- Introduction
- Data and methods
- Results: the water balance
- What is wrong, and what 1968 says
- The plan: seven steps
- Conclusions
- Appendix
Ministry of Mining Industry and Geology of the Republic of UzbekistanStatus review · September 2026
Groundwater in the Zarafshan valley
A regional groundwater model of the valley between the Ravathoji headworks and the Khazara gauge: the water balance it computes, what the balance measured in 1968 says is wrong with it, and the seven steps that follow.
1 Introduction
A valley that lives on one body of groundwater
From the headworks (1) to the last gauge (2) the river runs through the most intensively irrigated land of Uzbekistan. Under the fields lies one shallow body of groundwater in the river gravels that the canals, the fields, the river and the towns all draw on.
Samarkand, Kattakurgan and Navoi (3, 4, 5) take their drinking water from it. Farmers pump it where canals do not reach. The river gains from it in winter and loses to it in summer.
Permits, monitoring and new well fields are decided district by district, but the groundwater does not know district boundaries. A regional model is the only way to see the whole system at once.
Source: Positions: MoW station file (data/mow/mow_stations_swb.gpkg), WorldPop city cells, OSM; fan circle and northern belt drawn from the model grid (schematic). Water bodies: zarafshan-water-body-delineation register.
1 Introduction
A web of canals feeds and drains the valley
Finding. From the Ravathoji headworks the river is split into the Dargom, Eski Anhor and Tuyatartar canals and into its own two branches; further down the Bulungur, Central Miankal, Narpay, Khatirchi and Kattakurgan canals spread the water across the plain. The map shows the 22 canals and 23 river reaches of the water-body register built for this project, not every ditch.
What it means. Every canal leaks into the ground and the drains skim it off again. Groundwater in this valley is a by-product of this network, which is why the model cannot be understood without it.
Source: Water-body register (zarafshan-water-body-delineation, candidate assets), mountain streams from OpenStreetMap, SRTM relief, model outline.
1 Introduction
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; tributary basins (hydra-shed); HydroLAKES; inflow points; WorldPop city cells.
1 Introduction
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, quality-checked values, straight-line trend per well (measured here).
1 Introduction
How much is really pumped? Nobody knows precisely
For the thirteen districts around Samarkand the MMIG register reports 27.5 m³/s of drinking and industrial pumping. The number of people living there explains 3.6 m³/s. The gap sits almost entirely in the three districts with the large well fields (1).
Those well fields send water by pipe to Navoi and Bukhara (2, 3), and part of the city's water comes back through the sewer (4). Without well positions, yearly volumes and the piped amounts, the model cannot say where this pumping takes water from. Farm pumping is in neither number.
Source: Positions: WorldPop city cell, MoW station file, model grid (fan circle schematic). Damkhodja and Siyob: Juraev et al. 2021 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md §6.4). Well field 5: coordinates given by the project owner on 2026-09-16. Arrow paths are schematic.
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 flow 2010–2024, canal records 2014–2022 with reliable flow 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 open water table between the land surface and the bedrock. It is fed by canal and field losses, a little rain, the fans of the northern tributaries and groundwater arriving 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 foothill margins, are also where the model is weakest, as chapter 4 shows.
Source: Conceptual drawing after the MMIG cross-sections and the model concept; no model result is shown.
2 Data and methods
Five geological zones carry the aquifer properties
Finding. The geological map of the young deposits was traced and transferred to the model grid: recent river deposits along the Zarafshan, two generations of older terrace deposits on both flanks, small patches of the oldest deposits, and bedrock, which is left out.
What it means. Wells drawing from the young deposits and from the older rock beneath them show no systematic difference in water level, so one layer is a sound choice. The zones follow MMIG's field mapping and can be refined with MMIG geologists.
Source: data/model/aquifer_properties.npz zone_grid (measured square counts).
2 Data and methods
How fast water moves through the ground, and how much the ground stores
Finding. Left: the permeability of each geological zone, that is how many metres a day water can move through it, from pumping tests in the MMIG well registry: about 30 in the recent river gravels, 5 in the younger terraces, 2 in the older terraces, under 1 in the oldest deposits. Right: the share of the ground that drains as water when the water table falls, from published values: a quarter for the river gravels, down to a few percent for the oldest deposits.
What it means. Both are starting values, one per zone. The Soviet pumping tests put the fan gravels at 100 to 200 m a day, three to six times higher (chapter 4), and the month-by-month tests show the storage values are too high (appendix D).
Source: data/model/aquifer_properties.npz (K by zone, m/d) and aquifer_zone_lookup.json (Sy by zone). Both are starting values: the Soviet pumping tests give 100–200 m/d for the fan gravels (chapter 4) and the month-by-month tests show the storage values are too high (appendix D).
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 yardstick for the model. Where they are sparse the model is weakly checked; where several sit in the same 1 km square they cannot all be matched.
Source: data/observations/calibration_targets_steady_state.csv (MMIG registry, ZRB monitoring wells, UGV time series).
2 Data and methods
The river system: where water is taken out and where it comes back
Finding. At the headworks (1) the river is split; two large canals leave the valley for other regions. The rest parts into two branches around the Miankal island (2), feeds the reservoir and the Narpay canal at Damkhodja (3), drops to 5 m³/s below the Narpay works (4), rejoins at Khatyrchi (5), carries 41 m³/s again at Ziatdin (6), feeds two more canals at Karmana (7), and leaves the valley at Khazara (9) with 23 m³/s.
What it means. The model follows only the dark blue line and, until now, took no water out of it and put none back below the headworks. These nine points are where the balance is checked.
Source: Positions: MoW station file; flows quoted are 2014–17 means of the MoW decadal record (GAPS.md §5 Iteration 6, read). Canal geometry: delineation register.
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 (UzHydromet daily discharge, Ministry of Water canal records 2014–2017, other years by monthly ratios).
2 Data and methods
Where the water is used
Finding. Landsat maps for 2016–2020 give the irrigated share of every 1 km square: 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 water loss to the air between irrigated and rain-fed land. It is the most decisive single input of the water balance.
Source: data/irrigation/regional_irrigation_fraction.npz; area = sum of the irrigated shares over active squares.
2 Data and methods
What goes in and what is drawn out, every month
Finding. Recharge combines rain seeping into the ground with canal and field losses, weighted by the irrigated share. Water loss to the air combines crop use, evaporation from shallow groundwater and from open reservoirs. Both maps exist for each of the 180 months.
What it means. The share of canal and field losses that reaches the water table, set at 45 percent, is the key assumption. Chapter 3 shows what the 1968 balance says about it.
Source: data/model/regional_rcha_evt_arrays.npz, long-term average maps, 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 test version 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 (WorldPop 2020, projected).
2 Data and methods
How the model talks to its surroundings
Finding. The river is computed along 300 channel sections, so its water level responds to inflow and to exchange with the aquifer. Fixed water levels close the two valley ends, 75 reservoir squares exchange water with the aquifer depending on their level, and pumping is applied square by square.
What it means. The northern and southern foothill edges are closed to flow and receive almost no recharge. That choice is revisited in chapter 4.
Source: data/model/regional_model_setup_v2.json (river and fixed-level data), regional_reservoir_mask.npy, regional_wel_data.npz.
3 Results: the water balance
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. The Uzhydromet record at Navoi (2010–2020 mean 0.80 km³/yr) sits just above the 0.72 km³/yr booked at Khazara from the four gauged years.
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. Recharge = 45 % of canal and field losses plus 10 % of precipitation. Navoi check: Uzhydromet monthly discharges 1967–2020 (data/uzhydromet/zeravshan_downstream_monthly_q_m3s.csv), May 2016 outlier corrected.
3 Results: the water balance
Three balances, one valley: how much water reaches the ground, and where it goes
Finding. Left: of the roughly 260 m³/s that enter the model area, most evaporates from fields and rain-fed land or leaves in canals to other regions; 45 m³/s cannot be accounted for, and about 30 of that is the water that seeps down to the groundwater. Middle: the model's groundwater receives 29 m³/s and gives back 24 by evaporation, 4.5 to the river, 3.4 to pumps and 1.4 underground to the west; it also loses 3.5 m³/s of stored water every year. Right: in 1968 the groundwater received 82 m³/s, almost all leaked from the river, canals and fields, and gave 62 of it back to the surface as springs, drains and river flow.
What it means. The model's groundwater moves well under half the water it moved in 1968, and returns to the surface less than a tenth of what returned then. Either the valley has changed that much, or the model puts water in through the wrong doors and lets too little out through the right one. The following slides show it is mostly the second.
Source: A: data/mow/regional_water_balance_constraints.json (2014–17 reference years; km³/yr converted to m³/s). B: net package fluxes of data/model/regional_tr_workspace_p2/zrb_regional_ss.cbb via gwswi.model_v2.read_water_budget_timeseries, mean of 180 monthly periods (measured); pumping = the WEL term, which in this transient workspace carries no tributary injection (WEL inflow 0 in every period, measured); storage = STO-SY + STO-SS. C: Гидрогеология СССР т. XXXIX Table 13 p. 326 and Table 8 unit 5-а (read). Panel A includes what never reaches the aquifer; panels B and C are the aquifer alone.
3 Results: the water balance
The 1968 balance, as printed in 1971
Finding. Volume XXXIX of Hydrogeology of the USSR (Nedra, 1971; data to 1968) carries a closed groundwater balance of the middle Zarafshan valley, resource tables for eight hydrogeological units, the permeability of the Samarkand fan and the seasonal swing of the water table by unit. Read together with its Tajik companion and the Amu Darya hydrology volume of the same series, it is the reference the model never had.
What it means. Ninety-eight percent of the inflow is water lost from the river, canals and fields; three quarters of the outflow comes back to the surface as springs, drains and river gain. That is the shape the model's balance has to take.
Source: Гидрогеология СССР, т. XXXIX, Узбекская ССР. Недра, 1971, p. 326 (scan from geokniga.org, cropped). Inflow: underground inflow from the mountains 1.7, precipitation 0.4, losses of surface waters 79.4; outflow: underground outflow 0.5, evaporation 19.4, emergence into surface watercourses 61.9 m³/s.
3 Results: the water balance
The groundwater month by month: filled in early summer, emptied through autumn
Finding. Seepage from canals and fields peaks in June and July at 60 to 67 m³/s; evaporation from shallow groundwater follows in August at 57. From May to July the river loses water into the ground; in every other month the ground drains into the river. Storage fills in early summer and empties from August to October, and over a whole year the model loses 3.5 m³/s of stored water: its water table falls in every year but 2019.
What it means. The timing is right: this is the rhythm the canals impose, and it is the rhythm the wells show. The size is not: this cycle moves the water table by centimetres where the wells move by a metre and the Soviet observers saw 13 to 18 m on the fan. The steady loss of storage is the model's way of saying it receives too little water.
