ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ ÇUBUK OVASI KUZEYDOĞUSUNUN (ANKARA) HİDROJEOLOJİ İNCELEMESİ Mehmet Ali YASTI JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 2008 Her Hakkı Saklıdır
ÖZET Yüksek Lisans Tezi ÇUBUK OVASI KUZEYDOĞUSUNUN (ANKARA) HİDROJEOLOJİ İNCELEMESİ Mehmet Ali YASTI Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Mehmet ÇELİK Bu tez çalışması kapsamında toplam 1200 km 2 lik yağış alanına sahip Çubuk Ovasının 150 km 2 lik kuzeydoğu kısmındaki kayaçların hidrojeolojik özelliklerine göre ayrılması, yeraltı sularının hidrokimyasal özelliklerinin alansal olarak ve kayaç türüne göre değişiminin incelenmesi amaçlanmıştır. İnceleme alanındaki birimler, litolojik ve yapısal özellikleri dikkate alınarak geçirimsiz, yarı geçirimli ve geçirimli olarak sınıflandırılmıştır. Elmadağ Formasyonu, Orta Miyosen yaşlı kil ve marn birimleri geçirimsiz, Keçikaya Formasyonu na ait kireçtaşları, Permiyen Kireçtaşları, Mamak Formasyonu na ait andezitler, Pliyosen yaşlı çakıltaşı ve kumtaşlarından oluşan seviyeler ve alüvyon geçirimli olarak kabul edilmiştir. Alüvyon dışındaki geçirimli birimlerin alansal olarak az olması ve geçirimliliklerinin homojen olmaması bu birimlerden beslenen kaynakların verimini düşürmektedir. Alüvyon ise Çubuk Çayı ve kolları boyunca uzanmakta olup, derinliği 25 30 metre, genişliği 1 1,5 km arasındadır. Yeraltı sularının hidrokimyasal özelliklerinin incelenmesine bağlı olarak bölgede 3 farklı yeraltı suyu tipi bulunmaktadır. Bunlar Ca-HCO 3 lı sular, Ca-Mg-HCO 3 lı sular ve Na-HCO 3 lı sulardır. Tüm örneklerde bikarbonat baskın anyon iken, baskın katyon olarak kalsiyum, magnezyum ve sodyum yer almaktadır. Su kalitesinin havza kenarlarından havza ortasına doğru azalması elektriksel iletkenlik parametresiyle tespit edilmiştir. Yeraltı sularının elektriksel iletkenliği 240 1700 µs/cm arasında, toplam çözünmüş madde miktarı ise 300 1800 mg/l arasında değişmektedir. Andezitlerden boşalan kaynaklar düşük tuzluluk gösterirken, alüvyon üzerindeki kuyu ve kaynaklar yüksek tuzluluktadır. Kasım 2008, 63 sayfa Anahtar Kelimeler: Çubuk Ovası, yeraltı suyu, hidrokimya, su kalitesi, geçirimlilik i
ABSTRACT Master Thesis HYDROGEOLOGICAL INVESTIGATION OF THE NORTHEASTERN PART OF ÇUBUK PLAIN (ANKARA) Mehmet Ali YASTI Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Geological Engineering Supervisor : Prof. Dr. Mehmet ÇELİK In this thesis, northeast part of Çubuk plain (150 km 2 ) were studied which have 1200 km 2 precipitation area. Aim of this study is to determine regional distinctions by hydrogeological properties of rocks and also investigate differentiations of groundwaters by hydrochemical properties and rock types. Formations in the study area were classified as permeable, semipermeable and impermeable according to their litholigical and structural properties. Middle Miocene aged clay-marl litology and Elmadağ Formation are impermeable, Keçikaya Formation which are formed by limestones, Permien aged limestones, Mamak Formation, which are formed by andesites, Pliocene aged sandstones and Quaternary aged alluvium are called as permeable. Due for comprising small areas and having heterogen permeability of permeable rocks (except alluvium) springs that recharged from them have low flow rate. Alluvium in the study area lies down on Çubuk Creek and have 25-30 meter depth and 1-1,5 km wide. There are 3 different groundwater types exists according to its hydrochemical properties of groundwater. These are Ca-HCO 3, Ca-Mg-HCO 3 and Na-HCO 3 type of waters respectively. It is observed that, bicarbonate is domiant anion and calcium, magnesium and sodium are dominant cations in all samples. Electrical conductivity (EC) properties of ground waters are in between 240-1700 µs/cm and total dissolved solids (TDS) lies between 300-1800 mg/l in the study area. Springs that have recharged from andesites have low salinity and on the other hand, springs and wells in alluvium have high salinity values. November 2008, 63 pages Key Words : Çubuk plain, groundwater, hydrochemistry, water quality, permeability. ii
ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR Tez çalışmasının, tüm aşamalarında; araştırma yöntemlerinin belirlenmesinde, saha, laboratuar ve değerlendirme çalışmalarında destek ve yardımlarını gördüğüm sayın hocam Prof. Dr. Mehmet ÇELİK (Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi)e teşekkür ederim. Tez jürisi olarak tezin değerlendirmesinde bilgi ve tecrübelerini esirgemeyen ve katkılarıyla yön gösteren, sayın hocam Prof. Dr. Serdar BAYARI (Hacettep Üniversitesi Mühendislik Fakültesi) ya ve sayın hocam Doç. Dr. Yusuf Kağan KADIOĞLU (Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi) na teşekkür ederim. Tez alanının jeolojisini değerlendirme aşamasında bilgilerini ve deneyimini paylaşan MTA çalışanlarından sayın Dr.Yavuz HAKYEMEZ e ve Dr. Oktay ÇELMEN e teşekkür ederim. Yüksek lisans tezim sırasında, özellikle arazi çalışmalarında yardımlarını gördüğüm Araş. Gör. U.Erdem DOKUZ a teşekkür ederim. Mehmet Ali YASTI Ankara, Kasım 2008 iii
İÇİNDEKİLER ÖZET.. i ABSTRACT ii ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR iii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ vi ŞEKİLLER DİZİNİ. vii ÇİZELGELER DİZİNİ ix 1. GİRİŞ 1 1.1 Amaç ve Kapsam 1 1.2 Çalışma Alanının Tanıtımı. 3 1.2.1 Coğrafi konum 3 1.2.2 İklim ve bitki örtüsü 3 1.2.3 Sosyo-ekonomik durum ve ulaşım.. 3 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR. 4 3. MATERYAL VE YÖNTEM 6 4. JEOLOJİ... 7 4.1 Jeolojik Tarihçe ve Paleocoğrafya.. 7 4.2 Stratigrafik Jeoloji 10 4.2.1 Triyas..... 10 4.2.2 Miyosen. 13 4.2.3 Pliyosen. 15 4.2.4 Kuvaterner. 16 5. HİDROLOJİ.. 18 5.1 Su Noktaları 18 5.1.1 Akarsular. 20 5.1.2 Kaynaklar. 21 5.1.3 Sığ kuyular 22 5.1.4 Sondaj kuyuları. 23 5.2 Birimlerin Hidrojeolojik Özellikleri 24 5.2.1 Triyas 24 5.2.2 Miyosen 27 5.2.3 Pliyosen 27 5.2.4 Kuvaterner 27 5.2.4.1 Alüvyon akiferin su tablası haritası ve yorumu 28 5.2.4.2 Alüvyon akiferin potansiyeli 29 5.3 Hidrometeoroloji 32 5.3.1 Yağış. 32 5.3.2 Sıcaklık. 33 5.3.3 Buharlaşma Terleme 34 5.3.3.1 Potansiyel Buharlaşma-Terleme (Etp) 34 6. SU KİMYASI 38 6.1 Suların Kimyasal Analiz Sonuçları.. 38 6.2 Hidrokimyasal Analiz Sonuçlarının Grafiksel Gösterimi 38 6.2.1 Yarı logaritmik Schoeller diyagramı 38 6.2.1.1 Kaynak noktalarında yapılan örneklemelere ait diyagramlar.. 40 6.2.1.2 Sığ kuyularda yapılan örneklemelere ait diyagramlar 40 iv
6.2.1.3 DSİ (1969) sondaj kuyularına ait diyagramlar,, 40 6.2.2 Piper diyagramı., 43 6.2.3 Durov diyagramı. 44 6.2.4 Dairesel diyagramlar.. 45 6.2.5 Doygunluk indisi değerlendirmeleri. 47 6.3 Suların Kimyasal Özellikleri. 49 6.3.1 Major İyonlar 49 6.3.1.1 Sodyum ve potasyum.. 49 6.3.1.2 Kalsiyum ve magnezyum. 50 6.3.1.3 Alkalinite.. 50 6.3.1.4 Klorür. 50 6.3.1.5 Sülfat. 51 6.3.2 İkincil ve Minör Bileşenler. 51 6.4 Suların Kullanım Alanları 53 7. HAVZANIN GENEL ÖZELLİKLERİ VE HİDROKİMYASAL GELİŞİMİ 57 8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER 59 KAYNAKLAR. 61 ÖZGEÇMİŞ v
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ km kilometre m metre mm milimetre t sıcaklık C Santigrat derece EC Elektriksel iletkenlik mek/l miliekivalen/litre mg/l milgram/litre ppm milyonda bir ph H+ iyonu aktivitesi Ca +2 Cl - - HCO 3 K + Mg +2 Na + SO 4 2 Se As Cs Li DMİ TPAO MTA DSİ ASKİ ÇOB Kalsiyum iyonu Klorür iyonu Bikarbonat iyonu Potasyum iyonu Magnezyum iyonu Sodyum iyonu Sülfat iyonu Selenyum elementi Arsenik elementi Sezyum elementi Lityum elementi Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Devlet Su İşleri Ankara Su ve Kanalizasyon İdaresi Çevre ve Orman Bakanlığı vi
ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1 İnceleme alanının yer bulduru haritaları.. 2 Şekil 4.1 İnceleme alanının jeolojisi... 8 Şekil 4.2 A-A' hattı boyunca jeolojik enine kesit 9 Şekil 4.3 İnceleme alanının genelleştirilmiş stratigrafik istifi.. 10 Şekil 4.4 Meta-kumtaşı ve kiltaşı seviyeleri.. 11 Şekil 4.5 Meta-kumtaşları ile Permiyen kireçtaşlarının dokanağı 12 Şekil 4.6 Serpantinitler ve kireçtaşlarının oluşturduğu ofiyolitik melanj (Taşpınar taş ocağı).. 13 Şekil 4.7 Kalın marn tabakaları (Sünlü Köyü) 14 Şekil 4.8 İnceleme alanındaki andezitler (Aşağı Çavundur Köyü) 15 Şekil 4.9 Kil ve marn seviyeleri üzerine uyumsuz olarak gelen Pliyosen birimleri (Çubuk-Kargın yolu) 16 Şekil 4.10 Alüvyon malzemenin işletildiği bir kum ocağı (Akkuzulu Köyü Akkuzulu Deresi) 17 Şekil 5.1 İnceleme alanında su örneklemesi yapılan noktalar. 19 Şekil 5.2 İnceleme alanında Nisan 2008 döneminde kurak dereler. 20 Şekil 5.3 İnceleme alanına ait bazı kaynaklar.. 21 Şekil 5.4 Dört nolu kaynaktan geçen şematik kesit 22 Şekil 5.5 İnceleme alanında bulunan derin kuyulara ait loglar (DSİ, 1969).. 24 Şekil 5.6 Permiyen kireçtaşlarından boşalan kaynak (Nisan 2008).. 25 Şekil 5.7 Keçikaya Formasyonuna ait kireçtaşlarında bulunan dikit örneği. 26 Şekil 5.8 Rezistivite etüdü ölçü noktaları lokasyon haritası (DSİ, 1969).. 29 Şekil 5.9 İnceleme alanına ait eş su seviye (su tablası) haritası (Nisan 2008). 31 Şekil 5.10 Esenboğa ve Çubuk Devlet Meteoroloji istasyonlarındaki yağış verilerinin karşılaştırılması. 33 Şekil 5.11 Esenboğa Devlet Meteoroloji istasyonuna göre 1975 2006 yılları arasında aylık ortalama sıcaklık değerleri 34 Şekil 5.12 İnceleme alanına ait yağış-etpc grafiği.. 37 Şekil 6.1 Schoeller diyagramları (a. sığ kuyular, b. kaynak noktaları, c. sondaj kuyuları (DSİ,1969)).. 41 vii
Şekil 6.2 Piper diyagramı. 43 Şekil 6.3 Durov diyagramı.. 44 Şekil 6.4 İnceleme alanında su kalitesi değişim haritası.. 46 Şekil 6.5 İnceleme alanına ait numunelerin çeşitli minerallere göre doygunluk Değerleri.. 49 Şekil 6.6 ABD Tuzluluk Laboratuarı ve Wilcox diyagramları... 54 Şekil 6.7 a,b,c ) Çubuk kuzeyinde, dere yataklarına dökülmüş moloz yığınları d. ) İnceleme alanının 2 km kuzeyindeki çöp sahası 55 Şekil 6.8 a.) Sülfat (mg/l), b.) Nitrat (mg/l) eş derişim haritası 56 viii
ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 5.1 Örnek numaraları ve özellikleri 18 Çizelge 5.2 İnceleme alanında DSİ tarafından açılan kuyuların özellikleri 28 Çizelge 5.3 İnceleme alanındaki Devlet Meteoroloji İstasyonları na ait yağış Verileri 32 Çizelge 5.4 İnceleme alanı için hazırlanan su bütçesi hesaplama çizelgesi 36 Çizelge 6.1 İnceleme alanından alınan 16 farklı örneğe ait su kimyası çizelgesi.. 39 Çizelge 6.2 Su noktalarının iyon dizilimi, tipleri ve alındığı formasyonlar.. 42 Çizelge 6.3 İnceleme alanındaki örneklerin doygunluk indisleri 48 Çizelge 6.4 İnceleme alanına ait ikincil ve minör bileşen değerleri. 52 Çizelge 6.5 Örneklemelere ait kullanılabilirlik değerleri.. 54 ix
1. GİRİŞ Dünyanın 2/3 ü su ile kaplıdır, fakat bu suların sadece %3 ü insanlar tarafından kullanılabilmektedir. Son yıllarda artan kuraklık ve azalan yağış nedeniyle mevcut su kaynaklarının önemi giderek artmaktadır. Özellikle yaz aylarında büyük şehirlerde yaşanan su kesintileri kullanılabilir su kaynaklarının araştırılmasının önemini bir kat daha ortaya koymaktadır. Ülkemizde yerleşim merkezleri çoğunlukla sulak alanlara, yeraltı suyu havzalarına doğru yayılmakta ve gelişmektedir. Bu alanlar yeraltı suyu potansiyeline sahip olduğu gibi depremsellik açısından da riskli ortamlardır. Bu ortamlar zemin büyütmesi ve sıvılaşma gibi depremin şiddetini arttırıcı faktörlere de sahiptir. Su havzalarının korunabilmesi ve afetlere karşı korunabilmek için yerleşim alanları da planlı ve programlı olarak seçilmelidir. İnceleme alanında yer alan Çubuk ilçesindeki yerleşimde yoğun olarak alüvyon üzerindedir. Son yıllarda ortaya çıkan içme ve kullanma suyu sıkıntısı nedeniyle su havzalarının önemi bir kat daha artmıştır. 1.1 Amaç ve Kapsam Ankara da su sıkıntısı çeken önemli yerleşim alanlarından biridir. Bu çalışmada incelenen Çubuk Ovası Ankara nın doğusunda, şehir merkezine 40 km uzaklıktaki Çubuk ilçesi ve dolayını kapsamaktadır. Bu tez ile amaçlanan, 1200 km 2 lik yağış alanına sahip olan Çubuk Ovası nın 150 km 2 lik kuzeydoğu bölümünün yeraltı suyu kalitesinin incelenmesi ve öneminin ortaya konmasıdır (Şekil 1.1). Çubuk Ovası nın Ankara için önemi eskiden beri bilinmektedir. Türkiye de yeraltı suyu aramalarına yönelik ilk çalışmalardan birisi de Ankara-Çubuk Ovası nda 1932 yılında Fransız araştırmacılar Chaput ve Calvi tarafından yapılmıştır (Canik, 1998). Fransız araştırmacılar tarafından Ankara ya içme suyu sağlamak amacıyla kuyu yeri belirlenmiştir. Ankara çayı üzerindeki Çubuk-I Barajı içme suyu amacıyla yapılmış 1
olup, 1936 yılında tamamlanmıştır. Ayrıca Çubuk-II Barajı da içme suyu temini amacıyla 1964 yılında tamamlanmıştır (DSİ, 1986). İnceleme alanı Çubuk-II Barajının mansabında, Çubuk-I Barajının ise membasında yer almaktadır. İnceleme alanı dolayındaki Melikşah jeotermal alanında 1977 yılında sıcak su aramalarına yönelik çalışmalar da yapılmıştır (Keskin ve Kartal, 1977). Şekil 1.1 İnceleme alanının yer bulduru haritaları Jeolojik yapının daha iyi anlaşılabilmesi için bölgesel jeoloji ve inceleme alanının jeolojisi ayrı ayrı ele alınmıştır. İnceleme alanı dolayında daha önce yapılmış olan çalışmalar, arazi çalışmaları, su noktaları ve kuyu logları verilerinden yararlanılarak birimlerin hidrojeolojik özellikleri tanımlanmış, yeraltı suyu taşıyan formasyonların su kalitesi ve alansal dağılımları ortaya konmuştur. 2
1.2 Çalışma Alanının Tanıtımı 1.2.1 Coğrafi konum Çubuk ovası İç Anadolu bölgesinin kuzey kısmında tamamı Ankara ili sınırları içerisinde olup, kuzey-güney doğrultusunda uzanmaktadır. Tez alanı ise Çubuk ovasının kuzeydoğu bölgesini içermektedir. Çalışma alanı ovaya adını veren Çubuk ilçesi ve Çubuk a bağlı köy ve kasabalardan oluşmaktadır. Tez alanı 1/25.000 ölçekli Çankırı- H30-a4 ve H30-d1 paftalarında yer almaktadır. 1.2.2 İklim ve bitki örtüsü İnceleme alanında tipik karasal iklim etkilidir. Yazları sıcak ve kurak, kışları ise soğuk ve genelde yağışlıdır. Bölgede yer alan iki meteoroloji gözlem noktasından (Çubuk ve Esenboğa Havalimanı) alınan verilere göre 32 yıllık (1975 2006) sıcaklık ortalaması 10 C ve yıllık ortalama yağış ise 405 mm dir. 1.2.3 Sosyo-ekonomik durum ve ulaşım İnceleme alanında en gelişmiş yerleşim birimi Çubuk ve Akyurt ilçeleridir. Çubuk ve Akyurt ilçesi 2004 yılında alınan kararla Ankara Büyükşehir Belediyesi sınırları içerisine dahil edilmiştir. Ankara merkez ile ulaşım, şehir içi otobüsler ve dolmuşlarla kolaylıkla yapılabilmektedir. Ankara Esenboğa havalimanı da Ankara-Çubuk yolu üzerinde yer aldığından bölgeyi merkeze bağlayan ana yol aktif olarak kullanılmaktadır. Bölgede çoğunluğu Akyurt yolu üzerinde olan birçok sanayi kuruluşu bulunmaktadır. Çubuk ise daha çok hayvancılık ve tarım sektörüyle öne çıkmaktadır. Bölgede çok sayıda tavuk çiftliği yer almaktadır. Çiftlikler genelde Çubuk-Sünlü-Taşpınar arasında ovanın daha düz olan orta kısmında yer almaktadır. Tarım sektöründe ise en çok öne çıkan ürün turşu yapımında kullanılan salatalık biber gibi sebzelerdir. 3
