Natural groundwater recharge in the Alaşehir sub-basin (Gediz basin, Turkey)

Abstract

The increase in water utilization due to climate change in recent years, as well as excessively growing population causes to an increase in usage of groundwater and threatens water resources. Dams and artificial lakes are being constructed to ensure the sustainability of water resources, but there is much evaporation on large surface of these structures. Due to reason that the evaporation losses are not experienced, the groundwater recharge by direct rainfall becomes important. Groundwater recharge protects the water without too much evaporation in the basins and increases the potential of water resources and ensures sustainability. The aim of this study is to determine alluvial aquifer recharge in Alaşehir (Manisa) sub-basin using numerical and chemical methods. In addition to this aim, the mechanism of mixing of groundwater and geothermal fluid has also been examined. The Gediz Basin, located in the west of Turkey constitutes 2% of the country, has an important groundwater potential in the area where it is used. The Alasehir sub-basin, located in the southeast of the Gediz Basin and having extensive withdrawal for irrigation, constitutes the study area. Alluvial aquifer is the main groundwater bearing lithological unit in the plain. Twenty-five research wells, which is ranging from 20 m to 50 m in depth, were opened for the calculation of the recharge of the aquifer. Soil characterization was done on the core samples and the aquifer characterization was performed and the alluvial aquifer recharge was calculated. As a result, the recharge value of annual precipitation is range from 21.78 mm to 68.52 mm and average recharge from precipitation is 43.09 mm in the wells which are opened into the alluvium aquifer. According to the numerical model, this amount of recharge corresponds to 10% of the amount of annual rainfall. This estimated recharge ratio directly represents recharge from precipitation into the aquifer. According to the results of the chemical method, it is understood that the average recharge value from precipitation is 16.38%. In addition, the mixing ratio of the groundwater and geothermal fluid is 17% in the sub-basin. Keywords Aquifer Characterization, Alaşehir, Precipitation Recharge, Numerical Modelling

Son yıllarda iklim değişikliğine bağlı su kullanımının artması ve buna ek olarak aşırı nüfus artışı, yeraltısuyu kullanımını arttırmakta ve su kaynaklarını tehdit etmektedir. Su kaynaklarının sürdürülebilirliğinin sağlanması için barajlar ve yapay göller inşa edilmekte, ancak bu yapıların geniş yüzey alanlarında çok fazla buharlaşma görülmektedir. Dolayısı ile yeraltı suyunun, buharlaşma kayıplarının yaşanmadığı direkt yağış ile beslenen yeraltısuyu beslenmesi önem kazanmaktadır. Yeraltısuyu beslenmesi, havzalardaki suyu fazla buharlaşmadan korur ve su kaynaklarının potansiyelini artırıp, sürdürülebilirliğini sağlar. Bu çalışma kapsamında nümerik ve kimyasal metotlar kullanılarak, Alaşehir (Manisa) havzasında alüvyon akiferin beslenmesinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca yeraltısuyu ve jeotermal sistemin karışım mekanizması incelenmiştir. Türkiye’nin batısında yer alan ve ülkenin %2’sini oluşturan Gediz Havzası, önemli bir yeraltı suyu potansiyelinin olduğu ve kullanıldığı alan konumundadır. Gediz havzasının güneydoğusunda bulunan ve önemli sulama suyu çekiminin yapıldığı Alaşehir alt havzası çalışma alanını oluşturur. Çalışma alanında yer alan alüvyon akifer ise en önemli yeraltısuyu akiferidir. İçme ve sulama suyunun tamamına yakını bu akiferden karşılanır. Çalışma kapsamında akifer beslenmesinin hesaplanması için 25 noktada derinliği 20 m ile 50 m arasında değişen araştırma kuyuları açılmıştır. Karot örnekleri üzerinden zemin tanımlamaları yapılarak akifer karakterizasyonu yapılmış ve alüvyon akiferin beslenmesi hesaplanmıştır. Sonuç olarak, çalışma alanında alüvyon akifere açılan kuyulara uygulanan yıllık yağıştan beslenme değeri 21,78 mm ile 68,52 mm arasında değişmekte olup, ortalama yağıştan beslenme değeri 43,09 mm olarak elde edilmiştir. Nümerik modele göre elde edilen bu beslenme miktarı yağış miktarının %10’una karşılık gelmektedir. Bu beslenme doğrudan yağıştan süzülme değeri olarak ele alınmalıdır. Kimyasal yöntem sonuçlarına göre ortalama beslenme değerinin %16.38 olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca havzada yeraltısuyu ve jeotermal sistemin %17 oranında karışım miktarı elde edilmiştir.