6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu 99 KIYI AKİFERLERİNDE TUZLANMA VE KIYI AKİFERLERİNİN YÖNETİMİ Emel İRTEM Doç. Dr. Balıkesir Üniversitesi Müh.Mim.Fakültesi İnş.Müh.Böl. Balıkesir mirtem@balikesir.edu.tr ÖZET Canlıların gereksinimlerini karşıladıkları tatlı su miktarı toplam su miktarı içinde çok küçük bir orandır. Yerüstü sularının kıt olduğu bölgelerde su talebinin karşılanması için yeraltı suları kullanılmaktadır. Yeraltı sularının en önemli özelliği yenilenebilme özelliğinin çok sınırlı olması ve uzun zaman istemesidir. Dünyanın birçok yerinde, yeraltı suları tarımsal, evsel su taleplerini karşılamak için kullanılmaktadır. Ülkemizde de sahillerdeki nüfus yoğunluğunun özellikle ikinci konutların sayısının sürekli artması, içme, kullanma ve sulama su gereksinimlerinin kıyı akiferlerinde açılmış kuyulardan sağlanmaya çalışılması, aşırı pompaj gibi nedenler deniz suyunun yeraltı suyuna ilerlemesine(yeraltı suyunun tuzlanması, tuzlu su girişimi) yol açmaktadır. Bu çalışmada, kıyı akiferlerinde tuzlanma ve kıyı akiferlerinin yönetimi konuları ele alınmış, önerilerde bulunulmuştur. GİRİŞ Dünya nüfusunun yaklaşık % 50 si kıyı çizgisinden itibaren 60 km. lik sahil şeridinde yaşamaktadır (Oude Essink,2001). Kıyı bölgeleri dünya nüfusunun en yoğun toplandığı, en iyi şartları içeren yerlerdir. Bununla beraber, bu bölgeler kasırgalardan kaynaklanan taşkınlar, dalga kabarması, tuzlu su girişiminden kaynaklanan tatlı su kıtlığı gibi problemlerle de karşı karşıyadır. Kıyı akiferlerini etkileyen parametreler Şekil 1 de özetlenmiştir. Bu çalışmanın amacı, iklim değişikliği nedeniyle günümüzde daha da önem kazanan yeraltı sularını en iyi şekilde kullanmak için gerekli olan özellikle kıyı akiferlerinin yönetimini ele almak, konuyla ilgili önerilerde bulunmaktır. Bu çalışmada, önce kıyı akiferlerini etkileyen parametreler verilmiştir. Kıyı akifer yönetiminde akifer yönetimine ilaveten tuzlu su girişimi problemi vardır. Bu nedenle, bu çalışmada kıyı akiferlerinde tuzlu su girişimi kısaca anlatılmıştır. Bu girişime örnek olarak Balıkesir Altınova da yapılmış bir çalışma sonuçlarıyla özetlenmiştir. Daha sonra kıyı akiferleri yönetimi için önerilen planlama çalışmaları şema şeklinde verilmiş, her aşama detaylı olarak açıklanmıştır.
