Comparison of practices

Other: Дистанционный мониторинг

Use of water resources

Country: Kazakhstan

Province: South Kazakhstan Region

District: Maktaaral District

Country: Kyrgyzstan

Province: Issyk Kul Region

District: Ak-Suu District

The hydro-posts are located in foothill and/or flat areas with the water stream speeds in canals fluctuating between 0.1 and 1.5 m/s

Ледник Энилчек дендритового типа. Этот ледник берёт начало в районе пика Хан-Тенгри (6995 м), а его язык длиной 43,2 км при средней ширине 2,2 км опускается до отметки 2800 м. Длина ледника Северный Энилчек — 38,2 км, площадь — 181,2 км2; длина ледника Южный Энилчек — 58,9 км, площадь — 567,2 км2.

Озеро Мерцбахера:
• высота над уровнем моря 3304 м
• объем 0,12-0,25 км3
• наибольшая глубина 75 м
• средняя глубина 35 м
• площадь озера 4,5 км2

Озеро Мерцбахера сформировалось в окончании малого ледникового периода (XIX в.). Имеет два бассейна, называемых Верхнее и Нижнее озеро Мерцбахера, разделённых высотой 400 м и 3-4 км ледовой реки которая также носит имя Мерцбахера. Нижняя, большая часть озера с юга ограничена ледниковой «плотиной». Ежегодно (дважды в год, в летний и зимний период) нижняя часть прорывается в долину реки Энилчек, полностью теряет свои воды, сбрасывая их в течение 2-7 суток по подлёдным каналам. Скорость сброса может превышать 1000 м³/с. В момент прорыва в озере накапливается от 0,06 до 0,07 кубических километров воды. Согласно исследованиям учёных прорывы происходят, когда температура воды в озере поднимается до 10-15 градусов по Цельсию.

Start date: 01.01.2015

End date: 31.12.2017

Start date: 01.01.2012

End date: 31.12.2013

• Inefficient management of water resources;
• Inefficient planning of water distribution

Прорывы на озере Мерцбахера нередко разрушают мосты, дороги, и другие инженерные сооружения вниз по течению рек вытекающих из этого озера, вплоть до реки Аксу на территории Китая.

DUV 2/0.005-10 Water Level Sensor

• Модернизация систем управления и контроля; 
• Дистанционный мониторинг

The DUV 2/0,005-10 Sensor was deployed and demonstrated its efficiency in Jambyl and Southern Kazakhstan Regions.  It allowed to visually and in real-time observe the dynamics of water level fluctuations and completely exclude manual operations and subjectivity in the process of taking readings – a relevant task in the environment of transition to market economy.

Water level sensors were installed in 17 hydro-posts in Southern Kazakhstan Region (Maktaaral District).  In Jambyl Region, the same sensors were installed in 3 hydro-posts in Merke District.

Results:

Technical:

a) immediate data exchange on water volume passing through every water lead to the fields of agricultural producers (farms) as well as automatic transfer of this information to stakeholder organizations (branch of “Kazvodkhoz” Republican State Enterprise (RSE), etc.);

b) archiving the data coming from hydro-posts with its subsequent processing in the form of reports.

Technical and economic:

1) “all in one” – all components of DUV 2/0.005-10 are assembled into one unit/casing, do not require any additional modules and adjustments, i.e. it is an out-of-the-box universal tool to execute monitoring of water reserves irrespective of the availability of power supply and other technical and weather conditions.  The simple Sensor’s design facilitates installation and start-up and commissioning, as well as allows minimizing labor costs;

2) DUV 2/0.005-10 is flexible in terms of installation, data transfer methods, measurement subject (water level or hydro-lock position, etc.);

3) the cost of the measuring unit is 3-4 times less compared to currently available alternatives;

4) DUV 2/0.005-10 designed architecture allows increasing the number of controlled points and performing an integrated monitoring of the whole network.

Регион бассейна реки Сары-Джаз, включающий крупнейший ледник Энилчек, являетсяся одним из крупных источников пресной воды и потенциальным источником для гидроэнергетики в регионе.

Регион представляет особую важность для изучения вероятности возникновения как природных, так и природно-техногенных стихийных бедствий, и имеет большое значение для рационального водоснабжения в Кыргызстане и на прилегающих территориях в Синьцзянском автономном районе Китая, для планирования крупномасштабных технических проектов таких, как каскады гидроэлектрических станций.

