Sulama ve çevre

1.1.Su Kaynakları ve Hidrolojik Rejim
Üzerindeki Etkiler
•Su kullanımı
-Yüzey su kaynaklarının kullanımı
-Yeraltı su kaynaklarının kullanımı
•TABAN SUYU DÜZEYİNİN DEĞİŞİMİ
-Taban suyunun alçalması
-Taban suyunun yükselmesi ve suya doygunluk
•Su Kalitesi
-Sulamadan dönen suların (drenaj suyu) kalitesi
-Drenaj suyu tuzluluğu
-Yeraltı suyu tuzluluğu
-Yüzey ve yeraltı sularında azot kirliliği
-Yüzey ve yeraltı sularında fosfor kirliliği
-Yüzey ve yeraltı sularında pestisit kirliliği
Taban suyu düzeyinin değişimi
-Taban suyunun alçalması
-Taban suyunun yükselmesi ve
suya doygunluk
kuyu
Toprak
Su tablası
tablası
Doymamış
Doymamış zon
Kapilar
Su
Doymuş
Doymuş zon (Akü
Aküfer)
fer)
Doygun Su
Doymamış zon: Boşluklar su-hava ile dolu, ancak su
kapilar güçlerin etkisiyle alınamaz
Doymuş zon: Boşluklar su ile dolu, bu zonun üst sınırı
su tablasıdır. Bu tablanın altındaki suyun basıncı,
kuyuya girmek için yeterli büyüklükte olduğundan
kullanılabilir.
Taban suyunun alçalması
Taban suyunun alçalması
Doğal Koşullar
1
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Taban suyu düzeyinin değişimi
Taban suyu düzeyinin alçalması
•Kıyı bölgelerinde tuzlu su girişi
•Yeraltı suyu izin alınarak kullanılmalı
•Önemli bir kaynağın azalması
•Yeraltı
suyunun
alçalması,
özellikle
kurak
zamanlarda içme suyu olarak kullanılan bölgelerde
çok olumsuz etki yapar
•Arazi çökmeleri
•Sulama yapılarına zarar
•Hidrolik yapıların işletiminde olumsuzluk
•Taban suyundan beslenen membaların kuruması,
sulak alan ve göllerin beslenememesi
•Geriye dönüşü zor (tuzlu su girişi ve arazi
çökmesi)
•Nehir akışında azalma
•Mısır, Hindistan, Pakistan’da yaygın
•Yağış öncesi azalma, dolum açısından yararlı olabilir
•Pompaj maliyetinin artması
Tuzlu Su Girişi
Taban suyunun yükselmesi
•Ekosistemde
dengesi
giren-çıkan
akış
•Sulamasız koşulda; yağışlarla, nehir
akışı,
yeraltı
suyu
ve
buharlaşma+terleme
arasındaki
etkileşim arasında dengesi
•Sulama
koşulunda;
denge
bozulmakta, taban suyu yükselmekte
•Düşük sulama randımanı (aşırı su
kullanımı)
Taban suyunun yükselmesi
•Kötü
drenaj
koşullarında;
toprak
bünyesine absorbe edebileceğinden daha
fazla su alırsa suya doygunluk sorunu ve
bitki büyümesinin engellenmesi
•Sulama sonucu, yeraltı su düzeyi,
yüzeye yaklaşır, su kapilar kuvvetlerin
etkisiyle yukarı doğru yükselir ve arazide
Taban suyu derinliği-Verim ilişkisi
Taban
suyu
derinliği
(m)
2-3
suya doygunluk
Buğday
Pamuk
verimi (%) verimi (%)
100
100
1-2
50
65
1-0.5
20
50
0.5-0
0
10-20
2
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Taban suyunun yükselmesi
Taban suyunun yükselmesi
•Çok yıllık sulama, yeraltı suyu düzeyini
her zaman arttırır, sulama kanallarından
olan sızmalarda bunun en önemli
nedenidir. Kimi durumlarda, sızmalar
sulamada en önemli kayıplar
•Hidrolik eğimi düşük, düz arazilerde
hızla yükselebilir
•Barajlarda
taban
yükseltebiliyor
suyu
düzeyini
Taban suyu yönetimi
•Kritik su tablası derinliği 1.5-2 m (toprak
karakteristikleri, potansiyel ET ve bitki kök
derinliğine bağlı olarak)
•Göllenen su, toprak agregalarının yapısını bozar,
infiltrasyon engellenir
•Kapilar kuvvetlerin etkisinde yükselen taban suyu
buharlaşır, toprakta tuz kalır (özellikle kurak ve yarıkurak bölgelerin sorunu)
•Yüksek tabansuyu arazide çalışmayı da güçleştirir
SUYA DOYGUNLUK (WATERLOGGING)
• İyi sulama yönetimi, sunu ve istemin
birbirine uyması
