KONYA KAPALI HAVZASINDA YERALTI SUYU ÇEKİLMESİ ve

KONYA KAPALI HAVZASINDA YERALTI SUYU ÇEKİLMESİ ve OLASI SONUÇLARININ J EODEZİK YÖNTEMLERLE İZLENMESİ A. ÜSTÜN 1 , E. TUŞAT 2 , R. A. ABBAK 1
1
Selçuk Üniversitesi, Mühendislik‐Mimarlık Fakültesi, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. Bölümü
42075 Kampus/Konya, [email protected], [email protected]
2
Selçuk Üniversitesi, Çumra Meslek Yüksek Okulu,
Çumra/Konya, [email protected] Özet
Yaklaşık 55 000 km 2 lik bir alanı kaplayan Konya Kapalı Havzası tarımsal ve endüstriyel üretim
açısından Türkiye’nin önemli merkezlerinden biri konumundadır. Bölge yeraltı sularındaki hızlı çekilme
nedeniyle büyük bir ekolojik ve çevre felaketinin eşiğindedir. Küresel ısınma, nüfus artışı, yeraltı
suyunun aşırı ve yanlış kullanımı ve diğer çevresel faktörlerden kaynaklanan bu azalma bölgede yaşayan
üç milyona yakın nüfus ve diğer canlı türlerinin geleceğini doğrudan etkilemektedir. Bu nedenle yeraltı
ve yerüstü olmak üzere su kaynaklarının yönetimine ilişkin çalışmaların hızla hayata geçirilmesi ve olası
sonuçların en aza indirgenmesi kapsamında yer bilimlerini ilgilendiren tüm disiplinlerde acil bir
işbirliği gerekmektedir.
Bu çalışmada Konya Kapalı Havzasına dağılmış su kuyularına ilişkin zaman dizisi verileri yardımıyla
yeraltı su seviyelerinde gözlenen değişim ortaya konulmakta; bulgular diğer meteorolojik verilerle
birlikte değerlendirilerek gelecekteki olumsuz sonuçlar tahmin edilmektedir. Kuyu verilerine göre bazı
yerlerde 1 m’ye varan yıllık su seviyesindeki düşüşün oldukça anlamlı olduğu değerlendirilmektedir. Bu
azalmaya bağlı olarak dünyadaki benzer havzalarda olduğu gibi havza genelinde zemin deformasyonu
(çökme) beklenmektedir. Ayrıca bazı lokal alanlarda çok kısa zaman içerisinde gerçekleşen obruk
oluşumları (birkaç yüz metrelik çap ve derinliğe sahip) gözlenmektedir. Bütün bu gözlemler ve sonuçlar
göz önüne alındığında, bölgenin olası zemin deformasyonlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi gerektiği
ortaya çıkmaktadır. Bu çerçevede öncelikle havzayı kapsayan bir GPS izleme ağının oluşturulması ve
periyodik GPS gözlemlerinin gerçekleştirilmesi öngörülmüştür. Bu çalışmada 6 noktalı olarak tesis
edilen GPS ağı ve yapılan test ölçülerinin ilk sonuçları sunulmaktadır. Ayrıca proje kapsamında
gerçekleştirilmesi öngörülen InSAR yönteminin deformasyon çalışmalarına katkısı değerlendirilmektedir.
Anahtar kelimeler : Konya Kapalı Havzası, yeraltı suyu, arazi çökmesi, deformasyon ölçmeleri, GPS
ağı. GROUNDWATER WITHDRAWAL IN KONYA CLOSED BASIN and GEODETIC MONITORING OF POSSIBLE CONSEQUENCES Abstract
Konya Closed Basin that covers about 55 000 km 2 has an important position in view of agricultural and
industrial production of Turkey. The basin is on the threshold of a great hazard ecologically and
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 52 KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
environmentally because of the decline of its groundwater. The decline resulted by global warming,
rising of population, the over‐ and mis‐use of and other environmental factors directly affects the future
of people and other species living in the region. Hence, it is need an urgent cooperation of all disciplines
concerning the Earth sciences in sense putting the studies rapidly on the management of surface and
ground waters and reducing the negative consequences.
