Manyas gölü havzası'nın hidrojeoloji incelemesi ve yeraltısuyu hassasiyet haritası
Hydrogeological assessment and groundwater vulnerability map of lake Manyas basin
Yazar: HAZEL ALAN
Danışman: PROF. DR. REMZİ KARAGÜZEL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mühendislik Jeolojisi Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Hidrojeoloji = Hydrogeology ; Jeoloji = Geology ; Manyas Gölü = Manyas Lake ; Yer altı suları = Ground waters

Özet:
116Y407 numaralı TÜBİTAK projesi kapsamında Manyas Gölü Havzası'nın hidrojeoloji incelemesinin yapılması ve yeraltısularının kirlenme potansiyelinin ortaya konulması amacıyla yürütülen bu çalışma, İstanbul Teknik Üniversitesi Lisansütü Eğitim Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği Programı kapsamında Yüksek Lisans Tezi olarak hazırlanmıştır.
Çalışma alanındaki litolojik birimler, önceki çalışmalarda tanımlanan formasyon isimlerine göre; yaşlıdan gence doğru Karakaya Karmaşığı, Bilecik Formasyonu, Ilıca-Şamlı Granodiyoriti, Soma Formasyonu, Ezine Volkanitleri, Manyas Formasyonu ve Alüvyon (Kuvaterner çökeller) olmak üzere 7 grupta incelenmiştir. 
Manyas Gölü, gölün kuzey ve güneyinde bulunan yükselim alanının ortasında ve doğu-batı doğrultulu çöküntü alanında konumlanmıştır. Kuzeybatıda iki kola ayrılan Kuzey Anadolu Fayı'nın güney kesiminde bulunan Yenice-Gönen, Manyas-Mustafakemalpaşa, Uluabat ve Bursa fayları tarafından denetlenen havzalardan biri Manyas Gölü Havzası'dır. Manyas Çayı (Kocaçay), havzanın güneyinden kuzeye doğru akarak Manyas Gölü'nü beslemektedir.
Havzada ve yakın çevresinde mevcut olan beş adet meteorolojik istasyona ait hidrolojik veriler kullanılarak ortalama yağış, buharlaşma, akış ve süzülme hesaplamaları yapılmış ve meteorolojik su bütçesi hesaplanmıştır.  Yüzey drenaj alanı 2993 km2 olan Manyas Havzası'na düşen ortalama yağış miktarı 2016,3 hm3/yıl ve gerçek buharlaşma miktarı ise 1212,3 hm3/yıl olarak hesaplanmıştır. Hidrolojik döngüye göre 803,98 hm3/yıl suyun akışa geçtiği hesaplanmıştır. Gölden buharlaşma 118 hm3/yıl olarak hesaplanmıştır. Çalışma alanındaki sondaj kuyularından çekim ise 21 hm3/yıl olarak kabul edilmiştir. Karadere (Ergili) regülatörü ile 430,65 hm3/yıl su ise havza dışına boşalmakatadır. Buradan, yapılan meteorolojik su bilançosuna göre toplam beslenme ile toplam boşalım arasındaki fark olan 234,33 hm3/yıl suyun havzadaki ölçülemeyen çekim olduğu tespit edilmiştir.
Çalışma alanına ait hazırlanan 1/25:000 ölçekli hidrojeoloji haritasıında, litolojik birimler Pekişmiş Formasyonlar ve Pekişmemiş Formasyonlar olarak sınıflanmıştır. Havzadaki Pekişmemiş Formasyonlar Yaygın ve Zengin Akiferler, Pekişmiş Formasyonlar ise Bölgesel-İlişkisiz Akiferler, Zayıf Akiferler ve Çok Zayıf Akiferler olarak sınıflandırılmıştır. 
Çalışma alanında bulunan akiferlerin Transmisibilite (T) ve Hidrolik İletkenlik (K) parametrelerini belirlemek amacıyla, kuyuların pompaj deney verilerine ulaşılamadığı için akifer parametreleri mevcut kuyu loglarına ait özgül debi ve akifer kalınlığı
verileri kullanılarak ampirik yönteme göre hesaplanmıştır. Alüvyonda açılmış 5622-B numaralı sondaj kuyusuna ait veriler değerlendirildiğinde; transmisibilite (T) katsayısı 0,8125 (m2/s), Permeabilite katsayısı (K) ise 2,32x10-2 m/s olarak hesaplanmıştır. Manyas Formasyonu'nda açılmış 5326-A, 5326-B ve  5623 numaralı kuyularda ise Transmisibilite (T) değerleri 0,02 m2/s (5326-A), 0,12 m2/s (5326-B), ve 0,13 m2/s (5623); permeabilite (K) değerleri ise 9,11 x 10-5 m/s (5326-A), 3,7 x 10-3 m/s (5326-B) ve 1,4 x10-3 m/s (5623) olarak belirlenmiştir.