sızmaları azaltır,
sulama randımanını arttırır, taban
suyu düzeyini düşürür
• Drenaj sisteminin olması, problemi
azaltır
• Kanalların kaplanması
• Sulama
altyapısının
sızmaları
azaltacak biçimde tasarlanması
SUYA DOYGUNLUK (Yağış ve sulama sonrası su tablası yükselir,
kök bölgesine ulaşır)
SULAMA/YAĞIŞ ÖNCESİ
SULAMA/YAĞIŞ SONRASI
3
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1.1.Su Kaynakları ve Hidrolojik Rejim
Üzerindeki Etkiler
•Su kullanımı
-Yüzey su kaynaklarının kullanımı
-Yeraltı su kaynaklarının kullanımı
•Taban suyu düzeyinin değişimi
-Taban suyunun alçalması
-Taban suyunun yükselmesi ve suya doygunluk
•SU KALİTESİ
-Sulamadan dönen suların (drenaj suyu) kalitesi
-Drenaj suyu tuzluluğu
-Yeraltı suyu tuzluluğu
-Yüzey ve yeraltı sularında azot kirliliği
-Yüzey ve yeraltı sularında fosfor kirliliği
-Yüzey ve yeraltı sularında pestisit kirliliği
Su kalitesi
-Sulamadan dönen suların (drenaj suyu) kalitesi
-Drenaj suyu tuzluluğu
-Yeraltı suyu tuzluluğu
Su kalitesi
•Su ne
ekolojisi
sulama,
olarak
olmakta
kadar temizse, hem nehir
için, hem de içme suyu,
endüstride kullanım suyu
daha yararlı ve değerli
-Yüzey ve yeraltı sularında azot kirliliği
-Yüzey ve yeraltı sularında fosfor kirliliği
-Yüzey ve yeraltı sularında pestisit kirliliği
•Su çok kirli ise, onu arıtma maliyeti
giderek artmakta
4
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Mansaptaki sedimantasyona
üst havzadaki bozunumun
etkisi
Sulamadan dönen suyun (drenaj suyu)
kalitesi
Zengin biyolojik
çeşitlilikte doğal rejim
Mansap kullanıcılarını
etkileyen evsel ve
endüstriyel kirlilik
Sağlıklı sulak
alanlar
Barajlar mansap yollarını
değiştirirler, sedimantasyondan
etkilenirler
Yeraltı su seviyesinin
düşmesi sulak alanları
kurutur ve iç göç yaşanır
Sulu tarım su tüketir,
drenaj suyu sulama
suyuna göre daha çok tuz
ve kimyasal madde içerir
Düşük kaliteli ve yetersiz su
nedeniyle kıyı balıkçılığı zarar
görür
Akış miktar ve
kalitesindeki düşme
ekolojik çeşitliliği ve
doğal üretkenliği
azaltır
Düşük su
kalitesi, su
arıtma
maliyetini
arttırır
•Sulamadan dönen su: sisteme yağış ve sulamayla
verilip, bitkiler tarafından kullanılmayıp yüzey ve
yeraltı sularına dönen su (yüzey akış ve derine
sızma)
•Sulamadan dönen su; sulama suyundan çok daha
kalitesiz
•Araziye
verilen
su;
toprak
katmanlarından
geçerken, bünyesine besin maddeleri, sediment ve
pestisit artıkları, tuz alması
Bir Nehir Sisteminde Su Kalitesinin Düşük Olmasının
Nedenleri ve Etkileri (Dougherty ve Hall, 1995)
Drenaj suyu tuzluluğu
Yeraltı suyu tuzluluğu
•Drenaj suyu tuzluluğu, sulama suyundan 2-10 kat
daha fazla
•Yeraltı suyu tuzluluğu,
yakından ilişkili
•Nedeni; sulama suyu tuzluluğu, suyun buharlaşan
kısmının bitki tarafından tüketilen bölümüne oranı,
drenaj suyuna karışan fosil tuzlar
•Yeraltı suyu her zaman tuz içerir(su tablası
topraktan infiltre olmuş ve topraktaki tuzları yıkamış
sulardan oluşur)
•Tuz girişinin azaltılması gerek
•Drenaj sistemi gerekli
•Tuzların denize veya buharlaşma
tasarlanan yerlere güvenle tahliyesi
havuzu
gibi
suya
doygunlukla
çok
•Özellikle kıyı bölgelerinde kritik
•Uygun sulama yöntemlerinin uygulanması
•Tuzların yıkanması
Yeraltı suyu tuzluluğu
•Bir bitki sulandığında, uygulanan sulama suyunun
yaklaşık üçte ikisi toprak veya bitki tarafından absorbe
edilir ve buharlaşma ile kaybedilir.Suda çözünen
tuzlar, geride kalır ve toprakta birikmeye başlar.
