Анализ изменений коллекторно-дренажного стока в пределах административных районов Республики Каракалпакстан на основе ГИС-карт (Узбекистан)
Автор: Чембарисов Э.И., Баллиев А.И., Реймова Г.Б.
Журнал: Природа Внутренней Азии @nature-inner-asia
Рубрика: География
Статья в выпуске: 2 (35), 2026 года.
Бесплатный доступ
В статье представлены результаты комплексного анализа и оценки изменений коллекторно-дренажного стока (КДС) на орошаемых территориях Республики Каракалпакстан в разрезе её шестнадцати административных районов. Исследование охватывает долгосрочный период с 2000 по 2021 г., а также детальный современный этап 2019–2023 гг. Основное внимание уделено динамике объемов (W, км3), уровням минерализации (М, г/л) и трансформации химического состава дренажных вод. С использованием программного комплекса ArcMap 10.4.1 авторами разработана серия ГИС-карт, визуализирующих пространственное распределение характеристик стока для различных гидрологических условий: средних многолетних значений, многоводных (2010, 2012, 2015) и маловодных (2020, 2021, 2022) лет. Установлено, что общая протяженность коллекторно-дренажной сети республики составляет 20 614,7 км, а современный объем стока варьируется от 1,76 до 1,872 км3 при средней минерализации 3,77–4,26 г/л. Анализ показал значительную зависимость качества вод от водности реки Амударья: в многоводные годы объем стока возрастает до 2,53 км3 при снижении минерализации, тогда как в маловодные периоды наблюдается дефицит воды и рост концентрации солей. Выявлено преобладание хлоридно-сульфатно-кальциево-магниево-натриевого химического состава. Сделан вывод о крайне низком уровне хозяйственного использования КДС из-за высокой минерализации. Определены районы (Тахтакупырский, Нукусский, Кунградский), где потенциальное использование стока наиболее перспективно при условии его смешивания с речной водой.
Республика Каракалпакстан, административные районы, коллекторно-дренажный сток, минерализация, химический состав, водность года
Короткий адрес: https://sciup.org/148333567
IDR: 148333567 | УДК: 631.587(575.1) | DOI: 10.18101/2542-0623-2026-2-78-86
Analysis of collector-drainage runoff changes across administrative districts of the Republic Karakalpakstan based on GIS mapping (Uzbekistan)
The article presents the results of a comprehensive analysis and assessment of changes in collector-drainage water (CDW) runoff across the irrigated lands of the Republic of Karakalpakstan, broken down by its sixteen administrative districts. The study covers a long-term period from 2000 to 2021, and the recent period from 2019 to 2023. The primary focus is on the dynamics of runoff volumes (W, km3), mineralization levels (M, g/L), and transformation of the chemical composition of drainage water. Using the ArcMap 10.4.1 software suite, we have developed a series of GIS maps visualizing the spatial distribution of runoff characteristics under various hydrological conditions: long-term average values, high-water years (2010, 2012, 2015), and low-water years (2020, 2021, 2022). It has been established that the total length of the republic’s collector-drainage network is 20,614.7 km, and the current runoff volume varies from 1.76 to 1.872 km3 with an average mineralization of 3.77–4.26 g/L. The analysis reveals a significant dependence of water quality on the flow of the Amu Darya River: in high-water years the runoff volume increases up to 2.53 km3, while mineralization decreases, whereas in low-water periods, water deficits and increased salt concentrations are observed. Chemical composition is predominantly chloride-sulfate calcium-magnesium-sodium. The study concludes that the economic reuse of CDW remains extremely low due to high mineralization. Finally, we have identified specific districts (Takhtakupir, Nukus, and Kungrad) where the potential utilization of runoff is most promising, provided that it is blended with river water.
Текст научной статьи Анализ изменений коллекторно-дренажного стока в пределах административных районов Республики Каракалпакстан на основе ГИС-карт (Узбекистан)
Анализ развития мелиорации в Узбекистане показал, что в настоящее время во всех областях республики в орошаемой зоне функционирует коллекторно-дренажная сеть. Ее гидрологический и гидрохимический мониторинг работы начался в 1968–1970-е гг. Такая же сеть существует в орошаемой зоне Республики Кара-калпакстан, длина которой в настоящее время равна 20 614,7 км, а основными магистральными коллекторами являются КС-1, КС-3, КС-4, ГЛК (2, 6). В последние годы объем коллекторно-дренажных вод (КДВ) орошаемой территории республики достиг 1,76–1,872 км3. Он меняется в зависимости от водности реки Амударья и запланированного объема подачи оросительной воды на поля (часто меньше лимита) [Чембарисов и др., 2022; Чембарисов, Баллиев, 2023а].