Source: Net package fluxes of the April transient model, data/model/regional_tr_workspace_p2/zrb_regional_ss.cbb, read with gwswi.model_v2.read_water_budget_timeseries; monthly means over 2010–2024 by calendar month, and yearly means of the storage terms STO-SY + STO-SS (measured at render). Sign convention: a positive storage term in MODFLOW is water released from storage, shown here as an inflow. The WEL term is pumping only; this workspace carries no tributary injection (measured).
3 Results: the water balance
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 releases 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 measured river flow at Khazara is the missing check.
Source: data/model/regional_tr_workspace_p2 water accounts, river exchange summed over all sections (run of 2026-09-14; measured here).
3 Results: the water balance
The simulated groundwater surface follows the valley
Finding. With average 2010–2024 inputs 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 (run of 2026-09-14).
3 Results: the water balance
Where the model is too high or too low
Finding. Against 381 wells the untuned model is 7 m too low on average; the typical error at a well is 19 m, and the largest errors push the overall error measure to 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 river deposits, in the foothill belt the model treats as almost dry.
Source: model water levels at the well squares; wells from calibration_targets_steady_state.csv without the flagged inconsistent wells (measured here).
3 Results: the water balance
Fifteen years month by month
Finding. The month-by-month model runs all 180 months without any part drying out and with a water-accounting error below 0.02 percent. Against 15 491 observations, leaving out the first two years of settling-in, the typical 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 (run of 2026-09-14).
3 Results: the water balance
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 month-by-month runs traced this to the storage settings: less releasable storage in the river deposits and terraces brings the seasonal rise and fall closer to the observations.
Source: Yearly high minus low per well, averaged over 2012–2024 (measured here from the month-by-month results); 480 of 500 test runs succeeded, best seasonal error 0.23 m against 0.39 m for the starting values.
4 What is wrong, and what 1968 says
What the balances say is wrong, and where
The three balances point at five places, numbered on the map. Everywhere, the model takes water from rain and from injected inflow where the 1968 balance has leaks from the river, canals and fields, and it returns far too little to the surface.
- 1 Samarkand well fields: the register's pumping drops the model's water table by 30 to 140 m; the wells show no drop.
- 2 Northern foothills: 153 wells, forty percent of all, lie outside the river gravels; the model puts them 20 to 100 m too low.
- 3 The lower river: 50 m³/s leave at Khazara where 23 are measured, and nothing feeds the 36 m³/s that return between Narpay and Ziatdin.
- 4, 5 Southern mountains and western edge: closed in the model; the 1968 balance gives both small but definite numbers.
Source: regional_ss_workspace heads vs calibration_targets_steady_state.csv (measured here); GAPS.md §5 Iterations 3–5; gate bands config/ss_gate_bands.json.
4 What is wrong, and what 1968 says
The same comparison, term by term
Finding. Four terms differ by an order of magnitude. Precipitation recharge: 0.4 m³/s in 1968 against 10.9 in the model, which applies 10 percent of rainfall everywhere. Mountain inflow: 1.7 against 21.7 injected at the northern and eastern edges. Surface-water losses: 79 against 31, because the model books river-bed losses and canal seepage only in part. Emergence: 62 against 36. Evaporation from groundwater is the one term the two agree on.
What it means. The model puts water in through the wrong doors and lets too little out through the right one. Moving the recharge from rain and edge injection to river and canal losses on the fan, and letting more of it drain back, is the correction the 1968 balance asks for, and it is what the river gauges below Narpay have been saying.
Source: Гидрогеология СССР т. XXXIX pp. 326 and 270–273 (read from the scan); docs/steady_state_water_balance_ledger.md rows 12, 20–26 and GAPS.md:1523-1524 for the candidate. Model 'mountain inflow' = northern-tributary and Ravathoji injection wells; 'pumping' in 1968 = current use of the fan segment (Table 8, unit 5-а).
4 What is wrong, and what 1968 says
Where the groundwater comes back up, and why the river gains below Narpay
Finding. The fan between Ravathoji and the Tugainy gauge takes in 20 m³/s of river and canal water and gives nothing back; the water table there lies 70 m down and swings 13 to 18 m a year. From the fan toe at Samarkand to Tashrabad the same water comes back up: 16 m³/s as the Karasu springs, 20 between Chapanata and Ishtykhan, 18 between Ishtykhan and Tashrabad, on gravels of 100 to 200 m/d. The Kermine-Kenimekh oasis below adds 5.4 m³/s of drainage to the river.
What it means. The 36 m³/s that enter the lower river unseen by our gauges were already there in 1968, and the Soviet gauges named them: the Talligulyan canal returned 32.7 m³/s into the Karadarya (1951–70 mean, 35 to 43 in winter), the Bulungur spillway 7.4 into the Akdarya, Miankol-Khatyrchi 5.5. The model needs a high-leakiness river bed on the fan, its drains and springs where the Soviet units put them, and the river allowed to gain 40 to 60 m³/s between Samarkand and Karmana.
Source: Гидрогеология СССР т. XXXIX, Table 8 pp. 270–273 (read from the scan); K is the printed filtration coefficient of the unit. Unit boundaries follow the Soviet gauge and distributor names; their modern positions are assumed.
4 What is wrong, and what 1968 says
Where the water comes back into the river
Finding. Between the Narpay works (N) and Ziatdin (Z) the river grows from 5 to 41 m³/s. The Soviet gauges recorded where that water came from: the Talligulyan spill alone returned 32.7 m³/s into the Kara-Darya (1), the Bulungur and Miankal-Khatyrchi returns another 13 (2, 3). Today's drainage surveys give 17 to 19 m³/s from the Samarkand collectors (4) and 9 to 11 from the Navoi collectors (5).
What it means. The 36 m³/s the model cannot place were there in 1968 and are there today. The model has to put them back at these points.
Source: Returns: Ресурсы поверхностных вод 1976 Table 4 (1951–70 means), Shodiev & Chembarisov 2021 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md §6.2, §11); river flows: MoW 2014–17 (GAPS.md §5 Iteration 6). Talligulyan course from the ZBUIS linear scheme, drawn straight (assumed); collector positions at the reach midpoints (assumed).
4 What is wrong, and what 1968 says
The one Hydromet series inside the model: Navoi, 1967 to 2020
Finding. Recovered from the project archive: Uzhydromet monthly discharges at the Navoi post (1967–2020) and at the Ak-Karadarya hydrowork (1924–2020). At Navoi the river fell from 52.8 m³/s in 1967–75 to 25.3 in 2010–20, with 2010–20 annual means between 15 and 39. The Karadarya below the divider carried 35 m³/s in the same decade.
What it means. The Khazara agreed range of 15 to 28 m³/s, set from four years of Ministry of Water gauges, is confirmed by an independent 54-year record 30 km upstream. The model's carried inflow below the divider, 45.8 m³/s from 2014–17 canal records, is about 20 percent above the Hydromet decade mean and should come down. The 1968 balance and the modern state now share a measured river.
Source: Uzhydromet monthly discharges, workbook of 16 May 2023 (data/uzhydromet/zeravshan_downstream_monthly_q_m3s.csv; years with at least 11 months; Navoi May 2016 corrected from 347.0 to 34.7). Model inflow: data/mow/mainstem_sfr_inflow.npz; band: config/ss_gate_bands.json.
4 What is wrong, and what 1968 says
It is not the climate alone: a century of measured discharge
Finding. At the mountain exit the Zarafshan has been gauged since 1914. Its annual mean was 161 m³/s over 1915–1975 and 135 over 2010–2024: a decline of about 15 percent, statistically significant, part of it upstream use in Tajikistan. Inside the valley the same river fell from 53 m³/s at Navoi in 1967–75 to 25 in 2010–20, and at Khazara from 79 (1925–75) to 22 (2014–18): a loss of one half to two thirds.
What it means. Roughly a fifth of the downstream decline can be traced to the mountains; the rest happened between Ravathoji and Khazara, in the canals, the fields, the reservoirs and the pumps. Falling water levels in the valley are therefore first a question of allocation and abstraction, and the model has to treat them that way. Climate change is real in these series, but it is not the main story.
Source: Uzhydromet station 17461 monthly 1914–2011 (data/uzhydromet/Ravathoji_17461_monthly_1914_2011.csv; complete years only) joined with the Uzhydromet daily series 2010–2024 (Inflow_Rovatkhodzha_daily_2010_2024_ts_m3s.csv; the two overlap in 2010 at 169 vs 154 m³/s); Navoi and Karadarya from the Uzhydromet workbook of 16 May 2023; Khazara 1963–75 from Основные гидрологические характеристики (1976, 1980) Table 3 and the 1925–75 mean of the same source; Khazara 2014–18 from the MoW decadal record (config/ss_gate_bands.json).
4 What is wrong, and what 1968 says
Where the Soviet names are
Finding. Numbered triangles are the Soviet gauges, nodes and reach boundaries, from the Ravathoji headworks (1) to Khazara (12); lettered canals are those we could match to a Soviet asset with its 1951–70 flow; T is the Talligulyan spill, the return the modern gauge chain does not hold. The key at the right carries every name and number, so the map itself stays readable.
What it means. The same frame, markers and key are used for every map in this review, one map per place the text names.
Source: Geometry: zarafshan-water-body-delineation register (outputs/review-map/candidate-basin-clipped.geojson); nodes from the MoW station file, Tugainy and Jar-Osty by river kilometre (Гидрологическая изученность 1967, Table 3; straight-line position assumed); flows from Ресурсы поверхностных вод 1976, Table 4 (read); Talligulyan from the USAID/ZBUIS linear scheme (Q = 250 design), drawn as a straight line; settlements from OSM.
4 What is wrong, and what 1968 says
Where the error sits
Finding. 153 of the 381 observation wells, forty percent, are single-measurement wells in the northern foothill belt outside the mapped river deposits. Their typical error is 20 m too low and their spread the widest of any group. Wells in the river deposits 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 well errors joined to calibration_targets_steady_state.csv (map_geology); diagnosis in the project issue log (GAPS.md).
4 What is wrong, and what 1968 says
Samarkand: the cone the model predicts, and the wells we know of
Finding. If the register's pumping came from the shallow aquifer, the water table south-west of the city would fall by up to 140 m. The monitoring wells, screened at about 30 m, show no such drop. Half of the production wells the registry lists near Samarkand are screened in older older rock rock at 90 to 165 m.
What it means. Either the well fields draw on a deeper layer the model does not have, or far less is pumped from the gravels than the register says. The well fields themselves are not in any data we hold; their depths and metered volumes are the first things to ask for.
