Su Kalitesi Gözlem İstasyonlarında Örneklenecek Değişkenlerin Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) Desteği ile Belirlenmesi: Gediz Havzası Örneği

Year 2024, Volume: 24 Issue: 06, 1456 - 1471

Filiz Barbaros

Abstract

Akarsu havzalarında yüzeysel su kalitesi izleme çalışmalarında örneklenecek su kalitesi değişkenlerinin seçimi, aralarından seçim yapılabilecek değişken sayısının çok olması nedeni ile önemli maliyet sonuçları olan oldukça karmaşık bir konudur. Bu sorunu ele almak için farklı yaklaşımlar kullanılmaktadır. Bazı durumlarda, su kalitesi gözlemlerine ilişkin kimyasal, fiziksel ve biyolojik parametreler, çeşitli su kullanımlarına dayanarak belirlenirken; bazı durumlarda ise, bir gözlem ağı için her düzeyde farklı değişkenler içerecek şekilde izleme seviyeleri tanımlanmaktadır. İstatistiksel temelli olan bir yaklaşım, gözlemi yapılacak değişkenlerin sayısını azaltmak için, düzenli olarak izlenen su kalitesi değişkenleri ile az sayıda gözlemleri olanlar arasındaki ilişkileri araştırmaktır. Sunulan çalışma, ölçüm ağlarında gözlenmesi gereken değişken seçimi ve sonrasında karar verici makamlar için değerlendirme sürecini kolaylaştırabilecek bir yaklaşım önermektedir. Önerilen yaklaşım, değişken seçiminden önce izleme hedeflerinin tanımlanmasını ve bunu, hedeflere göre önceden seçilen değişkenlerin sayısını azaltmak için ilave seçim kriterlerinin takip edilmesini gerektirmektedir. Sunulan çalışmada su kullanımları ve etki değerlendirmeleri dikkate alınarak öncelikli izlenecek değişkenler belirlendikten sonra, karar vermede yaygın şekilde kullanılan çoklu kriterli karar verme yöntemi Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) kullanılarak bu değişkenlerin aynı değerlendirme düzlemine alınması prensibi benimsenmiştir. Burada, su kullanımları suyun halk tarafından faydalı kullanımını hedeflerken, etki değerlendirmesi noktasal ve noktasal olmayan suların kalite özelliklerinin belirlenmesini hedeflemektedir. Çalışmada, Gediz Nehri Havzası örneğinde, yoğun faaliyet alanı içindeki 6 istasyonda öncelikli izlenecek değişkenler belirlenmiş, değişkenlere ait ağırlıklı katsayılar belirlenmiş ve ölçüm güvenilirlikleri çerçevesinde yorumlanmıştır. Önerilen yaklaşım, mevcut veya yeni kurulacak su kalitesi gözlem ağında, gözlemi yapılan/yapılacak değişkenlerin alıcı ortam kirlilik düzeyini en doğru şekilde temsil edilebilmesi için etkili bir araç olacaktır.

Keywords

su kalitesi değişkenleri, Su kullanımı, Kirlilik etkisi, Analitik Hiyerarşi Süreci, Gediz Nehri Havzası

Determination of Variables to be Sampled at Water Quality Observation Stations with Analytical Hierarchy Process (AHP) Support: Gediz Basin Example

Abstract

Selection of water quality variables to be sampled is a highly complex issue with significant cost implications due to the large number of variables to choose from. In some cases, chemical, physical and biological parameters related to water quality observations are determined based on various water uses; where different monitoring levels are defined for a network, including different variables at each level. A statistically based approach is commonly used to investigate the relationships between regularly observed water quality variables and those with few observations, to reduce the number of variables to be observed. The presented study proposes an approach that can facilitate the selection of variables to be observed for the use of decision-making authorities. In the presented study, the principle of getting the variables to the same evaluation level was adopted by using the Analytical Hierarchy Process (AHP), a multi-criteria decision-making method that is widely used in decision-making, considering water use and impact assessments. Here, while water use targets the beneficial use of water by the public, impact assessment aims to determine the quality characteristics of point and non-point inputs. In the study, the variables to be monitored primarily in six stations in Gediz River Basin case study were determined, the weighted coefficients are executed, and the results are evaluated within the framework of measurement reliability. The proposed approach will be an effective tool to represent the environmental pollution level of the observed variables in the existing or newly established water quality observation network in the most accurate way.

