Groundwater Recharge Estimation Model from Rainfall-Groundwater Level Relationship Derived by Cumulative Departure Model: Case of Gazipaşa (Antalya) Plain Aquifer

Öz

Groundwater recharge is one of the basic parameters required in water resources potential calculations. There are several methods applied to estimate groundwater recharge, however, every method has its own advantages and disadvantages, due to the fact that the theory of infiltration and the vadose zone hydrology is highly complex. Search for a method based on less complex theory, which requires readily available and representative parameters, and gives reliable results is still of interest. Groundwater recharge estimation based on the assumption that the groundwater level in the saturated zone rises as a result of the cumulative rainfall may well meet these expectations. It requires less data, easy to calculate and gives relatively reliable results. In this paper, following an explanation of the theoretical basis, the method is applied to Antalya-Gazipaşa plain aquifer. The analyses have revealed that the method can produce the deviations in observed groundwater based on the cumulative rainfall departure, with high coefficients of determination. The method was also used to analyse the external effects, such as percolation from river beds and groundwater pumping, on the deviations of groundwater levels from the average, which suggests that the plain aquifer constitutes an open system.

Anahtar Kelimeler

• Recharge
• cumulative departure
• Gazipaşa Plain
• rainfall
• groundwater

Eklenik Sapma Yaklaşımı ile Türetilen Yağış-Seviye İlişkisinden Yeraltısuyu Beslenimi Tahmin Modeli: Gazipaşa (Antalya) Ovası Akiferi Örneği

Öz

Yeraltısuyu beslenimi, su kaynakları potansiyelinin hesaplanmasında ihtiyaç duyulan temel parametrelerden biridir. Yeraltısuyu beslenme miktarının tahmin edilmesinde çeşitli yöntemler uygulanmakla birlikte, süzülme ve vadoz zon hidrolojisinin karmaşıklığı nedeniyle her yöntemin olumlu ve olumsuz yönleri bulunmaktadır. Karmaşık teoriye dayanmayan, temsil ediciliği düşük ve elde edilmesi zor parametreler gerektirmeyen, sonuçları görece yüksek güvenirliğe sahip, kolay uygulanabilir bir yöntem arayışı halen sürmektedir. Yeraltısuyu seviyesinde meydana gelen yükselimin yağıştan süzülen suyun doygun zona ulaşması sonucu olduğu varsayımıyla, yağışların eklenik etkilerinden yola çıkılarak beslenme miktarının tahmin edilmesi yaklaşımı, görece az sayıda veri gerektirmekte ve kolay uygulanabilirken, aynı zamanda belirli bir düzeyde güvenilir sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada, ortalamadan eklenik sapma yaklaşımının kuramsal temelleri açıklanmış, yöntem Antalya-Gazipaşa Ovası akiferine uygulanmıştır. Yapılan analizler sonucunda, gözlenen yeraltısuyu seviyelerinin yüksek determinasyon katsayılarıyla türetilmesi mümkün olmuştur. Ayrıca yöntemle, yeraltısuyu seviye değişimine neden olan, akarsu yatağından sızma ve pompaj gibi dış etkileri analiz etmek mümkün olmuş, ova akiferinin açık bir sistem yapısında olduğu ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Beslenme
• eklenik sapma
• Gazipaşa ovası
• yağış
• yeraltısuyu

Teşekkür

Yapıcı eleştirilerini hızlı bir şekilde sağlayan hakemler değerli görüş ve önerileriyle makalenin anlaşılabilirliğini arttırmışlardır. Yazarlar, bu katkıları nedeniyle hakemlere, ve basım sürecinde yardım ve çabalarını esirgemeyen Editör Sayın Prof. Dr. M. Tekin YÜRÜR ile Teknik Editör Sayın Dr. Gülbanu TEKBULUT’a teşekkür ederler.

