Jeoloji Muh Hidorjeoloji Bolum 1

8/3/2019 Jeoloji Muh Hidorjeoloji Bolum 1

1/40

1

BLM I.

1. HDROJEOLOJ NEDR?

Hidrojeoloji, ksaca yeraltsuyu jeolojisi anlamna gelip, yeraltsuyunun zellikleri,

kkeni, yeraltndaki hareketi, ve yzey sularyla olan etkileimi hidrojeolojinin anaalma konularn oluturmaktadr. Yeralt su sistemlerini ve onun yzey sularyla olanetkileimini aratrmakta kullanlan arazi yntemleride arazi hidrojeolojisi almakonularn kapsamaktadr. Yeralt koullarnn sondaj, jeofizik, yada dier yeraltrnekleme metodlar kullanarak tespiti; yeraltsuyun ak ynnn ve hznn bulunmasve deerlendirilmesi; s yeralt kellerindeki ve akiferlerdeki su kirlilii hareketininmodellenmesi; kirliliin yeraltsuyu rezervlerine olan etkisinin aratrlmas; yeraltsukirliliinin temizlemesi iin metodlar gelitirilmesi ve bu metodlarn uygulan vebaarsnn test edilmesi gibi konularda hidrojeolojinin alma konularnoluturmaktadr.

1.1. HDROJEOLOJ VE DER DSPLNLERLE OLAN LKS

Hidrojeoloji alma konusu itibariyle birok bilim dalyla yakndan ilikilidir. Bu temelbilim dallarndan bazlar ve hidrojeoloji ile olan ilikileri aada aklanmtr (Tablo1):

JeomorfolojiStratigrafiTektonikToporafya

Yeraltsuyu akmnn meydana geldiihazne kayacn makroskopik jeolojikzellikleri

Mineraloji ve PetrorafiKimyaBiyoloji

Jeolojik ortamn fiziksel, kimyasal vebiyolojik zellikleri

Meteroloji D bir etkenFizikAkkanlar MekaniiMatematikstatistik

Akkanlarn hareketiAkkann ve hazne kayan zellikleriYeraltsuyu hareketinin matematikselmodellemesi

Tablo 1. Hidrojeolojinin dier disiplinlerle olan ilikisi

Hidrojeoloji Ders notlar/ Gz 2004 Dnemi Dr. rfan Yolcubal


2/40

2

3000-5000 yl ncein

Pompaj KuyularMaden Suyunun salk alannda kullanm

Milattan nce 5. yzylYunanistan

Miletusun Hikayelerinden: Karalarn su zerinde yzdnden

Deniz suyunun rzgarn etkisiyleyerin i ksmalarna girdiinden vekayalardaki basnn etkisiyledeniz suyunun yzeye doruykseldiinden bahsetmitir.

Milattan nce 4. yzylYunanistan

Aristotle: Deniz suyunun buharlap kara

zerine tekrar ya olarakdtnden

Kaya boluklarndaki souyanhavann yeraltsuyunu

oluturduundan Kayalarn, sudaki kimyasal

bileiklerin kayna olduundanbahsetmitir.

Milattan nce 1. yzylRoma

Pollio: Yamur ve kar sularnn kayalarn

ilerine doru szldnden Suyun doadaki dngsnden

bahsetmitir.Milattan sonra 1000 yl

ran

Karadi: Suyun dngsnden

Su kalitesiden Arazi deneylerinden bahsetmitir.

1674Fransa

Perrault: Ya miktarlarn len aletlerden

alnan verilerden Sen nehrinden ayrlan su miktarnn

ilk tespiti lk saysal Hidroloji

1684Fransa

Mariotte: Perraultaya benzer gzlemler Szlme, su tayan ve gecirimsiz

tabakalardan, ya ve akiferbeslemesinden bahsetmitir.

Hidrolojinin babas1693 Edmund Halley:

Yeterli miktardaki suyun



3/40

3

okyanuslardan buharlatngsteren buharlama deneyi

1802Fransa

Lamarck: Hidrojeoloji terimi

1856

Fransa

Darcy:

Porz ortamdaki suyunhareketindenDupuit:

Yeraltsuyunun kuyulara doru olanakndan

Forchheimer: Porz ortamda suyun hareketinin

matematiksel ifadesi1902Avusturya

Suess: Juvenil suyun magma kkenli

olduundan

Gofer: Fosil sularn eski jeolojik

periyotlarda kabukta olutuundanModern 1950den gnmze

Tablo 2. Hidrolojeolojinin tarihesi

1.2. DNYADAK MEVCUT SU REZERVLERNN DAILIMI

Aa

daki tablodada (Tablo 3) grlebilecei gibi, dnyaki su rezervlerinin %94okyanus ve denizlerde yeralmaktadr. Dnyadaki tatlsu rezervleri asndan bakacakolursak, yeraltsular dnyamzdaki tatl su kaynaklarnn drtte n oluturmaktadr.Tatlsular rezervlerini kullanlabilirlik asndan dndzde (Buzullar hari),yeraltsular hemen hemen tatlsu kaynaklarnn tamamna yakn bir ksmnoluturmaktadr. En aktif yeraltsu rejimi literatre dayanarak 4x 106 km3 olduudnlrse (60 milyon km3 deil) dnyadaki tatlsu rezervlerinin dalm oranyledir:

Yeraltsular %95 Gller, nehirler %3.5 Topran nemi %1.5

Bu deiik rezervulardaki sularn rezervuardaki ortalama yenilenme zamanna bakacakolursak, nehirlerde bu yaklak 2 haftalk gibi bir zaman, yeraltsuyunda ise daha yavahareket ettiinden dolay bu sre 2 hafta-10000 yl arasnda bir deerdedir.

Suyun yenilenme zaman (Residence Time):debisisuyunakanservuara

hacmizervuar

Re

Re



4/40

4

Tablo 3. Dnyadaki mecvut su kaynaklarnn istatistii (Freeze and Cheery, 1979).

Reservuar Hacim(km3)*106 % Hacim Rezervuardakisuyun yenilenme

zaman

Okyanuslar veDenizler

1370 94 ~4000 yl

Gller ve nehirler 0.13 < 0.01 ~10 ylTopran nemi 0.07 < 0.01 2 hafta-1 yl

Yeraltsuyu 60 4 2 hafta-10,000 yl

Buzullar 30 2 10-1000 ylAtmosferik sular 0.01 < 0.01 ~10 gn

1.2.1 SULARIN SINIFLANDIRILMASI

1. Yzey sular (Surface water) : Nehir, gl, ay, deniz, ve okyanuslar2. Atmosferik sular (Atmosferic water): Yamur, kar, dolu, sis3. Yeralt sular (Groundwater)4. Kozmik sular (Cosmic water): Uzaydan meteoritlerle gelmi olan juvenil

sular.

1.3. SUYUN DOGADA DNGS VE DNM (Hydrologic Cycle)

Suyun atmosfer, karalar ve okyanuslar arasndaki dngsne hidrolojik dng

denmektedir. Hidrolojik dng gne enerjisiyle desteklenen ak bir sistemdir.Okyanuslardaki su, gne enerjisinin etkisiyle atmosfere buharlamakta, sonra yaolarak karalar zerine dmekte, ve en sonundada okyanuslara geri dnmektedir.Havadaki nemin atmosfer ve karalar arasndaki bu hareketi sonsuz bir dngdr.Atmosfere buharlaan suyun yaklak olarak 83% okyanuslardan gelmektedir. Ancakya (yamur, kar, dolu, vb.) eklinde gkyznden den suyun yaklak drtte okyanuslara geri dnmektedir. Bu yeryzne den sularn yaklak drtte birinin karalarzerine dt anlamna gelmektedir. Karalar zerine den yan bir ksm buzullarve kar olarak, bir ksm yzey ak urayarak gllerde ve deiik drenaj alarndatoplanmakta, bir ksm topran suyunu beslemekte, ve dier bir ksmda yeraltnaszlmektedir. Bu karalara tatl su salayan nemli bir olaydr. Ya karalara ulatktan

sonra deiik yollar izleyerek okyanuslara ve denizlere geri dnmekte ve hidrolojikdng tamamlanmaktadr. ekil 1de hidrolojik dngnn temel ksmlarzetlenmektedir. Aada bu ksmlar biraz daha ayrntlaryla inceleyeceiz.



