Evrik modelleme tekniğinin yeraltısuyu akım modellerinde kullanılması:Afyon-Şuhut Ovası

Use of the inverse modeling technique in a groundwater flow model:Afyon-Şuhut Plain

Özet

Hidrojeolojik çalışmalarda evrik modelleme yaklaşımı, hidrojeolojik sistem için oluşturulan yeraltısuyu akım modelinde tanımlanan hidrolik yük değerleri ile arazide gözlenen hidrolik yük değerleri arasındaki farkı minimum sağlayacak şekilde parametre optimizasyonu esasına dayanmaktadır. Bu yaklaşım; Afyon-Şuhut Ovası üzerinde denenmiş olup, iki aşamadan meydana gelmektedir. Birinci aşamada, Afyon-Şuhut Ovası hidrojeolojik sistemin kavramsal hidrojeolojik yapısı tanımlanmıştır. Heterojen bir yapı gösteren Şuhut Ovası akiferi düşey akım bileşenini de dikkate almak üzere 4 model tabakasına bölünmüştür. Her bir model tabakasında yer alan hidrojeolojik birimler litolojik özellikler göz önüne alınarak 7 farklı zona ayrılmıştır. Her zon kendi içerisinde homojen hidrolik parametreler ile temsil edilmiştir. MODFLOW modelinin gerektirdiği girdi ve çıktı dosyaları oluşturulmuş, bu girdi ve çıktı dosyalarında yer alan parametre ve hidrolik yük değerleri doğrusal olmayan evrik optimizasyon yöntemi PEST programında tanımlanarak çalıştırılmış ve akifer parametre değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan parametreler, model alanında yer alan kuyularda yapılan pompalama denemesi verilerinin Neuman yöntemi ile değerlendirilmesi sonucu belirlenen hidrolik iletkenlik katsayısı değerleri ile karşılaştırılmıştır. Neuman yöntemi ile çakıl ve tüf birimlerine ait hidrolik iletkenlik katsayıları, 0.35 ve 1.19 m/gün, PEST sonucunda ise 0.168 ve 0.88 m/gün olarak bulunmuştur. Hassasiyet analizleri sonucunda ovadaki akifer sisteminde kestirilen hidrolik yük değerlerinde meydana gelen değişimlerde çakıl ve tüf birimlerine ait hidrolik parametrelerin baskın olduğu belirlenmiştir.

Abstract

In hydrogeological studies the, inverse modeling approach is based on nonlinear parameter optimization which minimizes the difference between the values of hydraulic head described in groundwater flow modeling and observed hydraulic head values. This approach has been applied to the hydrogeologic system of the Afyon-Şuhut Plain. This study consists of two stages. In the first stage, a conceptual hydrogeologic structure of the Afyon-Şuhut Plain is constructed. The Şuhut aquifer was discredited into four model layers in order to consider the vertical flow component. The model area is composed of seven hydrogeological zones, which represent the lithological units in each model layer. The hydraulic parameters are assumed to be homogeneous within each zone. Input and output files of MODFLOW were prepared and the parameters and hydraulic head values in these files were identified in the PEST nonlinear inverse optimization program. The aquifer parameters were then estimated by PEST, These parameters were than compared with hydraulic conductivity values estimated by the evaluation of the pumping test data by Neumann method. The hydraulic conductivity of gravel and tuft units were calculated as 0.35 and 1.19 m\d by Neuman methods,0.168 and 0.88 m\d by PEST.As a result of sensitivity analysis,the simulated hydraulic head within the aquifer system in the Şuhut Plain is dominated by the hydraulic parameter of gravel and tuf units.