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Chaput, (1931,1936), Bölgede yapmış olduğu gezilerin sonuçlarını kapsayan 1/135.000 ölçekli jeoloji haritasına ilişkin raporu hazırlamıştır. Elmadağ daki Permiyen kireçtaşlarının, faylarla kamalar halinde şist ve meta-kumtaşları içine gömülmüş olduğunu belirtmiştir. Calvi, (1940), Ankara dolayında gözlenen litostratigrafik serileri, Dikmen grovak serisi ile başlatıp, Çaldağ kireçtaşları, Yakacık Liyas ı, Karyağdı Dağı flişleri ve Ayaş Dağı Neojen i ile devam eden üst üste bir diziliş olarak gösterir. Erol, (1954), Ankara bölgesinin hidrojeolojik durumu adlı raporunda Çubuk Ovası da yer almaktadır. Ovadaki en önemli akiferin alüvyon olduğunu ve araştırma sondajları ile bölgenin jeolojisin ve yeraltı su potansiyelinin incelenmesi gerektiğini belirtmiştir. Tuzcu vd. (1965), tarafından 1965 yılına kadar toplanan bilgiler ışığında Çubuk ovası yeraltı suyu rezerv raporu yazılmıştır. Yeraltı suyu bilançosu hesaplamasına göre beslenim yaklaşık 14,1x10 6 m 3 /yıl, boşalımın ise yaklaşık 14,0x10 6 m 3 /yıl olduğu belirtilmiştir. DSİ (1969), tarafından Çubuk Ovası nda yeraltı suyu kaynaklarını geliştirme olanaklarını araştırmak; nerelerde; hangi derinliklerde, ne miktarda ve kalitede yeraltı suyu bulunduğunu saptamak amacıyla hidrojeolojik etüt yapılmıştır. Ovada en önemli akiferin Alüvyon olduğu, akiferin beslenimi yağıştan, yüzeysel akış ve akarsulardan, Pliyosen ve Kuvaterner birimlerinden içe akışla olduğu belirtilmiştir. Ovanın yeraltı suyu potansiyeli Çubuk I barajını beslediğinden yeraltı suyu işletmesi için kuyu açılmaması önerilmiştir. Günalay, (1974), Çubuk ve Akyurt ilçeleri civarında perlit yataklarının araştırılma projesi kapsamında bölgede jeolojik çalışmalar yapmıştır. Ancak bu alan içerisinde perlit yatakları bulunamamıştır. Ocak olarak işletilebilecek alanların Çubuk kuzeyinde 4
inceleme alanı dışında olduğuna işaret edilmiştir. Bu çalışma, bu tez kapsamında inceleme alanının jeolojisi hakkındaki mevcut bilgilerin kontrolünde kullanılmıştır. Keskin, (1977), Ankara ili Çubuk İlçesi Melikşah jeotermal enerji alanına ilişkin arama sondajları kuyu bitirme raporlarını hazırlamıştır. 1/100.000 ölçekli jeoloji haritası hazırlayıp, Triyas kireçtaşlarını saptamışlar ve Kapaklı Formasyonu olarak adlandırmışlardır. Akyürek vd. (1988), MTA Jeoloji Etütleri Dairesince 1/100.000 ölçekli Çankırı E 16 paftasında yer alan jeolojik birimler haritalanmış, bu birimlerin stratigrafik kolon kesiti çıkarılmış ve bu birimlerin birbirleri ile olan ilişkileri ortaya konmuştur. Alt, Orta, Üst Triyas yaşlı Ankara Grubu; Emir Formasyonu, Elmadağ Formasyonu, Ortaköy Formasyonu ve Keçikaya Formasyonu na ayırtlanmıştır. Yukarıda da görüldüğü gibi Çubuk ovası ve dolayında Tuzcu vd (1965), Devlet Su İşleri nin 1969 yılındaki çalışması ile Keskin (1977) nin Melikşah Jeotermal sahasındaki çalışması yer almaktadır. Bu tez çalışmasında eski hidrojeoloji çalışmalarından da yararlanarak havza bazında, havzanın kuzeydoğu kısmı bir bütün olarak ele alınıp, su tipleri, su-kayaç ilişkisi ve su kalitesi konularında inceleme yapılması hedeflenmiştir. Bölgede daha önce yapılan jeolojik çalışmalardan da yararlanılmış olup, çalışma sahasında yeni açılan taş ocakları vasıtasıyla litolojik tanımlamalar daha kolay yapılabilecektir. 5
3. MATERYAL VE YÖNTEM Bu tez çalışmasında gerek duyulan veriler, bölgede daha önce yapılan çalışmalarda elde edilen jeolojik ve hidrojeolojik verilere ek olarak, çalışma kapsamında yapılan arazi ve laboratuar çalışmalarından üretilmiştir. İnceleme alanına ait jeolojik harita oluşturulurken 1/25.000 lik 3 pafta birleştirilmiş ve arazi çalışmaları ile mevcut jeoloji haritası güncellenmiştir. Jeolojik birimlerin litolojik ve geçirimlilik özellikleri, su kaynakları ve kuyu logları göz önüne alınarak hidrojeoloji haritası oluşturulmuştur. Çalışma alanının topografya haritaları bilgisayar ortamına aktarılarak ArcGIS 9.2 programıyla sayısallaştırılarak üç boyutlu görüntü sağlanmıştır. Üç boyutlu görüntü üzerine jeolojik harita da aktarılarak bölgede yer alan jeolojik formasyonların yerleşimi daha net olarak gösterilmeye çalışılmıştır. Bölgede yer alan yaklaşık 50 adet noktadan su örnekleri alınmıştır. Alınan örneklerin su kimyası analizleri Ankara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümünde, ICP cihazıyla ve Interface Photometer (Palintest) 7000 SE cihazıyla yapılmıştır. Fizikokimyasal özellikler (ph, T, EC) ise arazide örnek alımları sırasında taşınabilir GIS Marka Multi Analyzer cihazı ile yerinde ölçülmüştür. Elde edilen verilerin yorumlanmasında Aquachem ve AqQa programlarından yararlanılmıştır. 6
4. JEOLOJİ 4.1 Jeolojik Tarihçe ve Paleocoğrafya Çubuk ovasının oluşumu şöyle özetlenebilir; Paleosen öncesi deniz ile kaplı olan bölge, Paleosen le birlikte havzaya batı yönünden transgresyon başlamıştır, fakat inceleme alanında Paleosen birimleri bulunmamaktadır. Paleosen den itibaren bölgenin kuzeyinde ve güneyinde yer alan volkanlardan püsküren lavlar, bölgeye taşınmış ve kısmen de olsa sedimanter birimler arasına girmiştir. Bölgeden denizin çekilmesi Eosen de (Lütesiyen) gerçekleşmiştir. Denizin çekilmesi ile altta yer alan temel bileşikleri yüzeylenmiştir. Aşınma ile oluşan çukurluklara Miyosen gölleri yerleşmiştir. Miyosen de meydana gelen tektonik hareketlenme ile ovanın orta kısmı kuzey-güney doğrultusunda oluşan faylarla çökmüştür. Böylece kalın marn ve killerin çökelme ortamları oluşmuştur. Miyosen sonunda bölge tekrar yükselmeye başlamış ve Üst Pliyosen de göller tamamen çekilerek, karasal malzeme çökelimi başlamıştır. Üst Pliyosen öncesi gelişen epirojenik hareketlerle erozyon sonucu meydana gelen çakıl, kum ve killer bütün mevcut çukurları doldurmuştur. Pliyosen ile gelişen vadiler üzerinde oluşan akarsular vadi yataklarını oyarak, gevşek malzemeyi taşımışlardır. Kuvaterner le birlikte akarsular bu oyma işlemine devam etmişler, hatta bazı kısımlarda Pliyosen yaşlı birimleri kazıyarak Pliyosen birimleri üzerine oturmuşlardır (Akyürek 1988). Şekil 4.1 de inceleme alanına ait jeoloji haritası verilmiştir. Şekil 4.2 de inceleme alanına ait A-A' hattı boyunca çizilmiş enine jeolojik kesit verilmiştir. 7
Şekil 4.1 İnceleme alanının jeolojisi 8
9
4.2 Stratigrafik Jeoloji İnceleme alanında Triyas dan Kuvaterner e kadar uzanan litolojik birimler yer almaktadır (Şekil 4.3) Şekil 4.3 İnceleme alanının genelleştirilmiş stratigrafik istifi 4.2.1 Triyas Elmadağ Formasyonu (Trael) İnceleme alanında, Ankara Grubu içerisinde yer alan Elmadağ Formasyonu, inceleme alanının doğu kısmında yer alır. Bu birimlerin en iyi gözlendiği yer ise Akkuzulu köyü ve civarıdır (Şekil 4.4). Meta-kumtaşları ve kiltaşları, bu formasyonun en belirgin litolojisini oluşturur. Meta-kumtaşları yataya yakın ince-orta tabakalanmış ve kıvrımlanmış, sarı, kahverengi renkte gözlenmiştir. Meta-kumtaşları ile ardalanmalı olarak kiltaşları yer almaktadır. Kiltaşları yeşil renkleri ile kumtaşlarından ayrılabilmektedir. 10
Elmadağ Formasyonunun genel olarak alttan üstte doğru metamorfizması azalan ve kısmen ilksel halini korumuş meta-çakıltaşları, meta-kumtaşları, meta-çamurtaşı, kumlu kireçtaşı, kumtaşı, kireçtaşı ile aglomera, meta-volkanit ve meta-tüften oluştuğu belirtilmiştir (Akyürek,1988). Şekil 4.4 Meta-kumtaşı ve kiltaşı seviyeleri Permiyen Kireçtaşları (P) Elmadağ Grubu içerisinde Permiyen Kireçtaşları da bulunmaktadır. Bu Kireçtaşları çökelme ortamına bloklar halinde gelmiş ve çökelime katılmışlardır. İnceleme alanında Akkuzulu Köyünün kuzeyinde gözlenmektedir. Çatlaklı, gri, beyaz renklidir (Şekil 4.5). 11
Şekil 4.5 Meta-kumtaşları ile Permiyen kireçtaşlarının dokanağı Keçikaya Formasyonu (Trak) Triyas yaşlı kireçtaşları Kalaba-Gücük-Taşpınar köyleri arasında gözlenmektedir. Keçikaya Formasyonu olarak adlandırılan kireçtaşlarında taş ocakları açılarak işletilmektedir. Keçikaya Formasyonu, Elmadağ Formasyonu ve Permiyen kireçtaşları Ankara Grubu içinde yer alırlar (Akyürek,1988). Kireçtaşları bej renkli ve kristalize yapıda olup yoğun çatlaklı ve düzensiz karst şekilleri içermektedir. Açılan taş ocakları sayesinde derinlemesine incelenebilmiştir. MTA (1988) ve DSİ (1964) raporlarında 12
değinilmeyen serpantinitler ile kireçtaşlarının iç içe geçmiş yapısı Taşpınar taş ocağında açık bir şekilde görülmektedir (Şekil 4.6). Serpantinitlerin kireçtaşları ile birlikte bulunması, bu birimlerin melanj özelliğinde olduğunu ve tektonik olarak da bindirmeli olabileceğini göstermektedir. Şekil 4.6 Serpantinitler ve kireçtaşlarının oluşturduğu ofiyolitik melanj (Taşpınar taş ocağı) 4.2.2 Miyosen Orta Miyosen Orta Miyosen yaşlı kil ve marn birimleri, inceleme alanında önemli bir alan kaplamaktadır. Kil ve marnların kalınlığının 350 m den fazla olduğu ifade edilmektedir (DSİ,1969). İnceleme alanının orta kısmında alüvyonu çevreleyen kısımlarda beyaz renkli kalın marn tabakaları ve ince killi seviyeler gözlenmektedir (Şekil 4.7). 13
