No: 85, 201280

Orta Karadeniz Kıyı Şeridi Abdal Irmağı HavzasındaToplam Maksimum Günlük Yük Belirlenmesi

ÖzetToplam maksimum günlük yük (TMDL), su kalitesi standartlarını düzenlemek için kullanılan bir araçtır venehir suyu kalitesindeki özellikler ve kirletici kaynağı arasındaki ilişkiye dayanır. Bu çalışmada; OrtaKaradeniz Kıyı Şeridinde yer alan Abdal ırmağı havzasına WARMF (Havza Analizi Risk Yönetim Çerçevesi)modeli uygulanarak, havzadaki noktasal ve yayılı kaynaklı spesifik parametreler üzerinden toplammaksimum günlük yük değerleri hesaplanmıştır. Abdal Irmağı havzası, konum itibariyle Samsun içme vesulama suyunun sağlandığı Çakmak Barajını da bünyesinde bulundurduğundan çevresel kirlilikboyutlarının değerlendirilmesi açısından önem taşımaktadır. WARMF modeli, havza yaklaşımınıdesteklemek üzere tasarlanmış bir araç olması, paydaş kurum ve kuruluşlara, bir nehir havzasında su kaliteyönetim alternatiflerini değerlendirmek üzere birçok parametre üzerinden sonuç elde etmesi, özelliklehavzadaki toplam maksimum günlük yükü hesaplayarak nedenlerini ortaya koyabilmesi için seçilmiştir.Modelde en doğru ve hassas sonuçları elde edebilmek için 2008-2009 yılı ortalama mevsimsel sonuçlarıkullanılarak kalibrasyon yapılmış ve model ile ölçüm sonuçları arasında bağıl hata hesaplanmıştır. WARMFmodelinin kalibrasyonu ve çalıştırılması sonrasında ırmak havzası boyunca bölgesel ve kaynaksal bazdatoplam maksimum günlük yükleri hesaplanmıştır. Bu sonuçlara göre mevcut durum için nitrat azotuTMDL en yüksek değer alt havza 2’de WLA 730 kg/gün ve en düşük değer alt havza 3’de LA 380 kg/gün,toplam fosfor TMDL ise en yüksek değer alt havza 2’de WLA 72 kg/gün, en düşük değer alt havza 1’de LA37 kg/gün olarak hesaplanmıştır. Ayrıca WARMF modeli ile ırmak havzasındaki nitrat azotu TMDLyükünün %22 yayılı kaynak, %33 zirai kaynaklı ve %45 diğer amaçlı kullanımlardan, toplam fosfor TMDLyükünün ise %42 yayılı kaynak, %26 zirai kaynaklı ve %32 diğer amaçlı kullanımlardan kaynaklandığıbelirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Abdal Irmağı Havzası, toplam maksimum günlük yük, WARMF Modeli.

Determining of Total Maximum Daily Load on Abdal River Basin of the Mid-Black Sea AbstractTotal maximum daily load is a tool that used to organize water quality standards and it bases on relationshipbetween water quality conditions and pollutant sources. In this study, to apply WARMF (WatershedAnalysis Risk Management) Model to Abdal river basin which is located at the Mid-Black Sea Coast, tocalculate the total maximum daily loads over point and nonpoint specific parameters in the river basin area.Abdal river basin is an important area because of Cakmak Dam which provides drinking and irrigationwater in Samsun city constructed above the river basin area. WARMF model was chosen because of it is atool designed to support the watershed approach, to evaluate alternatives the river basin water qualitymanagement to achieve results over many parameters for stakeholders and especially calculating totalmaximum daily load that to propose for the reasons. In order to obtain the most accurate and precise resultsin model, calibration studies were carried on according to 2008-2009 seasonal change results in study siteand relative errors were calculated between measurements and model calculations. After then WARMFmodel calibration and run, TMDL calculated for regional loading and source contributions along the riverbasin. According to this results, it was calculated that for the present situation nitrate TMDL the highestvalue WLA 730 kg/day on the sub-basin 2 and the lowest value LA 380 kg/day on the sub basin 3, totalphosphorus TMDL, the highest value WLA 72 kg/day on the sub-basin 2 and the lowest value LA 37 kg/dayon the sub- basin 1. In addition to running WARMF model of the river basin, it was determined that nitratenitrogen TMDL resulted from 22% distributed sources, 33% agricultural sources, 45% other usage sourcesand total phosphorus TMDL resulted from 42% distributed sources, 26% agricultural sources, 32% otherusage sources. Keywords: Abdal river basin, total maksimum daily load, WARMF Model.

Ozbayrak E, Bakan G (2012) Determining of Total Maximum Daily Load on Abdal River Basin of theMid-Black Sea. Ekoloji 21(85): 80-88.