In this study, the variability of groundwater levels using by the observed time series in the wells scattered
into Konya Closed Basin is presented and the unfavorable outcomes in the future are estimated by means
of findings and other meteorological parameters. According to the well data, it has been interpreted that
the decline of 1 m/year in the groundwater levels in some parts of the basin is significant. Depending on
the consequences of those findings it is expected that a surface deformation (subsidence) like similar
basins in the world occurs. Moreover, some local obruks (i.e. carstic depressions), which have the size
and depth of several hundred meters, have been observed in short time periods. Consequently, taking
into account all observations and their results, a requirement appears for monitoring the possible
subsidence of Konya Closed Basin by geodetic techniques. In this context, the establishment of a GPS
network surrounding the basin has been anticipated for monitoring the deformations mentioned above.
Here, GPS processing results of such a network with 6 points are given based on the GPS carrier phase
the measurements. And also, the contribution of the InSAR method into detection of surface deformation
is being evaluated.
Keywords: Konya Closed Basin, groundwater, subsidence, deformation measurements, GPS network 1. Giriş Küresel ısınma ve buna bağlı kuraklık, içinde bulunduğumuz yılda toplumsal gündemimizi meşgul eden konuların başında yer almış; özellikle üç büyük şehirde karşılaşılan problemler, suyun ve onun akılcı yönetiminin canlıların yaşamındaki önemini bizlere bir kez daha hatırlatmıştır. Sorunun ne kadar ciddi olduğu ve gelecekte ne tür riskleri beraberinde getireceği Hükümetlerarası İklim Değişimi Paneli 2007 raporunda açıkça görülmektedir (IPCC, 2007). Raporda küresel ısınmanın olası sonuçları 100 yıllık bakış açısı içerisinde belirli senaryolara göre ele alınmakta; başta su problemleri olmak üzere, bazı canlı türlerinin yok olması ve göçlerin başlama olasılıklarına vurgu yapılmaktadır. Türkiye’nin bulunduğu coğrafyada ise; değişik senaryolar çerçevesinde ortaya konulan tahminler, bölgesel yağış rejimindeki değişime bağlı olarak belirli bölgelerde kuraklık, orman yangınları ve çölleşme riskinin artacağını göstermektedir. Yağışların Akdeniz ve Ege’de azalırken, Karadeniz’de artış eğilimi göstereceği düşünülmektedir. Türkiye’deki iklim değişiklikleri, duyarlılık değerlendirmesi ve uyum tedbirlerinin anlatıldığı “İklim Değişikliği Birinci Ulusal Bildirimi”nde tüm bu öngörüler dile getirilmiştir (Apak ve Ubay, 2007). Sorunlara ülkemiz ölçeğinde daha yakından bakıldığında, küresel ısınma ile birlikte adı en çok anılan bölgelerden biri Konya Kapalı Havzası (KKH)’dır. Bölgenin önemi, Türkiye’nin tarımsal ve endüstriyel girdisine yaptığı katkıda yatar. Ancak bu katkı, neredeyse tamamen su kaynaklarına ve onun sürdürülebilirliğine bağlıdır. Geniş tarım alanlarına sahip bölgede tarımsal sulamanın çok büyük bir kısmı yeraltı sularından sağlanmaktadır. İklimdeki olası değişiklikler ve hızlı nüfus artışı gibi etkenlerin gelecekte su kaynaklarının daha fazla tüketilmesine neden olması kaçınılmazdır. Nitekim, bölgeye dağılmış yeraltı kuyularındaki 30-40 yıllık yeraltı su seviyelerinde yer yer 1 m’ye varan anlamlı bir düşüş gözlenmektedir (Göçmez ve İşçioğlu, 2004; Doğdu vd., 2007; Üstün vd., 2007). Günümüzdeki yağışların havzadaki yeraltı suyunu beslemede yetersiz kaldığı, bugün kullanılan suyun büyük ölçüde jeolojik geçmişteki serin ve nemli
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 53
KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
iklim koşullarında oluştuğu Bayarı vd. (2004) tarafından gerçekleştirilen su yaşı analizleriyle ortaya konulmuştur. Yeraltı sularının çekilmesi nedeniyle akifer sistemlerde meydana gelen daralma (sıkışma), bu sistemlerin üzerindeki zeminde düşey yönlü bir deformasyon (çökme) oluşturabilmektedir. Akifer sistemleri daraldığı bilinen dünyanın başka yerlerindeki benzer örnekler göz önüne alındığında, KKH için böyle bir durumla karşılaşmak olasıdır. Yerkabuğunda kısmi çökme olaylarının görüldüğü bazı örnekler ve bunların jeodezik yöntemlerle izlenmesi hakkında daha detaylı bilgi Phien­wej vd. (2006), Abidin vd. (2007) ve Galloway ve Hoffmann (2007)’de bulunabilir. Akifer sistemleriyle ilişkili zemin çökmelerinin belirlenmesi ve izlenmesinde genellikle GPS (Global Positioning System) ve InSAR (INterferometric Synthetic Aperture Radar) tekniklerinden yararlanılmaktadır. Yeterli sıklıktaki yer kontrol noktalarında gerçekleştirilen tekrarlı GPS gözlemleri söz konusu noktalardaki değişimin konuma ve zamana bağlı parametrelerini belirler. InSAR, yeryüzündeki belirli bir bölgenin sayısal yükseklik ya da deformasyon haritasını çıkaran radar tekniğidir . Bir uydudan gönderilen ve yerden geri yansıyan sinyallerinin faz farkları radar görüntüsünü meydana getirir. Massonnet ve Feigl (1998) radar enterferometresinin çalışma esaslarını ve yerbilimlerinde kullanım olanaklarını ayrıntılı bir biçimde tanıtmaktadır. Bu çalışmada, Konya Kapalı Havzası’nda yeraltı sularının çekilmesine bağlı düşey deformasyonların belirlenmesine yönelik tesis edilen jeodezik deformasyon ağını ve bu ağda gerçekleştirilen GPS ölçülerinin ilk sonuçları verilmektedir. Diğer taraftan, InSAR yönteminin KKH için kullanılabilirliği benzer çalışmalardaki uygulama sonuçları göz önüne alınarak değerlendirilmektedir. 2. KKH ve Yeraltı Su Seviyelerindeki Değişim Konya, Aksaray, Karaman ve Niğde illerini içine alan Konya Kapalı Havzası 55 380 km 2 lik yüzölçümüyle Türkiye’nin en büyük kapalı havzasıdır (Şekil 1). Güneyi Toros dağları ile çevrili olmakla birlikte, topraklarının yaklaşık %65’i tarımsal amaçlı kullanıldığından Türkiye’nin tahıl ambarı olarak nitelendirilir. Yüzey su kaynaklarının açık denizlere akmaması en belirgin özelliğidir ve bu karakterini yaklaşık 5 milyon yıldır koruduğu ifade edilmektedir. Geniş düzlüklere sahip havzanın iç kesimi taşkınların getirdiği gölsel karbonatlı çökellerden oluşmaktadır. Yüzeyden derinlere doğru ise yeraltı suyunun tutulduğu karstik boşluklar (akifer) içeren karbonatlı kayalar yer almaktadır (Bayarı vd., 2004). Beslenmesini büyük oranda Toroslar’dan gerçekleştiren KKH hidrojeolojik yapısı itibariyle büyük bir yeraltı suyu potansiyeline sahiptir. Karstik boşluklar zamanla genişler ve üzerindeki toprak katmanlarını taşıyamayacak bir seviyeye gelir. Yüzeydeki toprak katmanlarının çökmesi sonucunda “obruk” adı verilen büyük çukurlar oluşur. Özellikle Obruk Platosunda (havzanın ortasında) görülen bu tür çukurların boyutları birkaç yüz metrelik genişlik ve derinliğe ulaşabilmektedir. Obruklardan bazılarının içi yeraltı suyuyla doludur (örn. bak. Şekil 2) ve tarımsal sulama için öteden beri kullanılagelmektedir. Bunlar Şekil 1’de mavi noktalarla gösterilmiştir. Konya Kapalı Havzasındaki obruklar ve oluşum nedenleri hakkında ayrıntılı bir çalışma yapan Pekkan (2004), bu tür obrukların kısa zaman içerisinde (birkaç günde) oluşabileceğini ifade etmiş; son yıllarda Toroslar’ın eteklerinde yeni oluşumların gözlendiğini raporlamıştır.
