3 Su döngüsü ve kaynakların oluşumu

3.1 Yağış buharlaşma ve akış

Bir yağmurun ardından sokakta biriken su kısa sürede çekilebilir; toprağın altındaki nem ise daha uzun süre kalabilir. Aynı yağışın izleri farklı yerlerde, farklı zamanlarda görünür. Suyun çevredeki hareketini anlamaya buradan başlayabiliriz: Su bir yerde bulunur, başka bir yere geçer ve orada bir süre kalır. Önceki bölümde bu hareketin bazı moleküler ve fiziksel dayanaklarını gördük. Şimdi bakışımızı büyüterek araziye, bitkilere, akarsulara ve toprağın altına çevireceğiz. Bu ölçekte temel sorumuz, suyun hangi yollardan geldiği, nerede tutulduğu ve hangi yollardan ayrıldığıdır.

Döngüyü depolar ve geçişler üzerinden okumak

Su döngüsü çizimlerinde denizden yükselen buharı, bulutları, yağmuru ve denize dönen akarsuyu peş peşe görürüz. Bu çizim başlangıç için yararlıdır; ancak suyun her defasında aynı yolu, aynı sırayla tamamladığı düşünülürse yanıltır. Yağış denize de düşebilir. Kar örtüsünde tutulan su, erimeden önce bekleyebilir. Topraktaki suyun bir kısmı bitkiler aracılığıyla atmosfere dönerken bir kısmı daha derine ilerleyebilir. Döngü, bütün damlaların izlediği tek güzergâhın adı değildir; birbirine bağlı çok sayıda depo ve geçişin birlikte işleyişidir.

Buradaki depo, mutlaka çevresi duvarla çevrili bir hazne anlamına gelmez. Gölün suyu, kar örtüsü, toprağın gözeneklerindeki nem ve yeraltındaki doymuş tabakalarda bulunan su, farklı biçimlerde depolanmadır. Bir depoyu tanımlarken sınırını ve hangi anda baktığımızı belirtiriz. Akım ise belirli bir sürede bir sınırdan geçen sudur. Bir baraj gölündeki mevcut su hacmiyle, göle bir gün boyunca giren su hacmini aynı şey gibi okuyamayız. Biri o andaki birikimi, diğeri bir zaman aralığındaki hareketi anlatır.

Bu ayrım, değişmeyen bir su seviyesini yorumlamak için de gereklidir. Seviyesi yaklaşık aynı kalan bir gölde hiç hareket olmadığını düşünemeyiz; giren ve çıkan miktarlar birbirine yakın olabilir. Tersine, bir süre az giriş alan bir depo, önceki birikiminden su vererek akışı sürdürebilir. Görünen süreklilik, depoya her an aynı miktarda yeni su geldiğini kanıtlamaz. Bir fotoğraf birikimi gösterirken, değişimi anlamak için zaman içinde alınmış gözlemler gerekir. Aynı nedenle depodaki miktar ile o miktarın ne kadar sürede yenilendiği ayrı sorulardır.

Çizimdeki her okun anlamı, hangi sınırın seçildiğine bağlıdır. Toprağı ve altındaki akiferi tek sistem kabul edersek aralarındaki geçiş, sistemin içindeki bir yer değiştirmedir. Yalnız akifere bakarsak aynı geçiş akifere giriş olur. Şekil 8, depoları bir arada görmemizi sağlarken bu sınır seçimini de hatırlatır. Okların tümü aynı büyüklükte akım anlamına gelmez; her yol her yerde aynı ölçüde işlemez. Şemadan oran okumak yerine, hangi geçişin bir arazide bulunabileceğini ve hangisinin ölçülmesi gerektiğini sormak gerekir.

Yağışın düştüğü yer ile suyun toplandığı yer

Havza, seçilmiş bir çıkış noktasına doğru yüzey sularını toplayan alandır. Bu çıkış bir akarsuyun ağzı olabileceği gibi, akarsu üzerinde incelemek istediğimiz daha küçük bir kesit de olabilir. Noktayı değiştirdiğimizde kapsadığımız alan da değişir. Büyük bir havza, daha küçük alt havzaları içerir. Böylece bir dereyi incelerken bütün ülkeyi tek parça düşünmek zorunda kalmayız; fakat derenin kıyısındaki dar şeritle de yetinemeyiz. Yukarıdaki yamaçlarda olanlar, akışın toplandığı aşağı kesimde kendini gösterebilir.

Yüzeydeki su bölümü çizgileri çoğunlukla sırtlar ve yükseltilerle ilişkilidir. Yağışın bir yanı bir dereye, öbür yanı başka bir dereye yönelir. Haritadaki çizgi, bu yönlenmeyi anlatan bir sınırdır; arazide görünür bir duvar değildir. Ayrıca yüzey suyunu ayıran sınırın, yeraltındaki bütün akımlar için de aynı sınır olduğunu baştan varsayamayız. Burada havzayı yüzeydeki toplanma alanıyla tanımlıyor, su bütçesine geçtiğimizde yeraltı giriş ve çıkışlarının ayrıca düşünülmesi gerektiğini akılda tutuyoruz.

Yağış miktarını bir alana yayılmış su yüksekliğiyle ifade etmek, farklı büyüklükte alanları karşılaştırmayı kolaylaştırır. Örneğin yağışın milimetreyle verilmesi, suyun zeminde gerçekten düzgün bir tabaka hâlinde beklediği anlamına gelmez. Bu, aynı hacim bütün alana eşit yayılsaydı oluşacak yüksekliği anlatan bir gösterimdir. Gerçekte yağış yamaca, yüksekliğe ve yağış olayının yapısına göre yerden yere değişebilir. Tek bir ölçüm noktasında kaydedilen miktarı bütün havzanın eksiksiz temsilcisi saymak, ölçülen nokta ile temsil edilmek istenen alan arasındaki farkı gözden kaçırır.

Aynı toplam yağışın kısa, şiddetli bir sağanakla ya da aralıklı ve daha hafif yağışlarla gelmesi aynı sonuçları vermeyebilir. Yalnız toplam hacmi bildiğimizde suyun ne hızla geldiğini bilmiyoruz demektir. Zeminin suyu içeri alabilmesi, yüzeyde akışın oluşması ve suyun kanallara ulaşması bu zaman düzeninden etkilenir. Yağmurdan önce toprağın ne kadar ıslak olduğu da önemlidir. Dolayısıyla bir olayın açıklaması, yağış başladığı anda başlamaz; önceki koşullar yeni gelen suyun karşılaşacağı ortamı hazırlamıştır.

Temsili olarak birbirine komşu iki yamacı düşünelim. Yağışın ikisine de aynı anda ulaştığını varsayalım; birinde su geçişine elverişli toprak ve bitki örtüsü, diğerinde geniş kaplanmış yüzeyler bulunsun. Aynı gökyüzünden su almaları, aşağıya aynı zamanda ve aynı büyüklükte akış gönderecekleri anlamına gelmez. Bu karşılaştırma, her bitkili alanın her koşulda bütün yağışı tutacağını söylemez. Toprak özellikleri, eğim, önceki ıslaklık ve drenaj yolları birlikte değerlendirilmelidir. Örnek, gerçek bir yer için sonuç üretmekten çok, yalnız yağış toplamına bakmanın neden eksik kaldığını gösterir.

Yüzey akışı hangi koşullarda belirginleşir?

Yere gelen suyun bir kısmı yüzeyden içeri girer; bir kısmı yüzey üzerinde hareket eder. Yağışın geliş hızı, o andaki sızma hızını aştığında su yüzeyde birikerek akmaya başlayabilir. Başka bir durumda yüzeye yakın ortam zaten doymuştur ve yeni suyu kabul etme olanağı sınırlanmıştır. Bu iki koşul aynı görüntüye, yani yüzeyde akan suya yol açabilir; fakat açıklamaları ve arazide görülme yerleri farklıdır. Bir su birikintisini görmek, tek başına onun hangi mekanizmayla oluştuğunu söylemez.

Akışın bir dereye ulaşması da tek bir sıçrama değildir. Su küçük çukurlarda geçici olarak tutulabilir, bitki örtüsü arasında yavaşlayabilir, daha geçirgen bir yere geldiğinde yeniden toprağa girebilir ya da bir drenaj yoluna katılabilir. Bu yüzden yamaçtaki hareket ile havzanın çıkışındaki akım arasında hem zaman hem miktar farkı bulunur. Bir noktadan hızla uzaklaşan su, başka bir noktada birikebilir. Yalnız tek parselin görüntüsüne bakmak, arazinin geri kalanıyla kurduğu bağlantıyı göstermeye yetmez.

Bu noktada toplam su hacmiyle en yüksek debi arasındaki ayrımı korumalıyız. Bir olay boyunca aynı hacim geçse bile bu hacmin daha kısa sürede taşınması, o süre için ortalama debinin daha yüksek olması demektir. Debi, bir kesitten birim zamanda geçen su hacmidir. Birikimin hızla boşalması ile daha uzun sürede boşalması bu nedenle eşdeğer değildir. Akarsu kıyısındaki sorun, yalnız geçen toplam su olmayabilir; suyun hangi kısa aralıkta yoğunlaştığı da belirleyicidir. Bu, hacim ve zaman arasındaki temel ilişkiden çıkan bir sonuçtur.

Yüzeylerin kaplanması ve suyun kanallara daha doğrudan bağlanması, yağışın akarsuya ulaşma düzenini değiştirebilir. Suyu bir noktadan hızla uzaklaştıran düzenleme, daha aşağıdaki kesitin karşılaştığı akımı da etkileyebilir. Buradan bütün yerleşmeler için tek sonuç çıkaramayız; yerel depolama, zeminin niteliği ve drenaj bağlantıları değişir. Fakat arazi kullanımını yalnız yapıların kapladığı alan olarak görmek eksiktir. Bu kullanım, suya yeni yollar açar, bazı yolları daraltır ve bekleme sürelerini değiştirir.

Buharlaşma ile bitkilerin su kullanımı birlikte

Karadaki suyun atmosfere dönüşünü anlatırken yalnız açık göllerin yüzeyine bakmak yetmez. Nemli toprak ve ıslak yüzeylerden buharlaşma olur; bitkiler de köklerinden aldıkları suyun bir bölümünü yaprakları üzerinden buhar hâlinde atmosfere verir. Bitkiler üzerinden gerçekleşen bu geçişe terleme, yani transpirasyon denir. Buharlaşma ile terleme birlikte ele alındığında evapotranspirasyon sözcüğü kullanılır. Bu terim, aynı arazi üzerinde iç içe geçen iki yolu su bütçesinde birlikte izleyebilmemize yardımcı olur.

