Surface water quality modeling for best management practices - a case study from Bakırçay River Basin

Abstract

This study was carried out to analyze the water quality in the Bakırçay River basin, which is known to be exposed to intense industrial and agricultural pollutant loads. A mathematical model system called AQUATOOL was used to reveal the changes that the effects of anthropogenic and natural events in the basin will cause on the conservative water quality parameters and nutrients. Model results are given in wet (April) and dry (September) periods for 4 points determined from upstream to downstream in the basin on a spatial basis, and temporal evaluation is also given for 1 upstream river water body, 1 downstream river water body, and 1 lake water body. Seven best management practices scenarios were determined and implemented one after the other in the model. Spatially, the results reveal good water status for both the dry period and the wet period at the upstream points, while at the downstream points, all parameters except BOD5 and Dissolved Oxygen are found to be in poor condition. Besides, similar situations arise in spatial-based results, and despite the scenarios, parameters could not reach good water status except for the lake waterbodies. The improvement in lake results occurs due to dilution, not scenarios. With this study, the pollution load in Bakırçay River Basin and the effects it creates once again revealed that if the anthropogenic loads are not reduced, the water quality of the basin will reach irreversible points for many years. It is thought that this study can constitute a source document for decision-makers, especially in terms of efficiency comparisons in the best management scenarios to be applied.

Bu çalışma yoğun endüstriyel ve tarımsal kirletici yüklerine maruz kalındığı bilinen Bakırçay Nehir havzasındaki su kalitesini analiz etmek için gerçekleştirilmiştir. Havzada gerçekleşen antropojenik ve doğal olayların etkilerinin geleneksel su kalitesi parametreleri ve nutriyentler üzerinde yaratacağı değişimi ortaya koyabilmek adına AQUATOOL adı verilen matematiksel model kullanılmıştır. Model sonuçları mekansal bazda havza içerisinde menbadan mansaba belirlenen 4 nokta için yağışlı (Nisan) ve kurak (Eylül) dönem olarak verilmiştir. Ayrıca zamansal değerlendirme 1 menba nehir su kütlesi, 1 mansap nehir su kütlesi ve 1 göl su kütlesi için sunulmuştur. Literatürden belirlenen ve sıkça su kalitesi çalışmalarında kullanılan en iyi yönetim uygulamaları arasından 7 senaryo belirlenmiş ve modelde birbiri ardınca uygulatılmıştır. Mekansal bazda sonuçlar hem kurak dönem için hem de yağışlı dönem için menba noktalarda iyi su durumunda bulunabiliyorken, mansap noktalarda BOD5 ve Çözünmüş Oksijen hariç parametrelerin tamamı kötü durumdadır. Öte yandan mekansal bazlı sonuçlarda da benzer durumlar ortaya çıkmakta ve senaryolara rağmen göl su kütlesi sonuçları dışındaki parametreler iyi su durumuna ulaşamamışlardır. Göl sonuçlarındaki iyileşme ise senaryolar kaynaklı değil, seyrelme kaynaklıdır. Bu çalışma ile birlikte Bakırçay Nehir Havzasın'daki kirlilik yükü ve beraberinde oluşturduğu etkileri bir kez daha ortaya konulmuştur.Eğer antropojenik yükler azaltılmaz ise havza su kalitesinin uzun yıllar boyu geri dönülemez noktalara ulaşacağı görülmektedir. Bu çalışmanın karar vericilere özellikle uygulanacak en iyi yönetim senaryolarında verim karşılaştırmaları açısından bir kaynak teşkil edebileceği düşünülmektedir.