Ekoloji 21, 85, 80-88 (2012)doi: 10.5053/ekoloji.2012.859

Geliş: 15.12.2011 / Kabul: 09.08.2012

Eda OZBAYRAK1*, Gulfem BAKAN2

1Karayollari 7. Bolge Mudurlugu, Etut Proje ve Cevre Basmuhendisligi 55200 Atakum,Samsun- TURKIYE2Ondokuz Mayıs University, Faculty of Engineering, Department of EnvironmentalEngineering 55139 Kurupelit, Samsun- TURKIYE*Corresponding author: e.ozbayrak@gmail.com

ARAŞTIRMA NOTU

GİRİŞHavza yönetim planlarının, noktasal veya yayılı

kaynakların da değerlendirilebildiği bir karasalsistem tanımlaması baz alınarak geliştirilmesigereklidir. Bu amaç için, matematiksel modeller enyaygın kullanılan ve gerekli tüm veriler teminedildiği sürece en güvenilir araçlardır. Coğrafi BilgiSistemi (CBS) gelişmeleri de, bu araçların bütünselanalizlerde kullanılması için geçmişe kıyasla çokdaha zengin olanaklar sunmaktadır (Yüceil veGönenç 2006, Şener ve ark. 2012).

Model destek sistemi (MDS) ile modellemeçalışmasının tüm ihtiyaçlarının karşılanması hedef-lenir. Bu ihtiyaçlar; veri gereksiniminin belirlen-mesi, veri envanteri oluşturulması, veri kaynak-larının tespiti, veri elde edilmesi, farklı uzmanlıkalanlarının katkılarının tespit edilmesi, bu ekiplerinoluşturulması, mali kaynakların ve imkanlarıntespiti, gerçekleştirilmesi ve sürekliliğinin sağlan-ması, vb. birçok teknik nitelikte olmayan projeyönetim konularının da hayata geçirilmesini kapsar(Akbulut ve ark. 2010). Dolayısıyla günümüzde,özellikle gelişmiş ülkelerde “Bütünsel HavzaModelleri” olarak havzada yer alan tüm elemanları,olayları ve bunların etkileşimlerini inceleyen havzabenzeşim modelleri geliştirilmiştir. Bu kapsamdaWARMF (Havza Analizi Risk Yönetim Çerçevesi)modeli, havza yönetim yaklaşımını desteklemeküzere tasarlanmış bir araçtır. Model, çoğukonvansiyonel kirletici için (toplam askıda katımadde, biyolojik oksijen ihtiyacı, nutrient, vb.)toplam maksimum günlük yük hesaplarına yardımcıolmakla birlikte, yönetim planını oluşturmak içinpaylaşımcı kurum ve kuruluşlara alternatifsenaryolarda sunmaktadır. Bu amaçla birçokadımdan oluşmakta ve bu adımlara göre kararlarınalınmasında etkin olmaktadır (Chen ve ark. 1999,Quin ve ark. 2010). WARMF Modelinin çalışmaprensibi, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) altındamatematiksel denklemler ve hesaplamaları içerenmühendislik modülü, model verilerininyüklenmesini ve güncellemesini yapan veri modülü,paylaşımcıların bilgilerinin ve alternatifdeğerlendirmelerinin yapıldığı ortak görüş modülü,bilgilerin depolandığı ve rapor olarak kaydedildiğibilgi modülü ve maksimum günlük yük hesabınınyapıldığı toplam maksimum günlük yük modülüolmak üzere 5 modül altında kullanıcının isteğinegöre seçilerek uygulama yapılmasıdır (Keller 2000,Herr ve ark. 2001, Chen ve ark.2004). (Şekil 1)

WARMF Modeli ile ; su kalitesi limitleri içintoplam maksimumum günlük yük hesabı, noktasalve yayılı kirletici yükler arasında kirletici analizininyapılması için şemaların oluşturulması, habitatgerekliliği ve su kalitesi kriterlerinin oluşturula-bilmesi için ve bu duruma uyumluluğun sağlana-bilmesi için alternatif farklı yönetim planlarınınoluşturulması, paylaşımcılar arasında en iyi öneriyisunabilmek için alternatif modifikasyonlar yapıla-bilmesi, yeni veri ve model doğrulama ilealternatiflerin süregelen projelerin planlanmasıyapılabilir (Herr ve ark. 2001, Keller 2000, Keller2001).

Toplam maksimum günlük yük su kalitesistandartlarını düzenlemek için kullanılan bir araçtır.Nehir suyu kalitesindeki şartlar ve kirletici kaynağıarasındaki ilişkiye dayanır. TMDL su kalitesistandart değerlerini aşmaksızın su bünyesinin aldığıkirleticiler için izin verilebilir yüke göre oluşturulur,böylece su kalitesi kirletici kontrolünü sağlaya-bilmek için bir temel yapı oluşturulmuş olur.TMDL aşağıdaki denklem yardımıyla hesaplanır ;

TMDL = WLA +LA+ MOS (1)TMDL : Toplam Maksimum Günlük Yük WLA : Noktasal Kaynak Yükleri LA : Yayılı Kaynak Yükleri MOS : Güvenlik payı Yük kapasitesi, tasarım kriterleri için su kalitesi

standartlarını aşmaksızın, su bünyesine alınabileceken yüksek kirletici yüküdür. WLA, mevcut vegelecekteki noktasal kaynaklar için paylaştırılanTMDL’in kısmi yüküdür. LA ise, yayılıkaynaklardan ve geçmişten doğal yollarla gelenyükün oluşturduğu kirletici yükü değeridir. MOSgüvenlik payı kirletici yükü ve alıcı su kalitesiarasındaki belirsizlik ilişkisini hesaplar. TMDLgeliştirilmesi için oluşturulan döngüdeki bileşenler(Şekil 2)’de gösterilmiştir.

