- Introduction and problem statement
- Data and methods
- Results
- Issues, discussion and improvements
- Conclusions
Ministry of Mining Industry and Geology of the Republic of UzbekistanStatus review · September 2026
Groundwater in the Zarafshan valley
A regional groundwater model between Ravathoji and Khazara: why it was built, what it is built from, what it shows, where it falls short, and what should happen next.
1 Introduction and problem statement
The study area: 230 km of valley and everything the model must account for
Finding. The model covers the valley floor and terraces, 10 208 km², from the Ravathoji hydroworks to the Khazara gauge. The Zarafshan splits into the Oqdaryo and Qaradaryo branches, feeds the canal systems and the Kattakurgan reservoir, and receives three ungauged tributaries from the north, whose basins lie outside the model.
What it means. Everything the model says is regional: districts and river reaches, not individual wells. The mountain catchments enter only as inflows at the model edge.
Source: OpenStreetMap tiles and canals; SWB outline and grid (NB01a); north_basins (NB01a, hydra-shed); HydroLAKES; inflow points (NB05a); WorldPop city cells.
1 Introduction and problem statement
More people, more pumping
The model area is home to almost five million people. Their number grew by a third between 2010 and 2024, and domestic demand in the model grows in step.
Even the population-based estimate, which is the lower bound, rises from 0.09 to 0.12 km³ a year over the simulation period.
Source: data/population/yearly_pumping_summary.csv (NB07a; WorldPop 2020 scaled by national growth).
1 Introduction and problem statement
Dry years come in runs
Rain and snow over the valley are the only recharge that does not depend on the canals. Three of the last five years were well below the 2010–2024 mean.
Recharge from rainfall is small in absolute terms, about a tenth of what falls, but the same dry years also cut the river inflow that feeds the canals.
Source: CHIRPS v3 monthly rasters averaged over the model outline (measured in this review); the 10 % recharge coefficient is the NB10a assumption.
1 Introduction and problem statement
Where the water table is falling
Finding. Of 102 monitoring wells with at least eight years of data, 38 show levels falling by more than 0.1 m a year and only 5 rising. The strongest declines cluster south of Samarkand and in the eastern terraces.
What it means. The median trend is close to zero, so this is not a valley-wide depletion yet. It is a set of local declines that a regional model must be able to attribute to pumping, canal changes or dry years.
Source: data/observations/regional_gw_observations_long.csv, QC-flag OK, least-squares slope per well (measured here).
1 Introduction and problem statement
How much is really pumped? Nobody knows precisely
Finding. For the thirteen Samarkand districts with a purpose breakdown, the MMIG register reports 27.5 m³/s of drinking and industrial abstraction; population and per-capita norms explain 3.6 m³/s. The gap sits almost entirely in the three districts with regional well fields.
What it means. Well fields export water by pipeline to Navoi and Bukhara and return city water through the sewer collector. Without well coordinates, annual series and export volumes, the model cannot place this pumping, and unregistered farm pumping is not in either number.
Source: data/population/modelled_vs_observed_comparison.csv (NB07a; MMIG ОТБОР register).
2 Data and methods
Everything the model is built from
Finding. Eleven datasets from MMIG, UzHydromet, the Ministry of Water Resources and global satellite products. Groundwater levels cover 2000–2024, river discharge 2010–2024, canal records 2014–2022 with reliable discharge below the intakes only for 2014–2017.
What it means. Every input is traceable to one of these bars. The short bars are the weak points: the canal record and the single-year population snapshot.
Source: data/README.md and the per-folder READMEs; coverage as recorded there.
2 Data and methods
How water moves through the valley aquifer
Finding. One unconfined aquifer between the land surface and the bedrock. It is fed by canal and field losses, a little rain, the northern tributary fans and underflow from upstream; it is drained by the river, evaporation from shallow groundwater and crops, and pumping.
What it means. This concept is what the model implements. Two of its elements, the bedrock depth and the piedmont margins, are also where the model is weakest, as chapter 4 shows.
Source: Conceptual drawing after the MMIG cross-sections (NB01a) and the model concept in NB12a; no model result is shown.
2 Data and methods
Five geological zones carry the aquifer properties
Finding. The Quaternary geology map was vectorised and mapped onto the grid: modern river alluvium along the Zarafshan, two generations of Pleistocene terraces on both flanks, small Eopleistocene patches and bedrock, which is inactive.
What it means. Wells screened in the Quaternary and in the deeper Neogene show no systematic head difference, so one hydraulic layer is defensible. The zones follow MMIG's field mapping and can be refined with MMIG geologists.
Source: data/model/aquifer_properties.npz zone_grid (measured cell counts).
2 Data and methods
How easily water moves and how much the aquifer stores
Finding. Conductivity comes from pumping tests in the MMIG well registry, one value per zone: the modern alluvium passes water fastest, the old terraces slowest. Specific yield started from literature values.
What it means. These are starting values. The sensitivity analysis in chapter 3 shows which of them the observations can actually pin down.
Source: data/model/aquifer_properties.npz and aquifer_zone_lookup.json (NB03a).