100 6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Rölatif deniz seviye artışı Zemin çökmesi, tektonik yükselme: insan nedenli doğal nedenli Kıyı zonları Kıyı erozyonu Kıyı çizgisinin gerilemesi Gelgit etkileri Kıyı akiferleri Hidrolojik rejim değişiklikleri Doğal beslenimdeki dğişimler: yağış buharlaşma Nehirler ve haliçler Durgun su etkileri Tuzlu yüzey suları İnsan aktiviteleri Önlemler Yeraltı suyu çekimi Etkiler Tuzlu yeraltı suyunun çekilmesi Arazi ıslahı Yüzey sularının sızdırılması Kum çıkarımı Tuzlu su girişimi Fiziksel bariyerler Sızmanın artması: nitelik Doğal beslenmenin arttırılması nicelik Yeraltı suyu kaynaklarının azalması Ekosistem bozulması Şekil 1 Kıyı akiferlerini etkileyen parametreler (Kumar,2006) KIYI AKİFERLERİNDE TUZLU SU GİRİŞİMİ Kıyı akiferlerindeki tatlı yeraltı suyunun kullanımı, yenilenmesi ve yönetimi ile ilgili konularda anahtar kelime yeraltı suyu tuzlanmasıdır. Kıyı akiferlerindeki tatlı su ve tuzlu su arasındaki denge, aşırı yeraltı suyu çekimi, buna bağlı olarak yeraltı suyu seviyesi düşmesi gibi nedenlerle bozulur ve en sonunda tuzlu su kıyı akiferlerine girer. Yeraltı suyu pompajları kıyı boyunca tuzlu su girişiminin ana sebebi olmasına rağmen, drenaj kanallarıyla su tablasının düşmesi de tuzlu su girişimine yol açar. Şehirleşmiş bölgelerde yeraltı suyu besleniminin azalması gibi diğer hidrolik baskılar da tuzlu su girişimine yol açabilir. Ancak tuzlu su girişimindeki bu gibi etkiler, pompaj ve drenajlarla karşılaştırıldığında küçüktür. içindeki tuzlu su girişiminin uzunluğu akiferden çekilen yeraltı suyu miktarına, kuyu ve drenaj kanallarının tuzlu su kaynağından uzaklığına, akiferin jeolojik yapısına, akiferin hidrolik özelliklerine bağlıdır (Kumar,2006). ALTINOVADA TUZLU SU GİRİŞİMİ Ege Bölgesinde, Balıkesir iline bağlı Altınova kıyı akiferinde aşırı çekim nedeniyle deniz suyu karaya doğru ilerleyerek yeraltı suyunu tuzlandırmaktadır. Bu tuzlu su girişimini incelemek amacıyla kıyıya yakın, en çok veriye sahip altı adet sondaj kuyusu belirlenmiş, bu kuyuların teknik özellikleri, her kuyuya ait laboratuar analiz sonuçları, elektriksel iletkenlik (EC), katyon ve anyon değerleri DSİ den temin edilmiştir. Ayrıca bu kuyulardan numuneler alınmış, bu numunelerin analiz sonuçları da mevcut verilere ilave edilmiştir. Belirlenmiş olan kuyulara ait ölçüm sonuçları regresyon analizine tabi tutulmuş, sondaj kuyularının 2025 yılı elektriksel iletkenlik, katyon ve anyon değerleri tahmin edilmiştir. Şu anda orta ve yüksek tuzluluk seviyesinde olan suların 2025 yılında bu koşullar değişmediği takdirde çok yüksek tuzluluk sınıfında olacağı görülmektedir. Çalışma alanında incelenen sondaj kuyularının kendini yenileyebilme özelliklerinin çok belirgin olduğu çok net olarak görülmektedir. Aşırı tuzlanmadan dolayı kullanımına ara verilen sondaj kuyularında EC değerleri hızla düşmektedir. in bu özelliği iyi değerlendirilmelidir. Çiftçinin D.S.İ.nin su kullanım