Keywords

Water quality variables, Water use, Pollution impact, Analytical Hierarchy Process, Gediz River Basin

References

• Abed, S. A., Ewaid, S.H. ve Al-Ansari, N., 2019. Evaluation of Water quality in the Tigris River within Baghdad, Iraq using Multivariate Statistical Techniques, Journal of Physics: Conference Series. J. Phys.: Conf. Ser. 1294, 072025. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1294/7/072025
• Barbaros, F. ve Harmancıoğlu, N., 2019. Selection of variables to be sampled in water quality monitoring networks, 11. Dünya Su Kaynakları ve Çevre Kongresi: Sürdürülebilir Bir Gelecek için Su Kaynaklarının Yönetimi-EWRA 2019, 25-29 Haziran 2019, Madrid, İspanya, 125-126.
• Barış, N., Şimşek, C., Gündüz, O., Elçi, A., (2007). Cumaovası Yüzeysel Su Kalitesinin Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) ile Değerlendirilmesi, TMMOB Çevre Mühendisliği Odası, 7. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi, Yaşam Çevre Teknoloji, 229-237.
• Bulut, M. ve Birben, Ü., 2019. AB Su Çerçeve Direktifinin Türkiye’de Su Kaynakları Yönetimine Etkisi. Turkish Journal of Forestry, 20(3): 221-233. https://doi.org/10.18182/tjf.562 550
• Canter, L. W., 1985. River Water Quality Monitoring, CRC Press, Taylor & Francis Group, 186. Chapman, D., 1992. Water Quality Assessments —A Guide to the Use of Biota, Sediments and Water in Environmerai Engineering, Chapman & Hall Ltd., London, 585.
• Çetinkaya, C.P., Yiğit, S.D., 2019. Su Kalitesi Gözlem Ağlarının Performansının Değerlendirilmesi için Bir Yöntem Önerisi ve Gediz Havzasında Uygulanması. DEUFMD, 21(62), 483-497. https://doi.org/10.21205/deufmd.2019216214
• Çetinkaya, C. P., Engin, A., 2018. Su Kalitesi Gözlem Ağlarında Örnekleme için İzlenecek Yol Rotası Optimizasyonuna Bir Yaklaşım ve Gediz Havzasına Uygulanması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 18 (1), 265-275. https://doi.org/10.5578/fmbd.66459
• Debasitis, E. A., 2022. Estimating Natural Background Water Quality in California Rivers, California State Üniversitesi, Yüksek Lisans tezi, 53.
• Do, H.T., Lo, S.L., Phan Thi, L.A., 2013. Calculating of river water quality sampling frequency by the analytic hierarchy process (AHP). Environ Monit Assess 185, 909–916. https://doi.org/10.1007/s10661-012-2600-6
• Doğanay, E.,Soytürk, O., Parlar Güngör, E., Aybuğa, K., Kılınç, S. F., 2019. Su Kalitesi İzleme, (Editörler: Zeliha Selek, Yakup Karaaslan) Ekosistem Esaslı Su Kalitesi Yönetimi, Tarım ve Orman Bakanlığı, e-ISBN: 978-605-82367-0-7. Erina, O., Tereshina, M., Shinkareva, G., Sokolov, D. ve Lychagin, M., 2021. Natural background and transformation of water quality in the Moskva River, IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 834, 012055. https://doi.org/10.1088/1755-1315/834/1/012055
• Gündüz, O., 2015. Su Kaynaklarının İzlenmesi: Zorluklar ve Fırsatlar, Ulusal Su ve Sağlık Kongresi, 26-30 Ekim 2015, Antalya.
• Harmancıoğlu N.B. ve Yevjevich V., 1986. Transfer of Information Among Water Quality Variables of the Potomac River, Phase III: Transferable and Transferred Information, Report to the UDC Water Resour. Res. Cent, Washington, D.C., Int. Water Resour. Inst., Haziran 1986.
• Harmancıoğlu, N., Özer, A., Alpaslan, N., 1987. Su kalitesi ölçümlerinin değerlendirilmesi. Ankara, TMMOB, İnşaat Mühendisleri Odası, Türkiye İnşaat Mühendisliği IX. Teknik Kongresi, Bildiriler, Kasım 16 20, 1987, C.II, 113-129.
• Harmancıoğlu, N., Alpaslan, N., Alkan, A., Özkul, S., Mazlum, S., Fıstıkoğlu, O., 1993. Su Kaynaklarının Yönetimi ve Kirlilik Kontrolunda Su Kalitesinin İzlenmesi, Değerlendirilmesi ve Ölçüm Ağı Tasarımı, TÜBİTAK, Deniz Bilimleri ve Balıkçılık Araştırma Grubu-DEBAG için yapılan, DEBAG-23 no.lu araştırma projesi.
• Harmancıoğlu, N. B., Alpaslan, N., Singh, V. P., 1994. Design of a basin-wide water quality monitoring network in Turkey, in: G. Tsakiris and M.A. Santos (eds.), Advances in Water Resources Technology and Management, A.A. Balkema, Rotterdam, 29–36.
• Harmancıoğlu, N. B., Alpaslan, M. N., Whitfield, P., Singh, V.P., Literathy, P., Mikhailov, N., Fiorentino, M., 1998. NATO Scientific Affairs Division tarafından desteklenen ENVIR.LG950779 no.lu, ABD, Kanada, Macaristan, İtalya, Türkiye ve Rusya ortaklığı ile yürütülen NATO Linkage Grant projesi raporu.
