PDF created with pdffactory trial version Su Kaynakları ve Hidrolojik Rejim Üzerindeki Etkiler. Taban suyu düzeyinin değişimi

Transkript

1 1.1.Su Kaynakları ve Hidrolojik Rejim Üzerindeki Etkiler Su kullanımı -Yüzey su kaynaklarının kullanımı -Yeraltı su kaynaklarının kullanımı TABAN SUYU DÜZEYİNİN DEĞİŞİMİ -Taban suyunun alçalması -Taban suyunun yükselmesi ve suya doygunluk Su Kalitesi -Sulamadan dönen suların (drenaj suyu) kalitesi -Drenaj suyu tuzluluğu -Yeraltı suyu tuzluluğu -Yüzey ve yeraltı sularında azot kirliliği -Yüzey ve yeraltı sularında fosfor kirliliği -Yüzey ve yeraltı sularında pestisit kirliliği Taban suyu düzeyinin değişimi -Taban suyunun alçalması -Taban suyunun yükselmesi ve suya doygunluk Su tablası Toprak Doymamış zon kuyu Doymuş zon (Aküfer) Kapilar Su Doygun Su Doymamış zon: Boşluklar su-hava ile dolu, ancak su kapilar güçlerin etkisiyle alınamaz Doymuş zon: Boşluklar su ile dolu, bu zonun üst sınırı su tablasıdır. Bu tablanın altındaki suyun basıncı, kuyuya girmek için yeterli büyüklükte olduğundan kullanılabilir. Taban suyunun alçalması Doğal Koşullar Taban suyunun alçalması 1

2 Taban suyu düzeyinin değişimi Taban suyu düzeyinin alçalması Kıyı bölgelerinde tuzlu su girişi Önemli bir kaynağın azalması Arazi çökmeleri Sulama yapılarına zarar Hidrolik yapıların işletiminde olumsuzluk Geriye dönüşü zor (tuzlu su girişi ve arazi çökmesi) Mısır, Hindistan, Pakistan da yaygın Pompaj maliyetinin artması Yeraltı suyu izin alınarak kullanılmalı Yeraltı suyunun alçalması, özellikle kurak zamanlarda içme suyu olarak kullanılan bölgelerde çok olumsuz etki yapar Taban suyundan beslenen membaların kuruması, sulak alan ve göllerin beslenememesi Nehir akışında azalma Yağış öncesi azalma, dolum açısından yararlı olabilir Tuzlu Su Girişi Taban suyunun yükselmesi Ekosistemde giren-çıkan akış dengesi Sulamasız koşulda; yağışlarla, nehir akışı, yeraltı suyu ve buharlaşma+terleme arasındaki etkileşim arasında dengesi Sulama koşulunda; denge bozulmakta, taban suyu yükselmekte Düşük sulama randımanı (aşırı su kullanımı) Taban suyunun yükselmesi Taban suyu derinliği-verim ilişkisi Kötü drenaj koşullarında; toprak bünyesine absorbe edebileceğinden daha fazla su alırsa suya doygunluk sorunu ve bitki büyümesinin engellenmesi Sulama sonucu, yeraltı su düzeyi, yüzeye yaklaşır, su kapilar kuvvetlerin etkisiyle yukarı doğru yükselir ve arazide suya doygunluk Taban suyu derinliği (m) Buğday verimi (%) Pamuk verimi (%)

3 Taban suyunun yükselmesi Çok yıllık sulama, yeraltı suyu düzeyini her zaman arttırır, sulama kanallarından olan sızmalarda bunun en önemli nedenidir. Kimi durumlarda, sızmalar sulamada en önemli kayıplar Hidrolik eğimi düşük, düz arazilerde hızla yükselebilir Barajlarda taban suyu düzeyini yükseltebiliyor Taban suyunun yükselmesi Kritik su tablası derinliği m (toprak karakteristikleri, potansiyel ET ve bitki kök derinliğine bağlı olarak) Göllenen su, toprak agregalarının yapısını bozar, infiltrasyon engellenir Kapilar kuvvetlerin etkisinde yükselen taban suyu buharlaşır, toprakta tuz kalır (özellikle kurak ve yarıkurak bölgelerin sorunu) Yüksek tabansuyu arazide çalışmayı da güçleştirir Taban suyu yönetimi İyi sulama yönetimi, sunu ve istemin birbirine uyması sızmaları azaltır, sulama randımanını arttırır, taban suyu düzeyini düşürür SUYA DOYGUNLUK (WATERLOGGING) Drenaj sisteminin olması, problemi azaltır Kanalların kaplanması Sulama altyapısının sızmaları azaltacak biçimde tasarlanması SUYA DOYGUNLUK (Yağış ve sulama sonrası su tablası yükselir, kök bölgesine ulaşır) SULAMA/YAĞIŞ ÖNCESİ SULAMA/YAĞIŞ SONRASI 3