6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu 101 planına yönlendirilmesiyle akifer kendini yenileyecek, tuzlanma azabilecek,zamanla yok olabilecektir. Ayrıca bölgede sulama ve taşkın koruma amaçlı olarak yapılan Madra Barajı 1998 de tamamlanmasına rağmen sulama kanalları tamamlanamamıştır. Bu nedenle bölgede halen yer altı suyu kullanılmaktadır. Sulama kanallarının tamamlanmasıyla bölgede yılda 10,02.10 6 m 3 sulama suyu kuyulardan çekilmeyecektir (Gül,2005). KIYI AKİFERLERİ İÇİN PLANLAMA YAKLAŞIMI: Kıyı akifer sistemlerinde tatlı yeraltı sularının kullanımı ve iyileştirilmesi çalışmaları yüzeysel suları ve yeraltı sularını kapsayan bütünleşik su yönetimi, suyun nitelik, nicelik ve talepleri göz önüne alınarak oluşturulmalıdır. Bu durum işbirliğini, bilgiyi, çalışmayı, planlamayı ve kanun yapmayı gerektirir (Kumar,2006). Su işlerinin örgütsel yapısı ülkeden ülkeye değişir. Bütünleşik su yönetimi tüm otoriteler arasındaki işbirliği ile gerçekleşebilir. Sorumlu otoriteler sektörel veya bölgesel olarak organize olabilirler. Bununla beraber, bölgesel sorumluluklar ekseriye devlet, il, bölge gibi hiyerarşik olarak organize edilir. Değişik otoritelerin sorumluluğundaki bölgelerin coğrafi sınırları farklı ve çakışır olabilir. Bu sınırlar yönetimsel su paylaşımına veya havza paylaşımına dayanan doğal sınırlar olabilir (Kumar,2006). Kıyı boyunca yer alan akiferlerde, akifer yönetimine ilaveten tuzlu su girişimi problemi vardır. Şekil 2 de kıyı akiferleri yönetimi için tavsiye edilmiş planlama yaklaşımı görülmektedir (Maimone vd., 2003). Mevcut dataların toplanması ve analiz edilmesi Entegre bir veri tabanının geliştirilmesi Problemin tanımlanması ve girişim modelinin geliştirilmesi Bir yeraltı suyu simülasyon modelinin geliştirilmesi Saha çalışmalarının yapılması Öncelikli problemler, amaçlar Çözümlerin tanımlanması ve harekete geçme Yönetim alternatiflerinin değerlendirilmesi Şekil 2 Kıyı akiferleri yönetimi için planlama çalışmaları şeması (Maimone vd., 2003)
102 6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Bir çok durumda kıyı akifer planlaması su teminini sağlayan, bir bölgesel yönetim (kıyı il ve ilçesi gibi ) veya bir ulusal resmi otorite ile başlar. Mevcut verilerin toplanması ve analizi: Kıyı akiferlerinin planlanmasında ilk adım kıyı akifer sistemini tam olarak anlamak ve tanımlamak için yeterli verileri toplamak ve tuzlanma problemini bunlarla birleştirmektir. Başlangıç olarak akiferlerdeki mevcut verileri ve kıyı kuyularındaki klor konsantrasyonları yeniden incelenmelidir. Genellikle tuzlu su girişimiyle ilgili olarak akiferin durumunu tam olarak anlamak veya karakterize etmek için çok az veri vardır. Tüm veriler yeniden incelenmeli, su temin kuyularından veya izleme kuyularından daha açık fiziksel ve kimyasal veriler ilave edilmelidir. Entegre edilmiş (bütünleşik) veri tabanı: Kıyı akifer çalışmaları çok disiplinli olduğu için planlamanın en önemli elemanlarından biri yeterli veri tabanını geliştirmek ve uygulamaktır. Veriler yere ve zamana bağlı üç boyutlu olarak analiz edilebilir. Kıyı akifer yönetiminde gerek duyulan veriler şunlardır: - Kuyu bilgileri (derinlik, lokasyon,akifer sınıfı) - Eski ve yeni planlanmış pompaj bilgileri (kuyu bilgileri ile bağlantılı olarak) - Klorür numune verileri (tarihli, kuyu yerlerine göre) - Su seviye verileri (tarihli, kuyu yerlerine göre) - Yüzey haritası (yolları akarsu, çay, dereleri, kuyu