Hidrojeolojik Etüd Çalışmaları
Su sıkıntısı yaşanan bölgelerde sondaj çalışmalarına karar verilmeden önce bölgenin yeraltı suyu potansiyelini , hidrojeolojisini ve formasyon tespitini öngörmek amacı ile yapılan ön fizibilite çalışmasına etüd diyoruz.
|
JEOFİZİK REZİSTİVİTE ETÜDÜ NEDEN YAPTIRMALIYIZ? ; 1. Sahada yeraltı suyunun bulunup bulunmadığı, 2. Suyun çıkabiliceği derinlik, 3. Yeraltında suyu tutan tabaka, 4. Suyun tuzluluk (NaCl), acılık (CaSO4) veya diğer kirlenmelere maruz kalıp kalmadığı, dolayısıyla işe 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 açılmamalıdır. Etüd çalışmaları bizzat sahada Jeofizik mühendislerimizin dikey elektriksel (rezistivite ) ölçü alınarak yapılmaktadır. Daha sonra bilgisayar ortamında bu verilere değerlendirilerek bölgenin hidrojeolojisi çıkartılarak sondaj çalışmalarına yön verilmektir. |
Jeofizik mühendisimiz Aşkın ŞENOL un hazırladığ( Etüd nasıl yapılır) ile ilgili çalışmayı aşağıda inceleyebilirsiniz.
JEOFİZİK ÖLÇÜMLER – ELEKTRİK YÖNTEMİ
Sondaj kuyularının inşa aşamasından önce, bölgede yapılacak jeofizik etütler, bölgenin jeolojik yapısı hakkında fikir sahibi olmamızda,bize yardımcı olur. Delim esnasında kabaca, hangi litoloji ile karşılaşacağımız, bize kuyu delimi esnasında uygulayacağımız yöntemi önceden belirlemede kolaylık sağlar. Arazide kullanılan ölçüm tekniklerinden ELEKTRİK YÖNTEMİ en sık kullanılan jeofizik yöntemidir.
Elektrik yöntemler kapsamında elektrik özdirenç (rezistivite)(ER), yapay polarizasyon (IP) ve doğal polarizasyon (SP) yer alır. Elektrik yöntemlerin kullanılması ile yapılan ölçümler yeraltı akiferlerinin jeolojik iskeletinin haritalanması, yeraltı suyu kirlenmesinin egemen olduğu kesimlerin belirlenmesi, yeraltındaki formasyonun yeri ve kalınlığı ile sağlam temel kayaçların bulunduğu derinliğin belirlenmesinde kullanılır.
Elektrik yöntemlerde, yeryüzünde toprağa çakılan iki çelik elektrot (kazık) aracılığı ile yer içine elektrik akımı gönderilir. Yeryüzünde yerleştirilen diğer iki elektrot (kazık) yardımı ile de yer içinde oluşan gerilim farkı ölçülür.
Arazide uygulanan jeofizik ölçüm çalışması, Düşey Elektirik Sondaj (DES) ve Yatay Elektrik Kaydırma (PROFİLLİNG) tekniği olarak iki şekilde uygulama alanı bulur. Bunlardan DES ölçü tekniği daha sık kullanılmakla beraber, amacı; yeraltı yatay tabakalaşmanın ortaya konulmasıdır. Bu tekniğin uygulanması ile yeraltı jeolojik katmanların elektrik özdirenç değerleri r1 , r2 , r3 ,……, rn ve kalınlıkları h1 , h2 ,……, hn-1 elde edilir.
Düşey Elektrik Sondaj (DES) tekniği
Bu ölçü tekniğinin uygulanışında yaygın olarak 2 türlü elektrot dizilimi (Wenner veya Schlumberger) kullanılır . Bu dizilimlerde merkez nokta DES noktasıdır. Ölçülen görünür özdirenç değerleri bu noktanın altındaki derinlik değerlerini verir. DES tekniğinde bu merkez noktadan sistematik olarak açılarak, yayılı bulunan elektrot dizilimindeki akım ve gerilim elektrotları yardımı ile ölçülen değerler alınır. Akım elektrotları (A ve B) aralığının arttırılması, yerin daha derin kesimlerine elektrik akımının gönderilmesini sağlayacaktır . Böylelikle yapılan ölçümler yerin daha derin kesimlerine ait görünür özdirenç ( ra ) bilgilerini ortaya koyar.