2 Data and methods
Where groundwater levels are measured
Finding. 398 wells passed quality control: 148 with monthly time series and 250 with a single measurement. Coverage is dense around Samarkand and along the northern edge, sparse west of Kattakurgan.
What it means. These wells are the currency of calibration. Where they are sparse the model is weakly constrained; where they are stacked in one cell they cannot all be matched.
Source: data/observations/calibration_targets_steady_state.csv (NB11a; MMIG registry, ZRB monitoring wells, UGV time series).
2 Data and methods
Most of the river is diverted before it enters the valley
Finding. The Zarafshan brings 134 m³/s to Ravathoji on average. Transfers to the Jizzakh and Kashkadarya basins take 39 m³/s, the valley canals another 49 m³/s. The river below the intakes carries 46 m³/s, a third of the inflow.
What it means. The model's river starts with that lowest line. Canal water enters the aquifer as recharge through the fields, which is why the loss fractions matter so much.
Source: data/mow/mainstem_sfr_inflow.npz (NB09a; UzHydromet daily discharge, Ministry of Water canal records 2014–2017, other years by monthly ratios).
2 Data and methods
Three ungauged tributaries from the north
Oqsoy, Tusunsoy and Qorasuv have no gauges. Their runoff was transferred from 85 gauged analogue basins by elevation and checked against a published estimate for Tusunsoy.
They add 4 m³/s on average, mostly in March and April, and enter the model as groundwater inflow along the northern edge because their water infiltrates on the fans.
Source: data/mow/northern_tributary_inflows.csv (NB05a).
2 Data and methods
Where the water is used
Finding. Landsat maps for 2016–2020 give the irrigated share of every cell: 3 272 km² inside the model area, concentrated on the valley floor and thinning towards the terraces.
What it means. This share splits recharge and evapotranspiration between irrigated and rain-fed land. It is the most decisive single input of the water balance.
Source: data/irrigation/regional_irrigation_fraction.npz (NB04a); area = sum of cell fractions over active cells.
2 Data and methods
What goes in and what is drawn out, every month
Finding. Recharge combines rainfall infiltration with canal and field losses, weighted by the irrigated share. Evapotranspiration combines crop demand, evaporation from shallow groundwater and open reservoirs. Both arrays exist for each of the 180 months.
What it means. The fraction of irrigation losses that actually reaches the water table, set at 45 percent, is the key assumption. Chapter 4 argues it should be simulated, not assumed.
Source: data/model/regional_rcha_evt_arrays.npz, steady-state arrays (NB08a), converted from m/d to mm/yr.
2 Data and methods
Where groundwater is pumped in the model
Finding. Domestic and industrial pumping is spread with 100 m population data and Uzbek per-capita norms, 3.4 m³/s in total for the April model. The September candidate instead uses the full register value of 37.8 m³/s, smoothed within districts.
What it means. Neither placement is right: the first is too small, the second puts well-field pumping where the population is rather than where the wells are.
Source: data/population/pumping_mean_annual.npz and population_regional_2024.npz (NB07a, WorldPop 2020 projected).
2 Data and methods
The valley water balance, and what is left for the aquifer
Finding. Inflows of 8.2 km³ a year against 6.8 km³ of measured or estimated outflows leave 1.4 km³ unaccounted. With the assumed loss fractions, 0.96 km³ of that recharges the aquifer and 0.46 km³ is lost in the soil zone.
What it means. The aquifer's recharge is the one term no gauge measures. It is derived as a remainder, which is why every other term must be as good as the data allow.
Source: data/mow/regional_water_balance_constraints.json (NB10a). Recharge = 45 % of canal and field losses plus 10 % of precipitation.
2 Data and methods
How the model talks to its surroundings
Finding. 300 river reaches are routed with MODFLOW's stream package, so the river stage responds to inflow and exchange. 19 fixed-head cells close the valley ends, 75 reservoir cells act as head-dependent boundaries, and pumping is applied cell by cell.
What it means. The northern and southern piedmont edges are no-flow boundaries with almost no recharge. That choice is revisited in chapter 4.
Source: data/model/regional_model_setup_v2.json (SFR, CHD), regional_reservoir_mask.npy, regional_wel_data.npz.
2 Data and methods
The model in three dimensions
Finding. Seen as a block with the vertical stretched about 30 times, the model is a thin slab that follows the land surface down the valley: 150 m thick everywhere, 1 300 m above sea level at Ravathoji and 310 m at Khazara, over a length of 230 km.
What it means. The geometry is simple by design: one layer, one thickness. The bedrock depth that would give the slab its true shape is the largest structural unknown.
Source: data/model/regional_model_setup_v2.npz (top, bottom, idomain); drawn in model-grid coordinates.
2 Data and methods
From raw data to a working model
Finding. Twenty notebooks in fixed order turn the raw data into model inputs, run the steady-state model with sensitivity, calibration and concept scenarios, then the transient model, and hand everything over through an open repository, a viewer and a workshop.
What it means. Every figure in this review was regenerated from that pipeline on 14 September 2026. MMIG staff can do the same.
Source: notebooks/README.md pipeline overview.