yerlerini, topoğrafik özellikleri gösteren) - hidrojeolojik parametreleri (iletim kapasitesi, hidrolik iletkenlik, formasyon kalınlığı, özgül veri, depolama kapasitesi vb.) - Beslenme tahminleri - Belirlenmiş mevcut arayüzey, yer ve derinliklerin haritaları. Uzun dönem pompaj kayıtları mutlaka bir araya getirilmelidir. Problemin tanımlanması ve girişim modelinin geliştirilmesi: Mevcut veriler ve bilgiler toplanıp incelendikten sonra girişim mekaniğinin bir modeli yapılmalıdır. Girişim genel olarak bir veya birkaç tipten daha fazla sınıflandırılabilir: Ara yüzeyin yatay ve yukarı doğru hareketi, hafif tuzlu veya tuzlu suların aşağı doğru sızması veya tuzlu suyun kuyu sahasının altına ilerlemesi gibi (Şekil 3,4,5 ). Şekil 2 de görülen yatay girişim, tuzlu suyun kıyıdan tatlı yeraltı suyunu karaya ve yukarı doğru itmesiyle oluşur, akiferin tabanında karakteristik tuzlu su kaması ile sonuçlanır. Bu durum, hem doğal nedenlerden, hem de insanoğlundan kaynaklanan (kıyı kuyularından aşırı çekim gibi ) nedenlerden oluşur. Kıyı kuyularından pompaj, çay, ırmak, kanal gibi yüzeysel su kaynaklarındaki hafif tuzlu, acı suları aşağı çekebilir. Şekil 3 de görülen bu girişim doğada genellikle daha yereldir. 3. tip girişim Şekil 4 de görülmektedir. Bu durumda, daha derin akiferlerdeki veya aynı akiferin daha derin bölgelerindeki mevcut tuzlu su yukarıya, kuyuya doğru çekilir.
6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu 103 Pompaj Kuyusu Su Tablası Deniz Ara yüzey Tatlı Yeraltısuyu Tuzlu Yeraltısuyu Az geçirimli bölge Şekil 3 Bir su temin kuyusuna doğru yatay tuzlu su girişimi (Maimone vd., 2003). Hafif tuzlu su Su Tablası Tatlı Yeraltısuyu Az geçirimli bölge Az geçirimli bölge Şekil 4 Yüzey sularının aşağı doğru hareketi (Maimone vd., 2003).
104 6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Pompaj Kuyusu Su Tablası Tatlı Yeraltısuyu Tuzlu suyun yukarıya ilerlemesi Tuzlu Yeraltısuyu Şekil 5 Bir su temin kuyusunun altındaki tuzlu suyun yukarıya doğru ilerlemesi (Maimone vd., 2003). Nümerik Modelleme (Bir Yeraltısuyu Simülasyon Modelinin Geliştirilmesi) Modelleme, planlama sürecinin en önemli aşamasıdır. Birçok pratik çalışmada,modelleme amaçları şöyle sıralanabilir: 1) Mevcut klorür kirliliğini ve girişim mekanizmasını belirlemek, 2) Mevcut durumdaki arayüzey lokasyonunu tahmin etmek, 3) Mevcut veya gelecek için düşünülen pompaja dayanarak girişimi belirlemek, 4) Değişik pompaj senaryolarının özel kuyu lokasyonlarındaki etkisini tahmin etmek, 5) Alternatif su temin kaynaklarının bir fayda / maliyet analizine göre pompaj debisi ile arayüzey hareketi arasındaki değişimi tahmin etmek, 6) Girişimi azaltmak, durdurmak veya geri döndürmek için değişik yaklaşımları test etmek,su temin kaynağı olarak akiferin kullanımının sürdürülebilmesine yönelik stratejileri değerlendirmek. Saha Çalışmaları Mevcut verilere dayanan bir başlangıç modeli geliştirilirken genellikle veri yetersizliği ve süreksizliği ile karşılaşılır. Bu durumda saha çalışmaları yapılır.bu saha çalışmaları: 1. Kuyu açılması: Su seviye ölçümlerinin okunması ve klorür numunelerinin alınmasıdır. Bu tip çalışmalarda en direkt ve genellikle en pahalı yol, birkaç derinlikte klorür de ölçebilecek kuyular açmaktır. 2. Klorür dengesi: Birçok kıyı akiferinde akiferdeki klorür kirliliğinin tek önemli kaynağı deniz suyu girişimidir. Ancak bazen diğer potansiyel kaynaklar da olabilir: de doğal olarak oluşan mineraller, yüksek toplam çözülmüş katı madde kapsayan
