bir niceliktir. Depolama katsayısı sadece yatay akımlar için uygulanır. Depolama katsayısı basınçlı akiferlerde 5x10 -3 – 5x10 -5 arasında bir de ğerdedir. Basınçlı akiferlerde suyun ve akifer malzemesinin sıkı şması sonucu akiferin üretece ği su miktarı çok azdır. Bu akiferlerin önemli miktarlarda su üretebilmesi için geni ş alanlarda büyük hidrolik yük de ği şiminin meydana gelmesi gerekmektedir. Serbest akiferlerde S=n e Serbest akiferlerde depolama katsayı özgül verim olarak adlandırılmaktadır . Özgül verim (Sy), su tablasındaki birim dü şmeye kar şın akiferin birim yüzey alanından gravitenin etkisiyle bo şalan su miktarıdır. Sy birimi : [ ] yada % Sy< n Sy= n- Sr Sr = su tutma kapasitesi [ ] yada % , gravite drenajı sonunda gözeneklerde kalan su miktarına denilmektedir. 35 Depolama Katsayısı Serbest akiferlerin özgül verimi basınçlı akiferlerin depolama katsayısından çok büyüktür. Özgül verim de ğerleri 0.01- 0.3 arasında de ği şmektedir. Serbest akiferin deposundan bırakılan suyun önemli bir kısmı gözeneklerin gravitenin etkisiyle drenajıyla sa ğlanmaktadır. Yüksek Sy de ğerleride bundan dolayıdır. Basınclı akiferlerin deposundan bırakılan sular ise suyun genle şmesi ve akiferin sıkı şması sonucu elde edilmektedir. Serbest akiferlerde toplam depolama elastik depo ve özgül verimin bir toplamıdır. S= Sy +Ss.b Basınçlı akiferlerde toplam depolama elastik depoya e şittir. S= Ss. b Akifer iletgenli ği (Transmisivity): Birim hidrolik e ğim altında birim alandan akiferin ileteçe ği su miktarıdır. İletgenli ği 0.015 m2/sn’den yüksek olan formasyonlar su çıkartma amacıyla i şletilebilirler. T= K b Birimi m2/gün; m2/sn vb.. K= akiferin hidrolik iletgenli ği b= akiferin doygun kalınlı ğı361 KUYU H İDROL İG İ Kuyu Hidroli ği Su kuyusu, bir akiferden ekonomik miktarlarda su çekmek için dizayn edilmi ş hidrolik bir yapıdır. Su kuyusunun in şaatı : Uygun sondaj metodunun seçimi Uygun kuyu tamamlama malzemesinin seçimi Kuyu ve akifer performansının analizi ve yorumlanması a şamalarından olu şmaktadır. 2 Su Kuyusu AK İFER TESTLER İ Akiferin T ve S’ nin belirlenmesinde kullanılır. Bu veriler Kuyuların yerle ştirilecekleri yerlerin seçiminde ve kuyuların veriminin belirlenmesinde Dü şüm miktarını tahmin etmede Bölgesel yeraltısuyu akımını anlamada Matematiksel modellemelerde yaygın olarak kullanılır.3 Polar Kordinat Sistemi Pompaj kuyusu Terminolojisi Statik Su Seviyesi;(h o ) Kuyudan su çekimi (pompaj) ba şlamadan önçe dengedeki su seviyesidir. Dinamik Su Seviyesi;(h) Pompaj anındaki su seviyesidir. Dü şüm (s = h o - h) Dinamik ve statik su seviyesi arasındaki farktır. Kuyu verimi (Q) Birim zamanda pompalan su hacmidir. Özgül Kapasite (Q/s) Birim dü şümdeki kuyu verimidir. h o h s Q4 Dü şüm Konisi Dü şüm Konisi56 Dü şüm Konisi7 Dü şüm Konisi Pompaj kuyusu merkezli dü şük basınçlı bir zon olu şturulur. Dü şüm pompaj kuyusunda maksimumdur ve kuyudan radyal olarak azalır. Hidrolik e ğim pompaj kuyusundan uzakla ştıkça azalır ve şekil ters dönmü ş bir koniye benzer, bu nedenle dü şüm konisi olarak adlandırılır. Dü şüm konisi farklı jeolojik sınırlardan kaynaklanan su giri şi çekilen su miktarına e şit oluncaya kadar zaman içerisinde geni şler. Dengedeki dü şüm konisinin şekli akifer malzemesinin hidrolik iletkenli ği tarafından kontrol edilir. Dü şük K h ‘li akifer Yüksek K h ‘li akifer Dengeli rejimde kuyuya radyal akım-Basınçlı akifer8 DENGEL İ REJ İMLERDE KUYU H İDROLI Ğİ Polar kordinat sisteminde yeraltısuyu akım denklemi : ? 2 h/ ? r 2 + (1/r)( ?h/ ?r) = 0 Burada: r = Kuyudan radyal uzaklık Dengeli rejimde kuyuya radyal akım-Basınçlı akifer Basınçlı akiferde, dü şüm konisi pompalama kuyusundan uzakla ştıkça de ği şmektedir. Yatay akımlar için, her r yarıçap uzaklıkta Darcy yasasından Q hesaplanabilir; Q = -2 ?rbK dh/dr Bir kuyuya dengeli rejimde radyal akım için9 Dengeli rejimde kuyuya radyal akım-Basınçlı akifer Entegralini çözersek, Kuyuda r = r w iken h = h w : Q = 2 ?Kb[(h-h w )/(ln(r/r w ))] -Özetlersek, h artan r uzaklı ğı ile artmaktadır, maksimum hidrolik yük= h 0 . Dengeli rejimde kuyuya radyal akım-Basınçlı akifer Kuyu yakınlarında akiferin iletkenli ği(T), pompalama kuyusundan r 1 ve r 2 mesafedeki gözlem kuyularında h 1 ve h 2 hidrolik yükleri gözlemleyerek tahmin edilebilir. T = Kb = Q/(2 ?(h 2 -h 1 ))ln(r 2 / r 1 )10 THIEM DENKLEM İ ) ln( 2 ) ( w w r r T Q h r h ? + = Thiem formülü ) ln( 2 w w r R T Q h H ? + = Dengeli rejimde kuyuya radyal akım-Serbest akifer11 DUPUIT FORMULÜ Akımın Dü şey Bile şene Sahip Oldu ğu Alanlar12 dx dh KA Q - = A=W.h(x) dx dh ) x ( KWh Q - = Akiferin birim geni şli ğinden (W=1) geçen toplam akım dx dh ) x ( Kh Q - = ? ? - = 2 1 2 1 x x h h dx K Q dh ) x ( h x K Q 2 h 2 - = L 2 h h K Q 2 2 2 1 - - = Dupuit-Forchheimer Akım E şitli ği Serbest Akiferde Toplam Akım (Dupuit Varsayımları Ve Dupuit-Forchheimer Akım E şitli ği) DUPUIT-FORCHHEIMER (1901) AKIM E ŞİTLİĞ İN İN GEOMETR İK VE F İZ İKSEL ANLAMI L 2 h h K Q 2 2 2 1 - - = Parabol denklemi!!!13 Dupuit Varsayımlarının Geçerlili ği L>= 1.5 - 2 h Dengeli rejimde kuyuya radyal akım-Serbest akifer Dupuit varsayımını kullanarak; homojen, izotrop ve yatay serbest akiferde darcy yasasını kullanarak kuyudan çekilecek su miktarını hesaplayabiliriz: Q = -2 ?Kh dh/dr Entegralini alırsak, Q = ?K[(h 2 2 -h 1 2 )/ln(r 2 / r 1 ) K için çözersek, K = [Q/ ?