Evapotranspirasyonun büyüklüğü yalnız sıcaklığa bağlanamaz. Güneşten gelen enerji, havanın nemi ve hareketi, bitkinin özellikleri, topraktaki suya erişimi ve mevsim birlikte rol oynar. Hava sıcak diye suyun her koşulda aynı hızla atmosfere geçeceğini düşünmek yanlıştır; kullanılabilir su sınırlanabilir ve bitkinin tepkisi değişebilir. Aynı nedenle iki bitki örtüsüne aynı sabit su kaybı değeri vermek, aralarındaki farkları siler. Burada söz konusu olan, canlıların da katıldığı ve koşullarla değişen bir akımdır.

Temsili bir karşılaştırmada, aynı havada duran ıslak bir yüzeyle giderek kuruyan bir yüzeyi düşünelim. Atmosferin koşulları benzer olsa da suyun yüzeye sağlanması aynı değildir. İlkinde yüzeyde su vardır; ikincisinde derindeki nemin yüzeye ulaşması ya da bitki köklerinin ona erişmesi belirleyici hâle gelir. Bu düşünce deneyi, havanın oluşturduğu buharlaşma eğilimiyle arazide gerçekten gerçekleşen su aktarımını birbirine karıştırmamamızı sağlar. Bir meteorolojik koşuldan doğrudan gerçek arazi kaybına geçerken, suyun ve enerjinin birlikte mevcut olup olmadığı sorulmalıdır.

Havza bütçesinde atmosfere giden su, seçtiğimiz sistemden çıkış sayılır. Bununla birlikte bu muhasebe terimi, suyun çevresel bakımdan gereksiz yere harcandığı anlamına gelmez. Bitkilerin yaşamı ve arazinin enerji alışverişi suyla bağlantılıdır. Bir terimi bütçede eksi işaretiyle yazmak, ona tek başına olumlu ya da olumsuz değer yüklemez. Nereden bakıldığını belirtmek burada da önemlidir: Toprak nemini izleyen kişi için azalma olan bir geçiş, atmosferdeki suyun hareketini izleyen kişi için giriş olacaktır.

Mevsim, ölçek ve bekleme süresi

Bir yılın yağış toplamı, yılın bütün aylarını açıklamaz. Su gereksiniminin arttığı dönemle yağışın yoğunlaştığı dönem çakışmayabilir. Ayrıca kar olarak biriken su, yere düştüğü anda bütünüyle akışa katılmaz; erime koşulları oluşuncaya kadar farklı bir depoda bekler. Bu gecikme, yağışın tarihi ile akarsuda etkisinin belirginleştiği tarihi ayırır. Takvimde aynı yılın içinde bulunan iki olay, suyun arazide kullanılabilirliği bakımından aynı anda gerçekleşmiş sayılmaz.

Kısa süreli bir gözlem, uzun süreli eğilimin yerine geçmez. Yağışlı bir ayın sonunda dolan bir depo, sonraki kurak dönemi tek başına temsil etmez. Tersine, kısa bir kuru aralık da bütün bölgenin sürekli aynı durumda olduğu anlamına gelmez. Gözlem süresini, cevaplamak istediğimiz soruya göre seçeriz. Bir sağanağın akışa etkisi için olay içindeki değişim; mevsimler arasındaki fark için aylar; uzun süreli su varlığını anlamak için daha uzun kayıtlar gerekir. Her zaman aralığı başka ayrıntıları görünür kılar.

Alanı büyütmek de bilgiyi otomatik olarak daha doğru yapmaz. Havza ortalaması, küçük bir alt havzadaki belirgin farkı yumuşatabilir. Bir noktada yeterli su bulunurken başka bir noktada eksiklik yaşanması, ortalamayla çelişmek zorunda değildir. Ortalamanın görevi bütün yerleri birbirine eşitlemek değildir. Bölgesel bir sonucu yerel bir kuyuya, tarlaya ya da mahalleye taşımadan önce hangi alanın temsil edildiğine bakılmalıdır. Bu sınır, suyun toplamı konuşulurken kolayca gözden kaçan dağılım sorununu görünür kılar.

Yağış ölçer, akarsu ölçümü, toprak nemi gözlemi ve uzaktan algılama aynı şeyi ölçmez. Birlikte kullanıldıklarında döngünün farklı yanlarını aydınlatırlar. Örneğin yağışın nerede düştüğünü bilmek, onun ne kadarının hangi depoda kaldığını kendiliğinden vermez. Bir ölçümden bekleyebileceğimiz cevabı doğru kurmak, ölçüm sayısını artırmak kadar önemlidir. Hidrolojik açıklama, farklı gözlemler arasında tutarlı bir ilişki arar; tek bir göstergeyi bütün sistemin yerine koymaz.

Bir su bütçesi neyi söyler, neyi söylemez?

Su bütçesi, belirli bir alan ve zaman için girişleri, çıkışları ve depolamadaki değişimi birlikte hesaplamaktır. Önce sınırın nereden geçtiğini ve sürenin ne olduğunu belirtiriz. Ardından bu sınırı geçen bütün önemli yolları düşünürüz. Yağış bir giriş olabilir; akarsu ve yeraltı akımları sınırın durumuna göre giriş ya da çıkış olabilir; evapotranspirasyon atmosfere çıkıştır. Aradaki fark depolamanın artması ya da azalmasıyla karşılanır. Bütçenin temel ilişkisi basittir; her bileşeni yeterince iyi belirlemek ise ayrı bir gözlem ve değerlendirme işidir.

Aşağıdaki örnekte amaç bir bölgenin su varlığını tahmin etmek değildir. Sayıların tamamı öğretim için seçilmiştir. Havzanın toprağını, yüzey sularını ve yeraltı suyunu aynı sınır içinde düşündüğümüzden, topraktan akifere geçen suyu ayrıca havza çıkışı olarak yazmıyoruz. Böyle yazsaydık hâlâ sistemin içinde bulunan suyu dışarı çıkmış gibi sayardık. Aynı su, daha sonra sınırı geçen bir akıma katıldığında yeniden çıkış hanesine yazılarak iki kez düşülebilirdi. Bütçeyi doğru kurmak, işlemi doğru yapmaktan önce gelir.

Örnek hesap 3 — Sınırı belirtilmiş bir havzada su bütçesi

Bütün sayılar varsayımsaldır; bir havzanın ölçümü, Türkiye ortalaması veya kullanım izni hesabı değildir.

İncelenen alan: 2 km²; dönem: bir ay.

Dönem toplamı yağış: havza alanına yayılmış 100 mm eşdeğer su yüksekliği.

Dönem toplamı evapotranspirasyon: 40 mm.

Akarsu yoluyla sınırdan çıkan toplam su: 35 mm eşdeğer yükseklik.

Yeraltından net dışarı akım: 10 mm eşdeğer yükseklik.

Seçilen kontrol hacmi toprak, yüzey suları ve akiferi kapsar. Yağış dışındaki yüzey suyu girişi ile insan eliyle su ithali veya ihracı bu varsayımsal durumda sıfır kabul edilir. Yeraltından net çıkış, dışarı akımdan içeri akımın çıkarılmış hâlidir. Bütün terimler aynı ayı ve aynı alanı temsil eder.

Girişten dışarı çıkan toplamları çıkarırız:

$\text{Depolama değişimi = 100 − 40 − 35 − 10 = +15 mm}$

Aynı değişimi hacim olarak ifade ederiz:

$\text{0,015 m × 2 000 000 }\text{m}^{\text{2}}\text{ = 30 000 }\text{m}^{\text{3}}$

Artı işareti, seçilen sistemde ay sonunda başlangıca göre 30 000 m³ daha fazla su bulunduğunu anlatır. Bu suyun ne kadarının toprakta, gölde ya da akiferde kaldığı yalnız bu toplam hesaptan anlaşılmaz.

Sonuç yeraltı suyu beslenmesine eşit değildir; güvenle çekilebilecek suyu, içilebilirliği veya gelecek ayın koşullarını belirlemez. Gerçekte terimler ölçüm ve model belirsizliği taşır.

Korunum ve sınır seçimi:. Sayılar ve örnek senaryo özgün varsayımsal öğretim seçimidir.

Toplam depolama artarken alt depolardan biri azalabilir; aynı aylık bütçe, ay içinde farklı akış düzenleriyle de oluşabilir. Sorunun gerektirdiği ayrıntıya göre toprağı, yüzey suyunu ve akiferi ayrı izlemek veya daha kısa zaman aralıkları kullanmak gerekir.

Girişler ve çıkışlar arasındaki ölçülen farkı doğrudan bilinmeyen bir akıma eşitlemek de dikkat ister. Yağış, akış ve evapotranspirasyon tahminlerinin her biri belirsizlik taşır. Birkaç büyük sayıyı birbirinden çıkararak küçük bir kalanı bulduğumuzda, bileşenlerdeki sınırlı hatalar bu küçük sonucun önemli bir bölümünü oluşturabilir. Bütçenin kapanması yararlı bir tutarlılık kontrolüdür; bütün terimlerin bağımsız olarak doğrulandığı anlamına gelmez. Özellikle küçük bir beslenme miktarı yalnız kalan üzerinden hesaplanmışsa, sonuçla birlikte varsayımlar da okunmalıdır.

Miktar bütçesinden sonraki adım, toprağa giren suyun hangi koşullarda akifere katıldığını, nerede tutulduğunu ve nasıl hareket ettiğini incelemektir.

3.2 Yeraltına sızma ve akiferler

Yağmurdan sonra yüzeyde su kalmaması, suyun nereye gittiğini tek başına göstermez. Bir kısmı yakın çevreye akmış, bir kısmı buharlaşmış, bir kısmı da zeminin içine girmiş olabilir. İçeri giren su için de yolun sonu belli değildir. Toprakta kısa süre kalabilir, kökler tarafından alınabilir, yana doğru ilerleyebilir ya da daha derindeki doymuş bölgeye ulaşabilir. Yeraltı suyunu anlamak için görünür yüzeyin altını tek bir kapalı depo gibi düşünmekten vazgeçip, suyun karşılaştığı farklı ortamları ayırmamız gerekir.