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 54 KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
Şekil 1: Konya Kapalı Havzası KKH yarı­kurak iklim yapısıyla, yıllık 300-600 mm arasında değişen miktarda yağış alır. Artan insan nüfusu, tarımsal ve endüstriyel amaçlı aşırı su kullanımı ve diğer faktörler göz önüne alındığında, belirtilen rakamların su kaynaklarını beslemekte yetersiz kalacağı açıktır. Suya olan talebin her geçen gün arttığı KKH’de yeraltı sularının geleceği ve buna bağlı eko­sistem ciddi bir tehdit altındadır. Devlet Su İşleri 4. Bölge Müdürlüğü’nce işletilen 24 adet kuyuya ilişkin yeraltı su seviyesi ölçümleri bu endişeyi doğrulamaktadır. Aylık su seviyesi verileri bazı istasyonlarda 1960’lı yıllardan beri kaydedilmektedir. Söz konusu 24 kuyunun tamamında yeraltı su seviyesinde düşüş gözlenmiştir (ortalama 0.77 m). Kuyulardaki zaman dizilerine ayrı ayrı bakıldığında, çoğu kuyuda düşüşün doğrusal olmadığı başka bir deyişle zaman içerisinde hızının arttığı belirlenmiştir (örn. bak. Şekil 3). Doğdu vd. (2007) KKH’deki meteoroloji kayıtlarını 1929’dan günümüze değin incelemiş ve 1980’li yılların başından itibaren havzada önemli yağış azalması belirlemişlerdir. Uzun dönemli (>30 yıl) gözlem yapılan 11 kuyuya ilişkin yeraltı su seviyelerindeki azalmalar da buna paralellik göstermektedir. Şekil 2: Kızören Obruğu
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 55 KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
Şekil 3: Alakova (Meram) kuyusunda yeraltı su seviyesi değişimi 3. Konya Kapalı Havzasında Deformasyon Çalışmaları Bir önceki bölümde ortaya konulan yeraltı su seviyesindeki büyük azalmanın önemli sonuçlarından biri de KKH’de düşey yönlü deformasyon olasılığıdır. Yeraltı suyunu tutan akiferlerdeki su hacminin azalması ile birlikte, akiferlerde şekil deformasyonunun (büzülme, daralma) meydana gelmesi beklenen bir durumdur. Bu etki yüzeyde çökmelerin görülmesine neden olur. KKH’de bu tür yüzey deformasyonların gerçekleşip gerçekleşmediği, gerçekleştiyse değişimin konumsal ve zamana bağlı büyüklüğü jeodezik yöntemlerle belirlenebilir. Bu kapsamda yararlanılabilecek yöntemler GPS, InSAR, hassas nivelman, gravimetri ve diğer teknikleridir. Burada sadece GPS ve InSAR teknikleri ele alınacaktır. Havzada bugüne değin yürütülen deformasyon çalışmaları kapsamında GPS tekniğinden yararlanılmıştır. Oluşturulan GPS ağı, test ölçüleri ve elde edilen ilk sonuçlar yöntemin uygulanabilirliği ve geliştirilmesi açısından tartışmaya açılacaktır. InSAR tekniği ise diğer uygulama sonuçları çerçevesinde değerlendirilecek ve KKH için kullanılabilirliği analiz edilecektir. 3.1 GPS Çalışmaları Yeraltı suyu çekilmesine bağlı zemin çökmelerinin belirlenmesinde hedef, çalışma sahasına uygun biçimde dağılmış yer kontrol noktalarının yüksekliklerinin periyodik olarak belirlenmesidir. GPS ortalama yer elipsoidine göre yüksek konum doğruluğu veren ölçme tekniğidir. İki nokta arasındaki elipsoidal yükseklik farkı 5-20 mm arasında değişen duyarlık düzeyinde belirlenebilir (bak. Kleijer, 2005). Ölçme ve değerlendirme stratejisi, duyarlık değerlerin üzerinde belirleyici rol oynar. Bu tür çalışmalarda birkaç mm’den birkaç metreye ulaşabilen düşey deformasyon büyüklüklerinin güvenilir şekilde kestirilebilmesi için GPS stratejisi çok iyi planlanmalıdır.
