İklim değişikliğinin terminal kompleks akiferi (Wadi Righ bölgesi, GD Cezayir) ve su kimyası üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the climate change affects on the terminal complex aquifer (Wadi Righ region, SE Algeria) and water chemistry
Yazar: ASMA BETTAHAR
Danışman: DOÇ. DR. ŞEHNAZ ŞENER
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Yönetimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering ; Meteoroloji = Meteorology

Özet:
Bu çalışmada, Wadi Righ Bölgesi (GD Cezayir), Terminal Kompleks akiferine ait yeraltısularının zamansal hidrojeokimyasal özellikleri ayrıntılı olarak incelenerek, iklim değişikliğinin su kaynakları üzerindeki etkileri meteorolojik veriler, kuraklık analizleri ve istatistiksel analizler ile değerlendirilmiştir. Bu kapsamda, Touggourt meteoroloji istasyonunun iklim verilerini kullanarak bölgenin yıllık ve aylık yağış ve sıcaklık analizleri gerçekleştirilmiştir. Meteorolojik verilere göre, bölgeye düşen yağış yıllık ortalama 11.5 mm (1989) ile 161.8 mm (2004) arasında değişmektedir. Aylık kayıtlar göre, aylık yağış ortalamasının en yüksek değeri Ocak ayında yaklaşık 14.78 mm iken en düşük yağış değeri Temmuz ayında yaklaşık 0.76 mm olarak ölçülmüştür. Wadi Righ bölgesinde kaydedilen en sıcak aylar Temmuz ve Ağustos olup,> 33°C sıcaklık değerleri kaydedilmiştir. En düşük sıcaklıklar ise Aralık ayında 11.53 °C, Ocak ayında 10.65°C ölçülmüştür. Çalışma dönemi için yıllık ortalama sıcaklık 22.09 °C'dir. Hesaplanan buharlaşma verilerine göre, bölgede potansiyel evapotranspirasyon ve gerçek evapotranspirasyon arasında büyük bir farklılık olduğu tespit edilmiştir. Ortalama yıllık ETp değeri bölgede 1172.5 mm iken, ETa değeri 70.1 mm'dir. Wadi Righ bölgesinin kuraklık analizleri, Touggourt meteoroloji istasyonuna ait veriler ile Standartlaştırılmış yağış indeksi (SYİ), Normalin yüzdesi indeksi (NYİ), Ondalıklar indeksi (Oİ), Z skor indeksi (ZSİ) ve Yağış anomali indeksi (YAİ) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Standartlaştırılmış yağış indeksi yöntemi 1, 3, 6, 9, 12 ve 24 aylık ve 1 yıllık zaman ölçeklerinde gerçekleştirilmiştir. SYI yöntemi ile 1 aylık zaman ölçeğinde yapılan analizlere göre, birçok yıl normal olarak sınıflandırılmıştır. SYI yöntemi ile 1 yıllık zaman ölçeğinde yapılan analizlere göre, SYI değerleri bölgedeki kuraklık şiddetinin genellikle orta ile normal arasında olduğunu göstermektedir. NYİ; Oİ ve ZSİ yöntemleri ile benzer sonuçlar elde edilmiştir. YAİ yöntemi ile 1 yıllık zaman ölçeğinde gerçekleştirilen analizler ise 1984, 1989, 210, 2011, 2012 ve 2014 yıllarında aşırı kurak dönemlerin yaşandığını göstermektedir. YAİ yöntemi, diğer yöntemlere göre bölgede daha aşırı kuraklıkların yaşandığını belirtmektedir. 

Wadi Righ bölgesi, Terminal Kompleksi akiferindeki yeraltısuyunun hidrojeokimyasal özelliklerini, su kimyasının ve kalitesinin mekânsal ve zamansal değişimlerini incelemek amacıyla, Terminal Kompleks akiferden 1995, 2012, 2015, 2017 yıllarında alınmış olan yeraltısuyu örneklerinin kimyasal analiz sonuçları değerlendirilmiştir. Kompleksi akiferindeki yeraltısuyu örneklerinin iyon analiz sonuçları göre, genel olarak baskın su fasiyesinin Na-Cl-SO4 ve Ca-Mg-Cl-SO4 olduğu belirlenmiştir. Örneklerin Ca ve Mg iyonlarının varlığı çalışma alanında bulunan kireçtaşı ve kalkerli kayaçlar ile ilişkili olarak kayaç-su etkileşiminin sonucunda gelişmektedir. Na, Cl ve SO4 ile jips, anhidrit ve evoporatik birimlerin çözünmesi sonucunda suların bünyesinde artış göstermektedir. Ayrıca, bölgede gerçekleşen deniz suyu girişimi Na ve Cl iyonlarının artışlarına sebep olan diğer bir faktördür. Yeraltısularının analiz sonuçları ilgili yönetmelikler ile belirlenen limit değerler ile karşılaştırılmış ve Su Kalitesi İndeks (SKI) yöntemi ile değerlendirilmiştir. Buna göre, yeraltısularının içme suyu olarak kullanıma uygun olmadığı belirlenmiştir. 

