Su Kaynakları ve Jeofizik

Su Kaynakları ve Jeofizik

Yer altı Suyu, Önemli ve İstifade Şekilleri

Yeryüzüne düşen yağmur ve eriyen kar sularının derelerden akarak göllere veya denizlere ulaştığını hepimiz biliriz. Yeryüzünde buharlaşarak atmosfere çıkan ve bulutları oluşturan su daha sonra yoğunlaşarak tekrar yeryüzüne dönmektedir. Buna yağış diyoruz. İşte bu yağışların bir kısmı sel olarak göl veya denizlere gitmekte, bir kısmı bitkiler tarafından emilmekte, bir kısmı tekrar buharlaşmakta, bir kısmı ise geçirimli yer katmanlarına sızmaktadır. Bizi ilgilendiren yer altı suyu işte böyle geçirimli yer katmanlarına sızarak oluşmaktadır.

Bir sahada yer altı suyu vardır diyebilmek için üç ana koşulun bir arada olması gerekir:

      1.Beslenme sahası, yani yağmur sularının üzerine düşerek yeraltına bir kısmının sızacağı saha.

      2. Paröz yani boşluklu bir ortam. Bu ortam kum, çakıl gibi taneli formasyonlar veya kaya çatlakları olabilir. Kayalar içerisinde yer altı suyu taşımaya en uygun olan kireç taşlarıdır. Atmosferden bir miktar CO² alan yağmur suyu kireçtaşı üzerine düştüğünde yatay tabaka ve düşey çatlakları olan kireçtaşına sızmakta ve zaman içerisinde çok büyük boşluk sistemlerini oluşturmaktadır.

Bu sistemlerde yer altı nehirleri, göller bile meydana gelebilmektedir. Bu sistemlere karstik sistem denir ve bunlar yer altı sularının en bol bulunabileceği ortamları teşkil ederler.

      3. Üçüncü ana koşul ise boşluklu veya çatlaklı ortama sızan suların yeraltında depolanabileceği, birikebileceği bir yapının var olmasıdır. Bütün bu şartların en iyi anlatmanın yolu içine kum ve çakıl doldurulmuş bir banyo küvetidir. Burada banyo küvetinin yüzeyi geçirimsiz tabakayı, kum ve çakılın üst yüzeye beslenme sahası, içindeki kum-çakıl boşluklu ortamı (yani akiferi), banyo küvetinin yapısı ise rezervi yani yer altı suyu deposunu oluşturur.

Bu örnekler bazı ana kavramları kolayca anlatmak için verilmiştir. Esasında olay tabiatta çok daha karmaşıktır. Yer altı suları dinamik bir yapıya sahiptir, beslenir0 depolanır, boşalır. Su tablasının belli bir eğimi vardır ve toplanan su belli bir istikamette hareket ederek membaları beslemektedir.

Yer altı suyu banyo küveti örneğinde olduğu gibi her zaman serbest bir şekilde bulunmaz, genellikle hapsedilmiş ortamlarda bulunur. Bunlara mahsup (hapsedilmiş) yer altı suyu denir. Yani suyu tutan tabaka (akifer) iki geçirimsiz zon arasında sıkılmıştır. Şekil 3’te görüleceği gibi böyle sahalarda açılan sondaj kuyularında su seviyesi yükselecektir. Suyun kuyu ağzından akması halinde artezyen, daha aşağılarda kalması halinde ise semi-artezyen kuyular denir.

Kısaca bilgi verdiğimiz yer altı suyu kaynakları, dünya nüfusunun artması sebebi ile sulama, içme suyu, kullanma suyu ve sanayi suyu rezervleri olarak her geçen gün önem kazanmaktadır. Özellikle yer üstü sularının kifayetli olmadığı ortamlarda her geçen gün yer altı suları daha çok kullanılır hale gelmektedir.

Tabii yer altı suyu rezervler bitmek tükenmek bilmeyen veya yoktan var olan zenginlikler değildir. Her havzanın yıllık beslenmesi ve çekilebilecek emniyetli su miktarı çok yaklaşık olarak hesaplanabilmektedir.

Devlet 10 metreden daha derin kuyuları tıpkı maden yataklarında olduğu gibi kamu malı kabul etmiş ve yer altı suyundan istifadeyi izine bağlamıştır. Bu izin DSİ tarafından verilmektedir. İzinsiz açılan kuyular, yukarıda bahsi geçen kullanılabilir emniyetli su rezervi hesaplarını alt üst ettiği gibi bir çok sahada, kullanılmaması gereken kötü kaliteli suların bilinçsizce araziye verilerek nebatların kuruması, verimin düşmesi ve arazinin çoraklaşmasına neden olmaktadır. Bugün kuyu açılabilecek sahalar jeolojik etütlerle belirlenmekte, ayrıca çeşitli yer altı problemi jeofizik etütlerle çözülmekte ve bilinçli yaklaşımlarla kuyu açılmaktadır.

