The investigation of seawater intrusion of coastal aquifer in Karareis (Karaburun Peninsula)

Abstract

Seawater intrusion is a major problem to freshwater resources especially in coastal areas where fresh groundwater is surrounded and could easily be influenced by seawater. This study presents the development of conceptual and numerical model for the coastal aquifer of Karareis region in the western part of Turkey. The study also presents the interpretation and the analysis of the groundwater levels recorded by groundwater data loggers. Groundwater pumping from Karareis aquifer has increased significantly during the summer period to meet the agriculture and domestic water demands. Levels of groundwater were measured at nine locations in Karareis region; also water samples were collected and analyzed for some parameters. For this study SEAWAT code is used to solve the numerical model for the coupled density dependent flow system. The model was calibrated using the average of one-year dataset of collected groundwater levels. Model validation was handled using the average of groundwater levels measured over more one year. Five scenarios were tested to understand the effects of pumping and climate change on groundwater levels and seawater intrusion in the next ten years. The result of analysis demonstrated a high concentration of electrical conductivity and chloride along the coastal part of the study area. As a result of the numerical model, seawater intrusion will extent about 420 m towards the land in the next ten years of increased pumping scenario, while a little change in water level and TDS concentration was recognized in climate change scenario. Results also showed that reducing the pumping from Karareis wells will be necessary to protect the freshwater from contamination by seawater.

Deniz suyu girişimi, özellikle deniz tarafından çevrelenen kıyı akiferlerde, tatlı su kaynaklarını tehdit eden en önemli problemlerden biridir. Bu çalışma kapsamında, Türkiye’nin batısında bulunan Karareis bölgesindeki kıyı akiferi için kavramsal ve numerik modelleme çalışmaları yapılmış olup ayrıca spesifik olarak deniz suyu girişimini dikkate alan değişken yoğunluklu yeraltı suyu akım modelleme çalışması sunulmuştur. Bununla beraber akiferdeki yeraltı suyu seviyelerinin ölçümü ve tahminine yönelik çalışmalar da bu tez kapsamında değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmada, Karareis kıyı akiferinde yazın tarım ve günlük kullanıma bağlı olarak yeraltı suyu çekimi belirgin olarak artmakta olduğu saptanmıştır. Bölgenin hidrolojik ve hidrojeolojik parametrelerinin tayini için bölgede dokuz farklı lokasyonda yer alan sondaj kuyularında yeraltı suyu seviyesi ölçülmüştür. Kıyı akiferlerindeki deniz suyu girişimi etkisi altındaki yeraltı suyu akımları SEAWAT isimli matematiksel model sürümü ile belirlenmiştir. Model kalibrasyonu ve test için iki yıl boyunca kuyulardan düzenli ölçülen yeraltı suyu seviye verilerinden yararlanılmıştır. Gelecek on yıl için pompaj kuyularından su çekiminin, iklim değişiminin ve deniz suyu girişiminin yeraltı suyu seviyesine etkisini anlamak için beş senaryo test edilmiştir. Yapılan incelemelerde, çalışma alanının özellikle kıyı kesimlerinde, yüksek klorür konsantrasyonu ve elektriksel iletkenlik değerlerinin gözlendiği, deniz suyu girişiminin gelecek on yıllık artan su çekimi senaryosu kapsamında değerlendirilip modellenmesi sonucunda, bölgenin iç kesimlerine doğru 420 metreye kadar tuzlu su girişiminin ilerleyebileceği görülmüştür. Senaryo kapsamında yeraltı suyu seviyesinin veya TDS miktarının minimal düzeyde değişeceği ayrıca ortaya konulmuştur. Son olarak, Karareis bölgesi akiferinde yeraltı suyu çekiminin planlanması ile deniz suyu girişiminin tatlı suyu kaynaklarına etkisi azaltılmış olacak, bölgenin yeraltı suyu kaynaklarının niteliği ve niceliği korunmuş olacaktır.