Toprağa girmek ile yeraltı suyunu beslemek

Sızma, suyun yer yüzeyinden toprak ya da başka bir geçirgen ortam içine girişidir. Yeraltı suyunun beslenmesi ise suyun doymuş yeraltı suyu sistemine eklenmesini anlatır. Bu iki olay arasında bir yol ve zaman bulunabilir. Yüzeyden içeri giren suyun tamamı bu yolu tamamlamaz. Bir bölümünün toprakta tutulması veya yeniden atmosfere dönmesi mümkündür. Bu yüzden yağıştan sonra sızmanın arttığını görmek, aynı miktarda ve aynı anda akifer beslenmesi gerçekleştiğini kanıtlamaz.

Toprağın başlangıçtaki nemi bu yolculukta önemlidir. Kuru bir dönemin ardından gelen su, önce üst bölgedeki nemi artırabilir. Yağışlar arasında bitkilerin kullanımı ve buharlaşma sürdüğünden, yüzeyden içeri giren miktarla derine ulaşabilen miktar birbirinden ayrılır. Bu açıklama her toprak için değişmez bir sıra kurmaz; çatlaklar ve büyük gözenekler bazı akımları başka yollara yöneltebilir. Yine de temel ayrım korunur: Sızma yüzeydeki bir geçiştir, beslenme ise daha aşağıdaki sistem açısından tanımlanan bir giriş olayıdır.

Doymamış bölgede boşlukların bir bölümünde su, bir bölümünde hava bulunur. Bölgenin doymamış olması kuru olduğu anlamına gelmez. Tanelerin çevresinde ve küçük boşluklarda tutulan su, toprağın nemini oluşturur; bu suyun varlığı bitki yaşamı için önemlidir. Daha aşağıdaki doymuş bölgede ise bağlantılı boşluklar suyla doludur. Su tablası, serbest yeraltı suyu sisteminde su basıncının atmosfer basıncına eşit olduğu düzeyi anlatır. Basitleştirilmiş kesitlerde iki bölgenin sınırı gibi çizilse de çevresindeki geçiş gerçekte bu çizimden daha ayrıntılıdır.

Su tablasının hemen üstünde kılcal etkilerle su tutulabilen bir kuşak bulunabilir. Bu ayrıntı, şemada su tablasının üstündeki bütün boşlukların kuru olduğunu varsayamayacağımızı gösterir. Şemalar sınırları öğretmek için sadeleştirilir. Arazide suyun tutulması ve hareketi gözeneklerin boyutuyla, bağlantılarıyla ve o andaki nem durumuyla ilişkilidir. Burada önemli olan, “yerin altında” ifadesinin tek başına doymuş bir akiferi tarif etmediğini görmektir.

Beslenmenin büyüklüğü ve gerçekleştiği dönem, yağışın yanı sıra iklim, toprak, jeoloji, arazi kullanımı ve su tablasının derinliğiyle değişir. Bu nedenle bir bölgede yağışın sabit bir yüzdesinin her yıl aynı biçimde akifere katıldığını varsaymak güvenilir bir başlangıç değildir. Özellikle aylık veya yıllık toplamların arkasında farklı olay dizileri bulunabilir. Beslenmeyi anlamaya çalışırken yalnız ne kadar su geldiğini değil, ne zaman geldiğini ve doymuş bölgeye ulaşıncaya kadar hangi yollarla karşılaştığını da sorarız.

Temsili bir gözlemde, yağmurdan sonra üst toprağın ıslandığını fakat yakındaki bir gözlem noktasında yeraltı suyu düzeyinin hemen değişmediğini düşünelim. Bu iki bulgu birbiriyle çelişmek zorunda değildir. Su henüz doymuş bölgeye ulaşmamış olabilir; ölçüm noktası farklı bir tabakayı temsil ediyor olabilir veya girişin etkisi başka akımlarla birlikte ortaya çıkıyor olabilir. Bu olasılıklar bir arıza teşhisi değildir. Örnek, yüzeydeki belirtiyi derindeki sistemin doğrudan ve eksiksiz ölçümü olarak kullanamayacağımızı anlatır.

Boşluk miktarı ile suyu iletme yeteneği

Yerin altındaki su çoğu zaman geniş bir boşlukta duran gizli bir göl gibi hayal edilir. Oysa su, taneler arasındaki gözeneklerde, kaya çatlaklarında ve bazı kayaçlarda çözünmeyle gelişmiş boşluklarda bulunabilir. Ortamın türü, suyun hangi yollardan hareket edebileceğini etkiler. Aynı kaya örneği dışarıdan sağlam görünebilir; içindeki ince çatlakların birbirine bağlanması ise akış bakımından önemli olabilir. Bu nedenle yüzeydeki görünüş, yeraltındaki depolama ve iletim özelliklerini bütünüyle açıklamaz.

Porozite, toplam hacmin ne kadarının boşluklardan oluştuğunu anlatır. Ancak boşluğun bulunması ile suyun kolayca ilerlemesi aynı özellik değildir. Akış için yolların birbirine bağlanması ve geçişlerin yeterince elverişli olması gerekir. Çok sayıda küçük boşluk içeren bir malzeme, suyu belirgin biçimde tutabilir; buna rağmen suyun o malzeme içinden ilerlemesi yavaş olabilir. Bir ortama “gözenekli” demek, onun mutlaka hızlı su ilettiğini söylemez. Depolama sorusuyla akış sorusunu ayırmak, akifer kavramına yaklaşmanın temel adımıdır.

Bunu düşünmek için birbirine geçitlerle bağlanan odaları olan iki yapı hayal edebiliriz. İkisinin toplam boş alanı aynı olsa da birinde geçitler geniş ve açık, diğerinde dar veya birbirinden kopuk olabilir. Bir noktadan ötekine ilerleyişleri aynı olmaz. Bu benzetme gerçek gözenek geometrisinin modeli değildir; yalnız toplam boşluğun geçiş kolaylığını tek başına belirlemediğini gösterir. Jeolojik ortamda bağlantılar üç boyutludur ve çok farklı ölçeklerde bulunur. Bir kesitte görünen boşlukları saymak, bütün akış ağını belirlemek anlamına gelmez.

Gündelik dilde geçirgenlik dediğimiz özellik, hidrojeolojide daha kesin ölçülerle incelenir. Hidrolik iletkenlik, belirli bir sıvının ortamdan ne kadar kolay iletilebildiğini ifade eder; hem gözenek ve çatlak düzeni hem de sıvının özellikleri bu büyüklükte rol oynar. Yalnız bu terimi bilmekle akış hızı hesaplanmış olmaz. Suyu hareket ettiren yük farkı, yolun uzunluğu ve akışın gerçekleştiği kesit de gerekir. Şimdilik sayısal bir kuyu hesabına girmeden, ortamın iletme özelliği ile akışı sağlayan koşulu ayrı tutmamız yeterlidir.

Bir akiferin içinde bu özelliklerin her yönde ve her noktada aynı olması beklenmez. Katmanlar, çatlaklar ve farklı taneli birikimler suya farklı yollar sunabilir. Bu nedenle bir yerde alınmış küçük bir örneğin niteliğini bütün yeraltı sistemine yaymak dikkat ister. Suyu ileten dar bir bağlantı, toplam hacmi küçük olsa bile hareket bakımından etkili olabilir. Tersine, geniş bir tabaka çok su içerip bunu yavaş iletebilir. Yeraltını anlamak, yalnız malzemenin adını koymayı değil, onun sistem içindeki konumunu ve sürekliliğini de değerlendirmeyi gerektirir.

Serbest ve basınçlı akiferler

Akifer, suyu depolayan ve bir kuyuya ya da doğal çıkışa anlamlı miktarda iletebilen jeolojik birimdir. Buradaki jeolojik birim, yalnız sert kaya demek değildir; kum ve çakıl gibi pekişmemiş birikimler de akifer oluşturabilir. Buna karşılık her ıslak tabakayı aynı su sağlama yeteneğine sahip sayamayız. Suyun varlığı, onu iletecek bağlantılar ve çevredeki tabakalar birlikte önem taşır. Akifer adı bir kullanım güvenliği belgesi değildir; önce suyun bulunduğu ve hareket ettiği ortamın işlevini tanımlar.

Serbest akiferde doymuş bölümün üst sınırı su tablasıdır. Bu düzey beslenme, boşalım ve diğer koşullarla yükselip alçalabilir. Üstteki doymamış bölgenin kalınlığı da buna bağlı olarak değişebilir. Su tablasını, yerin altında her yerde aynı yükseklikte duran düz bir çizgi gibi düşünmemeliyiz. Gerçek konumu yerel koşullarla değişir. Bir arazinin farklı noktalarında suya ulaşmak için farklı derinliklerin gerekmesi, yalnız zeminin yükselip alçalmasıyla değil, su tablasının kendi konumuyla da ilişkilidir.

Basınçlı akiferde su taşıyan doymuş tabakanın üstünde su geçişini sınırlayan bir örtü bulunur. Bu tabakaya açılmış uygun bir gözlem borusunda su, akiferin tavanından daha yukarı bir düzeye yükselebilir. Yükselen suyun gösterdiği düzey, o noktadaki hidrolik koşul hakkında bilgi verir. Burada akiferin üstünde aynı yükseklikte açık bir yeraltı gölü bulunması gerekmez. Boru içinde görülen seviye ile su taşıyan tabakanın fiziksel sınırları farklı şeylerdir.

Basınçlı veya artezyen sözcükleri, suyun mutlaka yer yüzeyine kendiliğinden çıkacağı anlamına gelmez. Su boruda yükselip yine de zemin düzeyinin altında kalabilir. Kendiliğinden yüzeye akış, yükselme düzeyinin yer yüzeyini aşabildiği koşullarda söz konusudur. Bu ayrım, kullanılan bir adın gözlenmemiş bir davranışı garanti etmesini önler. Aynı ad suyun içilebilirliğini, işletmede sürdürülebilir miktarı veya her mevsimdeki durumunu da belirlemez. Bu sorular için kendi kanıtları gerekir.

Üstteki örtünün su geçişini sınırlaması, onu mutlak sızdırmaz bir zarf yapmaz. Örtünün niteliği, kalınlığı ve sürekliliği değişebilir; sistem başka yerlerde beslenme alanlarıyla bağlantılı olabilir. Bir kesitte iki çizgi arasında gösterilen tabakayı, bütün arazide aynı biçimde kapalı bir kutu saymak yanıltıcıdır. Basınçlı akifer kavramı belirli hidrolik koşulları açıklar; o akiferin dış etkilerden bütünüyle yalıtıldığını söylemez. Bu yüzden çizimlerdeki düzenliliği gerçek jeolojinin zorunlu düzeni olarak okumamalıyız.

