Havzalar Arası Su Transferinin Beyşehir Gölü Örneğinde İncelenmesi

Transkript

1 İnşaat Mühendisliği nde 100.Yıl Teknik Kongresi,22-24 Kasım 2012 Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul Havzalar Arası Su Transferinin Beyşehir Gölü Örneğinde İncelenmesi Ahmet Doğan (1), Hakan Tongal (2) (1) Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul (2) Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Müh. Bölümü, Isparta Öz Türkiye nin en önemli ve en büyük tatlı su kaynaklarından biri olan Beyşehir gölünün su seviyesinin aşırı seviyede düşmesinin engellemek için Beyşehir Gölü Havzasının güneyindeki Gembos Kapalı Havzasının suyu inşa edilen derivasyon tüneliyle 2005 yılından itibaren Beyşehir Gölü'ne aktarılmaya başlanmıştır. Havzalar arası su transferine güzel bir örnek olan bu projenin Beyşehir Gölüne olan etkisi 2005 yılı öncesi ve sonrasındaki dönemler için Beyşehir Gölü su seviyesindeki değişimler incelenerek araştırılmaya çalışılmıştır. Bu çalışmada Derebucak Barajı ve Gembos Derivasyon kanallarının yapılış amaçları dikkate alınarak 2005 yılı sonrası göl seviyesinde meydana gelen artışın ne kadarının artan yağışlardan ne kadarının havzalar arası su transferinden kaynaklandığı istatistiksel olarak incelenmeye çalışılmıştır. Gembos Kapalı Havzasının su transferi öncesi güneyindeki Manavgat Çayı'nı veya güney batısındaki Köprüçay nehrini beslediği tahmin edilmektedir. Bu bilginin doğruluğunun istatistiksel olarak araştırılması için 2005 yılı öncesi ve sonrasında Beyşehir Gölü su seviyesi ile Manavgat Çayı ve Köprüçay nehrinin debisi arasındaki istatistiksel ilişki araştırılmıştır. Ayrıca Gembos Derivasyon Tüneli ve Derebucak barajının göle olan etkisinin belirlenmesi, Beyşehir Gölü nün geçmiş yıllarda maruz kaldığı kuraklık tehlikesinin ortadan kalkıp kalkmadığının ortaya konması açısından da önemlidir. Bu amaçla Derebucak Barajı ile Gembos Derivasyon kanallarının Beyşehir Gölü ne, Manavgat Çayı na veya Köprüçay' a olan etkileri ortaya konulmaya çalışılmıştır. Anahtar sözcükler: Beyşehir gölü, Manavgat Çayı, Köprüçay Nehri, Derebucak Barajı, Gembos Derivasyon Tüneli, Havzalar arası su transferi ABSTRACT In order to stop water level to drop below the critical level of Beyşehir Lake, one of the most important and largest fresh water resource of Turkey, the water of Gembos Closed 1

2 Basin located in the south of Beyşehir Lake Basin has been diverted to the Beyşehir Lake via derivation tunnels since year The effects of this project, which is a good example of inter-basin water transfer, to the Lake Beyşehir were tried to be investigated by the examining the water levels of Beyşehir Lake for the periods before and after year In this study, by considering the purpose of constructing Derebucak Dam and Gembos Derivation Tunnels, how much of the increment in the lake level after year 2005 resulted from precipitations and the inter-basin water transfer from Gembos Closed Basin is tried to be investigated with the statistical methods. It is supposed that Gembos Closed Basin was feeding the Manavgat River in the south and/or Köprüçay River in the south west before the inter-basin water transfer. To investigate the correctness of this assumption statistically, the relationship between the Beyşehir Lake water level and the flow rates of Manavgat and Köprüçay Rivers was investigated with the crosscorrelation analysis. Determining the effects of Gembos Derivation Tunnels and Derebucak Dam to the Beyşehir Lake is an important task to be able to reveal whether the drought risk of the lake that was exposed in past years is still exist or not. For this aim, the effects of inter-basin water transfer to Beyşehir Lake, Manavgat and Köprüçay Rivers tried to be studied. Keywords: Lake Beyşehir, Manavgat River, Köprüçay River, Derebucak Dam, Gembos Derivation Tunnel, Water transfer between basins Giriş Suyun bir havzadan başka bir havzaya, bir boru hattı ya da kanal gibi yapay yollarla aktarılmasına havzalar arası su transferi adı verilir. Son yıllarda kuraklık ve iklim değişikliği nedeniyle tarımsal ve kentsel su ihtiyacının karşılanması, ayrıca mevcut su temin sisteminin performansının arttırılması gibi nedenlerle birçok ülkede havzalar arası su temini projeleri hayata geçirilmiştir. Bazı durumlarda su paylaşım problemi, su kaynakları yönetimi açısından ülkeler arası sorunlara neden olabilmektedir (Haftendorn (2000)). Örneğin, Bangladeş ve Hindistan arasında Ganj nehrinin akım kontrolü konusundaki tartışma halen devam etmektedir (Kamruzzaman ve diğ. (2012)). Havzalar arası su transferinde, havza içerisindeki su kaynaklarının iletimden önce ve sonraki durumları dikkatli bir şekilde değerlendirilmeli ve çevresel, sosyal ve ekonomik yönden ayrıntılı analizleri gerçekleştirilmelidir. Eğer bu yapılmazsa, havzalar arası su iletiminde beklenen fayda yerine denge halindeki ekosistemlerin bozulmasına sebep olunabilmekte bu ise sosyal, çevresel ve ekonomik problemleri beraberinde getirebilmektedir. Beyşehir Gölü, Türkiye'nin ikinci büyük gölü ve İç Anadolu Bölgesi'nin en önemli su kaynağıdır. Ayrıca, tarım ve sulamacılık, balıkçılık için önemli bir kaynak olup, son yıllarda uygun olmayan su politikaları nedeniyle su seviyesinde değişim, göl ekosisteminde aşırı makrofit gelişimi, kontrolsüz balıkçılık, şehirleşme ve su kirliliği gibi sorunlar yaşamaktadır (Nas ve diğ. (2009)). Bu çalışmada, Beyşehir Gölü havzasının güneyindeki Gembos Kapalı Havzasının 2005 yılında faaliyete giren derivasyon tünelleriyle Beyşehir göl seviyesine olan etkisi araştırılmıştır. Bunun için, Manavgat Çayı ve Köprüçay nehrinin, Beyşehir Gölü ile ilişkili olup olmadığının belirlenmesinde gölden çıkan Ozan, Sarısu ve Soğuksu ile Manavgat ve Köprüçay arasında çapraz korelasyon analizi gerçekleştirilmiştir. İlişkinin varlığının 2