WARMF modeline göre, toplam maksimumgünlük yük, tasarım kullanımlarında su kalitesikriterlerini ihlal etmeden, su kalitesi limitlerine göredeşarj edilen noktasal ve yayılı kaynaklı yüklerintoplamıdır. Havza içerisinde birçok su kalitesi limitdeğerleri bulunmaktadır. TMDL modülü nehir üstkısım ve alt kısmında tek bir zamanda her sınırlıbölüm için TMDL hesaplanmasını sağlar. (Şekil3)’de görüldüğü üzere modelde 6 adımda TMDLhesabı sağlanır. WARMF modeli TMDL hesapla-maları için birçok sayıda değişik varyasyonlarsunulabilir.

No: 85, 2012 81

Orta Karadeniz Kıyı Şeridi Abdal Irmağı Havzasında Toplam... Eko lo ji

Ozbayrak ve BakanEkolo ji

Abdal Irmağı havzası için TMDL çalışmalarındadeğerlendirilmek üzere WARMF modeli ileçalışılmış literatür incelemelerine örnek olarak;Herr ve ark. (2002) tarafından yapılmış olançalışmada, WARMF modeli ile sediman TMDLyükü değerlendirilmiş, toplam sediman konsant-rasyonu hedef kriteri sucul balık yaşam değerlen-dirmesi ve yüzme suları için değerlendirilmiş, bukriterlere göre de noktasal kaynaklı ve yayılı kaynaklıkirletici yükleri hesaplanmıştır. Keller ve ark. (2004)tarafından yapılan çalışmada ise inorganik azotparametresi değerlendirilmek üzere toplam azotTMDL hesabı yapılmış ve yarı kentleşme gösterennehir havzası için kritik koşullar değerlendirilmiştir.Chen (2011), tarafından yapılan başka bir çalışmadaise San Francisco Deltasında WARMF modelikullanılarak tatlı su kaynağında toplam maksimumakış değişimlerinin nesli tükenmekte olan tatlı subalıklarına etkisi irdelenmiştir.

Kompleks bir yapıya sahip havza sisteminde pekçok değişken bulunduğundan, su kaynaklarının iyikullanılması için çeşitli modeller geliştirilereksenaryo analizlerinin yapılması, kaynakların kulla-nımı konusunda karar vericilere büyük faydasağlamaktadır. Bu çalışmada ; Orta Karadeniz KıyıŞeridinde yer alan Abdal ırmağı havzasına bukapsamda USEPA kaynaklı WARMF modeli

seçilmiş ve havza koşullarının güvenli olaraksağlandığı veriler oluşturularak mevcut durum içinmodel çalıştırılmış ve havzadaki noktasal ve yayılıkaynaklı spesifik parametreler üzerinden kirlilikbelirleme çalışmaları, kirlilik profili, kirlilik venedenlerini ortadan kaldırmak için iyileştirmeçalışmaları toplam maksimum günlük yüküzerinden hesaplanarak değerlendirilmiştir.

MATERYAL VE METOTAraştırma Alanı 41º 44’ 40º 05’ enlem ve 37º 05’ 35º 30’ boylam

arasında Abdal ırmağı ve Samsun ili içme suyuihtiyacını sağlayan Çakmak barajını içine alan Abdalırmağı havza alanı, Samsun kent merkezinin 30 kmgüneydoğusunda, Çarşamba ilçesine bağlı sınırlariçinde kalmaktadır. (Şekil 4.) Samsun ili merkezeiçme ve kullanma suyu sağlayan Çakmak Barajı,Abdal Irmağı yağış alanının 476 km2 lik kısmınıkontrol etmektedir. Abdal Irmağının 476 km2’likyağış alanından gelen yıllık ortalama akımı 168 hm3

ve buna göre yıllık ortalama debisi 5,34 m3/s dir.Yılın en kurak ayı olan Ağustos ayındaki aylıkortalama debisi ise 0.83 m3/s dir. (Ersanlı 2006).

Abdal ırmağı ve yakın çevresinde jeolojik yapıyıÜst Kretase olarak belirtilen fliş serisi oluş-turmaktadır. Alanda bu seriyi temsil eden AkverenFormasyonu da görülmektedir. Abdal Irmağı havzasıve çevresinde büyük toprak grubunu kahverengiorman toprakları oluşturmaktadır. Arazi kullanımkabiliyet sınıfı VI olan bölgede arazinin mevcutkullanımı ormandır. Toprak derinliği 20-50 cm dir.Havza alanında 2008 yılı ortalama sıcaklık10,0ºC‘dir. Yıllık ortalamalarına göre en sıcak geçenaylar Temmuz (24,1ºC) ve Ağustos (25,4ºC), ensoğuk geçen aylar ise Ocak (4,1ºC) ve Şubat (5,8ºC)aylarıdır. En yüksek sıcaklık ortalaması yıllık 14,2ºC,en düşük sıcaklık ortalaması ise 8,7ºC‘dir. Havzaalanı kuzey rüzgarlarına devamlı olarak açıktır. 2008yılı ortalama rüzgar hızı ise 1,9 m/sn‘dir. Çalışmaalanında 2008 yılı ortalama buharlaşma 2,7 mm,ortalama yağış ise 726,6 mm’dir .