Şekil 9, serbest akiferdeki su tablasıyla basınçlı akiferde gözlem borusunun gösterdiği düzeyi yan yana ayırır. Çizimde borular yalnız kavramı görünür kılmak için vardır; bir kuyu yapım önerisi değildir. Hangi tabakaya açıldıklarının belirtilmesi özellikle önemlidir. Farklı tabakaları temsil eden iki su seviyesini aynı sistemin ölçümüymüş gibi karşılaştırmak, doğru görünen sayılardan yanlış bir ilişki kurulmasına yol açabilir. Şemada gösterilmeyen jeolojik karmaşıklık, gerçek bir incelemede ayrıca araştırılır.

Yeraltı suyunu hareket ettiren fark

Yeraltı suyunun akışını anlamak için yalnız suyun yüzeye göre derinliğine bakamayız. Hidrolik yük, suyun konumundan ve basıncından gelen etkileri ortak bir referansa göre birlikte ifade eder. Uygun koşullarda bir gözlem borusunda suyun ulaştığı düzey, bu yükü okumamızı sağlar. Suyun akışı genel olarak daha yüksek hidrolik yükten daha düşük yüke doğrudur. Bu nedenle “aşağı doğru akma” sözü, yeraltındaki her hareketin yalnız düşey olarak aşağı yöneldiği anlamına gelmez.

Örneğin farklı yüksekliklerdeki iki gözlem noktasında suya olan derinlikleri ölçtüğümüzü düşünelim. Derinliklerin küçük ya da büyük olması tek başına akış yönünü vermez; ölçüm başlangıçlarının yükseklikleri de hesaba katılmalıdır. İki cetvelin sıfırını farklı yerlere koyup okumalarını doğrudan karşılaştırmak gibi bir hata yapılabilir. Ortak referans kullanmak, bu farkı giderir. Gerçek uygulamada ölçümlerin hangi tabakayı temsil ettiği ve aynı dönemde alınıp alınmadığı da önemlidir. Buradaki örnek bir yön hesabı değil, karşılaştırmanın koşullarını açıklayan bir düşünce denemesidir.

Yük farkı akış için itici koşulu gösterse de miktarı tek başına belirlemez. Aynı yük değişimi, suyu kolay ileten bir ortamla zor ileten bir ortamda aynı sonucu vermez. Geçiş yolunun uzunluğu ve kesiti de ilişkiye katılır. Bu yüzden bir kesite yön oku çizmek, o ok üzerinde gerçek bir hız bildirmek anlamına gelmez. Doğru bir kavram şeması, neyi anlattığını gösterdiği kadar hangi nicel bilgiyi içermediğini de açık bırakmalıdır.

Yükün değişmesiyle suyun kendisinin bir noktadan başka bir noktaya taşınması da aynı olay değildir. Bir gözlem borusundaki seviye değişimini, belirli bir yağmur damlasının oraya ulaştığının kanıtı sayamayız. Ölçüm, sistemin hidrolik durumundaki değişimi gösterir; suyun kaynağı ve izlediği yol için ek bilgi gerekir. Bu ayrım, yeraltında görülemeyen bir hareketi tek bir işaret üzerinden fazla kesin anlatmaktan korur. Sonraki adımda sözünü edeceğimiz su yaşı, bu yolculuğa başka tür bir pencere açar.

Yeraltı suyunun yaşı bir karışımın özelliğidir

Yeraltı suyunun yaşı denildiğinde genellikle suyun yeraltı suyu sistemine beslenme olarak girişinden bu yana geçen süre kastedilir. Bu, su molekülünün evrende ilk oluştuğu zaman değildir. Su daha önce farklı depolarda bulunmuş olabilir; hidrojeolojik yaş belirli bir geçişe göre tanımlanır. Yaş bilgisinin anlamı da bu başlangıç tanımıyla birlikte okunmalıdır. Bir numunenin yaşı hakkındaki ifade, kullanılan yöntemin hangi zaman aralığına ve hangi karışım varsayımına duyarlı olduğu belirtilmeden tam olarak değerlendirilemez.

Bir kuyudan ya da çıkış noktasından alınan su, farklı zamanlarda beslenmiş suların birleşimi olabilir. Özellikle birden fazla derinlikten veya yoldan katkı alan örnekte, bütün suya tek bir doğum tarihi vermek uygun değildir. Ölçülen işaretler karışımın içinde birlikte bulunur. Bu nedenle bir ortalama veya görünür yaş, numunedeki her su bölümünün aynı süreyi yeraltında geçirdiğini göstermez. Yaş dağılımı düşüncesi, tek sayının arkasında farklı yolculukların bulunabileceğini hatırlatır.

Temsili olarak yakın zamanda beslenmiş bir suyla çok daha önce beslenmiş bir suyun aynı çıkışta karıştığını düşünelim. Bu karışımı yalnız “eski su” diye adlandırmak, yeni katkının taşıdığı bilgiyi gizleyebilir. Yalnız “yeni su” demek ise uzun süre depolanmış kısmı gözden kaçırır. Burada oran vermiyoruz; böyle bir karışımın gerçek bir yerde hangi oranlarda bulunduğu ölçüm ister. Örneğin amacı, yaşa ilişkin tek sözcüğün birden fazla akış yolunu temsil etmekte yetersiz kalabileceğini göstermektir.

Yaş incelemelerinde izotoplar ve geçmişte atmosferde değişen bazı maddelerin izleri gibi göstergeler kullanılabilir. Bunlar bir takvim etiketi gibi suya yapışmış hazır tarihler değildir; ölçümlerin fiziksel süreçler ve karışım modelleriyle yorumlanması gerekir. Bu nedenle “yaşı ölçüldü” ifadesi, yöntemin sınırları içinde anlam taşır. Derinlik de yaşın değişmez karşılığı değildir. Daha derin suyun daha uzun yolculuk yapmış olması mümkün olsa da karmaşık akış yolları ve karışım, yalnız derinliğe dayanan kesin genellemeyi sınırlar.

Yaş bilgisi, bugünkü yüzey koşullarıyla yeraltındaki su arasında gecikme bulunabileceğini anlamaya yardım eder. Yüzeyde bir değişiklik yapılması, daha önce sisteme girmiş bütün suların aynı anda değişmesi demek değildir. Öte yandan karışıma katılan genç bir bölüm, yakın dönemdeki etkilerin daha erken görülmesine yol açabilir. Böylece su yaşı, yalnız geçmişi anlatan merak konusu olmaktan çıkar; gözlenen değişimin zamanını yorumlamaya katkıda bulunur. Ancak yaşın kendisi tek başına iyi veya kötü kalite hükmü vermez.

Doğal süzülmenin sağladığı ve sağlayamadığı şeyler

Suyun toprak ve kayaç içinden geçmesi, içeriğinin değişebileceği bir süreçtir. Bazı parçacıkların tutulması, mikroorganizmaların ortamdaki koşullardan etkilenmesi ve çözünen maddelerin katı yüzeylerle etkileşmesi mümkündür. Fakat “toprak süzer” cümlesini bütün maddelerin her yerde tamamen uzaklaştırıldığı biçiminde genişletemeyiz. Yolun niteliği ve kalış süresi değişir; çatlaklar hızlı geçiş sağlayabilir. WHO da derin veya basınçlı yeraltı sularının mikrobiyal korunmasına ilişkin açıklamasını doğrudan kirlenmenin ve hızlı geçiş yollarının bulunmaması gibi koşullarla birlikte verir.

Bir suyun yeraltında uzun süre kalmış olması da bütün özelliklerinin kendiliğinden elverişli hâle geldiğini göstermez. Uzun temas, kayaçlarla etkileşmeye daha fazla zaman sağlayabilir; bazı doğal bileşenler suya geçebilir. Buna karşılık daha genç bir su, yakın dönem yüzey etkilerinin izlerini taşıyabilir. Bunlar her eski suyun sorunlu, her genç suyun kirli olduğu anlamına gelmez. Yaş, ortam ve su bileşimi arasındaki ilişki yerel koşullarla kurulmalıdır; tek bir sıfatla içilebilirlik sonucu verilemez.

Doğal korunma, suyun nereden beslendiği ve hangi yollardan geçtiğiyle ilgilidir. Bu yüzden bir suyun berrak görünmesiyle, bulunduğu tabakanın derinliğiyle veya basınçlı olmasıyla bütün sorular cevaplanmış sayılmaz. 1. bölümde kurduğumuz kanıt yaklaşımı burada da geçerlidir: Görünüş ve adlandırma, hangi bileşenlerin hangi düzeyde bulunduğuna ilişkin ölçümlerin yerine geçmez. Bu bölümün amacı bir kaynağa güvenli ya da güvensiz etiketi koymak değil, o kaynağı değerlendirirken hangi fiziksel ve zamansal ilişkilerin göz önünde tutulacağını açıklamaktır.

Yeraltını böyle okuduğumuzda, birkaç ayrımı birlikte korumuş oluruz. Toprağa giren suyun tümü akifere ulaşmaz; boşluk miktarı suyu iletme kolaylığı değildir; boruda yükselen su seviyesi her zaman serbest su yüzeyini göstermez; bir numunenin yaşı tek bir yolculuktan oluşmayabilir. Bu ayrımlar birbirinden kopuk tanımlar değildir. Suyun miktarını, hareketini ve niteliğini aynı sistem içinde doğru sorularla incelememizi sağlar. Şimdi bu sistemi yüzeydeki akarsular ve göllerle birlikte ele alabiliriz: Yeraltında tutulan su ile yüzeyde görülen suyun sınırları, haritadaki ayrı adlarından daha geçirgendir.

3.3 Yüzey ve yeraltı suyunun ilişkisi

Bir akarsuyun kıyısında durduğumuzda suyun akışını görürüz; yatağın altından ve yanlarından gerçekleşen alışverişi ise çoğu zaman göremeyiz. Bu görünmez alışveriş, akarsuyun yağışsız dönemde ne kadar su taşıyabildiğini, çevresindeki yeraltı suyuyla nasıl bir ilişki kurduğunu ve birlikte taşınan maddelerin hangi yollara girebildiğini anlamak için gereklidir. Haritada akarsuyu bir çizgiyle, akiferi ayrı bir alanla göstermemiz, doğada bunların birbirinden yalıtılmış olduğu anlamına gelmez. Yüzeyde ve yeraltında izlediğimiz akışlar, uygun jeolojik ve hidrolik koşullarda aynı sistemin birbirine bağlanan parçalarıdır.

