Hidrografya-1.Ders: Hidrografyaya Giriş

yazar

Giriş: Neden Su?

Su, yaşamın vazgeçilmezidir. Tüm canlıların varlığını sürdürebilmesi, ekosistemlerin işlemesi, ekonominin ve toplumların gelişmesi suya bağlıdır. Günümüzde hızlı nüfus artışı, plansız kentleşme ve sanayileşme su talebini artırırken, su kavramını da dönüştürdü: Artık yalnızca “su”dan değil, “temiz ve kullanılabilir su”dan söz ediyoruz. İklim değişikliğinin etkileri de su yönetimini daha kritik hale getirdi. Nitekim Birleşmiş Milletler, 2005–2015 dönemini “Yaşam için Su” temasıyla ele almıştı. Sonuç net: Su kaynaklarının sürdürülebilir yönetimi, her şeyden önce etkin korumayı gerektirir.

Su ve Özellikleri

  • Su, Dünya yüzeyinin yaklaşık %70’inden fazlasını kaplar.
  • Eşine az rastlanır biçimde üç hâlde bulunur: gaz, sıvı ve katı. Bu özellik, Dünya iklimini düzenler ve yaşanabilirliği mümkün kılar.
  • Düşük viskozitesi, deniz taşımacılığı ve su yolları ulaşımını mümkün kılar.
  • Kimyasal olarak su, en iyi çözücülerden biridir; bu nedenle doğal bir temizleyicidir, kirleticileri çözerek taşıyabilir.
  • İnsan vücudunun %60–70’i sudur. Suyun önemli bir kısmı hücre içinde yer alır; yaklaşık üçte biri çözünmüş maddelerin taşınmasında görev alır. İnsanlar yiyeceksiz haftalarca yaşayabilirken, susuz yalnızca birkaç gün dayanabilir.
  • Enerji üretiminde hidroelektrik kritik bir paya sahiptir.
  • Su, pek çok dinde arınma ve ritüel için merkezi bir semboldür:
    • İslam’da abdest,
    • Hristiyanlıkta vaftiz,
    • Hinduizm’de Ganj’da arınma.

Kimyasal Özellikler

  • Kimyasal formül: H2OH2​O — iki hidrojen ve bir oksijen atomu.
  • Yanıcı değildir; bu yüzden yangın söndürmede kullanılır. Bileşenlerinden hidrojen yanıcı, oksijen yakıcıdır; birleşimleri söndürücü bir madde oluşturur.
  • “Saf su”ya en yakın doğal örnek yağmur suyudur; fakat içilebilirlik için suyun, çözünmüş mineraller içermesi gerekir. Yağmur suyu zeminden geçerken mineraller alır; bu, suyu “içilebilir” kılar.

Hidrografya Nedir?

  • Hidrografya, su kütlelerinin fiziksel özelliklerinin ölçümü, tanımlanması ve zaman-mekânsal değişimlerinin incelenmesiyle ilgilenen uygulamalı bir bilim dalıdır.
  • Köken olarak deniz ve okyanus seyrüsefer güvenliği için gelişmiştir; bugün kapsamı karasal suları da içerir.
  • Kapsamı:
    • Kara hidrografyası: yer altı suları, kaynaklar, akarsular, göller, buzullar.
    • Deniz/okyanus hidrografyası: kıyılar, denizler ve okyanuslar.

Bu dersin odağı, kara hidrografyası ve hidrolojik süreçlerdir.

Kısa Tarihçe: Su Biliminin Gelişimi

  • İlk yerleşimler su kenarında kuruldu; su içme, tarım, ulaşım ve ticareti şekillendirdi.
  • MÖ 4000’lerden itibaren barajlar, setler, su kontrol yapıları inşa edildi; Mezopotamya, Çin ve Anadolu’dan örnekler bilinir.
  • Orta Çağ’da El-Cezeri’nin suyla çalışan otomasyon düzenekleri sibernatiğin öncülerindendir.
  • Doğa bilginleri yağış, sıcaklık ve buharlaşmanın su kıtlığı/bolluğu üzerindeki etkilerini erken dönemde gözledi. İbn-i Sina suyun yeryüzünü şekillendirdiğini vurguladı; benzer görüşler Vitruvius, Leonardo da Vinci, Davis ve Palissy’de görülür.
  • Modern hidrolojinin öncüleri:
    • Pierre Perrault: yağış–akış–havza ölçümleri,
    • Edme Mariotte: akarsu akış ve hız ilişkileri,
    • Edmund Halley: buharlaşma ve denize boşalan su bütçesi.
  • Temel kuram ve denklemler:
    • 18. yy: Bernoulli piyezometresi ve Bernoulli denklemi,
      1. yy: Darcy yasası (yer altı akımı), Dupuit–Thiem formülü, Hagen–Poiseuille kapiler akış denklemi,
      1. yy: Sherman birim hidrograf, Horton infiltrasyon kuramı, Theis akifer testi ve kuyu hidrolisi.
  • 1950’lerden günümüze: sayısal analiz, bilgisayar tabanlı modeller ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS). Su yapıları (bent, baraj, köprü), su aracı teknolojileri, su kirliliği ve kontrolü hidrografya ile iç içedir.