Şekil 4.7 Kalın marn tabakaları (Sünlü Köyü) Mamak Formasyonu (Tm) İnceleme alanında Üst Miyosen birimleri Mamak Formasyonu tarafından temsil edilmektedir. Bu formasyon içinde Andezit, aglomera ve tüf belirgin litolojileridir. Andezitler inceleme alanının kuzey kısmındaki yüksek kotlarda yer alır. Bu birimler pembe renkli, çok çatlaklı ve soğan kabuğu yapısı içermekte olup (Şekil 4.8), çatlakları boyunca kalın bozuşma kuşakları oluşmuştur. Yapılan petrografik incelemede Aşağı Çavundur köyü civarından alınan örnekler (Şekil 4.8) için kuvars andezit tanımlaması yapılmıştır. Örnek hiyalopilitik porfirik doku özelliğinde olup başlıca oligoklaz, biyotit, kuvars ve ikincil olarak klorit ve kil minerallerinden oluşmaktadır. Kayaçta hidrotermal etkiler sonucu silisleşme ve kloritleşme görülmektedir. Kayaç tanımlamalarında literatürdeki genel tanımlamalara uyulmuştur. 14
Şekil 4.8 Aşağı Çavundur Köyü dolayındaki andezitler 4.2.3 Pliyosen Gölbaşı Formasyonu (Tg) İnceleme alanında, yüzeyde önemli bir alanı kaplayan, kalınlığı 2-3 metreyi bulan çakıltaşı, kumtaşı, andezit-bazalt çakıllı litolojiye sahip Gölbaşı Formasyonu yer almaktadır. Pliyosen yaşlı bu istif, Miyosen yaşlı kil-marn seviyeleri üzerine uyumsuz olarak gelmektedir. Andezitler ile dokanak halinde olduğu kısımlarda içerisinde sıkı çimentolu, irili ufaklı andezit çakılları da içerdiği tespit edilmiştir (Şekil 4.9). 15
Şekil 4.9 Kil ve marn seviyeleri üzerine uyumsuz olarak gelen Pliyosen birimleri (Çubuk-Kargın yolu) 4.2.4 Kuvaterner Alüvyon (Qa) Çubuk çayı, Ravlı deresi, Koyunözü deresi ve bu derelerin kolları boyunca vadi taban düzlüklerinde çakıl, kum, silt ve kilden oluşan alüvyon malzeme birikimi gözlenmektedir. Kalınlığı yaklaşık 25 30 metreyi, genişliği de yer yer 1-1,5 km yi 16
bulmaktadır. Alüvyonda inşaat malzemesi olarak kullanılmak üzere işletilen kum ocakları bulunmaktadır (Şekil 4.10). Şekil 4.10 Alüvyon malzemenin işletildiği bir kum ocağı (Akkuzulu Köyü-Akkuzulu Deresi - Nisan 2008) 17
5. HİDROLOJİ 5.1 Su Noktaları İnceleme alanındaki su noktalarını kaynaklar, akarsular, mevsimlik dereler, DSİ ve ASKİ kuyuları ile örnek alınan diğer şahıs kuyuları oluşturmaktadır (Şekil 5.1). Bölgede yer alan toplam 36 farklı noktadan su örnekleri alınmıştır. Bunlardan 21 tanesi şahıslara ait keson kuyu, tulumba ya da sondaj kuyularından, 9 tanesi kaynak yerindeki çeşme ya da doğrudan kaynak noktasından, 6 tanesi de DSİ tarafından bölgede açılan araştırma kuyularından alınmıştır (Çizelge 5.1). Ayrıca bölgede ASKİ tarafından açılan 2 adet kuyu ile ilgili olarak ASKİ yetkilileriyle sözlü görüşme sonucu kuyuların kestiği litolojiler ile ilgili bilgi alınmıştır. Çizelge 5.1 Örnek numaraları ve özellikleri Örnek No Su Noktası Özelliği Örnek No Su Noktası Özelliği Örnek No Su Noktası Özelliği 1 Keson kuyu 14 Tulumba 27 Tulumba 2 Keson kuyu 15 Çeşme 28 Sondaj (22m) 3 Çeşme 16 Tulumba 29 Tulumba 4 Çeşme 17 Tulumba 30 Çeşme 5 Sondaj (25m) 18 Keson kuyu 31 DSİ -407 kuyusu 6 Çeşme 19 Keson kuyu 32 DSİ -1210 kuyusu 7 Çeşme 20 Keson kuyu 33 DSİ -406 kuyusu 8 Çeşme 21 Keson kuyu 34 DSİ -1213 kuyusu 9 Kaynak 22 Tulumba 35 DSİ -403 kuyusu 10 Çeşme 23 Tulumba 36 DSİ -3035 kuyusu 11 Çeşme 24 Tulumba 37 ASKİ-Gücük kuyusu 12 Keson kuyu 25 Tulumba 38 ASKİ-Ömercik kuyusu 13 Sondaj (14m) 26 Tulumba 18
Şekil 5.1 İnceleme alanında su örneklemesi yapılan noktalar (Açıklama için Şekil 4.1 ve Çizelge 5.1 e bakınız.) 19
5.1.1 Akarsular Ovanın en büyük akarsuyu olan Çubuk Çayı, inceleme alanının dışında, Yukarı Çavundur köyü civarında yer alan Aydos dağlarından kaynaklanmaktadır ve Çubuk 2 barajını beslemektedir. Barajdan bırakılan fazla su, Aşağı Çavundur köyü civarında ovaya girmekte ve ovayı kuzey güney yönünde kat ettikten sonra Çubuk 1 barajına boşalarak ovayı terketmektedir. Bu incelemenin yapıldığı dönemde kuraklık nedeniyle Çubuk Çayı ve kollarında su akışı gözlenmemiştir (Şekil 5.2). Yaklaşık 70km lik uzunluğa sahip Çubuk Çayı na ova içerisinde Koyunözü Deresi ve Ravlı Çayı eklenmektedir. Ravlı çayı ayrıca tez alanının güney sınırını oluşturmaktadır. Akkuzulu Deresi ise inceleme alanının 1 km doğusundan başlayıp, Ömercik Köyü nün güneyinde sonlanmaktadır. Şekil 5.2 İnceleme alanında Nisan 2008 döneminde kurak dereler (a. Aşağı Çavundur deresi, akış yönü GD; b.kargın deresi, akış yönü GB; c. Çubuk çayı, akış yönü G; d. Ömercik deresi, akış yönü GB) 20
5.1.2 Kaynaklar İnceleme alanında 10 adet kaynak tespit edilmiştir. Bunlardan 5 tanesi (No: 8 9 10 11 ve 15) andezitlerden, 2 tanesi (No: 3 ve 6) kireçtaşlarından, 2 tanesi (No: 7 ve 30 ) alüvyondan ve 1 tanesi (No: 4) kumtaşlarından boşalmaktadır. Bu kaynakların tamamı soğuk su kaynaklarıdır. Kaynakların çoğunluğu andezitler üzerinde yer almaktadır (Şekil 5.3). Andezitlerin bol çatlaklı olması meteorik suların bu çatlaklardan süzülerek, yine andezitlerin geçirimsiz kuşaklarının dokanaklarından çıkmaktadır. Bu kaynaklardan verimi 1 1,5 l/s arasındadır. İnceleme alanının dışında yer alan Yukarı Çavundur dan boru ile taşınarak getirilen sular, Çubuk ilçesinde kurulan dolum tesisleri ile Ankara ya memba suyu olarak getirilmektedir. Sağlık, Sarp ve Kavacık suları inceleme alanı dışından (kuzeyinden) getirilen ticari sulara örnektir. Şekil 5.3. İnceleme alanına ait bazı kaynaklar: a) 6 nolu örnek, b)11 nolu örnek, c) 4 nolu örnek d) 7 nolu örnek 21
5.1.3 Sığ kuyular İnceleme alanında Çubuk Çayı ile yan derelerin alüvyonlarında ve Pliyosen in üst seviyelerindeki gevşek çakıltaşlarından yararlanan, 350 400 kadar taş yığma ya da keson kuyu olduğu tahmin edilmektedir (Şekil 5.4). Kuyu derinlikleri 5-15 metre arasında değişmektedir. İçme suyu olarak kullanılması yasak olan bu kuyuların, çoğu bahçe sulamasında kullanılmaktadır (Anonim ASKİ,) (Sözlü görüşme 2007). Bu kuyulardan genellikle tulumba ya da kova ile önemsiz miktarda su çekilmektedir. Bazı kuyulardan ise 3-5 l/s debi ile sulama amaçlı su çekildiği de gözlenmiştir. Şekil 5.4 4 nolu kaynaktan geçen şematik kesit (ölçeksiz) 5.1.4 Sondaj kuyuları ASKİ, Çubuk ve civarındaki köylere su temini için 2006 yılı içerisinde 2 si tez alanında olmak üzere 10 kuyu açmıştır. Bunlardan sadece tez alanındaki kuyulardan verim alınabilmektedir. ASKİ yetkilileriyle 2007 Mart ayında yapılan sözlü görüşmelere göre, Cücük köyünde açılan (37 nolu kuyu) 72 metrelik sondaj kuyusundan 15 l/s lik verimle 22
su elde edilmektedir. Ayrıca Ömercik köyünde açılan 44 metrelik kuyudan da (38 nolu kuyu) 4 l/s lik verimle su alınmaktadır. Bölgede yer alan çiftlikler ve sanayi kuruluşları derin su sondajları (200-300 m) yaptırmalarına rağmen açılan kuyulardan verim alınamamıştır. Bunun nedeni sondajların Miyosen kil-marn seviyelerini kat etmesidir. DSİ tarafından 1969 yılında Çubuk Ovasında araştırma amaçlı 22 kuyu açılmış olup, bunlardan 6 sı tez alanında yer almaktadır. Şekil 5.5 de bu 6 kuyuya ait logları görülmektedir. Kuyu logları incelendiğinde, 240 metre derinliğine inilen DSİ Sünlü kuyusunda farklı litolojiler geçilmiş olup yeraltı suyu potansiyeline sahip kısım 0 40 metre aralığında kalmıştır. Diğer kuyu logların da yeryüzünden itibaren 20 metre derinliğin altında yeraltı suyu gözlenmemiştir. İnceleme alanında en önemli akifer özelliği taşıyan alüvyonun bölgede sınırlı bir alanda yer alması, yeraltı suyu potansiyelinin de az olmasına neden olmaktadır. 23
Şekil 5.5 İnceleme alanında bulunan 6 adet kuyuya ait loglar (DSİ, 1969) 5.2 Birimlerin Hidrojeolojik Özellikleri 5.2.1 Triyas Elmadağ Formasyonu İnceleme alanında meta-kumtaşı ve meta-kiltaşlarından oluşan Elmadağ Formasyonu geçirimsiz özelliktedir. Bu birimlerde açılmış kuyu bulunmamakta ve bu birimden boşalan herhangi bir su kaynağı da yer almamaktadır. Çalışmanın jeoloji bölümünde 24