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 56 KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
Öncelikle işe en başta GPS noktalarının seçimi ile başlanmalıdır. Yeraltı suyunun yoğun olarak kullanıldığı bilinen bir başka deyişle su seviyesinde azalma görülen bölgeler nokta yerlerinin seçimini kolaylaştırır. GPS ölçmelerinde yükseklik hatalarını en aza indirgemenin yollarından biri, kontrol noktalarının pilye tesis olarak inşa edilmesidir. Şekil 4: Konya Kapalı Havzası GPS test ağı (mavi) ve su kuyuları (kırmızı) KKH’de düşey yönlü deformasyonların belirlenmesine yönelik çalışmalara 2005’in sonlarına doğru GPS için yer kontrol noktalarının seçimi ile başlanmıştır. Havzanın belirli bir kısmını (yaklaşık 40×70 km) kapsayan 6 altı noktalı GPS ağı oluşturulmuştur (Şekil 4). Çalışma sahası içindeki varolan pilyelerden oluşan bu ağa Harita Genel Komutanlığı’nca işletilen TUSAGA (Tulusal Sabit GPS ağı) noktası da eklenmiştir. 2006 yılının Mart ve Temmuz aylarında gerçekleştirilen 2’şer günlük GPS kampanyalarıyla iki periyotluk GPS verisi toplanmıştır. Bugünlerde 3. periyot ölçülerinin gerçekleştirilmesi planlanmaktadır. Ölçülerde eş zamanlı olarak çalıştırılan 6 Trimble 5700 alıcısı ve Zephyr jeodezik antenleri kullanılmıştır. Her oturumda 15 sn’lik gözlem aralıklarıyla yaklaşık 8-10 saatlik süreyle GPS sinyalleri izlenmiştir. GPS ölçülerinin değerlendirilmesi ilk başta alıcının kendi yazılımı yardımıyla yapılmıştır. Her oturum diğer oturumlardan bağımsız olarak değerlendirilmiş ve bir noktaya göre dengelenen koordinatlar
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 57 KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
karşılaştırılmıştır. Bağımsız dengeleme sonuçlarına göre yükseklik bileşeni hatası 2 mm civarındadır. Oldukça iyimser olduğu bilinen iç duyarlık değerine karşılık, bağımsız oturumların karşılaştırılmasından hesaplanan yükseklik hatası (tekrarlanabilirlik) ise 9 mm olarak bulunmuştur. GPS yükseklik hatasının 5 mm düzeyinde gerçekleşmesi projede öngörülen önemli hedeflerden biridir. Bu hedef, düşey yönde 5 mm’ye kadar gerçekleşen konum değişikliklerinin kestirilebileceği anlamına gelir. Bu nedenle, GPS ölçmelerinde ve değerlendirmede stratejinin geliştirilmesine yönelik önlemler alınacaktır. Bu kapsamda, akademik bir yazılımla çalışılması, atmosferik modellemenin daha iyi yapılması ve hassas yörünge bilgilerinin değerlendirmede kullanılması gibi birkaç öncelikli sonuca varılmıştır. Ayrıca GPS ölçümleri sırasında alıcı (anten) yüksekliğinin 1 mm’den daha iyi belirlenmesi ve sinyal kesilmesi, yansıması gibi olumsuz etkenlerin en alt seviyede tutulması gerekmektedir. Tablo 1: GPS noktalarında Mart ve Temmuz (2006) ayları arasındaki koordinat farkları Nokta CUMR ISTK
OLMZ SRYN
SUTC
Kuzey 4
-1 3
-6
-2
Doğu -1
4
-4 -1 -4 Yukarı -8 -8 10 18 10 Tablo 1 birinci ve ikinci peryotlar arasındaki dengelenmiş koordinat farklarını göstermektedir. Yükseklik bileşenindeki konum değişikliği 5 aylık süre içerisinde -8 ile 18 mm arasında değişmektedir. KONY noktasına göre noktaların ikisinde yükselme (CUMR ve ISTK), diğer üçünde alçalma görülmektedir. Yukarıda yükseklik bileşeni için bulunan 9 mm’lik konum hatası, periyotlar arasındaki farkların anlamlılık düzeyini düşürmektedir. Olası bir hareketin 5 aylık süre yerine daha uzun aralıklı ölçülerle ortaya çıkarılması daha kuvvetle muhtemeldir. Ayrıca sabit nokta olarak seçilen KONY istasyonu her ne kadar dağlık alanda olsa da havza içerisinde kalmaktadır. Dolayısıyla dayanak noktasının (ya da noktalarının) havza dışında seçilmesi gerekebilir. 