ISPARTA İL MERKEZİ YERALTISUYU KALİTESİNİN JEOİSTATİSTİKSEL YÖNTEMLER KULLANILARAK COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ İLE HARİTALANMASI

Yeraltısuyu kalitesi, mekansal dağılıma bağlı olarak analiz edilmesi ve yönetilmesi gereken önemli bir çevresel unsurdur. Bu çalışmanın amacı, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve jeoistatistiksel algoritmalar kullanılarak Isparta il merkezinin yeraltısuyu kalitesinin değerlendirilmesine genel bir bakış sağlamaktır. Çalışmada suların kalsiyum (Ca2+), magnezyum (Mg2+), sodyum (Na+), klorür (Cl-), nitrat (NO3-), elektriksel iletkenlik (EC) ve sıcaklık (T) parametreleri kullanılmıştır. Yeraltısuyu kimyasal parametrelerinin dağılımlarındaki çarpıklığı azaltmak için veri dönüşüm işlemi gerçekleştirilmiş; kök ortalama kare hatasına (RMSE) dayalı en iyi yarıvariogram modelinin her su kalitesi parametresi için değiştiği görülmüştür. Yeraltısuyu kimyasının mekansal dağılımını haritalamak için ise normal kriging yöntemi uygulanmıştır. İçme suyu açısından TS 266 (2005)’e göre değerlendirilen örnekler için iki lokasyon hariç diğer tüm lokasyonlar kriterlere uygun olarak bulunmuştur. Uygun olmayan lokasyonlardaki (IC-3 ve IC-8) yüksek NO3- konsantrasyonlarının bölgedeki tarımsal faaliyetlere bağlı olduğu düşünülmektedir. Hazırlanan mekansal dağılım tahmin haritalarına göre bölgedeki suların EC, Ca2+ ve Mg2+ konsantrasyonları çalışma alanının kuzeyine doğru artış göstermektedir. Bölgedeki suların Ca2+, Mg2+, Na+, EC ve T parametreleri güçlü bir mekansal bağımlılığa, Cl- ve NO3- parametreleri ise orta mekansal bağımlılığa sahiptir.

Anahtar Kelimeler:

Yeraltısuyu kalitesi, coğrafi bilgi sistemleri, kriging, yarıvariogram, Isparta

GROUNDWATER QUALITY MAPPING OF ISPARTA CITY CENTER WITH GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEMS USING GEOSTATISTICAL TECHNIQUES

Groundwater quality is an important environmental factor that must be analyzed and managed depending on spatial distribution. The aim of this study was to provide an overview for assessing the groundwater quality of Isparta province center using Geographical Information System (GIS) and geostatistical algorithms. In this study calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), sodium (Na+), chloride (Cl-), nitrate (NO3-), electrical conductivity (EC) and temperature (T) parameters of waters were used. To reduce the skewness in the distributions of the groundwater chemical parameters, a data transformation process has been performed and it has been determined that the best semivariogram model based on the root mean square error (RMSE) changes for each water quality parameter. The normal kriging method has been applied to map the spatial distribution of groundwater chemistry. In terms of drinking water quality standards, all locations except for two locations have been found in accordance with the TS 266 (2005) criteria. High concentrations of NO3- in unsuitable locations (IC-3 and IC-8) were thought to be related to agricultural activities in the region. According to the spatial distribution prediction maps, EC, Ca2+ and Mg2+ concentrations of the waters in the region increase towards the northern part of the study area. Ca2+, Mg2+, Na+, EC and T parameters of the waters in the region have a strong spatial dependence whereas Cl- and NO3- parameters have medium spatial dependence.

