The development of a regional groundwater flow model for the Tahtali watershed

Abstract

In this study, a regional groundwater flow model was developed for the Tahtalıwatershed and surrounding area. The aim of the study was to determine thegroundwater elevations of the region using a mathematical model, and to obtain thespatial distribution of the seasonal groundwater decline. Model was run as twodimensionaland steady-state conditions by application in unconfined aquifer.Within the scope of this study, field work was conducted for the area between theNif Mountain and the Tahtalı dam reservoir in May and October 2007. Water tabledepths were measured at certain monitoring wells and these measurements were putinto a geographical information system along with other information relevant to themodeling study. Model inputs were obtained from field work results and fromliterature review. Hydraulic conductivity and groundwater recharge, which constitutethe key model parameters, were considered as calibration parameters. The modeldomain was divided into four recharge, and seven hydraulic conductivity zones. Awater budget-based precipitation-runoff model was used to calculate the rechargerate for the zone representing the Tahtalı watershed. Measured water table elevationsof May were used as targets in the calibration of the model, whereas Octobermeasurements were used in the verification. Model boundary conditions were alteredduring the verification process. Also, recharge rates of the model were reduced basedon precipitation records, considering the summer drought. Thereby, the model wasrun both for winter and summer conditions to calculate seasonal decline of thegroundwater levels.Groundwater elevation and flow direction maps were produced based onmodeling results. Water budget results of the model revealed that groundwaterrecharge comprised 20% of the total water input for the entire study area.Furthermore, it can be noted that there is a hydraulic connection between the Nif Mountain and the Tahtalı reservoir. The spatial distribution of the seasonalgroundwater decline was limited. Decline values were lowest in the Cumaovası plainand were highest in areas with relatively lower hydraulic conductivities.Bu çalışmada, Tahtalı havzası ve yakın civarı bölgeler için bölgesel bir yeraltısuyu akış modeli geliştirilmiştir. Çalışmadaki amaç; bölgedeki yeraltı suyuseviyelerinin matematiksel bir model yardımı ile belirlenmesi ve mevsimsel yeraltısuyu değişiminin alansal dağılımını belirlenmesidir. Model, iki boyutlu, kararlı akımkoşullarında ve yüzeysel akifere uygulanarak çalıştırılmıştır.Bu kapsamda, kuzeydoğuda Nif Dağ'ı ve güneyde Tahtalı gölü arasındaki çalışmaalanında Mayıs 2007 ve Ekim 2007 dönemlerinde arazi çalışmaları yapılmıştır.Tespit edilen yeraltı suyu seviye ölçüm noktalarında su tablası derinlik ölçümleriyapılmış ve bu ölçümler model çalışmaları için gerekli olan diğer bilgiler ile birliktebir coğrafi bilgi sisteminde düzenlenmiştir. Arazi çalışmalarından ve literatürdenelde edilen bilgiler doğrultusunda, model girdileri belirlenmiştir. Modelin en önemligirdilerini teşkil eden hidrolik iletkenlik ve beslenim değerleri, kalibrasyonparametreleri olarak ele alınmıştır. Beslenim parametresi dört ve hidrolik iletkenlikyedi ayrı alt bölge için incelenmiştir. Tahtalı havzasını temsil eden beslenim altbölgesinin yeraltı suyu besleniminin belirlenmesi için su bütçesi prensibine dayananmatematiksel bir yağış-akış modeli kullanılmıştır. Mayıs ayında ölçülen yeraltı suyuseviyeleri modelin kalibrasyonunda, Ekim ayı ölçümleri ise modelindoğrulanmasında kullanılmıştır. Doğrulama sürecinde modelin sınır koşullarıdeğiştirilmiştir. Ayrıca yaz mevsiminin kuraklığını dikkate alarak beslenim değerleride yağış verilerini baz alarak azaltılmıştır. Böylece hem kış, hem de yaz koşullarıiçin model çalıştırılıp, mevsimsel yeraltı suyu düşümü hesaplanmıştır.Yeraltı suyu akım model çıktıları ile yeraltı suyu seviye ve akım yönleri haritalarıoluşturulmuştur. Modelin bütçe hesaplamalarına göre, beslenimin tüm çalışmaalanına olan yeraltı suyu girdisinin %20 oluşturduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, yeraltısuyu akım yönü haritasına dayanarak Tahtalı gölü ve Nif dağı arasında hidrolik birbağlantının olabileceği bulunmuştur. Modelleme ile elde edilen mevsimel yeraltı suyu düşümleri incelendiğinde ise, düşümlerin konumsal olarak sınırlı değiştiğigörülmüştür. En küçük değişimler Cumaovası'nda gözlenirken, en büyük düşümlerhidrolik iletkenliği daha düşük olan bölgelerde gözlenmiştir.