4 1.1.Su Kaynakları ve Hidrolojik Rejim Üzerindeki Etkiler Su kullanımı -Yüzey su kaynaklarının kullanımı -Yeraltı su kaynaklarının kullanımı Taban suyu düzeyinin değişimi -Taban suyunun alçalması -Taban suyunun yükselmesi ve suya doygunluk SU KALİTESİ -Sulamadan dönen suların (drenaj suyu) kalitesi -Drenaj suyu tuzluluğu -Yeraltı suyu tuzluluğu -Yüzey ve yeraltı sularında azot kirliliği -Yüzey ve yeraltı sularında fosfor kirliliği -Yüzey ve yeraltı sularında pestisit kirliliği Su kalitesi Su kalitesi -Sulamadan dönen suların (drenaj suyu) kalitesi -Drenaj suyu tuzluluğu -Yeraltı suyu tuzluluğu -Yüzey ve yeraltı sularında azot kirliliği -Yüzey ve yeraltı sularında fosfor kirliliği -Yüzey ve yeraltı sularında pestisit kirliliği Su ne kadar temizse, hem nehir ekolojisi için, hem de içme suyu, sulama, endüstride kullanım suyu olarak daha yararlı ve değerli olmakta Su çok kirli ise, onu arıtma maliyeti giderek artmakta 4

5 Mansaptaki sedimantasyona üst havzadaki bozunumun etkisi Mansap kullanıcılarını etkileyen evsel ve endüstriyel kirlilik Sulu tarım su tüketir, drenaj suyu sulama suyuna göre daha çok tuz ve kimyasal madde içerir Düşük kaliteli ve yetersiz su nedeniyle kıyı balıkçılığı zarar görür Zengin biyolojik çeşitlilikte doğal rejim Sağlıklı sulak alanlar Barajlar mansap yollarını değiştirirler, sedimantasyondan etkilenirler Akış miktar ve kalitesindeki düşme ekolojik çeşitliliği ve doğal üretkenliği azaltır Düşük su kalitesi, su arıtma maliyetini arttırır Yeraltı su seviyesinin düşmesi sulak alanları kurutur ve içgöçyaşanır Bir Nehir Sisteminde Su Kalitesinin Düşük Olmasının Nedenleri ve Etkileri (Dougherty ve Hall, 1995) Sulamadan dönen suyun (drenaj suyu) kalitesi Sulamadan dönen su: sisteme yağış ve sulamayla verilip, bitkiler tarafından kullanılmayıp yüzey ve yeraltı sularına dönen su (yüzey akış ve derine sızma) Sulamadan dönen su; sulama suyundan çok daha kalitesiz Araziye verilen su; toprak katmanlarından geçerken, bünyesine besin maddeleri, sediment ve pestisit artıkları, tuz alması Drenaj suyu tuzluluğu Yeraltı suyu tuzluluğu Drenaj suyu tuzluluğu, sulama suyundan 2-10 kat daha fazla Nedeni; sulama suyu tuzluluğu, suyun buharlaşan kısmının bitki tarafından tüketilen bölümüne oranı, drenaj suyuna karışan fosil tuzlar Tuz girişinin azaltılması gerek Tuzların denize veya buharlaşma havuzu gibi tasarlanan yerlere güvenle tahliyesi Tuzların yıkanması Yeraltı suyu tuzluluğu, suya doygunlukla çok yakından ilişkili Yeraltı suyu her zaman tuz içerir(su tablası topraktan infiltre olmuş ve topraktaki tuzları yıkamış sulardan oluşur) Drenaj sistemi gerekli Özellikle kıyı bölgelerinde kritik Uygun sulama yöntemlerinin uygulanması Yeraltı suyu tuzluluğu Bir bitki sulandığında, uygulanan sulama suyunun yaklaşık üçte ikisi toprak veya bitki tarafından absorbe edilir ve buharlaşma ile kaybedilir.suda çözünen tuzlar, geride kalır ve toprakta birikmeye başlar. İyi bir sulama yönetiminde bu tuzlar, ekstra yıkama suyu uygulanarak topraktan yıkanarak, uzağa taşınır. Bu fazla sular, yeraltı suyuna süzülür ve sulamadan dönen bu sular tuzları beraberinde taşır. Bu proses sürekli tekrar ettiğinde, yeraltı suyunda çözünmüş katı madde içeriği giderek artacaktır. Tuzların yanı sıra, sulamadan dönen sular, gübre, pestisit ve hayvansal atıkları da topraktan yıkar. Bu tür yeraltı suyu kirliliğine ABD, Çin ve Hindistan da rastlanmaktadır. Yeraltı suyu tuzluluğu Kıyı bölgelerinde tatlı su ve tuzlu su arasındaki sınırın konumu: tatlı suyun hidrolik potansiyelinin bir fonksiyonu Taban suyunun alçalması, basınç azaldıkça sınırın içeriye doğru hareketine neden olmakta 5

