Göksu nehri ve Tarsus çayı (Mersin) arasında yer alan akarsuların morfometrik, hidrolojik ve hidrokimyasal özelliklerinin araştırılması
Investigation of the morphometric, hydrological and hydrochemical properties of the rivers located between Goksu river and Tarsus river (Mersin)
Yazar: ÜMİT YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. CÜNEYT GÜLER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Mersin ili doğusunda bulunan Tarsus Çayı ile batısında bulunan Göksu Nehri arasında kalan 17 akarsuda bütünleşik bir su yönetiminin oluşturulması amacıyla hidrolojik ve hidrokimyasal özellikler ile bu akarsuların su toplama havzalarının morfometrik özellikleri derinlemesine incelenmiştir. Bu kapsamda, 17 akarsu havzasının çeşitli temel (havza alanı, havza uzunluğu, havza çevresi uzunluğu, havza rölyefi, akış dizilimi, akış numarası ve akış uzunluğu) ve karakteristik (drenaj yoğunluğu, akarsu sıklığı, drenaj dokusu, çatallanma oranı, form faktör, uzama oranı, yüzeysel akış uzunluğu, rölyef katsayısı ve hipsometrik integral) morfometrik parametreleri Coğrafi Bilgi Sistemi yöntemi yardımıyla hesaplanarak havzaların fiziksel nitelikleri belirlenmiş ve bu akarsu havzalarında oluşması muhtemel sel ve erozyon gibi durumlar için yorumlamalar yapılmıştır. Ayrıca, Ekim 2015 ile Eylül 2016 tarihleri arasındaki bir yıllık süreçte, aylık olarak akarsu örnekleri alınmış ve fizikokimyasal içerikleri belirlenmiştir. Su örneklerinin fiziksel parametreleri (sıcaklık, pH, Eh, elektriksel iletkenlik ve çözünmüş oksijen) yerinde, anyon bileşenleri (HCO3 ̄, CO3 ̄, NO3 ̄, NO2 ̄, SO4 ̄2, Cl ̄ ve F ̄) spektrofotometre, iyon kromatografisi ve titrasyon yöntemleriyle, katyon bileşenleri (Ca+2, Mg+2, Na+ ve K+) iyon kromatografisi ve kütle spektrofotometresi yöntemleriyle, iz element bileşenleri (Al, As, B, Ba, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Pb, Sr, Si ve Zn) ise kütle spektrofotometresi yöntemleriyle analiz edilmiştir. Fiziksel ve kimyasal analizler sonucunda elde edilen veriler, içme suyu olarak kullanılabilirlik açısından Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından belirlenen standartlara göre ve sulama suyu kalitesi bakımından Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği, Teknik Usuller Tebliği'nde belirtilen standartlara göre değerlendirilmiştir. Ayrıca, akarsulardan alınan bütün örnekler, Piper diyagramı yardımıyla su sınıflarına ayrılmış, Wilcox diyagramı ve ABD Tuzluluk Laboratuvarı diyagramı yardımıyla sulama suyu olarak kullanılabilirliği açısından değerlendirilmiştir. Bütün bunların dışında hidrolojik ve hidrokimyasal analizler sonucunda elde edilen verilerin istatistiksel ilişkilerinin belirlenmesi amacıyla faktör analizi yöntemi kullanılmıştır. Morfometrik analiz sonuçlarına bakıldığında, çalışma alanının doğusunda bulunan havzaların taşkın ve erozyon durumları açısından batıdaki havzalara göre daha hassas olduğu görülmüştür. Bu sebeple, doğudaki havzalarda yerleşim yeri, baraj, gölet, vb. arazi kullanımı seçimi yapılırken daha dikkatli olunması gerekmektedir. Fizikokimyasal analiz sonuçlarına göre; elektriksel iletkenlik, SO4̄2, Cl ̄, Na+, K+, B ve Fe içerikleri, nüfusun ve sanayinin daha yoğun olduğu Deliçay'dan, daha az nüfus ve sanayi tesislerinin bulunduğu Lamas Çayı'na doğru gidildikçe azalma eğilimindedir. Ayrıca pH, Na+, Cl ̄, NO3 ̄, NO2̄, F ̄, Al, As, Fe, Ni ve B derişimleri bazı dönemlerde bazı akarsularda WHO standartlarında belirtilen sınır değerlerini aşmıştır. Su Kirliliği Kontrolü, Teknik Usuller Tebliği'ne göre; akarsu örnekleri genel olarak sulama suyu olarak kullanılabilir nitelikte olup yalnızca pH, NO3 ̄, F ̄ ve Ni içerikleri açısından birkaç örnek kullanılabilirlik sınırını aşmıştır. Yapılan istatistiksel analiz sonucunda, hidrolojik ve hidrokimyasal açıdan akarsuların kimyasını etkileyen süreçler göz önünde bulundurularak, "Tuzluluk, Alkalinite, Ayrışma, Akış ve Çözünmüş Oksijen" olarak adlandırılan 5 faktör tespit edilmiştir. Endüstriyel ve evsel atıklar ile tarımsal faaliyetlerde kullanılan gübreler çalışma alanında akarsular için başlıca kirletici kaynaklardır.