5/40

5

P Ya

Karalar zerineSblimleme(Sublimation)

PKar ve buzullar

Ya(Precipitation)(Okyanuslar stne)

Terleme(Transpiration)Pnar

Szlmenfiltration

Evapotranspirasyon(Evapotranspirasition)

Bitkilerden

Yeraltsuyu tablas Buharlama(Evaporation)

Okyanus

Yeraltsuyu akm(Doygun blge)

Tatlsu-tuzlu susnr

Deniz su u

ekil 1. Suyun dogada dnm ve dolam (Hydrologic cycle).

E= Buharlama (Evaporation); SR= Yzey ak (Surface runoff); I= Szlme(Infltration); ET: Terleme (Transpiration); P= Ya (Precipitation).

32(okyanustan ) + 68(Karadan)

Okyanuslaraakan yzeyak miktar

Karalarzerindekiya

Karalarzerindeki

buharlama

Okyanuslarzerindeki

yaOkyanuslarzerindeki

buharlama

Yeraltsuyu

ekil 2. Doada suyun ana rezervuarlar arasndaki dnm miktarlar ( 103 km3/yl).



6/40

6

1.4. HDROLOJK DENKLEM (HYDROLOGC EQUATION) VEYA SUBTCES (WATER BUDGET)

ou yeraltsuyu almalar genelde belli bir su toplama havzasnda (watershed)meydana gelmektedir.Havzadaki su miktarnn tespitinde su btcesi analizi olarak

adland

r

lan kalitatif bir analiz yntemi kullan

lmaktad

r. Bu analiz yntemi sistemegiren ve sistemden kan tm akmlarn hesaba katmaktadr. Su btcesi analizi ktleninkorumas (conservation of mass) prensibine dayanmaktadr ve basite u ekilde ifadeedilmektedir:

Sisteme giren akm miktar (INPUT) Sistemden ayrlan akm miktar (OUTPUT) =Rezervuardaki su miktarindaki deiim (storage)

Global lekte hidrolojik denklemi yazacak olursak,

P I E T - SR =storage

Hidrolojik denklemdeki her bir verinin birimi hacim/zaman dr.

INPUT ve OUTPUT verileri sistemin leine ve ayn zamanda hidrojeoloun hidrolojikdngnn hangi blmyle ilgilendiine bal olarak deiebilir.

Hidrolojik denklem her uygulanan zaman periyotu iin mutlaka eit olmaldr. Bu eitlik belli bir zaman dilimindeki sisteme gelen ve sistemdem ayrlam tm akmlar doruolarak hesaba katmamzla mmkn olacaktr. Tam bir eitlik elde etmek veri eksiklii,lm aletlerinin yetersizlii, ve uygulanan varsaymlardan dolay zordur.Su btesi denklemleri btn hidrolojik modellemelerinin temelini oluturmaktadr.Kullanm ekillerinden biride, dier parametrelerin deerlerinin bilindii durumlarda

evapotranspirasyonun hesaplanabilmesidir. rnein, geni akarsu havzalar

nda (~binlercekm2), yeraltsuyu sisteminin snrlar ounlukla yzey suyu ayrm hattn izler. Bu gibidurumlarda, sisteme giren ve sistemden kan yeraltsuyu sfr varsaylabilir. Buna ekolarak, uzun zaman periyotlarnda (>5 yl), havzada depolan su miktarndaki mevsimlerazalmalar ve artlar, genellikle byk su havzalarnda birbirlerini dengelemeeilimindedir. Bu durumlarda, storagenin bazen 0 olduu varaylabilir. Bu iki varsaymaltnda, su btesi denklemi aadaki sade eklinde yazlabilr:

P - SR- ET =0P ve SR biliniyor ise evapotranspirasyonun(ET) yaklak bir tahmini yaplabilir.

Aadaki blmlerde su btesini oluturan parametrelerin lmleri vedeerlendirilmeleri sras ile deinilecektir:



7/40

7

1.4.1 YAI:

Ya, atmosferdeki su buharnn kat veya sv halinde yeryzne dmesidir. Yaatmosferik sudan trer ve onun farkl trleri ve miktar rzgar hz, saklk, veatmosferik basn gibi bir ok iklimsel faktrlerden etkilenmektedir. Ya, yzey su

ktlelerini doldurmakta, bitkiler iin gerekli olan toprak suyunu yenilemekte, ve akiferleri beslemektedir. Karalar zerine den yamurun bir ksm bitkiler tarafndanengellenebilir, buharlaabilir, yeraltna szabilir ve yzey ak olabilir. Yan iddeti,toporafya, toprak neminin durumu, bitki rts, toprak tr, ve dier faktrler yankaralar zerindeki kaderini belirlemektedir.

Yamur, zel ekilde yaplm ve bugn standart hale getirilmi aletlerle llr. Bunlara"Yamur ler" (Raingage) ad verilir (ekil 3). Yamur lerler, lme asndanarlk ve ykseklik len, kaydetme asndan her yatan sonra deposunda toplanan sumiktarn kaydeden ve ya sresince devaml kayt yapan olarak snflandrlr. Enyaygn devaml olarak kayt tutmayan yamur len tipi, Amerika Meteroloji

Mdrlnn standart 8 in yamur leridir. stenilen aral

klarla ama s

k olarakgnlk llr. Kayt yapan yamur lerler, srekli olarak ya miktarn ve oluumzamann lerler. Arlk len tipler, genellikle bir haftalk sre boyuna alrlar veher seferinde kayt katlar deitirilmelidir. Ykseklik len tipler (tipping-bucketgauges) ise her ya miktarn, ya belirlenen bir seviyeye ulatnda (genellikle 0,01in veya 1 mm) alglar. Her seferinde kovadaki su seviyesi istenilen dzeye ulatndaotamatik olarak boaltlr ve bu olay kayt katna ilenir. Bylelikle ya miktarnn(mm) zamana gre deiimi kayt edilir. Ya miktar mm veya kg.m-2olarak ifade edilir.Suyun younluunun 1000 kg.m-3 olarak kabul edilmesi durumunda her iki birim debirbirine eittir.

Ya

lmleri ayr

ca uydu sensrleri ve radarlar

kullarakta yap

labilir. Radargenellikle yan hareketini belirlemek iin ve kantitatif lmler yapmak iinkullanlabilir.

Trkiye'de yalar dzenli olarak Devlet Meteoroloji leri Genel Mdrl tarafndan,ya istasyonlarnda llr. Bu lmler belli aralklarla meteoroloji bltenlerinde veyabelli dnemler iin isteniyorsa kuruma bavurularak elde edilebilir.



8/40

8

ekil 3. Yamur ler (Rain gage).

Bir blgeye den ya o blgenin iklim zellikleri ile yakndan ilikilidir. Birbirindenfarkl iki blgede yllk ya miktarlar ok yakn olmakla birlikte aylk ve mevsimsel

deiim farkedebilir. Veya birbirine ok yak

n kesimlerde y

ll

k ya

miktarlar

farkl

olabilir.

Ya miktar belirli lokasyonlara kurulmu ya lerler vastasyla kayt edilir. Eldeedilen veriler, o lokasyonun yakn evresindeki yan karakterini ve iddetinibelirlememize izin verir.