3.2 Düşey Yönlü Deformasyonların InSAR Tekniği ile İzlenmesi Bir havzayı ilgilendiren arazi çökmelerinin tespit çalışmalarında, GPS’nin zayıf yanlarından biri, kontrol noktası yoğunluğunun (sıklığının) çoğu kez yetersiz kalmasıdır. Örneğin KKH için her 100 km 2 ’de bir kontrol noktasının bulunması göz önünde alındığında tüm havza için 550 noktaya gereksinim vardır. Bunun uygulamada gerçekleştirilebilir yanı hemen hemen hiç yoktur. İşte böyle bir durumda, en etkili yöntem yaklaşık 15 yıllık bir geçmişe sahip InSAR tekniğidir. SAR görüntülerindeki nokta yoğunluğu, en küçük resim elemanı olan piksellerle tanımlanır. Piksellerin konumsal çözünürlüğü onlarca metreye kadar düştüğünden, SAR görüntüleri milyonlarla ifade edilen nokta yoğunluğuna sahip olur. Bu sayede çok geniş alanların izlenmesi kolaylaşır. SAR enterfometresinin temel kullanım amacı yeryüzündeki topoğrafik kitlelerin yüksekliklerinin elde edilmesidir. Aynı yörüngede fakat farklı zamanlarda alınan SAR görüntülerindeki aynı piksellere karşılık gelen faz değerleri farkı (enterferogram) topoğrafyadaki değişimi yansıtır. Şekil 5 bir maden sahasındaki düşey yönlü yüzey deformasyonlarının InSAR tekniğine dayalı enterferogram görüntüsü yardımıyla nasıl modellendiğine örnektir. Resimde renk konturlarının sıklaştığı alanlar çökme ya da yükselmeyi göstermektedir. Bu teknikle, yer kabuğundaki düşey yönlü değişim çok yüksek bir çözünürlükte 1 cm seviyesinde belirlenebilmektedir (Massonet ve Fiegl, 1998; Pritchard, 2006). Maden arama, yeraltı
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 58 KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
sularındaki değişim, sel, toprak kayması, volkanizma, plaka tektoniği vb. kaynaklı her türlü yüzey deformasyonlarının izlenmesi InSAR tekniğinin uygulama alanları içindedir. Şekil 5: SAR görüntülerinden elde edilen enterferogram InSAR uygulamaları için veri toplayan uydular 1990’lı yılların başından itibaren fırlatılmaya başlamıştır. Bunlardan ERS­1 (1991), JERS­1 (1992), RADARSAT­1 ve ERS­2 (1995) C­band algılayıcılara sahiptir. 2002 yılında fırlatılan Envisat uydusu gelişmiş C­band algılayıcısı ile mm düzeyindeki yükseklik değişimlerini saptayabilmektedir. ALOS­PALSAR (2006) ve TerraSAR­X (2007) gibi güncel uydular ise L­ ve X­band algılayıcılarla donatılmıştır. Yeraltı sularının aşırı çekilmesi neticesinde akifer sistemlerinde meydana gelen geçici ve kalıcı deformasyona bağlı zemin çökmelerinin izlenmesinde InSAR tekniğinin başarıyla uygulandığı örnekler vardır. Bunlardan ilki Galloway vd. (1998) tarafından Kaliforniya Antilop Vadisi, Mojave Çölü’nde gerçekleştirilen çalışmadır. 1000 km 2 lik alanı kapsayan bu çalışmada, ERS­1 uydusundan elde edilen 1993-1995 yılları arasındaki radar verilerinden yeraltı sularının çekilmesine bağlı akifer sistemi sıkışması ve 2 m’ye varan çökmeler belirlenmiştir. Sonuçların geleneksel yöntemlerle (GPS ve hassas nivelman) de tutarlılık gösterdiği görülmüştür. İkinci örnek, zemin deformasyonu 1935 yılından beri jeodezik yöntemlerle gözlenen Las Vegas Vadisi’dir. Birleşik Devletler’in en hızlı büyüyen bu metropolünde yeraltı suları 60 yılda (1912-1972) 70 m çekilmiştir. 1992-1999 yılları arasındaki 40’tan fazla enterferogram yardımıyla geniş bir alana yayıldığı gözlenen kalıcı deformasyonların yanı sıra elastik (mevsimsel) deformasyonlar da ortaya çıkarılmıştır (Hoffmann vd., 2001). Bu çalışmanın bir başka özelliği, elde edilen sonuçlar akifer sistemin elastik kapasite katsayısının kestirilmesi için kullanılmıştır. Son örnek ise komşumuz İran’ın kuzey­doğusundaki Masshad Vadisi’ndendir. InSAR, nivelman ve GPS teknikleriyle gözlem altına alınan bu vadideki zemin çökmesi 1960’lardan bu yana 60 m düştüğü bilinen yeraltı su seviyesi ile ilişkilendirilmektedir (Motagh vd., 2007). 2003-2005 yılları arasını kapsayan 10 adet enterferogram yardımıyla 27 cm/yıl hızındaki çökme InSAR tekniğiyle belirlenmiş ve sonucun sürekli GPS istasyonlarından elde edilen çökme değeriyle (22 cm/yıl) tutarlı olduğu sonucuna varılmıştır. İşte sözü edilen bütün bu başarılı örnekler InSAR tekniğini kullanmanın KKH için ne kadar anlamlı olduğunu ortaya koymaktadır. Sonuç olarak bu çalışmada SAR görüntüleriyle KKH’deki olası zemin çökmelerinin izlenmesinin uygun olacağı değerlendirilmektedir.
