Konya kapalı havzasında düşey yönlü zemin hareketlerinin GNSS zaman serileri yardımıyla belirlenmesi
Detecting land subsidence in Konya closed basin by means of GNSS time series
Yazar: SEFA YALVAÇ
Danışman: DOÇ. DR. AYDIN ÜSTÜN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: GPS = Global Positioning System ; Gürültü analizi = Noise analysis ; Gürültü azaltma = Noise reduction ; Kalman filtre = Kalman filter ; Temel bileşenler analizi = Principal components analysis ; Zemin deformasyonu = Soil deformation

Özet:
Yaklaşık 55000 kilometrekarelik bir alanı kaplayan Konya Kapalı Havzası (KKH), Türkiye'nin orta
kesimlerinde yer almaktadır. Yaklaşık 3.5 milyon insana ev sahipliği yapan havza, Türkiye'de
tarımın merkezi olarak bilinmektedir. Aynı zamanda endüstriyel ve sanayi faaliyetlerinin de
yoğun olarak yürütüldüğü bölgede, gerekli suyun büyük bir bölümü yeraltı su kaynaklarından
karşılanmaktadır. Özellikle 1980'li yıllardan bu yana kuraklık dönemine giren havzada, yeraltından
çekilen suyun yağışlarla geri beslenememesinden dolayı yeraltı su seviyesi hızla düşmüş ve bölgede
zemin çökmeleri probleminin ortaya çıkmasına neden olmuştur.
Bu çalışmada Konya Kapalı Havzasında zemin çökmelerini izlemek amacıyla, GPS
yöntemiyle yapılan jeodezik izleme sonuçları sunulmuştur. Bu bağlamda, havzada 25 noktadan
oluşan bir deformasyon ağı tesis edilerek, 2011-2016 yılları arasında periyodik olarak GPS
yöntemiyle ölçülmüştür. Yapılan gözlemler ve analizler ışığında şehir merkezi ve tarımsal sulamanın
yoğun olduğu bölgeler başta olmak üzere yıllık 50 mm'ye varan zemin çökmesi değerleri elde
edilmiştir. Bununla beraber, bölgede bulunan sürekli gözlem istasyonlarına ait veriler elde edilerek,
havzada zemin çökmelerinin yıl içi davranışları belirlenmiş ve yeraltı suyu çekilmesiyle olan ilişkisi
zaman serileri yardımıyla araştırılmıştır. Ayrıca, havzanın çeşitli bölgelerine ait sondaj logları elde
edilerek zemin çökmelerinin litolojik yapı ile olan ilişkisi de incelenmiştir. GPS ve yeraltı su seviyesi
zaman serileri Kalman süzgeç, hareketli ortalamalar gibi sinyal analiz metotlarıyla irdelenmiştir.
Bu sayede, periyodik olarak yapılan GPS gözlemlerindeki doğruluğu ve hassasiyeti bozucu etkiler
(gürültü, periyotlar arası anten değişimi vb.) ayrıştırılarak GPS nokta konum hassasiyetinde 2-
3 mm seviyelerinde iyileşme kaydedilmiştir. Ayrıca yeraltı su seviye istasyonlarında ise 2-5 m
seviyelerinde dalgalanan mevsimsel bileşen tespit edilerek gözlemlerden başarıyla çıkarılmıştır.
Süzme işlemlerinden sonra karşılaştırılan GPS ve YAS zaman serilerinde korelasyonlar %20
seviyelerinde iyileşerek %98 seviyelerine kadar çıkmıştır. Yüksek korelasyonlu veri kümesi temel
bileşenler analizi yöntemiyle modellenerek, zemin çökmelerinin yeraltı su seviyesi değişimi ile olan
mevsimsel ilişkisi ortaya konulmuştur.

Abstract:
Konya Closed Basin (KCB) is covering about 55000 km2 that is located in the central part of
Turkey. The basin is a highly agricultural productive area and inhabited by more than 3.5 million
people. Rapid rise of population, industrial activities and agricultural irrigation have laid to basin
excessive groundwater usage and accompanying land subsidence occurrences.
In this study, geodetic monitoring results of land subsidence have been presented in KCB
by means of GPS measurements. For this purpose, a geodetic network that contain 25 stations has
been established and measured periodically by GPS method between the year of 2011 and 2016.
As a result of analysis, up to 50 mm/year of vertical deformation has been estimated, especially
in the city center and agricultural lands. The basin has been monitored with CORS stations
with a view to detect the subsidence behaviour and its relationship between the groundwater
level change. Additionally, drilling logs for the various parts of the basin has been obtained in
order to explain the relationship between the land subsidence and lithologic structure. Time
series analysis techniques have been performed such as Kalman filter, moving average filter and
Principal Component Analysis (PCA) in order to find the correlation out between the groundwater
level extraction and land subsidence. Thus, disturbing effects (noise, antenna and receiver change
between the campaigns) in GPS time series has been reduced and GPS point precision has increased
2-3 mm. Also, seasonal effects that is fluctuating between ±2-5 m on groundwater level time series
has been detected successfully.
After the filtration process cross correlation values between the land subsidence behaviour
and groundwater withdrawal are improved about 20% and have increased up to 98%. The coherent
part of the time series has been captured with PCA analysis in order to generate common trend
for the basin.