(h 2 2 -h 1 2 )]ln (r 2 / r 1 ) Burada h 1 ve h 2 pompaj kuyusundan r 1 ve r 2 uzaklıkta bulunan yakın gözlem kuyularındaki hidrolik yük ölçümleridir.14 Birden fazla (Multiple) Kuyu Sistemleri İçin Dü şüm konileri örtü şen birden fazla kuyu için süperpozisyon kuralı uygulanabilir. -Bir kaç pompaj kuyusunun etki alanı içerisindeki herhangi bir noktada dü şüm basınçlı bir akiferde her bir kuyuda meydana gelen dü şümlerin toplamına e şittir. Birden fazla (Multiple) Kuyu Sistemleri İçin Süperpozisyon kuralı bir sınır yakınında kuyuya olan akımlar içinde uygulanabilir Örnek: Sabit su seviyeli bir nehir yakında pompaj15 Birden fazla (Multiple) Kuyu Sistemleri İçin Bir di ğer örnek: Geçirimsiz bir sınır yakınında kuyudan pompaj Birden fazla (Multiple) Kuyu Sistemleri İçin Önce bahsedilen süperpozisyon kuralı ayrıca bir sınır yakınında kuyu alımları için ayrıca uygulanabilir. x w uzaklıkta sınırın di ğer tarafına görüntü kuyular yerle ştirerek e şde ğer hidrolik ko şullar temsil edilebilir. Görüntü kuyuların kullanımı sınırlı bir akiferinin sınırsız bir akifere dönü şümü sa ğlar, öyle ki kapalı çözüm metodu kullanılabilir.16 Birden fazla (Multiple) Kuyu Sistemleri İçin • Pompaj kuyusu ve besleyen görüntü kuyu için bir akım a ğı - İki kuyu arasında sabit hidrolik yüklü akım çizgilerini göstermektedir. Birden fazla (Multiple) Kuyu Sistemleri İçin17 Birden fazla (Multiple) Kuyu Sistemleri İçin Dengeli rejimde herhangi bir (x,y) noktasında dü şüm : s = (Q/4 ?T)ln Burada (±x w ,y w ) enjeksiyon(besleme) ve pompaj kuyularının yerleridir Bu durum için, y w = 0. (x + x w ) 2 + (y - y w ) 2 (x - x w ) 2 + (y - y w ) 2 Birden fazla (Multiple) Kuyu Sistemleri İçin Dengeli rejimde her noktadaki (x,y) düşüm; s’ = (Q/4 ?T)[ ln {(x + x w ) 2 + y 2 } –l n{ ( x –x w ) 2 + y 2 } ] Burada pozitif terim pompaj kuyusu için negatif terim enjeksiyon kuyusu için kullanılmaktadır. Hidrolik yük cinsinden, h = (Q/4 ?T)[ ln {(x – x w ) 2 + y 2 }–l n{ ( x + x w ) 2 + y 2 }] + H Burada H pompaj öncesi hidrolik yük de ğeridir. s’ = H – h18 DENGES İZ REJ İMLERDE KUYU H İDROLI Ğİ Theis YÖNTEM İ Polar kordinat sisteminde yeraltısuyu akım denklemi : ? 2 h/ ? r 2 + (1/r)( ?h/ ?r) = (S/T)( ?h/ ?t) Burada: r = Kuyudan radyal uzaklık S = Depolama katsayısı, ve T = transmisivite Theis Yöntemi Kuyu debisini sabit olu ğunu varsayarak, yeraltısuyu akım denkeliminin dengesiz rejimde çözümünü Theis a şa ğıdaki sınır ko şullarını baz olarak çözmü ştür: h = h 0 t = 0 için ve, h h 0 r ? t ?0iç in s = (Q/4 ?T) ?e –u /u du s = (Q/4 ?T)W(u) Theis Formülü. Burada s = dü şüm Q = kuyunun debisi, u = r 2 S/4Tt W(u) = theis kuyu fonksiyonu 0 ? h o h s Q r b19 Theis Formülü Theis formülündeki entegral W(u) olarak yazılmaktadır, üstel entegral yada kuyu fonksiyonu olarak bilinir ve a şa ğıdaki şekilde yazılabilir.: W(u) = – 0.5772 – ln(u) + u – u 2 /2·2! + u 3 /3·3! – u 4 /4·4! + … Theis formülü akiferin tamamını kateden kuyularda yapılan pompaj testleri aracılı ğıyla akifer parametrelerini (S ve T) belirlemede kullanılır. Theis Varsayımları 1. Akifer homojen, izotrop ve sabit kalınlıkta ve yanal yönde sonsuz boyutlu 2. Piezometrik yüzey ba şlangıçta yatay 3. Pompaj kuyusu akiferi tüm kalınlı ğı boyunca kesmektedir ve debi sabittir Q = c 4. Akiferdeki yeraltısuyu akımı yatay yöndedir 5. Kuyu içerisinde depolama ihmal edilebilir, kuyu çapı sonsuz küçüktür 6. Yeraltısuyu, seviye dü şümü ile birlikte akiferi ani olarak terk eder.20 u-W(u) ili şkisi (Wenzel, 1942) Theis Tip E ğri (W(u) – 1/u21 t(s n ) Dü şüm (m) Theis Grafi ği ( log (s) – log (t) grafi ği22 Uygulamada izlenecek adımlar şunlardır: a) Bir pompalama deneyinde gözlem kuyusunda zamana (t) ba ğlı ölçülen dü şümler (s) kullanılarak logaritmik ka ğıtta logt-logs grafi ği hazırlanır. b) Bu grafik Theis tip e ğri denilen log(1/u)- log W(u) grafi ği ile çakı ştırılır. c) Bu 2 e ğri çakı ştırıldıktan sonra herhangi bir çakı şma noktası seçilir. d) E ğride bu noktaya kar şılık gelen t ve S noktaları ile tip e ğrisinden1/u ve W(u) de ğerleri okunur. T= ( Q / 4 ?s)W(u) S = 4Tu /r 2 Q = 32 L/sn yada 0.032 m 3 /sn; r = 120 m; t = 51 sn ve s = 0.17 m; W(u)=1; 1/u=1 • T = (0.032)/(12.56 x 0.17) = 0.015 m 2 /sn = 1300 m 2 /gün • S = (0.032 x 51)/(3.14 x 120 x 120 x 0.17) = 2.1 x 10 -4 t > bS/2K = b 2 S/2T 2b b23 r w = Kuyu yarıçapı T= Transmisivite Cooper-Jacob (Do ğrusal zaman-dü şüm)Metodu küçük u de ğerleri, küçük r veya büyük t de ğerlerinde elde edilebilir. u = r 2 S/4Tt de ğerinin çok küçük olaca ğından ve kuyu fonksiyonunun a şa ğıdaki gibi sadele ştirilebilir: W(u) = – 0.5772 – ln(u) Dolayısıyla s = (Q/4 ?T) [– 0.5772 – ln(r 2 S/4Tt)] s = h o - h = Q ln( 2.25Tt ) 4 ?T r 2 S Terimleri yeniden düzeleyip, log cinsine dönü ştürecek olursak: s = (2.3Q/4 ?T) log[(2.25Tt)/ (r 2 S)] Jacob 1946 yılından Theis yöntemi üzerinde bazı de ği şiklikler yaparak Akiferin hidrolik katsayılarının bulunması için yeni bir yöntem önermi ştir. Küçük u de ğerlerinde (u<0,01) Theis formülündeki kuyu fonksiyonu A şa ğıdaki gibi sadele ştirilebilir.24 Cooper-Jacop Log(t) – Dü şüm grafi ği t(sn) Dü şüm (m)25 Cooper-Jacob Çözüm Metodu Dü şüm s vs. log t yandaki şekilde görüldü ğü gibi do ğrusal bir ili şki sergilemektedir. Do ğrunun projeksiyonu sonucu s = 0, burada t = t 0 : 0 = (2.3Q/4 ?T) log[(2.25Tt 0 )/ (r 2 S)] Cooper-Jacob Çözüm Metodu log(1) = 0o l d u ğu için, terimleri yeniden düzenlersek S = 2.25Tt 0 /r 2 Birim log t için s, ?s ile yer de ği ştirilirse: T = 2.3Q/4 ? ?s Cooper-Jacob metotu önce T için ve sonra S için çözülür ve sadece küçük u de ğerleri için uygulanır u < 0.0126 Cooper-Jacob Uygulaması Şekilde verilen veri için. t 0 = 84 dak ve s = 0.39 m Q = 0,032 m 3 /sn ve r = 120 m Dolayısıyla: T = 2.3Q/4 ??s = 0,015 m 2 /sn Sonuç olarak, S = 2.25Tt 0 /r 2 ve S = 1.9 x 10 -4 Theis-Cooper-Jacob Varsayımları Gerçek akiferler nadiren a şa ğıdaki Theis-Cooper-Jacob varsayımlarına uymaktadır. • İzotrop, homojen akifer, uniform akifer kalınlı ğı • Akiferi tam olarak kateden kuyu • Laminar akım • Yatay potansiyometrik yüzey • Sınırsız akifer • Beslenme yok Bu varsayımlardan bazılarının yada tamamının doğru olmaması durumunda Theis ve Cooper-Jacob grafikleri ideal davranı şlarından sapma gösterirler (dengesiz rejimde kuyuya radyal akım için)27 t(sn) Dü şüm (m) Dü şüm (m) t(sn)28 Besleme Kaynakları Farklı besleme kaynakları düşüm zaman e ğrisinin ideal Theis e ğrisinden sapmasına neden olabilir. Yüzey suları: nehir, akarsu yada göl sınırları besleme kayna ğı olabilir ve dü şüm konisinin ilerlemesini durdurabilir. Üzerleyen akiferden olan dü şey sızıntı (akitard boyuca) ayrıca besleme kayna ğı olabilir. Dü şüm konisinin geni ş alanları kaplaması