değinildiği gibi, bu formasyon çok farklı litolojilerden oluşmasına rağmen inceleme alanında meta-kumtaşı ve meta-kiltaşı ardalanmasından oluştuğu gözlenmiştir. Birimlerin metamorfizma nedeniyle ezikli yapı göstermesi, kumtaşlarının da sürekliliğini ortadan kaldırmıştır. Bu nedenle formasyon içinde ekonomik olarak yeraltı suyu elde edilemeyeceği tahmin edilmektedir. Permiyen Kireçtaşları Permiyen Kireçtaşları Akkuzulu köyü kuzeyinde gözlenmektedir. Birimde çatlak sisteminin gelişmiş olması nedeniyle ikincil gözeneklilik ve geçirimlilik artmıştır. Kireçtaşlarından boşalan bir adet (No:6) kaynak bulunmaktadır (Şekil 5.6). Kaynağın debisi 4 l/s dir. Sınırlı yayılımı olan kireçtaşlarının ikincil geçirimliliğe sahip olmasına rağmen yeraltı suyu potansiyelinin düşük olduğu tahmin edilmektedir. Şekil 5.6 Permiyen kireçtaşlarından boşalan kaynaktan getirilen su (Nisan 2008) 25
Keçikaya Formasyonu Keçikaya Formasyonu inceleme alanında sınırlı bir alanda, Kalaba-Gücük-Taşpınar köyleri arasında yer almaktadır. Keçikaya Formasyonu kireçtaşı blokları şeklinde ofiyolitlerle birlikte karmaşık şeklinde görülmektedir. Gücük köyü güneyindeki taş ocağında ayrıntılı inceleme şansı elde edilebilmiştir. Burada gözlenen özellikleri çatlaklı ve karstik kireçtaşlarının çok geçirimli özellik kazandığıdır. Taş ocağı içinde sarkıt dikit parçalarının bulunması, kireçtaşları içinde mağara oluşumunun da varlığına işaret etmektedir (Şekil 5.7). Ofiyolit malzemelerinin (serpantinit) kireçtaşlarının geçirimliliğini az da olsa azaltmış olabileceği tahmin edilmektedir. ASKİ tarafından Gücük köyü güneyinde açılan 72 m lik sondajda, bu formasyondan 15 l/s lik debide yeraltı suyu alınmaktadır, ancak kireçtaşlarının yayılımının sınırlı olması nedeniyle mevcut yer altı suyu potansiyeli mevsimlik olarak bitebilecek miktardadır. Taş ocağında yapılan işletme, ocağın su altında kalması nedeniyle durma noktasına gelmiştir. Şekil 5.7 Keçikaya Formasyonu na ait kireçtaşlarında işletme sınırında açığa çıkan dikit örneği 26
5.2.2 Miyosen Orta Miyosen Orta Miyosen birimleri kil ve marnlardan oluşmaktadır. Yapılan jeofizik çalışmalara ve açılan araştırma kuyularına göre kil ve marn seviyelerin kalınlığı 350 metreye ulaşmaktadır (DSİ, 1969). Bölgede açılan kuyularda bu birimlerden su alınamamaktadır. Birim geçirimsiz olarak tanımlanmıştır. Mamak Formasyonu Mamak Formasyonu Üst Miyosen yaşlı andezitlerden oluşmaktadır. Andezitler yüzeyde bol çatlaklı olup, bu çatlaklı üst kuşaklarından süzülen yağışların oluşturduğu soğuk su kaynakları içermektedir. Bunların debileri 1 1,5 l/s arasında değişmektedir. Andezitlerin derinlere doğru geçirimsiz özellik gösterdikleri tahmin edilmektedir. 5.2.3 Pliyosen Pliyosen birimleri gevşek çakıltaşı ve kumtaşlarından oluşur. Çakıltaşlarının taneleri genellikle andezit parçalarından oluşmaktadır. Birimin kalınlığı oldukça azdır. Birim geçirimli olmasına rağmen sınırlı yayılımı ve kalınlığının az olması nedeniyle veriminin düşük olacağı tahmin edilmektedir. Gücük köyü kuzeyinde 1 l/s debili bir kaynak (No:4) Pliyosen birimlerinden beslenmektedir. 5.2.4 Kuvaterner Alüvyon İnceleme alanındaki en önemli akifer, Çubuk Çayı yatağı boyunca kuzey-güney doğrultuda uzanan alüvyon formasyonunda oluşmaktadır. Akifer meteorik yağışlar ile doğrudan yada alüvyonu çevreleyen birimlerden süzülen yeraltı suları ile beslenmektedir. İnceleme alanı içinde ortalama genişliği 1 km, uzunluğu da yaklaşık 26 27
km dir. Sünlü - Güldarpı arasında alüvyonun genişliği 700 metredir. Sondaj verilerine göre alüvyonda azami kalınlık 30 metreyi bulmaktadır (DSİ, 1969). Çubuk Çayı ndan doğu ve batı yönlere doğru, bu kalınlık azalmaktadır. DSİ tarafından 1969 yılında yapılan jeofizik çalışmalarına göre alüvyon kalınlığı 25 30 metre ve altında yer alan geçirimsiz killerin kalınlığı ise 350 metreyi bulmaktadır (DSİ, 1969). Çizelge 5.2. de DSİ tarafından açılan sondaj kuyularına ait bilgiler verilmiştir. Şekil 5.8 de ise DSİ tarafından jeofizik rezistivite etüdü ölçü noktaları ve DSİ sondaj kuyuları lokasyon haritası verilmiştir. Çizelge 5.2 İnceleme alanında DSİ tarafından açılan kuyuların özellikleri Kuyu No Kuyu Adı DSİ Kuyu No Alüvyon Akifer Kalınlığı (m) İletimlilik (T) m 2 /gün Özgül Debi (l/s)/ m 35 Sünlü 403 20 49 3 33 Eğerci Çiftliği 406 18-0,3 31 Taşpınar 407 15 70,7 2 32 Kalaba 1210 18-1 34 Piyade Alayı 1213 21-2,5 36 Güldarpı 3035 15 590 6 5.2.4.1 Alüvyon akiferin su tablası haritası ve yorumu İnceleme alanında alüvyon üzerinde 40 45 adet sondaj kuyusu (sığ-derin) açıldığı tahmin edilmektedir. Bu kuyulardan 13 tanesinde seviye ölçümü yapılabilmiş ve bunlara göre su tablası haritası çizilmiştir (Şekil 5.9). Her kuyuda su seviyesi ölçümü gerçekleştirilememiştir, ancak ölçülen kuyularda alüvyon akiferin genel özelliklerini açıklamak mümkündür. Çubuk-Güldarpı arasında eş-su seviye eğrileri 1010 ile 960 metre arasında değişmekte olup yeraltı suyu akım yönü Güldarpı na (güneye) doğrudur. Ömercik köyü güneyinde de yeraltı su seviyesinin kotu 1000 metre dolayındadır (Şekil 5.9). Çubuk Çayı nın, inceleme döneminde kuru olması yeraltı suyunun akarsuyundan beslenmediğini, dolayısıyla yüzey-yeraltı suyu ilişkisinin olmadığını göstermektedir. 28
Şekil 5.8 Rezistivite etüdü ölçü noktaları lokasyon haritası (DSİ, 1969) 5.2.4.2 Alüvyon akiferin potansiyeli ve korunması Tez sahasında Çubuk ilçe merkezi ile Güldarpı yerleşimi arasında kalan alüvyondaki serbest akiferin hidrolik eğim, kalınlık, genişlik ve gözeneklilik özelliklerinden yararlanılarak akiferin potansiyeli hakkında bilgi edinilmeye çalışılmıştır. Su tablası haritası üzerindeki eş-su seviye eğrilerinden yararlanılarak ortalama hidrolik eğim binde 3 (3x10 3 ) olarak hesaplanmıştır. Akiferin yüzey genişliği ortalama bir km, uzunluğu 14 km, kalınlığı 20 m, toplam gözenekliliği (n) %30, etkili gözenekliliği (ne) %20 olarak alındığında, aşağıda görüldüğü akiferde depolanan su hacmi 84x10 6 m 3 iken, yararlanılabilecek (pompajla alınabilecek) su hacmi ise 16,8x10 6 m 3 olarak hesaplanmıştır. Akiferin su depolama hacmi = genişlik x uzunluk x derinlik x toplam gözeneklilik = 1.000 m x 14.000 m x 20 m x 0,03 = 84x10 6 m 3 29
Yararlanılabilir su hacmi = akiferin su depolama hacmi x etkili gözeneklilik = 84x10 6 x 0.02 = 16,8x10 6 m 3 Yukarıda da görüldüğü gibi sınırları belirlenen alüvyon akiferde 16,8 milyon metreküp kullanılabilir yeraltı suyu hacmi tespit edilmiştir. Bu sonuç Nisan 2008 döneme ait yaklaşık değerler olup, su yılına bağlı olarak azalıp artabilecektir. Alüvyon akiferde yer alan yeraltı suları alanın kuzey, kuzeydoğu ve doğusundaki her türlü faaliyetten olumlu ya da olumsuz etkilenebilecektir. İnceleme alanına dahil olmayan havzanın batısı da söz konusu akiferin beslenme-yağış alanı içindedir. İnceleme alanının kuzeyinde, Aşağı Çavundur köyü kuzeydoğusunda Çubuk Belediyesi ne ait düzensiz katı atık sahası yer almaktadır (Şekil 5.1). Ayrıca inceleme alanının içinde, alüvyon akifer için beslenme alanını oluşturan bölgede muhtelif hayvan çiftlikleri, tavukçuluk yapılan yerler, zirai alanlar, fosseptikler bulunmaktadır. Bunlar akifer için potansiyel kirletici alanları ve/veya noktaları oluşturmaktadır. Alüvyon akifere ulaşan bir kirletici, akiferin özelliklerini oluşturan hidrodinamik dispersiyon, moleküler difüzyon, yeraltı suyu hızı, etkili gözeneklilik, hidrolik eğim ve akiferin geçirimliliğine bağlı olarak akiferin bir noktasından yer altı suyu akım yolu boyunca diğer noktasına belli bir zamanda ulaşabilecektir. Kirlilik taşınımı hesaplarında Fick in birinci ve ikinci yasalarından yararlanılmaktadır (Fetter 1993). 30
Şekil 5.9 İnceleme alanına ait eş su seviye haritası (Nisan 2008) 31
