Durağan Yeraltı Suyu Akım Şartlarında Beslenme Kuyularının Hidrolik Hesaplama Yöntemleri

Abstract

Dünya nüfusu hızla artmakta ve bu artış daha fazla su ihtiyacını beraberinde getirmektedir. Diğer taraftan dünyadaki kullanılabilir su kaynakları sınırlıdır. Sınırlı olan bu kaynaklar özellikle de yüzeysel olanlar günden güne artan kirlenmelere maruz kalmaktadırlar. Bu durumun neticesi olarak yüzeysel sulara alternatif veya arta kalan talebi karşılayacak diğer su kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu kaynaklar içinde diğerlerine göre faydası en fazla olanı yeraltı sularıdır. Bununla beraber yağış rejimlerinin ve arazi kullanım şekillerinin değişmesi sebebiyle yeraltı sularının doğal beslenmesi azalmaktadır. Yağışların daha şiddetli ve kısa süreli olması, bitki örtüsü ile kaplı veya çıplak zeminlerin yerlerini değişik yapıların alması sızma miktarını düşürmektedir. Doğal sızma miktarında bu şekilde azalmaların olması kaçınılmazdır. Bu durumda sızmada meydana gelen azalmayı telafi etmek veya yeraltı suyunu daha da zenginleştirmek ancak insan müdahalesi ile yani yapay yöntemlerle mümkündür. Yapay yöntemler yüzeysel ve yüzey altı olmak üzere iki kısımdır. Bu çalışmada yüzey altı yöntemlerden biri olan beslenme kuyuları kullanılarak, yeraltı suyunun yapay beslenmesi farklı bir yaklaşımla incelenmiştir. Çalışmada dairesel kesitli ve tam nüfuz eden beslenme kuyuları kullanılmıştır. Basınçlı ve basınçsız akiferlerde sürekli ve süreksiz beslenme durumları için durağan akım şartlarında analitik çözüm aranmıştır. Doğrusal Darcy Kanunu ve Kütlenin Korunumu İlkesi (Süreklilik Denklemi) kullanılarak, belirli kabuller ve sınır şartlarında hesaplamalar yapılmıştır. Sonuç olarak akiferlerdeki her iki durum için boyutsuz birer eşitlik elde edilmiştir. Bulunan denklemler için MATLAB programında kod hazırlanmış ve eşitlikteki parametrelerin değer aralıkları girilerek her bir akifer için standart beslenme düşümü-tesir yarıçapı ve standart beslenme düşümü-zaman grafikleri çıkarılmıştır. Bu grafikler yardımı ile basınçlı ve basınçsız akiferlerin yapay beslenmesi kıyaslanmış ve bir takım sonuçlar elde edilmiştir.

The world population increases sharply and this increment brings the need for much more water with itself. On the other hand, usable water resources on the earth are limited. These limited sources, especially the surface ones are exposed to day by day increasing pollutions. As a consequence of this situation, other sources are required instead of surface sources or supplying the remaining demand. Among these resources most useful ones are groundwater resources. Nevertheless, due to the change in rainfall regime and land use patterns natural recharge of them decreases. More intensive and shorter rainfalls, different type of places taking place of the bare or with vegetation covered grounds decreases the amount of infiltration. It is inevitable that this type of decline occurs in the amount of natural infiltration. In this situation it is just possible by human efforts, namely artificially, to compensate this reduction or to enrich the ground water. There are two types of artificial methods such as surface and subsurface. In this study artificial recharge of ground waters was investigated in a different approach, by using recharge wells which is one of the subsurface methods. Circular cross section and fully penetrating recharge wells were used in the work. In confined and unconfined aquifers, for continuous and discontinuous recharge conditions at steady state flow conditions analytical solutions were searched. By using the Linear Darcy Law and the principle of conservation of Mass (Continuity Equation), within some assumptions and limit conditions calculations were done. As a result, for both two cases in aquifers dimensionless single equations were obtained. By using obtained equations for each aquifer standard recharge decline vs. radius of influence and standard recharge decline vs. time graphics were plotted using MATLAB, by giving suitable intervals for the parameters given in those equations. By means of these plots artificial recharge of the confined and unconfined aquifers were compared and some results were obtained.