Eğimli akiferlerde nehir-akifer etkileşimlerinin incelenmesi
Investigation of river-aquifer interactions in sloping aquifers
Yazar: EMİN AYVAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR BOYRAZ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Akiferler = Aquifers ; Nehirler = Rivers ; Yer altı suları = Ground waters

Özet:
Yeraltı suları, yeryüzündeki miktarı ve kullanım amaçları dikkate alındığında oldukça önemli bir su kaynağıdır. İçme sularının önemli bir kısmı yeraltı sularından karşılanırken, tarımda sulama, endüstride üretim süreçlerinde kullanım, yeraltı ekosistemlerinin desteklenmesi, jeotermal enerji üretimi gibi çeşitli amaçlarla da yeraltı suları kullanılır. Bunun yanı sıra, yeraltı suyunun doğru ve sürdürülebilir bir şekilde yönetilmesi, ekolojik dengeyi korumak ve gelecek nesillere sağlıklı su kaynakları bırakmak açısından büyük önem taşır. Kullanma ihtiyacının yanı sıra bulunduğu bölgenin hidrolojik davranışını da direkt olarak etki ettiğinden, yeraltı sularından en verimli şekilde yararlanabilmek için hidrodinamik davranışının belirlenmesi büyük önem taşır. Yeraltı sularının hidrodinamik davranışına etki eden birçok faktör vardır. Yeraltı suyu akışı hem içinde bulunduğu akifer özelliklerinden hem de etrafında etkileşim içerisinde olduğu diğer su kaynaklarından direkt olarak etkilenir. Bu sebeple farklı akifer özelliklerinde yeraltı suyu akışını araştırmak ve bu akışın diğer kaynaklarla olan etkileşimini anlamak gerekir. Bu çalışmada da bir nehir- akifer sistemi içerisinde akifer eğiminin yeraltı suyu dağılımına, partikül hareketlerine ve nehir-akifer arasındaki hiporeik akım debisine etkisi araştırılmıştır. Bu incelemeyi yapmak amacıyla Visual MODFLOW yazılımı kullanılmıştır. İki farklı durum için modeller oluşturulmuştur: (i) tabanlı akarsu vadilerinde nehir-akifer modeli ve (ii) dağlık bölge nehir-akifer modeli. Farklı eğim dereceleri göz önünde bulundurularak yeraltı suyu dinamikleri ve yüzey suyu-yeraltı suyu etkileşimleri incelenmiştir. Partikül izleme analizleri ile kirlenme hassasiyeti olan bölgeler belirlenmiş ve su seviyesi doğal akışına uygun bir şekilde eğimli su yüzü profili olarak seçilmiştir. Elde edilen sayısal modeller, akifer eğiminin yeraltı suyu hidrodinamiğine ve yüzey suyu yeraltı suyu etkileşimine olan etkilerini ve kirlilik tehdidini değerlendirmek için kullanılmıştır.

Abstract:
Groundwater is a very important water resource, considering its amount on earth and its intended use. While a significant portion of drinking water comes from groundwater, groundwater is also used for various purposes such as irrigation in agriculture, use in production processes in industry, support of underground ecosystems, and geothermal energy production. In addition, correct and sustainable management of groundwater is of great importance in maintaining ecological balance and leaving healthy water resources to future generations. Determining the hydrodynamic behavior of groundwater is of great importance in order to benefit from groundwater in the most efficient way, as it directly affects the hydrological behavior of the region in which it is located, as well as the need for use. There are many factors that affect the hydrodynamic behavior of groundwater. Groundwater flow is directly affected by both the aquifer properties it is in and the other water resources it interacts with. For this reason, it is necessary to investigate groundwater flow in different aquifer properties and understand the interaction of this flow with other sources. In this study, the effect of aquifer slope on groundwater distribution, particle movements and hyporheic flow rate between the river and aquifer in a river-aquifer system was investigated. Visual MODFLOW software was used to conduct this analysis. Models were constructed for two different cases: (i) river-aquifer model in bottomland river valleys and (ii) mountain region river-aquifer model. Groundwater dynamics and surface water-groundwater interactions were examined considering different slope degrees. Areas susceptible to pollution were determined through particle monitoring analyses, and the water level was selected as a sloping water surface profile in accordance with its natural flow. The resulting numerical models were used to evaluate the effects of aquifer slope on groundwater hydrodynamics and surface water groundwater interaction and the pollution threat.