•İyi bir sulama yönetiminde bu tuzlar, ekstra yıkama
suyu uygulanarak topraktan yıkanarak, uzağa taşınır.
Bu fazla sular, yeraltı suyuna süzülür ve sulamadan
dönen bu sular tuzları beraberinde taşır.
•Bu proses sürekli tekrar ettiğinde, yeraltı suyunda
çözünmüş katı madde içeriği giderek artacaktır.
Tuzların yanı sıra, sulamadan dönen sular, gübre,
pestisit ve hayvansal atıkları da topraktan yıkar. Bu
tür yeraltı suyu kirliliğine ABD, Çin ve Hindistan’da
rastlanmaktadır.
Yeraltı suyu tuzluluğu
•Kıyı bölgelerinde tatlı su ve tuzlu
su arasındaki sınırın konumu: tatlı
suyun hidrolik potansiyelinin bir
fonksiyonu
•Taban suyunun alçalması, basınç
azaldıkça
sınırın
içeriye
doğru
hareketine neden olmakta
5
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Tuzlu Su Girişi
Yeraltı suyu tuzluluğu
•Tatlı suyun yerini tuzlu suyun alması,
içme
suyu
kalitesinin
azalması,
insanların olumsuz etkilenmesi
•İnsanlar
kirli
zorlanabilir
suları
kullanmaya
•Bitki
deseni
de
değişmekte,tuza
dayanımı yüksek türler kalmakta
•Sorun geri döndürülemez
Tuzlu Su Girişi
Azot ve azot döngüsü
•Tüm canlılar, protein üretimi için azota gereksinim duyar. Bitki
topraktan azot alamazsa gelişemez. Azot eksikliği, insanda
yetersiz beslenmeye yol açar, çünkü vücudun birçok önemli
işlevi; protein gibi azot içeren molekülleri gerektirir,
•Azot döngüsü:Azotun, farklı azot formlarına dönüşmesi ve tüm
biyosferde iletimi
•Atmosferde en çok bulunan gaz olan azot (%78) bitkiler ve
hayvanlar tarafından kullanılamaz. Atmosferik azot gazı,
toprakta bulunan çeşitli bakteriler (rhizobium ve mavi-yeşil alg)
yardımıyla bitkiler için kullanışlı forma dönüştürülür.
•Bitkiler, topraktan aldıkları nitratı yaşam için gerekli azot
içeren moleküllere dönüştürür. Hayvanlar, bu bitkileri veya bu
bitkileri tüketen hayvanları yiyerek bu azotu alırlar. Bitki ve
hayvanlar
öldüğünde,
ayrıştırıcı
bakteriler,
bu
azot
moleküllerini amonyak ve diğer bileşiklere dönüştürür. Başka
bakterilerde bunları toprak nitratına ve atmosfere serbest
bırakılan azot gazına çevirir.
Azot ve azot döngüsü
AZOT DÖNGÜSÜ
6
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
İnsan-Azot ilişkisi
•İnsanlarda azot döngüsüne müdahale eder
•Araçlarda ve enerji santrallerinde fosil yakıtların yanmasıyla
açığa çıkan azot oksit (NO) ve azot dioksit (NO2) atmosfere
verilir. Atmosferde diğer kimyasallarla birleşen bu bileşikler,
duman ve asit yağmuruna neden olur.