Keywords:

Groundwater quality, geographical information systems, kriging, semivariogram, Isparta,

PDF

___

[1] NAS, B., BERKTAY, A., Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak Konya Kenti Yeraltısuyu Sertlik Haritasının Oluşturulması, Fatih Üniversitesi Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri, 13-14 Kasım 2001, 135-140, 2001.
[2] HAMAD, S. “Geostatistical Analysis of Groundwater Levels in the South Al Jabal Al Akhdar Area Using GIS”, Proceedings of 16th International Symposium GIS Ostrava, January 25-28, 2009, 1-10, Czech Republic, 2009.
[3] NWANKWOALA, H.O., ELUDOYIN, O.S., OBAFEMI, A.A., “Groundwater Quality Assessment and Monitoring Using Geographic Information Systems (GIS) in Port Harcourt, Nigeria”, Ethopian Journal of Environmental Studies and Management-EJESM, 5, 4, 583-596, 2012.
[4] ADHIKARY, S. K., SHARIF, A. A., DAS, S. K., SAHA, G. C., “Geostatistical Analysis of Groundwater Level Fluctuations in the Shallow Aquifer of Northwestern Bangladesh”, Proceedings of the 2nd International Conference on Civil Engineering for Sustainable Development (ICCESD), 14-16 February 2014, 390-399. Bangladesh, 2014.
[5] GHARBIA, A. S., GHARBIA, S. S., ABUSHBAK, T., WAFI, H., AISH, A., ZELENAKOVA, M., PILLA, F., “Groundwater Quality Evaluation Using GIS Based Geostatistical Algoritms”, Journal of Geosciences and Environment Protection, 4, 89-103, 2016.
[6] https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx?m=ISPARTA (erişim tarihi: 29.03.2018).
[7] DEMER, S., Isparta ve Yakın Çevresi Yeraltısularının Hidrojeolojik, Hidrojeokimyasal ve İzotop Jeokimyasal İncelenmesi ve İçme Suyu Kalitesinin İzlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (yayınlanmamış), 181s., Isparta. 2008.
[8] TS 266, Sular-İnsani Tüketim Amaçlı Sular, TS-266, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2005.
[9] MCNEELY, R.N., NELAMNIS, V.P., DWYER, L., Water Quality Source Book: A Guide To Water Quality Parameter, Inland Waters Directorates, Water Quality Branch, Ottawa, 1979.
[10] KARAMAN, M. E., “Isparta Güneyinin Temel Jeolojik Özellikleri”, Türkiye Jeoloji Bülteni, 33, 57-67, Ankara, 1990.
[11] KARAMAN, M. E., MERİÇ, E., TANSEL, İ., “Çünür (Isparta) Dolaylarında Kretase-Tersiyer Geçişi”, Akdeniz Üniversitesi Isparta Mühendislik Fakültesi Dergisi, 4, 80-100, Isparta, 1988.
[12] YALÇINKAYA, S., Isparta-Ağlasun (Burdur) Dolaylarının Jeolojisi. İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (yayınlanmamış), 176s., İstanbul, 1989.
[13] GÖRMÜŞ, M., ÖZKUL, M., “Gönen-Atabey (Isparta) ve Ağlasun (Burdur) Arasındaki Bölgenin Stratigrafisi”, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 1, 43-64, Isparta, 1995.
[14] IRLAYICI, A., Isparta Ovası Hidrojeolojisi ve Yeraltısuları ile İlgili Çevre Sorunları. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 93s. (yayınlanmamış), Isparta, 1993.
[15] DSİ, XVIII. Bölge Müdürlüğü, Isparta Ovası Hidrojeolojik Etüt Ön Çalışması, Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltısuları Şube Müdürlüğü, Isparta, 1993.
[16] KARAGÜZEL, R., IRLAYICI, A., “Groundwater Pollution in Isparta Plain-Turkey”, Environmental Geology and Water Sciences, Springer Verlag, 34/4, 303-308, Berlin, 1998.
