Hydraulic head and groundwater 111Cd content interpolations using empirical Bayesian kriging (EBK) and geo-adaptive neuro-fuzzy inference system (geo-ANFIS)

In this study, hydraulic head and 111Cd interpolations based on the geo-adaptive neuro-fuzzy inference system (Geo-ANFIS) and empirical Bayesian kriging (EBK) were performed for the alluvium unit of Karabağlar Polje in Muğla, Turkey. Hydraulic head measurements and 111Cd analyses were done for 42 water wells during a snapshot campaign in April 2013. The main objective of this study was to compare Geo-ANFIS and EBK to interpolate hydraulic head and 111Cd content of groundwater. Both models were applied on the same case study: alluvium of Karabağlar Polje, which covers an area of 25 km2 in Muğla basin, in the southwest of Turkey. The ANFIS method (called ANFISXY) uses two reduced centred pre-processed inputs, which are cartesian coordinates (XY). Geo-ANFIS is tested on a 100-random-data subset of 8 data among 42, with the remaining data used to train and validate the models. ANFISXY and EBK were then used to interpolate hydraulic head and heavy metal distribution, on a 50 m2 grid covering the study area for ANFISXY, while a 100 m2 grid was used for EBK. Both EBK- and ANFISXY-simulated hydraulic head and 111Cd distributions exhibit realistic patterns, with RMSE < 9 m and RMSE < 8 μg/L, respectively. In conclusion, EBK can be considered as a better interpolation method than ANFISXY for both parameters.Keywords: ANFIS, EBK, interpolation, hydraulic head, metal, 111Cd, alluvium, Muğl

PERMEABILITY OF SAVCIBEY DAM (BİLECİK) AXIS LOCATION AND DESIGN OF GROUT CURTAIN

Bu çalışma, Savcıbey Göleti (Söğüt/Bilecik) eksen yerinin geçirimsizliğini sağlamak amacıyla yapılması planlananenjeksiyon perdesinin boyutlandırılmasını kapsamaktadır. Arazi çalışmaları kapsamında mühendislik jeolojisi haritasıyapılmış, araştırma sondajları açılmış ve bu araştırma sondajlarında geçirimlilik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Araziçalışmaları ile eksen yerindeki Triyas yaşlı Bozüyük Metamorfitleri’ne ait şistlerin içerdiği süreksizliklerin özelliklerive geçirimliliğe olan etkisi, süreksizliklerin eksen yerine göre konumları göz önüne alınarak gözlemsel olarak belirlenmiştir. Süreksizlik konumları genel olarak K-G ile KKD-GGB arasında değişen doğrultulara sahiptir. Baraj ekseninde 5adet, memba batardosu üzerinde 2 adet, çevirme tüneli güzergâhında 3 adet, dolusavak yerinde ise 2 adet olmak üzeretoplam 245 m derinliğinde araştırma sondajları açılmıştır. Eksen yerindeki kayaçların geçirimliliğinin belirlenebilmesive enjeksiyon perdesinin boyutlandırılabilmesi amacıyla, Bozüyük Metamorfitleri’ne ait birimlerde Lugeon deneyleri,talvegdeki alüvyonlarda ve sağ yamaçta yüzeylenen yamaç molozunda ise düşen seviyeli geçirimlilik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Lugeon deneyleri sonucunda Bozüyük Metamorfitleri’nin genel olarak geçirimli ve yer yer az geçirimliözellikte olduğu belirlenmiştir. Alüvyon ve yamaç molozu ise çok geçirimlidir. Ayrıca, eksen yerinde gerçekleştirilensondaj çalışmaları, Triyas yaşlı Bozüyük Metamorfitlerinde ayrışma derecesinin artmasıyla geçirimliliğin de arttığınıgöstermiştir. Tüm çalışmaların sonucunda Savcıbey Göleti’nin geçirimliliği ile ilgili bilgiler toplanmış ve enjeksiyonperdesi boyutlandırılmıştır. Buna göre, 1.50 m’lik sıyırma kazısından itibaren ortalama 40 m derinliğinde oluşturulacakbir enjeksiyon perdesinin muhtemel kaçakları engelleyeceği öngörülmüştür.This study comprise the design of the planned grout curtain in Savcıbey Dam (Söğüt/Bilecik) in order to provide impermeability along the dam axis. Within the context of field studies, engineering geology map was generated, groundinvestigation drilling was realized and permeability tests were performed. Within the field studies, the joint conditionsof the geological units (Triassic aged Bozüyük Metamorphic schists) under the dam axis and its effect on permeabilitywas observed considering the positions of the discontinuities with regard to the dam axis location. Orientation of discontinuities generally have strikes changing between N – S and NNE – SSW. 5 boreholes on dam axis, 2 boreholes oncofferdam, 3 boreholes on diversion tunnel and 2 boreholes on spillway total 245 m ground investigation borehole weredrilled. In order to determine the permeability profile of dam axis and design the grout curtain, Lugeon tests in BozüyükMetamorphic units observed in dam axis, falling head permeability tests in alluviums observed in thalveg and slope debris observed in right abutment were performed. Lugeon tests realized in Bozüyük Metamorphic units show that the unitis generally permeable and partly low permeable. Alluvium and slope debris are highly permeable. In addition, drillingworks realized in dam axis shows that the augmentation of the weathering degree cause an increase of permeability inTriassic aged Bozüyük Metamorphic schists. As a result of these studies information about the permeability of SavcıbeyDam was collected and the grout curtain hole was designed. Accordingly, it is predicted that approximately 40 m depthof grout curtain from the stripping excavation with the depth of 1.50 m would prevent the possible leakages