Bazen belirli bir noktaya den ya miktarn o lokasyonun etrafnda kurulmu yalerlerde kayt edilen deerler yardmyla tahmin etmemiz gerekebilir. Bu eksik olanverileri tamamlamak iin yada o noktada kullanlacak olan temsili ya miktarnbelirlemek iin yaplr. ekil 4de grlen A noktas iin ya miktarn hesaplayalm. A

noktas

ndan geen x ve y eksenlerini izip, onu evreleyen B, C, D, E, F noktalar

n

nkordinatlarn belirleyin. Bu kaytlar aadaki tablonun 3. ve 4. kolonlarndaverilmektedir. A noktasndaki ya miktar, dier 5 noktann bir arlkl ortalamas

olarak hesaplanr. Herbirinin arl(W)222

11

yxD +== . A noktasndaki ya

miktar P(A)=( )

W

PxWdr. Ya miktarnn sadece 2 komu noktada bilinmesi gibi

zel hallerde (rnein I ve II. ksm), ya miktar P(A)= dr. )(PxW



9/40

9

y

CIII

BA

x

F

EIII IV

ekil 4. A noktas ya istasyonunu evreleyen drt blge

Nokta Ya(in) X Y D2 W P x WA *** *** *** *** *** ***B 1,6 4 2 20 0,050 0,080

C 1,8 1 6 37 0,027 0,0486D 1,5 3 2 13 0,0769 0,1154E 2,0 3 3 18 0,0556 0,1112F 1,7 2 2 8 0,125 0,2125Toplam *** *** *** *** 0.3345 0,5677

Tablo 4. A lokasyonuna yakn yamur lerlerdeki verileri kullanarak A noktasal yamiktarnn hesaplan.

inW

WPAP 7.13345,05677,0)*()( ===

Bir ok hidrolojik analiz iin, ya miktarnn alansal dalmn bilmek nemkazanmaktadr. Bir su havzasna den ortalama yan bulunmas iin baz yntemlergelitirilmitir. Bunlardan yaygn olarak kullanlagelenleri;



10/40

10

a-aritmetik ortalama,b- e ya erileri (sohyet), vec- poligon (thiessen) yntemidir.

Bir havzaya den ortalama yamur miktarn belirlemenin en direkt yolu, yamur ler

verilerinin aritmetik ortalmas

n

almakt

r. Bu yntem, havza dz ise ve yamur lerlerhavza ierisinde uniform olarak dalm ise baarl sonular verir.

Dier yaygn olarak kullanlan yntem, isohyet ve thiessen yntemidir. sohyet metoduyamur lm istayonlar arasnda enterpolasyona dayanmaktadr. Toporafik haritalarolutururken e ykseklik erilerinin hesaplanmasna benzerlik gstermektedir. sohyetharitalarnn oluturmann ilk adm, uygun bir haritann zerine yamur lerlerinlokasyonlarn iaretlemek ve ya miktarlarn kayt etmektir. kinci olarak, istasyonlararasnda enterpolasyon yaplr belirlenmi aralklarla ya miktarlar haritalanr. E yaderinliine sahip noktalar birletirilerek isohyet erileri oluturulur.Alansal ortalamaya miktar, isohyet erileri arasnda kalan alanlara den yalarn arlkl

ortalamas

d

r. Bu yntem, bir alan zerine den ortalama ya

miktar

n

belirlemek iinkullanlan en doru yntemdir (ekil 5, 6).

Thiessen metodunda, yamur ler istasyonlarn merkez olarak kullanlarak, incelemealan poligonal alt blgelere ayrlr. Alt blgeler tm alana den ortalama yahesaplamada arlk olarak olarak kullanlr. Bu metod toporafik etkilerden dolaydalk alanlar iin uygun deildir. Thiessen a, belirli bir yamur ler konfigrasyonuiin sabittir, fakat yamur lerlerden birinin yeri deitirilirse polgonlar yenidenoluturulmaldr (ekil 7).

1.4.1.1. Drenaj alan bulunmas ve bir drenaj alanna den toplam yan

bulunmas

Akarsular genellikle bir anakol ve bu anakola bal birok yan koldan oluurlar. Yasonucu aka geen sular bu yankollardan anakola su tarlar. Seilen bir alanda veya tmakarsu boyunca bu kollarn btnn ierisine alan ve toporafik olarak tepe noktalarnngeen alan "Drenaj (veya akalama) Alan" olarak tanmlanr (ekil 12). Drenaj alannsaptamak ve hesaplamak iin en uygun yol bir toporafik haritadan yararlanmaktr.Akalama an kapsayan ve tepelerden geen hatlarn oluturduu alan milimetrik kat,planimetre, veya gnmze en uygun olarak bilgisayar yardmyla hesaplanabilir. Alankapsayan bir toporafik harita taraycdan (scanner) geirilerek elde edilen resim, rneinAUTOCAD gibi, uygun bir programa temel harita (basemap) olarak yaptrlarak (paste)drenaj alann oluturan noktalar birletirilir ve alan hesaplayan komut ile drenaj alan okhzl ve kolay birekilde hesaplanabilir.



11/40

11

BA

5 cm5 cm

4,5 cm4,5 cm

4 cm4 cm4 cm

3,5 cm3,5 cm3,5 cm

3 cm3 cm

3 cm3 cm

4,5 cmC

5 cmA6

3 cm

3,5 cm

4 cm

A5

A4

A3

A2

A1

A3 alan iin ortalamaya: 3,75 cm

Tm alan iin ortalama ya miktar =

i

ii

A

PA

Ai= Alanlarn arl (%)= 100* i

i

A

A

Pi=Herbir alana den ortalama ya miktar (cm)

ekil 5. sohyet haritalarnn oluturulmas. A. Yamur lerlerin yerlerinin vedeerlerinin haritalarn zerine iaretlenmesi. B. Yamur ler istasyonlar arasndaverilerin enterpolasyonu. C. isohyet erilerinin izilmesi.



12/40

12

ekil 6. sohyet haritalarnn oluturulmas. (rain gauges: yamur ler)

A

B

A

AA3

C

D

ekil7. Thiessen diyagramnn oluturulmas. A. yamur ler istasyonlarnn birletirilmesi. B. Her birhatta dik izgilerin izilmesi. C. Thiessen arlklarnn hesaplanmas (A1, A2, A3...). D. Tamamlanm bir

poligon a.

Tm alana den ortalama ya:

i

ii

A

PA



13/40

13

1.4.2. Buharlama ve Terleme (Evaporation and Transpiration)

Suyun gaz haline gemesine "buharlama" denir. "Terleme veya transpirasyon" ise bitkilerinkkleri ile aldklar suyu yapraklar ile atmosfere buhareklinde brakmalardr. Serbest suyzeyinden, kar ktlesinden, topraktan ve bitkilerden belirli bir alanda ve zaman biriminde

oluan buharlamaya "toplam buharlama veya toplam evapotranspirasyon" denir. Birhavzada tm atmosferik, bitki rts ve toprak zellikleri dikkate alnarak hesaplananbuharlamaya "potansiyel buharlama" denir. Toprakta devaml su bulunmas durumundahesaplanan potansiyel buharlama, toplam buharlamaya eit olabilir.

Yamur ya boyunca bile yamur sularnn ok byk bir ksm hemenbuharlamaktadrlar. Aslnda atmosferdeki su oran ya srasnda bile cok nadiren doygunseviyededir. Yamur durduktan sonra buharlama devam eder ve yavaa topranyzeyinde kalan yada bitkiler tarafndan tutulan su kurur. Tabiki, buharlama yzeysularnda ve toprak yzeyindede olmaya devam eder. Buharlama ayrca topran iksmlarndada devam etmektedir. Yeraltnn doygun olmayan zonlarnda buharlama

simultane olarak btn profil boyunca meydana gelebilir ve hatta su tablas

na kadarulaabilir. Doygun olmayan ortamdaki suyun, gzeneklerdeki hava icerisine dogru olanhareketi difzyon yoluyla olup, cok yava bir harekettir. Bu nedenle, topran ar derecekuru olmad durumlarda toprak yzeyinde olan buharlama en yaygn buharlamadr.

