Determination of Effects of Point Pollution Sources in Kesikköprü Dam Lake Basin

Abstract

This study aims to examine the effects of pollution coming from point sources within the basin of Kesikköprü dam lake, which is considered a source of drinking water supply for Ankara province, considering the increasing population between 2022 and 2050, and the wastewater. The point sources of pollution in a region include domestic and industrial wastewater and solid waste leachate incoming to the receiving environment. A methodology for calculating total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), and total suspended solids (TSS) loads, which are pollutant loads coming from point sources, is presented and region-specific findings and results are obtained. The study area is divided into 33 sub-basins and point pollution sources in each sub-basin are determined. The loads occurring in these sources are calculated according to unit pollution values. In addition to the pollution loads from point sources existing in the basin in 2022, the change in loads in 5-year periods between 2022 and 2050 is also estimated according to the population projection in the region. Thematic maps showing the spatial distribution of the results are created using ArcGIS 10.8. The calculated point source pollution loads reveal that if no improvement for wastewater treatment is made by 2050, they will increase parallel to the population growth, creating a significant pollution load on the dam lake from which drinking water is supplied, and negatively affecting water quality in the reservoir.

Keywords

• Water pollution
• point sources of pollution
• wastewater
• GIS

Kesikköprü Baraj Gölü Havzasındaki Noktasal Kirlilik Kaynaklarının Etkilerinin Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, kentleşme ile birlikte artan nüfus ve beraberinde oluşacak olan evsel atıksu ve kirlilik yükleri dikkate alınarak, Ankara ili için içme suyu kaynağı olarak değerlendirilen Kesikköprü baraj gölü ne havza içerisindeki noktasal kaynaklardan gelen kirliliğin 2022-2050 yılları arasındaki baskı ve etkilerinin incelenmesi hedeflenmiştir. Alıcı ortama gelen evsel ve endüstriyel atıksular ile katı atık sızıntı suları bölgedeki noktasal kaynaklı kirleticileri oluşturmaktadır. Noktasal kaynaklardan gelen kirletici yüklerinden olan toplam azot (TN), toplam fosfor (TP), biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ), kimyasal oksijen ihtiyacı (KOI) ve askıda katı madde (AKM) yüklerinin hesaplanması için bir metodoloji sunulmuş ve bölgeye özgü bulgu ve sonuçlar ortaya konulmuştur. Çalışma alanı, 33 alt havzaya ayrılmış ve her alt havzada bulunan noktasal kirlilik kaynakları tespit edilerek, bu kaynaklarda oluşan yükler birim değerlere göre hesaplanmıştır. Havza içerisinde 2022 yılında mevcut olan noktasal kirlilik yükleri yanı sıra, bölge için yapılan nüfus projeksiyonuna göre 2022-2050 yılları arasında 5 yıllık periyotlar ile yüklerinin değişimi de tahmin edilmiştir. Sonuçların, alansal dağılımını gösteren tematik haritalar ise ArcGIS 10.8 yazılımı kullanılarak oluşturulmuştur. Hesaplanan noktasal kaynaklı kirlilik yüklerinin 2050 yılına kadar hiçbir iyileştirme yapılmaz ise nüfus artışına paralel olarak artarak içme suyu temin edilen baraj gölünde kirlilik yükü baskısı oluşturacağını ve su kalitesini olumsuz yönde etkileyeceğini ortaya koymaktadır.

Keywords

• Su kirliliği
• noktasal kirletici kaynakları
• atıksu
• CBS

References

1. [1] A. du Plessis, Water as an Inescapable Risk: Current global water availability, quality and risks with a specific focus on South Africa. Springer International Publishing, 2019. doi: 10.1007/978-3-030-03186-2.
2. [2] A. Erol, “Su Kaynaklarının Korunmasında Havza Yönetimi İlkelerinin Önemi,” in TMMOB Su Politikaları Kongresi, Ankara, Türkiye, Mart 21-23, 2006, cilt I, ss. 51-57.
3. [3] K. Dębska, B. Rutkowska, and W. Szulc, “The influence of a dam reservoir on water quality in a small lowland river,” Environmental Monitoring and Assessment, vol. 193, no. 3, Feb. 2021, doi: 10.1007/s10661-021-08905-6.
4. [4] L. Carneiro, A. Ostroski, and E. G. F. Mercuri, “Trophic state index for heavily impacted watersheds: modeling the influence of diffuse pollution in water bodies,” Hydrological Sciences Journal, vol. 65, no.15, pp. 2548-2560, Oct. 2020, doi: 10.1080/02626667.2020.1828588.
5. [5] European waters: Assessment of status and pressures 2018, European Environment Agency, Technical Report no: 7/2018, ISSN 1977-8449, Luxembourg: Publication Office of European Union, 2018.
6. [6] J. Frankenberger, S. Mcloud, and A. Faulkenburg, Watershed inventory workbook for Indiana: A guide for watershed partnerships, 2002. [Online]. Available: https://engineering.purdue.edu/SafeWater/watershed/inventoryf.pdf. [Accessed: Sept. 12, 20].
7. [7] T. O. Randhir, “Watershed Management: Issues and approaches”, ISBN: 9781843391098, IWA Publication, UK, pp. 38-52, 2006. doi:10.2166/9781780402338.
8. [8] M. N. Kumwimba, L. Bao, Z. Jie, X. Li, J. Huang, W. Wang, X. Li, J. Su, D K.. Muyembe, A. Guide and M. Dzakpasu,”Nutrients retention of a series of small dam-impacted urban rivers in northern China,” Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 10, no. 3, p. 107967, 2022. doi:10.1016/j.jece.2022.107967.