6 Yeraltı suyu tuzluluğu Tuzlu Su Girişi Tatlı suyun yerini tuzlu suyun alması, içme suyu kalitesinin azalması, insanların olumsuz etkilenmesi İnsanlar kirli suları kullanmaya zorlanabilir Bitki deseni de değişmekte,tuza dayanımı yüksek türler kalmakta Sorun geri döndürülemez Tuzlu Su Girişi Azot ve azot döngüsü Tüm canlılar, protein üretimi için azota gereksinim duyar. Bitki topraktan azot alamazsa gelişemez. Azot eksikliği, insanda yetersiz beslenmeye yol açar, çünkü vücudun birçok önemli işlevi; protein gibi azot içeren molekülleri gerektirir, Azot döngüsü:azotun, farklı azot formlarına dönüşmesi ve tüm biyosferde iletimi Atmosferde en çok bulunan gaz olan azot (%78) bitkiler ve hayvanlar tarafından kullanılamaz. Atmosferik azot gazı, toprakta bulunan çeşitli bakteriler (rhizobium ve mavi-yeşil alg) yardımıyla bitkiler için kullanışlı forma dönüştürülür. Bitkiler, topraktan aldıkları nitratı yaşam için gerekli azot içeren moleküllere dönüştürür. Hayvanlar, bu bitkileri veya bu bitkileri tüketen hayvanları yiyerek bu azotu alırlar. Bitki ve hayvanlar öldüğünde, ayrıştırıcı bakteriler, bu azot moleküllerini amonyak ve diğer bileşiklere dönüştürür. Başka bakterilerde bunları toprak nitratına ve atmosfere serbest bırakılan azot gazına çevirir. Azot ve azot döngüsü AZOT DÖNGÜSÜ 6

7 İnsan-Azot ilişkisi İnsanlarda azot döngüsüne müdahale eder Araçlarda ve enerji santrallerinde fosil yakıtların yanmasıyla açığa çıkan azot oksit (NO) ve azot dioksit (NO 2 ) atmosfere verilir. Atmosferde diğer kimyasallarla birleşen bu bileşikler, duman ve asit yağmuruna neden olur. Azot ve hidrojen gazları, endüstriyel işlemlerle amonyağa dönüştürülür ve amonyaklı bileşikler inorganik gübre olarak kullanılır Farklı kaynaklardan aşırı nitrat (hayvansal atıklar, tarım alanlarından gübre yıkanması, arıtılmamış atıksular) sucul sistemlere ulaşır, algal büyüme olur, çözünmüş oksijen tüketilir, balık ölümleri başlar Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği Bitki besin maddeleri, tarımda verim artışı için çok önemli Gübre kullanımı yaklaşık 100 kg/ha Bitkiler uygulanan azotun ortalama % 50 sinden azını kullanıyor Bitkiler tarafından alınır Toprak parçacıklarına tutunur-erozyon Suda çözünür-yıkanma Sulanan alanlardan, denitrifikasyon yoluyla buharlaşma ile atmosfere karışma ve yıkanma biçiminde kaybolur Küresel Gübre Tüketimi (FAO) Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği Aşırı kullanım, yer altı sularında azot kirliliği Nitrat formunda azot (NO 3 ), kolayca çözünür ve su ortamlarına ulaşır İçme suyunda nitrat, küçük çocuklar için tehlikeli (10 mg/l nin üzerinde) Gübre olarak dışkıların kullanımı sonucu taşınan patojenler (virüs, bakteri, protozoa) mide sorunları gibi küçük rahatsızlıklardan, kolera ve hepatit gibi büyük sorunlara yol açabiliyor 7