Çakmak baraj havzası konumu itibarı ile geniştabanlı vadi biçimindedir ve bu vadinin etrafındakiarazi dağlık ve topoğrafyası oldukça dalgalıdır. Bunedenle vadi etrafında dağınık bir yerleşimgözlemlenmektedir. Söz konusu bölgenin geçimkaynağı tarımdır. Çakmak baraj havzası üzerinde10’a yakın mahalle ve köy bulunmaktadır. ÖzellikleBaraj havzasının güneyindeki yerleşimlertopografyanın çok engebeli olması nedeniyle

Şekil 1. WARMF modeli akış şeması.

Şekil 2. Toplam maksimum günlük yük döngüsü.

No: 85, 201282

oldukça dağınık durumdadır. Baraj havzasındabulunan mahalle, belde ve köylerin genelindeyağmursuyu şebekesi bulunmamakta olupyürütülen proje çalışmaları mevcuttur.

Arazi Çalışması ve Laboratuar AnalizleriAbdal ırmağı havzasında 2008-2009 yılı

mevsimsel sezonlarda seçilen 9 farklı noktadan suörnekleri alınmıştır. (Şekil 4) Örneklerinalınmasında Isco GLS Model Kompozit PortatifNumune Alma Cihazı kullanılmıştır. Örneklemenoktalarından alınan numunelerde, Su KirliliğiKontrol Yönetmeliği (SKKY) Tablosunda yer alanparametrelerden sıcaklık, pH, çözünmüş oksijen,toplam organik karbon, nitrit azotu, nitrat azotu,toplam fosfor, kurşun, demir, nikel, klorür iyonu veserbest klor değerleri ölçülmüştür. Bu analizlerdeözellikleri UV-VIS-PG-T70 Spektrofotometresi,Apollo 9000 TOC cihazı ve standart kitler kullanıl-mıştır. Ölçümler 3 tekrarlı ve %95 korelasyonkatsayısı aralığında yapılmıştır. Ayrıca noktasalkaynaklı ve yayılı kaynaklı yükler belirlenerekmodelde kullanılmak üzere değerlendirilmiştir.

WARMF Model Uygulaması Abdal Irmağı havzası bir adet rezervuar havzası

(Çakmak barajı) ve 3 alt havza olmak üzere 4 adetalanda (Şekil 5) tanımlanmış, mühendislik modü-lünde yüklenmesi gereken havza katsayıları, nehirkatsayıları ve rezervuar katsayıları bu havzalarınspesifik özelliklerine göre verilmiştir (Tablo 1 veTablo 2). Sistem katsayıları ise tüm havzayı yansıta-cak şekilde belirlenmiştir.

WARMF modelinde Abdal ırmağı havzası havzakatsayıları için fiziksel veriler ; alt havzaların alanları,eğimleri, genişlikleri, yüzey pürüzlülüğü (Manningkatsayısı) her biri için modele yüklenmiştir. AbdalIrmağı havzası arazi kullanım katsayılarınıbelirlemek için Samsun İl Gıda, Tarım veHayvancılık Müdürlüğünden elde edilen bilgilerlesöz konusu havza alanı ve alt havzalar üzerindeorman, tarla-otlak, mera, bağ-bahçe, çorak alan,yerleşim alanı, endüstri alanı yüzdeleri girilmiştir.WARMF modeli en iyi yönetim uygulamalarıkatsayıları kısmında havza alanın korunması ve birtakım iyileştirmeler için yapılacak veya yapılanarıtım iyileştirme çalışmalarının modele yüklenmesigerekmektedir. Abdal ırmağı havzası için Devlet Suİşleri 7. Bölge Müdürlüğünden alınan bilgilerle, sözkonusu alanda taşkın koruma projelerinde korumaseddelerinin yapılmış olduğu belirlenmiştir.Programda bu seddelerin havza alanı için koruma

çalışması olduğu kabul edilerek tampon bölgeözellikleri kapsamında modele yüklenmiştir.WARMF modeli havza katsayılarında noktasalkaynak; havzadaki noktasal kaynak girişinin yapıldığımodele yüklenecek verilerin girildiği bölümdür. Bukısımda havza alanındaki noktasal kaynaklıkirleticilerin veri modülü altında dosyası oluştu-rulmuş olup Abdal ırmağı havzasında noktasalkaynak yükü tanımlaması yapılmıştır.

WARMF modeli nehir katsayıları bölümü içinfiziksel katsayılar havza katsayılarında olduğu gibi

Şekil 3. TMDL hesabı yol haritası.

Şekil 4. Abdal ırmağı havzası ve örnek alma noktaları.

Şekil 5. Abdal ırmağı havzasının WARMF modelinde gösterimi.

