Water Quality Assessment of the Drainage Canals in Bafra Plain Using Multivariate Statistical Analysis

Abstract

In this study, Multivariate statistical techniques such as hierarchical cluster analysis (HCA), factor analysis (FA) and principle component analysis (PCA) are applied to surface water quality data sets obtained from drainage canals in Bafra Plain. The results of cluster analysis demonstrated that the months of year were divided into 2 seasons. The first period included irrigation season and second period included non-irrigation season. Cluster analysis classifies 7 drainage canals with 14 variables into two clusters reflecting different salinity levels. FA/PCA yielded three factors which are responsible for water quality variations explaining more than 90% of total variance of the data and allowed to group the selected water quality. The study have demonstrated the capability of multivariate statistical techniques for drainage water quality assessment and investigation of salinity in irrigated agricultural areas.

Keywords

• Drainage canal, Salinity, Multivariate analysis, Hierarchical cluster analysis, Factor analysis

Bafra Ovasındaki Drenaj Kanallarının Su Kalitelerinin Çok Değişkenli İstatistiksel Analizler ile Değerlendirilmesi

Öz

Bu çalışmada Bafra ovasındaki 7 drenaj kanalından alınan su örneklerine çok değişkenli istatistiksel analiz yöntemlerinden; hiyerarşik kümeleme analizi (HKA), faktör analizi (FA) ve temel bileşenler analizleri (TBA) uygulanmıştır. Aylık ortalama verilerden yararlanılarak yapılan HKA göre 2 farklı dönem oluşmuştur. Bunlardan birincisi sulama yapılan ayları diğeri de sulama yapılmayan ayları kapsamıştır. 7 adet drenaj kanalına ait 14 parametreye göre yapılan HKA’ da drenaj kanalları tuzluluk seviyelerine göre 2 farklı gruba ayrılmıştır. FA ve TBA su kalitesine ait toplam varyansın % 90’ından fazlasını 3 ana bileşenle açıklamıştır. Bu çalışma ile çok değişkenli istatistik yöntemlerin drenaj kanallarındaki su kalitelerine ait değişimlerin izlenmesinde ve sulanan tarım alanlarındaki tuzlanmanın incelenmesinde kullanılabileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Drenaj kanalı, Tuzluluk, Çok Değişkenli istatistik teknikleri, Hiyerarşik kümeleme analizi, Faktör analizi

Kaynakça

1. Adams, S., Titus, R., Pietersen,K., Tredoux, G., Haris, C., 2011. Hydrochemical characteristics of aquifers near Sutherland in the Western Karoo, South Africa, Journal of Hydrology 241 (2001) 91–103.
2. Akbal, F., Gürel, L., Bahadır, T., Güler, I, Bakan., G. Büyükgüngör., 2011. Multivariate Statistical Techniques for the Assessment of SurfaceWater Quality at the Mid-Black Sea Coast of Turkey, Water Air Soil Pollut (2011) 216:21–37.
3. Altın, A., Filiz, Z., Iscen, F.C., 2009. Assesment of seasonal variations of surface water quality charecteristics for Porsuk Stream. Environ Monit Asess 158:51-65.
4. Anonim 2009. Bafra Meteoroloji İstasyonu İklim Verileri. Samsun.
5. Arslan, H., Güler, M., Cemek, B., Demir, Y., 2007. Bafra Ovası Yeraltı Suyu Kalitesinin Sulama Açısından Değerlendirilmesi. Namık Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 4(2): 219-226.
6. Ayyıldız, A., 1990. Sulama Suyu Kalitesi ve Tuzluluk Problemleri. Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Ders Kitabı 344, Ankara.
7. Byuiyan, MAH., Rakip, M.A., Dampare, S.B., Ganyaglo, S., Suziki, S., 2011. Surface Water Quality Assesment in the Central Park of Bangladesh Using Multivariate Analysis. KSCE Journal of Civil Engineering 15(6):995-1003.
8. Çakır, F., 1994. Karşılıklı Bağımlılığın Ölçüsünde Kümeleme Analizi ve Bir Uygulama . Marmara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Ekonometri ABD, Yüksek Lisans Tezi.

9. Cemek, B., Güler, M., Arslan, H., 2006. Bafra Ovası Sağ Sahil Sulama Alanındaki Tuzluluk Dağılımının Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)Kullanılarak Belirlenmesi, Atatürk Üniv. Ziraat Fak. Derg. 37 (1), 63-72,
10. Eaton, F.M., 1950. Significance Of Carbonates İn İrrigation Waters Soil. Sci. 69: 123-133.
11. Kim, J.H., Kim, R.H., Lee, J., Cheong, T.J., Yum, B.W., Chang, H.W., 2005 Multivariate statistical analysis to identify the major factors governing groundwater quality in the coastal area of Kimje, South Korea. Hydrological Processes 19, 1261-1276.
12. Liu, C.W., Lin, K.H., Kuo, Y.M., 2003. Application of factor analysis in the assessment of groundwater quality in a blackfoot disease area in Taiwan. The Science of the Total Environment, 313, 77–89.
13. Liu, C.W., Jang, S.C., Chen, C.P., Lin, C.N., Lou, K.L., 2008 Characterization of groundwater quality in Kinmen Island using multivariate analysis and geochemical modelling. Hydrol Processes 22:376–383.
14. Oğuzer, V., 1978. Aşağı Seyhan Ovası Drenaj kanallarından alınan örneklerden tuz değişiminin yağışlar ile karşılaştırılması.TÜBİTAK VI. Bilimsel Toplantısı 17- 21.10.1977,Ankara.
15. Oğuzer,V., 1990. Drenaj ve Arazi Islahı Ders Kitabı Ç.Ü.Ziraat Fakültesi Yayınları.
16. Özdamar, K., 2004. Paket Programlar ile İstatistiksel Veri Analizi (Çok Değişkenli Analizler), Kaan Kitapevi, 502s. Eskişehir.
17. Uçar, N., 2007. SPSS Uygulamalı Çok değişkenli İstatistik Teknikleri, (Kalaycı, Ş. editör) 1.Baskı, BRC Matbacılık, Ankara, 17: 349-376.
18. U.S.S.L 1954. U.S.Salinity Lab. Staff. Diagnosis and Improvement Saline and Alkali Soils. Agriculture Handbook 60, USA.
19. Yılmaz, T., Bahçeci, İ., Tarus, C., 1981. Konya Ovası Ana Tahliye Kanalının Su Kalitesi. Topraksu Araş. Enst. Müd. Yayınları. Genel Yayın No:77, Rapor No:63, Konya.
20. Yılmaz, V., Büyükyılmaz, M., 2009. Batı Karadeniz Suları Havzasındaki Yüzey Suyu Kalitesi Parametrelerindeki Değişimin İncelenmesi ve Cluster Analizi ile İstasyonların Sınıflandıırlması, 5.Uluslararası İleri teknolojiler Sempozyumu (IATS’09) 13-15 Mayıs 2009, Karabük.
21. Zhao, Z., Cui, F., 2009. Multivariate statistical analysis fort the surface water quality of the Luan River, China. Journa of Zheijang Universty Science A 10(1):142-148