Source: heads of the May candidate minus its no-pumping control (scratch/ss_rapid_head_scatter_index); wells from data/momigeo/Samarqand_kuzatuv_q_malumotlari.xlsx (registry sample, not the utility well fields).
4 What is wrong, and what 1968 says
2 Northern foothills: the wells the model cannot place
Finding. 153 wells, forty percent of all we have, sit outside the mapped river deposits on the northern piedmont, most of them tagged older rock in the registry and many stacked several to one model square. The model treats those squares as gravel with almost no recharge and puts the water table 20 to 100 m too low.
What it means. Something keeps the water high there that the model lacks: inflow from the hills, seepage from the northern canals, or a separate shallow system. The experts can say which. Until then these wells cannot be calibration targets for a valley-gravel model.
Source: aquifer_properties.npz zone_grid; calibration_targets_steady_state.csv (map_geology, registry age); regional_ss_workspace heads; northern tributary wells NB05a.
4 What is wrong, and what 1968 says
3 Where the river's water is taken out, and where it comes back
Finding. The delineation register shows what the model does not have: the river splits into the Ak-Darya and Kara-Darya around the Miankal island and the model follows only the Kara-Darya; below the headworks the gauged canals and the reservoir intake take another 108 m³/s that the model never removes. The balance sheet from the gauges says the river is down to 5 m³/s below the Narpay works, receives 14 from the returning Ak-Darya and 22 from sources no gauge records before Ziatdin, feeds Karmana, gains 14 more, and leaves 23 at Khazara.
What it means. About 36 m³/s enter the lower river unseen by any gauge we hold: collector returns, groundwater, or unmetered branches. Together with the Ak-Darya that is the water supplying Karmana and Khazara, and it is what the model must put back in the right place. The two new test version intakes near Navoi sit just above the Navbakhor gauge and are not in our records at all.
Source: zarafshan-water-body-delineation external data root, outputs/review-map/candidate-basin-clipped.geojson (2026-09-11); MoW decadal record 2014–2017 (mow_data_samarqand_long.csv) and station positions (mow_stations_swb.gpkg); model river cells regional_river_cells.json.
4 What is wrong, and what 1968 says
Irrigation, canals and drains: the recharge nobody has measured
Finding. Two thirds of the valley floor is irrigated. The model assumes that 90 percent of canal losses and half of field losses seep to the aquifer, and that a network of drains two metres deep carries the surplus back to the river. Those three numbers decide both the fit to the wells and the river outflow, and none of them has been measured here.
What it means. One gauged drain, one measured canal loss, or one map of waterlogged land would constrain more than any further model run.
Source: regional_irrigation_fraction.npz (RS crop maps); OSM waterways; May candidate DRN-to-MVR cells; ledger docs/steady_state_water_balance_ledger.md.
5 The plan
Seven steps, one change each, one test each
Finding. Routing comes first because every later test reads the river; geometry before the well fields because a deep layer only makes sense on the Soviet thickness; recharge and reach targets before the edges because they fix the interior balance the edges have to close; storage last because it needs the month-by-month model on a settled long-term state. After the seventh, the coupled soil and canal system proposed in chapter 4 replaces the prescribed recharge, and the five Tashkent scenarios are run on it.
What it means. Each step is run through the same fixed set of checks, reviewed independently, and written down whether it passes or fails. Nothing enters the main model until it passes.
Source: Plan as of 2026-09-16 (assumed sequence; not yet run). Tests are the ratified gate bands (config/ss_gate_bands.json) and the Soviet ranges of docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md §5. Workflow: Lean Environmental Modeling Orchestration 0.11 pinned in AGENTS.md.
5 The plan
Step 1 · Route the river: take the intakes out, put the returns back
Finding. The September test runs already tried the first half: with the gauged intakes removed at their nodes, the river runs dry below Narpay (red line) because the model has nothing that puts water back. The Soviet station volume names what did: the Talligulyan spill alone returned 32.7 m³/s into the Kara-Darya, the Bulungur and Miankal-Khatyrchi returns another 13, and today's collector surveys give 17–19 m³/s from the Samarkand mains and 9–11 from the Navoi mains. Step 1 adds these returns as gauged inflows at their reaches, before any recharge is touched.
What it means. Test: Khazara outflow inside the agreed 15–28 m³/s range with the river profile passing through the six observed points; delivered intakes at least 80 % of requested. If the returns are needed to hold the profile, the drainage cascade is physically required and step 4 targets it.
Source: Intakes: MoW decadal record 2014–17 means, GAPS.md §5 Iteration 6 (read). Returns: Ресурсы поверхностных вод 1976 Table 4 (1951–70), Mamarasulov 1972 p. 28, Shodiev & Chembarisov 2021 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md §6.2, §10, §11). Profile: Iteration 6 result table (GAPS.md §5). Return positions are placed at the register geometry of the named canal or at the reach midpoint (Navoi collectors, Samarkand collectors: assumed).
5 The plan
Step 2 · A bottom that follows the Soviet thickness, two layers under the fan
Finding. The model is one layer, 150 m thick everywhere. The 1971 volume describes 1 000 m of gravel under the Samarkand fan with a 70 m clean unit on top, 8–60 m under the terraces, only 40–50 m below the confluence of the two branches, and 30–300 m of proluvium under the piedmonts. Step 2 builds a bottom surface from these statements, splits the fan into a clean upper layer at 100–200 m/d and a compacted lower one, and thins the lower valley to what it is.
What it means. Test: the error at the checked wells does not worsen and the fan cone of the September tests disappears at the same pumping; the western outflow moves toward the Soviet 0.5 m³/s without touching the boundary. The May ladder showed that a thicker uniform layer costs 3 m of error; a thinner variable one is the untested direction.
Source: Thickness statements: Гидрогеология СССР т. XXXIX pp. 174–177, 431–433 and Table 8 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md §2.1–2.2, read). Class boundaries on the map are assigned from the model's geology zones (data/model/aquifer_zone_properties.csv), a fan radius of 32 km and the Khatyrchi longitude (assumed); the map is a proposal for the bottom surface, not a measured one. Today's thickness: regional_model_setup_v2.json.
5 The plan
Step 3 · Recharge where the Soviets measured it
Finding. The model and the 1968 balance take in about the same water, but from different places. The model recharges 10.9 m³/s from rain where the Soviets found 0.4, injects 21.7 m³/s at the edges where they measured 1.7 of underflow, and counts 30.5 m³/s of canal and field losses where they booked 79.4 for all surface water. Step 3 caps rain recharge at 2 % on the valley floor, applies 350–450 mm a year on the land actually irrigated, lets the river lose water through a very leaky river bed on the fan, and brings the mountain water in as sai and canal recharge rather than injected underflow.
What it means. Test: every inflow term inside the 1968 range, the sum within 10 % of 81.5 m³/s, and the checks unchanged on closure and flooding. The freed rain recharge has to reappear as canal, field and river-bed losses, or the balance tells us the modern irrigation delivery is smaller than assumed.
Source: Model today: docs/steady_state_water_balance_ledger.md and GAPS.md:1523-1524 (September candidate, read). Soviet values: Гидрогеология СССР т. XXXIX Tables 8 and 13, p. 247; Mamarasulov 1972 Table 9 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md §2.3, §2.7, §3.3, §9). Planned bars: 2 % of 337 mm on the active area; 400 mm on the 3 272 km² irrigated area (computed, 41.5 m³/s, shown as 42); river-bed 20 m³/s = growing-season channel loss (Mamarasulov Table 9); the rest read. Irrigated cells: regional_rcha_evt_arrays.npz (measured count).
5 The plan
Step 4 · The 1968 balance becomes the test: what comes back up, reach by reach
Finding. Table 8 of the 1971 volume gives, for four reaches of the valley, how much groundwater came back to the surface: 16 m³/s at the fan toe, 20 between Chapan-Ata and Ishtykhan, 18 between Ishtykhan and Tashrabad, and 20 lost on the fan itself. The April model returns 1 to 5 m³/s per reach. Step 4 makes the four reaches zones with a net-exchange target each, places drain cells in the Jumabazar–Samarkand spring belt with the 32 m³/s Karasu discharge as their flux target, and adds the outflow split 62 : 19 : 0.5 between water coming back up, evaporation and westward underflow as a whole-model check.
What it means. Test: each reach within 30 % of its 1968 value, the split within 10 points, and Khazara still inside its band. This is the first time the drains have a target of their own instead of absorbing whatever recharge is prescribed.
Source: Targets: Гидрогеология СССР т. XXXIX Table 8 pp. 270–273 and Table 18 (read; docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md §2.4, §2.6); spring belt pp. 176, 326. Reach positions: MoW stations, Tugainy by river km (assumed), Ishtykhan from OSM. Model bars: SFR exchange of the April export (data/model/regional_ss_workspace/zrb_regional_ss.cbb) summed over the reaches (measured here); the candidate's drain return is not included.
5 The plan
Step 5 · The well fields: a deep layer, a pumping bracket, explicit exports
Finding. The Soviet description resolves the pumping puzzle in principle: sealed gravel at 50–200 m and a a water-bearing layer in the older rock at 70–500 m exist under the fan, more than half the registered production wells near Samarkand are screened in the older rock beneath the gravels, and the 1971 forecast already said that pumping 21 m³/s from the shallow fan needs 65 m of drawdown. Step 5 puts the well fields into the lower layer of step 2, brackets their pumping between the 1968 use, the population-based estimate and the 2026 register until MMIG's annual series arrives, and routes the Damkhodja export and the Siyob sewage explicitly instead of returning them locally.
What it means. Test: no cone deeper than 5 m at the fan monitoring wells for any value in the bracket, the spring-belt flux still within its step-4 target, and the errors within 20 km of Samarkand losing their one-sided lean. Whichever pumping value passes is the one the shallow observations can support; the rest must come from depth or is not pumped.
Source: Wells: data/momigeo/Samarqand_kuzatuv_q_malumotlari.xlsx (registry sample within 34 km of the fan centre, counted here). Deep aquifers: Гидрогеология СССР т. XXXIX pp. 176–178; Ресурсы поверхностных вод 1971 p. 44; Juraev et al. 2021 (crosswalk §2.1, §6.4). Damkhodja and Siyob: Juraev et al. 2021 (crosswalk §6.4). Pumping values: Table 8 (4.3, 21.2), NB07a export (3.4), register (37.8, ledger row 99); cone 30–140 m: GAPS.md §5 Iteration 4. Arrow paths are schematic.
