SU KAYNAKLARI VE JEOFİZİK

 

1. Yeraltı Suyu, Önemi ve İstifade Şekilleri

     Yeryüzüne düşen yağmur ve eriyen kar sularının derelerden akarak göllere veya denizlere ulaştığını hepimiz biliriz. Yeryüzünde buharlaşarak atmosfere çıkan ve bulutları oluşturan su daha sonra yoğunlaşarak tekrar yeryüzüne dönmektedir. Buna yağış diyoruz. İşte bu yağışların bir kısmı sel olarak göl veya denizlere gitmekte, bir kısmı bitkiler tarafından emilmekte, bir kısmı tekrar buharlaşmakta, bir kısmı ise geçirimli yer katmanlarına sızmaktadır. Bizi ilgilendiren yeraltı suyu işte böyle geçirimli yer katmanlarına sızarak oluşmaktadır.
 

Bir sahada yeraltı suyu vardır diyebilmek için üç ana koşulun bir arada olması gerekir:
1. Beslenme sahası, yani yağmur sularının üzerine düşerek yeraltına bir kısmının sızacağı saha.
2. Poröz yani boşluklu bir ortam. Bu ortam kum, çakıl gibi taneli formasyonlar veya kaya çatlakları olabilir. Kayalar içerisinde yeraltı suyu taşımaya en uygun olanı kireç taşlarıdır. Atmosferden bir miktar CO2 alan yağmur suyu kireçtaşı üzerine düştüğünde yatay tabaka ve düşey çatlakları olan kireçtaşına sızmakta ve zaman içerisinde çok büyük boşluk sistemlerini oluşturmaktadır. Bu sistemlerde yeraltı nehirleri, gölleri bile meydana gelebilmektedir. Bu sistemlere karstik sistem denilir ve bunlar yeraltı sularının en bol bulunabileceği ortamları teşkil ederler.
3. Üçüncü ana koşul ise boşluklu veya çatlaklı ortama sızan suların yeraltında depolanabileceği, birikebileceği bir yapının var olmasıdır. Bütün bu şartları en iyi anlatmanın yolu içine kum ve çakıl doldurulmuş bir banyo küvetidir. Burada banyo küvetinin yüzeyi geçirimsiz tabakayı, kum ve çakılın üst yüzeyi beslenme sahasını, içindeki kum-çakıl boşluklu ortamı (yani akiferi), banyo küvetinin yapısı ise rezervi yani yeraltı suyu deposunu oluşturur. Bu örnek bazı ana kavramları kolayca anlatmak için verilmiştir. Esasında olay tabiatta çok daha karmaşıktır. Yeraltı suları dinamik bir yapıya sahiptir, beslenir, depolanır, boşalır. Su tablasının belli bir eğimi vardır ve toplanan su belli bir istikamete hareket ederek membaları beslemektedir.Yeraltı suyu banyo küveti örneğinde olduğu gibi her zaman serbest bir şekilde bulunmaz, genellikle hapsedilmiş ortamlarda bulunur. Bunlara mahpus (hapsedilmiş) yeraltı suyu denir. Yani suyu tutan tabaka (akifer) iki geçirimsiz zon arasında sıkışmıştır. Şekil 3'te görülüceği gibi böyle sahalarda açılan sondaj kuyularında su seviyesi yükselecektir. Suyun kuyu ağızından akması halinde artezyen, daha aşağılarda kalması halinde ise semi-artezyen kuyular denir. Kısaca bilgi verdiğimiz yeraltı suyu kaynakları, dünya nüfusunun artması sebebi ile sulama, içme suyu, kullanım suyu ve sanayi suyu rezervleri olarak her geçen gün önem kazanmaktadır. Özellikle yer üstü sularının kifayetli olmadığı ortamlarda her geçen gün yeraltı suları daha çok kullanılır hale gelmektedir. Tabii yeraltı suyu rezervleri bitmek tükenmek bilmeyen veya yoktan varolan zenginlikler değildir. Her havzanın yıllık beslenmesi ve çekilebilecek emniyetli su miktarı çok yaklaşık olarak hesaplanabilmektedir. Devlet 10 metreden daha derin kuyuları tıpkı maden yataklarında olduğu gibi kamu malı kabul etmiş ve yeraltı suyundan istifadeyi izine bağlamıştır. Bu izin DSİ tarafından verilmektedir. İzinsiz açılan kuyular, yukarıda bahsi geçen kullanılabilir emniyetli su rezervi hesaplarını alt üst ettiği gibi bir çok sahada, kullanılmaması gereken kötü kaliteli suların bilinçsizce araziye verilerek nebatların kuruması, verimin düşmesi ve arazinin çoraklaşmasına neden olmaktadır. Bugün kuyu açılabilecek sahalar jeolojik etüdlerle belirlenmekte, ayrıca çeşitli yeraltı problemleri jeofizik etüdlerle çözülmekte ve bilinçli yaklaşımlarla kuyu açılmaktadır.