üzere, akitarda meydana gelen sızıntı yeterli oranda besleme sa ğlayabilir. t(sn) Dü şüm (m) t(sn)29 t(sn) Dü şüm (m) E ğim 2 kat artar30 Dü şüm s A s B s •Sınır yerinin saptanması için en az 3 gözlem kuyusu gerekmektedir. Sınır yeri Görünür kuyunun yeri SINIR YER İN İN SAPTANMASI31 Uzaklık-Dü şüm Yöntemi Her biri farklı radyal uzaklıkta en az 3 gözlem kuyusundan aynı anda alınan düşüm verileri, log(r)- dü şüm grafiklerin olu şturulmasında kullanılabilir. Cooper-Jacob formülü sabir bir t zamanı için: s = 2.3 Q log( 2.25Tt ) = 2.3 Q log( 2.25Tt ) – 4.6Q log(r) 4 ?T r 2 S 4 ?T S 4 ?T Log(r)-dü şüm e ğrisi akifer özelliklerinin belirlemede kullanılabilir. Bir log döngüsü için ?s ölçülür ve uzaklık eksenin kesen r o de ğeri ölçülür. T = 4.6Q ve S = 2.25Tt 4??s R 2 Dü şüm (m) t(sn) R32 Akifer Özellikleri Örne ğin: t = 0.35 gün ve Q = 1100 m 3 /gün T = 0.366 x 1100 / 3.8 = 106 m 2 /gün S = 2.25 x 106 x 0.35 / (126 x 126) = 5.3 x 10 -3 Uzaklık- dü şüm grafi ğini çizmek için ideal olarak 4 yada 5 gözlem kuyusuna ihtiyaç vardır, T ve S de ğerlerinin farklı bir kaç zaman için hesaplanması tavsiye edilir. Etki Yarıçapı Kuyunun etki yarıçapı uzaklık-düşüm grafiklerinden elde edilebilir. Etki yarıçapı kuyuların birbirisini etkilemeden aralarındaki uzaklıkların ayarlamasında kullanılabilir. Etki yarıçapı, akifer beslemesi ve kuyu çekimi arasındaki dengeye ba ğlı oldu ğu için, etki yarıçapı yıldan yıla de ği şebilir. Serbest akiferlerde açılmı ş kuyularda etki yarıçapı tipik olarak bir kaç yüz metredir. Basınçlı akiferlerde açılmı ş bir kuyu için etki yarıçapı bir kaç km ye uzanabilir.33 Yükselim verileri Pompalama durdu ğu zaman , su seviyesi pompalamadan önceki seviyelere do ğru yükselmeye ba şlar. Yükselim oranı, akifer özelliklerini belirlemede kullanılan ikinci bir metoddur. Yükselim hidrolik yüklerinin gözlemlenmesi kuyu test i şleminin önemli bir kısmıdır. Bir çok kuyudan alınan gözlem kuyusu veriler pompaj kuyularından toplanan verilere göre tercih edilir. Pompaj kuyusu yükselim kayıtları daha az fayladır fakat özel durumlarda akifer özelliklerini belirlemede kullanılabilir. 3435 Serbest Akiferler Ço ğu analitik çözüm,izotrop ve homojen basınçlı akiferleri yada dü şümün basınçlı akifer durumunda dü şük oldu ğunu varsaymaktadır. Serbest akiferlerde zaman-dü şüm e ğrisinin birbirinden farklı 3 kısmı vardır: Erken zamanlardaki zaman-dü şüm grafikleri Theis grafiklerine benzer. Bu a şamada kuyuya su, basınçlı akiferlerde oldu ğu gibi akiferin elastik deposundan (bS s )ka r şılanmaktadır. Orta zamanlarda e ğri sızdıran bir akiferinkine benzerdir. pompaj kuyusu civarındaki dü şey yöndeki sızma, akiferin K h /K v oranı ile kontrol edilir. Geç zamanlarda e ğri Theis e ğrisine benzerlik göstermektedir. Burada kuyuya su gravite drenajıyla depodan sa ğlanmaktadır(S y )36 Log s c Log t Theis Theis s c = s- s 2 /2h o s c = Düzeltilmi ş düşüm S Sy DENGES İZ REJ İMDE DÜ ŞÜM- ZAMAN E ĞR İS İ SERBEST AK İFER37 Slug ve Bailer Testleri Slug testleri akifer formasyonların hidrolik parametrelerinin belirlenmesinde tek bir kuyu kullanmaktadır Belirli bir süre kuyudan su çekmek yerine, belirli bir miktarda aniden kuyuya su yada hacmi belli olan bir cisim eklenir(Bailer) yada uzakla ştırılır(slug test) ve dü şüm yada yükselim zaman içerisinde kuyu içerisinde zaman içerisinde gözlemlenir. Slug testleri sıkça tehlikeli atık alanlarında kullanılır, çünkü kirli su pompalanıp, depolanmak durumunda kalınmaz. Ayrıca, hidrolik iletkenli ği dü şük olan akiferler için uygun bir testtir.38 Hvorslev Piezometre Testi • (H-h)/(H-H 0 ) vs. t yarı logaritmik ka ğıtta grafiklersek, t = T 0 Burada yükselimi nin 0.37 e e şit oldu ğu bulunur. •K = r 2 ln(L/R) / 2LT039 Kademeli Dü şüm Testi Kademeli dü şüm testleri kuyunun randımanını belirlemek için dizayn edilmi ş farklı pompaj debilerindeki (Q) testlerdir. Kademeli olarak artan (Q 1 < Q 2 < Q 3 < Q 4 < Q 5 ) her bir pompaj 1-2 saat ( ?t) sürer ve 5-8 kademeden olu şur.Tüm test genellikle bir günde tamamlanır. Her kademede aynı pompaj süresinin kullanılması analizi kolayla ştırır. Her kademenin sonunda, pompaj debisi ve dü şüm not edilir.40 Kademeli Dü şüm Testi Analizi Kademeli dü şüm testleri özgül kapasitenin tersini (s/Q) pompaj debisine göre grafikleyerek analiz edilir. Q (L/sn) s/Q (m/m 3 /gün) Grafi ğin y eksenini kesti ği nokta (Q=0) B = W(u)/4 ?T Do ğrunun e ğimi kuyu kayıpları katsayısıdır, C. B ayrıca pompaj testlerinin Theis yada Cooper-Jacob yöntemi ile ba ğımsız olarak analizinden hesaplanabilir. Q = 2700 m 3 /gün ve s = 33.3 m için, B = 0.012 m/m 3 /gün E ğer C = 4 x 10 -5 , CQ 2 =1 8 . 2 m Kuyu randımanı 33.3/(33.3+18.2) = 65% B C Kuyu Verimi Belirli bir kuyu verimi için koruma borusunun seçimi için tablolardan yararlanılır. Kuyu veriminin ana sınırlayıcısı pompadır. Örne ğin, e ğer kuyu 4,000 m 3 /gün vermek üzere dizayn edilmi ş ise, optimal boru çapı 360 mm ve minimum boru çapı ise 300 mm dir Kuyunun çapı, en az 500 mm geni şlikte çimentolama yapmak için 410 to 510 mm olmak zorundadır. US gpm L/s m3/d in mm in mm in mm < 100 <6.4 550 4 100 6 150 5 130 < 170 <11 950 5 130 8 200 6 150 < 350 <22 1900 6 150 10 250 8 200 < 700 <44 3800 8 200 12 300 10 250 < 1000 <64 5500 10 250 14 360 12 300 < 1800 <110 9800 12 300 16 410 14 360 < 3000 <190 16000 14 360 20 510 16 410 < 3800 <240 21000 16 410 24 610 20 510 < 6000 <380 33000 20 510 30 760 24 610 Nom. pompa çapı.Opt. boru çapı Min. boru çapı Kuyu Verimi41 Pompaj Testi Planlama Ba şarılı bir pompaj testi dizayn etmek için bir kaç ön hesaplamaya ihtiyaç vardır: Pompaj kuyusundaki maksimum dü şümün tahmini Maksimum pompaj debisinin tahmini Pompaj debisini ölçmek için en iyi metodu de ğerlendirmek Gözlem kuyularındaki dü şümlerin tahmini Test yapılmadan önce testi simule etmek Çekilen suyun kuyudan uzakta de şarjını planlamak Pompaj sırasında dengeli rejim ko şullarının sa ğlandı ğından emin olmak için ba şlangıçtaki hidrolik yük ölçümlerinin bir kaç kez ölçülmesi Tüm kuyu ölçümleri referans noktalarının kotunu