Bu bağlantıyı düşünürken yalnız “su var mı?” diye sormak yetmez. Alışverişin hangi yönde olduğu, ne kadar kolay gerçekleştiği ve koşullar değiştiğinde ne hızla yanıt verdiği de önemlidir. Aynı akarsuyun bir kesimi yeraltından su alırken başka bir kesimi yeraltına su verebilir. Üstelik bu dağılım zaman içinde değişebilir. Dolayısıyla yüzey ve yeraltı suyunun ilişkisi, bir kaynağa kalıcı bir etiket yapıştırmaktan çok, belirli bir yerde ve zamanda işleyen akış düzenini anlamayı gerektirir.

Yatağın iki tarafında aynı bağlantı

Yeraltı suyunun akarsu yatağına doğru aktığı kesime, yeraltı suyuyla beslenen akarsu kesimi diyebiliriz. Burada suyun yüzeye çıkması için mutlaka gözle seçilen bir pınar bulunması gerekmez; giriş, yatağın farklı noktalarına yayılmış biçimde gerçekleşebilir. Ters durumda, akarsu suyunun bir bölümü yataktan çevredeki yeraltı suyu sistemine geçer. Bu kesim yeraltına su veren, başka bir ifadeyle su kaybeden akarsu kesimidir. “Kaybetmek” sözcüğü suyun yok olduğunu söylemez; yalnızca akarsu için çizdiğimiz sınırın dışına geçtiğini belirtir. Akifer açısından aynı geçiş bir su girişidir.

Akış yönünü açıklarken hidrolik yükten yararlanırız. Bu kavram, suyu hareket ettirebilecek enerjiyi ortak bir referans düzeyine göre ifade eder. Birbirine bağlı, tatlı su içeren basit bir sistemde su daha yüksek hidrolik yükten daha düşük hidrolik yüke doğru hareket eder. Serbest yüzeyli akiferin kıyıdaki su tablası akarsu yüzeyinden yüksekse, koşullar akarsuyun yeraltından beslenmesine elverişlidir; daha düşükse ters yönde geçiş gerçekleşebilir. Önceki alt bölümdeki ortak referans düzeyi ayrımı burada da geçerlidir; karşılaştırılan şey arazi yüzeyinin yüksekliği değildir. Bir kıyının dik veya düz görünmesi, tek başına suyun yeraltında hangi yönde aktığını belirlemez.

Alışverişin toplam yönü ile yatağın içindeki bütün küçük akış yolları da birbirinden ayrılmalıdır. Bir kesim toplamda yeraltından su alırken, yüzey suyunun bir bölümü yatağın sığ malzemesine girip kısa bir yol izledikten sonra yeniden akarsuya dönebilir. Böyle bir yerel dolaşım, derindeki akiferin akarsuya yaptığı katkıyla aynı güzergâhı izlemez. İkisini tek okla temsil etmek, suyun kimyasal olarak hangi yüzeylerle karşılaşacağını da gizleyebilir. Bu yüzden “beslenen akarsu” adlandırması, belirli ölçekteki net ilişkiyi anlatır; yatağın her noktasındaki bütün hareketlerin yalnız bir yönde olduğu iddiasını taşımaz.

Yük farkı akışın yönünü açıklamaya yardım eder; geçecek su miktarını tek başına vermez. Yatağı oluşturan ince taneli çökel, daha geçirgen bir yatağa göre alışverişi yavaşlatabilir. Bağlantının gerçekleştiği alan ve suyun izlediği yol da sonucu etkiler. Bazı akarsuların altında ise su tablasına kadar uzanan doygun olmayan bir bölge bulunur. Böyle bir kesimde aşağıya sızma devam edebilse de, doğrudan doygun bağlantı için çizdiğimiz şema bütün ayrıntıları temsil etmez. Şekil 10 bu nedenle iki temel yönü gösteren bir başlangıç çizimidir; gerçek arazinin bütün olası durumlarını kapsayan bir harita değildir.

Aynı kesimin farklı zamanlarda değişen görevi

Yağış sonrasında akarsu düzeyi hızla yükseldiğinde, kıyıya yakın yeraltı suyu düzeyi aynı hızla yükselmeyebilir. Bu sırada akarsu suyu kıyıdaki geçirgen malzemeye doğru hareket eder ve bir süre orada depolanır. Akarsu düzeyi yeniden düştüğünde, bu suyun bir bölümü akarsuya geri dönebilir. Kıyı depolaması denen süreç, yatağın yanındaki zeminin su alışverişine katıldığını gösterir. Burada “akarsu akiferi besledi” cümlesinin, suyun mutlaka derine ilerleyip uzun süre orada kalacağı anlamına gelmediğini görmek gerekir; girişin ardından dönüş de gerçekleşebilir.

Taşkın suyunun kıyı dışındaki daha geniş bir alana yayılması, kıyıda kısa yoldan gerçekleşen bu alışverişten farklı yollar oluşturabilir. Sızan suyun yeniden akarsuya ulaşacağı uzaklık, izlediği güzergâh ve karşılaştığı malzeme değişir. Dolayısıyla taşkın biter bitmez yeraltındaki etkilerin de bitmesi beklenemez. Yüzeyde kısa süren bir olay, yeraltında daha uzun bir dönüş sürecini başlatabilir. Bu gecikmeyi herhangi bir yere ait ölçüm olmadan gün veya ay olarak hesaplayamayız; burada çıkarabileceğimiz sonuç, olayın süresi ile sistemin yanıt süresinin aynı olmak zorunda olmadığıdır.

Mevsimler de bu ilişkiyi değiştirebilir. Akarsu düzeyinin azalması, yeraltı suyu beslenmesinin değişmesi ve kıyı bitkilerinin su kullanımı, akarsu ile çevresindeki sığ yeraltı suyu arasındaki yük farkına birlikte yansır. Bazı kesimler uzun süre aynı yönde alışveriş yaparken bazıları dönemsel olarak yön değiştirebilir. Buradan “yazın bütün akarsular yeraltına su verir” veya “yağış başlayınca bütün akarsular beslenir” gibi genel takvim kuralları çıkmaz. Hangi etkinin baskın olduğu, akarsuyun ve çevresindeki sistemin birlikte izlenmesiyle anlaşılır.

Varsayımsal bir vadiyi iki kez ziyaret ettiğimizi düşünelim. İlk ziyarette akarsu yüksek, ikinci ziyarette daha alçak olsun. Yalnız bu iki görüntü, ilkinde suyun yeraltına, ikincisinde yeraltından akarsuya geçtiğini kanıtlamaz. Böyle bir yorum mümkün olsa da, kıyıdaki hidrolik koşulları bilmiyoruz. İkinci ziyarette yeraltı suyu düzeyi de çok düşmüş olabilir. Bu düşünce örneği, gözlemin değersiz olduğunu değil, gözlem ile açıklama arasında tamamlanması gereken bir bilgi basamağı bulunduğunu gösterir. Fotoğraf değişimi belgeleyebilir; akış yönünün açıklaması ise yüzey ve yeraltındaki koşulları birlikte gerektirir.

Göller ve sulak alanlar: Görünmeyen girişler ve çıkışlar

Göl kıyısında su yüzeyi çoğu zaman tek ve sakin bir düzlem gibi görünür. Buna rağmen göl tabanının bir bölümünden yeraltı suyu girebilir, başka bir bölümünden göl suyu yeraltına geçebilir. Bazı göller ağırlıkla yeraltından beslenir, bazıları yeraltına su verir; her iki yönün aynı gölde bulunması da mümkündür. Gölü yalnız içine dökülen ve dışına çıkan derelerle açıklamak bu yüzden eksik kalabilir. Görünür bir çıkışın bulunmaması, yeraltına doğru bir çıkış bulunmadığını göstermez. Gölün yüzeyi görülebilen su deposudur; alışveriş sınırlarının bütünü değildir.

Bir gölün çevresindeki yerel akış yolları ile daha geniş bölgenin yeraltı suyu düzeni de aynı resmi vermeyebilir. Örneğin bir alanın bölgesel olarak beslenme bölgesi sayılması, içindeki her küçük gölün her noktadan yeraltına su verdiğini kanıtlamaz. Yerel geçirimsiz katmanlar ve yakındaki yük dağılımı, daha küçük ölçekte farklı bir ilişki kurabilir. Bu ayrım, haritanın ölçeğinin önemini gösterir. Bölgesel bir değerlendirme genel çerçeveyi kurar; tek bir gölün kıyısındaki alışveriş için gereken ayrıntı ise daha yerel olabilir.

Daha önce gördüğümüz su dengesi ilişkisi göl için de geçerlidir: Giriş ve çıkışlar sürerken düzey fazla değişmeyebilir; bu nedenle yeraltı suyuyla alışverişin büyüklüğünü yalnız sakin göl yüzeyinden okuyamayız.

Sulak alanlarda ilişkiye bitkiler ve organik maddece zengin zemin daha belirgin biçimde katılır. Sulak alan yeraltından su alabilir, yeraltına su verebilir veya farklı kesimlerinde her ikisini gösterebilir. Yalnız çukur alanlarda bulunması da gerekmez; yeraltı suyunun yüzeye ulaştığı yamaçlarda da oluşabilir. Buna karşılık ince taneli ve ayrışmış organik çökelin bulunduğu bir tabanda, yüzey ile daha derin yeraltı suyu arasındaki geçiş yavaş olabilir. Köklerin bulunduğu üst tabakadaki su alışverişi sürerken daha alttaki geçişin sınırlı kalması, sulak alanın tek kalınlıkta ve aynı özellikte bir sünger gibi düşünülmemesi gerektiğini gösterir.

Bu bağlantılar, bir göl veya sulak alanı korurken yalnız görünür kıyı çizgisine bakmanın neden yeterli olmayabileceğini açıklar. Suyu sağlayan yeraltı akışı, kıyının dışında oluşan değişikliklerden etkilenebilir. Buradan, her müdahalenin aynı uzaklığa kadar etkili olacağı sonucu çıkmaz; etkilenme alanı gerçek akış yollarına bağlıdır. Yine de düşünme sırası değişir: Önce görünen su kütlesini tanımlar, ardından onu besleyen ve ondan ayrılan akışları sorarız. Böylece kıyı çizgisi, değerlendirmeyi bitiren sınır olmaktan çıkar; suyun çevresiyle ilişkisinin başladığı yerlerden biri hâline gelir.

