Kütahya ovası sığ akiferinin yeraltı suyu akım modellemesi
Groundwater flow modeling of shallow aquifer in Kütahya plain
Yazar: BERIHU ABADI BERHE
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇELİK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Kütahya Ovası içme, tarımsal ve endüstriyel su temininin yoğun olarak yeraltı sularına bağlı olduğu ovalardan biri olup, 93 km2'lik bir alandır. Çalışma alanındaki doğal drenaj, sürekli akan Felent ve Porsuk çayları tarafından yapılmaktadır. Yüzey ve yeraltı sularında yapılan hidrokimyasal değerlendirmeye göre iyonların göreli bollukları; katyonlar için Ca+2 >Mg+2 >(Na++K+), anyonlar için ise HCO3- >SO4-2 >Cl- şeklindedir. Bölgede yüzey ve yeraltı suyunun ana iyon kimyasına bağlı olarak beş hidrokimyasal fasiyes belirlenmiştir. Bununla birlikte çalışma alanındaki baskın su tipi Aralık 2013 ve Haziran 2014 dönemlerinde Ca-Mg/Mg-Ca-HCO3'tır. Tez alanındaki sular kalsit, aragonit ve dolomit minerallerine doygun, anhidrit, jips, florit ve halit minerallerine ise doygun değildir. Model alanı Kütahya Ovasının 83 km2'lik kısmını kapsamaktadır. Kütahya Ovası'nda mevcut veriler kullanılarak alüvyon akifer sistemine ait kavramsal hidrojeolojik modeli belirlenerek sığ akiferin 2-boyutlu yeraltı suyu sayısal akım modellemesinde kullanılmıştır. Model kalibrasyonu deneme yanılma yöntemi ile yapılmıştır. Hidrolik iletkenlik, beslenme değerleri ve akarsu taban çökellerinin geçirimliliği ovada hidrolik seviye değerlerinin kalibrasyonu amacıyla kullanılmıştır. Model sonuçlarına göre yeraltı suyu seviye haritası hazırlanmıştır. Model su bütçesi sonuçlarına göre alüvyon akifere giren suyun %64,7'si Emet ve Parmakören Formasyonları Genel Yük Sınırından gelmektedir. Geriye kalan beslenme miktarı ise eşit yaklaşık miktarlarda akarsu ve yağıştan kaynaklanmaktadır. Modelin hassasiyeti, kalibre edilen değerler %+20, %+40 ve %+60 oranlarında değiştirerek ve model çalıştırılarak RMSE, MAE ve ME hataları ile yorumlanmıştır. Yeraltı suyu yükleri beslenmenin hem artışına hem de azalışına karşı; hidrolik iletkenlik azalmaya karşı daha çok, artmaya karşı daha az; dere sedimanı iletkenliğinin ise azalışa karşı daha hassas olduğu görülmüştür.

Abstract:
The Kütahya Plain, which covers total area of 93 km2, is one of the plains in Kütahya where drinking, agricultural and industrial water supplies are highly dependent on groundwater resources. The natural surface drainage within the study area is generally towards the two dominant and perennial rivers: Felent and Porsuk Rivers. Assessment of hydrochemical results of surface and groundwater shows that the relative abundance of major ions (meq/l) for most of the water samples were Ca2+ >Mg2+ >(Na++K+) for cations and HCO3- >SO42- >Cl- for anions. Five hydrochemical facies have been identified based on the major ion chemistry of the surface and groundwater of this area. However, based on hydrochemical facies, the type of water that predominates in the study area is Ca-Mg/Mg-Ca-HCO3 type in both December 2013 and June 2014. Waters in the area were saturated with respect to calcite, aragonite and dolomite. However, they were under-saturated with respect to anhydrite, gypsum and fluorite minerals. Modeling area covers 83 km2 from the total area of Kütahya Plain. Based on the available data in the Kütahya Plain hydrogeological conceptual model and a two-dimensional numerical groundwater flow model of the shallow alluvial aquifer system was developed. Calibration of the model was performed through trial-and-error method. Hydraulic conductivity, recharge and riverbed conductance were used to calibrate the groundwater heads of the plain. Groundwater head map were produced based on modeling results. Water balance of the model shown that 64.7 % of the input groundwater came from Emet and Parmakören Formations through General Head Boundaries. The remaining amount of water was recharged from rivers and precipitation in equal amounts. The sensitivity of the model was performed by changing the calibrated values of each parameter by +20, +40 and +60% and was evaluated using the results of RMSE, MAE and ME after running model. Results shows that recharge is sensitive to both increasing and decreasing, hydraulic conductivity is more sensitive to a decrease than to increase and riverbed conductance is more sensitive to decrease.