•Azot ve hidrojen gazları, endüstriyel işlemlerle amonyağa
dönüştürülür ve amonyaklı bileşikler inorganik gübre olarak
kullanılır
•Farklı kaynaklardan aşırı nitrat (hayvansal atıklar, tarım
alanlarından gübre yıkanması, arıtılmamış atıksular) sucul
sistemlere ulaşır, algal büyüme olur, çözünmüş oksijen
tüketilir, balık ölümleri başlar
Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği
Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği
•Bitki besin maddeleri, tarımda
verim artışı için çok önemli
•Gübre kullanımı yaklaşık 100
kg/ha
•Bitkiler
uygulanan azotun
ortalama % 50 sinden azını
kullanıyor
•Bitkiler tarafından alınır
•Toprak
parçacıklarına
tutunur-Erozyon
•Suda çözünür-Yıkanma
•Sulanan
alanlardan,
denitrifikasyon
yoluyla
buharlaşma
ile
atmosfere
karışma ve yıkanma biçiminde
kaybolur
Küresel Gübre Tüketimi
Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği
(FAO)
•Aşırı kullanım, yer altı sularında azot kirliliği
•Nitrat formunda azot (NO3) , kolayca çözünür ve
su ortamlarına ulaşır
•İçme suyunda nitrat, küçük çocuklar için tehlikeli
(10 mg/L nin üzerinde)
•Gübre olarak dışkıların kullanımı sonucu taşınan
patojenler (virüs, bakteri, protozoa) mide sorunları
gibi küçük rahatsızlıklardan, kolera ve hepatit gibi
büyük sorunlara yol açabiliyor
7
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği
Aşırı gübreleme
•Alıcı su ortamlarında yüksek besin maddesi düzeyi
•Organik madde artışı ve ALGAL BÜYÜME(mavi-yeşil
algler)
ATMOSFER
•Oksijen düzeyinin azalması(Alg solunumu sırasında)
Yağış
Sağlık
•Balık ve diğer sucul canlıların ölümü
Etkisi
•Rezervuarlar ve durgun sular riskli
NO3
NO3
artışı
•Kimi alglerin toksin üretimi
•ÖTROFİKASYON
Atıksu
akışı
Buharlaşma
Buharlaşma
Suda çözünme
Ötrofikasyon
, algal
büyüme,
oksijen
tüketimi
NO3
artışı
Ötrofikasyon, algal
büyüme, oksijen
tüketimi
Nitrat
Yüzey ve Yeraltı sularında azot kirliliği
Azot girdisi
Artan azot
Etkiler
Artan birincil
üretim
Sonuçlar
Habitat kaybı
kaybı
Oksijende azalma
Algal büyüme
8
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Nitrat yıkanması
•Bebeklerde (1 yaş altı) Mavibebek
sendromu
(Blue-baby
syndrome)
ile
solunum,
yetişkinlerde
mide
kanseri
sorunlarına yol açabilir.
•İçme suyunda nitrat miktarı 10
mg/L yi aşmamalı
Nitrat yıkanması
Bebeklerin etkilenme mekanizması:
•Nitrat bebeklerin midesinde nitrite çevrilir
•Nitrit kana çok çabuk karışır
•Kanın oksijen taşıma kapasitesini azaltır
Yüzey ve Yeraltı sularında fosfor
kirliliği
•Fosfat, toprağa kolayca tutunur, hemen yer altı
suyuna karışmaz, toprak erozyona uğrayınca su
ortamlarına ulaşır
•Yüzey sularına karışırsa, içme suyu tesisleri,
balıkçılık işletmeleri, göller gibi insan sağlığına
doğrudan etkili kaynakları kirletebilir
•Algal büyüme ve ötrofikasyon
•Erozyon önlenmeli
Fosfor döngüsü
Fosfor döngüsü
9
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
10
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Yüzey ve Yeraltı sularında pestisit
kirliliği
•Pestisitler: sulama
maddelerden biri
projeleri
ile
ilgili
en
toksik
•Bitkiler, balıklar, kuşlar, insan dahil tüm memeliler için
zararlı
•Çözünebilir olmasa da sucul sistemlere zararlı
•Kimyasal olarak toprak partiküllerine tutunma
•Erozyonla taşınım, sızan suyla birlikte hareket
•DDT, Dieldrin, endosülfan gibi pestisitler, sucul
sisteme çok zararlı, kolayca besin zincirine girebilmekte
•Yeraltı sularında
kalabilmekte
toprağa
göre
daha
fazla
süre
Yüzey ve Yeraltı sularında pestisit
kirliliği
Pestisitler (Sentetik organik kimyasallar)
•Herbisit:toprak özelliklerinin iyileştirilmesi
•İnsektisit: böcekler ve zararlılara karşı
•Fungisit: mantari hastalıklara karşı
•Nematisit: nematodlara karşı
•Rodentisit: kemirgenlere karşı
gibi gruplara ayrılabilir
Kimyasal sınıf:organochlorine, organophosphate
11
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Pestisit Uygulaması
Pestisit Uygulaması
Pestisit Uygulaması
Pestisitlerin izlediği yol
•Toprak parçacıklarına tutunur
•Topraktan veya bitki örtüsünden buharlaşır
•Püskürtme sırasında havayla birlikte taşınır
•Yüzey akışla taşınır
•Toprak profilinden yıkanır
•Pestisitler: özellikle monokültür koşulunda daha zararlı,
bu durumda yabancı otlar ve zararlılar rotasyonla kontrol
edilemiyor
•Pestisit kirliliği: Verilen dozajın iyi ayarlanamaması,
uygulama
ekipmanların
yanlış
kullanımı,
sprey
pestisitlerin rüzgarla taşınımı ve yüzey akışla taşınımı
12
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com