3 Results
The simulated groundwater surface follows the valley
Finding. With 2010–2024 mean forcing the model reproduces the regional gradient from about 900 m near Ravathoji to about 330 m at Khazara, with the flat central plain around Kattakurgan and steeper slopes on the flanks.
What it means. The regional picture is right. The question is how well individual wells are matched, and where not.
Source: data/model/regional_ss_workspace/zrb_regional_ss.hds (NB12a run of 2026-09-14).
3 Results
Where the model is too high or too low
Finding. Against 381 wells the uncalibrated model has a mean error of −7 m, a mean absolute error of 19 m and a root-mean-square error of 30 m. Red dots south of Samarkand are too high; the dark blue cluster on the northern edge is 30 to 60 m too low.
What it means. The pattern is structural: the northern cluster lies outside the mapped alluvium, on the piedmont the model treats as almost dry.
Source: NB12a workspace heads sampled at target cells; targets from calibration_targets_steady_state.csv without spatial outliers (measured here).
3 Results
Which assumptions matter for the water levels
Finding. 5 000 parameter combinations were run, 3 091 converged. Five parameters control the fit: the conductivity of the upper and middle terraces, the evaporation rate from shallow groundwater, precipitation recharge and aquifer thickness. River conductance, boundary heads, bedrock and roughness barely matter.
What it means. Head observations cannot constrain the river parameters at all; that needs discharge data. And no combination brings the mean absolute error below about 15 m.
Source: scratch/lhs_results.csv (NB13a Latin-hypercube sample); Spearman rank correlation with the young-alluvial mean absolute error (measured here).
3 Results
No version beats the April model yet
Finding. The best of 3 091 sampled parameter sets improves the mean absolute error to 16 m but with a positive bias. The PEST++ calibrated set, re-run in the full model, is worse than the baseline at 27 m. The September candidate with full register pumping sits at 25 m.
What it means. Parameter tuning has reached its limit. The remaining error comes from the model's structure and from the targets themselves, not from the parameter values.
Source: NB12a cell 59 and NB14a cell 30 (executed 2026-09-14); scratch/lhs_results.csv; scratch/ss_rapid_v1_kdown_sfr_connectivity/scenario_metrics.csv.
3 Results
Step by step towards a more realistic concept
Finding. Five conceptual changes were stacked on the April model in May 2026: intakes taken out of the river, gross-loss recharge with shallow drains, a thicker aquifer, and the full register pumping with local return flows. Each step after the first worsened the head fit, and the river outflow at Khazara stayed at 50 to 59 m³/s against an observed 23.
What it means. Two lessons: the river excess comes from the gross-loss recharge that the drains return to the river, and the register pumping cannot be sustained where the model places it.
Source: scratch/ss_rapid_scenarios and scratch/ss_rapid_v1_kdown_sfr_connectivity scenario_metrics.csv (NB12d, May 2026); observed outflow from the water-balance constraints (NB10a).
3 Results
Fifteen years month by month
Finding. The transient model runs all 180 months without dry cells and with a mass-balance error below 0.02 percent. Against 15 491 observations after a two-year spin-up the mean absolute error is 9.5 m. Some wells are matched closely, others are offset by several metres, and one shows the seasonal swing the others lack.
What it means. The model can already say how the regional water table responds to wet and dry years. It cannot yet reproduce the seasonal rhythm of most wells.
Source: data/model/transient_residuals.csv (NB15a run of 2026-09-14).
3 Results
The seasonal swing is too small
At 139 wells the simulated yearly rise and fall of the water table is on average a fifth of the observed one. Only a handful of wells swing too much.
Five hundred transient runs traced this to the storage parameters: lower specific yield in the alluvium and terraces brings the amplitude closer to the observations.
Source: Yearly max–min per well averaged over 2012–2024 (measured here from transient_residuals.csv); NB16a: 480 of 500 runs converged, best young-alluvial amplitude error 0.23 m against 0.39 m baseline.
3 Results
What controls the seasonal rise and fall
Finding. Five hundred transient runs varied the storage and flow parameters together; 480 converged. The specific yield of the modern alluvium and of both terrace generations controls the seasonal amplitude, with a smaller counter-effect from the conductivity of the middle terraces.
What it means. The literature storage values are too high for this valley. Transient data constrain what the steady-state model cannot see, so the next calibration must use both.
Source: scratch/lhs_transient_results.csv (NB16a); Spearman rank correlation with the young-alluvial amplitude error (measured here).
3 Results
The river gains groundwater most of the year and loses it at the irrigation peak
Finding. Over the whole river and all fifteen years the aquifer discharges about 10 m³/s to the Zarafshan in the gaining months. In June and July, when canal water raises the water table, the direction reverses and the river loses up to 30 m³/s to the aquifer.
What it means. This seasonal reversal is the headline result for management. Its magnitude is uncertain because it is constrained by levels only; the observed discharge at Khazara is the missing check.
Source: data/model/regional_tr_workspace_p2 cell budget, SFR term summed over reaches (NB15a run of 2026-09-14; measured here).
4 Issues, discussion and improvements
Where the error sits
Finding. 153 of the 381 targets, forty percent, are single-measurement wells on the northern piedmont outside the mapped alluvium. Their median error is −20 m and their spread the widest of any group. Wells in the alluvium and the terraces are centred near zero.