Orta Karadeniz Kıyı Şeridi Abdal Irmağı Havzasında Toplam... Eko lo ji

No: 85, 2012 83

nehir bölmeleri için fiziksel verilerin girildiğibölümdür. Bu bölümde nehir yatak yüksekliği,uzunluğu, başlangıç su derinliği ve Manningkatsayısı modele yüklenmiştir. Nehir katsayılarıbölümünde Katman-Genişlik eğrisi Abdal ırmağıhavzası için yaklaşık 1m. su derinliğine karşılık, 10m. nehir genişliği kesitleri modele yüklenmiş,nehirdeki çeşitli parametrelerin konsantrasyondeğerleri ve nehir reaksiyon katsayıları modeleyüklenmiştir. Ayrıca nehir katsayılarından sedimankatsayısı kısmında Abdal ırmağı havzasında 2008-2009 mevsimsel periyodunca yapılan deneyselçalışmalar sonucunda sedimanda tane boyutuanalizine göre katsayılar belirlenerek modeleyüklenmiştir.

WARMF modeline yüklenmesi gereken rezer-vuar katsayıları fiziksel veriler için; model su yüzeyiyükseklikleri, başlangıç, minimum ve maksimumdeğerleri seçilmiş ve modele yüklenmiştir. AyrıcaAkış- Katman Eğrisi bölümünde Çakmak barajı içinakış yüksekliğine karşı debi sütunları oluşturulmuşmodele yüklenmiş ve rezervuar reaksiyon katsayıları

içinde Çakmak baraj özelliklerini yansıtan katsayılarmodelde tanımlanmıştır.

Sistem katsayıları tüm havza için geçerlidir,belirli bir arazi havzası, nehir bölmesi veya rezervuarbölmesinden ziyade bütün havzayı kapsamaktadır.Abdal ırmağı havzası sistem katsayıları fiziksel veriparametrelerinde enlem, boylam, yükseklik ve tümhavza alanı verileri girilmiştir.

BULGULARAbdal Irmağı Havzası Su Kalitesi İzleme

Ölçüm Sonuçları Değerlendirmesi Abdal ırmağı havzası boyunca örnekleme

noktalarında 2008 yılının Mart ve Kasım ayları ile2009 yılının Ocak ve Temmuz aylarında alınannumunelerde sıcaklık, pH, çözünmüş oksijen,toplam organik karbon, nitrit azotu, nitrat azotu,toplam fosfor, kurşun, demir, nikel, klorür iyonu veserbest klor değerleri ölçülmüş ve havza ortalamadeğerleri Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği KıtaiçiSu Kaynaklarının Sınıflarına Göre KaliteKriterlerince değerlendirilmiştir (Anonymous2004). (Tablo 3)

Abdal Irmağı havzası için sunulan fizikselparametreler (Sıcaklık, pH vb.) Kıtaiçi Su KaynaklarıSu Kalite Sınıflarında 1.ve 2. Sınıf su kalitesiözellikleri taşımaktadır. Çözünmüş oksijen değerleriise mevsimsel olarak değişimler göstermiş, ortalamaen düşük 8,02 mg/L ve en yüksek 8,85 mg/L arasındabulunmuştur. Havza boyunca toplam fosfordeğerlerinde sadece Sonbahar 2008 dönemindeyıllık ortalamaya göre yüksek değerler çıktığıgözlemlenmiştir. Bunun sebebi olarak bölgedeuygulanan tarımsal amaçlı çalışmalarda kullanılanfosforlu gübrelerin sonbahar aylarında kullanılmasıgösterilebilir. Kıtaiçi Su Kaynakları KaliteSınıflarında toplam fosfor için 2. Sınıf 0,2 mg/L, 3.Sınıf ise 0,65 mg/L olarak verilmiştir. Abdal Irmağıiçin toplam fosfor su kalitesi standardı nehirgenelinde 2. Sınıf su kalitesi özellikleri taşımaklaberaber, evsel atıksu deşarjlarının olduğu örneklemenoktalarında bu değerlerin yükseldiği belirlenmiştir.

Havza boyunca nitrit ve nitrat azotukonsantrasyon değerlerinin mevsimsel ve yıllıkortalama değişimleri irdelenmiştir. Nitrat azotundaİlkbahar 2008 döneminde ortalamaya göre yüksekdeğerler çıktığı belirlenmiştir. Bunun sebebi olarakbölgede uygulanan tarımsal amaçlı çalışmalardakullanılan nitratlı gübrelerin ilkbahar aylarındakullanılması gösterilebilir. Ayrıca evsel atıksulardangelen nitrat yükleri su kalitesini etkilemekte ve

Tablo 1. WARMF Model Uygulamalarında Kullanılması Gerekli Katsayı ve Sabitler (Herr ve ark. 2001).

Tablo 2. Abdal ırmağı havzasında kullanılan WARMF model katsayı ve sabitler.

