Çubuk Ovası'nın (Ankara) hidrojeoloji ve hidrojeokimya incelemesi
Investigation of hydrogeology and hydrogeochemistry of the Çubuk Plain (Ankara)
Yazar: SEDA UÇAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM ÖZTEKİN OKAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Fosiller = Fossils ; Maillet formülü = Maillet formula ; Yer altı suları = Ground waters ; Çubuk Ovası = Çubuk Plain

Özet:
Bu tez çalışması ile Çubuk Havzası'nın mevcut ve ileriye yönelik yeraltı su potansiyeli, kalitesi ve niteliği hakkında ayrıntılı hidrojeoloji, hidrojeokimyasal çalışmalar ile havzanın yeraltı su kaynaklarına ait yönetim planlarının oluşturulması ve yeraltı su rezervi ile kalitesinin sürdürülebilirliğinin ortaya çıkarılması amaçlanmıştır. Bu amaç kapsamında belirli periyotlarla yapılan debi ve yeraltı suyu seviye ölçümleri ile yeraltı sularının mevcut ve ileriye yönelik kullanım durumu, gerçek rejimdeki işletme rezervi, depolama hacmi ve boşalım katsayıları ile iklim değişikliklerinin su kaynakları üzerindeki etkisi ortaya çıkarılmıştır. Aynı zamanda hidrojeokimyasal ve izotop çalışmaları ile de yeraltı sularının kimyasal bileşimi, fiziksel özelliği, litoloji ile ilişkisi, kökeni, beslenim alanı ve yüksekliği belirlenmiştir.
Çalışma alanının jeolojisi genel olarak Permo-Triyas yaşlı birimler, Orta Eosen yaşlı volkanik birimler, Miyosen yaşlı sedimanter ve volkanik birimler ile Pliyosen ve Kuvaterner yaşlı birimlerden oluşmaktadır. 
Belirli hacim yöntemiyle kaynaklarda yapılan 2019 yılı debi ölçümlerinde Pliyosen yaşlı birimlerden beslenen kaynakların (K-1, K-3, K-4, K-5, K-6, K-24 ve K-25) debi değerleri 0.008 ile 2.22 l/sn arasında değişmekte olup bu kaynakların gerçek rejimde işletme rezerv hacmi, diğer litolojik birimlerden beslenen su kaynaklarına göre daha fazla olduğu belirlenmiştir. Maillet yöntemiyle incelenen kaynakların boşalım katsayıları hesaplanmış ve yeraltı sularının Pliyosen yaşlı birimlerde laminer, Permo-Triyas ile Miyosen yaşlı birimlerde türbülans bir akışla hareket ettiği belirlenmiştir. Bu kaynaklar ileriye dönük ihtiyaç halinde kaptajlarının yenilenmesi ve paket arıtma sistemleri ile içme suyu temininde kullanılabilecek niteliktedir. 
Yeraltı sularının metal element içeriklerinde Al, As, Pb, Mn ve Ni konsantrasyonları bazı su örneklerinde yüksek değerler vermiştir. Kurak dönemde (Ekim-2019) tüm su örneklerinde Pb konsantrasyonu TS 266 (2005) ve WHO (2017) standartlarının üstünde değerler verirken, yağışlı dönemde (Mayıs-2020) standartların altında kalmıştır. Pb konsantrasyonundaki düşüm, yağışlı dönem örneklemesinin Covid-19 pandemi sürecinde olması ve süreç ile birlikte gelen kısıtlamalara bağlı olarak antropojenik faaliyetlerin, tarım alanlarındaki gübreleme çalışmalarının ve Ankara-Esenboğa Havalimanındaki uçak/araç egzoz gazlarındaki salınımın azalması ile ilişkilendirilmiştir.
Yeraltı sularının izotop analizlerine göre incelenen sular meteorik kökenli olup 1963-2016 yılı Ankara yağışlarındaki δ18O içerikleri ile incelenen su kaynaklarının debi-yağış grafiklerine göre yeraltı suları sırasıyla Şubat, Ocak, Aralık ve Mart ayındaki yağışlardan beslenmektedir. δ18O ve δ2H izotop verilerine göre yeraltı sularının beslenme alanı yükseklikleri; 1078 ile 1591 m arasında olup sadece K-17 no'lu kuyu suyu drenaj alanının dışında Yiğitkıran Tepesinden beslendiği belirlenmiştir. Ç-18 nolu kuyu suyunun, düşük döteryum fazlası değeri (-8.16 ve -8.9 ‰) günümüz iklim koşullarından daha soğuk iklim koşulları altındaki yağışlardan beslendiğini ifade etmekte olup 3H değerinin <1TU olması kuyu suyunun fosil su (paleo water) olabileceğini desteklemektedir.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to establish the management plans of the groundwater resources of the basin with detailed hydrogeological, hydrogeochemical studies on the current and prospective groundwater potential, quality and quality of the Çubuk Basin and to reveal the sustainability of the groundwater reserve and quality. For this purpose, current and future use of groundwater, operating reserve in period recession, storage volume and recession coefficients and the effects of climate changes on springs have been revealed by discharge rate and groundwater level measurements. At the same time, chemical composition, physical properties, relationship with lithology, origin, feeding area and altitude of groundwater were determined by hydrogeochemical and isotope studies.
The geology of the study area generally consists of Permo-Triassic, Keçikaya Formation limestones, Middle Eocene aged volcanic units, Miocene aged sedimentary and volcanic units, Pliocene and Quaternary aged units.
The discharge of springs fed from Pliocene aged units (K-1, K-3, K-4, K-5, K-6, K-24 and K-25) are between 0.008 and 2.22 l/sn in 2019 discharge measurements made in springs using the specific volume method. It has been determined that the operating reserve volume of these springs in the period recession is higher than the springs fed from other lithological units. The recession coefficients of the springs examined by the Maillet method were calculated and it was determined that the groundwaters moved in laminar flow in Pliocene aged units and turbulent flow in Permo-Triassic and Miocene aged units. These springs can be used to renew their basins and provide potable water with package treatment systems when needed in the future.
Al, As, Pb, Mn and Ni concentrations in the metal element contents of the groundwaters gave high values in some water samples. While the Pb concentration in all water samples was above the TS 266 (2005) and WHO (2017) standards in the dry period (October-2019), it remained below the standards in the rainy period (May-2020). The decrease in Pb concentration was associated with the fact that the rainy season sampling was in the Covid-19 pandemic period and the anthropogenic activities, fertilization in agricultural areas and the emission of aircraft/vehicle exhaust gases at Ankara-Esenboğa Airport due to the restrictions that came with the process.
The waters examined according to the isotope analyzes of the groundwater are of meteoric origin and according to the δ18O contents of the 1963-2016 Ankara precipitations and the discharge-precipitation graphs of the springs examined, the groundwater is fed from the precipitations in February, January, December and March, respectively. Groundwater recharge heights according to δ18O and δ2H isotope data; It lies between 1078-1591 m and originates from Yiğitkıran Hill just outside the drainage area of the K-17 well. Due to the low deuterium excess value (-8.16 and -8.9‰) and <1TU 3H value of the well water Ç-18, means that it is fed by precipitation in colder climatic conditions compared to today's climatic conditions that supports the existence of paleo water.