6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu 105 konsantre edilmiş atık sular, septik sistemlerden gelen tuz konsantrasyonları, kanalizasyon sızmaları, tarımsal sulama suları gibi. 3. Jeolojik Çalışmalar: Elektriksel rezistivite yeraltı suyunun tuzluluğunu belirlemede çok etkilidir. Rezistivite, elektrik akımının su akımına direncinin belirlenmesiyle ölçülür. Öncelikli problemler ve amaçlar Planlama sürecinde teknik elemanların ve arazi sahibi grupların birlikte çalışması önemlidir. Amaç, girişim problemi üzerinde fikir birliğine varmak ve planlama amaçlarını geliştirmektir. Alternatif kaynaklara, girişimin sebebine, çözümlerin fizibilitesine, karar vericilerin ve arazi sahiplerinin önceliklerine bağlı çözümler uygun olabilir. Tüm kıyı akiferlerinde açılan kuyulara vergi koymak için sıkı pompaj limitleri konulabilir. Mevcut durumda pompaj kuyularına çok yakın olan ara yüzey ve sürdürülebilen verime yakın kıyı pompajları belirlenebilir. En verimli debinin çekimini devam ettirmek için kuyuların dağılımı üzerinde çalışılabilir.. Çözümlerin Tanımlanması: Potansiyel çözüm örneklerinden bazıları aşağıda verilmiştir: - in yeniden beslenmesini artırmak: Yüzey suları ve arıtılmış atık sularla veya besleme havzalarındaki yüzey akışını tutmak suretiyle tuzlu su girişimine karşı koymak - Talep yöntemi: deki pompaj baskısını azaltmak için su talebini azaltmanın yollarını aramak - Arıtılmış atık sular: Talebi azaltmak için sulama ve diğer kullanımlar için arıtılmış atık suları kullanmak - Enjeksiyon bariyerleri: Tatlı su eğiminin denize doğru olduğu akiferde dar bir zon oluşturmak için enjekte edilmiş sularla bir hidrolik bariyer yaratılabilir. Bu akiferin etkilenmemiş bölgelerine deniz suyu girişimini önler. - Kuyuların başka yerlere yerleştirilmesi: Kuyular daha yüksek veya girişimden daha az etkilenen yerlere yerleştirilebilir. Kuyuların başka yerlere yerleştirilmesi, bölgede pompaj yoğunluğunu ve yerel girişimi azaltmak için kullanılabilir. - Değiştirilmiş pompaj debileri: Periyodik olarak artan tuzluluğa maruz bir kuyunun olduğu bölgede, değiştirilmiş pompaj programı (kuyuyu iyileştirmek için daha düşük debi veya açıp kapama düzeni) bazen problemi azaltabilir. - Fiziksel bariyerler: Duvarlar veya kazıklarla, bir kuyuyu korumak için sığ girişim bölgelerinde küçük ölçekte fiziksel bariyerler denenebilir. Bu çok yaygın bir çözüm değildir. Yönetim Alternatiflerinin Değerlendirilmesi Kıyı akiferlerinin planlamasının önemli bir yönü alternatif çözümlerin seçimidir. İdeal olarak, çözüm seçimi organize olmuş, ayrıntılı ve savunulabilir tarzdaki alternatiflerin değerlendirilmesine dayanmalıdır. Yaklaşımlar, basit avantaj sağlayan matris tekniklerini, GIS tekniklerini ve çok kriterli teknikleri kapsamaktadır. Prosedürlerin her biri ekonomik çevresel, sosyal, teknik, politik ve diğer hususları göz önüne almaya çalışır (Maimone vd., 2003).