SAVCIBEY GÖLETİ (BİLECİK) EKSEN YERİNİN GEÇİRİMLİLİĞİ VE ENJEKSİYON PERDESİNİN BOYUTLANDIRILMASI

Bu çalışma, Savcıbey Göleti (Söğüt/Bilecik) eksen yerinin geçirimsizliğini sağlamak amacıyla yapılması planlanan enjeksiyon perdesinin boyutlandırılmasını kapsamaktadır. Arazi çalışmaları kapsamında mühendislik jeolojisi haritası yapılmış, araştırma sondajları açılmış ve bu araştırma sondajlarında geçirimlilik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Arazi çalışmaları ile eksen yerindeki Triyas yaşlı Bozüyük Metamorfitleri’ne ait şistlerin içerdiği süreksizliklerin özellikleri ve geçirimliliğe olan etkisi, süreksizliklerin eksen yerine göre konumları göz önüne alınarak gözlemsel olarak belirlenmiştir. Süreksizlik konumları genel olarak K-G ile KKD-GGB arasında değişen doğrultulara sahiptir. Baraj ekseninde 5 adet, memba batardosu üzerinde 2 adet, çevirme tüneli güzergâhında 3 adet, dolusavak yerinde ise 2 adet olmak üzere toplam 245 m derinliğinde araştırma sondajları açılmıştır. Eksen yerindeki kayaçların geçirimliliğinin belirlenebilmesi ve enjeksiyon perdesinin boyutlandırılabilmesi amacıyla, Bozüyük Metamorfitleri’ne ait birimlerde Lugeon deneyleri, talvegdeki alüvyonlarda ve sağ yamaçta yüzeylenen yamaç molozunda ise düşen seviyeli geçirimlilik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Lugeon deneyleri sonucunda Bozüyük Metamorfitleri’nin genel olarak geçirimli ve yer yer az geçirimli özellikte olduğu belirlenmiştir. Alüvyon ve yamaç molozu ise çok geçirimlidir. Ayrıca, eksen yerinde gerçekleştirilen sondaj çalışmaları, Triyas yaşlı Bozüyük Metamorfitlerinde ayrışma derecesinin artmasıyla geçirimliliğin de arttığını göstermiştir. Tüm çalışmaların sonucunda Savcıbey Göleti’nin geçirimliliği ile ilgili bilgiler toplanmış ve enjeksiyon perdesi boyutlandırılmıştır. Buna göre, 1.50 m’lik sıyırma kazısından itibaren ortalama 40 m derinliğinde oluşturulacak bir enjeksiyon perdesinin muhtemel kaçakları engelleyeceği öngörülmüştür