5.3 Hidrometeoroloji 5.3.1 Yağış Tez alanındaki meteorolojik yağış verileri Esenboğa havalimanındaki 0610 nolu ve Çubuk merkezde bulunan 0611 numaralı Devlet Meteoroloji istasyonlarında kaydedilmektedir. Bu istasyonlara ait yıllık ve ortalama yağış değerleri Çizelge 5.3 de verilmiştir. Esenboğa Meteoroloji istasyonunda 1975 2006 yılları arası ortalama yıllık yağış 405,5 mm, Çubuk Meteoroloji istasyonunda 1975 1993 yılları arası ortalama yıllık yağış 450,3 mm dir. İki meteoroloji istasyonundan alınan yağış verilerinin karşılaştırılması yapıldığında 1975 1993 yılları arasında Çubuk ve civarınında ölçülen yağış değerlerinin Esenboğa bölgesine göre daha fazla olduğu görülmektedir (Şekil 5.10). Çizelge 5.3 İnceleme alanındaki Devlet Meteoroloji İstasyonları na ait yağış verileri YIL Esenboğa (İst.No.0610) Çubuk (İst.No.0611) YIL Esenboğa (İst.No.0610) Çubuk (İst.No.0611) 1975 496,7 498,3 1991 321,8 414,6 1976 432,7 433,1 1992 318,2 462,1 1977 288,7 307,9 1993 302,8 474,3 1978 463,0 542,4 1994 323,5-1979 401,1 482,0 1995 447,2-1980 440,1 490,8 1996 465,3-1981 443,0 473,2 1997 496,2-1982 407,5 443,6 1998 468,4-1983 496,8 548,2 1999 448,4-1984 331,8 469,7 2000 370,6-1985 412,3 417,4 2001 485,4-1986 421,3 462,6 2002 397,9-1987 445,7 473,4 2003 344,9-1988 450,2 511,9 2004 298,1-1989 354,9 380,6 2005 457,0-1990 369,1 428,2 2006 375,5 - Yıllık Ortalama Yağış (mm) Esenboğa (İst.No.0610) Çubuk (İst.No.0611) 405,5 450,3 - : Ölçüm alınmadı (İstasyon Kapalı) 32
Şekil 5.10 Esenboğa ve Çubuk Devlet Meteoroloji istasyonlarındaki yıllık toplam yağış verilerinin karşılaştırılması 5.3.2 Sıcaklık Esenboğa havalimanındaki Devlet Meteoroloji istasyonunda kaydedilen 32 yıllık sıcaklık değerlerine göre, uzun yıllar (1975 2006) ortalaması 9 C olarak gerçekleşmiştir. Ortalama sıcaklık değerlerine bakıldığında en sıcak ay 25,7 C ile Temmuz, en soğuk ay ise -1,7 C ile Ocak tır (Şekil 5.11). 33
Şekil 5.11 Esenboğa Devlet Meteoroloji istasyonuna göre 1975 2006 yılları arasında aylık ortalama sıcaklık değerleri 5.3.3 Buharlaşma Terleme Toprağın nem bilânçosunun hesaplamalarında önemli bileşenlerden biri olan buharlaşma-terlemenin belirlenmesi amacıyla değişik yöntemler geliştirilmiştir. Buharlaşma-terleme değerlerinin doğrudan ölçülebilmesi kolay olmamaktadır, ancak Turc, Thornthwaite ve Coutange vb. eşitlikleri ile yaklaşık değerlere ulaşılabilmektedir. Bu eşitliklerde yağış ve sıcaklık verileri kullanılarak potansiyel buharlaşma terleme miktarı hesaplanabilmektedir. 5.3.3.1 Potansiyel Buharlaşma-Terleme (Etp) Etp değeri aşağıda verilmiş olan, sıcaklığa bağlı olarak hesaplanan Thornthwaite eşitliği ile hesaplanmıştır. Thornthwaite eşitliği; Etp = 16 x (10 x T / I)α x F(λ) şeklindedir. Burada, 34
Etp : Aylık potansiyel buharlaşma - terleme (mm/ay) α : (6,75 x 10-7 x I 3 ) (7,71 x 10-5 x I 2 ) + (1,79 x 10-2 x I ) + 0,49239 I : Yıllık sıcaklık indeksi (12 aya ait sıcaklık değerlerinin (i) toplamı I = (T/5) 1,514 T : Aylık ortalama sıcaklık ( C) F (λ) : Düzeltme katsayısı (enlem derecesine bağlı bir katsayı) Çizelge 5.4 de inceleme alanında Esenboğa meteoroloji istasyonuna ait 32 yıllık (1975 2006) verilere bağlı olarak hesaplanan su bütçesi çizelgesi verilmiştir. Bu çizelgeye göre maksimum buharlaşma Temmuz, minimum buharlaşma ise Ocak ve Şubat aylarında olmaktadır. Yıllık potansiyel buharlaşma terleme 557 mm olarak bulunmuştur. Şekil 5.12 de, hesaplanan düzeltilmiş Etp değerleri ile yağış değerlerinin karşılaştırılması gösterilmiştir. Buna göre Şubat-Mayıs ayları arasında su fazlası, Mayıs-Haziran arası toprağın su yedeğinden yararlanma, Ağustos-Kasım gibi uzun bir dönem su noksanı, bir ay süreyle (Aralık) toprağın su yedeğinin tamamlanması ve Ocak-Mayıs ayları arasında su fazlası olduğu hesaplanmıştır. Yağışın %80,5 i gerçek buharlaşma terleme ile atmosfere dönmektedir. Yağışın yaklaşık %20 si yüzeysel akış ve süzülmeye karşılık gelmektedir. Görüldüğü gibi yağışın çok az bir miktarı süzülerek yeraltı suyuna ulaşabilecektir. Bu durum yeraltı suyunun önemini bir kat daha ortaya koymaktadır. 35
36
Şekil 5.12 İnceleme alanına ait yağış-etpc grafiği 37
6. SU KİMYASI 6.1 Suların Kimyasal Analiz Sonuçları Arazide su örneklemesi yapılırken yerinde ölçülen veriler (ph, T, TDS ve EC) ile laboratuvarda yapılan analizlerle elde edilen anyon ve katyonlar Çizelge 6.1 de verilmiştir. Analiz sonuçları değerlendirilmeden önce su örneklerine ait iyon dengesi (elektro nötralite, EN) hesaplanarak iyon dengesizliği olup olmadığı kontrol edilmiştir. Çizelgede de görüldüğü gibi EN değerleri kabul edilebilir sınırlar içinde kalmıştır. EN = [Toplam katyonlar Toplam anyonlar] / [Toplam katyonlar + Toplam anyonlar] x 100 6.2 Hidrokimyasal Analiz Sonuçlarının Grafiksel Gösterimi Hidrokimyasal açıdan değerlendirmede, suların tipleri, kayaçlarla ilişkisi, karışım problemleri, gruplanmalarını ve alansal değişimlerini ortaya çıkarabilmek için yarılogaritmik Schoeller (1962), Piper (1944), Durov (1948) ve dairesel diyagramlardan yararlanılmıştır. 6.2.1 Yarı-logaritmik Schoeller Diyagramı Schoeller Diyagramının çiziminde, sığ kuyular, kaynaklar ve DSİ sondajları (derin kuyu) ayrı ayrı çizilerek birlikte yorumlanmışlardır (Şekil 6.1). 38
39
6.2.1.1 Kaynaklar Kaynaklardan; 3 10 11 15 de baskın katyon Ca +2, 6 ve 7 no lu kaynaklarda Mg +2, tüm bu kaynaklarda baskın anyon ise HCO - 3 tır. Sığ kuyulardan 2 18 21 23 24 için baskın katyon Ca +2, baskın anyon ise HCO - 3 tir. Kaynaklardan 15 11 10 7 6 örneklerin değerlerinin birbirine paralel çizgiler oluşturması aynı özellikteki sular olduğunu göstermektedir. 3 nolu kaynak ise Tersiyer kireçtaşları ile Pliyosen yaşlı litolojiden beslendiği için Na + ve Ca +2, Mg +2 değerleri birbirine yakın olduğundan bir karışım suyu olabilecektir. 6.2.1.2 Sığ kuyular 23, 24 ve 21 nolu kuyuların çizgilerinde belirgin bir paralellik gözlenmektedir. Bu paralellik suların benzer kökenli olduklarına işaret etmektedir. 24 nolu örnek, 21 ve 23 nolu örneklere göre daha üstte, yani mineral açısından daha zengin olması 24 nolu örneğin beslenme bölgesinden daha uzakta olduğunu göstermektedir. 12 nolu örnekte Na + değerlerinin fazla olması kuyu yakınındaki andezitlerden kaynaklanmış olabileceğini göstermektedir. Ca +2 ve Na + arasındaki iyon değişimi ile de Na + değerlerinde artış olabilmektedir.2 ve 18 nolu örneklerin ise birbirine yakın özellikte oldukları görülmektedir. 12 nolu sığ kuyuda ise baskın katyon Na +, baskın anyon ise HCO - 3 tir. DSİ tarafından 1969 da açılan 32 34 ve 35 nolu sondaj kuyularında ise baskın katyon Ca +2, baskın anyon ise HCO - 3 tir. 36 nolu kuyu için ise baskın katyon Na + -, baskın anyon ise HCO 3 tir (Çizelge 6.2). 6.2.1.3 DSİ Kuyuları (1969) DSİ kuyularından 34-35-36 alüvyon üzerinde açılmış olup, 34 beslenme alanına daha yakın, 36 ise beslenme alanından en uzakta olan noktadır. 32 ve 34 nolu örneklerin değer çizgileri birbirine paralellik göstermektedir. Klorür değerlerinin yüksek olması sularda kirlenmeye yada daha fazla buharlaşmaya işaret edebilir. 40
Şekil 6.1 Schoeller diyagramları (a: sığ kuyular, b: kaynak noktaları, c: sondaj kuyuları (DSİ,1969)) 41
42
6.2.2 Piper Diyagramı Piper (1944) diyagramında değerler % mek/l olarak alınmıştır (Şekil 6.2). Suların kökenleri benzer olduğundan noktalar genelde bir araya toplanmış görünmektedir. Sular genellikle kalsiyum bikarbonatlı bölgeye düşmektedir. 32 nolu kuyu sodyum bikarbonatlı sular bölgesinde yer alır. Şekil 6.2 İnceleme alanına ait örneklerin Piper Diyagramı (1944) 43
6.2.3 Durov Diyagramı Alüvyon üzerinde açılan sığ kuyuların (12-18-21-23-24) TDS değerleri yer altı suyu akış yönünde artmaktadır. Örneklerden beslenim alanları aynı olanlar, Durov Diyagramı üzerinde yaklaşık olarak aynı bölgelerde toplanmaktadır (Şekil 6.3). Andezitlerden boşalan kaynaklarda (10-11-15) TDS değerleri düşük çıkmıştır. Alüvyondaki örneklerde ise TDS değerleri yükselmektedir. TDS değerlerindeki bu yükselme yeraltı suyu akışının andezitlerden alüvyona doğru olduğunu göstermektedir. Andezitler havzanın beslenme alanının başlangıcında, alüvyon ise havza sınırına uzakta yer almaktadır. Şekil 6.3 Durov Diyagramı 6.2.4 Dairesel Diyagramlar İnceleme alanındaki yeraltı suları için kuzeyde andezitler üzerinde yer alan kaynak noktalarında daha küçük çaplı daireler oluşurken, alüvyon üzerinde yer alan noktalarda 44
