HİDROLOJİ Bahar Yarıyılı (Güncelleme Tarihi: 27 Mart 2017) Prof. Dr. Osman Yıldız ( Kırıkkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü)
Bölüm 5: Yeraltı Suyu
Yerküresindeki tatlı suyun önemli bir kısmı yeraltında bulunur. Yeraltındaki su miktarı yeryüzünde akarsularda bulunan suyun 7500 katı kadardır. Akarsulardaki toplam akışın yaklaşık %30’u yeraltından beslenir. Kuyularla yeraltındaki haznelerden (akifer) çıkarılan su insanlar tarafından çeşitli amaçlarla (içme, sulama, sanayi suyu vd.) kullanılmaktadır. Bugün yeryüzünde kullanılan suyun %40 kadarı yeraltından sağlanmaktadır. Yeraltı suyu doğal yollarla filtrelenmiş olduğundan genellikle iyi kalitededir. Yeraltı suyu özellikle kurak bölgelerde ihtiyacın karşılanmasında önemli rol oynar. 5. Giriş
Yağışlardan sonra zemin yüzeyinden sızan su önce doymamış bölgeye ulaşır ve buranın neminde artışa sebep olur. Bu bölgenin boşluklarında su ve hava bulunur. Bitkiler kökleriyle bu bölgeden su temin ederler. Sonra aşağıya doğru hareketine devam eden su doymuş bölgeye (yeraltı suyu) erişir. Yeraltı suyu alt taraftan suyu geçirmeyen bir tabaka ile sınırlanmıştır. Yerçekimi etkisiyle hareket eden yeraltı suyu topografik şartlara bağlı olarak nehir ve gölleri besler (taban suyu akımı) Yeraltındaki Suyun Bölgeleri
Aşağıdaki şekilde yeraltı suyunun kademeleri görülmektedir.
5.2. Akifer (Yeraltı Suyu Haznesi) Boşlukları tamamıyla yeraltı suyu ile dolmuş olan, bu suyu bir noktadan diğerine iletebilen ve böylece boşluklarındaki suyun dışarıya çıkarılabilmesine imkan veren formasyonlara akifer (su taşıyan tabaka) denir. Bir jeolojik formasyonun akifer niteliğinde olabilmesi için porozitesinin yeter derecede yüksek olması ve zemindeki boşlukların da oldukça büyük olması gerekir. Akiferler, serbest yüzeyli ve basınçlı (artezyen) olmak üzere iki sınıfa ayrılır.
a-) Serbest Yüzeyli Akifer: Bu tip akiferler, üst taraftan sınırlanmamıştır (basınçsız haldedir). Yeraltı su seviyesi (YSS) boyunca doymamış bölge ile sürekli temas halindedir. Doymamış bölgenin boşluklarında hava da bulunduğundan YSS boyunca atmosfer basıncı etkindir. Serbest yüzeyli akiferdeki akım, açık kanal akımlarına benzer. YSS genellikle arazinin topografyasını takip eder, tepelerin altında yükselir, çukur bölgelerde ise alçalır.
b-) Basınçlı Akifer (Artezyen): Bu tip akiferler, üst tarafından da geçirimsiz tabaka ile sınırlanmış olduklarından atmosfer basıncı ile temasta olan bir serbest yüzeyleri yoktur ve basınç altında bulunurlar. Bu akiferlerdeki akım, borulardaki basınçlı akıma benzer. Basınçlı bir akiferde açılan bir kuyuda, yeraltı suyu akiferin üst sınırının yukarısına kadar yükseldiğinden zemin yüzeyinin yeter derecede alçak olduğu bazı hallerde zeminden yukarıya da fışkırabilir.
5.3. Zeminler İçin Özgül Veri ve Özgül Tutma Bir akiferde bulunan su yüzdesi akiferin porozitesine eşittir. Akiferlerden elde edilecek su hacminin toplam hacme oranına özgül veri denir. Akiferlerdeki boşluklardan çıkarılamayan su hacminin toplam hacme oranına özgül tutma denir. Buna göre özgül veri ile özgül tutmanın toplamı poroziteye eşittir. İnce taneli zeminlerde toplam yüzey alan fazla olduğundan moleküler gerilmeler de fazladır, dolayısıyla özgül tutma artar, özgül veri azalır. Zemin CinsiPorozite (%)Özgül Veri (%) Kil Kum Çakıl Kalker52
5.4. Yeraltı Suyu Akımı
Örnek Problem 1 (Hidrolik iletkenlik hesabı): Soru: Şekilde görülen sabit yük altında çalışan bir permeametrede uzunluğu L=30 cm, kesit alanı A=100 cm 2 olan zemin numunesinden Q=0.1 cm 3 /s debi geçirilirken yük kaybı H=9 mm olarak ölçülmüştür. Buna göre zeminin hidrolik iletkenliğini hesaplayınız.
Örnek Problem 1 (devam):
5.5. Yeraltı Suyunun Kuyularla Çekilmesi