8 Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği Aşırı gübreleme Alıcı su ortamlarında yüksek besin maddesi düzeyi Organik madde artışı ve ALGAL BÜYÜME(mavi-yeşil algler) Oksijen düzeyinin azalması(alg solunumu sırasında) Balık ve diğer sucul canlıların ölümü Rezervuarlar ve durgun sular riskli Kimi alglerin toksin üretimi ÖTROFİKASYON Sağlık Etkisi NO 3 Atıksu akışı ATMOSFER Yağış Suda çözünme NO 3 artışı Ötrofikasyon, algal büyüme, oksijen tüketimi Buharlaşma NO 3 artışı Nitrat Ötrofikasyon, algal büyüme, oksijen tüketimi Buharlaşma Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği Azot girdisi Etkiler Sonuçlar Artan azot Artan birincil üretim Habitat kaybı Oksijende azalma Algal büyüme 8

9 Nitrat yıkanması Bebeklerde (1 yaş altı) Mavibebek sendromu (Blue-baby syndrome) ile solunum, yetişkinlerde mide kanseri sorunlarına yol açabilir. İçme suyunda nitrat miktarı 10 mg/l yi aşmamalı Nitrat yıkanması Bebeklerin etkilenme mekanizması: Nitrat bebeklerin midesinde nitrite çevrilir Nitrit kana çok çabuk karışır Kanın oksijen taşıma kapasitesini azaltır Yüzey ve Yeraltı sularında fosfor kirliliği Fosfat, toprağa kolayca tutunur, hemen yer altı suyuna karışmaz, toprak erozyona uğrayınca su ortamlarına ulaşır Yüzey sularına karışırsa, içme suyu tesisleri, balıkçılık işletmeleri, göller gibi insan sağlığına doğrudan etkili kaynakları kirletebilir Algal büyüme ve ötrofikasyon Erozyon önlenmeli Fosfor döngüsü Fosfor döngüsü 9

10 10

11 Yüzey ve Yeraltı sularında pestisit kirliliği Pestisitler: sulama projeleri ile ilgili en toksik maddelerden biri Bitkiler, balıklar, kuşlar, insan dahil tüm memeliler için zararlı Çözünebilir olmasa da sucul sistemlere zararlı Kimyasal olarak toprak partiküllerine tutunma Erozyonla taşınım, sızan suyla birlikte hareket DDT, Dieldrin, endosülfan gibi pestisitler, sucul sisteme çok zararlı, kolayca besin zincirine girebilmekte Yeraltı sularında toprağa göre daha fazla süre kalabilmekte Yüzey ve Yeraltı sularında pestisit kirliliği Pestisitler (Sentetik organik kimyasallar) Herbisit:toprak özelliklerinin iyileştirilmesi İnsektisit: böcekler ve zararlılara karşı Fungisit: mantari hastalıklara karşı Nematisit: nematodlara karşı Rodentisit: kemirgenlere karşı gibi gruplara ayrılabilir Kimyasal sınıf:organochlorine, organophosphate 11

12 Pestisit Uygulaması Pestisit Uygulaması Pestisit Uygulaması Pestisitlerin izlediği yol Toprak parçacıklarına tutunur Topraktan veya bitki örtüsünden buharlaşır Püskürtme sırasında havayla birlikte taşınır Yüzey akışla taşınır Toprak profilinden yıkanır Pestisitler: özellikle monokültür koşulunda daha zararlı, bu durumda yabancı otlar ve zararlılar rotasyonla kontrol edilemiyor Pestisit kirliliği: Verilen dozajın iyi ayarlanamaması, uygulama ekipmanların yanlış kullanımı, sprey pestisitlerin rüzgarla taşınımı ve yüzey akışla taşınımı 12