Şereflikoçhisar havzası yeraltı sularının hidrojeolojik ve hidrokimyasal açıdan incelenmesi ve bölgedeki tuzlusu girişiminin çevresel etkilerinin araştırılması
Investigation of hydrogeological and hydrochemical properties of groundwater in the Şereflikoçhisar basin and determination of environmental impacts of saltwater intrusion in the region
Yazar: MUSTAFA MURAT KAVURMACI
Danışman: PROF. DR. HATİM ELHATİP
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Ankara- Şereflikoçhisar = Ankara-Şereflikoçhisar ; Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Hidrojeoloji = Hydrogeology ; Tuz Gölü = Salt Lake

Özet:
İnceleme alanının temelini Orta Anadolu Kristalen Kompleksi olarak tanımlanan kaya birimi oluşturur. Kompleks; Paleozoyik ve Mesozoyik yaşlı meta-sedimanlar, meta-karbonatlar, ofiyolitik karmaşıklar ve magmatik birimlerden oluşmuştur. Tuz Gölü Havzası'nın temeli üzerindeki sedimantasyon Üst Maestrihtiyen' de başlar. Orta Eosen'e kadar filiş ağırlıklı denizel birimlerle devam eden sedimantasyon Üst Eosen - Oligosen zaman aralığında kalın evaporit çökelleri ile karakteristiktir. Oligosen'den günümüze kadar karasal ve gölsel çökellerin oluşumları devam etmiştir.Bölgede akiferleri temsil eden birimler genel olarak temelde Paleozoyik yaşlı bol kırık ve çatlaklı mermerler, Tersiyer yaşlı genelde kumtaşı ve çakıltaşı ardalanmasından oluşan denizel ve karasal kırıntılılar ile bol kırıklı - karstik boşluklu kireçtaşı seviyeleri ve Kuvaterner yaşlı gevşek kum ve çakıl seviyeleri içeren alüvyondur. Alüvyon kum, çakıllı kum, kil, siltli kil, siltli kum ve silt olmak üzere 6 farklı birimden oluşmuştur. Alüvyonun ortalama çakıl tane oranı % 3.4, ortalama kum tane oranı % 18, ortalama ince tane oranı % 78.60, ortalama boylanma sabiti 3.73, ortalama düzen katsayısı 12.3, akiferin geçirimlilik değeri 0.04 cm/sn, iletimlilik katsayısı 0.014 m2/sn, depolama katsayısı 5.10-4, ortalama hızı 5,5.10-5 m/sn dir.İnceleme alanının yıllık ortalama toplam yağış miktarı 360 mm'dir. 1970 - 1974, 1988 - 1993, 1998 - 2008 yılları arasında kalan dönemlerde bölgede yağışlar genel olarak azalmış diğer dönemlerde ise artmıştır. İnceleme alanının yıllık gerçek buharlaşma - terleme değeri 314 mm/yıl, yıllık rezerv su miktarı 544 mm., sisteme giren su miktarı 8,29 x 106 m3/yıl, sistemden çıkan toplam su miktarı ise 21,37 x 106 m3/yıl'dır.Arazi ve laboratuvar çalışmalarında yapılan ölçüm ve analiz sonuçlarına göre, yeraltı sularının fiziksel ve kimyasal parametre değerleri; sıcaklık; 14.1 oC - 21.9 oC, pH 6.2 - 8.3, elektriksel iletkenlik 516 - 295000 µS/cm, toplam çözünmüş katı madde 422 - 333803 mg/L arasında değişim gösterir.İnceleme alanında yeraltı suyu seviye ölçümlerine göre, bölgede iki farklı konverjan özellikte nap tespit edilmiştir. Yeraltı suları, NaCl, NaHCO3, CaHCO3, CaSO4, MgCl, MgHCO3 ve MgSO4 fasiyes özelliği göstermiştir. Tuz Gölü'ne yakın kuyularda sular NaCl fasiyesinde zenginleşir. Gölden uzaklaştıkça suların fasiyes özellikleri sırasıyla NaHCO3 - CaHCO3 şeklinde değişmiştir. Sularda egemen iyon bolluk dizilimleri (Na+ + K+) > Mg+2 > Ca+2 / Cl-> HCO3- > SO4-2 şeklinde gelişmiştir.İnceleme alanından alınan su örneklerinin ?18O içerikleri -9.97 ile -2.12, ?2H içerikleri ise -16.35 ile -69.25 arasında değişir. Su kaynaklarına ait akiferler aynı veya yakın kotlardan meteorik kökenli yağışlardan beslenir.Tuz Gölü'nden uzaklaştıkça batıdan doğuya doğru elektriksel iletkenlik değerleri azalır. Sulama suyunun kalitesi Tuz Gölü'ne yakın bölgelerde ve Şereflikoçhisar ovasının güneyinde düşüktür. İnceleme alanı sulama kalitesi açısından beş ayrı bölgeye ayrılmıştır.Denizel tuzlu su girişimlerinden çok farklı olarak Tuz Gölü'nün tatlı su akiferlerini etkileme potansiyeli bölgede jeolojik yapının ve hidrojeolojik sistemin yanı sıra tektonizmanın da kontrolü altındadır. Tuz Gölü tabanda çapları değişik boyutlardan oluşan kırık sistemlerinden gelen tuz içeriği yüksek yeraltı suları tarafından beslenir. Yaz aylarında evaporitik çökelimlerin artması sonucu kırık sistemlerin geçirimliliği ve gölün beslenimi yağışlı döneme oranla azalmaktadır.