What it means. The model was built for the valley aquifer. It is being judged, to a large degree, on wells in a different unit that it represents with borrowed properties and no recharge.
Source: candidate residuals.csv joined to calibration_targets_steady_state.csv (map_geology); GAPS.md §5 Iteration 3 for the diagnosis.
4 Issues, discussion and improvements
How it was done in the Chu basin: one water cycle, three engines
Finding. In the Chu basin plan the natural hydrology (SWAT+), the managed canal network (TaqSim) and the valley aquifer (MODFLOW 6) are three engines that hand water to each other every day. Soil percolation and canal losses become groundwater recharge; river gains and drain returns flow back to the river.
What it means. The Zarafshan valley has the same anatomy: mountain inflow, a diverted river, canals, irrigated plain and a shallow aquifer. The pattern transfers directly.
Source: Chu River Basin Plan 2027–2031 modelling showcase, hydrosolutions 2026; figure reused unchanged.
4 Issues, discussion and improvements
The Chu water system as one picture: which engine owns what
Finding. Snow and glacier melt, the reservoir, canals and irrigation, pumping, recharge, groundwater flow and the springs that return water to the river, drawn as one block of landscape. The brackets show the reach of each engine and the coupling zone where they hand water to each other.
What it means. Replace the Kyrgyz Ala-Too with the Zarafshan headwaters and the Chu with the Zarafshan, and the picture is the one this valley needs.
Source: Chu River Basin Plan 2027–2031 modelling showcase, hydrosolutions 2026; illustration reused unchanged.
4 Issues, discussion and improvements
How the Chu engines are wired together
Finding. Every transfer between the engines is booked once, with source, receiver and date, and the groundwater compartment closes to a tiny residual. The aquifer model receives simulated recharge instead of a prescribed array, and the river receives simulated gains and losses.
What it means. The coupling code, the ledger checks and the calibration workflow exist and are documented. Reusing them for the Zarafshan is an engineering task, not new research.
Source: Chu River Basin Plan 2027–2031 modelling showcase, hydrosolutions 2026; figure reused unchanged.
4 Issues, discussion and improvements
Proposed next stage for the Zarafshan
Finding. A land-surface and soil model for the irrigated plain and the mountain catchments, an allocation model of the Ravathoji diversions, canals and reservoirs, and the existing MODFLOW 6 model as the aquifer engine. Recharge, evapotranspiration and river exchange become simulated exchanges.
What it means. The regional model built so far is not lost: it becomes the groundwater engine of the coupled system. The steady-state work identified exactly the inputs the coupling would replace.
Source: Pattern: the SWAT+ – TaqSim – MODFLOW 6 coupling of the Chu basin plan (hydrosolutions, 2026); engines for the Zarafshan are a proposal, not an implementation.
4 Issues, discussion and improvements
What was agreed with MMIG in Tashkent, May 2026
Finding. The working session fixed five management scenarios and their combinations, the output table each run has to deliver, and two data points on pumping: the population-based estimate is only the drinking and industrial part, and agricultural pumping needs MMIG's own data. It also flagged the systematic bias between simulated and observed levels as the first problem to solve.
What it means. The scenarios are the questions the model must answer; the bias diagnosis in this review is the work that makes the answers trustworthy.
Source: Whiteboard of the Tashkent working session with MMIG, May 2026 (photograph).
- Введение и постановка проблемы
- Данные и методы
- Результаты
- Проблемы, обсуждение и улучшения
- Выводы
Министерство горно-промышленной отрасли и геологии Республики УзбекистанОбзор состояния · сентябрь 2026
Подземные воды долины Зарафшана
Региональная модель подземных вод между Раватходжи и Хазарой: зачем она построена, из чего, что показывает, где не справляется и что делать дальше.
1 Введение и постановка проблемы
Область исследования: 230 км долины и всё, что должна учитывать модель
Вывод. Модель охватывает дно долины и террасы, 10 208 км², от гидроузла Раватходжи до поста Хазара. Зарафшан делится на рукава Окдарьё и Карадарьё, питает системы каналов и Каттакурганское водохранилище и принимает три северных притока без гидропостов, бассейны которых лежат вне модели.
Что это значит. Всё, что говорит модель, — регионально: районы и участки реки, а не отдельные скважины. Горные водосборы входят только как притоки на границе модели.
Источник: тайлы и каналы OpenStreetMap; контур SWB и сетка (NB01a); north_basins (NB01a, hydra-shed); HydroLAKES; точки притока (NB05a); ячейки городов WorldPop.
1 Введение и постановка проблемы
Больше людей, больше водоотбора
В области модели живёт почти пять миллионов человек. Их число выросло на треть с 2010 по 2024 г., и хозяйственно-питьевая потребность в модели растёт вместе с ним.
Даже оценка по населению, которая является нижней границей, растёт с 0,09 до 0,12 км³ в год за период расчёта.
Источник: data/population/yearly_pumping_summary.csv (NB07a; WorldPop 2020 с национальным ростом).
