Yeşilköy Aquifer Vulnerability Assessment with DRASTIC Method

Abstract

Among various vulnerability indicating methods, DRASTIC method is one of the best known and accepted assessment model to map the aquifer pollution risk. DRASTIC method was introduced by United States Environmental Protection Agency (USEPA) and utilizes seven hydro-geologic parameters; depth to water table, net recharge, aquifer media, soil media, topography, impact of the vadose zone medium and the hydraulic conductivity of the aquifer to map the aquifer pollution risk. This can be achieved by developing digital maps of above mentioned seven parameters and overlaying them with Geographic Information System (GIS) based software like ArcGIS. Therefore, DRASTIC method is used to determine and evaluate the vulnerability of the Yeşilköy (Agios Andronikos) Aquifer for contamination. In order to do so, several field visits were performed to collect water samples from 25 pre-selected wells and 12 soil samples from different ground surface locations, and also to measure the ground water levels within the pre-selected wells. The collected information helped to develop soil maps, groundwater level maps and groundwater water quality maps. Other necessary information for the implementation of DRASTIC method was obtained from pertinent literature or Geology and Mines Department. In addition to DRASTIC method, Weighted Arithmetic Water Quality Index method (WQI) and Analytic Hierarchy Process (AHP) were used to compare and validate the finding of DRASTIC method. The results of WQI employing Weighted Arithmetic procedure demonstrated that the Yeşilköy Aquifer has "Poor Water Quality". AHP helped to create effective weights for seven hydro-geologic parameters used in DRASTIC method instead of those proposed by DRASTIC method and help to perform pairwise comparison of the results. Consequently, consistency index calculated as 0.07 (less than 0.1) showing that, used weight factors were consistent. Nitrate concentration of the aquifer was then used to check the correctness of the recommended method. It has been observed that, the groundwater vulnerability map obtained by the DRASTIC method applied in the Yeşilköy Aquifer, on which intensive agriculture is carried out, is not compatible with the nitrate concentration map. In addition, when the weight and rate values of the original DRASTIC method were adjusted with AHP, a significant increase could be revealed in the corelation obtained and in the WQI and Nitrate values. Keywords: Groundwater Vulnerability Assessment, Analytic Hierarchy Process, Geographic Information System, Water Quality Index, DRASTIC, Cyprus. Yeşilköy.Zaafiyet belirlenmesinde kullanılan birçok yöntem arasında DRASTIC metot en iyi bilinen ve kabul gören yeraltı suyu kirlilik riski haritalandırma yöntemidir. DRASTIC yöntemi, Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (USEPA) tarafından önerilmiştir. Akifer kirlilik riskini haritalandırmak için yedi hidro-jeolojik parametreden faydalanılır; su tablasının derinliği, net reşarj, akifer ortamı, toprak ortamı, topografya, vadoz bölge ortamının tesiri, akiferin hidrolik iletkenliği. Yukarıda belirtilen yedi parametrenin dijital haritalarının geliştirilmesi ve bunların ArcGIS gibi Coğrafi Bilgi Sistemi (GIS) tabanlı bir yazılımla üst üste bindirilmesiyle bu elde edilmiştir. Bu nedenle, Yeşilköy (Agios Andronikos) Akiferinin kirlenmeye karşı zaafiyetini belirlemek ve değerlendirmek için DRASTIC yöntemi kullanılmıştır. Bunun için, önceden seçilmiş 25 kuyudan su numuneleri ve farklı bölgelerdeki zemin yüzeyinden 12 toprak numunesi alınmış ve önceden seçilmiş kuyulardaki yeraltı suyu seviyelerini ölçmek için de birkaç saha çalışması gerçekleştirilmiştir. Toplanan bilgiler, toprak haritalarının, yeraltı suyu seviyesi haritalarının ve yeraltı suyu kalitesi haritalarının geliştirilmesine yardımcı olmuştur. DRASTIC yönteminin uygulanması için gerekli olan diğer bilgiler ilgili literatürden veya Jeoloji ve Maden Dairesi'nden alınmıştır. DRASTIC yöntemine ek olarak, DRASTIC yönteminin sonuçlarını karşılaştırmak ve doğrulamak için Ağırlıklı Aritmetik Su Kalitesi İndeksi yöntemi (SKİ) ve Analitik hiyerarşi prosesi (AHP) kullanılmıştır. Ağırlıklı Aritmetik yöntemi kullanılarak SKİ sonuçları, Yeşilköy Akiferinin "Kötü Su Kalitesi" sınıflandırmasına sahip olduğunu belirlenmiştir. AHP, DRASTIC yönteminde kullanılan yedi hidrojeolojik parametre için DRASTIC yöntemi tarafından önerilenler yerine, alternatif etkin ağırlıkların oluşturulmasına ve sonuçların ikili olarak karşılaştırılmasına yardımcı olmuştur. Sonuç olarak, kullanılan ağırlık faktörlerinin tutarlı olduğunu gösteren tutarlılık indeksi 0,07 (0,1'den küçük) olarak hesaplanmıştır. Akiferin nitrat konsantrasyonu daha sonra önerilen yöntemin doğruluğunu kontrol etmek için kullanılmıştır. Üzerinde yoğun tarım yapılan Yeşilköy Akiferinde uygulanan DRASTIC yöntemi ile elde edilen zaafiyet haritasının nitrat konsantrasyon haritası ile uyumlu olmadığı görülmüştür. Ayrıca orijinal DRASTIC yönteminin ağırlık ve oran değerleri AHP ile düzenlendiğinde Su Kalitesi İndeksi ve Nitrat değerlerinden elde edilen korelasyonda önemli bir artış ortaya konabilmiştir. Anahtar Kelimeler: Yeraltısuyu Zaafiyet Değerlendirmesi, Analitik Hiyerarşi Süreci, Coğrafi Bilgi Sistemi, Su Kalite İndeksi, DRASTIC, Kıbrıs, Yeşilköy.