Effects of Urban Activities on Coastal Aquifers: Case Study in the Eastern Black Sea Basin

Abstract

The Eastern Black Sea Basin is the highest rainfall area in Turkey with an average rainfall of 1300 mm. However, this region is one of the poorest regions in terms of spring and groundwater potential due to its topography having extremely high slopes, and impermeable-less permeable rocks exposed in the basin. Alluvium, which is carried by streams flowing from north to south along the Eastern Black Sea coastline, are important in terms of groundwater. Alluvium, of which thickness and width decrease from north to south, has a length of 1-16 km and a width of 50-1500 m. Water is provided from wells that are drilled in alluvium with a thickness of up to 40 m. According to DSI (2015) data, the static water level is between 0.3 and 1 m, while the dynamic water level is between 5 and 15 m. The volume of water stored in the coastal aquifers of the Eastern Black Sea Basin is 238 hm³. Some of these aquifers are still used and some were used in the past as drinking water sources. However, in recent years, construction such as industrial sites, quarries, coal storage and packaging facilities, warehouses and buildings of some public institutions and organizations has been increasing on these aquifers, which form partially flat areas between narrow valleys. This construction adversely affects both the quantity and quality of shallow groundwater stored in alluvium. The aquifers are the most important groundwater sources in the basin and are used to supply drinking and potable water for 4 cities. Değirmendere and Taşlıdere aquifers, which provided drinking-potable water in the past, were completely under stress by urbanization and the use of groundwater was terminated. The urban activities on Melet, Civil, Pazarsuyu (Ordu) and Batlama and Keşap (Giresun) aquifers, which are located in the settlement area, continue to increase. The aquifers of Curi, Yağlıdere, Gelevera, Akhisar, Yanbolu, Baltacı, İyidere and Fırtına are less affected by urban activities. Among them, Curi, Yağlıdere, İyidere and Fırtına aquifers are aquifers with high groundwater capacities. In order to be able to use the Eastern Black Sea coastal aquifers for many years, it is necessary to protect them in terms of quality and recharging.

Keywords

• Coastal aquifers,Eastern Black Sea Basin,urban activities

Kentsel Faaliyetlerin Kıyı Akiferlerine Etkileri: Doğu Karadeniz Havzası Örneği

Abstract

Ortalama yağış yüksekliği 1300 mm olan Doğu Karadeniz Havzası ülkemizin en fazla yağış alan bölgesidir. Ancak bu bölge, topoğrafyasının aşırı derecede eğimli, havzada yüzeylenen kayaçların geçirimsiz-az geçirimli olmasına bağlı olarak kaynak ve yeraltısuyu potansiyeli açısından ülkemizin en fakir bölgeleri arasında yer alır. Doğu Karadeniz kıyı şeridi boyunca kuzeyden güneye doğru derin vadiler oluşturarak akan akarsuların taşıdığı alüvyonlar denize yakın kısımlarda yeraltısuyu bakımından önem taşımaktadır. Kalınlıkları ve genişlikleri kuzeyden güneye gidildikçe azalan alüvyonların uzunlukları 1 km ile 16 km ve genişlikleri ise 50 m ile 1500 m arasında değişmektedir. Kalınlıkları en fazla 60 m olan bu alüvyonlarda açılmış olan kuyulardan içme-kullanma suyu sağlanmaktadır. DSİ (2015) verilerine göre statik su seviyesi 0,3 m ile 1 m, dinamik su seviyesi 5 m ile 15 m arasında değişmektedir. Doğu Karadeniz Havzası kıyı akiferlerinde depolanan su hacmi 238 hm³’tür. Bu akiferlerin bir kısmı geçmişte bir kısmı ise halen içme-kullanma suyu kaynağı olarak kullanılmaktadır. Ancak dar vadiler arasındaki kısmen düz alanları oluşturan bu akiferler üzerinde son yıllarda sanayi siteleri, kum-mıcır gibi taş ocakları ürünleri, kömür depolama ve paketleme tesisleri, depolar ve bazı kamu kurum ve kuruluşlarının binaları gibi yapılaşmalar artmaktadır. Bu çalışmada bu yapıların akiferler üzerinde kapladığı alanlar tespit edilmiş ve akiferlerin tamamında yapılaşmanın olduğu, çoğunluğunda çeşitli depolama faaliyetlerinin, yarısında ise sanayi sitelerinin yer aldığı, bir kısmında da beton üretim faaliyetlerinin olduğu belirlenmiştir. Havzadaki akiferler havzanın en önemli yeraltısuyu kaynaklarıdır ve 4 ilin içme-kullanma suyunu karşılamak amacıyla kullanılmaktadır. Geçmişte içme-kullanma suyu sağlayan Değirmendere ve Taşlıdere akiferleri tamamen kentleşme baskısı altında kalmış ve yeraltısuyu kullanımı sonlanmıştır. Yerleşim yeri içerisinde kalan Melet, Civil, Pazarsuyu (Ordu) ve Batlama ve Keşap (Giresun) akiferlerinde kentsel faaliyetler artarak devam etmektedir. Havzada birçok kuyu yerleşim yeri içerisinde kalması sebebiyle, Giresun Pazarsuyu akiferinde ise mangan konsantrasyonun fazla olması nedeniyle kullanım dışı bırakılmıştır. Yeraltısuyu bulundurma kapasiteleri diğerlerine göre fazla olan Curi, Yağlıdere, İyidere ve Fırtına akiferleri kentleşmenin etkilerinin en az olduğu akiferlerdir. Daha uzun yıllar kullanılabilmesi için Doğu Karadeniz kıyı akiferlerinin kalite ve beslenme açısından korunması kaçınılmazdır.