Bu etüdler sonucunda;
1. Sahada yeraltı suyunun bulunup bulunmadığı,
2. Suyun çıkabiliceği derinlik,
3. Yeraltında suyu tutan tabaka,
4. Suyun tuzluluk (NaCl), acılık (CaSO4) veya diğer kirlenmelere maruz kalıp kalmadığı, dolayısıyla işe
yarayıp yaramayacağı anlaşılabilmektedir.
Böylece boş yere yatırım yapılması önlenmiş olur. Buda milli ekonomiye katkı demektir. Özellikle sahil kesiminde deniz suyu girişimi tehlike teşkil ettiğinden rasgele sondaj kuyuları açılmamalıdır.

2. Kuyu Sondajı

     Yeraltındaki su, maden, petrol gibi zenginliklerden istifade amacıyla açılan dar ve derin kuyulara sondaj kuyusu diyoruz. Yeraltı suyundan istifade amacıyla açılan sondaj kuyuları üçe ayrılır;

     1. Çakma Kuyular,
     2. Darbeli sistemle açılan kuyular,
     3. Rotary sistemle açılan kuyular;

     Çakma kuyular yumuşak alüvyon arazilerde yeraltı suyunun satıha yakın olduğu ve tek filtre ile netice      alınabilen akiferin kum çakıl gibi temiz seviyelerden teşekkül ettiği durumlarda iyi neticeler verebilmektedir. Ucuz ve basit bir yöntem olup çakılan borunun içinden klapeli beyler kovası ile tabandaki malzeme boşaltılarak boruyu sağa sola oynatarak istenilen seviyeye indirmek suretiyle açılmaktadır. Büyük molozlar balta denilen özel aletlerle kırılmaktadır.

     Darbeli sistem sondaj kuyuları kireçtaşı gibi sağlam zeminlerde açılmaktadır. Sistem çakma kuyulardakine benzer ve ucuzdur. Ancak uzun sürede açılması sistemin terk edilmesine neden olmuştur. Çamur sirkülasyonlu rotary sondaj en yaygın sistemdir. Matkap, drill-collar denilen ağırlık ve tijlerden ibaret sistem döndürülmekte ve çamur sirkalasyonu ile matkabın soğutulması, kesilen parçaların dışarıya  atılması ve kuyunun göçmemesi temin edilmektedir. Rotary sondaj makinasının kuyu sondajına başlamadan yapılması gereken en önemli işlem teraziye alınmasıdır. Makina mekanik veya hidrolik krikolarla kaldırılır, önden ve arkadan takozlanır ve her iki istikamette teraziye alınır.

