Заказчик: Министерство инновационного развития Республики Узбекистан

Исполнитель: Научно-информационный центр МКВК, партнеры: БВО «Амударья», Китайский центр водных ресурсов АН Китая.

Срок реализации проекта: 2021-2022 гг.

Цель проекта: Разработка электронных правил внутригодового управления стоком реки Амударья, в т.ч.:

1. Моделирование стока реки Амударьи и ее притоков: текущий уровень (2020 г.), перспективный уровень (2035 г.) – моделирование объемов годового и внутригодового стока, определение доли ледниковой составляющей;

2. Оценка требуемого водозабора из реки Амударья и ее притоков для различных водопотребителей: текущий уровень (2020 г.), перспективный уровень (2035 г.) – оценка требуемого водопотребления с/х культур, учитывающая влияние климата, водопотребления не с/х секторов и Афганистана, требуемой подачи в Аральское море;

3. Изучение составляющих баланса русла реки и разработка динамической модели трансформации стока реки Амударьи – разработка расчетных зависимостей статей руслового баланса и динамической модели.

4. Разработка информационно-программного комплекса «Электронные правила».

Результаты:

Исследования 2021 года выполнены по следующим направлениям:

1. Была выполнена оценка объемов естественных водных ресурсов реки Амударья и определена доля ледовой составляющей в стоке реки, смоделированы ряды годового стока реки и его внутригодовое распределение на период 2020-2035 гг.;

2. Была выполнена оценка водопотребления из трансграничных рек бассейна Амударьи, определены экологические требования и оценка необходимой подачи воды в Южное Приаралье (дельта Амударьи) и Большое Аральское море, исходя из условия стабилизации его водного режима;

3. Выполнены исследования и получены расчетные зависимости статей руслового баланса реки Амударья, на базе которых была разработана модель и алгоритмы планирования распределения водных ресурсов и регулирования стока водохранилищами, а также модель оперативного управления, позволяющая корректировать первоначальный план распределения водных ресурсов и регулирования стока водохранилищами; разработана динамическая модель и алгоритм расчета трансформации суточного гидрографа реки вдоль русла и во времени. Выполнен анализ существующих подходов к расчету морфометрических зависимостей реки Амударья, их тестирование и сравнение с морфометрическими зависимостями, полученными в результате обработке космических снимков, покрывающих среднее течение реки Амударья и ее низовья. Также в рамках данной задачи была выполнена оценка потерь воды из русла реки Амударья и водохранилищ Тюямуюнского гидроузла по данным предыдущих исследований. Русло реки было разделено на балансовые участки, в пределах которых формирование фильтрационных потоков имеют свои особенности, так например, на участке реки от г/п Керки до г/п Ильчик река формирует за счет фильтрации подрусловой поток, который на последующем участке г/п Ильчик – г/п Дарганата выклинивается в реку (обратная фильтрация). Фильтрационный поток в виде потерь воды из водохранилищ Тюямуюнского гидроузла формируется исключительно при высоких уровня воды в водохранилищах (больших объемах воды), при отметках ниже уровня мертвого объема, фильтрационные потери отсутствуют. Тестирование динамической модели будет выполнена в начале 2022 года, как и предусмотрено планом-графиком работ.

4. Были решены дополнительные задачи: i) выполнен анализ текущей работы БВО «Амударья» и его территориальных подразделений по планированию и оперативному управлению водными ресурсами бассейна Амударьи, ii) определены требования БВО «Амударья» к разработке электронных правил управления водными ресурсами р. Амударья, iii) разработана структура и состав электронных правил управления водными ресурсами реки Амударьи.

Выполненные исследования и анализ работы БВО «Амударья» показывают, что в настоящее время вододеление, осуществляемое БВО «Амударья», можно характеризовать как бесконфликтное, показывающее не плохую сходимость плановых и фактических показателей подачи воды из реки Амударья странам в целом по сезонам в средние и выше по водности годы. Проблемы в управлении возникают в особо маловодные годы, когда низовья остаются ущемленными по отношению к среднему течению. В это время особенно требуется правильно составлять русловой водный баланс реки по участкам и в водохранилищах ТМГУ.