Keywords

• Kıyı akiferleri,Doğu Karadeniz Havzası,kentsel faaliyetler

Thanks

Yazarlar makaledeki verilerin sağlanması konusundaki yardımlarından dolayı DSİ 22. Bölge Müdürlüğü elemanlarından Jeoloji Mühendisi Songül CEVAHİR’e ve Jeoloji Mühendisi Güven Köksal KUTLU’ya teşekkür eder.

References

1. Acar, S., 2015, Petrografik ve Fiziksel Özelliklerin Granitik Kayaçların Dayanımına Etkisinin Araştırılması. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, Yüksek Lisans Tezi, 154 s, (yayımlanmamış).
2. Arslan, M., Temizel, İ., Abdioğlu, E., Kolaylı, H., Yücel, C., Boztuğ, D., Şen, C. 2013. 40Ar- 39Ar dating, whole-rock and Sr-Nd-Pb isotope geochemistry of post-collisional Eocene volcanic rocks in the southern part of the Eastern Pontides (NE Turkey): Implications for magma evolution in extension-induced origin. Contribution to Mineralogy and Petrology, 166, 113-142.
3. Brassington, F. K., Rushton, K., 1987. Rising water table in central Liverpool. Quarterly Journal of Engineering Geology, 20, 151-158.
4. Brencic, M., 2006. Groundwater and highways interaction: past and present experiences of highway construction in Slovenia. Environmental Geology, 49, 804-813.
5. Celep, S., 2009. Trabzon İli Yeraltı ve Yerüstü Sularının Hidrojeolojik, Hidrojeokimyasal İncelemesi ve Su Kalitesinin İzlenmesi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, Yüksek Lisans Tezi, 165 s., (yayımlanmamış).
6. Choi, B., Yun, S., Yu, S., Lee, P., Park, S., Chae, G., 2005. Hydrochemistry of urban groundwater in Seoul, South Korea: effects of land use and pollutant recharge. Environmental Geology Journal, 48 (8) 979-990.
7. Çevik, L., 2012. Aydınlıkevler (Trabzon) Yöresindeki Bina Temel Zemininin Jeoteknik Özelliklerinin Araştırılması. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Trabzon, Lisans Tezi, 32 s., (yayımlanmamış).
8. Diaz-Fierros, T.F., Puerta, J., Suarez, J., Diaz-Fierros, F.V., 2002. Contaminant loads of CSOs at the wastewater treatment plant of a city in NW Spain. Urban Water, 4 (3) 291-299.