3 belirlenmesinden sonra 2005 yılından önceki ve sonraki dönemlerde, Manavgat ve Köprüçay ile göl su seviyesi ortalamalarında anlamlı bir fark olup olmadığının belirlenmesinde Mann-Whitney U testi kullanılmıştır. Dönemler arası ortalamalarda istatistiksel olarak anlamlı farklar belirlendikten sonra trend varlığının araştırılmasında Spearman Rho analizi kullanılıp, dikkate alınan zaman serileri için trend denklemleri elde edilmiştir. Veriler ve Çalışma Alanı Beyşehir Gölü, Anadolu'nun en büyük kapalı havzası olan Konya Havzası'nın güneyinde, D boylamları ile K enlemleri arasında yer almaktadır. Beyşehir Gölü, Türkiye' nin en büyük tatlı su gölü olup, ev ve tarımsal kullanım için önemli su kaynaklarından birisidir. Yaklaşık 656 km 2 ' lik yüzeysel alanına ve 5 m' lik ortalama derinliğe sahiptir (Nas ve diğ., (2009)). Manavgat Çayı, Batı Toroslar'dan doğup yaklaşık 90 km güneye aktıktan sonra Akdeniz'e dökülür. Manavgat Çayı'nın havza yüzeyi yaklaşık 900 km 2 olup, çayı hem yağışlar hem de karstik formasyon beslenmektedir (Arıkan ve Tezcani (1990)). Köprüçay nehri ülkemizin Akdeniz bölgesinde, Isparta ve Antalya il sınırları içerisinde 37 49'-36 49' Kuzey enlemleri ve 31 06'-31 10' Doğu boylamları arasında, Elektrik İşleri Etüt İdaresi'nin Müteferrik Orta Akdeniz Suları olarak tanımladığı bölgede yer alır. Havzada, Aksu Çayı ve Başak Deresi nin yanında irili ufaklı birçok dereler vardır. Bu iki büyük dere birleşerek havzaya adını veren Köprüçay Nehri ni (156 km) oluşturur. Bu nehir, sularının büyük bir kısmını Yukarı Köprüçay Havzası olarak bilinen ve Isparta ili sınırları içerisinde kalan ( m kotları arası) yağış alanından toplamaktadır (Tongal (2012)). Çalışmada Köprüçay üzerinde bulunan 902 nolu Beşkonak, 919 nolu Bolasan, 921 nolu Kasımlar akım istasyonları, Manavgat Çayı üzerinde bulunan 920 nolu Şahapköy akım gözlem istasyonundaki akım verileri ile Beyşehir Gölü ne gelen Ozan, Sarısu ve Soğuksu akım verileri kullanılmıştır. Seçilen akım verilerinin aynı dönemi kapsaması yapılacak araştırmanın sağlıklı olabilmesi için önkoşuldur. Yapılan ilk incelemeler sonucunda tüm akarsu akım verilerinin ortak olduğu gözlem aralığının Ocak Aralık 2008 olduğu görülmüştür. Göl su seviyesindeki değişimleri daha doğru değerlendirebilmek için Ocak 1967-Aralık 2010 dönemine ait aylık göl gözlem verileri dikkate alınmıştır. Çalışmada kullanılan aylık ortalama veriler aşağıda görülmektedir. 3