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 59 KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
4. Sonuç ve Öneriler 1980’li yılların başından itibaren Konya Kapalı Havzasında gözlenen yeraltı suyunun çekilmesindeki en önemli faktörlerin insan kaynaklı olduğu bilinmektedir. Tarımsal ve endüstriyel amaçlı aşırı su kullanımı ve var olanların kirletilmesi, sera gazı salınımına bağlı küresel iklim değişiklikleri havzanın su kaynaklarını dolayısıyla eko­sistemin geleceğini tehlikeye sokan en önemli nedenlerdir. Su kaynaklarının sürdürülebilirliği ancak ve ancak disiplinler arası çalışmayla yürütülebilecek geniş kapsamlı yönetim programı ile sağlanabilir. Bu çerçevede havzadaki su kaynaklarına bağlı bütün bileşenler dikkatle izlenmeli ve olası olumsuz sonuçlarına karşı hızla önlem alınmalıdır. KKH’daki yıllık 1 m’ye varan yeraltı suyu çekilmesi ve buna bağlı akifer sistemlerindeki kalıcı ve geçici (mevsimsel) değişimler pek çok sorunu beraberinde getirmektedir. Bunlardan biri, olası zemin çökmeleridir. Başta Amerika Birleşik Devletleri olmak üzere dünyanın pek çok ülkesindeki su havzalarında zemin çökmeleri gözlenmektedir. Bu tür yüzey deformasyonlarının yaratacağı en önemli tehdit yol, su, kanal, yerleşim alanı, sanayi tesisleri gibi yeraltı ve yerüstü yapılara vereceği zarardır. Ortaya konulan tehdidin ne kadar ciddi olduğu KKH’de görülen obruklardan anlaşılmalıdır. Çok kısa zamanda oluştuğu bilinen obrukların yerleşim alanlarında da oluşma potansiyeli her zaman vardır. Bütün bu olasılıklar göz önüne alındığında olası yer çökmelerinin jeodezik yöntemlerle izlenmesi gereği kaçınılmazdır. Bu çalışmada KKH için başlatılan GPS ve InSAR tekniklerine dayalı zemin çökmelerinin izlenmesi projesi hakkında bilgi verilmiştir. İlk ölçüleri 2006 yılında gerçekleştirilen GPS deformasyon ağı ile düşey yöndeki konum değişikliklerinin izlenmesi amaçlanmıştır. Elde edilen iki peryotluk ön değerlendirme sonuçlarına göre 10 mm’nin üzerindeki düşey yönlü konum değişimlerinin belirlenebileceği sonucuna varılmıştır. Ancak havzanın büyüklüğü göz önüne alındığında sadece GPS tekniği deformasyonların izlenmesinde yetersiz kalmaktadır. Üstelik geçmişe dönük veri elde etme olanaksızlığının yanı sıra tesis ve ölçme işlemleri ekonomik olarak pahalı ve yoğun emek gerektirmektedir. InSAR tekniği ise dünyadaki uygulama örneklerinden öğrenildiği kadarıyla hem konumsal çözünürlük hem doğruluk açısından son derece başarılıdır. Ayrıca 1990’lı yıllardan günümüze değin uydu verilerine erişme olanağı bu yöntemin en önemli avantajlarından biridir. Teşekkür Bu çalışmada kullanılan 24 kuyuya ilişkin yeraltı su seviyesi gözlemleri DSİ 4. Bölge (Konya) Müdürlüğü’nden temin edilmiştir. Hak Harita (Adnan Kılınç) arazi çalışmalarına GPS alıcılarıyla destek vermiştir. Kaynaklar Abidin, H. Z., Andreas, H. Djaja, R., Darmawan, D. Gamal, M. (2007) Land subsidence characteristics of Jakarta between 1997 and 2005, as estimated using GPS surveys, GPS Solutions, DOI 10.1007/s10291­ 007­0061­0. Apak, G. ve Ubay B. eds. (2007) Türkiye İklim Değişikliği Birinci Ulusal Bildirimi, Çevre ve Orman Bakanlığı Raporu, Ankara, 274s.
