Su kaynakları ve Jeofizik

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 (Şekil 2).

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 görüleceği gibi böyle sahalarda açılan sondaj
     kuyularında su seviyesi yükselecektir. Suyun kuyu ağzından 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 var olan zenginlikler değildir. Her
     havzanın yıllık beslenmesi ve çekilebilecek emniyetli su miktarı çok yaklaşık olarak
     hesaplanabilmektedir.

Bu etütler sonucunda;
     1. Sahada yeraltı suyunun bulunup bulunmadığı,
     2. Suyun çıkabileceği 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 rastgele 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 sirkülasyonu ile matkabın soğutulması, kesilen parçaların dışarıya
     atılması ve kuyunun göçmemesi temin edilmektedir. Rotary sondaj makinesinin kuyu sondajına
     başlamadan yapılması gereken en önemli işlem teraziye alınmasıdır. Makine mekanik veya hidrolik
     krikolarla kaldırılır, önden ve arkadan takozlanır ve her iki istikamette teraziye alınır (Şekil 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 (Şekil 5)
     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 stabili zerler kullanılmakta dar çaplı pilot delikler açılarak daha sonra
     hole-opener denilen tarama matkapları ile genişletilmektedir. Yukarıdan pull-down denilen hidrolik
     baskılı makinelerde sapma çok daha fazla olmazdadır. 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 içme suyu kuyularında kirlenmelere de
     sebep olmaktadır. Bunun yanı sıra 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. Şekil 7'de bu durum
     gösterilmiştir. 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. 1 km³ = 1 milyar m³
2. 1997 yılında yaklaşık 100 000 ha alanın sulama şebekesi tamamlanmıştır.
3. 1998 yılında yaklaşık 80 000 ha alanın sulama şebekesi tamamlanacaktır.

TÜRKİYE'DEKİ 26 NEHİR HAVZASININ YILLIK ORTALAMA VERİMLERİ

(*)     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