Kıyıda tatlı su ile tuzlu suyun karşılaşması

Kıyıya ulaşıldığında, yüzey ve yeraltı suyu ilişkisine tuzluluk farkı da katılır. Karadan denize doğru hareket eden tatlı yeraltı suyu, kıyı akiferinin denizle ilişkili tuzlu suyuyla karşılaşabilir. Tatlı su ile tuzlu suyun yoğunlukları farklı olduğu için, akış düzenini yalnız iki su düzeyinin görünür yüksekliğine indirgemek yeterli değildir. Tatlı su genellikle daha yoğun tuzlu suyun üzerinde yer alma eğilimindedir; fakat gerçek yeraltı sistemi, tabakaları, akış yolları ve denize boşalım biçimleriyle bu basit görüntüden daha karmaşıktır.

İki su arasında çizgiyle gösterilen sınır, çoğu gerçek sistemde bıçak gibi keskin bir ayrım değildir. Tatlı su ile tuzlu suyun farklı oranlarda karıştığı bir geçiş bölgesi vardır. Akiferdeki heterojenlik, gelgit ve beslenmedeki değişimler bu bölgenin konumuna ve yapısına etki edebilir. Dolayısıyla kıyıdaki bir suyun bileşimini değerlendirirken “deniz tarafında” veya “kara tarafında” olmasını bilmek tek başına yeterli olmaz. Suyun hangi derinlikte bulunduğu, hangi yoldan geldiği ve geçiş bölgesiyle nasıl ilişki kurduğu da gerekir.

Yeraltı suyu çekimi tatlı suyun hidrolik koşullarını değiştirdiğinde, bazı kıyı sistemlerinde tuzlu suyun tatlı su kullanılan bölgelere ilerlemesine katkıda bulunabilir. Bunun yanal ilerleme veya daha derindeki tuzlu suyun yukarıya doğru hareketi gibi farklı biçimleri vardır. Ancak kıyıda tuzluluk görülmesi tek başına bu mekanizmanın gerçekleştiğini kanıtlamaz. Jeolojik geçmişten kalmış tuzlu su, tuz içeren minerallerin çözünmesi ve başka girdiler de olası açıklamalar arasındadır. Bu yüzden “tuzlu çıktı, deniz suyu girmiştir” cümlesi araştırılacak bir ihtimali, tamamlanmış bir teşhise dönüştürebilir.

Kıyı örneğinin buradaki değeri, su kaynaklarının ayrı kaplar gibi işlemediğini daha açık göstermesidir. Tatlı suyun miktarı ile bileşimi aynı bağlantının iki farklı yüzü olabilir. Bir akış düzeni değiştiğinde yalnız “ne kadar su kaldı?” sorusu değil, “hangi su nereden gelmeye başladı?” sorusu da önem kazanır. Bunun yanıtını kıyı boyunca tek bir kesit veya tek bir tuzluluk ölçümüyle bütün alan için kesinleştiremeyiz. Kavramsal çizim, araştırmanın sorularını kurar; belirli bir kıyının gerçek durumunu ise o kıyıya ait veriler açıklar.

Bir çekimin etkisi nerede ve ne zaman görünür?

Yeraltından çekilen suyun bir bölümü başlangıçta akiferde depolanmış sudan karşılanabilir. Çekimin etkisi yayıldıkça, daha önce akarsuya doğru gidecek suyun bir bölümü bu akışa katılamayabilir. Böylece akarsu hâlâ yeraltı suyuyla beslenmeye devam ederken bile aldığı katkı azalabilir. Bu nokta önemlidir: Akarsuyun akifere su vermeye başlaması, etkileşimin tek belirtisi değildir. Yeraltından gelen katkının azalması da, başka koşullar aynı kabul edildiğinde, akarsudaki su miktarını azaltan bir etkidir.

Bazı koşullarda yük farkı yeterince değişir ve akarsudan akifere doğru geçiş artar ya da başlar. İki mekanizma birbiriyle bağlantılıdır fakat aynı şey değildir: Önceden akarsuya gidecek suyu başka yöne çevirmek ile akarsudaki suyu yatağın altına çekmek ayrı akış yollarıdır. Sadece akarsuyun hâlâ akıyor olması, yeraltı suyu kullanımının onu etkilemediği anlamına gelmez. Burada konuştuğumuz, bir kaynağın iyi veya kötü işletildiği hakkında peşin hüküm değil, bağlantılı sistemlerde suyun kaynağının zamanla değişebilmesidir.

Etkinin ortaya çıkış zamanı da her yerde aynı olmaz. Akarsuya uzaklık, yeraltındaki malzemenin su iletme ve depolama özellikleri, bağlantının biçimi ve yatak çökelinin direnci yanıtı değiştirir. Bu nedenle çekimin başladığı gün yapılan gözlem, sonraki etkinin tamamını göstermez. Benzer biçimde çekimin durması, sistemin aynı anda eski koşullarına dönmesini gerektirmez. Önceden oluşmuş su düzeyi düşüşlerinin toparlanması sırasında, akarsuya gidebilecek suyun bir bölümü depodaki eksiği tamamlamaya devam edebilir. Burada sayısal bir toparlanma süresi veremeyiz; bunun için yerel koşullar gerekir.

Bu zaman farkı, suyu izlerken olaylar arasında ilişki kurmayı zorlaştırır. Bugünkü bir akarsu azalmasını yalnız bugünkü çekimle açıklamak eksik olabileceği gibi, çekim durduğu hâlde azalmanın sürmesini bağlantının yokluğuna kanıt saymak da yanlıştır. Yağış, yüzeyden kullanım, başka girişler ve önceki dönemlerin etkileri birlikte değerlendirilmelidir. Kavramsal çerçevenin yararı, tek bir neden seçmek değil, karşılaştırmanın neyi kapsaması gerektiğini göstermektir. Kuyu işletmesine ilişkin ayrıntılara geçmeden önce korunması gereken temel fikir, yeraltındaki etkinin takvimde gecikmeli ve mekânda yayılmış olabileceğidir.

Bağlantıyı okumak, tek görüntüyle yetinmemek

Bir akarsuyu, gölü veya sulak alanı anlamak için yüzeydeki görünümü yeraltındaki olası yollarla birleştiririz. Bu ilişkiyi kurarken kullanılacak işaretlerin her biri farklı bir bilgi taşır: Su düzeyi, akış yönünü anlamaya yardım eder; debi, belirli kesitten geçen suyu anlatır; bileşim, hangi suların karışmış olabileceğine ilişkin ipucu verir. Bunların hiçbiri tek başına bütün bağlantıyı çözmez. Örneğin benzer bileşim iki suyun temas ettiğini düşündürebilir, fakat benzer jeolojik ortamlardan bağımsız olarak gelmeleri de mümkündür. Kavramsal yorum, kanıtların birbiriyle uyumunu arar.

Bağlantıyı kavramak, kaynak miktarlarını toplarken de önemlidir. Bir bölgedeki akarsu akışının bir bölümü aynı bölgedeki akiferden geliyorsa, akarsudaki suyu ve akiferin bu akarsuya verdiği katkıyı birbirinden bağımsız iki yeni kaynak gibi toplamak aynı suyu iki kez sayabilir. Bu, bütün yeraltı suyu ile bütün yüzey suyunun her koşulda aynı hesap kalemi olduğu anlamına gelmez. Hangi sınırın, zaman aralığının ve akışın hesaplandığı açıklanmalıdır. Birlikte düşünmenin amacı bütün farkları silmek değil, bir bölmeden diğerine geçen suyu yeni oluşmuş bir miktar sanmamaktır.

Tablo 7 temel ilişkileri aynı çerçevede görmemizi sağlar. Tablodaki durumlar ayrı su türleri değildir; bir sistemin farklı yerlerde veya zamanlarda gösterebileceği ilişkilerdir. Özellikle “yön” ile “miktar” ayrımını korumak gerekir. Yönün bilinmesi, etkinin büyüklüğünün de bilindiği anlamına gelmez. Aynı şekilde görünür değişimin küçük olması, bağlantının önemsiz olduğunu kanıtlamaz; izleme süresi, bakılan kesim ve karşılaştırılan koşullar sonucu etkiler. Bu bölümün ardından suyun hangi yollardan geldiğine, o yollarda bileşiminin nasıl değiştiğini ekleyebiliriz.

Özgün kavramsal karşılaştırma; yerel debi, süre veya etki uzaklığı vermez.

3.4 Doğal süreçlerin su kalitesini değiştirmesi

Su, yağıştan kaynağa, akarsudan göle veya akiferden yeniden yüzeye ilerlerken aynı bileşimi korumak zorunda değildir. Temas ettiği mineraller, taşıdığı organik madde, ortamda bulunan gazlar ve canlıların etkinliği bu bileşime katılır. Dünya Sağlık Örgütünün doğal kökenli kimyasalları açıklarken kayaç ve toprağı, bitkisel malzemenin ayrışmasını ve su ortamındaki canlı süreçleri birlikte ele alması bu nedenle anlamlıdır. Kaynağı anlamak, yalnız suyun bulunduğu yeri belirlemek değil, oraya gelirken geçirdiği değişimleri de araştırmaktır.

Kayaçla temas, tek yönlü bir madde toplama değildir

Bir suyun kayaçla teması sırasında hangi bileşenlerin suya geçebileceği, yalnız temas süresine bağlı değildir. Ortamda hangi minerallerin bulunduğu, suyun başlangıç bileşimi ve gerçekleşebilen tepkimeler de önemlidir. Aynı süre boyunca farklı malzemelerden geçen iki suyun aynı bileşime ulaşmasını bekleyemeyiz. Benzer biçimde, aynı kayaç türünün adıyla tanımlanan iki ortamda bile çatlakların dağılımı, etkin temas yüzeyi ve akış yolları farklı olabilir. Jeoloji, hangi değişimlerin mümkün olduğunu gösteren temel bilgidir; tek başına numunenin bütün analiz sonuçlarını veren bir reçete değildir.

Topraktaki organik maddenin mikroorganizmalar tarafından ayrıştırılması, suyun kimyasına mineral yüzeyine ulaşmadan önce de etki edebilir. Bu etkinlik karbondioksit üretir; karbondioksitin suyla ilişkisi, karbonatlı minerallerin çözünmesini etkileyen koşullar oluşturabilir. Böylece birbiriyle ayrıymış gibi görünen toprak yaşamı ile kayaç bileşimi aynı süreçte birleşir. Bu örnekte mikroorganizmalar kayacı doğrudan suya dönüştürmez; suyun kimyasal ortamını değiştirerek mineral tepkimelerinin koşullarına katılır. Bir doğal kaynağın bileşiminde biyolojik ve jeolojik süreçlerin birlikte iz bırakabilmesinin yollarından biri budur.