[17] GUTNIC, M., MONOD, O., POISSON, A., DUMONT, J. F., Geologie Des Taurides Occidentales (Turquie). Mem. Soc. Geol. France, 137, 112 p, Paris. 1979.
[18] YALÇINKAYA, S., ERGİN, A., AFŞAR, Ö. P., TANER, K., DALKILIÇ, H., Batı Torosların Jeolojisi; Isparta Projesi Raporu, MTA Genel Müdürlüğü raporları (yayınlanmamış), MTA Rapor no 7898, Ankara, 131s., 1986.
[19] ŞENEL, M., 1:250 000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları, Isparta paftası, MTA yayınları No:4, 47 s., Ankara, 1997.
[20] POISSON, A., YAĞMURLU, F., BOZCU, M., ŞENTÜRK, M., “New Insights on the Tectonic Setting and Evolution Around the Apex of the Isparta Angle (SW Turkey)”, Geological Journal, 38, 257-282, 2003.
[21] ONGUN, A. R., Toprakların Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinin Jeoistatistiksel Yöntemlerle Uzaysal Değişkenliğinin Saptanması, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 141s., İzmir, 2008.
[22] YAPRAK, S., ARSLAN, E., “Kriging Yöntemi ve Geoit Yüksekliklerinin Enterpolasyonu”, HKM Jeodezi, Jeoinformasyon ve Arazi Yönetimi Dergisi”, 98, 36-42, 2008.
[23] MARKO, K., AL AMRI, N.S., ELFEKI, A.M.M., “Geostatistical Analysis Using GIS For Mapping Grounwater Quality: Case Study in the Recharge Area of Wadi Usfan, Western Saudi Arabia”, Arabian Journal of Geoscience, 7, 5239-5252, 2014.
[24] SINGH, A.K., MAHATO, M.K., NEOGI, B., TEWARY, B.K., SINHA, A., “Environmental Geochemistry and Quality Assessment of Mine Water of Jharia Coalfield, India”, Environmental Geology, 65, 49-65, 2012.
[25] HOUNSLOW, A.W., Water Quality Data: Analysis and Interpretation. Lewis Publishers, 54, 1995.
[26] EFFENDI, H., Water Quality Analysis for Living Aquatic Resources Management. Kanisius Press, Yogyakarta, Indonesia, 285p, 2003.
[27] BACK, W., “Hydrochemical Facies and Ground-Water Flow Patterns in Northern Part of Atlantic Coastel Plain”, U.S. Geol. Surv. Profess. Papers 488-A, 1-42. 1966.
[28] ŞİMŞEK, C., Torbalı Çevresinin Hidrojeolojisi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 123s., İzmir, 1998.
[29] ÖZTÜRK İ., TİMUR H., KOŞKAN U., Atıksu Arıtımının Esasları-Evsel, Endüstriyel Atıksu Arıtımı ve Arıtma Çamurlarının Kontrolü, T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı, İstanbul, 2005.
[30] METCALF & EDDY, Wastewater Treatment, Disposal and Reuse (fourth edition), Editor: Tchobanoglous, George and Burton, Franklin L. and Stensel, H. David. Mc Graw Hill Publishing, 2003.
[31] KİTİŞ, M., BEYHAN, M., TOSUN, İ., HARMAN, B. İ., YİĞİT, N. Ö., Isparta Yöresindeki Evsel Atıksu Arıtma Tesislerinin İncelenmesi ve Tarımsal Sulama Amacıyla Rehabilitasyon Protokollerinin Belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi, Proje Sonuç Raporu (Proje No: SDÜ BAP YUUP-03), 47s., Isparta, 2007.
[32] ATABEY, E., Tıbbi Jeoloji. Jeoloji Mühendisleri Odası Yayınları, 134 s., Ankara, 2005.
[33] AKPINAR, K., “Dünyada ve Türkiye’de Suyun Kullanımı ve Geleceğimiz için Önemi. Sağlık Bakanlığı Temel Sağlık Hizmetleri Genel Müdürlüğü Hizmetiçi Eğitimi”, 6-16. Yalova, 2005.
[34] FEWTRELL_L., “Drinking_Water_Nitrate,_Methemoglobinemia, and Global Burden of Disease: A Discussion”, Environmental Health Perspectives, 112, 14, 1371-1374, 2004.
