Determination of groundwater vulnerability in karstic environments by using SINTACS method: Altınova aquifer case study

Abstract

Groundwater pollution by anthropogenic impacts is a common problem throughout the world. Unconscious use of agrochemicals like pesticides and fertilizers particularly in areas where agricultural production is concentrated, results as potential pollutants. Prevention of pollution is one of the most important targets for sustainable groundwater management. Presence and abundance of contaminants in groundwater depends on a large number of topographical, geological, hydrogeological, hydrological and pedological parameters. The effects of these parameters on pollutant transport are evaluated, the spatial distribution of groundwater to pollution can be determined by using vulnerability methods. Land use, which is not generally evaluated in vulnerability mapping approaches, appears to be an important variable in groundwater vulnerability mapping. In this study, groundwater vulnerability maps are prepared by SINTACS method for Altınova aquifer which is located in Antalya Travertine Plateau. The study area is almost flat and covered by karstic travertine and the narrow conglomerate aquifer. 23% of the study area is widely covered by green houses and irrigation water is supplied from groundwater. In the SINTACS calculations, effective infiltration and unsaturated zone attenuation capacity parameters are taken into consideration. SINTACS-I and SINTACS-II vulnerability maps are calculated for 2 different grading values for the parameters of the effective infiltration and unsaturated zone attenuation. Relevant to the scope of the study, in vulnerability maps which added to the land use evaluation different vulnerability classes are defined within the same geological unit. According to the SINTACS-I and SINTACS-II maps, high and very high vulnerable areas are determined as 85% and 96%, respectively. The possibility of high-very high contamination of groundwater which is exposed to large areas of existence in the study area, requires the control of the use of agricultural origin pollutants. Land use planning should be made on the basis of vulnerability maps and good agricultural practices that limit the use of chemical fertilizers and pesticides should be implemented rapidly.

Keywords

• Vulnerability map,Karst aquifer,SINTACS method

SINTACS yöntemi ile karstik ortamlarda yeraltısuyu duyarlılığının belirlenmesi: Altınova akiferi örneği

Öz

Antropojenik etkiler ile yeraltısularının kirlenmesi dünya genelinde yaygın bir problemdir. Tarımsal faaliyetlerin yoğun olduğu alanlarda bilinçsiz kullanılan tarım ilaçları ve gübreler potansiyel kirletici olarak karşımıza çıkmaktadır. Kirliliğin önlenmesi, sürdürülebilir yeraltısuyu yönetimi açısından önemli hedeflerden biridir. Kirleticilerin yeraltısuyundaki bulunurlukları ve bollukları topoğrafik, jeolojik, hidrojeolojik, hidrolojik ve pedolojik çok sayıda parametreye bağlıdır. Bu parametrelerin kirletici taşınımı üzerindeki etkilerinin değerlendirildiği duyarlılık yöntemleri ile yeraltısuyunun kirlenmeye karşı alansal duyarlılığı belirlenebilmektedir. Duyarlılık haritalama yaklaşımlarında arazi kullanımı genellikle değerlendirilmemektedir. Oysa beslenim süreçlerini etkilediğinden arazi kullanımı yeraltısuyu duyarlılık haritalamasında önemli bir değişken olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada Antalya Traverten Platosu’nda yer alan Altınova akiferinde SINTACS yöntemi ile yeraltısuyu duyarlılık haritaları oluşturulmuştur. Çalışma alanı karstik traverten ve dar bir alanda konglomera akiferlerinin yüzeylendiği yataya yakın bir bölgedir. Çalışma alanın %23’ünde yaygın olarak örtü altı yetiştiricilik yapılmakta ve sulama suyu yeraltısuyundan karşılanmaktadır. SINTACS hesaplamalarında etkin süzülme ve toprak sönümleme parametreleri değerlendirilirken örtü altı tarım alanları dikkate alınmıştır. Vadoz zon sönümleme kapasitesi ve akifer ortamı parametreleri açısından 2 farklı derecelendirme değeri için hesaplama yapılmış ve SINTACS-I ve SINTACS-II duyarlılık haritaları oluşturulmuştur. Çalışma kapsamında değerlendirmeye eklenen arazi kullanımı ile duyarlılık haritalarında aynı jeolojik birim içinde farklı duyarlılık sınıfları tanımlanmıştır. Oluşturulan SINTACS-I ve SINTACS-II haritalarına göre yüksek ve çok yüksek duyarlılıklı alanlar sırası ile %85 ve %96 olarak belirlenmiştir. Çalışma alanında varlığı ortaya koyulan geniş alanlara yayılan yeraltısuyunun yüksek-çok yüksek kirlenme olasılığı tarım kökenli kirleticilerin kullanımının kontrol altına alınmasını gerektirmektedir. Duyarlılık haritaları temel alınarak arazi kullanımı planlamaları yapılmalı ve kimyasal gübre ve ilaç kullanımını sınırlayan iyi tarım uygulamaları hızla uygulamaya alınmalıdır.

