Akifer Özellikleri Doygun olmayan bölge Doygun bölge Bütün boşluklar su+hava ile dolu Yer altı su seviyesi Bütün boşluklar su ile dolu Doygun olmayan (doymamış bölgede) zemin daneleri arasında su ve hava bulunur. Doygun bölgede ise zemin daneleri arasındaki tüm boşluklar su ile doludur. Doymamış bölgedeki su yerçekiminin etkisi ile derine süzülerek (perkolasyon) yeraltısuyuna karışır. Doymamış bölgede süzülmeden sonra geriye moleküler çekim kuvvetleriyle tutulan (peliküler su) ile kapiler gerilmelerle tutulan (kapiler saçak) su bulunur. 1
Porozite POROZ MALZEME İYİ DERECELENMİŞ KUM KÖTÜ DERECELENMİŞ KUM ÇATLAKLI KAYA GRANİT TE KIRIKLAR ERİME BOŞLUKLU KİREÇTAŞI Porozite Porozite : Kayaçların içindeki boşlukların hacminin toplam hacme oranıdır. t hava zemin POROZİTE => Kuru zemin S n = v t BOŞLUK ORANI => e = S e n = 1+ e ; n e = 1+ n 2
Porozite v = 0.3 m³ su 1 m 1 m 1 m t = 1.0 m³ Kuru kum Suya doygun kum Porozite => n = t 0.30 = 1.00 = 0.30 Özgül erim ve Özgül Tutma Kapilarite ve moleküler çekim etkisi ile doymamış bölgede kalan ve yerçekimi ile veya pompajla çekilemeyen su Arazi Kapasitesi (zemin nemi) olarak adlandırılır. Benzer etkilerle doygun bölgedenpompajla çekilemeyen su da Kalan Su olarak adlandırılır. Doymuş bölgedetutulan suyun (kalan su) toplam kayaç hacmine oranına Özgül Tutma (Tutulma) denilir. Doymuş bölgedenpompajla alınabilen suya ise Özgül erim adı verilir. Efektif porozite de denilir. 3
Özgül erim ve Özgül Tutma su nemli kum W y = alınabilen su hacmi Özgül erim => (Efektif Prozite) W r = tutulan su hacmi = toplam kayaç hacmi Özgül Tutulma => S S y = r = W y W r Gerçek porozite => n = S y + S r Özgül erim ve Özgül Tutma Kil Silt Kum Çakıl Porozite Boşluk Oranı Özgül tutma Özgül verim 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Dane Çapı (mm) 4
Özgül erim ve Özgül Tutma Zemin Cinsi Porozite (%) Özgül Tutulma, Sr (%) Özgül erim, Sy (%) Kum 25 3 22 Çakıl 20 1 19 Kireçtaşı 20 2 18 Bazalt 11 3 8 Kumtaşı 11 5 6 Kil 50 48 2 Granit 0,10 0,01 0,09 Hidrolik İletkenlik Hidrolik iletkenlik (K): değişir. farklı jeolojik katmanlarla fiziksel ölçekle (dane boyutuyla) akımın ölçüldüğü yönle Homojen: Bütün yerlerde K aynıdır. Heterojen: Yere ve katmanlara göre K değişir. İzotrop: Bütün yönlerde K aynıdır. Anizotrop: K ölçüm yönüne göre değişir. 5
İzotrop Anizotrop Homojen Heterojen 6
Hidrolik İletkenlik K z K x Zemin tabakalarında yatay yönde değişim K z K x Zemin tabakalarında düşey yönde değişim 7
Hidrolik İletkenlik Hidrolik iletkenliğin Yönlere göre değişimi: K 1 K 2 K 3 h 1 h 2 h 3 Düşey yöndeki ortalama hidrolik iletkenlik h + h + h 1 2 3 K mv = h1 h2 h + + 3 K1 K2 K3 K 1 K 2 K 3 h 1 h 2 h 3 Yatay yöndeki ortalama hidrolik iletkenlik ( K h ) + ( K h ) + ( K h ) 1 K mh = h + h + h 1 1 2 2 2 3 3 3 K mh / K mv ortamın niteliğini göstermektedir. Heterojen ortamda K mh > K mv 8