tespit etmek42 Gözlem Kuyusu Sayısı Gözlem kuyusu sayısı pompaj testinin amaçlarına ve mevcut kaynaklara ba ğlıdır. Tek kuyu akifer özelliklerini (T ve S) tespit etmede yeterli olabilir, ancak tahminlerin güvenirlili ği gözlem kuyusu sayısı artıkça artar. Uzaklık-dü şüm analizi için, pompaj kuyusundan farklı uzaklıktaki 3 gözlem kuyusu gereklidir. Pompaj Testi Ölçümleri Dü şüm verilerinin do ğrulu ğu ve pompaj testlerinin analiz sonuçları a şa ğıdaki faktörlere ba ğlıdır : Sabit bir pompaj debisinin sa ğlanması Farklı radyal uzaklıklardaki ikiden fazla gözlem kuyusunda dü şümün ölçümü Uygun zaman aralıklarla dü şüm ölçümünün alınması (1-15 dak); (her 5 dakidada bir) 15-60 dak; (her 30 dakikada) 1-5 hr; (her saat ba şı) 5-12 hrs; ( 8 saatta bir) >12 hrs Barometrik basıncın, nehir seviyelerinin vb. test boyunca ölçülmesi Hem alçalım ve hem de yükselim verilerinin ölçülmesi Pompaj testine basınçlı akiferler için minimum 24 saat, serbest akiferler için 72 saat sabit Q ile devam etmek 24 saatin üzerinde bir pompaj testinde 5 yada 6 farklı Q ile veri toplama43 Pompaj Debisinin Ölçümü Pompajın kontrolü dü şüm ve pompa rpm i de ği ştikçe gereklidir. Pompaj oranını sabit tutmak için sıkça debi ölçümü gereklidir. Dü şük Q’lu pompajlarda Belirli bir haçimdeki kabı doldurmak için geçen zamanın periyodik ölçümü V savak – su seviyesinin ölçümü (dü şük Q’larda duyarlı) Dü şük Q’lu pompajlarda impellor driven water meter - measure velocity (insensitive) Dairesel kesitli savaklar- su seviyesinin ölçümü v=(2gh) ½ Dikdörtgen savaklar - su seviyesinin ölçümü Parshall flume- su seviyesinin ölçümü cutthroat flume– su seviyesinin ölçümü44454647484950515253541 YERALTISUYU SEV İYES İNDEK İ DE ĞİŞİMLER Atmosferik basınçtaki de ği şimler •Açık piezometrede su seviyesi atmosferik basınçtaki artı ş nedeniyle azalmaktadır. •Akifer testlerinde, barometrik basınç hesaba katılmalıdır.2 Dı şsal etkenlerin etkisi •gelgit etkisi Yeraltısuyu seviyesi yükselir. •Dı şsal etkenlerin etkisi akiferlerde belli bir lag süresi geçtikten sonra hissedilir. •Akiferin geometrisi biliniyor ise, bu testlerden T ve S hesaplanabilir. Yerçekimin Etkisi Gelgit olaylarına Ay`da gravitenin etkisiyle akifer üzerine etkiyen toplam stres daha azdır bu nedenle yeraltısuyu seviyesi dü şer. Yeraltısuyu seviyesinde de ği şmelere etkiyen etmenler •Depremler •Tren geci şi •Patlamalar vb..3 Deniz Deniz seviyesi Tuzlu su Tatlı su z s z f Dengede (Akı ş yok)- p s =p f p s = z s ? s = z s ? s g p f = ? s (z s + z f )= ? f g (z s + z f ) z s için çözersek, iliskisi Herzberg - Ghyben f f s f s z z ? ? ? - = Bu ili şki tuzlu su/tatlı su sınırının keskin oldu ğunu ve dispersiyon (yayılma) Olmadı ğını varsaymaktadır. TUZLU SU GİR İŞİM İ Tuzlu Su Giri şimi Tuzlu su için ? s =1,026 g/cm 3 Tatlı su için ? f =1,00 g/cm 3 Dolayısıyla, f f s z z z 38 026 , 0 1 = =4 Deniz Tuzlu su Tatlı su sınır Deniz Yeni Sınır Tatlı su Deniz kıyısı yakınında bir kuyu açarsak, kuyudaki su kotunu dü şürürüz ve tuzlu su/tatlı su sınırını karaya do ğru hareket etmesine neden olur. Bu sorunun çözümü nedir? Çözüm: deniz kıyısına paralel enjeksiyon kuyularının yerle ştirilmesi Enjeksiyon kuyuları Deniz51 YERALTISUYU K İMYASI Suyun içeri ğindeki katı maddeler 3 kategoride toplanabilir. •A s k ıdaki katı maddeler (<10 -6 m) – Kil partikülleri, bakteriler, bakteri aktivite ürünleri, kolloidler • Çözünmü ş iyonik bile şikler (yüklü moleküller: major katyonlar (Ca +2 , Mg +2 ) ve anyonlar (CI - , HCO 3 - ), minor iyonlar (iz metaller) • Çözünmü ş nötr bile şikler ( asal gazlar (He, Rn, Ar), organik bile şikler) 2 Konsatrasyon (deri şim) birimleri • Kütle/hacim (g/L, mg/L, µg/L) konsantrasyon için en yaygın olarak kullanılan birimdir. • Kütle/ birim su kütlesi (ppm, mg/kg, ppb, µg/kg) ayrıca yaygın olarak kullanılır. • ppm = mg/l › mg / 1000 g = mg / 1000000 mg = 1/1000000 (Kabul: 1 l su = 1000 gr) • Seyreltilmi ş solüsyonlar için de ğerler aynıdır fakat genel olarak a şa ğıdaki gibi ifade edilebilir: mg/kg = mg/L / solüsyon yo ğunlu ğu (kg/L) (suyun yo ğunlu ğu 1 gr/cm 3 kabul edilirse mg/l = ppm olur) Molarite • Molar konsantrasyon, 1L solüsyonda bulunan bir bile şi ğin mol sayısıdır(mol / L) • 1 mol, gram cinsinden ifade edilen bir maddenin formül a ğırlı ğıdır. mmol/L = mg/L / (gr formül a ğırlı ğı) mmol/L = ppm*suyun yo ğunlu ğu / (gr formül a ğırlı ğı)3 Molarite Örne ği •N a 2 SO 4 nın moleküler a ğırlı ğı 142 g • 1L solüsyon içerisinde bulunan 14,2 g Na 2 SO 4 nın molaritesi 0,1 M (mol.L -1 ) •N a 2 SO 4 suda a şa ğıdaki gibi iyonlarına ayrılır: Na 2 SO 4 = 2Na + + SO 4 2- •,N a + ve SO 4 2- nın molaritesi sırasıyla 0,2 MN av e0 , 1 MS O 4 dir. Molalite • Molalite(m), 1 Kg çözündürücü içerisinde bulunan çözünmü ş maddenin mol sayısıdır (mol.kg -1 ) •0 - 4 0 o Caras ında, seyreltilmi ş solüsyonlarda, molarite ve molalite aynıdır, çünkü 1L suyun a ğırlı ğı yakla şık 1Kg dır. 4 Ekivalen • Konsantrasyonlar iyonik yükü hesaba katmak için ekivalent cinsiden ifade edilebilir. • Bir iyonun ekivalen a ğırlı ğı, moleküler a ğırlı ğı iyon yüküne bölünerek elde edilir (moleküler a ğırlık/ i y o n yükü) meq/L = mg/L * iyon yükü / ( gr moleküler a ğırlık) meq/L = mmol/L* iyon yükü yükü Yeraltısuyu Analizleri • Yeraltısularında mevcut bulunan olası tüm bile şenleri ölçmeye çalı şmak uygulanabilir de ğildir. • Rutin analiz standart bile şenlerin ölçülmesinden olu şur. • Rutin analiz insan kullanımı için yada tarımsal (sulama suyu) ve endüstriyel gibi farklı kullanım amaçları için suyun uygunlu ğuna karar vermede bir taban olu şturmaktadır. 