Anahtar Kelimeler

• Duyarlılık haritası,Karst akiferi,SINTACS yöntemi

Kaynakça

1. Aller L, Bennett T, Lehr JH, Petty RJ, Hackett G. “DRASTIC: a standardized system for evaluating groundwater pollution potential using hydrojeologic settings”. United States Environmental Protection Agency EPA, Ohio, USA, EPA-600/2-87-035, 1987.
2. Polemio M, Casarano D, Limoni PP. “Karstic aquifer vulnerability assessment methods and results at a test site (Apulia, southern Italy)”. Natural Hazards Earth System Sciences, 9, 1461-1470, 2009.
3. Civita MV. “The Combined approach when assessing and mapping groundwater vulnerability to contamination”. Journal of Water Resource and Protection, 2(1), 14-28, 2010.
4. Vias JM, Andreo B, Perles MJ, Carrasco F, Vadillo I, Jimenez P. Preliminar proposal of a method for vulnerability mapping in carbonate aquifers. Editors: Carrasco F, Duran JJ, Andreo B. Karst and Environment, 75-83, Malaga, Spain, Fundacion Cueva de Nerja, 2002.
5. Doerfliger N, Jeannin PY, Zwahlen F. “Water vulnerability assessment in karst environments: a new method of defining protection areas using a multi-attribute approach and GIS tools (EPIK method)”. Environmental Geology, 39(2), 165-176, 1999.
6. Goldscheider N, Klute, Sturm S, Hötzl H. “The PI method: a GIS-based approach to mapping groundwater vulnerability with special consideration of karst aquifers”. Zeitschrift für Angewandte Geologie, 46(3), 157-166, 2000.
7. Khemiri S, Khnissi A, Alaya MB, Saidi S, Zargouni F. “Using GIS for the comparison of intrinsic parametric methods assessment of groundwater vulnerability to pollution in scenarios of semi arid climate. The case of Foussana groundwater in the central of Tunisia”. Journal of Water Resource and Protection, 5, 835-845, 2013.
8. Busico G, Kazakis N, Colombani, Mastrocicco M, Voudouris K, Tedesco D. “Amodified SINTACSmethod for groundwater vulnerability and pollution risk assessment in highly anthropized regions based on NO3- and SO42− concentrations”. Science of the Total Environment 609, 1512-1523, 2017.

9. Amil A. Altınova Akiferinin (Antalya) Kirliliğe Duyarlılığının Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2018.
10. Çil A. Tarımsal Karstik Bölgeler için Yeraltısuyu Kirlilik Riski Değerlendirmesi: Antalya-Altınova Bölgesi Uygulaması. Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Antalya, Türkiye, 2017.
11. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü DSİ “Antalya-Kırkgöz Kaynakları ve Traverten Platosu Karst Hidrojeolojik Etüt Raporu”. Antalya, Türkiye, 305, 1985.
12. Başal A. Antalya Traverten Platosu Toprak Zonunun Hidrojeokimyasal Özelliklerinin İncelenmesi Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, Türkiye,1999.
13. Özüş AS. Antalya Traverten Platosunun Jeolojik, Hidrolojik, Hidrojeolojik ve Hidrokimyasal Özelliklerinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, 1992.
14. European Environment Agency. “Corine Land Cover 2006 Raster Data”. https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/clc-2006-raster (11.10.2018).
15. Sönmez NK, Sarı M, Ersoy E. “Uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri kullanılarak sürdürülebilir arazi yöntemi ve toprak koruma planının oluşturulması: Antalya-Altınova örneği”. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 20(1), 11-22, 2007.
16. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA). “1/100000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi No:11 Isparta N-25 Paftası”. Ankara, Türkiye, 21, 1997.
17. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü DSİ ”Antalya Kırkgözler Projesi (Antalya Kenti Su Kaynakları Koruma Alanları) Ön İnceleme Raporu”. Antalya, Türkiye, 46, 2005.
18. Turc L.“Le bilan d’eau des sols; relations entreles precipitations, l’evaporation et l’ecoulement”. Annales Agronomiques, 5, 491-569, 1954.
19. Bayari CS, Özyurt NN, Klimchouck A, Törk K, Nazik L. “Evidence of hypogenic karst development in the Taurus Mountain Range, Turkey”. DeepKarst 2016, Calsbad-New Mexico, 11-14 April 2016.
20. Fetter CW. Applied Hydrogeology. 4th ed. New Jersey, USA, Pearson, 2001.
21. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü DSİ. “Batı Antalya Bölgesi Hidrojeolojik Etüt Raporu”. Antalya, Türkiye, 24, 2006.
22. Akçal AN. Antalya İli Travertenlerinin Mekanik ve Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Antalya, Türkiye, 2011.
23. Freeze RA, Cherry JA. Groundwater, 1st Ed. New Jersey, USA, Prentice-Hall, 1979.