Water balance and water quality in the Çürüksu basin, western Turkey

Abstract

 The purpose of this study is to determine the hydrological properties, groundwater potential, and water quality of the Çürüksu basin, western Turkey, and to contribute to the efforts of providing an adequate water supply for the city of Denizli. To achieve these objectives, the study consisted of mapping the geology and hydrogeology, determining the water balance, and defining the water quality.

The basement rock units in the study area include several impervious metamorphic rock types and Mesozoic karstic limestone, which are overlain by Oligocene fluvial and lacustrine strata, Pliocene travertine and limestone, and Quaternary alluvium. The karstic limestone and the travertine and limestone strata constitute potential aquifers in the Çürüksu basin.

The discharge regimes of the 22 springs in the two basins show little change through the year. The flow systems of the springs also have a large storage capacity and drainage occurs very slowly. The discharge of the springs does not appear to be affected immediately by monthly variations in precipitation.

According to the water balance, the precipitation in the Çürüksu basin cannot provide all of the measured surface runoff. Excess runoff is 2 m3 s–1 in the Çürüksu basin, and in the adjacent Gökpınar basin the deficit in surface runoff is also 2 m3 s–1. Thus, the underground catchment area of the springs extends beyond the surface drainage area of the Çürüksu basin. Although the Pınarbaşı, Kazanpınar, and Böceli springs emerge from the karstic limestone aquifer in the Çürüksu basin, these springs are fed from the adjacent Gökpınar basin.

The spring waters emerging from karstic limestone are fresh, of the calcium bicarbonate type, soft, and potable. The spring waters emerging from the travertine and limestone aquifer are low-temperature, brackish, of the calcium sulfate type, very hard, and not potable but useful for the irrigation. The occurrences of coal strata and hydrothermal activity have caused some deterioration of groundwater quality.

Résumé

Cette étude avait pour but de déterminer les propriétés hydrologiques, les ressources en eau souterraines potentielles et la qualité de l'eau du bassin de Çürüksu (Turquie occidentale), pour alimenter les besoins en eau de la ville de Denizli. L'étude a consistéà faire des cartes de la géologie et de l'hydrogéologie, à déterminer le bilan hydrologique et à définir la qualité de l'eau.

Dans cette région, les unités formant le substratum sont constituées de roches métamorphiques imperméables variées, recouvertes par des calcaires mésozoïques karstifiés, qui sont recouverts par des formations oligocènes lacustres et fluviatiles, par des travertins et des calcaires pliocènes et par des alluvions quaternaires. Les calcaires karstiques et les travertins, ainsi que les couches calcaires supérieures, forment les aquifères potentiels du bassin de Çürüksu.

Le régime des débits des 22 sources des deux bassins montre peu de variations saisonnières. Les aquifères drainés par ces sources possèdent une forte capacité de stockage et un drainage très lent. Le débit de ces sources ne semble pas réagir immédiatement aux variations mensuelles des précipitations.

Le bilan hydrologique montre que le bassin du Çürüksu ne suffit pas à alimenter tout l'écoulement mesuré. Un excès de 2 m3 s–1 est observé dans le bassin du Çürüksu, alors que le bassin voisin de Gökpınar présente un déficit de 2 m3 s–1. Par conséquent, la recharge de ces sources provient des eaux souterraines du bassin du Çürüksu. Bien que les sources de Pınarbaşı, Kazanpınar et Böceli émergent des calcaires karstiques du bassin du Çürüksu, ces sources sont alimentées à partir du bassin de Gökpınar.

Les eaux des sources des calcaires sont fraîches, de faciès calco-carbonique, douces et potables. Les eaux qui émergent du travertin et de l'aquifère calcaire sont froides, saumâtres et de faciès sulfaté calcique, très dures et non potables, mais peuvent être utilisées pour l'irrigation. La présence de niveaux de charbon et d'une activité hydrothermale sont responsables de la dégradation de la qualité de l'eau.

Resumen

El objetivo de este estudio es determinar el potencial hidrogeológico y la calidad del agua en la Cuenca del Çürüksu, situada al oeste de Turquía, con el propósito de contribuir al abastecimiento de la ciudad de Denizli. El estudio sigue un esquema clásico: geología, parámetros hidrogeológicos, balance de agua y análisis de calidad.

El zócalo está formado por diversas rocas metamórficas y por calizas kársticas del Mesozoico, sobre las que suprayacen estratos fluviales y lacustres del Oligoceno, calizas y travertinos del Plioceno y aluviales del Cuaternario. Las calizas kársticas y los travertinos constituyen los acuíferos potenciales en la cuenca.

Los regímenes de descarga de 22 manantiales situados en esta cuenca y en una adyacente muestran pocas variaciones anuales, que no parecen afectadas por las variaciones pluviométricas mensuales. Los manantiales tienen además una alta capacidad de almacenamiento, por lo que el drenaje es muy lento.

El balance hidráulico indica que la precipitación en la Cuenca del Çürüksu no puede explicar la escorrentía superficial observada. El exceso de escorrentía es de 2 m3 s–1, mientras que en la cuenca adyacente del Gökpınar existe un déficit de escorrentía de 2 m3 s–1. Esto indica que las áreas de captación de los manantiales no se corresponden con las de drenaje superficial. Aunque los manantiales de Pınarbaşı, Kazanpınar, y Böceli emergen en el acuífero kárstico de la Cuenca del Çürüksu, estos manantiales se alimentan realmente de agua procedent e de la Cuenca del Gökpınar.

Las aguas procedentes de manantiales situados en las calizas kársticas son dulces, bicarbonatado-cálcicas, blandas y potables. Las procedentes de manantiales situados en los travertinos son de baja temperatura, salobres, sulfatado-cálcicas, muy duras y no potables, aunque aptas para regadío. La presencia de estratos de carbón y la actividad hidrotermal han causado algún deterioro de la calidad de las aguas.