Wadi Righ bölgesindeki Terminal Kompleksi akiferindeki yeraltısuyu örneklerinin doygunluk indeksleri analiz sonuçları göre, genel olarak karbonat minerallerinin (kalsit, aragonit ve dolomit) çökelmesinin ve evaporit minerallerinin (jibs, anhidrit ve halit) çözünmesinin kuzeyden güneye doğru arttığı gözlemlenmiştir. İstatistiksel analizlere göre, çalışma kapsamında kullanılan kuraklık indeks yöntemlerinden SYİ'nin YAİ, NYİ ve ZSİ ile yüksek derecede ilişkili olduğu görülmektedir. Yeraltısularının TDS değerinin çoğunlukla klorür, sülfat, magnezyum ve sodyuma bağlı olduğu belirlenmiş olup, değişkenler arasındaki korelasyon katsayıları (R2) genel olarak orta ve yüksek pozitif ilişkiyi göstermektedir. Yeraltısuyu seviyesinde zamansal olarak düşüş gözlenmekte olup yeraltısularının iletkenlik ve TDS değelerinde zamansal değişim gözlenmemiştir.

Abstract:
In this study, the temporal hydrogeochemical properties of groundwater from the Terminal Complex aquifer in the Wadi Righ region (Algeria) were examined in detail to evaluate the effects of climate change on water resources using meteorological data, drought analysis, and statistical analyses. Accordingly, annual and monthly precipitation and temperature analyses were carried out using climate data from the Touggourt meteorological station. According to the meteorological data, the precipitation in the region varies between an annual average of 11.5 mm (1989) and 161.8 mm (2004). According to monthly records, the highest average monthly rainfall was approximately 14.78 mm in January, while the lowest rainfall was approximately 0.76 mm in July. The hottest months recorded in the Wadi Righ region were July and August, with temperatures above 33°C. The lowest temperatures were measured in December at 11.53 °C and in January at 10.65°C. The annual average temperature for the study period is 22.09 °C. Based on the calculated evaporation data, a large difference was observed between potential evapotranspiration and actual evapotranspiration in the region. The average annual ETp value in the region is 1172.5 mm, while the ETa value is 70.1 mm. Drought analyses for the Wadi Righ region were performed using Standardized Precipitation Index (SPI), Percent of Normal Index (PN), Deciles Index (DI), Z-Score Index (ZSI), and Rainfall Anomaly Index (RAI) using data from the Touggourt meteorological station. The Standardized Precipitation Index method was performed on a 1, 3, 6, 9, 12, and 24-month and a 1-year time scale. According to the analyses performed using the SPI method at a 1-month time scale, many years were classified as normal, and according to the analyses performed using the SPI method at a 1-year time scale, the SPI values generally indicate that drought severity in the region is between moderate and near normal. Similar results were obtained using the PN, DI, and ZSI methods. Analyses performed using the RAI method at a 1-year time scale show that extreme drought periods were experienced in 1984, 1989, 2010, 2011, 2012, and 2014. The RAI method indicates that more extreme droughts occur in the region compared to other methods.

The chemical analysis results of groundwater samples taken from the Terminal Complex aquifer in 1995, 2012, 2015 and 2017 were evaluated to examine the hydrogeochemical properties, spatial and temporal changes of water chemistry and quality of the groundwater in the Terminal Complex aquifer of Wadi Righ region. According to the ion analysis results of the groundwater samples, the dominant facies of the water is generally Na-Cl-SO4 and Ca-Mg-Cl-SO4. The presence of Ca and Mg ions in the samples is related to the interaction between the rocks and water in the limestone and calcareous rocks found in the study area. Na, Cl, and SO4 ions in the waters are increased by the dissolution of gypsum, anhydrite, and evaporative units. Additionally, the influx of seawater in the region is another factor that increases Na and Cl ions. The groundwater analysis results were compared with the limit values specified in relevant regulations and evaluated using the Water Quality Index (WQI) method, accordingly, it was determined that groundwater is not suitable for use as drinking water.

According to the analysis results of the saturation index of groundwater samples in the aquifer of the Terminal Complex in the Wadi Righ region, it has been observed that the precipitation of carbonate minerals (calcite, aragonite, and dolomite) and the dissolution of evaporite minerals (gypsum, anhydrite, and halite) generally increase from north to south. According to statistical analyses, the drought index method SPI is highly correlated with the RAI, PN, and ZSI methods used in the study. It has been determined that the TDS value of groundwater is mostly related to chloride, sulfate, magnesium, and sodium, and the correlation coefficients (R2) between the variables generally show a moderate to high positive relationship. A temporal decrease in the groundwater level has been observed, and there has been no temporal variation in the conductivity and TDS values of groundwater.