Toprakta buharlamaya benzer bir rol oynayan dier bir olayda bitkilerin terlemesidir(transpiration). Bitkilerin kkleri doygun olmayan ortamlardaki topraktan ve hatta eeryzeye yaknsa doygun ortamlardan su almaktadrlar (Baz aalar 10 m veya daha uzunkklere sahiptirler). Bitkilerin bu terlemesi olay topraktaki su orann azaltmaktadr.Topran nem orannn belli bir seviyenin altnda dmesi durumlarnda bitkiler artktopraktan su alamazlar. Bu nem oranna solma noktas (wilting point) denir ve her bitki iinsolma noktas farkldr. Bitkilerin terlemesi ile kan su miktar kesin birekilde hesaplamakolduka gtr. Bunun nedeni, bir ok deikenin bu proseste yer almasdr ve terlemedeerlerinin bir blgeden dierine ok deiken olmasdr. Terleme labaratuvarlardabuharlamann nlendii ve su kaybnn teraziler ile llmesine dayanan tanklar kullanarakyaplablr. Geni lekli havzalarda, terleme miktarnn hesaplan mevcut koullar altndaimkansz gibidir. ou arazi gzlemleri, lizimetre (lysimeter) kullanarak yaplr.Lizimetreeler; su btesinin korunduu, ot yada ekin ile kapl silindirk tanklardr. Terleme,bitki rts ile kapl alanlarn su bte hesaplamalarnda nemli bir parametredir. Terlememiktar, bitki tr ve says, toprak nemi ve tr, mevsim, saklk, ortalama yllk yagibi bir ok faktre baldr. Bu nedenle, kesin bir lm yapmak ok zordur. Bir okdurumda, hidrolojeologlar iin toplam buhalrlamay (bitkilerden olan terleme (transpiration+ buharlama (evaporation)) bilmek daha nemlidir. Bu nedenle, her iki kelimeyibirletiren tek bir terim evapotranspirasyon (evapotranspiration) skca kullanlmaktadr.Evapotranspirasyon miktarnn hesaplanmada Penman yntemi ska kullanlr. lerisayfalarda ayrntl olarak ele alnaaktr.

Bir alandaki buharlama miktarn belirlemek iin kullanlan metodlar; su btesi, enerjibtesi, ktle transfer teknikleri, ve tavalarn kullanmdr. Genellikle, enerji btesi ve ktletransferi iin kullanlan aralar oldukca pahaldr, bu gzlemleri yapmann maliyeti ise



14/40

14

yksektir. Bu nedenle, su btesi metodu ve tavalar buharlamann hesaplanmasndakullanlan en yaygn metoddur.

Geni serbest su yzeylerinden meydana gelen buharlama standart tavalar yardmyladorudan llebilir. Tava metodu, en uuz metoddur ve counlukla yllk buharlama

hakk

nda iyi tahminler sunar. Ancak tavalardan elde edilen buharlama deerlerinin bellikatsaylar kullanlarak dzeltilmesi gereklidir. Bunun nedeni tavalardaki su derinliinin azve boyutlarnn kk olduu iin gerekten daha fazla buharlamann llmesine nedenolmalardr. Her eit tava iin ayr ayr katsay hesaplamamak iin standart tavalarkullanlr. Bunlardan bir tanesi ve en yaygn olan "Class A Pan" US Weather Bureautarafndan hazrlanm 4 ft (122 cm) apnda, 10 inch (25.4 cm) derinliinde bir standarttavadr (ekil 8). Tava, tahtalar yardmyla zeminden 12 inch yukar yerletirilir ve suseviyesi stten 2-3 inch derindedir. Bu tava yardmyla bulunan buharlama 0.70 ilearplarak gerek buharlama hesaplanr. "Six-foot sunken pan" ziraatlar tarafndankullanlan 6 ft (183cm) apnda ve 3 veya 2 ft (91.5 veya 61 cm) derinliinde, nerilendzeltme katsaylar 0.78 ile 0.94 arasnda deimektedir. Dier bir standart tava, 3 ft2 (0.84

m

2

) alan

nda ve 1 ile 3 ft (45.8-91.5 cm) derinliinde olan "Colorado Sunken Pan" dir.Tavadaki su seviyesi zemin ile ayn seviyede olacak ekilde gmlr ve 0.78 dzeltmekatsays kullanlr. Bunlarn dnda kullanm ok az olan birka standart tava daha vardr.

ekil 8. Buharlama tavas

Class A tavadan meydana gelen gnlk buharlama miktar (Ea) aadaki forml yardmile hesaplanr. Bu formlde hava ve su saklnn eit olduu varsaylr.

Ea= (e0 - ea)0,88 (0,42+0,0029up)

Ea= Gnlk buharlama miktar (mm/gn)up= Tavann kenarndan 150mm yukarda rzgarn hz (km/gn)



15/40

15

(e0 - ea)= su buhar basnc fark (milibar), aadaki forml yardm ile hesaplanabilir.Burada,

(e0 - ea)= 33,86[(0,00738Ta +0,8072)8 (0,00738Td + 0,8072)

8]

Ta= hava s

akl

(

0

C)Td= noktas sakl (0C).

Bu forml Td -270C iin geerlildir.

Bir havzaya den toplam yan, toplam aktan fark alnarak da buharlamahesaplanabilir (Tablo 5). Bu metod ancak uzun yllar ya ve ak lmleri var isegvenilir olabilir. Potansiyel ve gerek buharlamalar Penman tarafndan nerilen formlleryardmyla hesaplanabilir.

Tablo 5. Keidereye (Gnen) ait ak

ve ya

deerlerinden buharlama miktar

n

nhesaplanmasHidrolojik Yl Yag (mm) Ak (mm) Buharlama (mm)

81-82 859 476 38382-83 571 242 32983-84 557 404 15384-85 400 195 20585-86 756 393 36386-87 547 416 13187-88 594 228 36688-89 656 435 221

Toplam 4940 2789 2151% 100 56 44

1.4.2.1.Penman yntemi ile potansiyel ve gerek evapotranspirasyonunhesaplanmas

Penman Yntemi (Penman,1948) potansiyel buharlama miktarnn hesaplanmasnsalayan, esasta enerji dengesi ve ktle transferi denklemlerine dayanr. ok yaygnolarak kullanlan bu metod, iklimsel verileri kullanarak evapotranspirasyonun tahmininde

kullanlan en gvenilir yaklamlardan biridir. Penman forml; evapotranspirasyonun(ET) meydana geldii yzen tarafndan kazanlan snmsal enerji miktar ile dorudanbalantl olduunu gstermektedir.