Abstract:
In this study, the hydrological and hydrochemical properties of the 17 rivers located between the Tarsus River in the east of Mersin and the Göksu River in the west of the Mersin and the morphometric properties of the catchments of these rivers have been investigated in depth in order to establish an integrated water management. In this context, the morphometric properties of 17 basins were determined by calculating basic parameters (basin area, basin length, basin perimeter length, basin relief, stream order, stream number, and stream length) and characteristic parameters (drainage density, stream frequency, drainage texture, bifurcation ratio, form factor, elongation ratio, overland flow length, relief ratio, and hypsometric integral) using Geographical Information System method and interpretations were made regarding the flooding and erosion potentials of these river basins. In addition, during the one-year period between October 2015 and September 2016, stream samples were collected on a monthly basis and their physicochemical contents were determined. Physical parameters (temperature, pH, Eh, electrical conductivity, and dissolved oxygen) of the water samples were measured in-situ, whereas anion components (HCO3 ̄, CO3 ̄, NO3 ̄, NO2 ̄, SO4–2, Cl ̄, and F ̄) were analyzed by spectrophotometer, ion chromatography and titration methods, and cation components (Ca2+, Mg2+, Na+, and K+) were analyzed by ICP-MS and ion chromatography methods. The data obtained from the physical and chemical analyzes were evaluated according to standards specified by the Technical Methods Bulletin of the Water Pollution Control Directive in terms of irrigation water quality and according to standards set by the World Health Organization (WHO) in terms of their usability as drinking water. In addition, all the samples taken from the rivers were divided into water classes by the concept of hydrochemical facies and Piper diagram, and were evaluated in terms of usability as irrigation water by Wilcox diagram and USA Salinity Laboratory diagram methods. In addition to all of these, factor analysis method has been applied in order to determine the statistical relationships of the data obtained from hydrologic and hydrochemical analyzes. Based on the results of the morphometric analysis, it was found that the basins located in the east of the study area are more sensitive than the ones located in the west in terms of flooding and erosion conditions. For this reason, more attention should be paid when making land use decisions such as settlement, dam, pond, etc. in the eastern basins. According to the results of physicochemical analysis; electrical conductivity, SO42–, Cl ̄, Na+, K+, B, and Fe concentrations of the water samples were found to decrease from Deliçay, where the population and industry were more intense, towards the Lamas River where less population and industrial facilities are located. Concentrations of pH, Na+, Cl ̄, NO3 ̄, NO2 ̄, F ̄, Al, As, Fe, Ni and B exceeded the limits specified in WHO in some streams during some sampling periods. According to the Technical Methods Bulletin of the Water Pollution Control Directive, stream samples are generally suitable for irrigation, but a few samples have exceeded the limits in terms of pH, NO3 ̄, F ̄, and Ni contents. As a result of the statistical analysis, 5 factors were determined, which are named "Salinity, Alkalinity, Extraction, Flow and Dissolved Oxygen", considering hydrological and hydrochemical processes affecting water chemistries. Industrial and domestic wastes and fertilizers used in agricultural activities are the principal pollutant sources for the streams in the study area.