Doğrusal olmayan çekilme eğrisi analizi ile karstik bölge akarsularında taban akışının ayrılması

Öz

Akarsu kesitindeki toplam akış, dolaysız akış ve dolaylı akış (taban akışı) olmak üzere iki ana bileşene sahiptir. Taban akışı yağışsız kurak dönemlerde akarsuyu besleyen yeraltı suyu akımıdır. Taban akışının doğru tahmin edilmesi su mühendisliğinin birçok dalını ilgilendiren önemli bir konudur. Türkiye’deki akarsu havzalarının üçte biri karstik yapıya sahiptir. Bu bölgelerdeki taban akışı karstik akifer boyunca yol alan dolaylı akım bileşenidir. Mevcut su kaynaklarının önemli bir kısmının bu akarsu havzaları üzerinde bulunduğu dikkate alındığında, özellikle karstik pınar boşalımlarının önem taşıdığı akarsu havzalarında yapılacak planlamalarda taban akışının doğru olarak belirlenmesinin önemi anlaşılabilir. Bu çalışmada karstik yapıya sahip Akdeniz Bölgesindeki akarsulara doğrusal olmayan taban akışı yöntemi uygulanmıştır. Bu amaçla Manavgat Nehri ve Köprüçay üzerinde bulunan Sinanhoca, Şahapköprü ve Bolasan istasyonlarının günlük akım verileri kullanılmıştır. Doğrusal olmayan taban akışı yöntemi havza depolama hacmi (S) ile debi (Q) arasında S = aQb şeklinde verilen doğrusal olmayan hazne teorisini kullanmakta; günlük akım verilerini kullanarak çekilme eğrisinin parametrelerini akımın periyodikliğine bağlı olarak hesaplamaktadır. Çalışmanın temel amacı söz konusu yöntemle taban akışı ve buna bağlı olarak karst katkı miktarı ve mevsimsel değişimlerini elde etmektir. Çalışmada doğrusal olmayan taban akışı yöntemi kullanılarak çekilme parametreleri bulunduktan sonra her bir istasyon için taban akışı miktarları hesaplanmıştır. Taban akışının toplam akışa oranı özellikle Sinanhoca akım gözlem istasyonunda %88’e kadar ulaşmıştır. Bu oran Şahapköprü ve Bolasan istasyonları için %73 ve %68 olarak tayin edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Taban akışı, doğrusal olmayan taban akışı ayırma yöntemi, çekilme eğrisi analizi, Akdeniz Bölgesi.

Baseflow separation by nonlinear recession analysis in karstic watersheds

Abstract

Total streamflow has two main components, i.e. direct flow and indirect flow (baseflow). Baseflow is mainly groundwater outflow which feeds rivers also during rainless periods. A proper estimation of baseflow is important for many issues of water engineering. In Turkey, more than one third of the river basins have karstic structures. Here baseflow is the slower flow component which has passed though the karstic aquifer. Considering that a significant part of available water resources is located in these karstic regions, the estimation of baseflow volumes is essential in water resources planning. In this study, nonlinear baseflow recession analysis is used to separate baseflow from time series of daily values of total flow in karst watersheds in the Mediterranean Region of Turkey. The objective of this paper is to assess karstic baseflow and related groundwater / karst water recharge and their seasonal variation. For this purpose, Sinanhoca, Şahapköprü and Bolasan streamflow gauging stations on Manavgat and Köprüçay Rivers are selected. Flow recessions were found corresponding to the nonlinear storagebaseflow relationship S=a•Qb . To simplify comparison of calibration results and the application for baseflow separation, the exponent b is fixed at the standard value of 0.5 for unconfined aquifers and only the value of a is calibrated. As a result, the seasonal variation for the parameter a was clearly comprehended. At all gauging stations, wet period recessions revealed higher values of a than dry period recessions. Besides, peak values of a for Sinanhoca station are shifted comparing to that for Şahapköprü and Bolasan stations. This shifting probably implies the delayed water transfer to Sinanhoca from neighboring catchments through the karstic media. The nonlinear reservoir algorithm was applied for the separation of baseflow from the time series of total daily flow. Results have showed that baseflow constitutes a significant part of total streamflow for all gauging stations such that the ratio of baseflow to total flow has reached 88% at Sinanhoca SGS. This ratio is found to be 73% and 68% for Şahapköprü and Bolasan, respectively. The high baseflow volume at Sinanhoca confirms the hypothesis of karst baseflow transfer from outside.

Keywords

• Baseflow, nonlinear reservoir separation method, recession analysis, Mediterranean Region of Turkey