27,0

27,0

+

+=

EHET



16/40

16

Burada;

ET - Gnlk potansiyel buharlama deeri (mm.su.gn-1)- Mutlak scaklktaki havann doygun su buhar basnc grafiinin eimi(mmHg/0F)

E- gnlk buharlama (mm.su)H - Buharlama yzeyinde kullanlan gne enerjisi miktar (mm.su.gn-1)

E ve H aadaki formller yardmyla hesaplanabilir:

E= 0,35(e0 - ea)(1+0,0098u2)

H= R(1-r)(0,18+0,55S) B(0,56-0,092ed0,5)(0,10+0,90S)

Burada;ea= Ortalama hava saklnda doygun su buhar basn (mmHg)

Bu say

bir izelgeden okunabilmekle birlikte, bilgisayar ile hesaplanmas

daha kolayolduu iin aadaki gibi formle edilmitir ve olduka yaklak bir sonu vermektedir(Yaln,1992);

ed= Havann ilenme noktasndaki doygun buhar basnc (mmHg)

ed = RH.ea

RH - Havann aylk ortalama bal nem deeri (boyutsuz)

Bu deer meteoroloji bltenlerinden elde edilir.

u2= Yzeyden 2 metre ykseklikteki rzgarn aylk ortalama hz (m/gn)

Meteoroloji bltenlerinde bu deer genellikle 10 metre yksekte llen rzgar hz (u10)yer alr. Bu deerin 2 metre ykseklikteki hza indirgenmesi iin grafik kullanlmaklabirlikte, bilgisayar ile hesaplanmas daha kolay olduu iin aadaki gibi formleedilmitir ve olduka yaklak bir sonu vermektedir (Yaln,1992);

u10 0,1-2,2 m.s-1 aral iin u2 = 0,2.u10

2u10 2,3-4,1 m.s

-1 aral iin u2 = u10 - 1,3

u10 4,2-5,0 m.s-1

aral iin u2 = 1,435.u10 - 2,875

R= Aylk ortalama atmosfer st gne enerjisi miktar (mm.su.gn-1)

Bu deer, Trkiye'nin bulunduu enlemlere gre her ay iin aadaki izelgedenbulunabilir.



17/40

17

r = Buharlama yzeyinin yanstma katsays (boyutsuz).

Bu deer aadaki izelgeden seilebilir.

S= n/N= Aylk ortalama gnelenme sresinin(n) olas maksimum gnelenmesresine(N) oran (boyutsuz)

N deeri, Trkiye'nin bulunduu enlemlere gre her ay iin aadaki izelgedenbulunabilir.

n deeri, Trkiye'nin bulunduu enlemlere gre her ay iin izelgeden bulunabilir.B: BOLTZMAN katsays ile hava scakl arasndaki ilikiyi belirleyen bir deerdir(mm.su.gn-1)Bu say tablodan okunabilmekle birlikte, bilgisayar ile hesaplanmas daha kolay olduuiin aadaki gibi formle edilmitir ve olduka yaklak bir sonu vermektedir(Yaln,1992);

B = 0,2.t + 11

Sonuta, hesaplanan deerlerin PENMAN bantsnda yerine konulmas ile blgeningnlk potansiyel buharlama deeri mm.su.gn-1 olarak belirlenir. Her ayn gn saysgz nne alnarak aylk, aylk deerlerin toplam ile de yllk potansiyel buharlamadeeri bulunur.



18/40

18

1.4.3.Szma veya infiltrasyon (Infiltration)

nfiltrasyon; yan yeryzeyinden yeraltna doru harekettii, toprak suyunu yeniledii,akiferleri besledii, ve kurak periyotlar boyunca akarsu aklarn destekledii birprosesdir. nfiltrasyon oranlar, belli bir kanal sistemine yzey ak inputunun

zamanlamas

n

etkilemektedir. Infiltrasyonun h

z

; bitki rtsnn bykl ve tr,yzeyin durumu, saklk, yan iddeti, topran fiziksel zellikleri ve su kalitesi gibibir ok faktre baldr.

ekil 9A genel olarak topraktaki su veya nem orannn derinlikle nasl deitiinigstermektedir.

Toprak yzeyiYkseklik

Doygun olmayan blge

A)N

Doygun blge

Su miktar

nce su tabakas

Doygun olmayan blge

B) YkseklikN

Do un bl e

Su miktar

ekil 9. A) Topraktaki tipik su miktar veya nem oran profili B) sabit oranda yamurya boyunca topraktaki tipik nem oran profili.

Topraktaki su miktar o topran gzenekliliine ve geirimliliine baldr. Belli birNderinliinin altnda, topraktaki nem oran derinlikle artk deimemektedir. Bu topraklardoygun (saturated) olarak tanmlanmaktadr. Toprak yzeyine den su, topran bir kacmlik st tabakasn slatmaya balar. Bunun sonucunda oluan topraktaki nem oranprofili ekil 2Bde gsterilmitir. Yzeye yakn ksmlardaki topran nem oranndagzlenen bu artn nemli bir lde ani bir dey ynde aka sebeb olmas gerekmez.Su bir sngerdeki gibi muhafaza edilmektedir.Ya srasnda topran nem oranartmaya devam ederken, su aaya dogru yaylmakta ve topran daha derin zonlarnslatmaktadr. Eer yamur ya uzun srecek olursa, topran slanmas giderekartacak, ve sonunda szmaya sebeb olacaktr. Szma (Infiltration) yeralt suyununakiferlere doru olan bir akn ifade etmektedir. Ancak bu ak ok yavatr. Akiferinbulunduu derinlie ve topran gzenekliliine bal olarak yeraltsuyunun akiferlere



19/40

19

ulamas bir hafta, bir ay yada aylarca zaman alabilir. Srekli ve ok uzun olan yadurumlarnda, szlme orannda bir azalma gzlenebilir. Neden?

zaman, t

ya oran

yzey ak

infiltrasyon

Ks

infiltrasyonoran, f

ekil 10. Belirli bir yaiddetinde infiltrasyon orannn zamana gore deiimi.

ekil 10 toprak yzeyi doygunlua ulancaya kadar, infiltrasyon orannn sabitolduunu ve yzeyde uygulanan ya oranna eit olduunu gstermektedir. Toprakyzeyinin doygunlua ulat zamana karlk gelen noktada maksimum infiltrasyonkapasitesine ulamaya balamaktadr. Bu noktaya ulalaak zamann belirlenmesinemlidir nk bu noktada toprak zerinde yzey ak balamaktadr. Zamanilerledikce, infiltrasyon kapasitesi topran topran doygun hidrolikkondktivitesine(Ks) ulancaya kadar azalmaya devam eder. Ulalan son infiltrasyonkapasitesi kesikli izgi ile gsterilmektedir. Ya miktar infiltrasyon kapasitesini aarsa,infiltrasyon kapasitesi exponential olarak azalma gstermektedir ve Horton (1930)tarafndan aadaki ekilde ifade edilmektedir:

fp= fc+ (f0 fc)e-kt

Burada;

fp: belli bir t zamannda infiltrasyon kapasitesi (mm. su/zaman)k: infiltrasyon kapasitesinin azalma orann temsil eden bir sabit katsayfc: denge infiltrasyon kapasitesif0: balang infiltrasyon kapasitesi



20/40

20

1.4.3.1 Szmann lm yntemleri

Topran infiltrasyon kapasitesini belirlemede yaygn olarak kullanlan metodlarhidrograf analizi ve infiltrometre almalardr. nfiltrometreler genellikle yagmur

simlatr yada tak

n ara

olarak s

n

fland

rabilirler(ekil 10). Yamursimlatrlerinde, yapay yamur belli bir test alan zerine uygulanr ve infiltrasyon; yave yzey ak gzlemlerinden hesaplanr (yzeyde ve ukur alanlarda su birikiminidikkate de alarak). Takn infiltrometerler, yeryzeyinin altna yerletirilen halka veyasilindrik kaplardr. Su zerlerine uygulanr ve sabit derecede tutulur. nfiltrasyon hz ileilgili gzlemler, su miktarnn eklenme oranna baklarak yaplr. Bu lmler sadeceyaplan alan iin doru sonular vermekle birlikte tm alan iin genelleme yapmaktakullanlmamaldr.

Hidrograf analizlere dayanan infiltrasyon tahminleri infiltrometreler zerinde avantajlarvardr. Fakat, bu tahminler ya ve yzey aknn lld doruluk derecesinden

daha iyi deildir. Yeterli akarsu debi verisi olmas

durumunda baz ak

m

n hesaplanarakszma oran hesaplanabilir. Baz akm (Baseflow), yeralt su akdr ve bu aknolabilmesi iin ayn miktarda suyun yeraltna szm olmas gerekir. Dolays ilehidrograflar kullanlarak bulunan baz akm szmaya eittir. Baz akm denetleyen etmenlerile szmay denetleyen etmenler benzerlik gstermektedir.