• Harmancıoğlu N. B., Fıstıkoğlu O., Özkul S. D., Singh V. P., Alpaslan N., 1999a. Water Quality Monitoring Network Design. Kluwer Academic Publishers, Water Science and Technology Library, Volume 33, 290 p. https://doi.org/10.1007/978-94-015-9155-3
• Harmancıoğlu, N. B., Alpaslan, M. N., Özkul, S., İçağa, Y., Fıstıkoğlu, O., Onuşluel, G., Barbaros, F., 1999b. DSİ’nin Su Kalitesi İzleme Ağlarında Verimlilik Analizi ve Ölçüm Ağı İyileştirilmesi – I, TÜBİTAK-YDABÇAG tarafından desteklenen ve DSİ Genel Müdürlüğü İçmesuyu ve Kanalizasyon Dairesi ile ortaklaşa sürdürülen, YDABÇAG-489 no.lu uygulamalı araştırma projesi raporu.
• Harmancıoğlu, N. B., Özkul, S., Fıstıkoğlu, O., Onuşluel, G., Gül, A., Çetinkaya, C.P., Barbaros, F., 2003. DSİ’nin Su Kalitesi İzleme Ağlarında Verimlilik Analizi ve Ölçüm Ağı İyileştirilmesi – II, TÜBİTAK-YDABAG tarafından desteklenen ve DSİ Genel Müdürlüğü İçmesuyu ve Kanalizasyon Dairesi ile ortaklaşa sürdürülen, 100Y102 no.lu uygulamalı araştırma projesi nihai raporu.
• Huthmann, G., 1979. Modeling of water quality systems by multiple frequency response analysis, in: H.J. Morel-Seytoux (ed.), Surface and Subsurface Hydrology, Proceedings of the Fort Collins Third International Hydrology Symposium on Theoretical and Applied Hydrology, July 27-29, 1977, Water Resources Publications, 662-681.
• Karpuzcu, M., Senes, S., Akkoyunlu, A., 1987. Design of monitoring systems for water quality by principal component analysis and a case study, Proceedings of Int. Symp. on Environmental Management: Environment’87, 673-690.
• Literathy, P., 1997. Transboundary Water Pollution Monitoring: Data Validation and Interpretation. In: Harmancioglu N. B., Alpaslan M. N., Ozkul S. D., Singh V. P. (eds) Integrated Approach to Environmental Data Management Systems. NATO ASI Series (Series: 2: Environment), vol 31. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-011-5616-5_17
• Mast, M. A., Verplanck, P. L., Wright, W. G. ve Bove D. J., 2007. Characterization of Background Water Quality, Chapter E7 of “Integrated Investigations of Environmental Effects of Historical Mining in the Animas River Watershed, San Juan County, Colorado”, Edited by Stanley E. Church, Paul von Guerard, and Susan E. Finger, Professional Paper 1651, ABD İçişleri Bakanlığı, Birleşik Devletler Jeoloji Araştırmaları, 40.
• Mazlum, S., 2002. The selection of water quality variables for river-basin monitoring networks, Fresenius Environmental Bulletin, 11, 3-9.
• Pang, Z.L., Chang, H.J., Li, Y.Y., Zhang, N.Q, Du, R.Q., Hu, L.Q., 2008. Analytical hierarchy process (AHP) evaluation of water quality in Danjiangkou reservoir-source of the middle line project to transfer water from south to north, China, Acta Ecologica Sinica, 28: 1810-1819.
• Saaty, T.L., 1980. The Analytic Hierarchy Process. McGraw-Hill, New York. Saaty, T.L., 2006. Rank from Comparisons and from Ratings in the Analytic Hierarchy/Network Process, European Journal of Operational Research, 68: 557-570. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2004.04.032
• Sanders, T. G., Ward, R. C., Loftis, J. C., Steele, T. D., Adrian, D. D., Yevjevich, V., 1983. Design of Networks for Monitoring Water Quality, Water Resources Publications, Littleton, Colorado, 336.
• T.C. Kalkınma Bakanlığı, 2018. On Birinci Kalkınma Planı (2019-2023) Su Kaynakları Yönetimi ve Güvenliği, Su Kaynakları Yönetimi ve Güvenliği, Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Ankara.
• Uyanık, S. ve Cebe, A., 2017. AB Su Çerçeve Direktifi Kapsamında Biyolojik Kalite Unsurları ile Su Kalitesinin izlenmesi. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 3, 64-72.
• UNESCO-WMO, 1972. Hydrologic Information Systems: Studies and Reports in Hydrology, In: G. W. Whetstone, and J.J. Grigoriev (ed.)), Panel on SAPHYDATA, 14, 74.
• Yevjevich, V. ve Harmancıoğlu, N. B., 1985. Modeling Water Quality Variables of Potomac River at the Entrance to its Estuary, Phase II (Correlation of Water Quality Variables within the Framework of Structural Analysis), Report to D.C. Water Resources Research Center of the University of the District of Columbia, Washington, D.C., 59. Yılmaz, B. ve Özçelik, C., 2018. Evaluation of Water Quality Monitoring Networks Using Principal Component Analysis: A case of Gediz River Basin, Celal Bayar University Journal of Science, 14 (1), 65-75. https://doi.org/10.18466/cbayarfbe.356774