Причина регрессии оледенения Тянь-Шаня, наблюдаемая в последние десятилетия, заключается в климатических изменениях. Это ведет к уменьшению общих водных ресурсов, активизации грязевых потоков, паводков и прорывов ледниковых озер. Крупнейшее из известных, подпруженных ледником озер, ледниковое озеро Мерцбахера, отличается одним из наиболее сильных и регулярных ежегодно повторяющихся прорывных ледниковых паводков. В районе этого озера, в центральной части ледника Энилчек, в месте сочленения двух его ветвей: Северного и Южного Энилчека, необходимо было изучение гидрологических, климатически, гляциологических изменений, связанных с изменениями атмосферной циркуляции в региональном и глобальном масштабе.

Мероприятия:

Исследования ледника Энилчек выполнялись на базе станции имени Мерцбахера, которая была создана совместно ЦАИИЗ и GFZ в августе 2009 года. В последующем, на этой станции, предполагается расширить набор измерительных приборов, исследующих ледник Энилчек.

По проекту проведены полевые работы в бассейне рек Сарыджаз и Энилчек, поступают измерения с автоматических метео- и сейсмостанций, гидропостов с перемычки Северный Энилчек и абляционных реек с Южного Энылчека.

Автоматические метеостанции предоставляют информацию о температуре, осадках, влажности, атмосферном давлении, ветре и суммарной солнечной радиации. Это позволило выявить влияние изменения климатических параметров на изменения баланса ледника, стока реки Энилчек и режима прорывного стока озера Мерцбахера.

Получено более точное определение летнего ледникового стока отдельно по ледникам Северный и Южный Энилчек с использование автоматических гидропостов.

Колебания уровня воды озера Мерцбахера и ледовой поверхности озера регистрировались. Датчики давления воды и разработанные GFZ, OpenGPS – датчиком, с использованием технологии лазерного сканирования и визуального наблюдения с помощью веб - камеры высокого разрешения обеспечили мониторинг постоянных изменений водной поверхности.

Результаты:

Мониторинговая сеть ЦАИИЗ создается на основе изыскания грантов и инвестиций по проектам из третьих источников и оснащены GPRS модемами, через которые информация один раз в сутки автоматически поступает на сервер ЦАИИЗ.

Комплекс связанных между собой станций создан еще по одному проекту GCO-CA. Это станции MRZ1 и MRZ2, размещенные вблизи озера Мерцбахерна на северном и южном борту ледников Северный и Южный Энелчек. Третья станция ICED установлена на ледовой дамбе, она служит для измерения скорость движения ледника и наблюдения за дамбой.

Были составлены электронные карты для бассейна реки Сары-джаз. Проведены геофизические измерения и оценены мощности ледника Энылчек, обнаружены линеаменты, разломы и ригели в районе прорывоопасного озера Мерцбахера. По космическим снимкам дешифрированы скальные оползни в виде палеосейсмодислокаций, расположенные в радиусе до 50 км от слияния реки Сарыджаз с левобережным его притоком Энылчек. Палеосейсмодислокации свидетельствуют о высокой сейсмичности исследуемого региона. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании и возведении в перспективе Сарыджазской ГЭС.

Финансово-экономические:
Полученные результаты стали важным вкладом для планирования и осуществления безопасного хозяйственного развития бассейна реки Сарыджаз, в частности, для проектирования, строительства и эксплуатации гидроэлектростанций в этом регионе.

Экологические:
Результаты служат основой для оценки и прогноза климатической и экологической изменчивости водных ресурсов

Социальные:
• снизилась вероятность внезапного разрушения инженерных сооружений;
• повысился уровень безопасности для населения, проживающего в бассейне реки Сарыджаз.

Lessons learnt:

Deployment of the DUV 2/0.005-10 Water Level Sensor led to increased precision of water level and consumption measurements and higher promptness of information collection compared to any known methods.

Using the device in the conditions of water resources deficiency, on the one hand, will ensure objective accounting of water use and, on the other hand, will promote water conservation among water users which will lead to more efficient technological development of agro-industrial complex and higher labor productivity.