Kaynakça

1. Bear, B., 1979. Hydraulics of Groundwater. McGraw-Hill, Inc., New York.
2. Beekman H.E, Xu Y. 2003. Review of groundwater recharge estimation in arid and semi-arid southern Africa. In: Xu Y and Beekman HE (eds.) Groundwater Recharge Estimation in Southern Africa. UNESCO International Hydrological Programme, Paris.
3. Botha L.J., and Bredenkamp, D.B., 1993. Lichtenburg: a case study incororating the cumulative rainfall departures. Technical Report, Directorate Geohydrology, Dept. of Water Affairs, Pretoria.
4. Bozan Ç., 2018. Gazipaşa Kıyı Ovasının Hidrojeolojik İncelemesi. Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara (yayımlanmamış).
5. Bredenkamp, D.B., Botha, L.J., Van Tonder, G.J. and Van Rensburg, H.J. 1995. Manual on quantitative estimation of groundwater recharge and aquifer storativity: Based on practical hydro-logical methods. Water Research Commission, rapor no. 353. Pretoria, İngilizce. DSİ, 1973. Gazipaşa Ovası hidrojeolojik etüt raporu. Ankara (yayımlanmamış).
6. DSİ, 1964. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Gazipaşa Ovası rezerv raporu, Ankara (yayımlanmamış, Türkçe).
7. DSİ, 1973. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Gazipaşa Ovası hidrojeolojik etüt raporu. Ankara (yayımlanmamış, Türkçe).
8. Ekmekçi, M., 2015. Yeraltısuyu potansiyelinin belirlenmesi: Su bilançosu yaklaşımları. DSİ Jeoteknik ve Yeraltısuları Dairesi Başkanlığı Yeraltısuları Semineri, İstanbul.

9. Freeze, R. A., Cherry, J.A., 1979. Groundwater. Prentice-Hall, NJ.
10. Gieske A., 1992. Dynamics of Groundwater Recharge, Ph. D. Thesis, Free University, Amsterdam (yayımlanmamış).
11. Jacob, C.E., 1944. Correlation of groundwater levels on Long Island, New York. Transactions American Geophysical Union, Vol. 25, 928-939.
12. Keleş, A., 1996. Gazipaşa (Antalya) Ovası hidrojeoloji incelemesi, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta (yayımlanmamış).
13. Kinzelbach, W., Aeschbach, W., Alberich, C., Goni, I.B., Beyerle U., Brunner, P., Chiang, W-H., Rueedi, J. and Zoellmann, K., 2002. A Survey of methods for groundwater Recharge in arid and semi-arid regions. Early Warning and Assessment Report Series, UNEP/DEWA/RS.02-2. United Nations Environment Programme, Nairobi, Kenya.
14. Korkmaz, N., 1978. Akiferlerde su seviye rasatlarından faydalanılarak boşalım katsayısının hesaplanması. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Ankara (yayımlanmamış).
15. Lerner, D.N., Issar, A.S., Simmers, I. 1990. Groundwater Recharge, IAH, International Contributions to Hydrogeology, 8, Verlag Heinz Heise, Hannover.
16. Sharma, M.L., 1989. Groundwater Recharge. Balkema, Rotterdam.
17. Simmers, I., 1988. Estimation of Natural Groundwater Recharge. D. Reidel Publishing Company, Dordrecht.
18. Sun, X., Xu, Y., Jovanovic, N.Z., Kapangaziwiri, E., Brendonck, L., Bugan, R.D.H., 2013, Application of the rainfall infiltration breakthrough (RIB) model for groundwter recharge estimation in most coastal South Africa. WaterSA, Vol. 39 (2).
19. Şen. Z., 2019. Groundwater recharge level estimation from rainfall record probability match methodology. Earth Systems and Environment, 3, 603-612.
20. Todd, D. K., 1980. Groundwater Hydrology. John Wiley&Sons, New York.
21. Xu, Y. and Van Tonder, G.J., 2001. Estimation of recharge using a revised CRD method. Water SA, Vol.27, No. 3, 341-343.
22. Wenzel, L.K., 1936. Several methods of groundwater levels. Transactions American Geophysical Union, Vol.17, 400-405.