Uygulanan akımın birimi amper (çoğunlukla miliamper) ve ölçülen gerilimin birimi ise Volt (çoğunlukla milivolt) olarak bilinir. Bu ölçü değerleri ve kullanılan elektrot diziliminin K (dizilim katsayısı) kullanılarak bu ölçü konumu için görünür özdirenç (ohm-m biriminde) hesaplanır. Genel bir elektrot diziliminde yer alan 4 elektrot (A ile Bakım ve M ile N ise gerilim elektrotları) üstteki şekilde verilmektedir. Yeryüzünde yayılan bu elektrot dizilimi çalışılarak ölçülen I-akımı (çoğunlukla miliamper-mA) ve DV-elektriksel gerilimi (çoğunlukla milivolt-mV) değerleri altta verilen bağıntıda yerlerine konulup hesaplama yapıldığında bu ölçü konumu için elektrik özdirenç ( ra : ohm-m) değeri (W-m) elde edilir.
Yukarıdaki formül ile hesaplanan özdirenç değeri elektrot dizilim sisteminin orta noktasının altına atanır.
Wenner yöntemi elektrot dizilimi
Wenner dizilimindeki K (Dizilim katsayısı) ;
K= 2 л a formülü ile hesaplanır.
Schlumberger yöntemi elektrot dizilimi
Schlumberger dizilimindeki K (dizilim katsayısı)
K= л n (n+1) b
Bu formülde n = tam sayı : 1,2,3,… ve AM aralığı = n . b olarak alınmıştır
Bazı kayaçlar ve Elektrik özdirenç değerleri
JEOLOJİK MALZEME ÖZDİRENÇ DEĞERİ
| Islak aşırı killi toprak | 1- 10 |
| Islak aşırı siltli toprak ve siltli kil | < 10 |
| Islak siltli ve kumlu toprak | 10-100 |
| Silt ardalanmalı kum ve çakıl | <1000 |
| Kaba kuru kum ve çakıl depozitleri | >1000 |
| Çatlakları ıslak toprakla dolmuş çok kırıklı kayaç | 100 |
| Çatlakları kuru kumla dolmuş az çatlaklı kayaç | <1000 |
| Masif ve sağlam olarak oluşmuş kayaç | >1000 |
KAYAÇLAR ÖZDİRENÇ DEĞERİ
| Kumtaşları | 1 – 6.4×108 |
| Kireçtaşları | 50-107 |
| Dolomit | 3.5×102 -5×103 |
| Marn | 3-70 |
| Killer | 1-100 |
| Alüvyon ve kumlar | 10-800 |
| Mermer | 102 -2.5×108 |
| Granit | 3×102 -106 |
| Diyorit | 102 -106 |
| Andezit | 20 -5×107 |
| Kuvarsit | 10-2×108 |
| Gabro | 103 -106 |
| Bazalt | 10 -107 |
| Gnays | 7×104 -3×106 |
Bazı malzemelerin elektrik özdirençleri
Sular Özdirenç
| Yüzey suları (mağmatik) | 0.1-3×103 |
| Meteorik yüzey suyu | 30-103 |
| Yüzey suları (çökellerde) | 10 -102 |
| Toprak suları | 100 |
| Doğal sular (mağmatik kayaçlarda) | 109 |
| Doğal sular (çökellerde) | 3 |
| Tuzlu sular %3 | 0.15 |
Yeryüzünde ölçülen elektrik özdirenç gerçek olmayıp görünür değerdir. Bu değer yeraltındaki tabakaların toplam etkisini yansıtır. Yeryüzünde elde edilecek DES eğrisi için elde edilen özdirenç değerleri, yatay ve düşey eksenlerin logaritmik olarak seçilen ölçeklenmeyle noktalandırılarak eğrisi çizilir.
DES ölçü çalışmalarında asıl olan akım ve gerilim elektrot aralıklarının sürekli olarak arttırılmasıdır. Bu nedenle arazi çalışmalarında elektrotlar sık sık yer değiştirip yeniden toprağa yerleştirilir. Çalışma arazisinde bir Düşey Elektrik Sondaj (DES) uygulaması yapılma aşamasında DES noktasının yerinin belirlenmesi kaliteli veri toplamada önemli yer tutar. Çalışılan arazinin bilinen jeolojisi bu konuda yarar sağlar.Yukarıdaki örnek eğride iki tabakalı bir yer modeli gözükmektedir. Üst tabakanın elektrik özdirenci alttaki tabakanınkinden yüksek veya düşük değerde bulunması koşulunda artan elektrot aralığına karşın yeraltı akım akış şekli farklı gerçekleşir. Eğer altaki katman dirençli ise elektrik akımı, artan elektrot genişliğine (artan AB/2) bu iki katman sınırına doğru dikleşerek yer içinde akar. Karşıt olarak, eğer alttaki katman üstteki katmana göre daha iletken ise bu kez yine artan AB/2 için elektrik akımı her iki tabaka sınırına paralel görünüme yakın olarak akar.