5 Yeraltısularında bulunan çözünmü ş bile şikler (Spitz and Moreno, 1966; Delleur, 1999). • Bir rutin analizde genellikle tüm ana (majör) ve ve ikincil (minor) bile şenler ölçülür. • pH= -log[H + ] • pH sudaki hidrojen iyonu deri şiminin ölçüsüdür ve sudaki asit ve bazlar arasındaki dengeyi gösterir. Suların pH’ı hidrojen iyonu üreten veya olu şturan birbirleri ile ili şkili kimyasal reaksiyonlar tarafından kontrol edilir. •D o ğal yeraltısularının pH’ı 6.0-8.5 arasında de ği şir, fakat termal sularda dü şük pH de ğerleri de görülebilir. • pH metreler ile ölçülür. pH6 pH Elektrisel İletkenlik (Kondüktivite) (EC) • Elektriksel iletkenlik (kondüktivite), suyun elektrik akımını iletebilme özelli ğinin sayısal olarak ifadesidir. ECmetre ile yapılan ölçümler mikrosiemens/cm (µS/cm) cinsinden 25 °C de ifade edilir. • Sudaki çözünmü ş iyonların toplam konsantrasyonu tahmin eder. • ? Anyon(meq/l) = ? Katyon(meq/l) = EC25°C / 100 [Not: Bu e şitlik EC<2000 mS/cm de ğerleri için geçerlidir (Appelo and Postma, 1994)]. Suların Tipik kondüktivite de ğerleri: Ultra saf su 5,5 · 10 -6 S/m İçme suyu 0,005 – 0,05 S/m Deniz suyu 5 S/m7 Elektrisel İletkenlik (Kondüktivite) (EC) • iyonların suda varlı ğına toplam deri şimlerine, hareketliliklerine, iyon yüklerine, göreli de ği şimlerine ve suyun sıcaklı ğa ba ğlıdır. •S ıcaklık artı şı ile suların elektriksel iletkenlikleri artar •Sudaki iyonların deri şimi arttıkça elektriksel iletkenlik artar. Do ğal haldeki yüzey sularının elektriksel iletkenli ği 50-1500 µS/cm arasında de ği şir. TDS (mg/l) = = 0.5 * 1000 x EC (mS/cm), seyreltik çözeltilerde kullanılabilir EC T = EC25 [1 + 0.021 (T - 25)] EC T : Arazide ölçülen elektriksel iletkenlik (µS/cm), EC25°C : 25°C’deki elektriksel iletkenlik (µS/cm), T : Örne ğin arazide ölçülen sıcaklı ğı’dır (°C). Toplam Çözünmü ş Katılar (TDS) • Toplam Çözünmü ş Katılar (TDS), filtreden geçirilen suyun buharla ştırılması sonucu kalan kalıntı madde miktarının mg/L cinsinden bir ölçüsüdür. Sudaki anyon ve katyon konsantrasyonların toplamıdır. • Gravimetrik yolla veya EC ile belirlenebilir. • Toplam çözünmü ş katı miktarı içme sularının tat, sertlik, korozyon ve kabuklanma gibi özelliklerini etkiler • 0-1000 mg/L tatlı sular • 10000-100000 mg/L tuzlu sular • TSS (Askıdaki katı madde miktarı konsantrasyonu), suda bulunan askıdaki katı madde miktarının konsantrasyonun mg/L cinsinden bir ölçüsüdür. Filtre üzerinde kalan katı madde miktarının belirlenmesi ile gravimetrik olarak ölçülür.8 Alkalinite • Toplam alkalinite: Suların içerdi ği çözünmü ş maddelerin asit nötralize etme kapasitesinin ölçümüdür. mg/L CaCO 3 olarak ifade edilir. •B a şlıca karbonat (CO 3 ), bikarbonat (HCO 3 ), ve hidroksit (OH) içeri ğinden kaynaklanan birle şik bir özelliktir. •B u n l a r d ı şında ayrıca, borat, silikat, fosfat iyonları ve organik maddeler de alkalinite’ye katkıda bulunur. •T a t l ı suların tipik alkalinite de ğerleri 20-200 mg/L CaCO 3 arasında yer alır. Do ğal suların alkalinitesi nadir olarak 500 mg/l CaCO 3 ‘yi a şar Karbonat sistemleri9 SUYUN SERTL İĞİ Toplam sertlik (ppm CaCO 3 ) = (ppm Ca x 2.497) + (ppm Mg x 4.115) + (ppm Fe x 1.792) + (ppm Mn x 1.822) Sertlik (CaCO 3 mg/l) = (Camg/l*2.497) + (Mgmg/l*4.116) •Suyun sertli ği, onun sabunu çöktürebilme kapasitesinin ölçüsüdür. •sulardaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarından dolayı esas olarak ortaya çıkan bir özelliktir. Ancak iyon yükü yüksek bazı iyonların (Demir, manganez, alüminyum, baryum vb) deri şimi oldukça yüksek düzeylere ula ştı ğı zaman da sertli ğe katkıları bulunabilir. Suların sertli ği genellikle mg/l CaCO 3 cinsinden ifade edilir. Bazı Avrupa ülkelerinde sertlik “derece” cinsinden belirtilir. 1 °Fr (Fransız) = 10 mg/l CaCO 3 1 °D (Alman) = 17.8 mg/l CaCO 3 1 °E ( İngiliz) = 14.3 mg/l CaCO 3 Suların CaCO 3 sertli ğine göre genel sınıflaması Çok Sert >18 >180 Sert 12.1-18 121-180 Orta Sert 6.1-12 61-120 Yumu şak 0-6 0-60 Sınıf °Fr mg/L CaCO 310 Do ğal suların ana iyon konsantransyonları (Lee & Fetter) Su Analizlerdeki Hatalar • İyon balansını kontrol etmek hataları ortadan kaldırmak için en iyi yöntemdir. Anyon/Katyon oranı %10 dan fazla olan analizler kabul edilmez. • Hatalar ba şlıca a şa ğıdaki nedenlerden kaynaklanmaktadır: –H ızlı de ği şen parametrelerin (pH, alkalinite, vb) – arazide ölçümündeki ba şarısızlık – Kötü filtrasyon yada su numunelerin filtre edilmemesi(askıdaki katı maddelerin uzakla ştırılmaması) – Uygun olmayan ko şullarda numunelerin saklanması (basınç, sıcaklık, tampon çözelti hazırlama, kapama)11 Kimyasal Verilerinin Grafiklenmesi • Suyun kimyasal bile şenleri görsel olarak sunmakta kullanılan çok sayıda grafik türü vardır: – Pasta Grafikleri – Collins Diyagramı (Sütun Grafikleri) – Stiff Diyagramı – Scholler Diyagramı •D i ğer grafikler suları gruplamada ve onların kökenlerini yorumlamada kullanılır: – Piper Diyagramı – Fence Diyagramı GRAK İLER İN OLU ŞTURULMASI • Suyun içerisinde bulunan iyonların konsatrasyonu meq/L ye çevrilir. Bazı katyon ve anyonları konsantrasyonlarını mg/L den meq/L çevirmek için sıkça kullanılan katsayılar: • Katyonlar • Na 0,0435 • Ca 0,0499 • K 0,02558 • Mg 0,08229 Anyonlar •H C O 3 0,01639 •C O 3 0,03333 •S O 4 0,02082 • CI 0,0282112 Schoeller yarı logaritmik grafi ği Katyon ve anyonlar meq/L cinsinde grafiklenir.13 Stiff Diyagramı Collins Diyagramı 0 20 40 60 80 100 120 Örnek 1 Örnek 2 Örnek 3 Konsantrasyon (meq/L) Na + +K + Mg 2+ Ca 2+ Cl - SO 4 2- HCO 3 - +CO 3 2-14 Piper Diyagramı suların hidrokimyasal fasiyesleri ayırtlanabilir. Hidrokimyasal fasiyes tanımlaması kimyasal kompozisyonları farklı olan su kütlelerini ayırtlanması olarak tanımlanabilir Piper Diyagramı 3 iyonun % lerinin Trilinear Diyagramı Na ve K birlikte CO 3 ve HCO 3 birlikte Her bir anyon Ve katyonun % Üçgenin ger bir kö şesi 100% iyona kar şılık gelmektedir Katyonlar Anyonlar Hem katyonlar hemde anyonlar15 İLK ADIM mg/L yi meq/L e dönü ştürmek Ca 2+ Mg 2+ Na + K + HCO 3 - CO 3 2- SO 4 2- Cl - mg/L 23 4.7 35 4.7 171 0 1 9.5 (mg / L) Formül a ğırlık x elektriksel yük meq / L = Formül a ğırlık Ca 2+ = 40.08 gram (23 mg / L) 40.08 g x 2 = 1.15 meq/L meq / L = Ca 2+ Mg 2+ Na + K + HCO 3 - CO 3 2- SO 4 2- Cl - meq/L 1.15 0.39 1.52 0.12 2.8 0 0.02 0.27 Ca 2+ Mg 2+ Na + K + HCO 3 - CO 3 2- SO 4 2- Cl - meq/L 1.15 .39 1.52 .12 2.8 0 .02 .27 Total Katyonlar: 1.15 + .39 + 1.52 + .12 = 3.18 Total Anyonlar: 2.8 + .02 + .27 = 3.09 Teoride katyon ve anyonların