     4). Bazı sağlam olmayan zeminlerde zaman içinde meydana gelebilecek oturmalara mani olmak için beton platformlar hazırlanmaktadır. Eğri delinmiş kuyular üzerinde önemle durmak gerekir, ideal olan düşeyden sapmamış kuyu olmakla beraber, pratikte her kuyuda bir miktar sapma vardır. Düşeyden sapmış kuyularda teçhiz borusu hiç inmeyebilir veya bir tarafa sürterek iner. Bu durumda çakıl zarfı tek taraflı ve yetersiz olmakta ve kuyu cidarına yaslanan filtre borusundaki delikler tıkanmakta, bu kısımdaki kil keki atılamadığından su girişi azalmakta ve randıman düşmektedir. Eğri kuyularda daha teçhiz borusu indirilirken kopmalar meydana gelebilir. Boru indirilse bile kuyunun silt çekmesi önlenemez. Bu yüzden kuyuda zaman içinde dolgular meydana gelir, pompa aşınır, verim düşer ve randıman alınamaz. Kuyunun sapmaması için DC (drill-collar, yani ağırlık) ve stabilizerler kullanılmakta dar çaplı pilot delikler açılarak daha sonra hole-opener denilen tarama matkapları ile genişletilmektedir. Yukarıdan pull-down denilen hidrolik baskılı makinalarda sapma çok daha fazla olmakdadır. Sert ve yumuşak formasyonların münavebeli yer  aldığı sahalarda, molozlu formasyonlarda ve jeolojik tabakaların yatay olmadığı durumlarda sapmalar daha kolay olur.

 

3. Sondaj Kuyularında Teçhiz

     Delme işlemi bitirildiğinde kuyunun teçhizine sıra gelmektedir. Her bir metre derinlikte alınan kırıntı numuneler değerlendirilerek filtre boruların konulacağı yerler kararlaştırılır. Pratik bir ifade ile teçhiz  borusunun rahatça indirilebilmesi ve kuyu cidarı ile boru arasındaki boşluğa yeterli çakıl zarfı yerleştirilebilmesi için kuyu çapı teçhiz çapının en az iki misli olmalıdır. Örneğin kuyuya 8 5/8" teçhiz borusu indirilecek ise kuyu çapı en az 15" olmalıdır. Sondaj boruları kuyu teçhizinde kullanılan PVC veya metal kökenli borulardır. PVC borular ile genellikle sacdan imal edilen metal borular arasında tercih yapılırken sahanın özelliği ve yeraltı suyunun kimyasal analizi dikkate alınmalıdır. Kalite bozukluğunun söz konusu olduğu sahalarda, tuzlu, acı ve PH dengesi bozuk olan asit karakterli sularda sac borular problem yaratmakta ve genellikle kısa sürelerde çürüyüp paslanıp kullanılmaz hale gelmektedir. Ayrıca bu borular özellikle içmesuyu kuyularında kirlenmelere de sebep olmaktadır. Bunun yanısıra PVC boruların en sakıncalı özelliği kolayca kırılması ve bükülmesidir. Bu borularla teçhiz edilmiş kuyularda eğrilikler meydana gelebilmektedir. Teçhiz sırasında önemli bir konu da borunun kuyuya ortalanmasıdır. Özellikle PVC teçhiz borularında ortalayıcı yayların kullanılması zorunludur. Sac teçhiz boruları daha rijit olmakla beraber bu tip borularda  da ortalayıcı (merkezleyici) yaylar kullanmakta büyük fayda vardır.

 

PVC borularla teçhiz edilecek kuyularda özellikle şu hususlara dikkat edilmelidir:

1. PVC boru kullanımı kalitesi bozuk, asit karakterli sahalarla sınırlı kalmalıdır.
2. Akma ve göçme olaylarının sıkça meydana geldiği konsolide olmamış, bağlantısız formasyonlarda yan basınçlar çok fazla olabileceğinden bu nevi sahalarda kullanılması sakıncalı görülmektedir.
3. Bu boruların teçhizi sırasında mutlaka ortalayıcı yaylar (Centrelizer) kullanılmalıdır.
4. Yıkama ve çakıllama esnasında boru askıda tutulmalıdır.
5. Pompa montajında ve demontajında dikkatli davranılmalı hareketler yumuşak ve yavaş olmalıdır.
6. Özellikle pompa monte edilmiş kuyularda dışarıdan düşebilecek ufak bir somun bile pompanın çekilmesi sırasında kuyu teçhiz borusunun yırtılmasına neden olabileceğinden kuyu ağızı sağlam bir şekilde kapatılmalıdır.