     Bu etütler sonucunda;

     1.Sahada yer altı suyunun bulunup bulunmadığı,

     2.Suyun çıkabileceği derinlik,

     3.Yeraltında suyu tutan tabaka,

     4.Suyun tuzluluk (NaCl), acılık (CaSO4) veya diğer kirlenmelere maruz kalıp kalmadığı, dolayısıyla ise yarayıp yaramayacağı anlaşılabilmektedir.

     Böylece boş yere yatırım yapılması önlenmiş olur. Buda milli ekonomiye katkı demektir. Özellikle sahil kesiminde deniz suyu girişimi tehlike teşkil ettiğinden rasgele sondaj kuyuları açılmaktadır.

 Kuyu Sondajı

Yeraltındaki su, maden, petrol gibi zenginliklerden istifade amacıyla açılan dar ve derin kuyulara sondaj kuyusu diyoruz. Yeraltın suyundan istifade amacıyla açılan sondaj kuyuları üçe ayrılır;

      1.Çakma Kuyular,

      2.Darbeli sistemle açılan kuyular,

      3.Rotary sistemle açılan kuyular;

Çakma kuyular yumuşak alüvyon arazilerde yer altı suyunun satıda yakın olduğu ve tek filtre ile netice alınabilen akiferin kum çakıl gibi temiz seviyelerden teşekkül ettiği durumlarda iyi neticeler verebilmektedir. Ucuza ve basit bir yöntemle olup çakılan borunun içinden klapeli beyler kovası ile bandaki malzeme boşaltılarak boruyu sağa sola oynatarak istenilen seviyeye indirmek suretiyle açılmaktadır. Büyük molozlar balta denilen özel aletlerle kırılmaktadır.

Darbeli sistem sondaj kuyuları kireçtaşı gibi sağlam zeminlerde açılmaktadır. Sistem çakma kuyulardakine benzer ve ucuzdur. Ancak uzun açılması sistemin terk edilmesine neden olmuştur.

Eğri delinmiş kuyular üzerinde önemle durmak gerekir, ideal olan düşeyden sapmamış kuyu olmakla beraber, pratikte her kuyuda bir miktar sapma vardır. Düşeyden sapmış kuyularda teçhiz borusu hiç inmeyebilir veya bir tarafa sürterek iner. Bu durumda çakıl zarfı tek taraflı ve yetersiz olmakta ve kuyu cidarına yaslanan filtre borusundaki delikler tıkanmakta, bu kısımdaki kil keki atılamadığından su girişi azalmakta ve randıman düşmektedir. Eğri kuyularda daha teçhiz borusu indirilirken kopmalar meydana gelebilir. Boru indirilse bile kuyunun silt çekmesi önlenemez. Bu yüzden kuyuda zaman içinde dolgular meydana gelir, pompa aşınır, verim düşer ve randıman alınamaz. Kuyunun sapmaması için DC (drill-color,yani ağırlık) ve stabilizerler kullanılmakta dar çaplı pilot delikler açılarak daha sonra holeonpener denilen tarama matkapları ile genişletilmektedir. Yukarıda pull-down denilen hidrolik baskılı makineler de sapma çok daha fazla olmaktadır. Sert ve yumuşak formasyonların münavebeli yer aldığı sahalarda, molozlu formasyonlarda ve jeolojik tabakaların yatay olmadığı durumlarda sapmalar daha kolay olur.

 Sondaj Kuyularında Teçhiz

Delme işlemi bitirildiğinde kuyunun teçhizine sıra gelmektedir. Her bir metre derinlikte alınan kırıntı numuneler değerlendirilecek filtre boruların konulacağı yerler kararlaştırılır. Pratik bir ifade ile teçhiz borusunun rahatça indirilebilmesi ve kuyu çapı teçhiz çapının en az iki misli olmalıdır. Örneğin kuyuya 8 5/8” teçhiz borusu indirilecek ise kuyu çapı en az 15” olmalıdır.

Sondaj boruları kuyu teçhizinde kullanılan PVC veya metal kökenli borulardır. PVC borular ile genellikle sacdan imal edilen metal borular arasında tercih yapılırken sahanın özelliği ve yer altı suyunun kimyasal analizi dikkate alınmalıdır. Kalite bozukluğunun söz konusu olduğu sahada, tuzlu, acı ve PH dengesi bozuk olan asit karakterli sularda sac borular problem yaratmakta ve genellikle kısa sürelerde çürüyüp paslanıp kullanılmaz hale gelmektedir. Ayrıca bu borular özellikle içme suyu kuyularında kirlenmelere de sebep olmaktadır. Bunun yanı sıra PVC boruların en sakıncalı özelliği kolayca kırılması ve bükülmesidir.