Материалы и методы исследований
Информационной базой исследования послужили многолетние данные Каракалпакской мелиоративной экспедиции (ККМЭ) за период с 2000 по 2023 г. В ходе работы был проведен сбор и систематический анализ архивных материалов и литературных источников, содержащих гидрологические и гидрохимические характеристики коллекторно-дренажных вод (КДВ) [Чембарисов и др., 2022; Чембарисов, Баллиев, 2022, 2023а].
Основные этапы и методы:
-
• Мониторинг: использовались данные регулярного мониторинга коллекторнодренажной сети общей протяженностью 20 614,7 км, включая основные магистральные коллекторы: КС-1, КС-3, КС-4 и ГЛК [Чембарисов, Баллиев, 2022; Чембарисов, Баллиев, 2023а].
-
• ГИС-картографирование: с применением программного обеспечения ArcMap 10.4.1 были составлены три серии ГИС-карт, отражающих пространственное распределение объемов (W, км3), минерализации (М, г/л) и химического состава КДВ в разрезе 16 административных районов.
-
• Сравнительный анализ: расчеты и картографирование проводились для трех расчетных периодов:
-
1. Среднемноголетние условия (2019–2023 гг.).
-
2. Многоводные годы (2010, 2012, 2015 гг.).
-
3. Маловодные годы (2020, 2021, 2022 гг.) [Чембарисов и др., 2023 г.; Чемба-рисов, Баллиев, 2023б].
-
• Химическая классификация: типизация вод проводилась по преобладающим ионам. В работе выделены такие типы, как хлоридно-сульфатный кальциево-магниево-натриевый (ХС-КМН), хлоридно-сульфатный магниево-натриевый (ХС-МН) и другие [Чембарисов, Баллиев, 2023в].
Объектом исследования стала орошаемая территория Республики Каракалпак-стан, где ежегодный объем КДВ колеблется в пределах 1,76–1,872 км3 в зависимости от водности р. Амударьи [Чембарисов, Баллиев, 2024а; Чембарисов и др., 2023 г].
Характеристика коллекторно-дренажного стока в пределах административных районов
В пределах 16 административных районов объем коллекторно-дренажного стока в среднем за период 2019–2023 гг. варьируется от 0,039 (Кунградский район) до 0,241 км3 (Амударьинский район). Преобладающим типом химического состава является хлоридно-сульфатный кальциево-магниево-натриевый (ХС-КМН). Эти данные приведены в таблице 1 и на рисунке 1.
Таблица 1
Средние значения объема (W, км3) и минерализации (M, г/л) коллекторно-дренажных вод по административным районам Республики Каракалпакстан (2019–2023 гг.) (составлена авторами по данным мелиоративной экспедиции)
|
№ ПП |
Районы |
W, км3 |
М, г/л |
Химический состав |
|
1 |
Турткульский |
0,174 |
3,64 |
ХС-КМН |
|
2 |
Элликалинский |
0,197 |
3,55 |
ХС-КМН |
|
3 |
Берунийский |
0,214 |
4,85 |
СХ-Н |
|
4 |
Амударьинский |
0,241 |
3,5 |
ХС-КМН |
|
5 |
Тахиаташский |
0,117 |
3,92 |
ХС-КМН |
|
6 |
Тахтакупырский |
0,067 |
3,67 |
ХС-НМК |
|
7 |
Караузякский |
0,052 |
3,49 |
ХС-КМН |
|
8 |
Бозатауский |
0,065 |
3,98 |
ХС-КМН |
|
9 |
Чимбайский |
0,121 |
3,44 |
СХ-МН |
|
10 |
Кегейлийский |
0,095 |
2,96 |
ХС-НМК |
|
11 |
Нукусский |
0,06 |
4,31 |
ХС-КНМ |
|
12 |
Ходжейлийский |
0,074 |
4,36 |
ХС-НМК |
|
13 |
Шуманайский |
0,111 |
4,2 |
ХС-КНМ |
|
14 |
Канлыкульский |
0,09 |
2,92 |
ХС-КМН |
|
15 |
Кунградский |
0,039 |
3,89 |
ХС-МН |
|
16 |
Муйнакский |
0,043 |
3,7 |
ХС-КМН |
|
По республике |
1,76 |
3,77 |
ХС-КМН |
В целом по республике современный объем КДВ составляет 1,76 км3, а минерализация — 3,77 г/л; преобладающий химический состав — хлоридно-сульфатный кальциево-магниево-натриевый (ХС-КМН). На рисунке 1 показано распределение характеристик КДВ по административным районам в среднем за 2019–2023 гг. Дополнительно к этой карте были составлены еще две карты пространственного распределения параметров стока: для многоводных (2010, 2012, 2015 гг., рис. 2) и маловодных (2020, 2021, 2022 гг., рис. 3) лет. Проведенные расчеты показали, что в многоводные годы суммарный объем КДВ по республике составлял 2,53 км3 при минерализации 3,29 г/л (тип ХС-МН). В маловодные годы объем снижался до 1,45 км3, а минерализация возрастала до 3,93 г/л, при этом основной тип химического состава оставался стабильным (ХС-КМН).