[35] MANISH, K., RAMANATHAN, A., RAO, M.S., KUMAR, B., “Identification and Evaluation of Hydrogeochemical Processes in the Groundwater Environment of Delhi, India”, Environmental Geology, 50, 1025-1039, 2006.
[36] HALOI, N., SARMA, H. P., “Heavy Metal Contaminations in the Groundwater of Brahmaputra Flood Plain: An Assessment of Water Quality in Barpeta District, Assam (India)”, Environental Monitoring Assessment, 184, 10, 6229-6237, 2012.
[37] CEDERSTORM, D. J., “Genesis of Groundwater in the Coastal Plain of Virginia”, Environ Geology, 41, 218–245, 1946.
[38] APPELO, C. A. J., “Multicomponent Ion Exchange and Chromatography in Natural Systems”, Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 34, 1, 193-227, 1996.
[39] KAMRANI, S., REZAEI, M., AMIRI, V., SABERINASR, A., “Investigating the efficiency of information entropy and fuzzy theories to classification of groundwater samples for drinking purposes: Lenjanat Plain, Central Iran”, Environmental Earth Science, 75, 1370, DOI/10.1007/ s12665-016-6185-1, 2016.
[40] WARRICK, A.W., MYERS, D.E., NIELSEN, D.E., Geostatistical Methods Applied to Soil Science, In A. Klute (ed), Methods of Soil Analyses Part I: Physical and Mineralogical Methods, (pp 53-57). American Society of Argonomy-Soil Science Society of America, Madison, WI 53711, USA, 1986.
[41] REESE, R.E., MOORHEAD, K.K., “Spatial Characteristics of Soil Properties Along an Elevational Gradient in a Carolina Bay Wetland”, Soil Science Society of America Journal, 60, 1273-1277, 1996.
[42] BOURGAULT, G., JOURNEL, A.G., RHOADERS, L.D., CORWIN, D.L., LESCH, S.M., “Geostatistical Analysis of a Salinity Data Set”, Advances in Agronomy, 58, 241-292, 1996.
[43] GOOVAERTS, P., “Geostatistics in Soil Science: State of the Art and Perspectives”, Geoderma, 89, 1-2, 1-45, 1999.
[44] BOCCHI, S., CASTRIGNANO, A., FORNARO, F., MAGGIORE, T., “Application of Factorial Kriging for Mapping Soil Variation at Field Scale”, European Journal of Agronomy, 13, 295-308, 2000.
[45] ÖZTAŞ, T., Jeoistatistiğin Toprak Bilimlerindeki Önemi ve Uygulanışı, İlhan Akalan Toprak ve Çevre Sempozyumu, Cilt I, 271-280, 1995.
[46] BAŞKAN, O., Gölbaşı Yöresi Topraklarının Mühendislik, Fiziksel Özellik İlişkilerinde Jeoistatistik Uygulaması, Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2004.
[47] Li, H. B., Reynolds, J. F., “On Definition and Quantification of Heterogeneity”, Oikos, 73, 280-284, 1995.
[48] MEHRJARDI, R.T., JAHROMI, M.Z., MAHMODI, S., HEIDARI, A., “Spatial Distribution of Groundwater Quality with Geostatistics”, World Applied Sciences Journal, 4, 1, 9-17, 2008.
[49] NAYANAKA, V.G.D., VITHARANA, W.A.U., MAPA, R.B., “Geostatistical Analysis of Soil Properties to Support Spatial Sampling in a Paddy Growing Alfisol”, Tropical Agricultural Research, 22, 1, 34-44, 2010.
[50] CAMBARDELLA, C. A., MOORMAN, T. B., NOVAK, J. M., PARKIN, T. B., KARLEN, D. L., TURCO, R. F., KONOPKA, A. E., “Field Scale Variability Soil Properties in Central Iowa Soils”, Soil Science Society America Journal, 58, 1501-1511, 1994.
[51] JOHNSTON, K., HOEF, J. M. V., KRIVORUCHKO, K., LUCAS, N., ArcGIS® 9: Using ArcGIS® Geostatistical Analyst, 2001.