     Metal borular genellikle çelik sacdan imal edilmektedir. Bunun yanı sıra paslanmaz çelik borular da kullanılmakta ancak çok pahalı olduğu için tercih edilmemektedir. Sac borular manşonlu veya kaynak ağızlı olabilir. Daha sağlam, daha rijit borular olup kolay kolay kopmaz, eğrilmez ve bükülmezler.

 

Bu boruların teçhizde kullanılması durumunda dikkat edilecek hususlar;

     1. Her şeyden önce boru imal edilecek sac TSE standartlarına uygun olmalıdır.
     2. Et kalınlığı boru çapına uygun olarak 4-6-8 mm olmalıdır.
     3. Kaynak ağızı açılmış olmalıdır.
     4. Boruda ovallik olmamalı, kaynaklar muntazam olmalıdır.
     5. Borunun uç kısımları düzgün olmalıdır.

4. Yıkama ve Çakıllama      Kuyularda yıkama işlemi temiz su ile ve tabandan itibaren yapılır. İdeal yıkama Şekil 6'da gösterilen çalkalama pistonu ile yapılır. Piston en alttaki filtre borusunun hemen üzerine kadar indirilir ve pompa ile su basıldığında tabandan itibaren kuyu cidarına su gittiğine böylece emin olunabilir. Yıkama işleminin sonuna doğru kuyu çakıllanır. Pratikte, kullanılan çakıl, 5-15 mm çapında yuvarlak sert taşlardan oluşmuş, yıkanmış ve elenmiş olmalıdır, ayrıca suda erimemelidir.      Çakıllamanın faydaları aşağıda sıralanmıştır:      1. Kuyu cidarının yıkılmasını önler.      2. Silt, kum, kil gibi malzemelerin filtre yarıklarını tıkamasına mani olur.      3. İnce malzemelerin kuyu cidarı boyunca inerek tabandaki filtreyi tıkamasına mani olur.      4. Yine ince malzemelerin, filtre etrafına yığılıp su girişine mani olmasını önler.      5. Akifer tabakalardaki ince malzemelerin inkişaf sırasında dışarıya atılması nedeniyle meydana gelen boşlukları önler ve yıkıntılara mani olur.   5. İnkişaf      Sondajı tamamlanmış kuyuda yapılan temizlik ve geliştirme işlemlerine inkişaf denir. Yaygın olarak kuyu inkişafı için basınçlı hava kullanılır. Ancak daha önce bahsi geçen çalkalama pistonu en faydalı aletlerden birisidir. Çalkalama pistonu, kuyu çapından 1" küçük çapta 3 adet kolay kırılmayan ve kopmayan ağaç disk arasına, kuyu çapında kesilmiş 2 adet köselenin konulması ile yapılır. Yapılması ve kullanılması kolaydır. Takımın ucuna bağlanan piston en alttaki filtre borusunun hemen üzerindeki kapalı boru  içerisinde aşağı yukarı hareket ettirilerek filtre karşısındaki formasyona tıpkı bir emme basma tulumba gibi tesir ederek gözlerin açılmasını sağlar. Bu işlem bütün filtrelere yukarıya doğru uygulanır. Neticede kuyuda dolgular meydana geleceğinden basınçlı hava ile temizlik ve inkişafa devam edilir. Hava ile inkişaf Şekil 8'de görüldüğü gibi uygun inkişaf takımı ile yapılır. Teçhiz borusunun kolon borusu gibi kullanılarak kuyuya sadece hava borusu indirilmesine açık inkişaf, kolon borusu ve hava borusunun  beraber indirilmesine kapalı inkişaf diyoruz. Her iki durumda da inkişaf takımının su içerisinde kalan kısmının toplam takım uzunluğuna oranı %60 olmalıdır. Bu durumda randıman alınabilir. İnkişaf işlemi uygun kompresör ile ve kuyudan temiz su alınıncaya kadar devam eder. İnkişaf işlemi derinkuyu pompaları ile aşırı pompaj yapılarak da olabilir. Bu yöntem ancak statik su seviyesinin kuyu tabanına yakın olduğu ve havalı inkişafın netice vermediği durumlarda uygulanmalıdır. Anlatılanların dışında, özellikle kireçtaşı gibi formasyonlarda asit, patlayıcı madde ve kimyasal yöntemlerle de inkişaf işlemi yapılabilmektedir.   