5 The plan
Step 6 · The edges: the northern piedmont as its own flow system, a thin western outlet
Finding. Forty percent of the observation wells sit on the northern piedmont, outside the geological map of the young deposits, and the model places them 20–100 m too low. The 1971 volume describes that belt as a separate body of groundwater in the foothill deposits: 300 m thick under loess, permeability about 5.7 m/d, 3.4 m³/s of natural resources entering along the Nuratau foot, flowing toward the valley at a steep angle. Step 6 gives the belt its own zone and a distributed inflow, brings the southern mountain water in as sai recharge with only 1–2 m³/s of underflow, cuts the eastern injection to a few m³/s, and thins the western outlet to the 40–50 m of alluvium that is there.
What it means. Test: the northern wells' systematic error closes to within 10 m or the wells are declared a separate aquifer and leave the set of wells the model is tuned to; western outflow inside 0.4–1.0 m³/s. Either outcome is a result: it decides whether those 153 wells constrain this model at all.
Source: Northern system and moduli: Гидрогеология СССР т. XXXIX pp. 177–178, 326, Table 8 unit 1 (crosswalk §3.5, §4 Q9); western outflow Tables 13, 18 and Rubinova et al. 1988 (crosswalk §3.4, §6.3); southern range Table 8 (crosswalk §2.7). Model today: GAPS.md:1598-1602, config/ss_gate_bands.json, docs/western_boundary_darcy_outflow_analysis.md (read). Wells: data/observations/calibration_targets_steady_state.csv, map_geology = Outside (counted here). CHD cells: regional_model_setup_v2.json.
5 The plan
Step 7 · Month by month: seasonal amplitudes by unit as the storage targets
Finding. The month-by-month model swings a few centimetres where the wells swing a metre, and the May sensitivity runs could not fix that with storage alone. The Soviet regime observations give the missing target by unit: 13–18 m a year on the fan, 1–2.5 m on the valley terraces, 0.8–1.3 m on terrace III, 0.1–0.2 m on the Nuratau piedmont. Step 7 re-runs the month-by-month model on the long-term state that passed steps 1–6, tunes storage by unit to those ranges, and then tunes jointly to levels, seasonal swing and the monthly Navoi and Khazara flows.
What it means. Test: median simulated swing within a factor of two of the observed one in every unit, and the fan swing reproducing the Soviet order of magnitude under the Soviet canal deliveries of step 3. Only after this do the Tashkent scenarios have a model that answers in the right season.
Source: Soviet amplitudes: Гидрогеология СССР т. XXXIX pp. 176, 328–329, Fig. 61–62; Ресурсы поверхностных вод 1971 p. 45 (crosswalk §2.5, read); 1930s drawdown Mamarasulov 1972 p. 29 (§10). Observed and modelled swings: data/model/transient_residuals.csv, yearly max–min per well with at least 10 months, averaged over years, median by map_geology (measured here). Units on the map are the model's geology zones, not the Soviet units; the assignment is approximate.
7 Appendix
A · 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. Water seeping through the soil 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.
7 Appendix
A · 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.
7 Appendix
A · How the Chu engines are wired together
Finding. Every transfer between the engines is booked once, with source, receiver and date, and the groundwater account closes to a tiny remainder. The aquifer model receives simulated recharge instead of a prescribed array, and the river receives simulated gains and losses.
What it means. The linking code, the accounting checks and the tuning 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.
7 Appendix
A · 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, water loss to the air and river exchange become computed exchanges.
What it means. The regional model built so far is not lost: it becomes the groundwater engine of the coupled system. The long-term average work identified exactly the inputs the linked system 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.
7 Appendix
B · 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).
7 Appendix
D · 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 (WorldPop 2020 scaled by national growth).
7 Appendix
D · 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 % share of rain that recharges is the water-balance assumption.
7 Appendix
D · Three ungauged tributaries from the north
Oqsoy, Tusunsoy and Qorasuv have no gauges. Their flow was estimated from 85 similar basins with gauges, scaled 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 seeps into the ground on the fans.
Source: data/mow/northern_tributary_inflows.csv.
7 Appendix
D · 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, active area); drawn in model-grid coordinates.
7 Appendix
D · From raw data to a working model
Finding. Twenty processing steps in fixed order turn the raw data into model inputs, run the long-term average model with its tests and adjustments, then the month-by-month model, and hand everything over through an open code repository, a viewer and a workshop.
What it means. Every figure in this review was regenerated from those steps on 14 September 2026. MMIG staff can do the same.
Source: the project's documented processing chain.
7 Appendix
D · Which assumptions matter for the water levels
Finding. 5 000 combinations of model settings were run, 3 091 of them successfully. Five settings control the fit: how easily water moves through the upper and middle terraces, the evaporation rate from shallow groundwater, recharge from rain, and aquifer thickness. River-bed leakiness, the fixed edge levels, bedrock and channel roughness barely matter.
What it means. Water-level measurements cannot pin down the river settings at all; that needs river-flow data. And no combination brings the typical error below about 15 m.
Source: scratch/lhs_results.csv (test-run sample); influence ranking against the typical error in the young river deposits (measured here).
7 Appendix
D · No version beats the April model yet
Finding. The best of 3 091 tested settings brings the typical error down to 16 m, but with levels now too high on average. The set found by automatic tuning software, re-run in the full model, is worse than the April model at 27 m. The September candidate with the full register pumping sits at 25 m.
What it means. Tuning the settings has reached its limit. The remaining error comes from the model's structure and from the observation wells themselves, not from the setting values.
Source: the executed processing steps of 2026-09-14; scratch/lhs_results.csv; scratch/ss_rapid_v1_kdown_sfr_connectivity/scenario_metrics.csv.
7 Appendix
D · Step by step towards a more realistic concept
Finding. Five changes to the model concept were stacked on the April model in May 2026: canal intakes taken out of the river, canal and field losses counted in full with shallow drainage channels, a thicker aquifer, and the full register pumping with local return flows. Each step after the first worsened the fit to the wells, and the river outflow at Khazara stayed at 50 to 59 m³/s against an observed 23.
What it means. Two lessons: the excess river flow comes from the fully counted losses that the drainage channels 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 (May 2026); observed outflow from the water-balance constraints.
7 Appendix
D · The same wells with the static offset removed
Finding. Shifting each simulated series so that it starts at the first observation separates two kinds of error. The constant offset, several metres to tens of metres, is a steady-state problem: geometry, permeability and recharge. What remains after the shift is the dynamic error: the direction of the multi-year drift is mostly right, the year-to-year response is visible, and the seasonal swing is far too small.
What it means. The two errors have different owners. The offset goes to the steady-state iteration now under way; the dynamics go to the storage coefficients of the transient model.
Source: data/model/transient_residuals.csv (run of 2026-09-14), months from 2012 onward (first two years of settling-in dropped). Shift = first observation minus first simulated value of each well.
7 Appendix
D · Standardised: the seasonal rhythm is there, only too small
Finding. Centring each series on its own mean and dividing by its own spread removes both the offset and the amplitude and leaves only the shape. Where the two curves then move together, the model has the right timing of recharge and drainage and only the wrong storage coefficient; where they diverge, the process itself is missing. The legend gives the spread that was removed: observed swings of one to several metres against simulated swings of centimetres to decimetres.
What it means. This is the test the Soviet amplitudes make quantitative: 13 to 18 m on the fan, 1 to 2.5 m in the valley, 0.1 to 0.2 m on the Nuratau piedmont. A model whose standardised curves match can be brought to those amplitudes by the storage coefficients alone.
Source: data/model/transient_residuals.csv (run of 2026-09-14), months from 2012 onward (first two years of settling-in dropped). Each series centred on its own mean and divided by its own standard deviation over the plotted months; the SD in the legend is the amplitude the standardisation removed.
7 Appendix
D · What controls the seasonal rise and fall
Finding. Five hundred month-by-month runs varied the storage and flow settings together; 480 succeeded. How much water the recent river deposits and both terrace generations can release from storage controls the seasonal rise and fall, with a smaller opposite effect from how easily water moves through the middle terraces.
What it means. The published storage values are too high for this valley. Month-by-month data pin down what the long-term average model cannot see, so the next tuning must use both.
Source: scratch/lhs_transient_results.csv; influence ranking against the seasonal rise-and-fall error in the young river deposits (measured here).
7 Appendix
D · Register against population, district by district
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 pipe 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 (MMIG ОТБОР register).
7 Appendix
E · The Russian-language sources newly consulted
Finding. Three Soviet syntheses (the 1971 Uzbek and 1972 Tajik volumes of Hydrogeology of the USSR and the 1963 Academy volume), four volumes of the Surface Water Resources series for the Amu Darya basin (the 1971 monograph, the 1967 station catalogue, the 1976 and 1980 station records), Mamarasulov's 1972 book on the water problem of the Zarafshan basin, Kudelin's 1966 underground-runoff summary, the 1975 methodology of regional groundwater assessment, the 1981 machine-irrigation scheme, and five papers from 1988 to 2025 on the basin's water balance, collectors and groundwater use.
What it means. Still to obtain: Mirzaev 1974 on the groundwater reserves of Uzbekistan, Shevchenko 1958 on the hydrogeological zoning of the Zarafshan plain, Reshetkina 1957, Khikmatov et al. 2016, and the six map appendices of the 1971 volume, all held in Tashkent.
Source: Bibliography: docs/references/soviet_zarafshan_sources.bib and .ris (31 entries incl. items cited but not yet obtained). Extraction: docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md.
- Введение
- Данные и методы
- Результаты: водный баланс
- Что не так и что говорит 1968 год
- План: семь шагов
- Выводы
- Приложение
Министерство горно-промышленной отрасли и геологии Республики УзбекистанОбзор состояния · сентябрь 2026
Подземные воды долины Зарафшана
Региональная модель подземных вод долины между гидроузлом Раватходжа и постом Хазара: водный баланс, который она считает, что баланс, измеренный в 1968 году, говорит о её ошибках, и семь шагов, которые из этого следуют.
1 Введение
Долина, живущая одними подземными водами
От гидроузла (1) до последнего поста (2) река течёт через самые интенсивно орошаемые земли Узбекистана. Под полями лежит один неглубокий горизонт в речных галечниках, из которого берут воду каналы, поля, река и города.
Самарканд, Каттакурган и Навои (3, 4, 5) пьют из него. Фермеры качают его там, куда не доходят каналы. Зимой река получает из него воду, летом отдаёт.
Разрешения, мониторинг и новые водозаборы решаются по районам, но подземные воды не знают районных границ. Региональная модель — единственный способ увидеть всю систему сразу.
Источник: Положения: файл постов МВХ (data/mow/mow_stations_swb.gpkg), ячейки городов WorldPop, OSM; круг конуса и северная полоса по сетке модели (схематично). Водные объекты: реестр zarafshan-water-body-delineation.