Рис. 1. Распределение объема, минерализации и химического состава коллекторно-дренажных вод по районам Республики Каракалпакстан за 2019–2023 гг.
Результаты и их обсуждение
Распределение объемов и минерализации стока по районам (2019–2023 гг.)
Анализ данных за период 2019–2023 гг. показал значительную пространственную неравномерность коллекторно-дренажного стока (КДС) между 16 административными районами Республики Каракалпакстан [Чембарисов и др., 2022; Чембарисов, Баллиев, 2023а, 2024а].
-
• Объемы стока: суммарный объем коллекторного стока по республике составляет 1,76–1,872 км3. Наибольшие объемы зафиксированы в Амударьинском
(0,241 км3) и Берунийском (0,214 км3) районах. Минимальный сток отмечен в Кунградском (0,039 км3) и Муйнакском (0,043 км3) районах.
-
• Минерализация: средняя минерализация вод по республике варьируется от 3,77 до 4,26 г/л. Самые низкие показатели минерализации характерны для Канлыкульского (2,92 г/л) и Кегейлийского (2,96 г/л) районов, в то время как наиболее высокая минерализация наблюдается в Берунийском (4,85 г/л) и Ход-жейлийском (4,36 г/л) районах [Чембарисов, Баллиев, 2023а; Чембарисов и др., 2023 г].
Рис. 2. Распределение объема, минерализации и химического состава коллекторно-дренажных вод по районам Республики Каракалпакстан за многоводные годы (2010, 2012, 2015 гг.)
-
• Химический состав: в большинстве районов преобладает хлоридно-сульфатный кальциево-магниево-натриевый (ХС-КМН) тип воды [Чембарисов, Баллиев, 2022, 2023в, 2024в].
-
• Влияние водности года на характеристики стока. При сравнении данных за многоводные (2010, 2012, 2015 гг.) и маловодные (2020, 2021, 2022 гг.) периоды выявлена четкая зависимость.
-
• В многоводные годы объем КДС возрастает до 2,53 км3, а средняя минерализация снижается до 3,29 г/л за счет разбавления дренажных вод избытками оросительной воды.
-
• В маловодные годы наблюдается обратная тенденция: объем стока сокращается до 1,45 км3, а минерализация увеличивается до 3,93 г/л.
Рис. 3. Распределение объема, минерализации и химического состава коллекторно-дренажных вод по районам Республики Каракалпакстан за маловодные годы (2020, 2021, 2022 гг.)
Обсуждение возможностей использования стока
Полученные результаты свидетельствуют о том, что, несмотря на значительные объемы, коллекторно-дренажные воды практически не используются в хозяйстве и сбрасываются в пустынные понижения или озера. Высокая минерализация (превышающая 3 г/л в большинстве районов) ограничивает их прямое использование для орошения. Согласно ГИС-картам (рис. 1–3), наиболее перспективными для частичного использования (возможно, после смешивания с речной водой) являются Тахтакупырский, Нукусский и Кунградский районы, где качество воды относительно лучше. В остальных районах использование КДС без предварительной подготовки или малого разбавления с речной водой может привести к ускоренному засолению почв [Чембарисов и др., 2022; Чембарисов, Баллиев, 2024а].
Выводы
-
1. С применением программного комплекса ArcMap 10.4.1 составлены ГИС-карты распределения объемов (W, км3), минерализации (M, г/л) и химического состава коллекторно-дренажных вод Республики Каракалпакстан в разрезе 16 административных районов за период 2019–2023 гг.
-
2. Установлено, что современный объем равен 1,76–1,872 км3, а средняя минерализация составляет 3,77–4,26 г/л. Преобладающим типом химического состава является хлоридно-сульфатный кальциево-магниево-натриевый (ХС-КМН).
-
3. Выявлена прямая зависимость характеристик стока от водности р. Амударьи: в многоводные годы (2010, 2012, 2015) объем КДС возрастает до 2,53 км3 при снижении минерализации до 3,29 г/л. В маловодные годы (2020, 2021, 2022) объем сокращается до 1,45 км3, а минерализация увеличивается до 3,93 г/л.
-
4. Анализ ГИС-карт позволил определить наиболее перспективные районы для потенциального использования КДС (при условии смешивания с речной водой): Тахтакупырский, Нукусский и Кунградский. В остальных районах высокая минерализация (более 3–4 г/л) ограничивает использование вод без предварительной подготовки.