Sekil 12. ift halka infiltrometre (double-ring infiltrometer)



21/40


22/40

22

Dzenli lm olmayan yerlerde ak, "Mulina" veya pervane gibi bir hz len aletler ilebelli bir kesitte alannda (ekil 13) , dolu savaklar (weirbox)(ekil 14) ile llebilir.Akarsularn hz ortada ve yzeyde en fazla, kylarda ve dipte en azdr. Bu yzdenortalama hz bulmak iin bir ok noktada hz lm yapmak gereklidir. Pratikteortalamaya en yakn hz, akarsunun lm yaplan kesidinde toplam derinlik *0,6

seviyesindedir. (ekil 15, 16). H

zlar (v) ve Kesit alanlar

(A) bulunduunda ak

debisi

=

=n

i

iiAvQ1

forml ile bulunur.

Burada;

Q Debi (m3.sn-1)

v- Hz (m.sn-1)A- Kesit alan

Dolu savaklarn kullanlmas durumunda, her dolu savak iin ayr ayr hazrlanmanahtar erilerden ve formllerden yararlanlr (ekil 17).

Dikdrtgen savaklar iin

32

)2,0(84,1 HHLQ =

90

0

V entikli dolu savaklar iin,

25

)(379,1 HQ =

Burada;

Q- debi (m3 sn-1)L- Savak zirvesinin uzunluu (m)H- savak zirvesi zerinde su seviyesinin ykseklii (m)



23/40

23

ekil 11. Akarsular ve drenaj alar (Montgomery, 1996).

ekil 12. Akarsu su seviyesi lm istasyonlar, eeller .



24/40

24

akarsu su seviyesi ve debi lmleri

akarsu su seviyesi

akarsuakmnndebisi

ekil 12b. Empirik rating curve (tahmin grafikleri)

ekil 13. Akarsu akmnn hzn belirlemek iin kullanlan pervane gibi hz len aletler.



25/40

25

Merkezizgisindetoplamderinliinoran

Merkezden olan uzaklk (m)

su yzeyih

z (m/sn)

kanal taban

ekil 13. Bir akarsu yatanda hz profili.

ekil 14. Akarsu yatanda hzn derinlikle deiimi.

toplam

derinliinoran

hz (m/sn)

hz profiliortalamahz

ortalama hz: 0,6* toplamderinlik



26/40

26

lm yaplaak nokta(H)

ekil 15. V dolu savak.

1.4.4.1 Direkt metod ile akarsuyun debisinin hesaplanmas

ki ekilde yaplabilir. Birincisinde, akarsu kesit alannda bir ok dey ve yatay noktadahz lm yaplr, grafiklenir ve hz konturlar elde edilir. Kontular arasndaki alanhesaplayarak, ve bu alan snrlayan konturlardan ortalama hz belirleyerek, herbir kesitalan iin debi kolaylkla hesaplanabilir.

kinci yntemde, akarsu yatann geometrik zelliklerinden faydalanmaya dayanan biryntemdir (ekil 16). Bu yntemde akarsu kanalnn kesit alann farkl geometrikekillere blmek gerekmektedir. Kesit alan boyunca her bir det lokasyonda akarsuyunortalama hz belirlenir. 2 dey kesit izgisi arasnda kalan alan iin ortalama hz, her ikidey kesitte llen hzlarn ortalamasdr. Bu kesit alan iin debi, kesit alannnortalama hz ile arplmas ile elde edilir. Her bir kesitten hesaplanan debiler toplanarak,akarsu kesit alannda meydana gelen toplam ak miktar hesaplanr.



27/40

27

gerek kanal taban varsaylan kanal taban

0 1 2 3 4 5 6 7

su yzeyi

Bu kesit alanndan geen akarsuyun hz: (v1+v2)/2

1 nolu dey kesitde ortalama hz lm, toplam derinlik* 0.6 seviyesinde yaplr.

ekil 16. Akarsu debisinin direct metod yntemi ile hesaplan

Baz durumlarda, akarsuyunu debisini belirlemek iin ihtiya duyulan hz yada dierlmleri yapmak mmkn olmayabilir. Bu sk sk byk akarsu taknlarndakarlalan bir durumdur. Bazen indirekt metodlar yardmyla takn olayndan sonrakien yksek su seviye hattn, akarsuyun kesit alann ve kanaln eimini lerek akarsuyundebisini aadaki Manning forml yardmyla hesaplayabiliriz.

21

321

SRn

v

=

Burada;

v= hz (m/sn)n mannig przllk katsays (Bu katsaynn deeri bir ok akarsular iin 0,01-0,75arasinda deimektedir.S kanaln eimiR kesit alannn kanaln slanm evresine oran



28/40

28

Tablo 5. Manning przllk katsays

1.4.4.2Yeralt ak ile yerst ak arasndaki ilikiler 1

Yasz dnemde akarsu ak yeraltndan gelen ak (baz akm) ile salanr(ekil 17a).Yeraltsular ya olmad iin beslenemez ve yeralt su seviyesi giderek alalr veakarsuda ak tamamen kesilir. Buharlama ve terleme yeralt su seviyesinin yzeyeyakn olduu devam eder. Yasz dnemin sonunda yal dnem baladnda, yanbir ksm bitkiler tarafndan, bir ksm toprak tarafndan toprak doygun olana kadartutulur. Yan fazlas yzeysel ak olarak grlr, bunun bir ksm da yeraltna szarakyeraltsularn besler (ekil 17b). Buharlama olduka azalr.


1 Bu ksm(1.4.4.2) Yaln, T. Hidrojeoloji ders notlarndan alnmtr.


29/40

29

1.4.4.2.1 Hidrograf analizleri

Hidrograflar, zamana kar ak (akarsu debisi) deerlerinin izildii grafiklerdir. Bugrafiin altnda kalan alan seilen zaman aralndaki toplam aka eittir. Akmhidrografnn minimum deerlerinden geen bir eri ile hidrograf ikiye ayrsak, buerinin stte kalan ksm sellenme dolays olan yzeysel ak, altta kalan ksm ise bazakm gsterir. Bir drenaj alan ierisine den ya, drenaj alan ile arplrsa, havzayaden toplam ya miktar (rnein m3 cinsinden) bulunur. Bu miktarn akarsu toplamdebisinden olan fark kabaca buharlamaya eittir.

1.4.4.2.2 Baz akm analizler

Baz ak

m (Base flow) Hall (1968) taraf

ndan ak

n yeralt

sular

ndan gelen k

sm

olarak,Chow et al. (1988) tarafndan yasz dnemdeki ak ve Robinson (1990) tarafndanyeraltsuyu aknn toplam olarak tanmlanmtr.

Baz akm analizlerinde, yarlogaritmik kada ekimden balayacakekilde (log)akm -zaman grafiini izilirek, balang noktas ile en yksek akm deerinin grld ayakadarki (Trkiye iin genellikle ekim-nisan aral) minimum noktalarn dikkate alaraken yksek akm deeri (nisan) simetri ekseni olacakekilde baz akm dorusunu izilir(ekil 18).

Baz akm dorusunun deerlerinin ekil 18den okunarak milimetrik kat zerinde baz

ak

m deerleri - zaman grafiini izilir. izilen baz ak

m dorusu alt

nda kalan alanbulunarak, akiferden boalan su (baz akm) miktar hesaplanabilir (ekil 19).

Yeraltndan buharlama+kuyularla ekim miktarnn bulunmas iin ekil 20'degsterilen alan bulunmaldr. Baz akm deerinden yeraltndan buharlama+kuyularlaekim miktar karlrsa akarsuya boalm bulunur. Buharlama miktarnn bulunmasiin toplam yatan (ovann drenaj alan x yllk ya), akm istasyonunda llentoplam akmn (ovann drene ettii su) fark alnr.