daha geniş alan kaplayan daireler oluşmaktadır. Çaplardaki bu değişim yer altı suyunun mineral yönünden değişimini göstermektedir. İnceleme alanı doğusunda yer alan - Keçikaya kireçtaşları yakınında yer alan örnekleme noktalarında (2 3) ise HCO 3 değerlerin yüzde olarak daha geniş alan kaplaması bölgedeki kireçtaşlarından etkilendiklerini ortaya koymaktadır. Şekil 6.4 de inceleme alanına ait dairesel diyagram gösterilmektedir. Dairesel diyagramlar %mek/l değerleri kullanılarak çizilmiş, daire çapları EC (µs/cm) ye göre ölçeklendirilmiştir. İnceleme alanı üzerinde dairesel diyagramlar çap olarak (tuzluluk-iletkenlik) ele alındığında alanın kuzeydoğusundaki andezitlerden boşalan kaynaklar ile alanın doğusunda yer alan (2,3,32) su noktaları diğerlerine göre daha az iletkendir. Çubuk yerleşiminden güneye doğru (34,22,24) üç farklı örnekte yer altı suyu akım yönünde iletkenlikte artış olmuştur. 35 nolu kuyuda tuzluluğun tekrar azalması Akkuzulu dan gelen Koyunözü deresi ile ilgili olabilir. Ayrıca Pliyosen de açılan 21 nolu kuyu ile aluvyonda açılan 7 nolu örneklerin iletkenlikleri yüksektir. İletkenlik artışında, akım yönü, su miktarının azlığı ve kirliliklerin sebep olabileceği öngörülmektedir. 7 ve 21 nolu örneklerde SO -2 4 değerlerinin diğer sulara oranla yüksek olması kirlilik göstergesi olarak alınmıştır. Klorür değerlerinin de iletkenliği yüksek olan sularda bulunması kirlilik artışıyla ilişkilendirilebilir. Dairesel diyagramlardan suların anyonlar olarak bikarbonatın baskın olduğu, katyonlar açısından ise Ca +2, Mg +2 ve bazı sularda Na + (12 36) kirlenmeye işaret etmektedir. Kirlenme kaynağı olarak foseptik atıkları, zirai ilaçlar ve hayvan gübreleri ilk akla gelen kirleticilerdir. Litolojik olarak killi formasyonlardan katyon değişimi nedeniyle Na iyonu gelebilecektir. 45
Şekil 6.4 İnceleme alanında su kalitesi değişim haritası (Jeolojik birimlerin açıklaması Şekil 4.1 de verilmiştir.) 46
6.2.5 Doygunluk İndisi değerlendirmeleri Jeotermal akışkanlar ve soğuk suların kayaçlar içerisinde hareketi sırasında mineraller ile akışkanlar arasında katı ve çözelti fazları içeren bir sistem meydana gelmektedir. Eğer akışkan ilişkide olduğu mineralden tamamen yoksunsa sıcaklık, basınç, dokanak yüzeyi ve dolaşım zamanı gibi faktörlere bağlı olarak bu minerali çözecek ve bünyesine katacaktır. Bu çözme süreci ancak suyun kimyasal bakımdan bu bileşenlerle denge durumuna gelinceye kadar devam edebilecektir. Hidrokimyasal çalışmalarda bu durum doygunluk indisleri hesaplanarak ifade edilmektedir. Buna göre çözeltinin bir minerale göre denge durumu doygunluk indisi hesaplamalarına dayanarak 3 şekilde tanımlanmaktadır. DI < 0: Doygun olmayan, DI = 0: Doygun, DI > 0: Aşırı doygun (Stumm ve Morgan, 1981) İnceleme alanındaki yeraltı sularının minerallere doygunluk durumu Phreeqc 2.15 bilgisayar programı kullanılarak yapılmıştır. Yeraltı sularında halit, anhidrit, jips, kalsit ve aragonit minerallerine doygunluklarla pco 2 değeri araştırılmıştır. Yeraltı suları özellikle halit minerali ile jips ve anhidrit minerallerine doygun değildir. Halit minerali bakımından yeraltı sularındaki doygunluk -7.00 den daha küçük değerlerdedir. Evaporit minerallerine (jips ve anhidrit) doygunluk bakımından yeraltı suları -1.00 ile -4.00 arasında yer almaktadır. Yeraltı suları karbonat minerallerine (kalsit, aragonit ve dolomit) doygundur (Çizelge 6.3, Şekil 6.5). İnceleme alanının içinde yer aldığı Çubuk havzası kuzeydoğusunda, havzanın K-KD kenarlarında volkanik birimler, doğusunda da sınırlı alanlarda kireçtaşları yer almaktadır. Bu bölgelerde yer alan kaynaklardan 10-11-15 (volkanik birimlerdeki su noktaları) ile 2-3 (kireçtaşlarındaki su noktaları) nolu suların tüm minerallerce oransal olarak daha az doygun oldukları, havzanın ortalarına ve GB sındaki alüvyonun bitim noktasına doğru ise doygunluklarda genel olarak artış olduğu tespit edilmiştir. Özellikle 15 nolu, volkanik birimlerden boşalan kaynak noktasının aragonit ve dolomit 47
minerallerine doygun olmayıp, kalsit mineraline de doyma noktasında olduğu, Pliyosen ve alüvyon birimlerinde yer alan su noktalarının ise aragonit, kalsit ve dolomit minerallerinin tamamına doygun oldukları görülmektedir (Çizelge 6.3, Şekil 6.5). Suların minerallere doygunlukları, atmosferden gelen yağışın süzülmesi ve doygun kuşakta hareketi sırasında, kayaçların çatlaklarına çökelen minerallerin, taneler arası çimentolarla teması, temas süresi, temas alanı büyüklüğü, yeraltında kalış zamanına bağlı olarak oluştuğu bilinmektedir. Bölgedeki yeraltı sularının genellikle taneler arası karbonat çimentonun ve çatlaklardaki karbonat minerallerinin varlığına bağlı olarak kalsit, aragonit ve dolomit minerallerine doygun olduğu anlaşılmaktadır. Yeraltı sularının karbonat mineralleri dışındaki evaporit minerallerine doygun olabilmesi için karbonat minerallerine göre çok fazla miktarda evaporit minerali çözmesi gerektiği de unutulmamalıdır. İnceleme alanındaki suların evaporit minerallerine (jips, anhidrit ve halit) doygun olmamasına rağmen beslenme bölgesinden boşalım bölgesine doğru doygunluk derecelerinin oransal olarak artış gösterdiği tesbit edilmiştir (Çizelge 6.3, Şekil 6.5). Çizelge 6.3 İnceleme alanındaki örneklerin doygunluk indisleri Formasyon Örnek No Anhidrit Aragonit Kalsit pco 2 Dolomit Jips Halit Andezit Kireçtaşı Pliyosen Alüvyon 10-2,64 0,27 0,41-2,38 0,71-2,41-8,59 11-2,03 0,50 0,64-2,79 0,88-2,10-8,25 15-3,92-0,19-0,04-1,88-0,35-3,69-7,87 2-1,87 0,48 0,63-2,29-0,13-1,63-9,17 3-2,29 0,46 0,60-2,52 0,68-2,07-8,62 6-1,95 0,30 0,44-2,16 1,21-1,72-7,99 12-3,09 0,43 0,57-1,89 1,10-2,85-7,04 18-1,77 0,38 0,53-2,08 0,84-1,53-7,64 21-1,78 0,56 0,71-1,95 1,29-1,53-7,83 7-1,77 0,40 0,55-1,99 1,15-1,52-7,65 23-2,01 0,51 0,66-1,68 1,02-1,77-7,58 24-1,78 0,28 0,43-1,08 0,69-1,53-7,15 48
2,00 1,00 0,00-1,00 Doygunluk İndisi Değerleri -2,00-3,00-4,00-5,00-6,00-7,00-8,00-9,00-10,00 10 11 15 2 3 6 12 18 21 7 23 24 ANHİDRİT ARAGONİT KALSİT pco2 DOLOMİT JİPS HALİT Şekil 6.5 İnceleme alanına ait numunelerin çeşitli minerallere göre doygunluk değerleri 6.3 Suların Kimyasal Özellikleri 6.3.1 Majör İyonlar Doğal suların iyon içeriğinin %90 dan fazlasını oluşturan iyonlar ana iyonlar olarak adlandırılmaktadır. Ana iyonlar Na +, K +,Ca +2, Mg +,Cl -,HCO - 3 ve SO 2 4 dir. 6.3.1.1 Sodyum (Na + ) ve Potasyum (K + ) Sodyum iyonu doğal sularda bulunan bir alkali metaldir. Suda kolayca çözünebilen Na + un kaynağı genellikle magmatik kayaçlar, kil mineralleri, feldspatlar veya 49
evaporitlerdir. K + ise potaslı feldspatlarda, mikalarda, feldspatoid ve kil minerallerinde bulunmaktadır. İnceleme alanında andezitlerden boşalan kaynak noktalarında (11 ve 15) ve andezitler civarında (12 23) Na + değerleri yüksek çıkmıştır. 6.3.1.2 Kalsiyum (Ca +2 ) ve Magnezyum (Mg + ) Magmatik kayaç minerallerinden amfibol, piroksen ve feldspatların başlıca bileşeni olan Ca +2, tortul kayaçlar içinde genellikle karbonatlarda bulunmaktadır. Ca +2 nın doğal sulardaki miktarı, bulunduğu ortamdaki kayaçların bileşimiyle yakından ilgilidir ve suyun sertliğini oluşturan ana iyonlardan birisidir. Mg +2 ise doğal suların sertliğini oluşturan bir başka iyondur. Mg +2 tuzları şeklinde ifade edilebilen iyon, yüksek bir çözünürlüğe sahiptir. İnceleme alanındaki Mg +2 değerleri 6,7 mg/l ile 57,6 mg/l arasında değişmektedir. Kaynak noktalarından 6 ve 7 nolu örneklerde Mg +2 değerleri kullanılabilir değerlerin üzerinde yer almaktadır. 6.3.1.3 Alkalinite (HCO 3 - ve CO 3-2 ) Suların alkalinitesi, içerdiği çözünmüş maddelerin asitlerle tepkimeye girme ve nötralleştirme kapasitesine denir. Hemen hemen bütün doğal sularda bulunan alkalinite, karbonat ve hidroksit iyonlarından dolayı ortaya çıkmaktadır. Alkaliniteyi oluşturan temel unsur, atmosferik karbondioksit ile toprak ve doygun olmayan bölgede üretilen gazlardır (Freeze ve Cherry, 1979). İnceleme alanında Bikarbonat değerleri 158,60 mg/l ile 646,60 mg/l arasında değişmektedir. Bikarbonat değerlerinin genelde yüksek olduğu gözlenmektedir. 6.3.1.4 Klorür (Cl - ) Doğada yayılımı geniş olan Cl - iyonu genellikle sedimanter kayaçlarda ve özellikle evaporitlerde bulunmaktadır. Bunun dışında hornblend, biyotit ve sodalit gibi magmatik kayaçların minerallerinde ve şeyllerinde Cl - iyonu mevcuttur. Bunun yanında derin dolaşımlı sularda dolaşım arttıkça Cl - iyonunun arttığı bilinmektedir. 50