Bu borularla teçhiz edilmiş kuyularda eğrilikler meydana gelebilmektedir.

Teçhiz sırasında önemli bir konu da borunun kuyuya ortalanmasıdır. Özellikle PVC teçhiz borularında ortalayıcı yayların kullanılması zorunludur. Saç teçhiz boruları daha rijit olmakla beraber bu tip borularda da ortalayıcı (merkezleyici) yaylar kullanılmakta büyük fayda vardır.

PVC borularla teçhiz edilecek kuyularda özellikle şu hususlara dikkat edilmelidir:

1. PVC boru kullanımı kalitesi bozuk, asit karakterli sahalarla sınırlı kalmalıdır.

2. Akma ve göçme olaylarının sıkça meydana geldiği konsolide olmamış, bağlantısız formasyonlarda yan basınçlar çok daha fazla olabileceğinden bu nevi sahalarda kullanılması sakıncalı görülmektedir.

3. Bu boruların teçhizi sırasında mutlaka ortalayıcı yaylar (Centrelizer) kullanılmalıdır.

4. Yıkama ve çakıllama esnasında boru askıda tutulmalıdır.

5. Pompa montajında ve demontajında dikkatli davranılmalı hareketler yumuşak ve yavaş olmalıdır.

6. Özellikle pompa monte edilmiş kuyularda dışarıdan düşebilecek ufak bir somun bile pompanın çekilmesi sırasında kuyu teçhiz borusunun yırtılmasına neden olabileceğinden kuyu ağzı sağlam bir şekilde kapatılmalıdır.

Metal borular genellikle çelik saçtan imal edilmektedir. Bunun yanı sıra paslanmaz çelik borular da kullanılmakta ancak çok pahalı olduğu için tercih edilmemektedir. Sac borular manşonlu veya kaynak ağızlı olabilir. Daha sağlam, daha rijit borular olup kolay kolay kopmaz, eğrilmez ve bükülmezler. Bu boruların teçhizde kullanılması durumunda dikkat edilecek hususlar;

1. Her şeyden önce boru imal edilecek saç TSE standartlarına uygun olmalıdır. 
2. Et kalınlığı boru çapına uygun olarak 4-6-8 mm olmalıdır. 
3. Kaynak ağzı açılmış olmalıdır. 
4. Boruda ovallik olmamalı, kaynaklar muntazam olmalıdır. 
5. Borunun uç kısımları düzgün olmalıdır. 

 Yıkama ve Çakıllama

Kuyularda yıkama işlemi temiz su ile ve tabandan itibaren yapılır. İdeal yıkama Şekil 6’da gösterilen çalkalama pistonu ile yapılır. Piston en alttaki filtre borusunun hemen üzerine kadar indirilir ve pompa ile su basıldığında tabandan itibaren kuyu cidarına su gittiğine böylece emin olunabilir. Yıkama işleminin sonuna doğru kuyu çakıllanır. Pratikte, kullanılan çakıl, 5-15 mm çapında yuvarlak sert taşlardan oluşmuş, yıkanmış ve elenmiş olmalıdır, ayrıca suda erimemelidir.

Çakıllamanın faydaları aşağıda sıralanmıştır:

1. Kuyu cidarının yıkılmasını önler. 
2. Silt, kum, kil gibi malzemelerin filtre yarıklarını tıkamasına mani olur. 
3. İnce malzemelerin kuyu cidarı boyunca inerek tabandaki filtreyi tıkamasına mani olur. 
4. Yine ince malzemelerin, filtre etrafına yığılıp su girişine mani olmasının önler. 
5. Akifer tabakalardaki ince malzemelerin inkişaf sırasında dışarıya atılması nedeniyle meydana gelen boşlukları önler ve yıkıntılara mani olur. 