Çözünme kadar, çözünmüş maddelerin yeni katı fazlar oluşturması da mümkündür. Suyun geçtiği ortam veya gazlarla alışverişi değiştiğinde, daha önce çözünmüş hâlde bulunan bir bileşenin bir kısmı çökelebilir. Katı yüzeylere tutunma ve yüzeylerden yeniden ayrılma da başka değişim yollarıdır. Bu nedenle suyu, yol boyunca yalnızca içine madde eklenen bir taşıyıcı gibi düşünmek eksiktir. Bazı bileşenler artabilir, bazıları azalabilir; aynı elementin çözünmüş, yüzeye bağlı veya katı yapı içindeki payı değişebilir. Değişimin yönü, söz konusu maddeye ve ortama bağlıdır.

Temas süresinin önemi de bu çerçevede okunmalıdır. Daha uzun süre, bazı tepkimelerin ilerlemesi için daha çok fırsat sağlar; fakat “uzun yol, mutlaka daha çok mineral” gibi sınırsız bir ilişki kurmaz. Tepkimeye girebilecek mineralin bulunması ve kimyasal koşulların elverişli olması gerekir. Ayrıca su, tek bir yolun sonunda toplanmış olmayabilir; farklı güzergâhlardan gelen sular karışabilir. Bu yüzden bir analiz sonucunu yalnız “su yeraltında uzun kaldı” diye açıklamak, çözünme, çökelme, yüzey etkileşimi ve karışım arasından birini kanıt olmadan seçmek olur.

Bir başka ayrım, maddenin ortadan kalkması ile bulunduğu yerin değişmesidir. Bir element çözünmüş fazdan ayrılıp katı çökele geçtiğinde, sudaki çözünmüş miktarı azalabilir; fakat element sistemin bütünü içinde hâlâ bulunur. Daha sonra başka koşullarla karşılaştığında davranışının yeniden değerlendirilmesi gerekir. Bu ayrım, doğal ortamın kendini sürekli ve sınırsız biçimde temizlediği düşüncesine kapılmayı önler. Aynı zamanda her azalmanın geçici olduğunu da iddia etmez. Burada neyin azaldığını açıkça söylemek gerekir: Akışla taşınan miktar mı, çözünmüş pay mı, yoksa belirlediğimiz sınırlar içindeki toplam madde mi?

Toprak ve organik madde: Aynı anda kaynak ve etkileşim yüzeyi

Doğal organik madde tek bir kimyasal değildir. Bitkisel kalıntılar, toprakta dönüşen malzeme ve su ortamındaki canlıların ürünleri, farklı özellikte bileşenlerden oluşan bir karışım sağlar. Bu malzemenin bir bölümü suyla taşınırken bir bölümü katı yüzeylerle ilişkili kalır. Kaynağı ve geçirdiği dönüşüm, organik maddenin nasıl davrandığını etkileyebilir. Bu nedenle “suda organik madde var” cümlesi, önemli bir başlangıç bilgisi olsa da hangi bileşiklerin, hangi biçimlerde ve ne kadar bulunduğunu açıklamaz. Doğadaki karışımı tek bir madde adı gibi kullanmak, süreçler arasındaki farkları gizler.

Organik madde bazı mikroorganizmalar için karbon ve enerji kaynağı olabilir; mineral yüzeyleriyle ve çözünmüş bileşenlerle de etkileşebilir. Burada birkaç işlev aynı anda bulunur: Bir kısmı biyolojik süreçlere katılır, bir kısmı yüzeylere tutunur, başka bir kısmı suyla yoluna devam eder. Bu farklı davranışlar, suyun içindeki toplam organik maddeye bakarak bütün bileşenlerin aynı hızla taşındığını söyleyemeyeceğimizi gösterir. Kaynak suyu ile daha aşağıda alınan su arasında görülen bir fark, yalnız miktarın azalması değil, karışımın bileşiminin değişmesi de olabilir.

Toprağın veya çökelin bazı maddeleri tutması, “topraktan geçen su bütün istenmeyen maddelerden arınır” sonucunu vermez. Tutunma belirli madde ile yüzey arasındaki etkileşime bağlıdır; başka bir madde aynı yüzeyden daha kolay geçebilir. Tutulan bir bileşenin farklı koşullarda yeniden hareketlenmesi de mümkündür. Bu noktada süzülme sözcüğünü tek başına açıklama olarak kullanmak yetersiz kalır. Mekanik olarak bazı parçacıkların tutulması, çözünmüş bileşenlerin tutunması ve bir maddenin biyolojik olarak dönüşmesi, sonuçları ve sınırları farklı süreçlerdir.

Varsayımsal olarak, ormanlık bir yamaçtan gelen suyun renginin değiştiğini düşünelim. Bitkisel kökenli organik maddeler olası açıklamalardan biridir; fakat bu gözlem, karışımın bütün bileşenlerini belirlemez. Aynı zamanda suyun daha önce geçtiği yerleri, yağışın yeni taşıdığı malzemeyi ve parçacıkların katkısını da düşünmek gerekir. Bu örnekte yararlı olan, renk için hemen tek bir neden seçmek değil, hangi süreçlerin ölçümle birbirinden ayrılabileceğini sormaktır. Organik madde kavramı, doğadaki görünümü anlamaya açılan bir kapıdır; laboratuvarın vereceği ayrıntılı bileşim bilgisinin yerine geçen bir tanı değildir.

Oksijen koşulları değiştiğinde aynı ortam farklı davranabilir

Suyun kimyasal ortamını değiştiren süreçlerden biri elektron alışverişine dayanan yükseltgenme ve indirgenme, kısaca redoks tepkimeleridir. Burada bir kimyasal tür elektron verirken başka bir tür elektron alır. Mikroorganizmalar bazı redoks süreçlerinden enerji sağlayabilir. Oksijen bulunan bir ortamla oksijenin tüketildiği bir ortam bu nedenle aynı tepkime olanaklarına sahip değildir. Bu ayrıntı, suyun içinde yalnız “hangi maddeler var?” sorusunun değil, “bu maddeler hangi koşullarda ve hangi kimyasal biçimlerde bulunuyor?” sorusunun da önemli olduğunu gösterir.

Organik maddenin parçalanmasına eşlik eden süreçlerde çözünmüş oksijen kullanılabilir. Oksijen sınırlı hâle geldiğinde, uygun mikroorganizmalar ve kimyasal koşullar bulunuyorsa başka elektron alıcılarının katıldığı süreçler önem kazanabilir. Böylece ortamın mineral ve çözünmüş madde ilişkisi değişir. Buradan her akiferin aynı sırayı aynı uzaklıklarda izleyeceği sonucu çıkarılamaz. Yeraltındaki organik madde dağılımı, mineral özellikleri ve suyun hangi yoldan geldiği farklı olduğundan, yakın konumlarda bile farklı redoks koşulları bulunabilir. Kimyasal düzen, yalnız kilometrelerle veya derinlikle anlatılabilecek kadar tekdüze değildir.

Redoks koşulları, bazı elementlerin katı malzemeyle ilişkili kalması veya suya geçmesi üzerinde etkilidir. Örneğin arsenik ve manganın hareketliliği, yeraltındaki kimyasal koşullarla ilişkili olabilir. Ancak “oksijen azsa kesin şu element yüksektir” gibi bir eşitlik kuramayız. O elementin bulunduğu malzeme, pH, suyun geçmişi ve diğer tepkimeler de sonucu etkiler. Redoks bilgisinin değeri, tek başına analiz sonucu üretmek değil, hangi açıklamaların ve hangi ek ölçümlerin anlamlı olabileceğini göstermektir. Bir mekanizmanın bilinmesi ile belirli bir numunede gerçekleştiğinin gösterilmesi ayrı aşamalardır.

Akarsu yatağı ile yeraltının birbirine temas ettiği sığ bölgeler, bu süreçlerin birlikte işleyebildiği yerlerdendir. Yüzeyden gelen su oksijen ve organik madde taşıyabilir; yatak malzemesinin içinden geçerken koşullar değişebilir. Dolayısıyla önceki alt bölümde incelediğimiz su alışverişi, kimyasal açıdan yalnız iki suyu birbirine eklemekten ibaret olmayabilir. Alışveriş sırasında tepkimeler de gerçekleşebilir. Aynı nedenle, yatağa giren suyun yeniden yüzeye döndüğünde bileşiminin giriştekinin aynısı olduğunu varsaymak her durumda doğru değildir. Akış yolu ile tepkime ortamını birlikte düşünmek, bu geçiş bölgesini anlaşılır kılar.

Maddenin suyla birlikte gittiği farklı yollar

Bir yağış olayı, akarsuya yalnız su eklemez; topraktan ve yatağın çevresinden taşınan parçacıkları da akışa katabilir. Bu malzemenin bir bölümü askıda ilerler, bir bölümü uygun koşullarda çöker veya daha sonra yeniden hareketlenir. Böylece bir maddenin belirli anda su sütununda az görünmesi, havzadan bütünüyle uzaklaştığı anlamına gelmez. Geçici olarak taban çökelinde bulunuyor olabilir. Akarsuyun taşıdığı malzemeyi anlamak, suyun içinden geçen akışı olduğu kadar, su ile zemin arasındaki bu alışverişi de dikkate almayı gerektirir.

Çözünmüş bileşenlerin ve parçacıklarla ilişkili bileşenlerin taşınımı aynı biçimde ilerlemez. Bazı maddeler katı yüzeylerle daha güçlü etkileşirken bazıları çözünmüş fazda daha hareketli kalabilir. Organik ve mineral kökenli çok küçük parçacıklar da bu tabloya katılır. Bu yüzden bir numunenin süzülerek veya süzülmeden incelenmesi, hangi bileşen payının ölçüldüğünü değiştirebilir. “Çözünmüş” ve “toplam” gibi ifadeler, analiz adının yanındaki önemsiz ayrıntılar değildir. Farklı biçimde hazırlanmış numunelerden gelen sonuçları, aynı şeyi temsil edip etmediklerine bakmadan karşılaştırmak uygun olmaz.

Bu ayrım, suyun görünüşünü yorumlarken de işe yarar. Bulanık bir akarsuda parçacık taşınımı belirginleşmiş olabilir; fakat yalnız görünüşten hangi çözünmüş bileşenin ne kadar bulunduğu çıkarılamaz. Tersine, parçacıkların azalmasıyla suyun berraklaşması, çözünmüş bileşenlerin de aynı oranda azaldığını kanıtlamaz. Su kalitesindeki değişimi anlatmak için “daha temiz görünüyor” ifadesini, hangi özelliğin değiştiğini belirten bir cümleye dönüştürmek gerekir. Görünürlük değişimi, çökelme, çözünmüş madde değişimi ve biyolojik durum aynı ölçüm değildir.