Recommendations:

The success of deploying water level sensors in project hydro-posts facilitated execution of measures to disseminate the positive experience of using the device in the water sector.  Their effect will be even more significant as enhanced quantity and quality indicators will ensure effective management of water resources and water conservation with simultaneous development of irrigated agriculture.

Уроки:

Изучение и мониторинг ледников Южный и Северный Энилчек и озера Мерцбахера имеют огромное значение в связи с перспективами освоения водных, гидроэнергетических и минеральных ресурсов бассейна р. Сарыджаз

Рекомендации:

В долгосрочной перспективе мониторинг ледников и озер необходим для предотвращения опасных прорывов на высокогорных озерах.

Domestic tools (outcomes of research by domestic R&D organizations)

Зарубежные инструменты (передача зарубежного опыта)

1. Cost of implementation: High

2. Approximate cost of investment per 1 ha:

3. O&M costs: High

4. Expert support: Not needed

1. Cost of implementation: High

2. Approximate cost of investment per 1 ha:

3. O&M costs: Moderate

4. Expert support: Needed at implementation stage

1. Project title: Implementation, scientific and methodical support and dissemination of automatic water-monitoring and water-accounting instruments in water measuring facilities of the pilot site in Jambyl Region.

Project goal: implement the innovation in the agro-industrial complex of Jambyl Region by way of installing water level sensors (DUV 0.005-10 Model, designed by KazSRIWE LLP) in hydro-posts along the Merkenka River and its diversion canals: Chon, Tesken, MPT of Merke District of Jambyl Region.

2. Project title: Implementation, scientific and methodical support and dissemination of automatic water-monitoring and water-accounting instruments in water measuring facilities of the pilot site in Southern Kazakhstan Region.

Project goal: implement the innovation in the agro-industrial complex of Southern Kazakhstan Region by way of installing water level sensors (DUV 0.005-10 Model, designed by KazSRIWE LLP) in hydro-posts along the diversion canals of Dostyk Main Canal in Maktaaral District of Southern Kazakhstan Region.

Название: Изучение ледника Энилчек с целью определения его баланса, морфологических, динамических характеристик, а так же климатических и гидрологических условий.

Продолжительность: 2012-2013 гг.

Цели и задачи: Измерение ряда параметров, необходимых для объяснения, моделирования и прогноза гляциальной, водной, атмосферной подсистем, в аспекте возникновения возможных рисков геокатастроф и изменения водных ресурсов.

Долгосрочные цели: Прогноз тенденций климатических изменений и изменений водных ресурсов в Кыргызстане и Центральной Азии.

Масштаб внедрения и получатели выгод от его реализации: Население бассейна реки Сарыджаз Кыргызской Республики, а также население нижнего течения на территории Китайской Народной Республики.

Агентство по реализации: Центрально-Азиатский институт прикладных исследований земли (ЦАИИЗ).

Донор: Правительство Кыргызской Республики и GFZ.

Ответственное агентство по внедрению проекта: Центрально-Азиатский институт прикладных исследований земли (ЦАИИЗ).

1. Implementation, scientific and methodical support and dissemination of automatic water-monitoring and water-accounting instruments in water measuring facilities of the pilot site in Jambyl Region: R&D Report (final)/ Kazakh Scientific Research Institute of Water Economy, supervised by Karlykhanov, O. K., executed by Li, M.A., Bakbergenov, N.N., Zhakashov, A.M., Imanaliyev, T. K., Ponkratiev, D.M., Taraz 2017, p. 108;
2. Implementation, scientific and methodical support and dissemination of automatic water-monitoring and water-accounting instruments in water measuring facilities of the pilot site in Southern Kazakhstan Region: R&D Report (final)/ Kazakh Scientific Research Institute of Water Economy, supervised by Karlykhanov, O. K., executed by Li, M.A., Bakbergenov, N.N., Zhakashov, A.M., Imanaliyev, T. K., and Ponkratiev, D.M., Taraz 2017, p. 80.

1. Центрально-Азиатский институт прикладных исследований земли. Научно-исследовательская программа на 2012-2013 гг. 

2. Магнитометрические исследования ледников Южный и Северный Энилчек (Иныльчек) в районе озера Мерцбахера

3. Презентация о работе института

4. О сети мониторинга для оценки георисков в Центральной Азии

Li Marina 

Scientific Research Institute of Water Economy

+7(705)5774464

E-mail: limarina76@mail.ru

НИЦ МКВК