1 Введение
Сеть каналов питает и дренирует долину
Вывод. От гидроузла Раватходжа река делится на каналы Даргом, Эски-Анхор и Туятартар и на два собственных рукава; ниже каналы Булунгур, Центральный Мианкаль, Нарпай, Хатырчи и Каттакурганские разносят воду по равнине. Карта показывает 22 канала и 23 речных участка реестра водных объектов, созданного для этого проекта, а не каждый арык.
Что это значит. Каждый канал теряет воду в грунт, а дрены снимают её обратно. Подземные воды этой долины — побочный продукт этой сети, поэтому без неё модель не понять.
Источник: Реестр водных объектов (zarafshan-water-body-delineation, объекты-кандидаты), горные ручьи из OpenStreetMap, рельеф SRTM, контур модели.
1 Введение
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; tributary basins (hydra-shed); HydroLAKES; точки притока; квадраты городов WorldPop.
1 Введение
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, проверенные значения, линейный тренд по скважине (измерено здесь).
1 Введение
Сколько откачивается на самом деле? Точно никто не знает
По тринадцати районам вокруг Самарканда реестр MMIG показывает 27,5 м³/с питьевого и промышленного водоотбора. Число жителей объясняет 3,6 м³/с. Разрыв почти целиком приходится на три района с крупными водозаборами (1).
Эти водозаборы подают воду по водоводу в Навои и Бухару (2, 3), а часть городской воды возвращается через коллектор (4). Без положения скважин, годовых объёмов и объёмов подачи модель не может сказать, откуда этот отбор берёт воду. Фермерского водоотбора нет ни в одной из цифр.
Источник: Положения: ячейка города WorldPop, файл постов МВХ, сетка модели (круг конуса схематичен). Дамходжа и Сиёб: Жураев и др. 2021 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md, §6.4). Водозабор 5: координаты предоставлены владельцем проекта 16.09.2026. Стрелки схематичны.
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., сток реки 2010–2024, данные по каналам 2014–2022, надёжный сток 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 горизонт между поверхностью и коренными породами. Его питают потери каналов и полей, немного осадков, конусы северных притоков и подземные воды, приходящие сверху по долине; 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 предгорные края — одновременно её самые слабые места, как показывает глава 4.
Источник: Концептуальный рисунок по разрезам MMIG и концепции модели; результаты модели не показаны.
2 Данные и методы
Пять геологических зон задают свойства горизонта
Вывод. Карта молодых отложений оцифрована и перенесена на сетку модели: современные речные отложения вдоль Зарафшана, два поколения более старых террасовых отложений по обоим бортам, небольшие пятна самых старых отложений и коренные породы, которые исключены.
Что это значит. Скважины, берущие воду из молодых отложений и из более старых пород под ними, не показывают систематической разницы уровней, поэтому один слой — обоснованный выбор. Зоны следуют полевому картированию MMIG и могут уточняться с геологами MMIG.
Источник: data/model/aquifer_properties.npz zone_grid (измеренное число квадратов).
2 Данные и методы
Как быстро вода движется сквозь грунт и сколько её грунт хранит
Вывод. Слева: проницаемость каждой геологической зоны, то есть сколько метров в сутки вода может пройти сквозь неё, по откачкам из реестра скважин MMIG: около 30 в современных речных галечниках, 5 в молодых террасах, 2 в древних террасах, менее 1 в самых старых отложениях. Справа: доля грунта, отдаваемая как вода при падении уровня, по опубликованным значениям: четверть для речных галечников, до нескольких процентов для самых старых отложений.
Что это значит. Оба набора — начальные значения, по одному на зону. Советские откачки дают для галечников конуса 100–200 м в сутки, в три–шесть раз больше (глава 4), а помесячные расчёты показывают, что значения ёмкости завышены (приложение D).
Источник: data/model/aquifer_properties.npz (K по зонам, м/сут) и aquifer_zone_lookup.json (Sy по зонам). Оба — начальные значения: советские откачки дают 100–200 м/сут для галечников конуса (глава 4), а помесячные расчёты показывают завышенность значений ёмкости (приложение D).
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 — мерило для модели. Там, где их мало, модель слабо проверена; там, где несколько попадают в один квадрат 1 км, все их совместить нельзя.
Источник: data/observations/calibration_targets_steady_state.csv (реестр MMIG, скважины ZRB, ряды УГВ).
2 Данные и методы
Речная система: где вода забирается и где возвращается
Вывод. На гидроузле (1) река делится; два больших канала уходят из долины в другие области. Остальное расходится на два рукава вокруг острова Мианкаль (2), питает водохранилище и канал Нарпай у Дамходжи (3), падает до 5 м³/с ниже Нарпайского узла (4), соединяется у Хатырчи (5), снова несёт 41 м³/с у Зиатдина (6), питает ещё два канала у Кермине (7) и покидает долину у Хазары (9) с 23 м³/с.
Что это значит. Модель прослеживает только тёмно-синюю линию и до сих пор ничего не забирала из неё и ничего не возвращала ниже гидроузла. Эти девять точек — там, где проверяется баланс.
Источник: Положения: файл постов МВХ; расходы — средние 2014–17 по декадным данным МВХ (GAPS.md §5, итерация 6, прочитано). Геометрия каналов: реестр делинеации.
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 (суточный расход Узгидромета, данные Минводхоза 2014–2017, остальные годы по месячным соотношениям).
2 Данные и методы
Где используется вода
Вывод. Карты Landsat за 2016–2020 гг. дают долю орошения каждого квадрата 1 км: 3 272 км² в области модели, сосредоточенных на дне долины и редеющих к террасам.
Что это значит. Эта доля делит питание и потери воды в воздух между орошаемыми и богарными землями. Это самый решающий отдельный вход водного баланса.
Источник: data/irrigation/regional_irrigation_fraction.npz; площадь = сумма долей по активным квадратам.
2 Данные и методы
Что поступает и что забирается, каждый месяц
Вывод. Питание объединяет просачивание осадков с потерями каналов и полей, взвешенными по доле орошения. Потери в воздух объединяют потребление культур, испарение с неглубоких грунтовых вод и с открытых водохранилищ. Обе карты существуют для каждого из 180 месяцев.
Что это значит. Доля потерь каналов и полей, доходящая до зеркала грунтовых вод, принятая в 45 процентов, — ключевое допущение. Глава 3 показывает, что говорит о нём баланс 1968 года.
Источник: data/model/regional_rcha_evt_arrays.npz, карты средних условий, 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 пробная версия 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 (WorldPop 2020 с проекцией).
2 Данные и методы
Как модель связана с окружением
Вывод. Река рассчитывается по 300 участкам русла, так что её уровень реагирует на приток и на обмен с горизонтом. Фиксированные уровни замыкают оба конца долины, 75 квадратов водохранилищ обмениваются водой с горизонтом в зависимости от уровня, водоотбор задан по квадратам.
Что это значит. Северный и южный предгорные края закрыты для потока и почти не получают питания. Этот выбор пересматривается в главе 4.
Источник: data/model/regional_model_setup_v2.json (river and fixed-level data), regional_reservoir_mask.npy, regional_wel_data.npz.
3 Результаты: водный баланс
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. Ряд Узгидромета у Навои (среднее 2010–2020 гг. 0,80 км³/год) лежит чуть выше 0,72 км³/год, учтённых у Хазары по четырём измеренным годам.
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. Питание = 45 % потерь каналов и полей плюс 10 % осадков. Проверка по Навои: месячные расходы Узгидромета 1967–2020 (data/uzhydromet/zeravshan_downstream_monthly_q_m3s.csv), выброс мая 2016 г. исправлен.
3 Результаты: водный баланс
Три баланса, одна долина: сколько воды доходит до грунта и куда она уходит
Вывод. Слева: из примерно 260 м³/с, входящих в область модели, большая часть испаряется с полей и неорошаемых земель или уходит каналами в другие области; 45 м³/с не находят объяснения, и около 30 из них — вода, просачивающаяся к грунтовым водам. В середине: грунтовые воды модели получают 29 м³/с и отдают 24 испарением, 4,5 реке, 3,4 насосам и 1,4 под землёй на запад; кроме того, модель теряет 3,5 м³/с запаса каждый год. Справа: в 1968 году грунтовые воды получали 82 м³/с, почти всё — утечками из реки, каналов и полей, и отдавали 62 из них обратно на поверхность родниками, дренами и в реку.
Что это значит. Грунтовые воды модели пропускают значительно меньше половины воды, которую они пропускали в 1968 году, и возвращают на поверхность менее десятой части того, что возвращалось тогда. Либо долина настолько изменилась, либо модель впускает воду не в те двери и выпускает слишком мало через нужную. Следующие слайды показывают, что верно в основном второе.
Источник: A: data/mow/regional_water_balance_constraints.json (опорные годы 2014–17; км³/год переведены в м³/с). B: чистые потоки пакетов data/model/regional_tr_workspace_p2/zrb_regional_ss.cbb через gwswi.model_v2.read_water_budget_timeseries, среднее за 180 месячных периодов (подсчитано); водоотбор = член WEL, который в этом нестационарном расчёте не содержит закачки притоков (приход WEL равен 0 во всех периодах, подсчитано); запас = STO-SY + STO-SS. C: Гидрогеология СССР т. XXXIX, табл. 13, с. 326 и табл. 8, участок 5-а (прочитано). Панель A включает то, что не достигает горизонта; панели B и C — только горизонт.
3 Результаты: водный баланс
Баланс 1968 года, как он напечатан в 1971 году
Вывод. Том XXXIX «Гидрогеологии СССР» (Недра, 1971; данные на 1968 г.) содержит замкнутый баланс грунтовых вод средней части долины Зарафшана, таблицы ресурсов по восьми гидрогеологическим участкам, проницаемость Самаркандского конуса и сезонный размах уровня по участкам. Вместе с таджикским томом и томом «Ресурсов поверхностных вод» по Амударье это та опорная работа, которой у модели не было.
Что это значит. 98 процентов прихода — вода, потерянная рекой, каналами и полями; три четверти расхода возвращаются на поверхность родниками, дренами и притоком в реку. Такую форму должен принять и баланс модели.
Источник: Гидрогеология СССР, т. XXXIX, Узбекская ССР. Недра, 1971, с. 326 (скан с geokniga.org, фрагмент). Приход: подземный приток с гор 1,7, инфильтрация осадков 0,4, потери поверхностных вод 79,4; расход: подземный отток 0,5, испарение 19,4, выклинивание в поверхностные водотоки 61,9 м³/с.
3 Результаты: водный баланс
Грунтовые воды месяц за месяцем: наполняются в начале лета, расходуются осенью
Вывод. Просачивание из каналов и полей достигает пика в июне–июле, 60–67 м³/с; испарение с неглубоких грунтовых вод следует в августе, 57. С мая по июль река теряет воду в грунт; во все остальные месяцы грунт дренируется в реку. Запас наполняется в начале лета и расходуется с августа по октябрь, а за целый год модель теряет 3,5 м³/с запаса: её уровень падает во все годы, кроме 2019-го.
