Bursa Nilüfer Çayı su kalitesi parametrelerinin istatistiksel yöntemlerle değerlendirilmesi
Evaluation of Bursa Nilüfer Creek's water quality parameters via statistical methods
Yazar: İPEK DİĞDEM YOLCU
Danışman: DOÇ. DR. FEZA KARAER
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Nilüfer Çayı = Nilüfer Stream ; Su kalitesi = Water quality ; Temel bileşenler analizi = Principal components analysis ; Zaman serileri analizi = Time series analysis ; İstatistiksel yöntemler = Statistical methods

Özet:
Etkili bir su yönetimi, dünyada ve ülkemizde su kaynakları kirliliğinin artması, bu kaynakların miktarının ve iyi kalitede su bulma imkanlarının azalması açısından önem arz etmektedir. Etkili bir su yönetimi, kontrol, önleme ve denetim mekanizmalarının yanı sıra su kaynaklarında su kalitesinin izlenmesi ve izleme sonuçlarının değerlendirilmesini gerektirmektedir. İzleme ve değerlendirme, su kalitesini düşüren faktörlerin kontrol edilebilmesi açısından önemlidir.Nilüfer Çayı, Marmara Bölgesi'nin en önemli su kaynaklarından birisidir. Çay, Bursa kenti için hem içme ve kullanma suyu kaynağı olması, hem de atıksuların deşarj edildiği alıcı ortam olması nedeniyle oldukça önemlidir. Ancak, özellikle son yıllarda çayın su kalitesi özellikle gelişen sanayileşme ve nüfus artışı nedeniyle oldukça düşmüş ve risk altındadır. Nilüfer Çayı su kalitesi 1990'lı yılların sonundan itibaren BUSKİ Genel Müdürlüğü tarafından izlenmektedir. Bu tez çalışmasında, izlemenin sistemli hale geldiği 2002 yılından itibaren 2011 yılı sonuna kadar su kalitesinin izlendiği 15 noktada su kalitesi verilerinin istatistiksel değerlendirmesi yapılmıştır.Çalışma kapsamında yapılan değerlendirmede, su kalitesi verilerinin normal dağılıma uygun olmaması nedeniyle, parametrik olmayan yöntemler kullanılmıştır. Bu doğrultuda verilere ülkemizde ve dünyada su kalitesinin değerlendirilmesi amacıyla yaygın olarak kullanılan Eğilim Analizi, Temel Bileşenler Analizi ve Zaman Serileri Analizi uygulanmıştır. Verilere Seasonal Kendall yöntemi ile Eğilim Analizi uygulanmış, izleme noktalarında seçilen parametrelerin artma ya da azalma eğilimleri tespit edilmiştir. Ayrıca, su kalitesi verilerine Temel Bileşenler Analizi uygulanarak su kalitesini en iyi temsil eden parametrelerin belirlenmesi sağlanmıştır. Zaman Serileri Analizi de verilere uygulanarak matematiksel yöntemlerle su kalitesinin geçmişteki durumundan yola çıkılarak yakın geleceğe yönelik su kalitesi hakkında tahminler yapılmıştır.Yapılan eğilim analizi ile, çayın genelinde başta BOİ ve KOİ parametreleri ve AKM parametresinde olmak üzere azalan yönde eğilime rastlanırken, özellikle kentin batı bölgesinde NO2-N parametresinde ve 8 numaralı membaada yer alan noktada BOİ parametresinde artan yönde eğilime rastlanmış, ağır metal parametrelerinden yalnızca 12 numaralı noktada ise, T.Cr ve Ni parametrelerinde azalan yönde eğilim tespit edilmiştir. BOİ, KOİ ve AKM parametrelerindeki istatistiksel olarak azalan yönde eğilimler, kent içerisindeki kanal hatlarının iyileştirildiği bölgelerin ve kentsel atıksu arıtma tesisleri ile Organize Sanayi Bölgelerinin deşarjlarından sonra bulunması, yapılan çalışmaların olumlu sonuçlarını gösterirken membadaki yükselme eğilimi düşündürücü bulunmuş, öncesindeki özellikle evsel atıksuların kontrol altına alınması gerekliliğine işaret edilmiştir. Ağır metal parametrelerinde istikrar bulunmaması ise, endüstriyel deşarjlar ile ilgili kontrol mekanizmasının etkili bir şekilde işletilmesi gerektiğini göstermektedir. Yapılmış olan Temel Bileşenler Analizi ile kentsel atıksu arıtama tesislerinin yapıldığı dönem öncesi (2002-2006) ve sonrasında (2007-2011), ayrıca her iki dönemi (2002-2011) kapsayan dönemde çayın su kalitesini temsil eden en iyi parametreleri birinci grupta BOİ, KOİ ve AKM parametreleri yer almıştır. Birinci dönemde bu parametreler suyun kalitesini % 23,368 oranında, ikinci dönemde % 34,229 oranında ve her iki dönemi kapsayan dönemde ise % 30,020 oranında temsil ettiği bulunmuştur. Bu sonuç da genel olarak su kalitesini gösteren ana parametreler olan BOİ, KOİ ve AKM parametrelerinin yapılan Temel Bileşenler Analizi ile çayın su kalitesini temsil eden en iyi parametreler olması yöntemin etkinliğini göstermiştir. Ayrıca, yapılmış olan Temel Bileşenler Analizi ile 19 parametreden her üç dönemde suyun kalitesini temsil eden 6 grup bileşene indirgenerek suyun kalitesinin temsil edilebilmesi imkanına ulaşılmıştır. Böylece, izleme çalışmalarında öncelikle izlenmesi gerekli parametreler konusunda tavsiyeler yapılabilmiştir. Yapılmış olan Zaman Serileri Analizi ile Nilüfer Çayı'nın BUSKİ Genel Müdürlüğü tarafından ölçümleri yapılan 15 noktasında çayın gelecekteki su kalitesi matematiksel hesaplamalar yolu ile tahmin edilmiştir. Bu doğrultuda çayın kenti terk ettiği son durumunu temsil eden 1 numaralı ölçüm noktasında NO2-N parametresinde artış öngörüsünde bulunulmuş, incelenen diğer parametreler de ise azalma tahmin edilmiştir. Sonuç olarak bu azalmaların çayın iyi kalite su seviyesine yükselmesine yetmeyeceği değerlendirmesinde bulunulmuştur.Çalışmanın son bölümünde ise su kalitesi ile ilgili edinilen sonuçlar değerlendirilerek dikkat edilmesi gerekenler hususlar ve alınması gereken önlemler konusunda öneriler geliştirilmiştir.Anahtar Kelimeler: Nilüfer Çayı, Su Kalitesi, İstatistiksel Yöntem, Mevsimsel Kendall, Eğilim Analizi, Temel Bileşenler Analizi, Zaman Serileri Analizi2012, xiii+ 174 sayfa