KARABAĞLAR POLYESİNDE YERALTI SUYU METAL-METALOİT İÇERİĞİNİN JEOİSTATİSTİKSEL YÖNTEMLERLE DEĞERLENDİRİLMESİ (MUĞLA, TÜRKİYE)

Bu çalışmada Karabağlar Polyesinde (Muğla, Türkiye) bulunan, içme ve sulamada kullanılan 84 su kuyusunun ağır metal (Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Ba, Pb) ve metaloit (As) analizleri gerçekleştirilmiş, sonuçlar istatistiksel yöntemlerle değerlendirilerek, elementler arasındaki etkileşimler araştırılmıştır. Bu elementlerden Ti, Mn, Fe, Zn, Mo, Pb pek çok kuyuda bulunmamaktadır. Bulgulara göre en güçlü korelasyon As-Cu arasındadır (R=0.832). As-Ni (R=0.789) ve Cu-Ni (R=0.776) güçlü diğer korelasyonlardır. Bu elementler arasındaki ilişki Kümeleme Analizinde (KA) de görülmektedir. KA verilerine göre yakınlık matrisinde en yakın mesafeler bu 3 element için saptanmıştır. Ayrıca, KA sonuç matrisinden oluşturulan dendrogramda elementler 3 temel küme oluşturmuştur. Bu kümeler, temel bile- şenler analizi (TBA) bulguları ile de örtüşmektedir. TBA da tüm elementleri 3 farklı kümede toplamıştır. Bu kümelerden birincisinde As, Cu, Ni; ikincisinde Mo ve Cd; üçüncüsünde Cr ve Ba yer almaktadır. Bölgede çalışılan elementlerin birikimleri de Kruskal Wallis ve Mann-Whitney U testleri kullanılarak ortaya konulmuştur. Sonuçlara göre bölgede çalışılan elementler arasında en az rastlanılanı Cu, en fazla rastlanılanı ise Ba’dır (p<0.05). Ni ve Mo hariç diğer tüm elementlerin miktarları arasındaki farklar istatistiksel olarak anlamlıdır (p<0.05). Ayrıca hem elementler hem de bazı su kalite parametreleri, EPA (U. S. Environmental Protection Agency) ve Türk kıta içi su kaynakları sınıflandırması ile karşılaştırılmış ve tehlike arz eden bir duruma rastlanmamıştır

Hydrodynamic Characterization of Mugla Karst Aquifer Using Correlation and Spectral Analyses on the Rainfall and Springs Water-Level Time Series

Karst aquifers have been an important research topic for hydrologists for years. Due to their high storage capacity, karst aquifers are an important source of water for the environment. On the other hand, it is safety-critical because of its role in floods. Mugla Karst Aquifer (SW, Turkey) is the only major water-bearing formation in the close environs of Mugla city. Flooding in the wet season occurs every year in the recharge plains. The aquifer discharges by the seaside springs in the Akyaka district which is the main touristic point of interest in the area. Non-porous irregular internal structures make the karsts more difficult to study. Therefore, many different methodologies have been developed over the years. In this study, unit hydrograph analysis, correlation and spectral analyses were applied on the rainfall and spring water-level time series data. Although advanced karst formations can be seen on the surface like the sinkholes, it has been revealed that the interior structure is not highly karstified. 100–130 days of regulation time was found. This shows that the Mugla Karst has quite inertial behavior. Yet, the storage of the aquifer system is quite high, and the late infiltration effect caused by alluvium plains was detected. This characterization of the hydrodynamic properties of the Mugla karst system represents an important step to consider the rational exploitation of its water resources in the near future