9. Dilek, R., 1979. Trabzon-Hopa Kıyı Şeridinin Yeraltı Suyu Olanakları, Karadeniz Teknik Üniversitesi Basımevi, Trabzon, No: 99, 103 s., (yayımlanmamış).
10. DSİ, 2015. Devlet Su İşleri 22. Bölge Müdürlüğü, Doğu Karadeniz Havzası Master Plan Çalışmaları İşi, Doğu Karadeniz Havzası Hidrojeoloji Raporu, 551 s, (yayımlanmamış).
11. Ersoy, H., Yalçınalp, B., Babacan, A.E., 2014. Sarraftepe (Trabzon) Tefrit Silinin Jeolojik ve Jeomekanik Özelliklerinin Araştırılması. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 38 (1) 39-50.
12. Fetter, C.W., 2001. Applied Hydrogeology. Prentice-Hall, Inc., New Jersery, USA, 612 s.
13. Fletcher, T.D., Andrieu, H., Hamel, P., 2013. Understanding, management and modelling of urban hydrology and its consequences for receiving waters: a state of the art. Advances in Water Resources, 51, 261-279.
14. Foster, S.S.D., Lawrence, A.R., Morris, B.M., 1998. Groundwater in urban development, Assessing Management Needs and Formulating Policy Strategies. World Bank Technical Paper no 390, Washington DC., 74 s., (yayımlanmış).
15. Freeze, R.A., Cherry, J.A., 1979. Groundwater. Prentice-Hall, New Jersey, USA, 562 s.
16. Fusillo, T.V., Hockreiter, J.J., Lord, D.G., 1985. Distribution of volatile organic compounds in a New Jersey coastal plain aquifer. Ground Water, 23, 354-360.
17. Gültekin F., Dilek, R., Fırat Ersoy, A., Ersoy, H., 2005. Aşağı Değirmendere (Trabzon) Havzasındaki Suların Kalitesi. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 29 (1) 21-35.
18. Güven, İ.H., 1993. Doğu Pontidlerin Jeolojisi ve 1/250.000 Ölçekli Kompilasyonu. Maden Tetkik Arama Yayınları, Ankara, 65 s.
19. Hayashi, T., Tokunaga, T., Aichi, M., Shimada, J., Taniguchi, M., 2009. Effects of human activities and urbanization on groundwater environments: An example from the aquifer system of Tokyo and the surrounding area. Science of the Total Environment 407 (9), 3165-3172.
20. İklim Değişikliğinin Su Kaynaklarına Etkisi Projesi, 2016. T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, Ankara, İklim Değişikliğinin Su Kaynaklarına Etkisi Projesi Nihai Raporu, Ek 24–Doğu Karadeniz Havzası, 120 s, (yayımlanmamış).
21. Knipe, C.V., Lloyd, J.W., Lerner, D.N., Gresswell, R., 1993. Rising groundwater levels in Birmingham and the engineering implications. Construction Industry Research and Information Association Special Publication, 92, 114 s.
22. Leitao, T.E., 2005. Impact of road runoff in soil and groundwater. Synthesis of Portuguese and other European case-studies. The Fourth Inter-Celtic Colloguium on Hydrology and Managemet of Water Resources, Guimaraes, Portugal, July, 11-14, 2005.
23. Long, D.T., Saleem, Z.A., 1974. Hydrogeochemistry of carbonate groundwaters of an urban area. Water Resources Research, 10, 1229-1238.
24. McGrane, S.J., Tetzlaff, D., Soulsby, S., 2014. Influence of lowland aquifers and anthropogenic impacts on the isotope hydrology of contrasting mesoscale catchments. Hydrological Processes, 28 (3) 793-808.
25. McGrane, S.J., 2016. Impacts of urbanisation on hydrological and waterquality dynamics, and urban water management:a review. Hydrological Sciences Journal, 61 (13), 2295-2311.
26. Naik, P.,K., Tambe J.A., Dehury, B.N., Tiwari, A.N., 2008. Impact of urbanization on the groundwater regime in a fast growing city in central India. Environmental Monitoring and Assessment, 146, 339-373.
27. Nazari, M.M., Burston, M.W., Bishop, P.K., Lerner, D.N., 1993. Urban ground-water pollution: A case study from Coventry, United Kingdom. Ground Water, 31 (3) 417-424.
28. Niemczynowicz, J., 1999. Urban hydrology and water management – Present and future challenges. Urban Water, 1 (1) 1-14.
29. Somel, N., 1988. Aksu Vadisi (Giresun) Alüvyonlarının Hidrojeolojisi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, Yüksek Lisans Tezi, 46 s., (yayımlanmamış).
30. Temizel, İ., Arslan, M., Yücel, C., Abdioğlu, E., Ruffet, G., 2016. Geochronology and geochemistry of Eocene-aged volcanic rocks around the Bafra (Samsun, N Turkey) area: Constraints for the interaction of lithospheric mantle and crustal melts. Lithos, 258-259, 92-114.
31. Trivedi, S.M., Yadav, B., Gupta, R.N., Chandrasekharan, H., Ramachandran, K, 2001. Effects of urbanization on changes in groundwater quantity and quality in Delhi State, India, (Impact of Human Activity on Groundwater Dynamics, Editörler: Gehrels, H., Peters, N.E., Hoehn, E., Jensen, K., Leibundgut, C., Grif, J.). IAHS Publication no. 269, 147-153.
32. Vörösmarty, C.J., Green, P., Salisbury, J., Richard, B., Lammers, R.B., 2000. Global water resources: vulnerability from climate change and population growth. Nature, 289, 284-288.
33. Yanbay, H., 1995. Curi Irmağı (Ünye-Ordu) Alüvyonlarının Hidrojeolojisi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, Yüksek Lisans Tezi, 80 s., (yayımlanmamış).
34. Yavuz, H., 2004. Giresun – Trabzon – Rize İllerinin Sahil Kesimlerinin Hidrojeolojik Etüt Raporu, Devlet Su İşleri 22. Bölge Müdürlüğü, Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltısuları Şube Müdürlüğü, Trabzon, (yayımlanmamış).
35. Yücel, C., 2013. Trabzon-Giresun arasındaki Tersiyer volkanitlerinin petrografisi, 40Ar-39Ar jeokronolojisi, petrokimyası, Sr-Nd-Pb izotop jeokimyası ve petrolojisi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, Doktora Tezi, 406 s, (yayımlanmamış).
36. Yüksek, T., 2004. Türkiye’nin Su Kaynakları ve Havza Planlamasına Dönük Genel Değerlendirmeler. Kafkas Üniversitesi, Artvin Orman Fakültesi Dergisi (1-2), 71-83.