Assessment of groundwater vulnerability to contamination using GIS-based DRASTIC method in Karacabey and Mustafakemalpaşa Plain, Bursa

Abstract

Management and protection of groundwater resources have significant importance. In this respect, groundwater vulnerability assessment is essential and considered the first step in groundwater protection strategies. In this research, the groundwater vulnerability of the Mustafakemalpaşa and Karacabey plain is assessed using the GIS-based DRASTIC method. According to the vulnerability assessment, 16.3% of the study area is under low vulnerability, 18.8% under moderate vulnerability to contamination, while 39% under high vulnerability, and around 25.5% can be considered as an area of very high groundwater vulnerability. A sensitivity analysis is applied to calculate the effect of each used parameter on the resulting vulnerability map. Based on the sensitivity analysis, net recharge and hydraulic conductivity tend to be the most effective parameters. In addition, relationships between the resulting DRASTIC vulnerability indices and the nitrate concentration, TDS measures, sulfate concentration, coliform bacteria measures, and other water quality parameters are investigated. Simple linear regression analysis showed a linear relationship between DRASTIC vulnerability indices and sulfate concentrations (R² = 0.648). Whilst, the analysis showed that there is no conclusive relationship between DRASTIC vulnerability indices and nitrate concentrations or TDS measurements. Also, the coliform bacteria measurements at some wells showed the aquifer is not free of coliform bacteria.Yeraltı suyu kaynaklarının yönetimi ve korunması büyük önem taşımaktadır. Bu bakımdan, yeraltı suyu hassasiyet değerlendirmesi esastır ve yeraltı suyu koruma stratejisinin ilk adımı olarak kabul edilir. Bu tezde, Bursa ili Mustafakemalpaşa ve Karacabey ovasının yeraltı suyu kirlilik hassasiyeti CBS tabanlı DRASTIC yöntemi ile değerlendirilmiştir. Hassasiyet değerlendirmesine göre, çalışma alanının %16,3'ü ve %18,8'i kirliliğe karşı sırasıyla düşük ve orta derecede hassasiyete, %39'u yüksek hassasiyete ve yaklaşık %25,5'i çok yüksek hassasiyete sahip bir alan olarak belirlenmiştir. Kullanılan her bir parametrenin, elde edilen hassasiyet haritası üzerindeki etkisini hesaplamak için bir duyarlılık analizi yapılmıştır. Duyarlılık analizine göre, net beslenme ve hidrolik iletkenlik en etkili parametreler olarak bulunmuştur. Ayrıca, ortaya çıkan hassasiyet indeksleri ile nitrat konsantrasyonu, TDS ölçümleri, koliform bakteri ölçümleri ve diğer su kalitesi parametreleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Basit doğrusal regresyon analizi, DRASTIC hassasiyet endeksleri ile sülfat konsantrasyonları (R² = 0,648) arasında doğrudan bir ilişki olduğunu göstermiştir. Ancak, bu analiz, DRASTIC hassasiyet endeksleri ile TDS ölçümleri veya nitrat konsantrasyonu arasında belirli bir ilişki göstermemiştir. Bazı kuyulardan elde edilen koliform bakteri ölçümleri, akiferin koliform bakteri içerdiğini göstermiştir.