1 Введение и постановка проблемы
Сухие годы идут сериями
Дождь и снег над долиной — единственное питание, не зависящее от каналов. Три из последних пяти лет были заметно ниже среднего 2010–2024 гг.
Питание от осадков невелико в абсолютных величинах, около десятой части выпавшего, но те же сухие годы сокращают и приток реки, питающий каналы.
Источник: месячные растры CHIRPS v3, усреднённые по контуру модели (измерено в этом обзоре); коэффициент питания 10 % — допущение NB10a.
1 Введение и постановка проблемы
Где падает зеркало грунтовых вод
Вывод. Из 102 наблюдательных скважин с данными не менее 8 лет в 38 уровни падают быстрее 0,1 м в год и лишь в 5 растут. Сильнейшие снижения сосредоточены южнее Самарканда и на восточных террасах.
Что это значит. Медианный тренд близок к нулю, так что это ещё не истощение всей долины. Это набор локальных снижений, которые региональная модель должна уметь связать с водоотбором, изменениями каналов или сухими годами.
Источник: data/observations/regional_gw_observations_long.csv, флаг QC OK, наклон МНК по скважине (измерено здесь).
1 Введение и постановка проблемы
Сколько откачивается на самом деле? Точно никто не знает
Вывод. Для тринадцати районов Самаркандской области с разбивкой по назначению реестр MMIG показывает 27,5 м³/с питьевого и промышленного водоотбора; население и нормы на душу объясняют 3,6 м³/с. Разрыв почти целиком приходится на три района с региональными водозаборами.
Что это значит. Водозаборы экспортируют воду по водоводам в Навои и Бухару и возвращают городскую воду через коллектор. Без координат скважин, годовых рядов и объёмов экспорта модель не может разместить этот водоотбор, а незарегистрированный фермерский водоотбор не входит ни в одно из чисел.
Источник: data/population/modelled_vs_observed_comparison.csv (NB07a; реестр MMIG ОТБОР).
2 Данные и методы
Всё, из чего построена модель
Вывод. Одиннадцать наборов данных от MMIG, Узгидромета, Минводхоза и глобальных спутниковых продуктов. Уровни подземных вод охватывают 2000–2024 гг., расход реки 2010–2024, данные по каналам 2014–2022, надёжный расход ниже водозаборов только за 2014–2017 гг.
Что это значит. Каждый вход прослеживается до одной из этих полос. Короткие полосы — слабые места: ряд по каналам и единичный снимок населения.
Источник: data/README.md и README по папкам; охват по их записям.
2 Данные и методы
Как вода движется через горизонт долины
Вывод. Один безнапорный горизонт между поверхностью и коренными породами. Его питают потери каналов и полей, немного осадков, конусы северных притоков и подземный приток сверху; дренируют река, испарение с неглубоких грунтовых вод и культур, водоотбор.
Что это значит. Эту концепцию и реализует модель. Два её элемента — глубина коренных пород и края предгорья — одновременно её самые слабые места, как показывает глава 4.
Источник: Концептуальный рисунок по разрезам MMIG (NB01a) и концепции модели NB12a; результаты модели не показаны.
2 Данные и методы
Пять геологических зон задают свойства горизонта
Вывод. Карта четвертичной геологии векторизована и перенесена на сетку: современный аллювий вдоль Зарафшана, два поколения плейстоценовых террас по обоим бортам, небольшие пятна эоплейстоцена и коренные породы, которые неактивны.
Что это значит. Скважины в четвертичных и в более глубоких неогеновых отложениях не показывают систематической разницы напоров, поэтому один гидравлический слой обоснован. Зоны следуют полевому картированию MMIG и могут уточняться с геологами MMIG.
Источник: data/model/aquifer_properties.npz zone_grid (измеренное число ячеек).
2 Данные и методы
Как легко движется вода и сколько горизонт хранит
Вывод. Проводимость получена по откачкам из реестра скважин MMIG, одно значение на зону: современный аллювий пропускает воду быстрее всего, старые террасы — медленнее. Водоотдача взята из литературы.
Что это значит. Это стартовые значения. Анализ чувствительности в главе 3 показывает, какие из них наблюдения реально способны определить.
Источник: data/model/aquifer_properties.npz и aquifer_zone_lookup.json (NB03a).
2 Данные и методы
Где измеряются уровни подземных вод
Вывод. 398 скважин прошли контроль качества: 148 с месячными рядами и 250 с единичным замером. Покрытие густое вокруг Самарканда и вдоль северного края, редкое западнее Каттакургана.
Что это значит. Эти скважины — валюта калибровки. Там, где их мало, модель слабо ограничена; там, где несколько попадают в одну ячейку, все их совместить нельзя.
Источник: data/observations/calibration_targets_steady_state.csv (NB11a; реестр MMIG, скважины ZRB, ряды УГВ).
2 Данные и методы
Большая часть реки отводится до входа в долину
Вывод. Зарафшан приносит к Раватходжи в среднем 134 м³/с. Переброска в бассейны Джизака и Кашкадарьи забирает 39 м³/с, каналы долины — ещё 49 м³/с. Река ниже водозаборов несёт 46 м³/с, треть притока.