Manyas Gölü Havzası'ndaki yeraltısularının fiziksel, kimyasal ve içilebilirlik - kullanılabilirlik özelliklerini ortaya koymak amacıyla kurak (Ekim 2019) ve yağışlı (Haziran 2019) dönemde alınan su numunelerinin kimyasal analiz sonuçları kullanılarak kalite parametreleri değerlendirilmiştir. Yeraltısularının kimyasal özellikleri değerlendirildiğinde genellikle Ca-HCO3 ve Na-K-HCO3 bileşimli sular olduğu ve alınan su numunelerinin çoğunun kullanma-sulama suyu olarak kullanılabilir özellikte olduğu tespit edilmiştir. Çalışma alanında yağışlı ve kurak dönemde alınan toplam 51 adet su numunesinin 28 adedinde toplamda 7 adet kalite parametresi için limit değerleri aştığı tespit edilmiştir. Bu örneklerin 15 adedi aynı lokasyonun kurak ve yağışlı dönem konsantrasyonlarını temsil etmektedir. Yeraltısularının kalitesini değerlendirmek amacıyla temin edilen su numunelerinde limit değerleri aşan kalite parametreleri ise elektriksel iletkenliği, nitrat (NO3-), mangan (Mn), arsenik (As), bor (B), antimon (Sb) ve alüminyum (Al) olarak tespit edilmiştir.
İnceleme alanında DRASTIC ve Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) yöntemlerinin entegrasyonu ile yeraltısularının kirlenme potansiyelini ortaya koymak amacıyla yeraltısuyu hassasiyet haritası oluşturulmuştur. DRASTIC yöntemde, kirlenme potansiyelini etkileyen; arazi eğimi, toprak türü, yeraltısuyu derinliği, vadoz zon etkisi, yeraltısuyu net beslenimi, akifer türü, ve hidrolik iletkenlik olmak üzere 7 adet parametre kullanılmıştır. İnceleme alanında hidrojeolojik sistemlerin Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) tabanlı analizi yapılarak "AHS - DRASTIC İndeks" değerleri hesaplanmıştır. Hazırlanan yeraltısuyu hassasiyet haritasında, özellikle Manyas Gölü yakın çevresinin kirlenmeye karşı en hassas alanlar olduğu görülmüştür. Kirlenme potansiyeli yüksek ve çok yüksek olan alanlarda; tarımsal üretim, hayvancılık, yerleşimler ve tarıma dayalı sanayi kuruluşlarının katı ve sıvı atıkları ile gübre ve zirai mücadele ilaçlarının yaygın olarak kullanıldığı tespit edilmiştir. Hazırlanan yeraltısuyu hassasiyet haritasının doğruluğu, sahada yeraltısularından temin edilen su numunelerinin kimyasal analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu alanlardan alınan yeraltısuyu örneklerinde, nitrat, arsenik vb., değerleri, özellikle içme-kullanma suyu standartlarının üzerinde bulunmuştur. Manyas Gölü havzasından su kütlelerinin korunmasına yönelik olarak mevcut yasal düzenlemelere göre belirlenmiş koruma alanlarının bu çalışma kapsamında üretilen yeraltısularının kirlenmeye karşı hassasiyet haritasından yararlanarak revize edilmesi önerilmiştir.

Abstract:
This study has been prepared as master of science thesis within the scope of TUBITAK project numbered 116Y407 to conduct hydrogeological investigation Lake Manyas Basin and reveal the pollution potential of groundwater of Lake Manyas Basin in Applied Geology Engineering Department of the Graduate School of Istanbul Technical University.
In the study area, the lithological units were examined in 7 groups, namely Karakaya Complex, Bilecik Formation, Ilıca-Şamlı Granodiorite, Soma Formation, Ezine Volcanites, Manyas Formation and Alluvium (Quaternary sediments) according to the formation names defined in previous studies. In the field studies carried out in the Manyas Lake Basin, the outcrops of the lithological units were examined in situ.
Lake Manyas Basin is located in the Susurluk River Basin, within the borders of Balıkesir province of the southern Marmara region, and the area of the basin is 2993 square kilometers. Manyas Lake is located in the middle of the uplift area to the north and south of the lake and in the east-west oriented depression area. Manyas Lake Basin is one of the basins controlled by the Yenice-Gönen, Manyas-Mustafakemalpaşa, Uluabat and Bursa faults located in the southern part of the North Anatolian Fault, which splits into two branches in the northwest. Manyas Stream (Kocaçay) flows from the south of the basin to the north and recharges Lake Manyas.
