Kızılırmak ve yeşilırmak havza karakteristiklerinin belirlenmesi ve su kalitesinin değerlendirilmesi
Determination of kizilirmak and yeşilirmak basin characteristics and evaluation of water quality
Yazar: BİLGE AYDIN ER
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL ARDALI ; PROF. DR. BAŞAK TAŞELİ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı, Türkiye'nin önemli nehir havzaları olan Kızılırmak ve Yeşilırmak Havzalarındaki su kalitesinin doğal ve yapay etkiler sonucunda değişimlerinin seviyesini tespit etmek, havza karakterizasyonunu ortaya koymak ve su kalitesini değerlendirmektir.
Çalışmada, Kızılırmak'ta 8, Yeşilırmak'ta 36 su kalite gözlem istasyonuna ait 26 su kalite parametresi ölçüm sonuçları değerlendirilmiş ve her bir parametrenin uzaysal dağılım haritası hazırlanmıştır. Çalışmanın ilk basamağını havza karakterizasyonu oluşturmaktadır. Havzalardaki baskı unsurları tespit edilerek ve yük miktarları belirlenerek, Günlük Maksimum Toplam Yük (GMTY) yaklaşımı toplam azot (TN) ve toplam fosfor (TP) parametreleri bazında uygulanmıştır. İkinci aşamada su kalitesinin genel durumu ortaya konmuş ve su kalite indeks değerleri hesaplanmıştır. Son olarak Temel Bileşen Analizi (TBA) uygulanarak nehir havzalarında uzun vadede izlenmesi önerilen su kalite parametreleri belirlenmiştir.
Çalışmanın sonuçlarına göre, Kızılırmak Havzasında 462 yerüstü su kütlesinin 147'si noktasal kaynaklı, 421'i yayılı kaynaklı, Yeşilırmak Havzasında 116 yerüstü su kütlesinin 63'ü noktasal kaynaklı, 96'sı yayılı kaynaklı baskı altında olduğu belirlenmiştir. GMTY sonuçları değerlendirildiğinde, Kızılırmak Havzası bütününde aynı deşarj standardının uygulanması durumunda yapılan hesaplama sonuçlarına göre mevcut deşarj standartlarında TN %49,06, TP %94,9 oranında, Yeşilırmak Havzasında TN %42,8, TP %83,3 oranında azaltıma gidilmesi gerekliliği ortaya konulmuştur. Karakteristik değerlere göre değerlendirme yapıldığında, her iki nehir havzası sınıf I su kalite kategorisini temsil etmektedir. Kızılırmak ve Yeşilırmak Nehir Havzalarında dünya çapında bilinen ve yaygın olarak kullanılan Ulusal Sanitasyon Vakfı Su Kalite İndeksi, Kanada Çevre Bakanlığı Su Kalite İndeksi; sınırlı sayıda çalışmada kullanılan Bulanık Su Kalite İndeksi karşılaştırmalı olarak uygulanmıştır. Uygulanan indeks hesaplama modellerine göre her iki havzanın da su kalitesinin "Orta" seviye olduğu belirlenmiştir. Son olarak TBA sonuçları değerlendirildiğinde, Kızılırmak Havzası su kalitesinde ortaya çıkan toplam varyansın %78,92'sini ilk 3 eksenle ve %95,78'ini ilk 5 eksenle açıklanırken, Yeşilırmak Havzasında toplam varyansın %62,60'ı ilk 3 eksenle ve %84,45'i ilk 5 eksenle açıklanmaktadır. Bu çalışma ile su kalitesinin indeks kullanılarak değerlendirilmesinin ve havzanın zamansal ve mekânsal değişimlerini temsil eden izleme parametrelerinin belirlenmesinin faydalı olacağı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The objective of this research is to assess the impact of natural and artificial factors on water quality in the Kızılırmak and Yeşilırmak Basins, two significant river basins in Turkey.
The study aims to provide a comprehensive characterization of the basins and evaluate the water quality by analyzing the measurement data of 26 water quality parameters from 8 monitoring stations in Kızılırmak and 36 monitoring stations in Yeşilırmak. The first phase of the study focuses on basin characterization, which involves identifying the pressure factors and load amounts in the basins. The Total Maximum Daily Load (TMDL) approach was used to analyze total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) parameters. The second phase involves determining the overall water quality status and calculating water quality index values. Finally, Principal Component Analysis (PCA) was conducted to identify the key factors influencing the water quality. The study also produced spatial distribution maps for each water quality parameter.
Based on the findings of the study, it was observed that out of 462 surface water bodies in Kızılırmak Basin, 147 were affected by point sources of pressure, and 421 were affected by diffuse sources of pressure. In the case of Yeşilırmak Basin, out of 116 surface water bodies, 63 were impacted by point sources of pressure, and 96 were impacted by diffuse sources of pressure. According to the GMTY analysis, if the same discharge standard is applied throughout the Kızılırmak Basin, TN and TP levels should be reduced by 49.06% and 94.9%, respectively. Similarly, in the Yeşilırmak Basin, TN and TP levels should be reduced by 42.8% and 83.3%, respectively. The study also concluded that the water quality of both basins is in the "Medium" level, based on the National Sanitation Foundation Water Quality Index, the Canadian Ministry of Environment Water Quality Index, and the Fuzzy Water Quality Index. The PCA analysis revealed that the first 3 axes accounted for 78.92% of the total variance in water quality in Kızılırmak Basin, and the first 5 axes accounted for 95.78%. In the case of Yeşilırmak Basin, the first 3 axes accounted for 62.60% of the total variance, and the first 5 axes accounted for 84.45%. Furthermore, based on the characteristic values, it was determined. This study came to the conclusion that it would be beneficial to determine monitoring parameters that would reflect the temporal and spatial changes in the basin and to evaluate water quality using an index.