Что это значит. Река модели начинается с этой нижней линии. Вода каналов поступает в горизонт как питание через поля, поэтому доли потерь так важны.
Источник: data/mow/mainstem_sfr_inflow.npz (NB09a; суточный расход Узгидромета, данные Минводхоза 2014–2017, остальные годы по месячным соотношениям).
2 Данные и методы
Три северных притока без гидропостов
Оксой, Тусунсой и Карасу не имеют гидропостов. Их сток перенесён с 85 бассейнов-аналогов с гидропостами по высоте и проверен по опубликованной оценке для Тусунсоя.
Они добавляют в среднем 4 м³/с, в основном в марте и апреле, и входят в модель как подземный приток вдоль северного края, поскольку их вода инфильтруется на конусах.
Источник: data/mow/northern_tributary_inflows.csv (NB05a).
2 Данные и методы
Где используется вода
Вывод. Карты Landsat за 2016–2020 гг. дают долю орошения каждой ячейки: 3 272 км² в области модели, сосредоточенных на дне долины и редеющих к террасам.
Что это значит. Эта доля делит питание и испарение между орошаемыми и богарными землями. Это самый решающий отдельный вход водного баланса.
Источник: data/irrigation/regional_irrigation_fraction.npz (NB04a); площадь = сумма долей по активным ячейкам.
2 Данные и методы
Что поступает и что забирается, каждый месяц
Вывод. Питание объединяет инфильтрацию осадков с потерями каналов и полей, взвешенными по доле орошения. Испарение объединяет потребность культур, испарение с неглубоких грунтовых вод и с открытых водохранилищ. Оба массива существуют для каждого из 180 месяцев.
Что это значит. Доля потерь орошения, реально достигающая зеркала грунтовых вод, принятая в 45 процентов, — ключевое допущение. Глава 4 доказывает, что её нужно рассчитывать, а не задавать.
Источник: data/model/regional_rcha_evt_arrays.npz, стационарные массивы (NB08a), пересчёт из м/сут в мм/год.
2 Данные и методы
Где в модели откачиваются подземные воды
Вывод. Хозяйственно-питьевой и промышленный водоотбор распределён по данным о населении с шагом 100 м и узбекским нормам на душу, всего 3,4 м³/с в апрельской модели. Сентябрьский кандидат вместо этого использует полное значение реестра 37,8 м³/с, сглаженное внутри районов.
Что это значит. Ни одно размещение не верно: первое слишком мало, второе ставит водоотбор водозаборов туда, где население, а не туда, где скважины.
Источник: data/population/pumping_mean_annual.npz и population_regional_2024.npz (NB07a, WorldPop 2020 с проекцией).
2 Данные и методы
Водный баланс долины и что остаётся горизонту
Вывод. Приход 8,2 км³ в год против 6,8 км³ измеренных или оценённых расходов оставляет 1,4 км³ неучтёнными. При принятых долях потерь 0,96 км³ из них питают горизонт, а 0,46 км³ теряется в зоне аэрации.
Что это значит. Питание горизонта — единственный член, который не измеряет ни один пост. Он выводится как остаток, поэтому каждый другой член должен быть настолько точен, насколько позволяют данные.
Источник: data/mow/regional_water_balance_constraints.json (NB10a). Питание = 45 % потерь каналов и полей плюс 10 % осадков.
2 Данные и методы
Как модель связана с окружением
Вывод. 300 участков реки маршрутизируются пакетом потоков MODFLOW, так что уровень реки реагирует на приток и обмен. 19 ячеек фиксированного напора замыкают концы долины, 75 ячеек водохранилищ действуют как границы по напору, водоотбор задан по ячейкам.
Что это значит. Северный и южный края предгорья — границы без потока почти без питания. Этот выбор пересматривается в главе 4.
Источник: data/model/regional_model_setup_v2.json (SFR, CHD), regional_reservoir_mask.npy, regional_wel_data.npz.
2 Данные и методы
Модель в трёх измерениях
Вывод. Как блок с растянутой примерно в 30 раз вертикалью модель — тонкая плита, повторяющая поверхность вниз по долине: мощность 150 м везде, 1 300 м над уровнем моря у Раватходжи и 310 м у Хазары при длине 230 км.
Что это значит. Геометрия проста по замыслу: один слой, одна мощность. Глубина коренных пород, которая придала бы плите истинную форму, — крупнейшая структурная неопределённость.
Источник: data/model/regional_model_setup_v2.npz (кровля, подошва, idomain); в координатах сетки модели.
2 Данные и методы
От исходных данных к работающей модели
Вывод. Двадцать ноутбуков в фиксированном порядке превращают исходные данные во входы модели, запускают стационарную модель с чувствительностью, калибровкой и концептуальными сценариями, затем нестационарную, и передают всё через открытый репозиторий, просмотрщик и семинар.
Что это значит. Каждый рисунок этого обзора был заново получен из этого конвейера 14 сентября 2026 г. Сотрудники MMIG могут сделать то же.
Источник: обзор конвейера в notebooks/README.md.