Что это значит. Сроки верны: это ритм, который задают каналы, и он виден в скважинах. Размер неверен: этот цикл двигает уровень на сантиметры там, где скважины двигаются на метр, а советские наблюдатели видели 13–18 м на конусе. Постоянная потеря запаса — так модель говорит, что получает слишком мало воды.
Источник: Чистые потоки пакетов апрельской нестационарной модели, data/model/regional_tr_workspace_p2/zrb_regional_ss.cbb, прочитаны через gwswi.model_v2.read_water_budget_timeseries; средние по календарным месяцам за 2010–2024 и годовые средние членов запаса STO-SY + STO-SS (подсчитано при построении). Знак: положительный член запаса в MODFLOW — вода, отданная из запаса, здесь показана как приход. Член WEL — только водоотбор; в этом расчёте закачки притоков нет (подсчитано).
3 Результаты: водный баланс
Река получает подземные воды большую часть года и теряет их в пик орошения
Вывод. По всей реке и всем пятнадцати годам горизонт отдаёт 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 измеренный сток у Хазары — недостающая проверка.
Источник: учёт воды data/model/regional_tr_workspace_p2, обмен с рекой по всем участкам (расчёт от 14.09.2026; измерено здесь).
3 Результаты: водный баланс
Расчётная поверхность подземных вод повторяет долину
Вывод. При средних входах 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 от 14.09.2026).
3 Результаты: водный баланс
Где модель завышает или занижает
Вывод. По 381 скважине ненастроенная модель в среднем занижает уровни на 7 м; типичная ошибка по скважине 19 м, а из-за крупных ошибок общий показатель достигает 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 закартированных речных отложений, в предгорной полосе, которую модель считает почти сухой.
Источник: уровни модели в квадратах скважин; скважины из calibration_targets_steady_state.csv без помеченных несогласующихся скважин (измерено здесь).
3 Результаты: водный баланс
Пятнадцать лет помесячно
Вывод. Помесячная модель проходит все 180 месяцев без осушения какой-либо части и с ошибкой учёта воды ниже 0,02 процента. По 15 491 наблюдению, без первых двух лет установления, типичная 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 от 14.09.2026).
3 Результаты: водный баланс
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 помесячных запусков связали это с настройками запаса: меньшая отдача воды из запаса речных отложений и террас приближает сезонный подъём и спад к наблюдениям.
Источник: Годовой максимум минус минимум по скважине, усреднённый за 2012–2024 гг. (измерено здесь по помесячным результатам); успешны 480 из 500 пробных запусков, лучшая сезонная ошибка 0,23 м против 0,39 м при исходных значениях.
4 Что не так и что говорит 1968 год
Что, по балансам, не так и где
Три баланса указывают на пять мест, пронумерованных на карте. Повсюду модель берёт воду из осадков и закачки там, где баланс 1968 года имеет утечки из реки, каналов и полей, и возвращает на поверхность слишком мало.
- 1 Самаркандские водозаборы: реестровый отбор опускает уровень модели на 30–140 м; скважины падения не показывают.
- 2 Северные предгорья: 153 скважины, сорок процентов всех, лежат вне речных галечников; модель ставит их на 20–100 м ниже.
- 3 Нижняя река: у Хазары уходит 50 м³/с там, где измерено 23, и ничто не питает 36 м³/с, возвращающихся между Нарпаем и Зиатдином.
- 4, 5 Южные горы и западный край: в модели закрыты; баланс 1968 года даёт обоим небольшие, но определённые цифры.
Источник: уровни regional_ss_workspace и calibration_targets_steady_state.csv (измерено здесь); GAPS.md §5, итерации 3–5; полосы config/ss_gate_bands.json.
4 Что не так и что говорит 1968 год
То же сопоставление, член за членом
Вывод. Четыре члена расходятся на порядок. Питание осадками: 0,4 м³/с в 1968 г. против 10,9 в модели, где 10 процентов осадков питают горизонт повсюду. Приток с гор: 1,7 против 21,7, закачиваемых на северном и восточном краях. Потери поверхностных вод: 79 против 31, потому что модель учитывает русловые потери и фильтрацию каналов лишь частично. Выклинивание: 62 против 36. Испарение с грунтовых вод — единственный член, в котором оба баланса сходятся.
Что это значит. Модель впускает воду не в те двери и слишком мало выпускает через правильную. Перенести питание с осадков и краевой закачки на потери реки и каналов на конусе и дать большей его части сдренироваться обратно — вот поправка, которую требует баланс 1968 г.; о том же говорят посты на реке ниже Нарпая.
Источник: Гидрогеология СССР т. XXXIX, с. 326 и 270–273 (прочитано со скана); docs/steady_state_water_balance_ledger.md, строки 12, 20–26, и GAPS.md:1523-1524 для кандидата. «Приток с гор» модели — нагнетательные скважины северных притоков и Раватходжи; «водоотбор» 1968 г. — текущее использование на конусе (табл. 8, участок 5-а).
4 Что не так и что говорит 1968 год
Где выклиниваются грунтовые воды и почему река прибывает ниже Нарпая
Вывод. Конус между Раватходжой и г/п Тугайный поглощает 20 м³/с воды реки и каналов и ничего не отдаёт; зеркало там лежит на глубине 70 м и колеблется на 13–18 м в год. От края конуса у Самарканда до Ташрабада та же вода выходит обратно: 16 м³/с родниками Карасу, 20 между Чапанатой и Иштыханом, 18 между Иштыханом и Ташрабадом, в галечниках с проницаемостью 100–200 м/сут. Кермине-Кенимехский оазис ниже добавляет в реку 5,4 м³/с дренажа.
Что это значит. Те 36 м³/с, что входят в нижнее течение незаметно для наших постов, были там и в 1968 г., и советские посты их назвали: канал Таллигулян возвращал в Карадарью 32,7 м³/с (среднее 1951–70, зимой 35–43), сброс Булунгур в Акдарью 7,4, Мианкаль-Хатырчи 5,5. Модели нужно высокопроницаемое русло на конусе, дрены и родники там, где их ставят советские участки, и возможность для реки прибывать на 40–60 м³/с между Самаркандом и Карманой.
Источник: Гидрогеология СССР т. XXXIX, табл. 8, с. 270–273 (прочитано со скана); K — напечатанный коэффициент фильтрации участка. Границы участков — по советским названиям постов и распределителей; их современное положение принято по названиям.
4 Что не так и что говорит 1968 год
Где вода возвращается в реку
Вывод. Между Нарпайским узлом (N) и Зиатдином (Z) река растёт с 5 до 41 м³/с. Советские посты записали, откуда эта вода: один сброс Таллигулян возвращал в Карадарью 32,7 м³/с (1), возвраты Булунгура и Мианкаль-Хатырчи ещё 13 (2, 3). Современные обследования дают 17–19 м³/с от самаркандских коллекторов (4) и 9–11 от навоийских (5).
Что это значит. Те 36 м³/с, которые модель не может разместить, были там в 1968 году и есть сегодня. Модель должна вернуть их в этих точках.
Источник: Возвраты: «Ресурсы поверхностных вод» 1976, табл. 4 (средние 1951–70), Шодиев и Чембарисов 2021 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md, §6.2, §11); расходы реки: МВХ 2014–17 (GAPS.md §5, итерация 6). Трасса Таллигуляна по линейной схеме ЗБУИС, прямая (принято); положения коллекторов в серединах участков (принято).
4 Что не так и что говорит 1968 год
Единственный ряд Узгидромета внутри модели: Навои, 1967–2020
Вывод. Найдено в архиве проекта: месячные расходы Узгидромета на посту Навои (1967–2020) и на Ак-Карадарьинском гидроузле (1924–2020). У Навои река упала с 52,8 м³/с в 1967–75 гг. до 25,3 в 2010–20 гг., годовые средние 2010–20 гг. от 15 до 39. Карадарья ниже вододелителя несла в то же десятилетие 35 м³/с.
Что это значит. Полоса контроля у Хазары 15–28 м³/с, заданная по четырём годам постов Минводхоза, подтверждена независимым 54-летним рядом в 30 км выше по течению. Транзитный приток модели ниже вододелителя, 45,8 м³/с по данным каналов 2014–17 гг., примерно на 20 процентов выше десятилетнего среднего Узгидромета и должен быть снижен. Баланс 1968 г. и современное состояние теперь связаны измеренной рекой.
Источник: месячные расходы Узгидромета, файл от 16.05.2023 (data/uzhydromet/zeravshan_downstream_monthly_q_m3s.csv; годы не менее чем с 11 месяцами; май 2016 у Навои исправлен с 347,0 на 34,7). Приток модели: data/mow/mainstem_sfr_inflow.npz; полоса: config/ss_gate_bands.json.
4 Что не так и что говорит 1968 год
Дело не только в климате: столетие измеренных расходов
Вывод. На выходе из гор Зарафшан измеряется с 1914 г. Его годовое среднее было 161 м³/с в 1915–1975 гг. и 135 в 2010–2024 гг.: снижение примерно на 15 процентов, статистически значимое, отчасти из-за забора выше по течению в Таджикистане. Внутри долины та же река упала у Навои с 53 м³/с в 1967–75 гг. до 25 в 2010–20 гг., а у Хазары с 79 (1925–75) до 22 (2014–18): потеря от половины до двух третей.
Что это значит. Примерно пятая часть снижения ниже по течению объясняется горами; остальное произошло между Раватходжой и Хазарой — в каналах, на полях, в водохранилищах и насосных скважинах. Падение уровней воды в долине — это прежде всего вопрос распределения и водоотбора, и модель должна рассматривать их именно так. Изменение климата в этих рядах есть, но не оно главное.
Источник: станция Узгидромета 17461, месячные 1914–2011 (data/uzhydromet/Ravathoji_17461_monthly_1914_2011.csv; только полные годы) в соединении с суточным рядом Узгидромета 2010–2024 (Inflow_Rovatkhodzha_daily_2010_2024_ts_m3s.csv; в 2010 г. ряды дают 169 и 154 м³/с); Навои и Карадарья — файл Узгидромета от 16.05.2023; Хазара 1963–75 — Основные гидрологические характеристики (1976, 1980), табл. 3, и среднее 1925–75 того же источника; Хазара 2014–18 — декадный ряд Минводхоза (config/ss_gate_bands.json).
4 Что не так и что говорит 1968 год
Где находятся советские названия
Вывод. Пронумерованные треугольники — советские посты, узлы и границы участков, от гидроузла Раватходжа (1) до Хазары (12); буквами отмечены каналы, сопоставленные с советским объектом и его расходом 1951–70; T — сброс Таллигулян, возврат, которого нет в современной цепочке постов. Все названия и цифры вынесены в легенду справа, поэтому сама карта остаётся читаемой.