6. Pompa Tecrübeleri      İnkişaf işleminden sonra sondaj kuyularının hidrolik özelliklerini tespit amacıyla su verim deneyleri yapılmalıdır. İnkişafta alınan ön bilgiler ışığında uygun motopomp monte edilerek kuyudan su çekilmesi ve izlenmesine pompa tecrübesi diyoruz. Tecrübe iki şekilde yapılır:      1. Sabit debili pompa tecrübesi,      2. Kademeli pompa tecrübesi,      İdeal olanı her iki şekilde de tecrübenin yapılmasıdır. Elde edilen bilgiler neticesinde istihsal kuyusunun azami randımanla çalıştırılması ve uygun motopompun seçilmesi sağlanır.   7. Kuyu Logu      Kuyu logları sondaj kuyularının açılması esnasında karşılaşılan tüm olayların ve uygulanan tüm işlemlerin ayrıntılı yer aldığı bir bilgi formudur. Bir kuyu logunda; açılış tarihi, açan makina, kuyunun yeri, çapı, teçhiz planı, geçilen formasyonlar, inkişaf ve pompa tecrübesi değerleri ile kimyasal ve bakteriyolojik analiz neticeleri yer alır. Kuyu logları, kuyunun işletme safhasındaki olaylar ve karar açısından büyük önem taşır. Kuyu logu, pompa seçiminde, zaman içinde meydana gelebilecek dolguların, debi azalmalarının nedenleri ve çözümleri hakkında doğru kararlar alınmasına aynı zamanda her türlü tahlisiye işleminin doğru yapılmasına yardımcı olur.   8. Pompa Montajı      Her hangi bir sondaj kuyusuna pompa seçilmesinden önce kuyu logu dikkatli incelenmelidir. Ancak uygulamada kuyu sahibine log bile verilmediğine sıkça rastlanmaktadır. Bu nedenle sağlıklı bilgiler elde edilememekte ve uygun pompa sezorluklar ortaya çıkmaktadır. Bu durumda şu hususlara dikkat edilmelidir:      1. Kuyu çapı ve derinliği tahkik edilmelidir. Bunun için iki ucu konik sağlam yapılmış bir mastar kuyuya sağlam bir iple sarkıtılabilir. Bunun çapı kuyu çapından 1" küçük olmalıdır. Böylece kuyu çapı, kuyudaki kaynak çapakları veya borudaki ezilmeler tahkik edilmiş olur. Ayrıca kuyuda eğrilikler varsa fikir verebilir.      2. Teçhiz borusunun yüzeyde etrafı incelenerek kuyu çapı hakkında fikir edinilebilir. Ayrıca çakıllamaya bakılır.      3. Kompresörle temizlik ve inkişaf yapılıp yapılmadığı tetkik edilir.      4. Kimyasal analizler incelenir, yoksa fikir sahibi olmaya çalışılır. Ayrıca kuyudan temiz su alınıp alınamayacağı, silt sorunu bulunup bulunmadığı tetkik edilmelidir. Yapılan bu incelemeler sonucunda yine de sağlıklı bilgiler alınamıyorsa yeniden kompresörle temizlik ve inkişaf yaptırılmalıdır. Pompa tecrübesi yok ise inkişaf değerlerinden bir neticeye gidilebilir.        Kaynak: Abdurrahman TAŞLI (Jeofizik Mühendisi, Ankara - Ocak 1996)      URL: http://www.laynebowler.com.tr/yeralti.htm    TÜRKİYE'nin TOPRAK ve SU KAYNAKLARI TOPRAK KAYNAKLARI ( milyon ha ) Türkiye'nin Yüzölçümü (İzdüşüm Alanı).......................................................... .77,95 Tarım Alanı........................................................................................................ 