toplam ekivalentleri birbirine e şittir Katyonlar (% of total) Ca 2+ 1.15/3.18 = 36% Mg 2+ .39/3.18 = 12% Na + + K + 1.64/3.18 = 52% Anyonlar(% of total) Cl - .27/3.09 = 9% SO 4 2- .02/3.09 = 1% HCO 3 - + CO 3 2- = 2.8/3.09 = 90%16 Katyonlar (% of total) Ca 2+ = 36% Mg 2+ = 12% Na + + K + = 52% Anyonlar (% of total) Cl - = 9% SO 4 2- = 1% HCO 3 - + CO 3 2- = 90% Hidrojeokimyasal sınıflandırma Litoloji Akım şekli Solüsyon kinetiği17 Sınıflandırma Ca Mg Na + K HCO 3 + CO 3 Cl SO 4 Ca + Mg SO 4 + Cl HCO 3 + CO 3 Na + K Piper diyagramı üzerinde suların gruplanması ortak bir bile şeni ve kökeni i şaret etmektedir. Kırmızı: Ca-Mg-SO 4 Sarı: Ca-Mg-Na-Cl-SO 4 Pasta (Dairesel) Grafikleri • Dairenin üst kısmı katyonlar ve alt kısmı da anyonlar olacak şekilde Anyon ve katyonlar kendi aralarında toplanır ve yüzdeleri hesaplanır. Bu yüzdelerin açısal kar şılıkları hesaplanır ve daire içindeki dilimlere kar şılık gelerek çizim yapılır. •Fark l ı iyon içeri ğine sahip örneklere ait dairesel diyagramları harita üzerinde ortak bir ölçekte gösterilebilmeleri için dairenin çapı Toplam Çözünmü ş Katı de ğerini verecek şekilde seçilir. Katyonlar Anyonlar Ca Mg Na+K Cl SO4 HCO3+CO3 (meq/l) (meq/l) (meq/l) Toplam (meq/l) (meq/l) (meq/l) Toplam Örnek No: 1 26.16 6.56 34.64 67.36 44.67 3.64 23.77 72.08 Yüzdeler %39 %10 %51 %100 %62 %5 %33 %100 Açılar 70° 17° 93° 180° 112° 9° 59° 180° Do ğdu, 200618 Dairesel diyagramların harita üzerinde gösterilmesi (Do ğdu, 2006). Haritalama i şlemi ile yeraltısuyu akım yolu boyunca yeraltısuyu kimyasal kompozisyonunda olan de ği şimler belirlenmeye ve yorumlanmaya çalı şılır. Fasiyeslerin Haritalanması • Piper diyagramıdaki sınıflamaya dayanarak yeraltısuyu fasiyesilerinin haritalanması yeraltısuyu kimyasındaki de ği şikliklerin görüntülenmesinde yardımcı olabilir. • Fence diyagramı, birbirini kesen kesit alanlarını 3 boyutlu görüntülemede kullanılan en uygun metodudur.19 Fence Diyagram Fence diyagramları litofasiyeslerin görüntülendi ği şekilde yeraltısuyu fasiyeslerinin gösterilmesinde kullanılır. Kalsiyum-magnezyum Kalsiyum-sodyum sodyum-Kalsiyum sodyum SULAMA SUYU KR İTERLER İ ABD sulama suyu sınıflama diyagramı (Richards, 1954). Sodyum adsorpsiyon oranı Konsantrasyonlar, meq/L SAR = Na / { [(Ca+Mg)/2] 0.5 } Sulama suyunun kalitesine etki eden parametreler Alkalinte- pH, karbonat Na Tuzluluk, EC Spesifik iyonlar B, Cl, Fe20 Wilcox (1955) sulama suyu sınıflama diyagramı %Na = [Na / (Na+K+Ca+Mg)]*100 Konsantrasyonlar meq/L •A r t ıksal sodyum karbonat, suyun Ca+Mg toplamına kar şılık gelen karbonatından fazla olan karbonat miktarını göstermektedir. Bu karbonat Na katyonu ile kimyasal reaksiyona girerek sodikle şmeyi arttırır. •R S C = ( C O 3 + HCO 3 ) - (Ca + Mg) • deri şimler meq/l’dir. RSC de ğerlerine ba ğlı olarak sulama sularının sınıflaması (Richards, 1954). KES İNL İKLE KULLANILMAMALIDIR > 2.50 3 SINIRA YAKIN D İKKATL İ KULLANMAK GEREK İR 1.25-2.50 2 İY İ KABUL ED İL İR < 1.25 1 SULAMAYA UYGUNLUK RSC (meq/l) SINIF •Artıksal sodyum karbonat oranı (RSC)21 Sulama Suyu Sınıfı %Na* EC ( µS/cm) Hassas Bitkiler (B mg/l) Yarı Hassas Bitkiler (B mg/l) Dayanıklı Bitkiler (B mg/l) ÇOK İY İ <20 <250 <0.33 <0.67 <1.00 İY İ 20-40 250-750 0.33-0.67 0.67-1.33 1.00-2.00 KULLANILAB İL İR 40-60 750-2000 0.67-1.00 1.33-2.00 2.00-3.00 ŞÜPHEL İ 60-80 2000-3000 1.00-1.25 2.00-2.50 3.00-3.75 KULLANILAMAZ >80 >3000 >1.25 >2.50 >3.75 Sulama sularının %Na, EC ve Bor içeri ğine göre sınıflaması (Wilcox, 1955) Sulama Suyu Sınıfı Kalite Kriterleri* 1. Sınıf Su (Çok İyi) II. Sınıf Su ( İyi) III. Sınıf Su (Kullanılabilir) IV. Sınıf Su ( İhtiyatla Kullanılabilir) III. Sınıf Su (Zararlı, Uygun de ğil) EC 25°C ( µS/cm) 0-250 250-750 750-2000 2000-3000 >3000 %Na <20 20-40 40-60 60-80 >80 SAR <10 10-18 18-26 >26 RSC (meq/l) <1.25 1.25-2.5 >2.5 RSC (mg/l) <66 66-133 >133 Cl (meq/l) 0-4 4.0-7.0 7.0-12 12.0-20.0 >20 Cl (mg/l) 0-142 142-249 249-426 426-710 >710 SO 4 (meq/l) 0-4 4.0-7.0 7.0-12 12.0-20 >20 SO 4 (mg/l) 0-192 192-336 336-575 575-960 >960 Top.Tuz (mg/l) 0-175 175-525 525-1400 1400-2100 >2100 B (mg/l) 0-0.5 0.5-1.12 1.12-2.0 2 - Sulama Suyu Sınıfı C 1 S 1 C 1 S 2 ,C 2 S 2 ,C 2 S 1 C 1 S 3 ,C 2 S 3 ,C 3 S 3 , C 3 S 2 ,C 3 S 1 C 1 S 4 ,C 2 S 4 ,C 3 S 4 ,C 4 S 3 , C 4 S 2 ,C 4 S 1 - NO 3 veya NH 4 0-5 5.0-10 10.0-30 30-50 >50 Fekal koliform 1/100 ml 0-2 2.0-20 20-100 100-1000 >1000 BO İ 5 (mg/l) 0-25 25-50 50-100 100-200 >200 Askıda katı madde (mg/l) 20 30 45 60 >100 pH 6.5-8.5 6.5-8.5 6.5-8.5 6.0-9.0 <6 veya >9 Sıcaklık (°C) 30 30 35 40 >40 Sulama sularının sınıflandırılmasında esas alınan sulama suyu kalite kriterleri *7.1.1991 gün ve 20748 sayılı resmi gazete.22 YERALTUSUYUNUN YA Ş TAY İN İ •Beslenmenin ne zaman meydana geldi ğini belirlenmesi •Yeraltısuyunun hızının belirlenmesi •Bölgesel yeraltısuyu akım yollarının belirlenmesi NELERDEN YARARLANILIR Radyoaktif izotopların yarılanmasından Radyoaktif izotopların bozu şma ürünlerinin birikmesi SIKCA KULLANILAN RADYOAKT İF İZOTOPLAR •Trityum, 3 H, yarılanma ömrü= 12,56 yıl (bomba ürünü) • 14 C, yarılanma ömrü=5730 yıl (bomba+ do ğal) • 36 Cl, yarılanma ömrü=301000 yıl (bomba +do ğal) • 3 He- 3 H birlikte ya ş tayini için kullanılabilir. •Klorofloro karbonlar (Freon 11 (CCl 3 F), ve Freon12 (CCl 2 F 2 ) ayrıça kullanılmaktadır. N=N o e - ? t t=(-1/ ?) * lnN/N o ?=ln2/t 1/223 3 He 3 H radyoaktif bozu şması sonucu Trityum metodu • 3 H, t 1/2 = 12.3 yıl, ?