Karışım, mevsim ve sıcaklık birlikte işler

Farklı yollardan gelen suların karışması, yeni bir mineral çözünmese bile bileşimi değiştirebilir. Bir akarsuyun belirli bir bileşen açısından derişimi, bu bileşeni daha az veya daha çok taşıyan girişlerin payı değiştiğinde farklılaşır. Bu ilişkiyi anlamak için yalnız girişlerin derişimlerini bilmek yeterli değildir; taşıdıkları su miktarları da gerekir. Az miktardaki yoğun bir giriş ile çok miktardaki düşük derişimli bir giriş, aynı ağırlıkla hesaba katılmaz. Burada ele alacağımız basit örnek, kimyasal tepkimeyi dışarıda bırakarak yalnız karışımın sonucunu görmemizi sağlar.

Örnek hesap 4 — İki su karıştığında derişim

Bütün sayılar öğretim amacıyla seçilmiştir; gerçek bir kaynak, akarsu veya analiz sonucuna ait değildir.

Birinci giriş: saniyede 2 L su; seçilmiş X bileşeni için 12 mg/L derişim.

İkinci giriş: saniyede 1 L su; aynı X bileşeni için 3 mg/L derişim.

İki giriş sabittir; sistemde su veya X birikmez. Başka giriş ve çıkış, buharlaşma, kimyasal tepkime, çökelme ya da tutunma yoktur. Hacimsel debiler toplanabilir kabul edilir. İncelenen çıkış kesitinde karışım homojendir.

Her girişin bir saniyede taşıdığı X kütlesini buluruz:

$\left( \text{2 L/s × 12 mg/L} \right)\text{ + }\left( \text{1 L/s × 3 mg/L} \right)\text{ = 27 mg/s}$

Toplam su debisini toplarız:

$\text{2 L/s + 1 L/s = 3 L/s}$

Birim zamanda taşınan kütleyi toplam su debisine böleriz:

$\text{Karışım derişimi = }\frac{\text{27 mg/s}}{\text{3 L/s}}\text{ = 9 mg/L}$

Derişimleri doğrudan toplayıp ikiye bölmek 7,5 mg/L verirdi; bu burada doğru değildir, çünkü girişlerin su miktarları eşit değildir. Daha yüksek derişimli giriş daha fazla su taşır. Doğru ağırlıklandırma, seçtiğimiz varsayımlar altında 9 mg/L sonucunu verir.

Tepkime, eksik karışım veya sistemde birikme varsa ek süreçler hesaba katılmalıdır. Hesabın sonucu yalnız seçilmiş X bileşenine aittir; diğer bileşenler için ayrıca veri gerekir. Sonuç bir içilebilirlik, arıtma veya sağlık değerlendirmesi değildir.

Kütlenin korunumu üzerinden özgün hesap; debi ile derişimin taşınım hesabında birlikte kullanılması:.

Beklenen karışım derişimi ile ölçüm farklıysa giriş verileri, karışmanın tamamlanması ve kimyasal dönüşüm ayrı ayrı incelenir. Farkı hemen yeni bir kirlenme kaynağına bağlamak yerine, örnekte açıkça dışarıda bırakılan süreçlerin gerçek sistemde bulunup bulunmadığı araştırılır.

Mevsimsel değişim, bu karışıma katılan suların payını da değiştirebilir. Yağışla gelen yeni su, bazı çözünmüş bileşenleri seyreltebilir; aynı olay yüzeyden yeni malzeme taşıyarak başka bileşenleri artırabilir. Dolayısıyla “yağış suyu seyreltir” cümlesi bütün su kalitesi göstergeleri için birlikte uygulanamaz. Hangi bileşenin, hangi kaynaktan ve hangi yolla geldiği sorulmalıdır. Akarsudaki su miktarı arttığında bir bileşenin derişimi düşse bile, belirli sürede taşınan toplam miktarı aynı yönde değişmek zorunda değildir. Derişim ile taşınan kütlenin ayrılması, doğal süreçleri doğru yorumlamanın temel adımlarındandır.

Aynı yağışın farklı anlarında alınan numunelerin neden farklı olabileceği de buradan anlaşılır. Akış yükselirken yeni katılan suyun yolu ve taşıdığı malzeme, olayın sonlarına doğru baskın olan girişlerle aynı olmayabilir. Bu nedenle yalnız “yağışlı günde alındı” bilgisi bazen olayı yeterince tarif etmez. Numunenin akışın hangi evresine karşılık geldiğini bilmek, değişimi yorumlamayı kolaylaştırır. Bu, her bileşenin mutlaka belirli bir yükseliş ve düşüş düzeni izleyeceğini söylemez. Tam tersine, ayrı bileşenlerin ayrı kaynak ve taşınma yolları bulunduğunu hatırlatarak tek bir mevsim açıklamasını bütün sonuçlara uygulamamızı önler.

Buharlaşma, su miktarını değiştirerek bileşime etki eden bir başka yoldur. Uçucu olmayan ve o sırada başka bir süreçle ortamdan ayrılmayan bir çözünmüş bileşeni düşünelim. Suyun bir bölümü uzaklaşırken bu bileşenin kütlesi aynı kalırsa, kalan sudaki derişimi artar. Artışın nedeni dışarıdan yeni madde gelmesi değildir; aynı miktarın daha az su içinde bulunmasıdır. Gerçek göl veya kıyı ortamında ise yağış, girişler, çıkışlar, çökelme ve canlı süreçler bu sade ilişkiye katılır. Bu yüzden hacim azalmasını her bileşen için aynı artış katsayısına çeviremeyiz. Yine de olası açıklamalar arasına su kaybını eklemek, derişim artışını yalnız yeni bir madde girdisiyle açıklama alışkanlığını düzeltir.

Sıcaklık da bu tabloya eklenir. Kimyasal tepkimeler, biyolojik etkinlik ve gazların suda bulunma koşulları sıcaklıktan etkilenir. Fakat bir akarsuyun çözünmüş oksijenini yalnız sıcaklıktan hesaplayamayız; atmosferle alışveriş, fotosentez, solunum ve suyun taşınması da rol oynar. Bir mevsimde veya günün farklı saatlerinde görülen değişim, birkaç sürecin bileşik sonucu olabilir. Sıcaklığı kaydetmek bu yüzden yararlıdır; diğer süreçleri yok saymak için değil, onlarla birlikte değerlendirmek için. Moleküler özellikler bölümünde tanıdığımız fiziksel davranış, burada yaşayan ve sürekli değişen bir ortamın içine yerleşir.

Doğal kökeni, ölçülmüş bileşimden ayırmak

Doğal süreçleri bilmek, doğal kökenli bir suya otomatik olarak uygunluk belgesi vermek değildir. Dünya Sağlık Örgütü, içme suyunda sağlık bakımından önem taşıyabilen kimyasallar arasında doğal kaynaklı bileşenleri de değerlendirir. Bu bilgi, her doğal suyun sorunlu olduğunu söylemez; köken sözcüğünün bileşim ve kullanım değerlendirmesinin yerine geçemeyeceğini gösterir. Aynı nedenle mineralce zengin olmayı tek başına üstünlük veya eksiklik sayamayız. Sorulacak soru, hangi bileşenlerin hangi miktarlarda bulunduğu ve amaçlanan kullanım açısından bu bileşimin nasıl değerlendirildiğidir.

Kaynak açıklaması ile köken ataması arasında da bir mesafe vardır. Bir bileşenin kayaçtan suya geçebildiğini bilmek, ölçülen bütün miktarın mutlaka o kayaçtan geldiğini göstermez. Farklı girdiler ve karışım aynı numuneye birlikte yansıyabilir. Örneğin kıyı suyundaki tuzluluğu açıklarken gördüğümüz gibi, birden çok yol aynı genel belirtiyi oluşturabilir. Bu durumda jeolojik bilgi bir olasılığı destekler; diğer yolları kendiliğinden elemez. Doğal süreçleri ayrıntılı öğrenmenin yararı, insan etkisini peşinen dışlamak veya her değişimi ona bağlamak değil, olası açıklamaları daha iyi ayırt edebilmektir.

Tablo 8 birkaç doğal süreci, onlardan çıkarabileceğimiz ve çıkaramayacağımız sonuçlarla birlikte gösterir. Tablonun sağ sütunu bilginin değerini azaltmaz; her bilginin hangi soruya yanıt verdiğini belirginleştirir. Bir süreç, araştırılacak olasılıkları daraltabilir. Ölçüm ise belirli yerde, belirli zamanda ve belirli yöntemle elde edilen sonucu verir. Bu ikisini birbirinin yerine koymadığımızda, bir suyun nasıl oluştuğunu anlatmak ile onu gerçekten tanımak arasında daha sağlam bir bağ kurarız.

Özgün süreç–yorum karşılaştırması; bir analiz veya uygunluk kararının yerine geçmez.

Bir numunenin alındığı an ile incelendiği an arasında da suyun bazı özellikleri değişebilir. Sıcaklık ve çözünmüş oksijen gibi değişkenler, kaynaktaki koşulları anlamak için yerinde değerlendirilmesi gereken bilgiler arasındadır. Bu nedenle kaynakta tutulan gözlem kaydı ile sonradan elde edilen laboratuvar sonucu aynı işe yaramaz; birlikte anlam kazanırlar. Burada belirli bir numune alma yöntemi önermiyoruz. Vurgulanan nokta, bir şişedeki suyun ölçülen özelliğini, alındığı ortamın koşullarını düşünmeden yorumlamanın sınırıdır. Numunenin yeri, zamanı ve hangi bileşen payını temsil ettiği, sonucun anlamına dahildir.

Varsayımsal iki incelemeyi karşılaştıralım: Birinde yalnız “kaynaktan alındı” bilgisi bulunsun; diğerinde yer, zaman, son yağış koşulu, yerinde ölçülen özellikler ve analiz edilen bileşenler kaydedilmiş olsun. İkinci kayıt, daha fazla sayı içerdiği için değil, sonuçların hangi koşullarda oluştuğunu değerlendirmeye izin verdiği için daha açıklayıcıdır. Bir değişim görüldüğünde bunu yeni bir akış yoluna, karışım oranına veya tepkime koşuluna bağlama olasılığı artar. Suyu anlamada ilerleme, her gözleme hemen bir neden bulmakla değil, açıklamayı sınayacak bilgiyi bir araya getirmekle sağlanır.