 İnkişaf

Sondajı tamamlanmış kuyuda yapılan temizlik ve geliştirme işlemlerine inkişaf denir. Yaygın olarak kuyu inkişafı için basınçlı hava kullanılır. Ancak daha önce bahsi geçen çalkalama pistonu en faydalı aletlerden birisidir. Çalkalama pistonu, kuyu çapında 1” küçük çapta 3 adet kolay kırılmayan ve kopmayan ağaç disk arasına, kuyu çapında kesilmiş 2 adet köselenin konulması ile yapılır. Yapılması ve kullanılması kolaydır. Takımın ucuna bağlanan piston en alttaki filtre borusunun hemen üzerindeki kapalı boru içerisinde aşağı yukarı hareket ettirilerek filtre karşısındaki formasyona tıpkı bir emme basma tulumba gibi tesir ederek gözlerin açılmasını sağlar. Bu işlem bütün filtrelere yukarıya doğru uygulanır. Neticede kuyuda dolgular meydana geleceğinden basınçlı hava ile temizlik ve inkişafa devam edilir.

Hava ile inkişaf uygun takımı ile yapılır. Teçhiz borusunun kolon borusu gibi kullanılarak kuyuya sadece hava borusu indirilmesine açık inkişaf, kolon borusu ve hava borusunun beraber indirilmesine kapalı inkişaf diyoruz. Her iki durumda da inkişaf takımının su içerisinde kalan kısmının toplam takım uzunluğuna oranı %60 olmalıdır. Bu durumda randıman alınabilir. İnkişaf işlemi uygun kompresör ile kuyudan temiz su alınıncaya kadar devam eder.

İnkişaf işlemi derin kuyu pompaları ile aşırı pompaj yapılarak da olabilir. Bu yöntem ancak statik su seviyesinin kuyu tabanına yakın olduğu ve havalı inkişafın netice vermediği durumlarda uygulanmalıdır.

 Pompa Tecrübeleri

İnkişaf işleminden sonra sondaj kuyularının hidrolik özelliklerini tespit amacıyla su verim deneyleri yapılmalıdır. İnkişafta alınan ön bilgiler ışığında uygun motopomp monte edilerek kuyudan su çekilmesi ve izlenmesine pompa tecrübesi diyoruz. Tecrübe iki şekilde yapılır:

Sabit debili pompa tecrübesi,

Kademeli pompa tecrübesi,

İdeal olanı her iki şekilde de tecrübenin yapılmasıdır. Elde edilen bilgiler neticesinde istihsal kuyusunun azami randımanla çalıştırılması ve uygun motopompun seçilmesi sağlanır.

 Kuyu Logu

Kuyu logları sondaj kuyularının açılması esnasında karşılaşılan tüm olayların ve uygulanan tüm işlemlerin ayrıntılı yer aldığı bir bilgi formudur. Bir kuyu logunda; açılış tarihi, açan makine, kuyunun yeri, çapı, teçhiz planı,geçilen formasyonlar, inkişaf ve pompa tecrübesi diğerleri ile kimyasal ve bakteriyolojik analiz neticeleri yer alır. Kuyu logları, kuyunun işletme safhasındaki olaylar ve karar açısından büyük önem taşır. Kuyu logu, pompa seçiminde, zaman içinde meydana gelebilecek dolguların, debi azalmalarının nedenleri ne çözümleri hakkında doğru kararlar alınmasına aynı zamanda her türlü tahlisiye işleminin doğru yapılmasına yardımcı olur.

 Pompa Montajı

Her hangi bir sondaj kuyusuna pompa seçilmesinden önce kuyu logu dikkatli incelenmelidir. Ancak uygulamada kuyu sahibine log bile verilmediğine sıkça rastlanmaktadır. Bu nedenle sağlıklı bilgiler elde edilememekte ve uygun pompa sezorluklar ortaya çıkmaktadır. Bu durumda şu hususlara dikkat edilmelidir:

Kuyu çapı ve derinliği tahkik edilmelidir. Bunun için iki ucu konik sağlam yapılmış bir mastar kuyuya sağlam bir iple sarkıtılabilir. Bunun çapı kuyu çapından 1”küçük olmalıdır.

Böylece kuyu çapı, kuyudaki kaynak çapakları veya borudaki ezilmeler tahkik edilmiş olur. Ayrıca kuyu eğrilikler varsa fikir verebilir.

Teçhiz borusunun yüzeyde etrafı incelenerek kuyu çapı hakkında fikir edinilebilir. Ayrıca çakılamaya bakılır.

Kompresörle temizlik ve inkişaf yapılır yapılmadığı tetkik edilir.

Kimyasal analizler incelenir, yoksa fikir sahibi olmaya çalışılır. Ayrıca kuyudan temiz su alınıp alınamayacağı, silt sorunu bulunup bulunmadığı tetkik edilmelidir. Yapılan bu incelemeler sonucunda yinede sağlıklı bilgiler alınamıyorsa yinede kompresörle temizlik ve inkişaf yaptırılmalıdır. Pompa tecrübesi yok ise inkişaf değerlerinden bir neticeye gidilebilir.

Ulaşım Haritası