9. [9] Stratejik çevresel Değerlendirme: Batı Akdeniz Nehir Havzası Nihai Kapsam Belirleme Raporu, 3 Pilot Havzada Nehir Havza Yönetim Planları Kapsamında Ekonomik Analizler ve Su Verimliliği Çalışmaları İçin Teknik Destek Projesi, TR2013/0327.07.01-01/001, T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Ankara, 2020.
10. [10] N. Erdoğan, “Doğu Karadeniz Havzası’nda kirlilik yüklerinin değerlendirilmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Türkiye, 2017.
11. [11] S. Hacısalihoğlu ve F. Karaer, “Uluabat Gölü noktasal kirletici kaynaklar ve kirlilik yükleri,” Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, c. 6, sy. 2, ss: 258-267, 2020. doi: 10.21324/dacd.602385.
12. [12] N. Garipağaoğlu, “Marmara Havzası’nda kentleşme-atık su ilişkileri ve alıcı ortam üzerindeki etkileri,” Marmara Coğrafya Dergisi, c.0, sy. 34, pp. 147-159, 2016.
13. [13] Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği, Resmi Gazete, 27527, 20.03.2010.
14. [14] İklim Değişikliğinin Su Kaynaklarına Etkisi Projesi, Proje Nihai Raporu, T.C. Tarım, Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, Ankara, 2016.
15. [15] Kızılırmak Havzası Master Plan Raporu Hazırlanması İşi, Havza Çevre ve Su Kalitesi Nihai Raporu, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Ankara, 2006.
16. [16] Çelik, H., Kanıt, R., ve Öztürk, Y. “Kahramanmaraş İlinde İçme ve Kullanma Suyu İhtiyacının Tespiti,” Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 4, sy. 3, ss. 749-757, 1998.
17. [17] B. H. Gürsoy Haksevenler ve S. Ayaz, “Noktasal ve yayılı kirletici kaynaklarının yüzeysel su kalitesi üzerinde etkisi, Alaşehir Çayı alt havzası örneği,” Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 11, sy. 4, pp. 1258-1268, 2021, doi:10.17714/gumusfenbil.882693.
18. [18] Y. Kazancı, “Surface Water Quality Modeling For Best Management Practices - A Case Study From Bakırçay River Basin”, Yüksek Lisans Tezi, İzmir Teknoloji Enstitüsü, İzmir, Türkiye, 2021.
19. [19] A. Tekile, I. Kim and J. Kim, “Mini-Review on River Eutrophication and Bottom Improvement Techniques, with Special Emphasis on the Nakdong River,” Journal of Environmental Sciences, vol. 30, pp. 113–121, 2015, doi: 10.1016/j.jes.2014.10.014.
20. [20] R. Savic, M. Stajic, B. Blagojevi’c, A. Bezdan, M. Vranesevic, V. Nikoli´c Jokanovi´c, A. Baumgertel, M. Bubalo Kovaˇci´c, J. Horvatinec and G. Ondrasek, “Nitrogen and Phosphorus Concentrations and Their Ratios as Indicators of Water Quality and Eutrophication of the Hydro-System Danube–Tisza–Danube”, Agriculture, vol. 12, no. 7, p. 935, 2022, doi: 10.3390/agriculture12070935.
21. [21] Gediz Havzası Koruma Eylem Planı Final Raporu, Hazırlayan: TÜBİTAK MAM, Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Ankara, 2013.
22. [22] Z. Eren ve F. Kaya, “Fırat-Dicle Havza Koruma Eylem Planı Çerçevesinde Kentsel Atıksu Arıtma Tesisinin Karasu Nehrinin Su Kalitesi Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi”, Ulusal Çevre Bilimleri Araştırma Dergisi, c. 3, sy. 2, ss. 95-109, 2020.