Что это значит. Та же рамка, знаки и легенда используются для каждой карты этого обзора, по одной карте на каждое место, названное в тексте.
Источник: Геометрия: реестр zarafshan-water-body-delineation (outputs/review-map/candidate-basin-clipped.geojson); узлы из файла постов МВХ, Тугайный и Джар-Осты по километражу («Гидрологическая изученность» 1967, табл. 3; положение на прямой принято); расходы из «Ресурсы поверхностных вод» 1976, табл. 4 (прочитано); Таллигулян по линейной схеме USAID/ЗБУИС (Q = 250 проект), прямая линия; населённые пункты OSM.
4 Что не так и что говорит 1968 год
Где сидит ошибка
Вывод. 153 из 381 наблюдательной скважины, сорок процентов, — скважины с единичным замером в северной предгорной полосе вне закартированных речных отложений. Их типичная ошибка — занижение на 20 м, а разброс самый широкий из всех групп. Скважины в речных отложениях 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: ошибки по скважинам кандидата, соединённые с calibration_targets_steady_state.csv (map_geology); диагноз — в журнале вопросов проекта (GAPS.md).
4 Что не так и что говорит 1968 год
Самарканд: воронка по модели и известные нам скважины
Вывод. Если бы реестровый водоотбор шёл из неглубокого горизонта, уровень к юго-западу от города упал бы до 140 м. Наблюдательные скважины с фильтрами около 30 м такого падения не показывают. Половина известных реестру эксплуатационных скважин у Самарканда имеет фильтры в более старых породах под галечниками на глубине 90–165 м.
Что это значит. Либо водозаборы берут воду из более глубокого слоя, которого нет в модели, либо из галечников откачивается гораздо меньше, чем указано в реестре. Самих водозаборов нет ни в одних наших данных; их глубины и измеренные объёмы — первое, о чём нужно спросить.
Источник: уровни майской модели минус контроль без водоотбора (scratch/ss_rapid_head_scatter_index); скважины из data/momigeo/Samarqand_kuzatuv_q_malumotlari.xlsx (выборка реестра, не водозаборы водоканала).
4 Что не так и что говорит 1968 год
2 Северные предгорья: скважины, которые модель не может разместить
Вывод. 153 скважины, сорок процентов всех имеющихся, лежат вне закартированных речных отложений на северном предгорье; большинство помечены в реестре как более старые породы, многие стоят по нескольку в одном квадрате модели. Модель считает эти квадраты галечником почти без питания и занижает уровень на 20–100 м.
Что это значит. Что-то удерживает там воду высоко, чего в модели нет: приток с холмов, фильтрация из северных каналов или отдельная неглубокая система. Эксперты могут сказать, что именно. До этого эти скважины не могут служить точками калибровки для модели галечников долины.
Источник: aquifer_properties.npz zone_grid; calibration_targets_steady_state.csv (map_geology, возраст по реестру); уровни regional_ss_workspace; скважины северных притоков NB05a.
4 Что не так и что говорит 1968 год
3 Где у реки забирают воду и где она возвращается
Вывод. Реестр объектов показывает то, чего нет в модели: река делится на Акдарью и Карадарью вокруг острова Мианкаль, а модель следует только Карадарье; ниже гидроузла измеряемые каналы и забор в водохранилище берут ещё 108 м³/с, которые модель никогда не забирает. Баланс по постам говорит: ниже Нарпайского узла в реке остаётся 5 м³/с, затем она получает 14 от возвращающейся Акдарьи и 22 из источников, не отмеченных ни одним постом, питает Карману, получает ещё 14 и отдаёт 23 через Хазару.
Что это значит. Около 36 м³/с поступают в нижнее течение незаметно для всех имеющихся у нас постов: возвраты коллекторов, грунтовые воды или неучтённые рукава. Вместе с Акдарьёй это вода, питающая Карману и Хазару, и именно её модель должна возвращать в нужном месте. Два новых пробная версия-водозабора у Навои стоят чуть выше поста Навбахор и в наших данных отсутствуют вовсе.
Источник: внешний корень данных zarafshan-water-body-delineation, outputs/review-map/candidate-basin-clipped.geojson (11.09.2026); декадный ряд МВХ 2014–2017 (mow_data_samarqand_long.csv) и положения постов (mow_stations_swb.gpkg); ячейки реки модели regional_river_cells.json.
4 Что не так и что говорит 1968 год
Орошение, каналы и дрены: питание, которое никто не измерял
Вывод. Две трети днища долины орошаются. Модель принимает, что 90 процентов потерь каналов и половина потерь полей просачиваются в горизонт, а сеть дрен глубиной два метра возвращает излишек в реку. Эти три числа определяют и соответствие скважинам, и сток реки, и ни одно из них здесь не измерялось.
Что это значит. Одна измеренная дрена, одна измеренная потеря канала или одна карта подтопленных земель дали бы больше, чем любой новый расчёт модели.
Источник: regional_irrigation_fraction.npz (карты культур по ДЗЗ); водотоки OSM; ячейки DRN-to-MVR майской модели; реестр docs/steady_state_water_balance_ledger.md.
5 План
Семь шагов, по одному изменению и одной проверке
Вывод. Маршрут реки идёт первым, потому что каждая последующая проверка читает реку; геометрия раньше водозаборов, потому что глубокий слой имеет смысл только на советской мощности; питание и цели по участкам раньше краёв, потому что они задают внутренний баланс, который края должны замкнуть; ёмкость последней, потому что ей нужна помесячная модель на устоявшемся среднем состоянии. После седьмой связанная модель почвы и каналов из главы 4 заменяет заданное питание, и на ней считаются пять ташкентских сценариев.
Что это значит. Каждый шаг проходит один и тот же набор проверок, независимо рецензируется и записывается независимо от исхода. Ничего не попадает в основную модель до прохождения проверки.
Источник: План на 16.09.2026 (принятая последовательность; ещё не выполнялась). Проверки — утверждённые полосы контроля (config/ss_gate_bands.json) и советские диапазоны из docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md, §5. Рабочий процесс: Lean Environmental Modeling Orchestration 0.11, закреплён в AGENTS.md.
5 План
Шаг 1 · Маршрут реки: вычесть заборы, вернуть возвраты
Вывод. Сентябрьские пробные расчёты уже прошла первую половину: при вычитании измеренных заборов в узлах река пересыхает ниже Нарпая (красная линия), потому что в модели нечему возвращать воду. Советский справочник постов называет, что возвращало: один сброс Таллигулян давал 32,7 м³/с в Карадарью, возвраты Булунгура и Мианкаль-Хатырчи ещё 13, а современные обследования коллекторов дают 17–19 м³/с от самаркандских магистралей и 9–11 от навоийских. Шаг 1 добавляет эти возвраты как измеренные притоки на их участках, не трогая питание.
Что это значит. Проверка: сток у Хазары в согласованном диапазоне 15–28 м³/с при профиле реки через шесть наблюдённых точек; заборы обеспечены не менее чем на 80 %. Если для удержания профиля нужны возвраты, дренажный каскад физически необходим, и шаг 4 задаёт ему цели.
Источник: Заборы: средние 2014–17 по декадным данным МВХ, GAPS.md §5, итерация 6 (прочитано). Возвраты: «Ресурсы поверхностных вод» 1976, табл. 4 (1951–70), Мамарасулов 1972, с. 28, Шодиев и Чембарисов 2021 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md, §6.2, §10, §11). Профиль: таблица результатов итерации 6 (GAPS.md §5). Положения возвратов — по геометрии реестра для названного канала или в середине участка (навоийские и самаркандские коллекторы: принято).
5 План
Шаг 2 · Подошва по советской мощности, два слоя под конусом
Вывод. Модель — один слой мощностью 150 м повсюду. Том 1971 г. описывает 1 000 м галечников под Самаркандским конусом с 70 м чистой пачки сверху, 8–60 м под террасами, всего 40–50 м ниже слияния двух рукавов и 30–300 м пролювия под предгорьями. Шаг 2 строит подошву по этим описаниям, делит конус на чистый верхний слой с K 100–200 м/сут и уплотнённый нижний и утоньшает нижнюю долину до её реальной мощности.
Что это значит. Проверка: ошибка по очищенным скважинам не растёт, а воронка сентябрьских проб на конусе исчезает при том же отборе; западный отток смещается к советским 0,5 м³/с без изменения границы. Майская лестница показала, что более мощный равномерный слой стоит 3 м ошибки; более тонкий переменный — непроверенное направление.
Источник: Мощности: Гидрогеология СССР т. XXXIX, с. 174–177, 431–433 и табл. 8 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md, §2.1–2.2, прочитано). Границы классов на карте заданы по геологическим зонам модели (data/model/aquifer_zone_properties.csv), радиусу конуса 32 км и долготе Хатырчи (принято); карта — предложение подошвы, а не измерение. Сегодняшняя мощность: regional_model_setup_v2.json.
5 План
Шаг 3 · Питание там, где его измеряли
Вывод. Модель и баланс 1968 г. принимают примерно одинаковое количество воды, но из разных мест. Модель получает 10,9 м³/с от осадков там, где советские авторы нашли 0,4, закачивает 21,7 м³/с на краях, где они измерили 1,7 подземного притока, и учитывает 30,5 м³/с потерь каналов и полей там, где они записали 79,4 на все поверхностные воды. Шаг 3 ограничивает питание осадками 2 % на равнине, задаёт 350–450 мм в год на фактически орошаемых землях, позволяет реке терять воду через очень проницаемое русло на конусе и вводит горную воду как питание саями и каналами, а не как закачку.
Что это значит. Проверка: каждый приходный член в диапазоне 1968 г., сумма в пределах 10 % от 81,5 м³/с, контроль без изменений по замыканию и подтоплению. Освободившееся питание осадками должно появиться как потери каналов, полей и русла, иначе баланс говорит, что современная подача на орошение меньше принятой.
Источник: Модель сегодня: docs/steady_state_water_balance_ledger.md и GAPS.md:1523-1524 (сентябрьский кандидат, прочитано). Советские значения: Гидрогеология СССР т. XXXIX, табл. 8 и 13, с. 247; Мамарасулов 1972, табл. 9 (docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md, §2.3, §2.7, §3.3, §9). Плановые столбцы: 2 % от 337 мм на активной площади; 400 мм на 3 272 км² орошаемых земель (вычислено, 41,5 м³/с, показано 42); русло 20 м³/с = русловые потери вегетации (Мамарасулов, табл. 9); остальное прочитано. Орошаемые ячейки: regional_rcha_evt_arrays.npz (подсчитано).