4 Şekil 1 Manavgat ve Köprüçay' a ait aylık akımlar. 4

5 Şekil 2 Beyşehir Göl seviyesi ve gölden çıkan akarsulara ait aylık akımların zamanla değişimleri. Sonuçlar ve Tartışma Beyşehir göl su seviyesi ile Manavgat ve Köprüçay arasındaki istatistiksel ilişkiyi belirlemek için aynı birime sahip büyüklükler olması nedeniyle gölden çıkan akarsular 5

6 ile Manavgat-Köprüçay akımları arasında çapraz korelasyon matrisi hesaplanmıştır (Tablo 1). Tablo 1 Aylık akımlara ait korelasyon matrisi. Beşkonak Bolasan Kasımlar Manavgat Ozan Sarısu Soğuksu Beşkonak Bolasan Kasımlar Manavgat Ozan Sarısu Soğuksu Beyşehir havzasında bulunan Ozan deresi ile en yüksek ilişki Manavgat Çayı nda, Sarısu ile Kasımlar arasında, Soğuksu ile Manavgat Çayı nda elde edilmiştir. Derebucak Barajının ve Gembos Derivasyon tünelinin Beyşehir Gölüne ve Manavgat Çayı na olan etkisinin araştırılmasında Köprüçay daki Kasımlar istasyonu ile Manavgat Çayının akım değerleri önem kazanmaktadır. Tablo 2 Çalışmada kullanılan verilere ait Mann-Whitney U testi sonuçları. Dönemler Veri Sayısı Ortalama (m 3 /s) Std. Sapma (m 3 /s) Z istatistiği Tek yönlü olasılık Manavgat Çayı Köprüçay- Kasımlar Beyşehir Göl Seviyesi Ozan Nehri Sarısu Nehri Soğuksu Nehri Gembos Derivasyon tünelinin açılış tarihi olan 2005 yılından önceki ve sonraki dönemlerde ortalama akım ve göl seviyesinde istatistiksel olarak anlamlı bir değişimin 6

7 olup olmadığının belirlenmesi için nonparametrik bir test olan Mann-Whitney U testi kullanılmıştır. Nonparametrik testin seçilmesinin temel sebebi, yapılan ön incelemeler sonucunda verilerin parametrik test için gerekli koşul olan normal dağılıma sahip olmamasıdır. Yapılacak Box-Cox dönüşümü gibi normalliği sağlayacak yöntemler verilerdeki trendi etkileyebildiğinden, verilerin orijinal halinde istatistiksel testler gerçekleştirilmiştir. Mann-Whitney U testi ile ilgili literatürde yeterince çalışma olması (Collins ve diğ. (2008), Mauget (2004), Nyakudya ve Stroosnijder (2011) nedeniyle yöntem, burada tanıtılmamıştır. Zaman serileri için elde edilen Mann-Whitney U testi sonuçları Tablo 2' de görülmektedir. Mann-Whitney tek yönlü U testine göre, dikkate alınan 2005 yılı öncesi ve sonrası dönemlere göre istatistiksel olarak anlamlı olan ortalamalar Manavgat Çayı, Köprüçay nehri ve Beyşehir göl seviyesine aittir. Bu sonuçlar, Manavgat Çayı, Köprüçay nehri ve Beyşehir göl seviyesinde 2005 yılından sonraki dönemde hesaplanan ortalama değerlerin 2005 yılından önce hesaplanan ortalama değerden istatistiksel olarak anlamlı şekilde (%95 güven düzeyinde) farklı olduğunu göstermektedir yılı öncesi ve sonrasında verilerde artış veya azalma trendi olup olmadığının belirlenmesinde Spearman Rho analizi kullanılmıştır. Elimizde, Manavgat ve Köprüçay nehirlerine ait günlük akımlar olması ve trend hesabında daha doğru sonuçların elde edilebilmesi amacıyla, Spearman Rho analizinde Manavgat ve Köprüçay nehirlerinin günlük akımları kullanılırken diğer verilerin yalnızca aylık ölçekte olması nedeniyle diğerleri aylık ölçekte incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar aşağıda görülmektedir. Tablo 3 Eldeki gözlenmiş seriler için elde edilen eğim analizi sonuçları. Nehir Zaman Ölçeği Spearman Rho Analizi r s t t p-değeri Manavgat Köprüçay-Kasımlar Beyşehir Ozan Sarısu Soğuksu Tablo 3 incelendiği zaman, Ozan, Sarısu ve Soğuksu akımlarında uzun döneme ait trendler bulgulanmıştır. Ozan nehrinin yılına ait trend analizi sonucunda bu süreçte artan trend vardır. Ancak Mann-Whitney testinin de gösterdiği gibi 2005 öncesi 7