30/40

30

ekil 17 Yerst ve yeraltsuyu ilikisi (a- nehir yeraltsuyunu besler,b- yeraltsuyu nehribesler)

http://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7a.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7a.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7a.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7b.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7b.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7b.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7b.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7b.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7b.jpghttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-7a.jpg


31/40

31

ekil 18 Akm-zaman grafii ve baz akm dorusu

1.4.4.2.2.1 Baz akm denetleyen etmenler

Baz akm bir ok etmenin fonksiyonudur. Toporafik ve drenaj alan ile ilgili etmenler;Drenaj alan , akarsu ann toplam uzunluu , rlyef fark- en yksek nokta ile en alaknokta arasndaki fark , drenaj alan merkezinin kotu ve akarsu anakolunun uzunluudur.Dier etmenler jeoloji, toprak cinsi, bitki rts ve iklimdir. Nathan et al. (1996)tarafndan 164 drenaj alannda yaplan almalar sonucunda baz akm indeksi (BAI)aadaki gibi tanmlanmtr;

BAI = 0.6168 + 5.4.10-11(A)+ 1.92.10-4(E) -4.48.10-1(EP) + 1.222.10-1(F) - 1.25.10-1 (G)+2.33.10-1R - 1.268.10-6(L)Burada;A- drenaj alan(m2), E - Drenaj alan merkezinin kotu (m), EP - Potansiyel buharlama(m/yl), F - ormanla kapl alan oran, G- tortul kayalar zerindeki ormanla kapl olma

oran, R - ya (m/yl), L- akarsu anakolunun uzunluu (m)'dur. Burada baz akma etkieden etmenlerin etki dereceleri ile pozitif ve negatif etkileri de grlmektedir.Lacey&Grayson (1998)'e gre baz akmda en etkili etmenlerin jeoloji ve bitki rtsolduu, iklimsel faktrlerin (ya/potansiyel buharlama gibi) zayf etkili olduu, eimve drenaj alan gibi toporafik etmenlerin ise hi etkin olmadn gstermitir.

http://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-8.gif


32/40

32

ekil 19 Baz akm dorusu

ekil 20.Yeraltndan buharlama (+ kuyularla ekim) miktar

http://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-9.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-9.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-9.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-9.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-9.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-9.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-10.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-10.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-10.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-10.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-10.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-10.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-10.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-10.gifhttp://www.mines.itu.edu.tr/hidro/chap2/SEKIL2-9.gif


33/40

33

1.5. HDROLOJK DNGYE NSANOLUNUN ETKS

Dnyann su kayna deimemektedir. Fakat insanolu bu sabit kaynan doadakidngsn bozacak kapasiteye sabittir. Artan nfus, yaam standartlarndaki ykselme,sanayileme ve ekonomik byme doal evre zerindeki basky artrmaktadr.

nsanolunun doadaki aktiviteleri hidrolojik formlde bir dengesizlik yaratabilir vegnmz ve gelecek jenerasyonlarn ihtiyac olan doal su kaynaklarnn miktarn vekalitesini etkileyebilir.

Evlerdeki, sanayilerdeki ve tarmdaki su tketimi artmtr. nsanlar ucuz ve temiz sutalep etmektedirler fakat tatl su kaynaklar snrldr. Nfus artarken insanolununnehirlerden, gllerden ve akiferlerden alaca su miktaklarda artmaktadr. Bu durumyerel kaynaklar ve gelecekteki su kaynaklarn tehdit etmektedir. oalan bir toplumsadece cok su tketmekle kalmayp ayn derecede atk su reteektir. Tarmsal, sanayiyebal kirlilikler su kaynaklarmz tehlikeli kimyasal maddelerle ve bakterilerleyklemekte ve mevcut olan su kaynaklarmz zerindeki basky artrmaktadrlar.

Byk ehirler ve ehirlemedeki yaylma zellikle yerel iklimi ve hidrolojiyietkilemektedir. ehirlemeye, yol kanallar boyuncaki hzl su drenaj ve ehirkanalizasyon sistemi elik etmektedir. Bu durum szlme, buharlama ve terlemeoranlarn deitirmektedir. Akiferler beslenmemekte veya ok yava orandabeslenmektedirler.

Bu deiik etkenler hep birlikte sistemdeki su miktarn belirlemekte ve nehiryataklarnda, gllerdeki su seviyelerinde, akiferlerde ve bir btn olarak tm evredenegatif sonular dourabilmektedir. Bundan dolay su kaynaklarmz hakknda bilgiedinmek ve korumak ok nemlidir.

1.6. YERALTISUYUNUN DEY PROFLDEK DAILIMI

Yeraltsuyu gzeneklerin suyla doluluk oranna gre dey ynde iki zona ayrlabilir:Doygun zonda (zone of saturation) gzeneklerin tamam su ile doludur. Bu zonunstnde yeralan havalanma zonunda (zone of aeration) gzeneklerde hem gazlar (balcahava ve su buhar) hemde su bulunmaktadr. ekil 21de yeraltsuyunun dalmngstermektedir. Yamur sular yeraltna szlrken, gravitenin etkisi altnda dahaderinliklere doru hareket etmekte ve belli bir geirimsiz tabaka zerinde bulunanformasyonun gzeneklerinde toplanmaktadrlar. Doygun zonun st ksm su tablas(water table veya phreatic surface) ile snrlanmaktadr. Topran suya doygunluuaslnda su tablasnn stnde belli bir mesafeye kadar devem etmektedir. Bu mesafetopran trne gre deimektir. Kuyular, pnarlar, ve nehirler doygun blgedeki sudanbeslenmektedirler.

Havalanma zonu yeraltsu tablas ile yeryzeyi arasnda kalan blgedir. Havalanma zonugenelde 3 alt zondan olumaktadr: Toprak suyu zonu, orta zon yada vadoz suyu zonu,ve kapiler yada klallk saca.



34/40

34

Toprak suyu zonu yeryzeyine yakn bir zon olup aaya doru kk zonuna kadaruzanmaktadr. Bu zondaki, su dalm yeryzeyindeki mevsimsel ve gnlkyalardaki, sulamadaki, hava scaklndaki, nem oranndaki deimelerinden, ve s bir su tablasnn varlndan etkilenmektedir: Toprak suyu zonunda yeralan suszlmeyle aaya doru, buharlama ve bitkisel terleme ilede yukarya doru hareket

etmektedir.

Orta zon, toprak suyu zonunun alt snr ile kapilere zonun st snr arasnda kalan blgedir. Yeraltsu seviyesinin ok yksek olduu durumlarda bu zon mevcut deildir.Ksa sreli normalin stndeki yalarda, geici olarak bu zondaki toprak suyatamamiyle doygun hale gelebilir. Bu gibi durumlarda kapiler saa, toprak suyu zonunakadar hatta yeryzeyine kadar uzanabilir. Bu zondaki suya yerekimi ile akan su(gravitational water) denilmektedir.

Yan az olduu zamanlarda uzun bir sre yerekimin etkisi altnda drenaja mazurkalan toprakta geri kalan su miktarna arazi kapasitesi (field capacity) denir. Arazi

kapasitesinin alt

nda, toprak kapiler su icermektedir. Kapiler sular (Capillary water)tanelerin cevresini devaml bir film eklinde kaplamakta olup yzeysel gerilim etkisi iletanelerin etrafnda ince bir tabaka eklinde tutunmaktadrlar. Yzeysel gerilim svlarnyzeylerine zg bir olaydr. Burada yzey molekllerinin birbiri arasnda, sv kitlesininiindeki molekller arasnda bulunandan daha fazla bir kohezyon mevcut olup bu nedenlesv yz gerilmi elastik bir ince tabaka eklinde hareket etmektedir. Bu sular kapilerkuvvetler etkisi altnda hareket etmekte olup, bitkiler tarafndan kullanlabilmektedir.Belli bir nem orann altnda, topraktaki su artk bitkiler tarafndan alnamamaktadr ve busu atmosferik su buhar ile dengeli olarak havalanma blgesi iinde bulunmakta vetoprakraki tanelerinin yzeylerine ok kuvvetlice tutunmaktadrlar. Bu sulara higroskopiksu (hygroscopic water) denilmektedir. Su yercekimi hareketi ile veya kapiler kuvvetlehareket etmeye muktedir olmay p sadece scaklk vastasya atlabirlirler.