3 Результаты
Расчётная поверхность подземных вод повторяет долину
Вывод. При среднем воздействии 2010–2024 гг. модель воспроизводит региональный уклон примерно от 900 м у Раватходжи до примерно 330 м у Хазары с плоской центральной равниной у Каттакургана и более крутыми склонами по бортам.
Что это значит. Региональная картина верна. Вопрос — насколько точно совпадают отдельные скважины и где нет.
Источник: data/model/regional_ss_workspace/zrb_regional_ss.hds (расчёт NB12a от 14.09.2026).
3 Результаты
Где модель завышает или занижает
Вывод. По 381 скважине некалиброванная модель имеет среднюю ошибку −7 м, среднюю абсолютную 19 м и среднеквадратичную 30 м. Красные точки южнее Самарканда завышены; тёмно-синий кластер на северном краю занижен на 30–60 м.
Что это значит. Картина структурна: северный кластер лежит вне закартированного аллювия, на предгорье, которое модель считает почти сухим.
Источник: уровни из рабочей папки NB12a в ячейках целей; цели из calibration_targets_steady_state.csv без выбросов (измерено здесь).
3 Результаты
Какие допущения важны для уровней
Вывод. Выполнено 5 000 комбинаций параметров, сошлись 3 091. Соответствием управляют пять параметров: проводимость верхних и средних террас, интенсивность испарения с неглубоких грунтовых вод, инфильтрация осадков и мощность горизонта. Проводимость русла, граничные напоры, коренные породы и шероховатость почти не важны.
Что это значит. Наблюдения уровней вообще не могут ограничить параметры реки; для этого нужны данные о расходах. И ни одна комбинация не снижает среднюю абсолютную ошибку ниже примерно 15 м.
Источник: scratch/lhs_results.csv (латинский гиперкуб NB13a); ранговая корреляция Спирмена со средней абсолютной ошибкой молодого аллювия (измерено здесь).
3 Результаты
Ни одна версия пока не превосходит апрельскую модель
Вывод. Лучший из 3 091 набора параметров улучшает среднюю абсолютную ошибку до 16 м, но с положительным смещением. Откалиброванный набор PEST++, пересчитанный в полной модели, хуже базы — 27 м. Сентябрьский кандидат с полным водоотбором реестра — 25 м.
Что это значит. Подбор параметров достиг предела. Оставшаяся ошибка идёт от структуры модели и самих целей, а не от значений параметров.
Источник: NB12a ячейка 59 и NB14a ячейка 30 (выполнено 14.09.2026); scratch/lhs_results.csv; scratch/ss_rapid_v1_kdown_sfr_connectivity/scenario_metrics.csv.
3 Результаты
Шаг за шагом к более реалистичной концепции
Вывод. В мае 2026 г. на апрельскую модель последовательно наложены пять концептуальных изменений: водозаборы вычтены из реки, питание валовых потерь с мелкими дренами, более мощный горизонт и полный водоотбор реестра с локальным возвратом. Каждый шаг после первого ухудшал соответствие уровней, а сток у Хазары оставался 50–59 м³/с против наблюдённых 23.
Что это значит. Два урока: избыток в реке идёт от питания валовых потерь, которое дрены возвращают в реку, а водоотбор реестра нельзя обеспечить там, где модель его размещает.
Источник: scenario_metrics.csv в scratch/ss_rapid_scenarios и scratch/ss_rapid_v1_kdown_sfr_connectivity (NB12d, май 2026); наблюдённый сток из ограничений водного баланса (NB10a).
3 Результаты
Пятнадцать лет помесячно
Вывод. Нестационарная модель проходит все 180 месяцев без осушенных ячеек и с ошибкой баланса ниже 0,02 процента. По 15 491 наблюдению после двухлетней раскрутки средняя абсолютная ошибка 9,5 м. Одни скважины совпадают близко, другие смещены на несколько метров, а одна показывает сезонный размах, которого нет у остальных.
Что это значит. Модель уже может сказать, как региональное зеркало грунтовых вод реагирует на влажные и сухие годы. Сезонный ритм большинства скважин она пока не воспроизводит.
Источник: data/model/transient_residuals.csv (расчёт NB15a от 14.09.2026).
3 Результаты
Сезонный размах занижен
По 139 скважинам расчётный годовой подъём и спад зеркала в среднем составляет пятую часть наблюдённого. Лишь несколько скважин колеблются слишком сильно.
Пятьсот нестационарных запусков связали это с параметрами ёмкости: меньшая водоотдача аллювия и террас приближает амплитуду к наблюдениям.
Источник: Годовой max–min по скважине, усреднённый за 2012–2024 гг. (измерено здесь по transient_residuals.csv); NB16a: сошлись 480 из 500 запусков, лучшая ошибка амплитуды молодого аллювия 0,23 м против 0,39 м базы.
3 Результаты
Что управляет сезонным подъёмом и спадом
Вывод. Пятьсот нестационарных запусков варьировали параметры ёмкости и потока вместе; сошлись 480. Сезонной амплитудой управляет водоотдача современного аллювия и обоих поколений террас с меньшим обратным влиянием проводимости средних террас.
