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

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