According to hydrological data of five meteorological stations in the basin, average precipitation, evaporation, flow and infiltration calculations were made and the meteorological water budget was calculated. The average precipitation amount falling in the Manyas Basin, which has a drainage area of 2993 km2, was calculated as 2016,3 hm3/year and the actual evaporation amount was calculated as 1212,3 hm3/year. According to the hydrological cycle, it has been calculated that 803,98 hm3/year of water flows as groundwater and surface water. Evaporation from the lake has been calculated as 118 hm3/year. The discharge from the drilling wells in the study area was taken as 21 hm3/year. With the Karadere (Ergili) regulator, 430,65 hm3/year of water is discharged out of the basin. According to the meteorological water balance, it has been determined that 234,33 hm3/year water, which is the difference between the total recharge and the total discharge, is stored as the unmeasured discharge in the basin.
The 1/25:000 scale hydrogeological map of the study area has been revised. Hydrogeological characteristic and  the lithological units of Lake Manyas basin have been classified as Consolidated Formations and Unconsolidated Formations. Unconsolidated Formations in the Lake Manyas basin have been classified as Widespread and High Yield Aquifers, and Consolidated Formations as Regional-Unrelated Aquifers, Low Yield Aquifers and Very Low Yield Aquifers. 
In order to determine the Transmissibility (T) and Hydraulic Conductivity (K) parameters of the aquifers in the study area, since the pumping test data of the wells could not be obtained, aquifer parameters were calculated according to the empirical method using the specific yield and aquifer thickness data of the existing well logs. Considering the data of the 5622-B borehole drilled in the alluvium; The transmissibility (T) coefficient was calculated as 0,8125 m2/s, and the permeability coefficient (K) was calculated as 2,32 x10-2 m/s. Transmissibility (T) values of wells 5326-A, 5326-B and 5623 drilled in Manyas Formation are 0.02275 m2/s (5326-A), 0.12675 m2/s (5326-B), and 0.13012 m2/s (5623); permeability (K) values are 9.11 x 10-5 m/s (5326-A), 3.7 x 10-3 m/s (5326-B) and 1.4 x10-3 m/s (5623).
In order to reveal the physical, chemical and potable - usability characteristics of the groundwater in the Manyas Lake Basin, the quality parameters were evaluated by using the chemical analysis results of the water samples obtained during the dry (October 2019) and wet (June 2019) periods. When the chemical properties of the groundwaters were evaluated, it has been determined that the groundwaters are generally Ca-HCO3 and Na-K-HCO3 type waters and that most of the water samples taken can be used as potable-irrigation water. It has been determined that 28 of 51 water samples obtained in the wet and dry periods in the study area exceeded the limit values for 7 quality parameters in total. 15 of these samples represent the dry and wet season concentrations of the same location. The quality parameters exceeding the limit values in the water samples obtained to evaluate the quality of the groundwaters were determined as electrical conductivity, nitrate (NO3-), manganese (Mn), arsenic (As), boron (B), antimony (Sb) and aluminum (Al).
In the study area, a groundwater vulnerability map has been created in order to reveal the pollution potential of groundwater with the integration of DRASTIC and Analytical Hierarchy Process (AHS) methods. In the DRASTIC method, affecting the contamination potential; 7 parameters which are land slope, soil type, groundwater depth, vadose zone effect, groundwater net recharge, aquifer type, and hydraulic conductivity have been used. The class values and weight coefficients of these 7 hydrogeological parameters were recalculated using the Analytical Hierarchy Process (AHS) method, considering the characteristics of the study area. Geographic Information System (GIS) based analysis of hydrogeological systems in the study area has been made and "AHS - DRASTIC Index" values have been calculated. In the prepared groundwater sensitivity map, it has been observed that especially the vicinity of Lake Manyas are the most sensitive areas against pollution. It has been determined that the pollution potential of groundwater is higher especially in regions where quaternary alluvial units are located.
It has been determined that, fertilizers and pesticides originating from agricultural wastes, pollutants from livestock farming, settlements and agro-industrial establishments are widely used in areas where the pollution potential of groundwater is high and very high. The accuracy of the prepared groundwater vulnerability map has been compared with the chemical analysis results of the water samples obtained from the groundwater in the field. In the groundwater samples taken from these areas, nitrate, arsenic, etc., values have been found above the drinking water standards. 
It has been proposed to revive the protection areas determined according to the current legal regulations for the protection of water bodies from the Lake Manyas basin, by making use of the sensitivity map of the groundwater produced within the scope of this study.