Abstract:
The base of study area is defined by rocks known as the Central Anatolian Crystalline Complex. Complex has composed of meta-sediments, meta-carbonates, ophiolitic melange and magmatic units which are Paleozoic and Mesozoic in age. The sedimentation on the base of the Salt Lake Basin starts at the Upper Maastrichtian. Sedimentation defined predominantly by flysch until Middle Eocene is characterized by thick evaporite deposits between Upper Eocene and Oligocene time. Formations of terrestrial and lacustrine sediments have continued from Oligocene to the recently.Units which characterized aquifers in the study area include the Paleozoic marbles with high crack and fracture contents, Tertiary marine and terrestrial clastics which generally consist of alternations of sandstone and conglomerate, karstic limestone with high fracture content, and Quaternary alluvium with levels of unconsolidated sand and gravel. Alluvium is represented by six different units composed of sand, gravel, clay, silty clay, silty sand and silt. The average gravel rate, the average sand rate, the average ratio of fine grain, the average coefficient of gradation, the average coefficient of uniformity, the aquifer permeability, the coefficient of transmissibility, the storage coefficient, and the average speed of alluvium are 3.4 %, 18 %; 78.60 %, 3.73, 12.3, 0.04 cm/sec, 0.014 m2/sec, 5.10-4; 5,5.10-5, respectively.According to the both field and laboratory measurements, the average annual total precipitation of the study area is 359.72 mm. Precipitation generally reduced in the years between 1970 - 1974, 1988 - 1993, 1998 - 2008 in the region and increased at the other periods. In the study area, The amount of annual evaporation ? transpiration, and annual water reserve are 313.84 mm.water/year and 543.62 mm, whereas the amount of water entering and leaving the sytem are 8.29 x 106 m3/year and 21.37 x 106 m3/year, respectively.The physical and chemical parameters of the groundwaters changes between 14.1 oC - 21.9 oC for temperature, 6.2 - 8.3 for pH, 516 - 295000 µS/cm for electrical conductivity and 422 - 333803 mg/L for total dissolved solid.According to measurements of the underground water levels in the study area, two different convergent nappes were determined. The groundwaters shows hydrochemical facies in Na-Cl, Na-HCO3, Ca-HCO3, Ca-SO4, Mg-Cl, Mg-HCO3 and Mg-SO4. The groundwater in the wells close to the Tuz Lake is enriched in NaCl - type. The facies characteristics of the groundwater away from the lake change from NaHCO3 towards CaHCO3. The dominant ion abundances shaped in the form of (Na+ + K+) > Mg+2 > Ca+2 / Cl-> HCO3- > SO4-2.?18O and ?2H contents of water samples obtained from study area range from -2.12 to -9.97 and from -16.35 to -69.25. The aquifers belonging to water resources are recharged by precipitations of meteoric origin which have same or close altitutes.The values of the electrical conductivity decrease away from Tuz Lake to the East. The quality of irrigation water is low in the areas close to the lake Tuz and south of Şereflikoçhisar plain. The study area is divided into five separate areas in terms of the quality of irrigation water.The potential impact to freshwater aquifers of Tuz Lake is controlled by tectonism as well as the geological structure and hydrogeological system in the region, unlike salt water intrusion in marine. The Tuz Lake is recharged by highly salted groundwater coming from fracture systems which have different diameter at the base. Due to increased evaporitic sedimentation in the summer, the permeability of fracture systems and recharching of the lake are reduced compared to the rainy period.