Kıyı akiferlerinde tuzlu su girişiminin modellenmesi ve yeraltısuyu kullanımı optimizasyonuna yönelik muhtemel senaryolar: Tunus Cote Orientale akiferi uygulaması
Modeling of saltwater intrusion in coastal aquifers and probable scenerios towards the groundwater use: Cote-Orientale aquifer application in Tunusia
Yazar: MURAT KİLİT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET DOĞAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dünyadaki kıyı akiferlerinin pek çoğu şehirleşme endüstrileşme ve tarımsal sulama gibi nedenlerle yapılan aşırı yeraltısuyu kullanımı sebebiyle tuzlu su girişimi problemiyle yüzyüzedir. Tunus'un kuzeyindeki Cap-Bon ovası yaklaşık 430 km2 alana sahip sulama sebebiyle yapılan aşırı yeraltısuyu kullanımı sebebiyle benzer problemlerle yüzyüzedir. Tuzlu su girişimine maruz bölgelerdeki yeraltısuyu sistemlerinin analizleri karmaşık olup tuzlu su girişimini önlemek için uygun işletme ve yönetim teknikleri geliştirmek ve uygulamak hayati önem taşımaktadır.Bu çalışmada, kıyı akiferlerindeki tuzlu su girşiminin zaman ve uzay boyutuna göre değişiminin incelenmesi, uygulama alanı olarak seçilen Tunus'un kuzeyinde yer alan Cap-Bon ovasının altındaki Cote-Oriantale akiferi için yeraltısuyu akımı ve tuzlu su girişiminin simulasyonu için model geliştirilmesi, derlenecek jeolojik, hidrolojik ve hidrojeolojik verilerle modelin kalibre edilmesi ve su kaynaklarının optimum kullanımı için işletme kurallarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Cote-Oriantale akiferinin tuzlu su girişim modeli SEAWAT programı ile gerçekleştirilmiştir. Cote-Oriantale akiferine ait 2004 yılı hidrolojik verileri ve yeraltısuyu kullanım miktarları derlenerek MODFLOW yeraltısuyu akım modeli oluşturulmuştur. 2004 yılı ortalamaları esas alınarak modelin kararlı akım kalibrasyonu yapılmıştır. Daha sonra Cote-Oriantale akiferinin tuzlu su girişim modeli SEAWAT ile çok tabakalı (9 tabaka) olarak yapılmıştır. Modelin kalibrasyonu 2004 yılı ortalama hidrolojik verileri ve su kullanımı değerlerine göre yapılarak Cote-Oriantale akiferinin hidrojeolojik parametreleri, dispersiyon katsayıları belirlenmiştir. Elde edilen yeraltısuyu ve tuzlu su girişim modelleri değişik yeraltısuyu kullanımı ve iklim senaryosu modellerine göre çalıştırılmıştır. Kalibre edilmiş model kuyuların deniz kıyısına uzaklığı değiştirilerek çeşitli senaryolar için çalıştırılmıştır. Böylece tuzlu su girişiminin yeraltısuyu çekimi ile ve kuyu yerlerinin kıyıya yakınlığına göre nasıl değiştiği grafikler ve tablolar yardımıyla yorumlanmıştır. Çok tabakalı model sayesinde tuzluluk girişiminin derinlik boyunca değişimi, tuzluluk yayılımının sahilden ne kadar içeride, hangi derinlikte ve toplam çözünmüş madde konsantrasyonunun miktarı model yardımıyla tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Yeraltısuyu modelleme, denizsuyu girişimi, sayısal model, SEAWAT, MODFLOW.

Abstract:
Most of the coastal aquifers in the world face to the problem of saltwater intrusion due to excessive exploitation of groundwater that is primarily used for urbanization, industrialization and agricultural purposes. The Cap-Bon plain which has about 430 km2 area in Tunisia has also similar problems because of the use of groundwater for irrigation purposes. It is very complex to analyze groundwater system in aquifers containing the problem of salt water intrusion. To control saltwater intrusion it is vital to search the suitable management techniques.This Ph.D. study is aimed to investigate the variation of fresh water ?saltwater interface in coastal aquifers with respect to time and spatial dimensions as a response to groundwater exploitation in the Cap-Bon Aquifer in Northern Tunisia. It is also aimed to develop a management strategy for optimum use of groundwater resources in the region based on seawater intrusion model. For that purpose a groundwater and seawater intrusion model was developed for Cap-Bon Aquifer. Initially single-layer groundwater flow model was developed using MODFLOW. Then the saltwater intrusion model was developed as multilayer (9 layers) model using SEAWAT computer program. The developed model was calibrated based on 2004 average values of hydrological and water use data. Based on the calibration, the hydrogeological parameters together with dispersion coefficients were estimated for the region. The calibrated model was run for different scenarios based on future climate scenerious and future estimates of water use. The model was also run by varying the pumpage rates as much as tenfold increase and 10 fold decrease in pumpage. It was also run by changing the well locations to make them far away from the coastal line. The results of the simulations are presented in graphic and tables and they were evaluated visually to suggest optimization rules for optimum groundwater usage and management. With the help of the multilayer SEAWAT model the change of saltwater intrusion with respect to depth was determined more accurately. It is also proved that how the model is useful to define how long and how far the saltwater intrusion spreading from the coast and the values of TDS concentrations throughout the depth.Key Words: Groundwater modeling, seawater intrusion, numerical model, SEAWAT, MODFLOW.