Yeraltı suyu akış yolu boyunca, yani ortam derinleştikçe suyun yaşı artmakta, aynı zamanda suda baskın olan bikarbonat sülfat ve klorüre dönüşmektedir (Freeze and Cherry, 1979). - HCO 3 HCO - 2-2 3 + SO 4 SO 4 + HCO - -2 3 SO 4 + Cl - Cl - -2 + SO 4 Cl - Ayrıca Domenico, 1972 ye göre sedimanter havzalarda derinlikle genel anlamda korele edilebilen üç ana kuşak tanımlanmıştır. Bunlar; 1. Üst kuşak: Nispeten iyi-yıkanmış kayalardaki yeraltı suyunun aktif ve hızlı akışları ile karakterize edilir. Bu kuşaktaki suda egemen tür HCO - 3 olup toplam çözünmüş madde miktarı azdır. 2. Ara kuşak: Daha az aktif yeraltı suyu dolaşımı ve daha yüksek toplam çözünmüş madde söz konusudur. Bu kuşaktaki egemen anyon normal olarak sülfattır. 3. Alt kuşak: Suyun çok yavaş aktığı kuşaktır. Bu kuşakta çok az yeraltı suyu akımı söz konusu olduğundan, ileri derecede çözünebilir mineraller bol olarak bulunur. Bu kuşağın karakteristikleri yüksek Cl - konsantrasyonu ile yüksek çözünmüş madde miktarıdır. 6.3.1.5 Sülfat SO 4 2 Elementer bazda kükürt, indirgenmiş halde metal sülfürleri olarak magmatik ve sedimanter kayaçlarda bulunmaktadır. Bu sülfürlü mineraller, su ile temas ederek bozundukları zaman oksitlenerek SO 2 4 iyonu oluşturmaktadırlar. İnceleme alanında sülfat değerleri 22 mg/l ile 700 mg/l arasında değişmektedir. 36 19 16 No lu örneklerde sülfat değerleri TSE-1997 kullanılabilirlik değerlerinin üstünde çıkmaktadır. 6.3.2 İkincil ve Minör Bileşenler Yeraltı suyu örneklerinde temel hidrokimyasal parametreler yanında bazı ikincil ve minör bileşenler de (As, B, Bi, Cs, Cu, Li, P, Rb ve Se) analiz edilmiştir. Analiz sonuçları TS 266 (1997) nin kaynak suları dışındaki içme ve kullanma sularının maksimum müsaade edilebilen değerleri ile Çevre ve Orman Bakanlığı nın (ÇOB, 51
2004) Kıta İçi Su Kaynaklarının Sınıf-I kalite değerleri dikkate alınarak kıyaslanmıştır (Çizelge 6.4). Çizelge 6.4 de görüldüğü gibi TS 266 ya göre sadece Selenyum (Se) değerleri maksimum müsaade edilebilen değerleri geçmektedir. Çevre ve Orman Bakanlığı tarafından yayımlanan Kıta İçi Su Kaynakları (ÇOB 2004) için Sınıf-I dikkate alındığında Arsenik (As), Bakır (Cu), Toplam Fosfor (P) ve Selenyum bakımından Sınıf-I den daha kötü kalitede oldukları, Bor (B), ve Baryum (Ba) bakımından ise Sınıf- I kalitesinde oldukları görülmektedir. Bizmut (Bi), Sezyum (Cs), Lityum (Li) ve Rubidyum (Rb) iyonları standartlarda yer almamaktadır. Çizelge 6.4 İnceleme alanına ait ikincil ve minör bileşen değerleri As B Ba Bi Cs Cu Li P Rb Se Örnek no mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 1 0,02 0,29 0,05 0,02 0,05 0,02 0,03 0,02-0,05 4 0,01 0,13 0,09 0,01 0,09 0,02 - - 0,18 0,03 5 0,02 0,09 0,09-0,09 0,02 0,01 0,02-0,03 8 0,04 0,17 0,24 0,01 0,24 0,02 0,01 0,00-0,04 9 0,03 0,05 0,04 0,01 0,04 0,02 0,00 0,02 0,10 0,04 14 0,04 0,15 0,16 0,01 0,15 0,02 0,00 0,02-0,02 17 0,01 0,26 0,06 0,01 0,06 0,02 0,01 0,10-0,03 20 0,02 0,28 0,10-0,09 0,02 0,01 - - 0,03 22 0,02 0,06 0,00 0,01 0,00 0,01-0,01-0,06 25 0,03 0,15 0,06-0,06 0,02 0,00 0,16 0,09 0,03 26 0,02 0,23 0,16 0,02 0,16 0,02 0,02 0,04-0,04 27 0,02 0,20 0,14 0,03 0,14 0,02 0,00 0,06-0,02 28 0,01 0,27 0,16 0,01 0,16 0,02 0,00 0,04-0,03 29 0,02 0,45 0,07 0,02 0,07 0,02 0,01 0,06-0,03 30 0,01 0,86 0,11 0,01 0,11 0,02 0,01 0,06 - - TS 266 (1997)* 0,05 2,00 0,30 - - 3,00-5,00-0,01 ÇOB (2004)** 0,02 2,00 1,00 - - 0,02-0,02-0,01 (* Sınıf 1: Kaynak suları dışındaki içme ve kullanma suları maksimum müsaade edilebilen değerler, **Sınıf I: Kıta içi su kaynakları) 52
Havzanın uç kısmında yer alan volkanik birimlerde bozuşma emareleri tesbit edilmiştir. Bozuşma mineralleri olarak bu kayaçlarda klorit, pirit, epidot, limonit, hematit ve götit tesbit edilmiştir. Bu kayaçlardaki minerallerden arsenatlar (HAsO -2 2 ) Ph 7 ile Ph 11 arasındaki sularda bulunmaktadır (Hem, 1985). İnceleme alanındaki yeraltı suların ph değerleri 7,3 ile 8,1 arasında değişmektedir (Çizelge 6.1). Ayrıca pirit minerallerinden de Bakır ve Demir çözünebilmektedir. Selenyum iyonu da ferroselit minerali (FeSe 2 ) olarak bulunan, Demir ve Selenyum a ayrışabilen ve sulara iyon verebilen minerallerdendir (Hem, 1985). Toplam fosfor (P) değerleri de çevredeki fosseptik, zirai gübreleme ve atıklardan yeraltı suyuna gelebilecektir. Bazı fosseptik atıkların Çubuk Çayı içinde gözlenmesi fosfat kirliliğini doğrulamaktadır. 6.3 Suların Kullanım Alanları İnceleme alanındaki en önemli yerleşim noktası olan Çubuk ilçesi 2004 yılında Ankara Büyükşehir Belediyesi sınırlarına dahil olduğundan, bu civardaki köyler de dahil olmak üzere tüm yerleşim yerlerine içme suyu ASKİ tarafından Çubuk 2 barajından sağlanmaktadır. Mevcut su kuyuları ise sebze tarımı için kullanılmaktadır. Bu sulara ait ABD tuzluluk Laboratuarı ve Wilcox diyagramları Şekil 6.6 da gösterilmiştir. ABD Tuzluluk diyagramına göre 11 nolu örnek C1-S1 bölgesindeki sular olup, az tuzlu ve az derecede sodyumlu sulardır. Sodyuma karşı duyarlı olan bitkilerin dışında sulama suyu olarak kullanılabilmektedir. 2 3 6 10 15 18 32 34 35 nolu örnekler C2-S1 bölgesinde yer almaktadır. Bu sular orta tuzlulukta ve az sodyumlu sulardır. Orta derecede tuza ihtiyaç gösteren bitkiler ve sodyuma karşı duyarlı olan bitkilerin dışında her türlü tarım için kullanılabilmektedir. 7 12 21 23 36 nolu örnekler C3-S1 bölgesindedir. Bu bölgedeki sular yüksek tuzlu-az sodyumlu suların olduğu bölgedir. Bu bölgedeki sular sulamaya elverişlidir. Wilcox diyagramında genelde su örneklerinin çok iyi-iyi kullanılabilir sınıfında yer almaktadır. 7 12 21 23 24 nolu örnekler iyi-kullanılabilir sınıfındadır. 36 nolu örnek ise şüpheli-kullanılabilir sınıfındadır. 53
TSE 266 (1997) içme suyu standartlarına göre alınan örneklerin uygunlukları çizelge 6.5 de verilmiştir. Bölgede birinci derecedeki akiferin alüvyonlarda oluşması, yeraltı suyu potansiyelinin fazla olmadığını göstermektedir. Mevcut olan yeraltı suları da kalın geçirimsiz birimlerle çevrili olduğundan sular derinlere süzülememekte ve yüzeyde biriken kirleticilerle kolaylıkla kirlenmektedir. İnceleme alanının 2 km kuzeyinde, andezitler üzerinde yer alan ve Çubuk ilçesinin katı atıklarının toplandığı bir alan oluşturulmuştur. Bu alanda, Çubuk ovasının beslenme alanında yer aldığından çöp sahasından süzülen sular da sığ dolaşıma katılmaktadır. Ayrıca yerleşim bölgeleri civarındaki dere yataklarına dökülen hafriyat, moloz gibi kimyasal madde içeren atıklar da yeraltı sularının kirlenmesine neden olabilecektir (Şekil 6.7). İnceleme alanının orta kısımlarına doğru tarımda ve hayvancılıkta kullanılan gübrelerden kaynaklanan kirleticiler (NO 3, PO 4, NH 4 ) yeraltı sularına karışabilmektedir. Şekil 6.8 de örnekleme noktalarına ait nitrat (mg/l) değerlerine bağlı olarak eş yükselti eğrileri çizilmiştir. Yeraltı suyu akış yönüne bağlı olarak Çubuk çayının inceleme alanını terk ettiği Güldarpı köyü civarında nitrat değerleri sınır değerlerin üzerindedir. Şekil 6.6 ABD tuzluluk Laboratuarı ve Wilcox diyagramı diyagramları 54
Çizelge 6.5 Örneklemelere ait kullanılabilirlik değerleri İyonlar İçme ve kullanma suları için müsaade edilebilecek maksimum değer (mg/l) TSE 266 ya göre içme ve kullanma suları için uygun olmayan örnekler Na + 175 Tümü uygun K + 12 7 Mg +2 50 6 7 Ca +2 200 Tümü uygun SO 4-2 250 Tümü uygun Cl - 600 Tümü uygun EC 2000 Tümü uygun ph 6,5 9,2 Tümü uygun Şekil 6.7 a,b,c. Çubuk kuzeyinde, dere yataklarına dökülmüş moloz yığınları d: İnceleme alanının 2km kuzeyindeki çöp sahası 55