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

Yıl 2016, Cilt: 7 Sayı: 2, 247 - 256, 01.12.2016

Ebru Eriş Hartmut Wittenberg Hafzullah Aksoy Bülent Selek Hakan Aksu B. Ragıp Yurtseven Yücel Kaya

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

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

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