Assessment of water scarcity at spatial scale in Turkey

Abstract

Water is one of the world's most important natural resources. Rapid population growth, urbanization and industrialization are increasing the demand for water with each passing day. This situation will lead to the emergence of big problems in country's access to water resources in the near future. It is important to correctly calculate the water potentials of the countries in planning the precautions that can be taken against possible water scarcity to be experienced in the future. The most important factor in determining the water potential is the rainfall that varies on spatial and temporal scales. It is difficult to be able to accurately estimate the precipitation and to reveal its spatial distribution. Different methods are used to overcome this difficulty and to predict the precipitation accurately. The geostatistical methods are mostly preferred among these methods. The purposes of this study which was carried out using geostatistical methods are to calculate Turkey's precipitation realistically, to create the right precipitation forecast model, to calculate the annual mean total precipitation for each basin, to determine the amount of water per person in 26 basins, and to evaluate each basin according to Falkenmark water stress index. For this purpose, the annual mean total precipitation data covering 1975–2010 period and population data of villages falling within the boundaries of 26 river basins have been used. A precipitation prediction model was constructed by using Kriging method. The precipitation model was tested with the Cross Validation method. Turkey’s annual mean total precipitation estimation map well reflects the orographic stretch and aspect conditions. Also, the annual mean total amount of precipitation is 559.2 mm and the total amount of precipitation is 433.9 billion m3 across Turkey. This value is very important for a country, which is at the border in terms of available water like Turkey. In the study, the amount of annual mean total precipitation and the amount of water per capita were then calculated for 26 basins. According to Falkenmark water stress index used in the comparison of water potentials, the other 23 basins out of Marmara showing "absolute water scarcity", Küçük Menderes with "water scarcity" and Sakarya basin with “water shortage” in Turkey fall into the category of "no water pressure". The fact that absolute water scarcity and water scarcity are experienced in these three basins where the large part of the population of Turkey live and where there are large investments on industrial and agricultural sectors requires making water use plans for the future especially for these basins.

Keywords

• Precipitation,Basin,Water potential,Falkenmark water stress index

Türkiye’de su kıtlığının mekânsal ölçekte değerlendirilmesi

Abstract

Su, dünyanın en önemli doğal kaynaklarından biridir. Hızlı nüfus artışı, kentleşme ve sanayileşme suya olan talebi her geçen gün artırmaktadır. Bu durum yakın gelecekte ülkelerin su kaynaklarına ulaşmasında büyük problemlere neden olacaktır. Gelecekte yaşanması muhtemel su sıkıntısına karşı alınabilecek önlemlerin planlanmasında, ülkelerin su potansiyellerini doğru hesaplanması gerekmektedir. Su potansiyelinin belirlenmesinde en önemli faktör, mekânsal ve zamansal ölçekte değişkenlik gösteren yağıştır. Yağışın doğru tahminini yapabilmek ve mekânsal dağılımını ortaya koymak zordur. Bu zorluğu aşmak ve yağışı doğru tahmin etmek için farklı yöntemler kullanılmaktadır. Bunlar arasında en fazla tercih edilen jeoistatistik yöntemlerdir. Jeoistatistik yöntemler kullanılarak gerçekleştirilen bu çalışmanın amaçları; Türkiye’nin yağışını gerçeğe uygun hesaplamak, doğru yağış tahmin modelini oluşturmak, her bir havza için yıllık ortalama toplam yağış miktarını hesaplamak, 26 havzada kişi başına düşen su miktarını belirlemek ve her bir havzayı Falkenmark su stres indisine göre değerlendirmektir. Bu amaçla çalışmada 1975–2010 dönemini kapsayan yıllık ortalama toplam yağış verisi ve 26 akarsu havza sınırları içerisine düşen köylere ait nüfus verileri kullanılmıştır. Kriging yöntemi kullanılarak yağış tahmin modeli oluşturulmuştur. Yağış modeli Çapraz Geçerlilik (Cross Validation) yöntemi ile test edilmiştir. Türkiye’nin yıllık ortalama toplam yağış tahmin haritası, orografik uzanış ve bakı koşullarını iyi bir şekilde yansıtmaktadır. Ayrıca, Türkiye genelinde yıllık ortalama toplam yağış miktarı 559.2 mm, toplam yağış miktarı 433.9 milyar m3 olarak hesap edilmiştir. Bu değer, Türkiye gibi kullanılabilir su açısından sınırda bulunan bir ülke için oldukça önemlidir. Çalışmada daha sonra 26 havzaya düşen yıllık ortalama toplam yağış miktarı ve kişi başına düşen su miktarı hesap edilmiştir. Su potansiyellerinin karşılaştırılmasında kullanılan Falkenmark su stres indisine göre, Türkiye’de “mutlak su kıtlığı” gösteren Marmara, “su kıtlığı” olan Küçük Menderes ve “su sıkıntısı” olan Sakarya Havzalarının dışında kalan diğer 23 havza, “su baskısı yok” kategorisine girmektedir. Türkiye nüfusunun büyük bir kısmının yer aldığı, sanayi ve tarım sektörüne ait büyük yatırımların bulunduğu bu üç havzada mutlak su kıtlığı ve su kıtlığının yaşanması özellikle bu havzalar için geleceğe yönelik su kullanım planlarının yapılmasını zorunlu kılmaktadır.

Keywords

• Yağış,Havza,Su potansiyeli,Falkenmark su stresi indisi

References

1. Akın, M., Akın, G. (2007) “Suyun önemi, Türkiye'de su potansiyeli, su havzaları ve su kirliliği”, Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi 47, 105–118.
2. Arbués, F., Valiñas, M.Á.G. and Espiñeira, R.M. (2003) “Estimation of residential water demand: a state-of-the-art review”, Journal of Socio-Economics 32, 81–102.
3. Aydın O. (2014) Türkiye’de Yıllık Ortalama Toplam Yağışın Kriging Yöntemiyle Belirlenmesi, Ankara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara.
4. Aydin O. and Çiçek İ. (2015) Geostatistical Interpolation of Precipitation in Turkey, Lambert Academic Publishing, Saarbrucken, Germany.
5. Aydin O., Türkoğlu N. and Çiçek İ. (2015) "The importance of geostatistics in physical geography", International Journal of Human Science 12(2), 1397–1415.
6. Burak, S., Duran Yıldız, İ., Yetiş, Ü. (1997) Su Kaynaklarının Yönetimi, Ulusal Çevre Eylem Planı, Devlet Planlama Teşkilatı.
7. Burte, J., Coudrain, A., Frischkorn, H., Chaffaut, I. and Kosuth, P. (2005) “Human impacts on components of hydrological balance in an alluvial aquifer in the semiarid Northeast, Brazil”, Hydrological Sciences Journal-Journal Des Sciences Hydrologiques, 50(1), 95–110.
8. Caruso, C. and Quarta, F. (1998) “Interpolation methods comparison”, Computers and Mathematics with Applications 35(12), 109–126.

9. Çiçek, İ. ve Ataol, M. (2009) “Türkiye’nin su potansiyelinin belirlenmesinde yeni bir yaklaşım”, Coğrafi Bilimler Dergisi 7(1), 51–64.
10. DSİ (Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü) (2014) 2014 Yılı Faaliyet Raporu, Ankara.