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 60 KKH’da yeraltı suyu çekilmesi ve olası sonuçlarının jeodezik yöntemlerle izlenmesi
Bayarı, S., Özyurt, N., Kilani, S. (2004) Konya Gölün’nden Konya Çölü’ne: Karbon­14 yaşları ışığında Konya Kapalı Havzası yeraltı sularının geleceği, Yeraltı suyunun Kullanımı, Problemler ve Çözüm
Yolları, 22–24 Aralık 2004, Konya, 19–28. Doğdu, M. Ş., Toklu, M. M., Sağnak, C. (2007) Konya Kapalı Havzası’nda yağış ve yeraltı suyu seviye değerlerinin irdelenmesi, I. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi–TİKDEK 2007, 11–13 Nisan 2007, İstanbul. Galloway, D., L., Hudnut, K.,W., Ingebritsen, S., E., Phillips, S., P., Peltzer, G., Rogez, F., Rosen, P., A. (1998) Detection of aquifer­system compaction and land subsidence using interferometric synthetic aperture radar, Antelope Valley, Mojave Desert, California, Water Resources Research, 34 (10): 2573– 2585. Galloway, D. L. ve Hoffmann, J. (2007) The application of satellite differential SAR interferometry­ derived ground displacements in hydrogeology, Hydrogeology Journal, 15: 133–154. Göçmez. G, ve İşçioğlu, A. (2004) Konya Kapalı Havzasında yeraltı suyu seviye değişimleri, Yeraltı
suyunun Kullanımı, Problemler ve Çözüm Yolları, 22–24 Aralık 2004, Konya, 9–18. Hoffmann, J., Zebker, H. A., Galloway, D. L. Amelung, F. (2001) Seasonal subsidence and rebound in Las Vegas Valley, Nevada, observed by synthetic aperture radar interferometry, Water Resources Research, 37 (6): 1551–1566. IPCC (2007) Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report (AR4), http://en.wikipedia.org/wiki/IPCC_Fourth_Assessment_Report Karaca, M. ve Şen, Ö. L. (2007) Küresel Isınma: Gerçekler ve Belirsizlikler, http://climate.eies.itu.edu.tr/html/kureselisinma.html Kleijer, F. (2005) Troposphere Modeling and Filtering for Precise GPS Leveling, PhD Thesis, Publications on Geodesy 56, Netherlands Geodetic Commission, Optima Grafische Communicatie, the Netherlands. Massonnet, D. ve Feigl, K. L. (1998) Radar interferometry and its applıcatıon to changes in the Earth’s surface, Reviews of Geophysics, 36 (4): 441–500. Motagh, M., Djamour, Y., Walter, T. R., Wetzel, H. U., Zschau, J. Arabi, S. (2007) Land subsidence in Mashhad Valley, northeast Iran: results from InSAR, levelling and GPS, Geophysical Journal
International, 168, 518–526. Phien­wej, N., Giao P. H., Nutalaya, P. (2006) Land subsidence in Bangkok, Thailand, Engineering
Geology, 82: 187–201. Pritchard, M. E. (2006) InSAR, a tool for measuring Earth’s surface deformation, Physics Today, July, 68–69. Üstün, A., Abbak, R. A., Yiğit, C. Ö., Tuşat, E. (2007) Trend and Correlation Analysis of Groundwater Levels in Konya Closed Basin, 24th IUGG General Assembly, Earth: Our Changing Planet, 2–13 July 2007, Perugia, Italy.
3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu
24 ‐26 Ekim 2007, Selçuk Üniversitesi – Konya 61