Ozbayrak ve BakanEkolo ji

No: 85, 201284

konsantrasyon değerlerini yükseltmektedir. Havzaalanı için nitrat azotu su kalitesi standardı 5 mg/Lolarak alınmış ve 1. Sınıf su kalitesi özelliklerinigenel anlamda taşıdığı gözlemlenmiştir. Nitritazotunun ortalama 2. Sınıf su kalitesi kriterlerineuyduğu belirlenmiş ve ortalama havzadaki konsant-rasyonun 0,01 mg/L seviyesinde gözlemlenmiştir.Kıtaiçi Su Kaynakları Sınıflarına göre Abdal Irmağıboyunca klorür iyonu 2. ve 3. Sınıf, serbest klor ise1. Sınıf su kalitesi özellikleri taşımaktadır. Klorüriyonu sağlıklı su için bir göstergedir. Pek çok içmesuyunda klorür miktarı 30 mg/L’yi geçmemektedir(Taş 2006). Bu çalışmada, Abdal ırmağı havzasındaklorür miktarının sınır değerden yüksek çıktığıgözlemlenmiştir. Klorür iyonunun havza boyuncayüksek olmasının sebebi olarak nehir genelindeklorür konsantrasyonunun yüksek olması ve barajiçmesuyu hattından karışım olma ihtimaligösterilmiştir.

Abdal Irmağı Havzasında WARMF ModelKalibrasyonu

Bu bölümde Abdal ırmağı havzasına WARMFmodeline yüklenen verilerle modelin çalıştırılmasısonucunda elde edilen çeşitli fiziksel ve kimyasalparametrelerdeki kalibrasyon irdelenmiştir. Modelkalibrasyonu ve Abdal Irmağı’nda yapılanölçümlerin karşılaştırılmasında bağıl hata hesabıgerçekleştirilmiştir.

%Bağıl Hata= x100 (2)

m= Model Kalibrasyon Sonucuc= Ölçüm Sonucu Abdal ırmağı havzasında seçilen 9 farklı noktada,

2008 - 2009 yılları mevsimsel periyodunda kalib-rasyon için örnekleme çalışmaları yapılmış; busonuçlarla model yüklemesi sonucunda çıkansonuçlar benzeştirilmiştir. Havza alanında yıllıkortalama debi değişimleri ölçüm sonuçlarına göre15 m3/s ile 24 m3/s arasında değişirken, modelsonuçlarında ise 16 m3/s ile 27 m3/s arasındadeğişmektedir. Debi değişimleri havza alanındakiörnekleme noktalarının bulunduğu alanlarınderinliği, genişliği ve suyun akış hızıyla orantılıolduğundan değişimler göstermiştir. Debi içinmodel ve ölçüm sonuçları arasında ortalama bağılhata değeri %8,5 bulunmuştur (Şekil 6).

Çalışma alanında pH değerleri ölçüm sonuç-larına göre 7,35 ile 8,20 arasında değişmektedir.WARMF model kalibrasyonu sonucunda ise pHdeğeri 7,4-8,1 arasında hesaplanmıştır. Yönetmelik

gereği pH’sı 6,5-8,5 arasında değişen sular 1. Sınıf sukalitesi olarak belirlenmiştir ve Abdal Irmağı da budeğerler aralığında 1. Sınıf su kalitesi özelliklerinitaşımaktadır. Bu parametre için, %2,56 ortalamabağıl hata hesaplanmıştır (Şekil 7).

Abdal Irmağı havzası WARMF modeli, modelkalibrasyonu uygulamasında nehir havzasındaki2009 yılı yaz verileri kullanılarak debinin düşükolduğu kurak mevsime göre de kalibrasyon çalışmasıyapılmıştır. Şekil 8’de WARMF Modeli AbdalIrmağı toplam fosfor konsantrasyonu kalibrasyonu(2009 yaz) sonuçları sunulmuştur. Abdal Irmağıhavzasında 2009 yılı yaz verilerine bağlı olarak 9noktadaki toplam fosfor konsantrasyonu 0,17 mg/Lile 0,45 mg/L aralığında değişmekte ve ortalamabağıl hatası %13,2 hesaplanmıştır. Toplam fosforparametresi açısından Abdal Irmağı Kıtaiçi SuKaynakları Kriterlerine göre 2. Sınıf Su Kalitesiözellikleri taşımaktadır. Irmak havzasında yaz 2009döneminde 5 ve 7 numaralı örnek alma noktalarındadaha yüksek toplam fosfor konsantrasyonu olduğugözlemlenmiştir. Bu durum bu noktalarda evselatıksu deşarjları (fosseptik) olmasından kaynaklan-maktadır. Ayrıca tarımsal çalışmalar neticesiyle yayılıkaynaklardan gelen bir fosfor artışı da gözlem-lenmiştir.

Nitrat azotu konsantrasyonu 2009 yılı yazsonuçları WARMF model kalibrasyonu sonuçlarınagöre 2009 yılı yaz verilerine bağlı olarak 9 noktadakinitrat azotu konsantrasyonu 1,70 mg/L ve 2,52 mg/Lseviyesinde, model sonuçları ise 1,45 mg/L ile 2,39mg/L seviyesinde değiştiği hesaplanmıştır (Şekil 9).2009 yaz verileri nitrat azotu parametresi için ırmakboyunca çok fazla değişim olmamış sadece deşarjnoktalarında daha yüksek değerler bulunmuştur.Nitrat azotu ortalama bağıl hata ise %8,15 hesap-lanmıştır Fosfor ve nitrat azotu kalibrasyonunda bazınoktalarda model, bazı noktalarda ise ölçümdeğerleri daha yüksek çıkmıştır. Bu durum içinmodel kalibrasyonunda katsayı ve sabitlerde hassasdeğişimler yapılarak sapmaların minimumagetirilmesine çalışılmıştır.

