Nehir Suyu Kalitesi Gözlem Sonuçlarının Hidrolik ve Taşınım Modelleri Yardımıyla İncelenmesi

Bu çalışmanın amacı, matematiksel modellerin nehir suyu kalitesi izleme çalışmaları kapsamında üretilen saha gözlemleri ile kirletici ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesindeki kullanılabilirliğinin araştırılmasıdır. Çalışma TÜBİTAK tarafından desteklenen 115Y064 numaralı “Ergene Havzası Su Kalitesi Yönetimi İçin Kirletici Parmak İzine Bağlı Coğrafi Bilgi Sistemi Bazlı Karar Destek Sistemleri Geliştirilmesi” başlıklı projenin bir parçası olarak gerçekleştirilmiştir. Bu proje kapsamında Ergene Nehri’ne özgü hidrolik ve su kalitesi modelleri geliştirilmiş ve bu modeller ile Orman ve Su İşleri Bakanlığı’nın 2013 tarihli “Ergene, Akarçay, Gediz, Susurluk ve Sakarya Havzalarında Su Çerçeve Direktifi Kapsamında Su Kalitesi İzleme Projesi” bünyesinde toplanmış gözlem ve kirletici analiz sonuçları değerlendirilmiştir. Bu amaçla, saha çalışmalarının yapıldığı her bir mevsim temsil edilecek şekilde çalışan dört ayrı hidrolik ve su kalitesi modeli oluşturulmuştur. Bu modeller kapsamında, bor metalinin taşınımı çalışmaya konu olarak seçilmiştir. Matematiksel modelleme aracı olarak A.B.D. Çevre Koruma Ajansı (EPA) tarafından geliştirilmiş olan Storm Water Management Model (SWMM) kullanılmıştır. SWMM ile modelleme işlemine başlamadan önce çalışma sahası için gerekli olan verilerin tümü coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ortamında derlenmiş ve Ergene Havzası’nı kapsayan bir sayısal yükseklik modeli oluşturulmuştur. Bu model kullanılarak havza sınırları, akış kolları ve kanal boy kesitleri belirlenmiştir. Kanalların hidrolik özellikleri gözlem verileri ve literatürde önerilen bazı temel varsayımlar kullanılarak belirlenmiştir. Bu aşamanın ardından her bir mevsime ait debi ve kirletici yükleri için mekânsal takip şemaları oluşturulmuştur. Bu şemalar kullanılarak farklı noktalardan akarsu ağına giren su ve kirletici miktarları belirlenmiştir. Bu süreçlerin ardından oluşturulan SWMM modelleri çalıştırılmış ve modellenen nehir kolları için debi ve konsantrasyon dağılımı haritaları üretilerek elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Oluşturulan modeller yardımı ile sınırlı sayıdaki gözlem verisi kullanılarak gözlem noktalarının dışında kalan akarsu kollarındaki debi ve konsantrasyon değerleri tahmin edilmiştir.The objective of this study is to investigate the potential of using mathematical models in the investigation of pollutant measurement data and field observations produced through river water quality monitoring surveys. This study was conducted as a part of the project titled “Development of a Geographical Information System Based Decision-Making Tool for Water Quality Management of Ergene Watershed Using Pollutant Fingerprints”, which was funded by TUBITAK under project number 115Y064. This project includes the development of hydraulic and water quality models for the Ergene River. In this study, the observations and pollution analysis results obtained from another project conducted by The Ministry of Forestry and Water Works in the year 2013 with the title “The Project for Water Quality Monitoring in Ergene, Akarçay, Gediz, Susurluk and Sakarya Watersheds within the Scope of the Water Framework Directive” were investigated. For this purpose, four separate hydraulic and water quality models were developed so that each model is a representation of the corresponding season at which the field studies were conducted. Transport of the boron metal was chosen as the subject of the investigation. Storm Water Management Model (SWMM) developed by U.S. Environmental Protection Agency (EPA) was used as the mathematical modeling tool. Before starting the modeling process with SWMM, all the data required were compiled through geographic information systems (GIS) tools, and a digital elevation model covering the Ergene Basin was generated. Using this model, basin boundaries, flow channels and channel slopes were identified. Hydraulic properties of the channels were determined by using site data and some basic assumptions recommended in the literature. Then, spatial continuity diagrams were created to represent each season’s flow and pollutant loads. Using these diagrams, the amount of water and pollutants entering the river network from different locations were determined. SWMM models were run and the results were analyzed by generating flow and concentration distribution maps for the modeled river channels. With the help of the developed models, it was possible to estimate the flow and concentration values in the river sections that did not contain any observation points, using a limited number of observation data