28,05 Sulanabilir Alan.................................................................................................25,75 Ekonomik Olarak Sulanabilir Alan....................................................................8,50 Sulamaya Açılan Alan (1997 yılı başı brüt alan)...............................................4,543 DSİ'ce işletmeye açılan alan( 1997 yılı başı net alan ).....................................2,072 SU KAYNAKLARI Ortalama ( aritmetik ) Yıllık Yağış.................................................................. 642,6 mm Türkiye'ye düşen ortalama yıllık yağış miktarı...............................................501,0 km3 YERÜSTÜ SULARI Yıllık yüzey akış miktarı.................................................................................186,05 km3 Yıllık yüzey akış / Yağış oranı........................................................................ ...0,37 Yıllık tüketilebilir su miktarı........................................................................... .95,00 km3 Fiili yıllık tüketim.......................................................................................... ..29,55 km3 YERALTI SULARI Yıllık çekilebilir yeraltı suyu rezervi.................................................................12,3 km3 ( Yıllık güvenilir verim) DSİ'ce tahsis edilen yıllık miktar.................................................................... 8,8 km3 Fiili yıllık tüketim...............................................................................................6,0 km3 1 km3 = 1 milyar m3 1997 yılında yaklaşık 100 000 ha alanın sulama şebekesi tamamlanmıştır. 1998 yılında yaklaşık 80 000 ha alanın sulama şebekesi tamamlanacaktır. TÜRKİYE'DEKİ 26 NEHİR HAVZASININ YILLIK ORTALAMA VERİMLERİ Havza Adı Havza  Numarası Ortalama yıllık akış (km3) Potansiyel oranı % (***)Ortalama yıllık verim (1/s/km2) Fırat Havzası (*) 21 31.61 17.0 8.3 Dicle Havzası (**) 26 21.33 11.5 13.1 Doğu Karadeniz Havzası 22 14.90 8.0 19.5 Doğu Akdeniz Havzası 17 11.07 6.0 15.6 Antalya Havzası 09 11.06 5.9 24.2 Batı Karadeniz Havzası 13 9.93 5.3 10.6 Batı Akdeniz Havzası 08 8.93 4.8 12.4 Marmara Havzası 02 8.33 4.5 11.0 Seyhan Havzası 18 8.01 4.3 12.3 Ceyhan Havzası 20 7.18 3.9 10.7 Kızılırmak Havzası 15 6.48 3.5 2.6 Sakarya Havzası 12 6.40 3.4 3.6 Çoruh Havzası 23 6.30 3.4 10.1 Yeşilırmak Havzası 14 5.80 3.1 5.1 Susurluk Havzası 03 5.43 2.9 7.2 Aras Havzası 24 4.62 2.5 5.3 Konya Kapalı Havzası 16 4.52 2.4 2.1 Büyük Menderes Havzası 07 3.03 1.6 3.9 Van Gölü Havzası 25 2.59 1.3 5.0 Kuzey Ege Havzası 04 2.09 1.1 7.4 Gediz Havzası 05 1.95 1.1 3.6 Meriç - Ergene Havzası 01 1.33 0.7 2.9 Küçük Menderes Havzası 06 1.19 0.6 5.3 Asi Havzası 19 1.17 0.6 3.4 Burdur Gölleri Havzası 10 0.50 0.3 1.8 Akarçay Havzası 11 0.49 0.3 1.9 TOPLAM   186.05 100.0     (*)     Fırat nehri anakol yıllık akışı 30.25km3'dür. (**)   Dicle nehri anakol yıllık akışı 16.24km3'dür. (***) Bu değerler havzaların en mansabındaki baz istasyon akışlarından elde edilmiştir.   Kaynak: DSI Genel Müdürlüğü