Что это значит. Литературные значения ёмкости завышены для этой долины. Нестационарные данные ограничивают то, чего не видит стационарная модель, поэтому следующая калибровка должна использовать оба набора.
Источник: scratch/lhs_transient_results.csv (NB16a); ранговая корреляция Спирмена с ошибкой амплитуды молодого аллювия (измерено здесь).
3 Результаты
Река получает подземные воды большую часть года и теряет их в пик орошения
Вывод. По всей реке и всем пятнадцати годам горизонт разгружает в Зарафшан около 10 м³/с в месяцы, когда река получает воду. В июне и июле, когда вода каналов поднимает зеркало, направление меняется, и река теряет в горизонт до 30 м³/с.
Что это значит. Это сезонное обращение — главный результат для управления. Его величина неопределённа, поскольку ограничена только уровнями; наблюдённый расход у Хазары — недостающая проверка.
Источник: бюджет ячеек data/model/regional_tr_workspace_p2, член SFR по всем участкам (расчёт NB15a от 14.09.2026; измерено здесь).
4 Проблемы, обсуждение и улучшения
Где сидит ошибка
Вывод. 153 из 381 цели, сорок процентов, — скважины с единичным замером на северном предгорье вне закартированного аллювия. Их медианная ошибка −20 м, а разброс самый широкий из всех групп. Скважины в аллювии и на террасах центрированы около нуля.
Что это значит. Модель строилась для горизонта долины. Её же в значительной мере оценивают по скважинам в другой толще, которую она описывает заимствованными свойствами и без питания.
Источник: residuals.csv кандидата, соединённый с calibration_targets_steady_state.csv (map_geology); диагноз — GAPS.md §5, итерация 3.
4 Проблемы, обсуждение и улучшения
Как это сделано в бассейне Чу: один водный цикл, три модели
Вывод. В бассейновом плане Чу естественная гидрология (SWAT+), управляемая сеть каналов (TaqSim) и горизонт долины (MODFLOW 6) — три модели, ежедневно передающие воду друг другу. Фильтрация почв и потери каналов становятся питанием; разгрузка в реку и возвраты дрен возвращаются в реку.
Что это значит. У долины Зарафшана та же анатомия: горный приток, отводимая река, каналы, орошаемая равнина и неглубокий горизонт. Схема переносится напрямую.
Источник: Презентация моделирования бассейнового плана реки Чу 2027–2031, hydrosolutions 2026; рисунок использован без изменений.
4 Проблемы, обсуждение и улучшения
Водная система Чу одной картиной: какая модель за что отвечает
Вывод. Таяние снега и ледников, водохранилище, каналы и орошение, водоотбор, питание, поток подземных вод и родники, возвращающие воду в реку, нарисованы как один блок ландшафта. Скобки показывают охват каждой модели и зону связки, где они передают воду друг другу.
Что это значит. Замените Кыргызский Ала-Тоо на верховья Зарафшана, а Чу — на Зарафшан, и это будет именно та картина, которая нужна этой долине.
Источник: Презентация моделирования бассейнового плана реки Чу 2027–2031, hydrosolutions 2026; иллюстрация использована без изменений.
4 Проблемы, обсуждение и улучшения
Как связаны модели бассейна Чу
Вывод. Каждая передача между моделями учитывается один раз, с источником, получателем и датой, а блок подземных вод замыкается с ничтожным остатком. Модель горизонта получает расчётное питание вместо заданного массива, а река — расчётные притоки и потери.
Что это значит. Код связки, проверки ведомости и рабочий процесс калибровки существуют и задокументированы. Их повторное использование для Зарафшана — инженерная задача, а не новое исследование.
Источник: Презентация моделирования бассейнового плана реки Чу 2027–2031, hydrosolutions 2026; рисунок использован без изменений.
4 Проблемы, обсуждение и улучшения
Предлагаемый следующий этап для Зарафшана
Вывод. Модель поверхности и почвы для орошаемой равнины и горных водосборов, модель распределения отводов Раватходжи, каналов и водохранилищ и существующая модель MODFLOW 6 как модель горизонта. Питание, испарение и обмен с рекой становятся расчётным обменом.
Что это значит. Построенная региональная модель не пропадает: она становится подземной моделью связанной системы. Стационарная работа выявила ровно те входы, которые заменит связка.
Источник: Образец: связка SWAT+ – TaqSim – MODFLOW 6 бассейнового плана Чу (hydrosolutions, 2026); модели для Зарафшана — предложение, а не реализация.
4 Проблемы, обсуждение и улучшения
Что согласовано с MMIG в Ташкенте в мае 2026 г.
Вывод. Рабочая сессия зафиксировала пять управленческих сценариев и их комбинации, таблицу результатов для каждого расчёта и два положения о водоотборе: оценка по населению охватывает только питьевую и промышленную часть, а сельскохозяйственный водоотбор требует собственных данных MMIG. Систематическое смещение между расчётными и наблюдёнными уровнями отмечено как первая задача.
Что это значит. Сценарии — это вопросы, на которые должна отвечать модель; диагноз смещения в этом обзоре — работа, которая делает ответы надёжными.
Источник: Доска рабочей сессии с MMIG в Ташкенте, май 2026 г. (фотография).