Выполненная работа позволила уточнить статьи руслового баланса реки Амударья в ее среднем и нижнем течениях, водного баланса водохранилищ ТМГУ. Тестовые расчеты показывают, что составление русловых балансов Амударьи с учетом разработанных элементов руслового баланса повышают точность планирования распределения и регулирования стока в бассейне Амударьи. Невязки фактического баланса значительно снижаются. Анализ русловых расчетных потерь Амударьи, полученных по предлагаемым алгоритмам, позволяет сделать некоторые важные выводы по допустимым невязкам руслового баланса.

В 2022 году выполнены следующие работы:

1. Закончены все исследования по 3-му направлению (изучение составляющих баланса русла реки и разработка модели трансформации стока реки Амударьи) – проведены тестовые расчеты и численные эксперименты с целью подготовки аналитической информации для разработки рекомендаций.

2. Закончены все исследования по 4-му направлению (Разработка информационно-программного комплекса «Электронные правила»).

3. Проведен тренинг по работе c «Электронными правилами» в БВО «Амударья».

4. По результатам выполненных работ за 2021-2022 годы составлен заключительный отчет.

5. Получены положительные отзывы (внутренняя и внешняя рецензии).

6. Отчет рассмотрен на заседании Научно-технического совета НИЦ МКВК, где принято решение: рекомендовать отчет к утверждению, а также продолжить данную работу в 2023 году, включив ее в план работ НИЦ МКВК, с целью осуществления пробной эксплуатации информационно-программного комплекса в БВО «Амударья».

Основные результаты:

1. Пакет моделей и алгоритмов, реализованных в компьютерные программы, составляющие вместе с БД и веб-интерфейсом информационно-программный комплекс «Электронные правила».

2. Рекомендации по составлению русловых балансов, правил регулирования стока водохранилищами.

Работа в 2021 году выполнялась под руководством проф. В.А.Духовного, который предложил для решения ряд дополнительных (к сущестующему плану работ), очень важных задач, повышающих научную и практическую значимость работы в части метоологии управления водными ресурсами. В 2022 году основные усилия были направлены на программирование интерфейса информационно-программного комплекса «Электронные правила», увязку компьютерных программ, реализующих модели с БД, и разработку целого ряда рекомендаций.

Инновационной следует признать гипотезу и алгоритм формирования в реке Амударья фильтрационных потоков в среднем и нижнем течениях, а также формирование подруслового потока (участок Керки - Ильчик) и зоны выклинивания этого потока в реку (Ильчик-Дарганата). Данная гипотеза легла в основу методики расчета составляющих руслового баланса, в частности, русловых потерь.

Следует также отметить выполненный анализ и уточнение методом дистанционного мониторинга (обработка ряда космических снимков площадей водной поверхности реки Амударья на участке от г/п Келиф до г/п Саманбай) морфометрических зависимостей реки Амударья, позволяющих по расходам воды в реке рассчитывать среднюю ширину и глубину реки, а также площади водной поверхности, объемы испарения, и объемы изменения воды в русле реки (русловое регулирование).

Авторский коллектив обосновывает (основываясь на обработке ранее проводимых результатов моделирования) гипотезу формирования фильтрационных потерь из водохранилищ Тюямуюнского гидроузла, и увязывает процесс фильтрации с режимом Руслового водохранилища, показывая уменьшение фильтрационных потерь при пониженных отметках уровня воды в Русловом водохранилище. Построенная на этой гипотезе методика расчета потерь воды в водохранилищах ТМГУ является инновационным вкладом в практику составления водного баланса водохранилищ ТМГУ, осуществляемого БВО «Амударья».

Конкретную практическую ценность для БВО «Амударья» имеют рекомендации по правилам регулирования стока водохранилищами Нурекского гидроузла и ТМГУ, где была сделана попытка построения «новых диспетчерских графиков», которые учитывают практику регулирования стока водохранилищами последних 30 лет.