WARMF Modeli ile Abdal Irmağı HavzasıMevcut Durum Toplam Maksimum GünlükYük Değerlerinin Belirlenmesi

Abdal ırmağı havzasındaki noktasal ve yayılıkaynaklı yüklerden kaynaklanan toplam maksimumgünlük yükler ırmak havzasında en fazla kirlilikyükü oluşturduğu hesaplanan nitrat azotu ve toplamfosfor parametreleri için değerlendirilmiştir. Toplam

m-c

m

Orta Karadeniz Kıyı Şeridi Abdal Irmağı Havzasında Toplam... Eko lo ji

No: 85, 2012 85

maksimum günlük yük modülü için değişikvaryasyonların tanımlanması mümkündür. AncakAbdal ırmağı havzasında nehir suyu kalite kriterleriolarak Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği Kıtaiçi SuKaynaklarının Sınıflarına Göre Kalite Kriterdeğerleri belirlenerek modele yüklenmiştir.

Mevcut durum nitrat azotu için toplammaksimum günlük yük nitrat azotu kriteriseçiminde Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği KıtaiçiSu Kaynakları Kalite Sınıfı 1. Sınıf su kalitesi şartı 5mg/L olması şartı ve % 5 güvenlik payı ile 4,75 mg/Lgeçmeyecek şekilde oluşturularak modele

Tablo 3. Abdal ırmağı örnekleme noktaları mevsimsel ortalama değerleri ve su kalitesi sınıfları.

Tablo 4. WARMF modeli abdal ırmağı tüm havza bölgesel TMDL dağılımı.

Şekil 6. WARMF modeli abdal ırmağı havzası debi ölçüm ve model kalibrasyonu.

Şekil 7. WARMF modeli abdal ırmağı havzası pH ölçüm ve model kalibrasyonu.

Şekil 8. WARMF modeli abdal ırmağı havzası toplam fosfor konsantrasyonu kalibrasyonu (2009 yaz).

Şekil 9. WARMF modeli abdal ırmağı havzası nitrat azotu konsantrasyonu kalibrasyonu (2009 yaz).

Ozbayrak ve BakanEkolo ji

No: 85, 201286

Şekil 10. WARMF 2008 – 2009 yılı mevcut durum abdal ırmağı kaynakta nitrat azotu TMDL dağılımı .

Şekil 11. WARMF 2008 – 2009 yılı mevcut durum kaynakta abdal ırmağı toplam fosfor TMDL dağılımı.

yüklenmiştir. Şekil 10’da Baraj alanında nitrat azotutoplam maksimum günlük yükünün 133 kg/gün, enyüksek değerin alt havza 2’de noktasal kaynaklıkirleticilere bağlı olarak (WLA) 730 kg/gün, endüşük değerin yayılı kaynakta alt havza 3’de (LA)380 kg/gün olduğu bulunmuştur. Abdal ırmağı althavza 2 ve alt havza 3’de tarımsal çalışmalar,hayvancılık, düzensiz katı atık depolaması vefosseptikler mevcuttur. Bu sonucun nitrat azotuyükü için (WLA) alt havza 2’den daha fazla birkirletici yükü ile taşınımı olduğu ve dikkate alınmasıgerektiğini göstermiştir.

Toplam Fosfor Toplam Maksimum Günlük Yükiçin kriter olarak Su Kirliliği Kontrol YönetmeliğiKıtaiçi Su Kaynakları Kalite Sınıfı 2. Sınıf su kalitesişartı 0,16 mg/ l olması şartı ve % 5 güvenlik payı ile0,15 mg/L geçmeyecek şekilde oluşturularak modeleyüklenmiştir. Şekil 11’de Baraj alanında toplamfosfor toplam maksimum günlük yükünün 28kg/gün, en yüksek değerin alt havza 2’de noktasalkaynaklı kirleticilere bağlı olarak (WLA) 72 kg/gün,en düşük değerin alt havza 1’de yayılı kaynakta (LA)37 kg/gün olduğu bulunmuştur. Toplam fosforkonsantrasyonları Abdal ırmağında özellikle evselatıksu deşarjlarının bulunduğu noktalarda yüksekçıktığı gözlemlenmiştir. Özellikle sonbahardöneminde fosforlu gübrelerin havza alanındakullanılmasından kaynaklanan artışa bağlı olarak(WLA) değerinin alt havza 2’de yüksek çıkmasınınsebebi olabilir.