Hidrografyanın İlişkili Bilimleri

  • Hidroloji: Su bilimi.
  • Meteoroloji: Atmosfer olayları (yağış, sıcaklık, basınç, rüzgâr).
  • Hidrometeoroloji: Su–atmosfer etkileşimleri.
  • Hidrojeoloji: Yer altı suları ile jeolojik ortam ilişkileri.
  • Hidroekoloji: Su habitatları, canlılar–hidrolojik çevrim etkileşimi.
  • Hidrobiyoloji: Suda yaşayan organizmaların çevreyle ilişkileri.
  • Hidrokimya: Suyun kimyasal özellikleri.
  • Hidroinformatik: Su bilimi için bilgi teknolojileri uygulamaları.
  • Hidroizotop: Suyun izotop bileşimi.
  • Oşinografi: Deniz ve okyanusların bilimi.
  • Limnoloji: Göllerin bilimi (biyolojik, kimyasal, fiziksel, jeolojik yönler).
  • Potamoloji: Akarsu bilimi (debi, rejim ve mühendislik özellikleri).
  • Glasyoloji: Buzulların bilimi.
  • Su Teknolojisi: İçme–kullanma–endüstri sularının temini, arıtımı ve atık su yönetimi.

Ayrıca: tarım, ormancılık, su ürünleri, taşkın kontrolü, su taşımacılığı, hidroelektrik, su temini, akarsu ve kıyı jeomorfolojisi, karst, havza yönetimi ve su yapıları ile yakın ilişkilidir.

Su Döngüsü (Hidrolojik Çevrim) ve Dünya Su Potansiyeli

Su, yeryüzü–atmosfer arasında sürekli dolaşır. Kavramsal olarak süreç şöyle işler:

  • Okyanus/denizlerden buharlaşma →→ atmosferde yoğunlaşma →→ yağış.
  • Yağışın bir kısmı:
    • Bitki örtüsünde tutulur (intersepsiyon),
    • Yere sızar (infiltrasyon),
    • Yüzeysel akışa geçer (surface runoff).
  • Yer altına sızan su:
    • Bir bölümü depolanır (groundwater storage),
    • Bir bölümü yer altı akımını oluşturur (groundwater flow),
    • Yüzeyin hemen altında yüzey altı akımları oluşur (subsurface flow).
  • Akış nihayet göllere, denizlere ve okyanuslara ulaşır; döngü kapanır.

Küresel ölçekte su hacmi 1.36–1.45 milyar km³ mertebesindedir (Gleick, 1993). Okyanus–denizlerde buharlaşma ve yağış toplamları kara alanlarından büyüktür. Okyanuslarda buharlaşma, yağışı; karalarda ise yağış, buharlaşmayı aşar. Aradaki farklar, yüzeysel akış QQ ve yer altı akışı QgQg​ ile dengelenir.

İklim Bölgelerine Göre Bütçe Farkları

  • Ilıman–nemli bölgelerde yağışın yaklaşık üçte biri buharlaşır; kalan su yüzeysel akış ve yer altına sızma arasında yaklaşık dengeli paylaşılır.
  • Yarı kurak–kurak bölgelerde buharlaşma payı belirgin biçimde artar; yer altına sızma azalır. Bitki örtüsü zayıf olduğundan yüzeysel akışın oranı görece benzer kalabilir, ancak olaylar kısa süreli–şiddetli taşkınlarla karakterize olabilir.

Dünya Su Potansiyeli: Kim, Nerede?

  • Toplam suyun %97’si tuzludur (okyanus/deniz).
  • Tatlı su yalnızca %3’tür:
    • %68.3 buzullar ve kalıcı kar (kriyosfer),
    • %31.4 yer altı suları,
    • %0.3 yüzey suları (nehir–göl).
  • Yüzey tatlı sularının dağılımı:
    • %87 göller,
    • %11 bataklıklar,
    • %2 akarsular.
  • Güncel teknolojiyle toplam suyun yalnızca yaklaşık ∼3/100,000∼3/100,000 kadarı doğrudan kullanılabilir durumdadır.
  • Yer altı sularının kayda değer kısmı “fosil su”, derin depolar, toprak nemi ve higroskopik su gibi erişimi güç fraksiyonlardan oluşur.
  • Buzullar, tatlı suyun yaklaşık %70’ini depolar; coğrafi dağılışları sıcaklık ve nem koşullarına bağlı olarak kutuplara ve yüksek dağlık alanlara doğru artar.

Hidrolojik Denge: Su Bütçesi

Hidrolojik döngü, kapalı bir sistem gibi düşünülebilir; sistem genelinde kütle ve enerji korunur. Bu çerçevede bir alan ve belirli bir zaman dilimi için su dengesi şu şekilde ifade edilir:

P−ET−Q−Qg±ΔS=0P−ET−Q−Qg​±ΔS=0

  • PP: Yağış
  • ETET: Buharlaşma–terleme (evapotranspirasyon)
  • QQ: Yüzeysel akış
  • QgQg​: Yer altı akışı/çıkışı
  • ΔSΔS: Depolamadaki değişim (toprak nemi, yer altı suyu, kar-buz, göl/rezervuar)

Alternatif yazım:

P=ET+Q+Qg+ΔSP=ET+Q+Qg​+ΔS

Bu denklem, bir havzanın hidrolojik süreçlerini nicel olarak anlamanın temel aracıdır.

Kısa Özet

  • Su, ekosistemin ve insan yaşamının taşıyıcısıdır; kalitesi ve sürdürülebilir yönetimi belirleyicidir.
  • Hidrografya, suyun fiziksel özelliklerini ölçer, haritalar ve değişimini inceler; kara ve deniz sistemlerini kapsar.
  • Su döngüsü; buharlaşma, yoğunlaşma, yağış, sızma, akış ve depolama süreçlerinin etkileşiminden oluşur.
  • Dünya su varlığının çok küçük bir kısmı doğrudan kullanılabilir; bu nedenle koruma, verimlilik ve adil paylaşım esastır.