8 ve sonrası dönemlerinde hem istatistiksel olarak ortalamada anlamlı bir fark yoktur hem de bu dönemlerde trend bulgulanmamıştır. Sarısu nehrinde 2005 yılı sonrası için artan trend bulgulanmıştır. Soğuksu nehrinde ise hiçbir dönemde trend bulgulanmamıştır. Manavgat nehrinde uzun döneme yayılan bir azalma trendi varken 2005 yılı sonrası r s istatistiğinin de gösterdiği gibi azalma trendi şiddetlenmiştir. Köprüçay nehrindeki uzun dönemli azalma trendi, Manavgat nehrinde olduğu gibi 2005' ten sonra şiddetlenmiştir. Beyşehir gölünde ise, 2005' e kadar olan azalma trendi 2005' ten sonra yerini artan trende bırakmıştır. Bu sonuçlar göstermektedir ki, 2005 yılında yapılan Derebucak Barajı ve Gembos Derivasyon tünelleri Beyşehir Göl seviyesini arttırıcı yönde etki yapmıştır. Ancak göl seviyesi artarken Manavgat Çayı bundan olumsuz yönde etkilenerek 2005 sonrası dönem için azalma trendi 2005 öncesine göre artmıştır. Ayrıca Beyşehir göl seviyesinin artması bu gölden beslenen Ozan ve Sarısu nehirlerinin ortalamasında artmaya sebep olmuştur. Tüm seriler için hesaplanan istatistiksel olarak anlamlı trendler Şekil 3' te sunulmuştur. Şekil 3 (devam). 8

9 Şekil 3 (devam). 9

10 Şekil 3 (devam). 10

11 Şekil 3 İstatistiksel olarak anlamlı bulunan trendler. Sonuç Bu çalışmada, Derebucak Barajı ve Gembos Derivasyon kanallarının yapılış amaçları dikkate alınarak 2005 yılı sonrası Beyşehir göl seviyesinde meydana gelen artışın ne kadarının artan yağışlardan ne kadarının havzalar arası su transferinden kaynaklandığı istatistiksel olarak incelenmiştir. Beyşehir Gölü'nde 2005' ten sonra meydana gelen su seviyesindeki artışa Manavgat ve Köprüçay'dan getirilen suların neden olduğu bulgulanmıştır. Ancak, 2005' ten sonra Manavgat ve Köprüçay nehirlerinin ortalamalarında 2005 yılı öncesine oranla azalma bulgulanmıştır. Ayrıca ortalamadaki bu azalma zamanın bir fonksiyonu şeklinde olduğu Spearman Rho analizi ile ortaya konulmuştur. Kaynaklar Arıkan, A., Tezcan, L., (1990). "A Rainfall-Runoff Model For Large Karstic Areas." Hydrogeological Processes in Karst Terranes, IAHS Publ., Antalya, Collins, C. L., Mullen, M. W., Stewart, P. M., Cliff Webber, E., (2008). "Validation of an invertebrate community index for urban streams for an Alabama coastal plains watershed." Journal of the American Water Resources Association, 44(3), Haftendorn, H., (2000). "Water and International Conflict." Third World Quarterly, 21(1), Kamruzzaman, M., Beecham, S., and Zuppi, G. M., (2012). "A model for water sharing in the Ganges River Basin." Water and Environment Journal, 26(3), Mauget, S. A., (2004). "Low frequency streamflow regimes over the central United States: " Climatic Change, 63(1-2), Nas, B., Berktay, A., Aygun, A., Karabork, H., and Ekercin, S., (2009). "Seasonal and spatial variability of metals concentrations in Lake Beyşehir, Turkey." Environmental Technology, 30(4),

12 Nyakudya, I. W., and Stroosnijder, L., (2011). "Water management options based on rainfall analysis for rainfed maize (Zea mays L.) production in Rushinga district, Zimbabwe." Agricultural Water Management, 98(10), Tongal, H. (2012)., "Akarsu Akımlarının Nonlineerlik, Stokastiklik ve Belirsizlik Özelliklerinin Matematiksel Tabanlı Metotlarla İncelenmesi," Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta. Teşekkür Bu çalışma TÜBİTAK tarafından 109Y271 nolu 1001-araştırma projesi kapsamında desteklenmiştir. Katkılarından dolayı başta TÜBİTAK olmak üzere Konya DSİ 4. Bölge Müdürlüğü, Süleyman Demirel Üniversitesi ve Yıldız Teknik Üniversitesine teşekkür ederiz. 12