Yuvacık baraj havzası (Kocaeli) karst akiferinin beslenim-boşalım mekanizması ve yer altı suyu akım dinamikleri
Recharge-discharge mechanism and groundwater flow dynamics of the karst aquifer in the watershed of Yuvacik dam (Kocaeli)
Yazar: AHMET ŞENER
Danışman: PROF. DR. İRFAN YOLCUBAL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uygulamalı Jeoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Yuvacık Baraj Havzası, sahip olduğu yüzey suyu ve yeraltısuyu potansiyeli ile Kocaeli iline içme suyu sağlayan en önemli su havzasıdır. İçerisinde ortalama debileri 873 L/sn'lere varan önemli karst kaynakları yer almaktadır.

Karst akiferleri kendilerine özgü hidrodinamik özellikleri sebebiyle hızlı bir şekilde kirlenmeye maruz kalabilmektedir. Bu tür akiferlerin beslenim-boşalım mekanizmasının ortaya konulması ve koruma alanlarının belirlenmesi, sahip oldukları su potansiyelinin korunması ve sürüdürülebilir yönetimi açısından önemlidir. Bu amaçla, bu çalışma kapsamında; klasik hidrolojik ve hidrojeolojik yöntemler karst akiferlerine özgü metotlarla bir arada kullanılarak karst akiferinin yapısı, yeraltısuyu akım dinamikleri ve beslenim-boşalım mekanizması detaylı olarak ortaya konulmuştur.

Akarsu hidrograflarından elde edilen ana baz akım eğrilerinin analizi, havza genelinde yeraltısuyu dolaşım süreleri 8 ila 104 gün arasında değişen çok parçalı, birbiriyle bağlantılı rezervuarların varlığını ortaya koymuştur. Rezervuar yapılarına ilişkin alçalım katsayıları 0,01 ila 0,124 gün-1 olup, kaynak hidrograflarından elde edilen 0,011 ila 0,027 gün-1'lik boşalım katsayıları ile uyumluluk göstermektedir.

Beslenme alanları ile kaynaklar arasında yürütülen boya izleme deneyleri sonucunda 483 ila 1328 m/gün arasında değişen görünür yeraltısuyu hızları saptanmış, bazı kaynak sularında, şiddetli ve ani yağışların ardından 10-12 saatlik tepki sürelerine sahip bulanıklık piklerinin oluştuğu görülmüştür.

Su bütçesi analizi neticesinde, karstik alanlar için yıllık yeraltısuyu beslenim miktarı 458 mm olarak hesaplanmıştır. Hesaplanan beslenim miktarı akiferden boşalan yıllık toplam yeraltısuyu miktarı ve havzaya düşen yıllık toplam yağış miktarı ile karşılaştırıldığında, karst akiferine havza dışında kalan beslenme alanlarından da önemli bir beslenim katkısı olduğu görülmüştür.

Çalışmada elde edilen sonuçlar havza genelinde oldukça hızlı bir beslenim-boşalım mekanizmasının hüküm sürdüğünü göstermekte, beslenme alanlarının, karstik yapıların ve kaynakların kirliliğe karşı hassasiyetini ortaya koymaktadır. Ayrıca karst akiferinin, havza dışında kalan beslenme alanlarından da önemli ölçüde beslendiğini işaret etmektedir. Elde edilen bulguların, ileride karst akiferinin korunmasına yönelik olarak yapılacak hidrojeolojik çalışmalara fayda sağlaması hedeflenmiştir.

Abstract:
Watershed of Yuvacık Dam is the most important water resource for Kocaeli city with its surface water and groundwater potential. There are significant karst springs in the watershed having average discharge rates reaching 873 L/s.

Karst aquifers can be vulnerable to rapid contamination due to their own hydrodynamic characteristics. That's why it is critical to reveal the recharge-discharge mechanism and determine the protection zones of these aquifers in order to protect and maintain sustainable management of water potential of the aquifer. For this reason, in this study; classical hydrological and hydrogeological methods were used together with the methods unique to karst aquifers to reveal the structure, groundwater flow dynamics and recharge-discharge mechanism of the karst aquifer.

Analysis of baseflow recession curves obtained from stream hydrographs indicated the existence of interconnected multipartite storages with groundwater residence times ranging between 8 and 104 days. Recession coefficients related to different reservoirs range from 0.01 to 0.124 day-1 and show consistency with the discharge coefficients of 0.011 to 0.027 day-1 obtained from spring hydrographs.

Apparent groundwater velocities of 483 to 1328 m/day were obtained from dye tracing tests conducted between recharge areas and karst springs, and turbidity peaks with response times of 10 to 12 hours were determined in some springs following sudden and intense rainfall events.

Annual groundwater recharge for karst areas was calculated to be 458 mm via water budget analysis. Comparing this amount with annual groundwater discharge from karst aquifer and annual precipitation falling on the watershed indicated that recharge areas out of the watershed make considerable contibution to the total recharge of the karst aquifer.

All results suggest that the karst aquifer, in general, exhibits a rapid recharge-discharge characteristics and recharge areas, karst features and springs are highly vulnerable to rapid contamination. Also, the results from water budget analysis suggest that recharge areas out of the watershed considerably contribute to total recharge of the karst aquifer. These results are aimed to avail future hydrogeological studies about protection of the karst aquifer.