Mevcut duruma göre WARMF modelininçalıştırılması sonucunda TMDL değerleri noktasalve yayılı kirletici yükleri ayrı ayrı hesaplanmıştır.Tablo 4’de Abdal Irmağı havzası boyunca toplammaksimum günlük yüklerin alt havza 1, alt havza 2ve alt havza 3’de zirai amaçlı, diğer amaçlı (evselatıksu deşarjları vb.) ve yayılı kaynaklar üzerinden

dağılımı gösterilmiştir. TARTIŞMA

Abdal Irmağı havzasına WARMF modeli ileTMDL yükleri hesaplanmasında Su KirliliğiKontrol Yönetmeliği Kıtaiçi Su KaynaklarınınSınıflarına göre kalite kriterlerine oluşturulmuş vehavzada yapılacak iyileştirme çalışmalarında busınıfların dikkate alınması, oluşacak kirlilik yükününazaltılmasında önemli rol oynamaktadır. Mevcutdurumda toplam fosfor ve nitrat azotu için WARMFmodeli ile noktasal ve yayılı kaynak yükü (LA veWLA) arasında kaynak ve bölgesel dağılım sonuçlarıalt havza 1, alt havza 2 ve alt havza 3’de ziraikaynaklı, diğer amaçlı kaynaklı ve yayılı kaynaklarabağlı olarak Şekil 12’de gösterilmiştir.

Bu sonuçlara göre nitrat azotu TMDLyüklerinin alt havza 3’de, toplam fosfor TMDLyüklerinin ise alt havza 2’de daha yüksek olduğuhesaplanmıştır. Nehir Havza Yönetim Planları içinAB Su Çerçeve Direktifi kapsamında, tüm sukütlelerine, gelişim süreci 2015 yılı ve nihai 2027yılına kadar “iyi durum”da olması gibi kesin birhedef konulmuştur. Bu nedenle, Abdal ırmağıhavzası için kirletici yüklerin yüksek olduğu althavza 2 ve alt havza 3 alanlarında iyileştirmeçalışmaları olarak havzadaki paket arıtma tesislerininişletmeye alınması, tarımsal kaynaklı kirliliği azaltıcıbilgilendirme çalışmalarının devamı ve yöredeyapılacak organik tarım ve hayvancılık çalışmalarınındüzgün ve önlemler alınarak teşvik edilmesi, katıatıkların düzenli bertarafı, arazi kullanımlarınınmakul şartlarda yapılması sonucunda özellikle azotve fosfor türevlerinde daha az kirletici yüküoluşumu mümkün kılınarak AB Su ÇerçeveDirektifi hedef değerlerine ulaşılabilecektir.

Şekil 12. WARMF modeli sonucu abdal ırmağı havzası mevcut durum TMDL dağılımı.

Orta Karadeniz Kıyı Şeridi Abdal Irmağı Havzasında Toplam... Eko lo ji

No: 85, 2012 87

KAYNAKLARAkbulut M, Kaya H, Çelik EŞ, Odabaşı DA, Odabaşı SS, Selvi K (2010)Assessment of surface water quality

in the Atikhisar Reservoir and Sarıçay Creek (Çanakkale, Turkey) Ekoloji 19(74): 139-149.Anonymous (2004) Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği (revize). Türkiye Cumhuriyeti Resmi gazete Sayı:

25687, 31 Aralık 2004. Chen CW, Herr J, Ziemelis L, Goldstein RA, Olmsted L (1999) Decision support system for total

maximum daily load. Journal of Environmental Engineering 125 (7) : 653-659.Chen CW, Herr J, Weintraub LHZ (2004) Decision support system for stakeholder involvement. Journal

of Environmental Engineering 130(6) : 714-721Chen CW (2011) Framework to determine total maximum daily flow diversions for fish protection Journal

of Environmental Engineering 137(11) : 1099-1102Ersanlı E (2006) Çakmak Barajı (Tekkeköy-Samsun) fitoplanktonu ve mevsimsel değişimi üzerinde bir

araştırma. Doktora Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun. Herr J, Weintraub LHZ, Chen CW (2001) User’s guide to WARMF: Documentation of graphical user

interface. Electric Power Research Institute, Palo Alto.Herr JW, Chen CW, Goldstein RA, Brogdon JN (2002) A tool for sediment TMDL development on

Oostanuala Creek. In: Proceedings of the Total Maximum Daily Loads (TMDL): Environmental RegulationsConference, March 11-13, 2002, Fort Worth, 111-116.

Keller A (2000) Peer review of the watershed analysis risk management framework (WARMF): anevaluation of WARMF for TMDL applications by independent experts using USEPA Guidelines. ElectricPower Research Institute, Palo Alto.

Keller A, Zheng Y, Robinson TH (2004) Determining critical water quality conditions for inorganicnitrogen in dry, semi-urbanized watersheds. Journal of the American Water Resources Association 40 ( 3) :721-735.

Sener E, Terzi O, Sener S, Kucukkara R (2012) Modeling of Water Temperature Based on GIS andANNTechniques: Case Study of Lake Egirdir (Turkey). Ekoloji 21(83): 44-52.

Tas B (2006) Investigation of Water Quality of Derbent Dam Lake (Samsun). Ekoloji 15(61):6-15.Quinn NWT, Ortega R, Patrick JAR, Royer CW (2010) Use of environmental sensors and sensor

networks to develop water and salinity budgets for seasonal wetland real-time water quality management.Environmental Modelling Software 25(9): 1045-1058.

Yüceil K, Gönenç İE (2006) Kırsal yayılı kaynaklar için modelleme destek sistemi ve yerel uygulaması.İstanbul Teknik Üniversitesi Mühendislik Dergisi 5(1): 161-174.

Ozbayrak ve BakanEkolo ji

No: 85, 201288