Ölçü alet ve Donanımı;
Elektrik özdirenç çalışmasında kullanılan ölçü alet ve donanımı izlenen şekildedir.
- Ölçü aleti : Dışarıdan bir Akü girilen 12 V gerilimi içinde yer alan bir yükselteç ile bazen 600-800 V düzeyine kadar arttırarak bunu yere çakılı elektrotlara gönderebilme özelliğine sahiptir. Bu alet üzerinde akım elektrotlarına giden iki çıkış ucu (A ve B) ve gerilim elektrotlarından gelen bağlantının yapıldığı başka iki uç (M ve N) vardır. Yere verilen akımın ölçüldüğü bir Ampermetre (miliamper-mA duyarlıklı) ve yerden gelen gerilimin ölçüldüğü bir Voltmetre (milivolt-mV duyarlıklı) bu alet üzerine yerleştirilmiş olmalıdır.
- İki akım ve iki gerilim elektrotu
- Amaca göre hazırlanmış arazi elektrik kablosu
- Ölçü noktalarının yerlerini belirlemek amacıyla kullanılacak ölçeklenmiş ve işaretlenmiş kablo.Şarj edilmiş 12 V araç aküsü
Verilerin Değerlendirilmesi
DES arazi verisi çift logaritmik eksen takımında gösterilir. Yatay eksen elektrod aralığı, düşey eksen ise ra (ohm-m) birimindedir. Bir DES arazi eğrisi bir takım kuramsal eğri grupları ile planlı şekilde çakıştırılarak bu DES arazi verilerinin analizi yapılmış olur. Böylece DES noktası altındaki yatay elektrik tabakalaşma modelini açıklayan ve her tabakaya ait olan r1 , r2 , r3 ,……, rn özdirençleri ile h1 , h2 ,……, hn-1 kalınlıkları elde edilir. Bu verilerin bigisayar yazılımına girilip, değerlendirilmesi ile hesaplanan sentetik (model) eğri yine arazi verileri ile birlikte aşağıdaki örnekte gösterilmiştir.
HAZIRLAYAN ; AŞKIN ŞENOL (Jeofizik mühendisi) ve Hüseyin KANDEMİR (JEOLOJİ MÜHENDİSİ)
Tesislerin , konutların ve tarlaların su ihtiyacını yeraltı suyundan karşılamak amacı ile yapılan çalışmalara su sondaj işlemi denir. Bu sondajlar formasyonun durumuna göre 3 farklı yöntemle yapılır.
1-Havalı sistem (Kuyu dibi çekici Teknolojisi)
2-Çamurlu Sistem (Rotary Döner makinası ile yapılan sondaj )
a)Direct Circulasion (Direk sirkilasyonlu sondaj metodu)
b)Reverse Circulasion (Ters sirkülasyonlu sondaj metodu)
3-Çakma metodla yapılan sondaj
Bu üç sisteminde kendine has avantaj ve dezavantajları mevcuttur.Son yıllarda havalı sistemla yapılan sondaj çalışmaları ağırlık kazanmakla beraber yatırım maliyetinin yüksekliği nedeni ile çamur sirkilasyonlu sondaj metodu da kullanılmaya devam edilmektedir.
1-Havalı sondaj metodunun avantajları ;
- a) Seri ilerleme sağlar
b)Akifer özelliklerini bozmadan kuyudan maksimum verimin alınmasına olanak verir.
- c) Kuyu verimi,delme esnasında,yaklaşık tahmin edilerek yatırım maliyetlerini düşürür.
2-Çamurlu sistem sondaj metodunun avantajları ; a) Kumlu veya aliviyon zeminlerde delme esnasında yıkıntı ve dökülmeyi engelleyerek sondaj sırasında oluşabilecek riskleri ortadan kaldırır.
b)Statik seviyesi düşük bölgelerde kuyunun derin metraj açılmasına olanak tanır.
c)Çok geniş çapta kuyu açılabilir.
Firmamız 32″ (81,28 cm) çapta 130 mt.( 24 ” 250 mt.) ,(15″ 400 mt.) , (12″ 650 mt.) 9″5/8 çapta ise 780 mt. uygulama yapmıştır.
3-Çakma metodla yapılan sondaj
Çakma kuyular yumuşak alüvyon arazilerde yeraltı suyunun satıha yakın
olduğu ve tek filtre ile netice alınabilen akiferin kum çakıl gibi temiz seviyelerden teşekkül ettiği durumlarda iyi neticeler verebilmektedir. Ucuz ve basit bir yöntem olup çakılan borunun içinden klapeli beyler kovası ile tabandaki malzeme boşaltılarak boruyu sağa sola oynatarak istenilen seviyeye indirmek suretiyle açılmaktadır. Büyük molozlar balta denilen özel aletlerle kırılmaktadır.