Kapiler zon veya klcallk saa yeraltsuyu tablasdan yukarya doru uzanan birzondur. Bu zonun kalnl topran zelliklerine ve gzenek boyutlarnnniformluluuna baldr. Kapiler saann kalnl iri taneli malzemelerde sfr ile2/3 m arasnda ince taneli malzemelerde (rnein killerde) ise daha fazladr. Yeraltsuyutablasnn hemen st ksmnda hemem hemen toprak suya doygundur.Kapilare saakzonunda suyun hareketi yatay ve dey ynde olabilir. Eer yeraltsuyu tablasnnaltndaki doygun zonun kalnl kapiler zonun kalnlndan fazla ise kapiler saakzondaki suyun hareketi dikkate alnmayabilir.



35/40

35

Yeraltsu tablas

Geirimsiz tabaka

Hareketsiz veyerekimsel su

Kapiler suyu

Yeraltsuyu

To rak su u

Kuyu

Havalandrmazonu

Doygunzon

Toprak suyu zonuOrta

(vadoz suyu) zonu

Yeraltsuyuzonu

Ka iler sa ak zonu

ekil 21. Yeralt suyunun dalm.

1.7. SUYUN ZELLKLER VE SINIFLANDIRMASI

Kimyasal forml : H2O

Fiziksel Halleri: kat, sv, gas

Suyun molekler yaps

Su, bir oksiyen atomunun iki hidrojen atomu ile aadaki ekilde dzelmesi ileolumaktadr. Oksijen atomu hidrojen atomlarna simetrik olmayan birekildebaglanmaktada olup bu simetrisizlik dengesiz bir yk dalmna sebeb olmakta ve sumoleklne polar yani kutuplu bir zellik kazandrmaktadr. Bu suyun ok iyi bircznr olmasn salamaktadr.



36/40

36

105

Suyun fiziksel zellikler:Kat haldeki suyun (buz) younluu sv haldeki suyun younluundan nemli deredecekktr. Sv fazda su en yksek younluuna 4 Cde ulamaktadr. Bu saklnaltnda, scaklk azaldka suyun younluundada nemli bir derecede dgzlenmektedir.



37/40

37

zgl arlk

Younluk

Dinamik viskozite

Kinematik viskozite

Sktrlabililirlik

Suyun izotopik kompozisyonu:

Oksijenin durayl izotopu vardr:

16O (yaygn, %99.76)



38/40

38

18O (nadiren, 0.20%) 17O (ok nadiren, 0.04%)

Hidrojenin iki durayl izotopu vardr: 1H (yaygn, %99.984)

2

H Deteryum (Deterium) (nadir, 0.016%)

Hidrojenin radyoaktif izotopu:

3H, trityum (tritium)

Trityumun yarlanma sresi (half-life) : 12.3 yl

3Hin 3Hee beta yarlanmas, beta parcaklarnn yada elektronlarn retilmesi ventronlarn protonlara dnm sonuunda meydana gelir.

Tirityumun yarlanmas, gen (bir ka on yl) yeralt sularnn yalarnn tespiti iinkullanlmaktadr.

Deiik oksijen ve hidrojen izotoplarnn kombinasyonu eit su retmektedir.

1H16O normal su 2H16O ar su 2H18O ar su

p: proton, n: ntron, e: elektron

Z: Ktle numarasN: Atom numaras

3H 3He + -



39/40

39

1.8. TOPRAKTAK TANELERLE KONTAK HALNDE BULUNAN SULAR

Hareketli higroskopik su (Hygroscopic mobile water):lk su tabakasndan sonra bulunan 10 ile 20 arasndaki sumoleklleri tabakas 90 C scaklkta tane yzeyindenuzaklatrlabilirler. Killerin ierdii suyun yaklak %15-20si iri taneli malzemelerdeki suyunda %5den daha azoran bu tr sulardr.Hareketli higroskopik sular mineralojiye bal olaraktadeimektedirler. rnein, Kuvars (0.9%), Feldispar (%8-

16 Mikalarda %36-48

Harekesiz higroskopik sular (Hygroscopic immobile water) : Taneyzeyindeki ilk bir veya su molekl tabakas molekler arasndaki

ekime bal olarak tane yzeyinde tutunmaktadrlar. Bu su moleklleri150 C saklkta tane yzeyinden uzaklatrlabilirler.

Zar suyu (Pellicular, pendular yada adhesive water): Higroskopik su tabakas stn bir filmeklinde saran sulardr. Hareketlidirler ve bulunduklar yerde, molekllerarasndaki ekim kuvvetlerine bal olarak yer alrlar.

Serbest su (Free water): Minerallerin bnyesinde ve yerekimi etkisiyle hareket edensular serbest sulardr.

1.9. YERALTI SUYUNUN KKEN

Meteorik sular (Meteoric water): Gnmz hidrolojik dngsne katlan atmosferikkkenli olan sulardr. Yamur sularnn yerkabuu ierisinde szlmesiyle oluular.Gnmz hidrolojik dngsne katldklar iinde bu tr sular yamur sularyla aynkimyasal bileime sahiptirler, fakat zamanla bulundaklar ortam ile bir kimyasal dengeyeulamaktadrlar. Meteorik sular hidrojeolojinin ilgi alandadr. Bunun basla sebebide syeralt ortamnda bulunmasndan kaynaklanmaktadr.

Konne veya formasyon sular (Connate or formation water): Sedimanlarngzeneklerinde sedimantasyon srasnda hapsolmu olan konne sular bir zamanlarhidrolojik dngnn bir parasydlar. ok yava hareket ettikleri iin bulundukarortamla bir kimyasal dengeye ulama imkan bulmulardr.

Juvenil Sular (Juvenile water): Yerkabuunun derinliklerinden treyen sulardr. Bu trsular gnmz hidrolojik dngnn bir paras deildirler ancak bir zamanlar hidrolojikdngye katlm olabilirler. Magmatik sular juvenil sulara rnek olarak verilebilir.Durayl oksijen ve hidrojen isotoplar meteorik sular ierisinde %1den fazla olmayanjuvenil sular bulunduunu iaret etmektedir.



40/40

40

Manto: En byk kaynak: 2 x1022 Kg Kabuk: 2 x1021 4x1021 Kg

Fosil Sular (Fossil water): Fosil sular ok eski sular olup yalar kuvaterner dneminekadar uzanmaktadr. rnein, Sahara l birka bin yl nce yeraltna szlm nemlimiktarlarda tatl su iermektedir. Hidrolojik dngnn bir parasdrlar. Fosil sularadier bir rnekte konne sulardr. Genelde tuzludurlar ve yalar kellerin oluumzamann gstermektedir.

Termal Sular (Thermal water): Yeraltnda stlan ve kark yollar izleyerekyeryzeyine ulaan sak kaynak sulardr. Hidrolojik dngnn bir parasdrlar.

YARARLANILAN KAYNAKLAR

Fetter, C.W. Applied Hydrology, 2001, Fourth edition, Prentice Hall.

Freeze, R.A., Cherry, J.A., Groundwater, 1979, Prentice Hall.

Viessman, W., Lewis, G.L., Introduction to Hydrology, 2003, Fifth edition, Prentice Hall.

Yaln, T., Hidrojeoloji ders notlar, ITU.

Documents

Jeoloji Muh Hidorjeoloji Bolum 1