=0.056 1/yıl •Atmosfede üretilen do ğal trityum miktarı 20 TU nun altında •1 TU = 10 -18 3 H/H •1950-1960lı yıllarında atom bombası patlamaları atmosfere yapay Olarak trityum eklemi ştir. Konsatrasyonlar bir kaç bin TU olup, Günümüzde bombalama seviyesi öncesine gelmeye ba şlamı şlarıdır.24 •Ba şlangıç konsantrasyonları bilinmemektedir, çünkü atmosferik Trityum konsantrasyonu zaman içerisinde de ği şmektedir. •Bu sorun, trityum bozu şma ürünü olan 3 He ve 3 H birlikte De ğerlendirilerek çözülebilir. YERALTISULARI KANUNU 1960 yılında yürürlü ğe giren bu yasa, ülkemizde yeraltısuyu kaynaklarını korumak ve halkı, yeraltısuyunu en iyi biçimde kullanmaya özendirmek amacını ta şır. Yasaya göre, yeraltısuları devletin hüküm ve tasarrufundadır. Yasa gere ğince hazırlanmı ş yönetmeliklere göre gerekli her türlü i şlemleri ve denetimi devlet adına Devlet Su İşleri Genel Müdürlü ğü yapmaktadır. YERALTISULARI HAKKINDA KANUN Kanun Numarası :167 Kabul Tarihi :16/12/1960 Yayımladı ğı R. Gazete : Tarih : 23/12/1960 Sayı :10688 Yayımladı ğı Düstur : Tertip : 4 Cilt :1 Sayfa : 814 Yeraltısularının mülkiyeti : Madde 1- Yeraltısuları umumi sular meyanında olup Devletin hüküm ve tasarrufu altındadır. Bu suların her türlü ara ştırılması, kullanılması, korunması ve tescili bu kanun hükümlerine tabidir. Terimler : Madde 2- Bu kanunda yeraltısuyu ile ilgili olarak kullanılan terimler a şa ğıdaki manaları ifade eder: Yeraltısuyu : Yeraltındaki durgun veya hareket halinde olan bütün sulardır. Yeraltısuyu deposu : Bünyesinde yeraltısuyu bulunan tabakalardır ki, bu tabakaların her hangi bir noktasından su çekildi ğinde, bütün su kütlesine tesir edilmi ş olur. Kimse : Resmi, yarı resmi veya hususi hüviyeti haiz hakiki ve hükmi şahıslar. Kom şu : Biti şik arazi sahibi veya aynı bölgede bulunan ve halin icaplarına göre biti şik arazi sahibi gibi aynı yeraltı suyu imkânlarından faydalanması lâzım gelen kimse. Müracaat sahibi : Arama, kullanma veya ıslâh ve tadil belgesi isteyen kimse. Belge sahibi : Arama, kullanma veya ıslâh ve tadil belgesi almı ş olan kimse.Faydalı kullanı ş : Yeraltısuyunun içmede, temizlikte, belediye hizmetlerinde, hayvan sulamada, zirai sulamada, maden ve sanayide, sportif vesair tesislerde kullanılması. Faydalı ihtiyaç : Yeraltısuyunu kullanacak kimsenin faydalı kullanı şları için muhtaç oldu ğu su miktarı. Emniyetli verim haddi : Yeraltısuyu deposu verimine zarar vermeden devamlı olarak alınabilecek su miktarı. Ara ştırma kuyusu : Yeraltısuyu hakkında bilgi edinmek üzere açılan kuyular. İşletme kuyusu : İstifadeye arzolunan kuyular. Yeraltısuyu i şletme sahalarının tespit ve ilânı : Madde 3-(De ği şik: 4/7/1988 - KHK - 336/1 md.; Aynen kabul:7/2/1990 -3612/37 md.) Sınırları ve yapısal özellikleri belirlendikçe yeraltısuyu sahaları, Devlet Su İşleri Genel Müdürlü ğünün teklifi üzerine, ilgili bakanlıkça "Yeraltısuyu İşletme Alanları" kabul ve ilan edilir. İlan edilmi ş yeraltısuyu i şletme sahaları içinde kuyu açılması : Madde 4 - Yeraltısuyu i şletme sahaları içinde 8 inci madde hükmüne göre belge alınarak açılması gereken kuyuların adedi, yerleri, derinlikleri ve di ğer vasıflarıyla çekilecek su miktarı Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğü tarafından tayin ve tespit edilir. Yeraltısuyu i şletme sahalarında 8 inci madde şümulüne giren her türlü yeraltısuyu tesisleri, Bayındırlık Bakanlı ğınca tanzim edilecek teknik talimatname hükümlerine göre meydana getirilir. Kuyu açan kimse, bulunan suyun ancak kendi faydalı ihtiyaçlarına yetecek miktarını kullanmaya yetkilidir. Faydalı ihtiyaç miktarı, tahsis edilecek maksada göre ilgili bakanlıkların mütaalası alınmak suretiyle, Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğü tarafından tayin ve tespit edilir. İlan edilmi ş yeraltısuyu i şletme sahaları dı şında yeraltı suyu aranması ve kullanılması : Madde 5 - İlan edilmi ş yeraltısuyu i şletme sahaları d ı şında her arazi sahibi; arazisinde yeraltısuyu aramak, suyu bulduktan sonra, bunun kendi faydalı ihtiyaçlarına yetecek miktarını kullanmak hakkına maliktir. Ancak bu i şler 8 inci maddenin şumûlüne girdi ği takdirde belge alınması mecburidir. Faydalı ihtiyaç miktarı dördüncü madde hükümlerine göre tâyin olunur.Kom şu hakkı : Madde 6 - Arazisinde faydalı ihtiyaçları için yeter miktarda su bulunmayan veya bu suyu elde etmesi fahi ş masrafı icabettiren bir kimsenin, kom şu arazideki yeraltı suyundan istifade şartları 20 nci maddede sözü geçen tüzükle belirtilir. Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğünün yetkileri : Madde 7 - Yeraltısuyu etüd ve ara ştırmaları için Devlet Su İşleri, herhangi bir yerde kuyular açmak veya açtırmak hakkına maliktir. Bu kuyular için istimlâk yapılmaz. Ara ştırma kuyularından i şletme kuyusu haline ifra ğ edilenlerle, do ğrudan do ğruya i şletme kuyusu olarak açılan kuyular için, kuyu yeri ile geli ş gidi şe lüzumlu arazi Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğü tarafından istimlâk olunur. İstimlâk bedeli, kuyunun maliyet hesabına ithal edilir. İşletme kuyularının intifa hakkı Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğü tarafından hakiki veya hükmi şahıslara devredilebilir veya kiralanabilir. Devir veya kira bedeli Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğü tarafından takdir olunur. Kuyunun intifa hakkının devrinde veya kiralanmasında arazi sahibine tercih hakkı tanınır. Belge alınması ve bilgi verilmesi mecburiyeti : Madde 8 - A şa ğıdaki (a) ve (b) fıkralarında beyan edilen kazıların yapılması veya kuyuların açılması için Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğünden belge alınması mecburidir. a) (De ği şik : 4/7/1988 - KHK - 336/1 md.; Aynen Kabul: 7/2/1990 - 3612/38 md.) Su temini maksadıyla, kesitleri ne olursa olsun, tabii zemin üstünden itibaren derinli ği Devlet Su İşleri Genel Müdürlü ğü tarafından tespit ve ilgili bakanlı ğın onayından sonra ilan olunan haddi a şan her türlü çukur, sondaj ve kuyular (el ile açılan kuyular hariç), b) Su temini maksadıyla, boyları ve kesitleri ne olursa olsun, ufki veya meyilli her türlü galeriler ve tüneller. Bu kazıların yapılması ve kuyuların açılması su temini maksadını gütmemesi halinde, bunlar hakkında belge aranmamakla beraber, Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğünün talebi üzerine bilgi verilmesi mecburidir. Arama belgesi : Madde 9 - Yeraltısuyu aranmasında belge almayı icabettiren i şler için bir sene süreli arama belgesi verilir. Bu süre içinde, arama bitirilmezse; belge sahibinin, sürenin son ayı içinde müracaat etmesi şartıyla belge bir sene için temdit edilir. Bu süre