Abstract:
An effective water management is of great importance in terms of the increasing water resources pollution in the world and in our country and the reduction of the amount of these resources and opportunities for finding good quality water. An effective water management is required monitoring water resources and evaluation of the monitoring results as well as control, prevention and control mechanisms. Monitoring and evaluation are both important for the controling factors that reduce the water quality.Nilüfer Creek is one of the most important water sources in the Marmara Region. The Creek is very important as a source of drinking water for the city of Bursa, as well as the receiving environment for discharging wastewater. But, particularly, in recent years, the water quality of the Creek is very decreased and at risk especially due to population growth and developing industrialization. Nilüfer Creek?s water quality is monitored by the General Directorate of BUSKİ since the late 1990s. In this thesis study, Statistical evaluation of data, monitored water quality at 15 points from 2002 that monitoring studies became systematic until the end of 2011, was evaluated.In the scope of the evaluating study, non-parametric methods were used due to the lack of water quality data in accordance with the normal distribution. In this regard, Trend Analysis, Principal Component Analysis and Time Series Analysis which are widely used to evaluate the quality of water in our country and around the world are applied to the Data. Trend Analysis with Seasonal Kendall method is applied to the data, the selected parameters have been identified the increasing or decreasing trends in the monitoring points. In addition, the estimates were made on the quality of water intended for the near future, by applying Time Series Analysis to the data and on the basis of mathematical methods starting with the water quality status in the past.With the trend analysis, decreasing trend was detected especially in the BOD and COD and TSS parameters in the general of the Creek, especially in the western region of the city and the growing trend was detected in NO2-N parameter and in BOD parameter that the point numbered 8 in the upstream direction, the decreasing trend has been determined in the parameters of T.Cr and Ni at the 12 numbered points. Decreasing trend has statistically been in the BOD, COD and TSS parameters because of the improved channel lines in the areas within the city and after the discharging point of urban wastewater treatment plants and Organized Industrial Zones, all made studies show positive results, whereas the upward trend in the upstream found thought-provoking, in particular the need to be brought under control before the domestic wastewater has been pointed out. An effective operation of the control mechanism of industrial discharges has to be necessary due to the absence of heavy metal stabilization parameters.The best representative parameter as BOD and COD and TSS parameters are classified the first group that have been made by Principal Component Analysis, before the period wastewater treatment plants (2002-2006) builted and after (2007-2011) also including the period for both periods (2002-2011). in the first period it is found that these parameters are represented the rate of 23.368% of the water quality, the rate of 34.229% in the second period and in the period covering both the periods? rate of 30.020%. This result showed the best parameters demonstrated the effectiveness of the method that is the main parameters BOD, COD and TSS parameters of the water quality in general with the Principal Component Analysis. Also, representing it has been reached to be represented on the quality of water reducing to 6 groups from the 19 water quality parameters during each of the three periods by applying Principal Component Analysis. The future the Creek?s water quality was estimated by means of mathematical calculations in the 15-point measurements taken by the General Directorate of BUSKİ with Time Series Analysis. In this direction measurement the point numbered 1 representing the latest state of the Creek leaving the city, it is predicted an increase in NO2-N parameter, a decrease in the other parameters studied were estimated. As a result of these reductions not be sufficient to increase the level of good water quality evaluation of the Creek.In the final part of the study on water quality issues to consider when evaluating the results obtained and recommendations developed on the measures to be taken.Key Words: Nilüfer Creek, Water Quality, Statistical Method, Seasonall Kendall, Trend Analysis, Principal Component Analysis, Time Series Analysis2012, xiii + 174 pages