106 6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu YASAMA, KANUNLAR Mevcut yeraltı suyu kaynaklarını kontrol etmek ve paylaşmak için teknik önlemlere ilaveten yasama önlemlerine de ihtiyaç vardır. Kontrolü kurallara göre yapmak, çekimleri durdurmak veya sınırlamak suretiyle yeraltı su sisteminin kullanımının sürdürülebilirliliği korunabilir. Yeraltı suyunun çekiminde herhangi bir sınırlama vergisi koymadan önce, mevcut çekimler öncelikle kaydedilmelidir. Sonra lisanslar (ruhsat,izin belgesi ) çekimin mevcut miktarları için gelecekte kararlaştırılmış tarihe kadar çıkarılmalıdır. Bu peryodun bitişinden sonra, verilen izin belgeleri aynı veya yeni çekim oranına göre yenilenir veya yenilenmez. Böyle bir karar mevcut çekimin envanterinin toplam, ayrıntılı tablosuna ve gelecekteki master planına bağlıdır. Bir ruhsat elde etmek için bir vergi ödenmelidir. Bu suyu satın almak gibi görülmemeli, daha ziyade gerekli incelemelerin, önlemlerin, çalışmaların ve sorumlu otoriterlerle yönetimin maliyetine bir zorunlu katılım olarak görülmelidir. Ruhsattaki şartnameler çekim miktarını ölçme zorunluluklarını, birkaç lokasyonda ve derinlikte zamanın belli aralıklarında bazı yeraltı suyu kalite parametrelerin belirlenmesini kapsayabilir. Ve bu bilgiler sorumlu otoritelere teslim edilebilir. Bu kurallara uyulması için yaptırımlar uygulanabilir. Bu durum ve tatlı suyun paylaşımı sulama için suya gerek duyan küçük çiftçilerde olduğu gibi sosyo-ekonomik problemlere yol açabilir. Bundan dolayı su kullanıcıları bilgilendirilmeli ve karar sürecine katılmalıdır (Kumar,2006). SONUÇ Son yıllarda nüfus yoğunluğunun kıyı bölgeleri boyunca artmasıyla bu bölgelerin yeraltı su kaynakları üzerindeki talepleri de artmaktadır. Bu talepler gelecek yıllarda daha da artacaktır. Kıyı akiferleri yönetimi çalışmaları yapılmadığı takdirde kıyı akiferlerinde aşırı çekim dolayısıyla tuzlanma artacaktır. Bu durum hem yeraltı suyu kalitesini hem de bu suyla sulanan toprak kalitesini, verimi olumsuz etkileyecektir. Kıyı akiferlerinin efektif yönetimi, talepler arasındaki dengeyi, uygun nümerik modellerin kullanımını, saha araştırmalarını, resmi, yerel hükümetler ve diğer ilgili gruplarla önerilen yönetim seçenekleri üzerine bir ortak kararı gerektirir. Ayrıca yeraltı su kaynaklarının sürdürülebilir yönetimi için su kullanıcıları düzenli olarak eğitilmeli ve bilgilendirilmelidir. KAYNAKLAR Oude Essink, G.H.P. Improving Fresh Groundwater Supply - Problems and Solution, Ocean&Coastal Management Vol. 44, 2001, pp 429-449. Gül, E., Kıyı Alanlarında Tatlı-Tuzlu Su Girişiminin İncelenmesi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Balıkesir, 2005, 87 sayfa. Kumar, C. P., Management of Groundwater in Salt Water Ingress Coastal Aquifers, In: Ghosh, N. C., Sharma, K.D. (Eds), Groundwater Modelling and Management, Capital Publishing company, New Delhi, 2006, pp. 540-560. Maimone, M., Harley B., Fitzgerald R., Moe H., Hassain R., and Heywood B., Coastal Aquifer Planning Elements Chap.1, In: Cheng A.H.D., Ouazar, D. (Eds), Coastal Aquifer Managements - Monitoring, Modeling, and Case Studies, 2003, pp. 1-27.