Serbest Yüzeyli Akiferlerin Beslenmesi: 1. Yağışlardan sonra yeryüzünden sızan suyun doymamış bölgeyi arazi kapasitesine eriştirdikten sonra daha derine süzülmesiyle. 2. Yeraltı su yüzeyinin yukarısında olan akarsulardan sızma ile (besleyen akarsu) 3. Sulama kanallarındaki suyun sızması ile 4. Yerin derinliklerinden yukarıya çıkan su ile. Bu suyun miktarı az olup kalitesi kötüdür. 5. Havadaki su buharının zemin üzerinde yoğunlaşması ile Beslenmenin fazla olduğu yerlerde yeraltı su yüzeyi yükselir ve buralardan yeraltı su yüzeyinin alçak olduğu yerlere doğru akım başlar. 9
Basınçlı Akiferlerin Beslenmesi: Yeryüzüne açıldıkları beslenme bölgelerinden sızma ve üstteki geçirimsiz tabakanın çatlaklarından giren su ile beslenir. Yeraltı Suyunun Suni Olarak Beslenmesi: Yeraltı suyu depo, boru, kanal masrafı gerektirmeyen buharlaşma ve kirlenme tehlikesi olmayan iyi kalitede sudur. Beslenme aşağıdakişekillerde olur: i- Sızdırma ile: Bir akarsuyun yakınına açılan bir kuyu ile akarsudan yeraltına sızan miktar artırılabilir. ii- Yayma ile: Düz ve geçirimli zeminlerde su yeryüzündeki geniş bir alana biriktirilerek zemine sızması sağlanır. iii- Basma kuyuları ile: Su kuyulardan yeraltına basılır. Yeraltı Suyundan Kayıplar i- Kapiler bölge bitkilerin köklerine kadar vardığında terleme ile. Kökler bitkinin cinsine bağlı olarak 10 m derinliğe kadar inebilir. ii- Kapiler bölge yeryüzüne yaklaştığında buharlaşma ile iii- Yeraltı su yüzeyinin yeryüzünü kesmesi halinde: a- Akımın geniş bir alana (bataklık gibi) yayılmasından dolayı buharlaşma yoluyla b- Kurak mevsimlerde bir akarsuyu besleyerek (beslenen akarsu) c- Yeraltı suyunun yeryüzüne çıkması ile (kaynak) iv-insanlar tarafından açılan kuyulardan pompajla ve artezyen kuyularıyla su çekilmesi ile 10
Transmisivite (İletkenlik, İletim Kapasitesi) Bir akiferin suyu iletme kapasitesidir. Birim kesiti ile akiferin yüksekliği boyunca, birim miktardaki yük kaybı altında birim zamanda geçen su miktarıdır. T = K h T = transmisivite (m³/s/m, m²/s, cm²/s, m³/gün/m) K = hidrolik iletkenlik (permeabilite) h = akifer kalınlığı Transmisibilite(İletim Kapasitesi) T = K h h T 1 m 1 m 1 m K 11
Depolama Katsayısı (Biriktirme Katsayısı) Birim kesitli bir akifer prizmasından birim yük düşmesi ile alınacak su miktarının yüzde (%) cinsinden ifadesidir.( Piyezometre çizgisindeki birim alçalmaya karşılık, akiferin yatayda birim kesitli bir parçasından dışarıya çıkacak suyun hacmidir.). Birimi boyutsuzdur. SERBEST(BASINÇSIZ) AKİFERDE; Özgül verime eşittir S = S y ARTEZYEN (BASINÇLI) AKİFERDE; Özgül depolama katsayısına eşittir. Özgül Depolama Katsayısı: irim yükseklikteki, birim kesitli bir akifer prizmasından, birim yük azalması ile serbest hale geçen su miktarıdır. ne : efektif porozite, β: suyun sıkışabilme katsayısı, Ss: özgül depolama katsayısı( 1/m), α : katsayı S s = γ n e α β + ne S = Ss e Depolama Katsayısı (Biriktirme Katsayısı) Basınçlı Akiferlerde S = 0,005 0,00005 Serbest Akiferlerde S = 0,01 0,30 Piyezometrik seviyedeki birim düşüm Basınçlı akifer YAS seviyesindeki birim düşüm Serbest akifer 12