zarfında da arama bitirilmezse; belge hükümsüz sayılır ve i ş sahibi yeniden belge alır.Kullanma belgesi : Madde 10 - Arama belgesine dayanarak arazisinde yeraltısuyu bulunan kimse, bu suyu kullanabilir. Ancak, bir ay içinde Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğüne müracaat ederek kullanma belgesi alır. Islah ve tadil belgesi : Madde 11- Kullanma belgesini haiz bir kimse arazisindeki kuyuların veya yeraltısuyu menbalarının verimini artırmak veya ba şka bir maksadı sa ğlamak gibi mülahazalarla bunlar üzerinde kendili ğinden her hangi bir müdahalede bulunamaz veya kuyuların kullanma şeklini de ği ştiremez. Ancak, Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğünden "Islah ve tadil belgesi" almak suretiyle, böyle bir ameliyeye giri şebilir. Belgelerin ücret, resim ve harctan muafiyeti : Madde 12 - Dokuzuncu, onuncu ve on birinci maddelerde sözü geçen belgeler hiçbir ücrete, damga resmine, harca ve sair rüsuma tabi de ğildir. Belge için müracaat : Madde 13 - Arama, kullanma veya ıslah ve tadil belgesi almak isteyen kimse,do ğrudan do ğruya, bulundu ğu yerdeki Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğü te şkilatına, Devlet Su İşleri Umumu Müdürlü ğü te şkilatı yoksa, en yakın mülkiye âmiri vasıtasıyla, Devlet Su İşleri te şkilatına müracaatla belge talebinde bulunur. Müracaat sahibine, bir ay zarfında, belge verilmek veya reddedilmek suretiyle cevap verilir. Aynı zamanda yapılan müracaatlarda su taleplerinin emniyetli verim haddine yakla şması: Madde 14 - Su taleplerinin yeraltı suyu deposunun emniyetli verim haddine yakla şması halinde, belge için yapılmı ş bir müracaattan sonra, bir hafta zarfında aynı yeraltı su deposundan istifade etmek üzere, yapılacak ba şka müracaatlar, ilgili Bakanlıkların temsilcilerinden müte şekkil bir heyet marifetiyle incelenerek tâliplerden hangilerine kullanma belgesi verilece ği karara ba ğlanır. Tescil : Madde 15 - Bu kanun hükümlerine göre verilen bütün belgeler, Devlet Su İşleri Umumu Müdürlü ğü tarafından bir sicile kaydedilir. Şartların tespiti ve kontrolü : Madde 16 - Arama, kullanma, ıslah ve tadil ameliyelerinin şartları ve kuyuların açılmasında fen elemanlarına tanınacak hak ve salâhiyetlerle mesuliyetleri ve bu hususların kontrolü 20 nci maddede sözü geçen tüzükle belirtilir.Proje ve fenni mesuliyet : Madde 17 - Bu kanun hükümlerine göre yeniden yapılacak veya tadil ve ıslahedilecek her türlü yeraltısuyu tesislerinin etüd, proje ve aplikasyonları, yetkili elemanlarca yapılan tasdikli bir proje ve mesuliyete istinat eder. Satıh alüvyonları içerisinde açılan ve derinli ği 8 inci madde gere ğince ilan edilen haddi a şmayan kuyular bu hüküm dı şındadır. Ceza hükümleri : Madde 18 - Bu kanundaki vecibeleri yerine getirmeyenler bu hareketlerinden dolayı, di ğer kanunlara göre, daha a ğır bir ceza ile cezalandırılmadıkları takdirde, bu madde hükmüne göre cezalandırılırlar. a) Belge almadan sekizinci maddedeki i şleri yapanlar ile kasten yanlı ş bilgi verenler 500 liradan 3000 liraya kadar a ğır para cezası ile cezalandırılırlar. Ceza alınmakla beraber, kuyunun açılıp i şletilmesinde Devlet Su İşleri Umum Müdürlü ğünce bir mahzur görülmezse, sahibine gerekli belge verilir. Aksi halde, kuyu kapatılır ve masrafı kuyuyu açtırandan alınır. Tekerrürü halinde, ceza iki misli olur ve o kimseye belge verilmez, kuyu kapatılır ve masrafı kuyuyu açtırandan alınır. b) Onuncu ve on birinci madde hükümlerine aykırı hareket edenlerle arama, kullanma, ıslah ve tadil faaliyetleri sırasında konulan şartlara riayet etmeyenler, müracaat formlarda istenen bilgileri vermeyenler, sekizinci maddenin son fıkrasındaki mecburiyete riayet etmeyenler 500 liradan 1500 liraya kadar a ğır para cezası ile cezalandırılırlar. Tekerrürü halinde, cezalar iki misli olur, belge verilmez veya verilmi ş ise geri alınır. Kuyu kapatılır ve masrafı kuyuyu açtırandan alınır. c) Bu kanunla ilgili davalara sulh mahkemelerinde bakılır. İstisnalar : Madde 19 - 6309 sayılı kanun hükümleri gere ğince maden telakke edilen sularla 927, 4268 ve 6977 sayılı kanunların hükümlerine tabi bulunan içmeye ve yıkanmaya mahsus şifalı maden suları, bu kanun hükümlerinden istisna edilmi ştir. Ancak, sekizinci maddenin son fıkrası hükmü mahfuzdur. (1) Önce açılmı ş kuyular : Geçici madde 1- (167 sayılı Kanunun kendi numarasız geçici maddesi olup teselsül için numaralandırılmı ştır.) Bu kanunun yürürlü ğe girdi ği tarihten önce açılmı ş olup da, zirai sulama ile maden i şletmelerinde ve sanayide kullanılan ve 8 inci maddenin şümûlüne giren yeraltı suyu kuyuları için, bunların sahipleri, bu kanunun yürürlü ğe girdi ği tarihten itibaren, 2 sene içinde kuyunun bulundu ğu yerin ba ğlı bulundu ğu Devlet Su İşleri Te şkilâtına müracaat ederek, hususi formları doldurup vermekle mükelleftir. Devlet Su İşleriUmum Müdürlü ğü; bu formları inceleyerek kuyuların kullanma şartlarını tâyin ve sahiplerine, müracaat tarihinden itibaren 1 ay içinde kullanma belgesi verir. (1) Bu maddede geçen 4268 sayılı kanun 3/3/1954 tarih ve 6309 sayılı Kanunun 158nci maddesi ile 2 nci maddesi hükmü hariç tutularak yürürlükten kaldırılmı ş olup, mezkûr 2 nci madde de 10l6l1926 tarih ve 927 sayılı Kanuna Ek 5 nci madde olarak eklenmi ştir. İşbu geçici madde gere ğince müddeti içinde belge almayanlar 500 liradan 1500 liraya kadar para cezası ile cezalandırılır. Tüzük hazırlanması : Madde 20 - Bu kanunun tatbikatı ile ilgili hususlar için Bayındırlık, Tarım, Sanayi, İmar ve Iskân Bakanlıklarınca mü ştereken bir tüzük hazırlanır. Madde 21- Bu kanun yayımı tarihinde yürürlü ğe girer. Madde 22 - Bu kanunun hükümlerine Bakanlar Kurulu yürütür. 167 SAYILI KANUNA EK VE DE ĞİŞİKL İK GET İREN MEVZUATIN YÜRÜRLÜ ĞE G İR İŞ TAR İH İN İ GÖSTER İR L İSTE Kanun No. Farklı tarihte yürürlü ğe giren maddeler Yürürlü ğe giri ş tarihi KHK/336 - 5/8/19880.01 0.1 1 10 0.1 1 10 100 1000 10000 1/u W(u)0.01 0.1 1 10 0.1 1 10 100 1000 10000 1/u W(u)0.01 1.01 2.01 3.01 4.01 5.01 6.01 7.01 8.01 9.01 0.1 1 10 100 1000 10000 1/u W(u)