5 План
Шаг 4 · Баланс 1968 г. становится проверкой: что выклинивается, участок за участком
Вывод. Табл. 8 тома 1971 г. даёт для четырёх участков долины, сколько подземных вод возвращалось на поверхность: 16 м³/с у края конуса, 20 между Чапанатой и Иштыханом, 18 между Иштыханом и Ташрабадом и 20 потерянных на самом конусе. Апрельская модель возвращает 1–5 м³/с на участок. Шаг 4 делает четыре участка зонами с целью по чистому обмену, размещает дренажные ячейки в поясе родников Джумабазар–Самарканд с расходом Карасу 32 м³/с как целевым и добавляет разделение расхода 62 : 19 : 0,5 между выклиниванием, испарением и подземным оттоком как проверку всей модели.
Что это значит. Проверка: каждый участок в пределах 30 % от значения 1968 г., разделение в пределах 10 пунктов, Хазара по-прежнему в полосе. Впервые у дрен появляется собственная цель вместо поглощения любого заданного питания.
Источник: Цели: Гидрогеология СССР т. XXXIX, табл. 8, с. 270–273 и табл. 18 (прочитано; docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md, §2.4, §2.6); пояс родников — с. 176, 326. Положение участков: посты МВХ, Тугайный по километражу (принято), Иштыхан из OSM. Столбцы модели: обмен SFR апрельского экспорта (data/model/regional_ss_workspace/zrb_regional_ss.cbb), просуммированный по участкам (подсчитано здесь); дренажный возврат кандидата не включён.
5 План
Шаг 5 · Водозаборы: глубокий слой, вилка отбора, явный экспорт
Вывод. Советское описание в принципе решает загадку водоотбора: под конусом есть изолированные галечники на 50–200 м и водоносный слой в более старых породах на 70–500 м, более половины зарегистрированных эксплуатационных скважин у Самарканда оборудованы в более старых породах под галечниками, а прогноз 1971 г. уже говорил, что отбор 21 м³/с из мелкого конуса требует понижения 65 м. Шаг 5 помещает водозаборы в нижний слой шага 2, ограничивает их отбор вилкой между использованием 1968 г., оценкой по населению и реестром 2026 г. до получения годовых рядов MMIG и задаёт экспорт Дамходжи и стоки Сиёба явно вместо местного возврата.
Что это значит. Проверка: воронка не глубже 5 м в наблюдательных скважинах конуса при любом значении вилки, расход пояса родников в пределах цели шага 4, ошибки в 20 км от Самарканда без смещения. То значение отбора, которое проходит, и есть то, что могут поддержать неглубокие наблюдения; остальное идёт с глубины или не откачивается.
Источник: Скважины: data/momigeo/Samarqand_kuzatuv_q_malumotlari.xlsx (выборка реестра в 34 км от центра конуса, подсчитано здесь). Глубокие горизонты: Гидрогеология СССР т. XXXIX, с. 176–178; «Ресурсы поверхностных вод» 1971, с. 44; Жураев и др. 2021 (кросс-таблица §2.1, §6.4). Дамходжа и Сиёб: Жураев и др. 2021 (§6.4). Значения отбора: табл. 8 (4,3; 21,2), экспорт NB07a (3,4), реестр (37,8, ведомость, строка 99); воронка 30–140 м: GAPS.md §5, итерация 4. Стрелки схематичны.
5 План
Шаг 6 · Края: северное предгорье как отдельная система, тонкий западный выход
Вывод. Сорок процентов наблюдательных скважин находятся на северном предгорье, вне геологической карты молодых отложений, и модель ставит их на 20–100 м ниже. Том 1971 г. описывает эту полосу как отдельную пролювиальную систему: 300 м под лёссом, проницаемость около 5,7 м/сут, 3,4 м³/с естественных ресурсов вдоль подножия Нуратау, поток к долине под крутым углом. Шаг 6 даёт полосе собственную зону и распределённый приток, вводит южную горную воду как питание саями с 1–2 м³/с подземного притока, снижает восточную закачку до нескольких м³/с и утоньшает западный выход до имеющихся 40–50 м аллювия.
Что это значит. Проверка: систематическая ошибка северных скважин сокращается до 10 м, либо скважины объявляются отдельным горизонтом и выходят из набора скважин, по которым настраивается модель; западный отток в пределах 0,4–1,0 м³/с. Любой исход — результат: он решает, ограничивают ли эти 153 скважины данную модель вообще.
Источник: Северная система и модули: Гидрогеология СССР т. XXXIX, с. 177–178, 326, табл. 8, участок 1 (кросс-таблица §3.5, §4 Q9); западный отток — табл. 13, 18 и Рубинова и др. 1988 (§3.4, §6.3); южный хребет — табл. 8 (§2.7). Модель сегодня: GAPS.md:1598-1602, config/ss_gate_bands.json, docs/western_boundary_darcy_outflow_analysis.md (прочитано). Скважины: data/observations/calibration_targets_steady_state.csv, map_geology = Outside (подсчитано здесь). Ячейки CHD: regional_model_setup_v2.json.
5 План
Шаг 7 · Помесячно: сезонные амплитуды по участкам как цели по ёмкости
Вывод. Помесячная модель колеблется на сантиметры там, где скважины колеблются на метр, и майские расчёты чувствительности не смогли исправить это одной ёмкостью. Советские режимные наблюдения дают недостающую цель по участкам: 13–18 м в год на конусе, 1–2,5 м на террасах долины, 0,8–1,3 м на III террасе, 0,1–0,2 м на предгорье Нуратау. Шаг 7 повторно запускает помесячную модель на среднем состоянии, прошедшем шаги 1–6, настраивает ёмкость по участкам под эти диапазоны и затем настраивает совместно по уровням, сезонному размаху и месячным стокам у Навои и Хазары.
Что это значит. Проверка: медианный расчётный размах в пределах двукратного от наблюдённого в каждом участке, а размах на конусе воспроизводит советский порядок величины при советской подаче каналов шага 3. Только после этого у ташкентских сценариев есть модель, отвечающая в нужный сезон.
Источник: Советские амплитуды: Гидрогеология СССР т. XXXIX, с. 176, 328–329, рис. 61–62; «Ресурсы поверхностных вод» 1971, с. 45 (кросс-таблица §2.5, прочитано); понижение 1930-х — Мамарасулов 1972, с. 29 (§10). Наблюдённые и модельные размахи: data/model/transient_residuals.csv, годовой max–min по скважине при не менее 10 месяцах, среднее по годам, медиана по map_geology (подсчитано здесь). Участки на карте — геологические зоны модели, а не советские участки; соответствие приближённое.
7 Приложение
A · 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. Просачивание через почву 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.
7 Приложение
A · 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.
7 Приложение
A · Как связаны модели бассейна Чу
Вывод. Каждая передача между моделями учитывается один раз, с источником, получателем и датой, а учёт подземных вод сходится с ничтожным остатком. Модель горизонта получает расчётное питание вместо заданного массива, а река — расчётные притоки и потери.
Что это значит. Код связки, проверки учёта и порядок настройки 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.
7 Приложение
A · 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, потери в воздух и обмен с рекой становятся расчётным обменом.
Что это значит. Построенная региональная модель не пропадает: она становится подземной моделью связанной системы. Работа над моделью средних условий 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.
7 Приложение
B · 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).
7 Приложение
D · 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 (WorldPop 2020 с национальным ростом).
7 Приложение
D · 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); доля осадков 10 %, идущая на питание, — допущение водного баланса.
7 Приложение
D · Три северных притока без гидропостов
Оксой, Тусунсой и Карасу не имеют гидропостов. Их сток оценён по 85 похожим бассейнам с гидропостами с учётом высоты 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 уходит в грунт на конусах.
Источник: data/mow/northern_tributary_inflows.csv.
7 Приложение
D · 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, активная область); в координатах сетки модели.
7 Приложение
D · От исходных данных к работающей модели
Вывод. Двадцать шагов обработки в фиксированном порядке превращают исходные данные во входы модели, запускают модель средних многолетних условий с её проверками и настройкой, затем помесячную модель, и передают всё через открытый репозиторий кода, просмотрщик и семинар.
Что это значит. Каждый рисунок этого обзора был заново получен из этих шагов 14 сентября 2026 г. Сотрудники MMIG могут сделать то же.
Источник: документированная цепочка обработки проекта.
7 Приложение
D · Какие допущения важны для уровней
Вывод. Выполнено 5 000 сочетаний настроек модели, 3 091 из них успешно. Соответствием управляют пять настроек: насколько легко вода проходит через верхние и средние террасы, интенсивность испарения с неглубоких грунтовых вод, питание от осадков и мощность горизонта. Проницаемость дна реки, фиксированные уровни на краях, коренные породы и шероховатость русла почти не важны.
Что это значит. Наблюдения уровней вообще не могут определить настройки 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 (выборка пробных запусков); ранжирование влияния по типичной ошибке в молодых речных отложениях (измерено здесь).
7 Приложение
D · Ни одна версия пока не превосходит апрельскую модель
Вывод. Лучший из 3 091 проверенных наборов настроек снижает типичную ошибку до 16 м, но уровни становятся в среднем завышенными. Набор, найденный программой автоматической настройки, при пересчёте в полной модели хуже апрельской модели — 27 м. Сентябрьский кандидат с полным водоотбором реестра — 25 м.
Что это значит. Подбор настроек достиг предела. Оставшаяся ошибка идёт от структуры модели и самих наблюдательных скважин, а не от значений настроек.
Источник: выполненные шаги обработки от 14.09.2026; scratch/lhs_results.csv; scratch/ss_rapid_v1_kdown_sfr_connectivity/scenario_metrics.csv.
7 Приложение
D · Шаг за шагом к более реалистичной концепции
Вывод. В мае 2026 г. на апрельскую модель последовательно наложены пять изменений концепции: водозаборы каналов вычтены из реки, потери каналов и полей учтены полностью с мелкими дренажными каналами, более мощный горизонт и полный водоотбор реестра с локальным возвратом. Каждый шаг после первого ухудшал соответствие скважинам, а сток у Хазары оставался 50–59 м³/с против наблюдённых 23.
Что это значит. Два урока: избыток стока идёт от полностью учтённых потерь, которые дренажные каналы 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 (май 2026); наблюдённый сток из ограничений водного баланса.
7 Приложение
D · Те же скважины без статического смещения
Вывод. Сдвиг каждого расчётного ряда так, чтобы он начинался с первого наблюдения, разделяет два вида ошибки. Постоянное смещение, от нескольких до десятков метров, — задача стационарной модели: геометрия, проницаемость и питание. После сдвига остаётся динамическая ошибка: направление многолетнего дрейфа в основном верное, реакция на годы видна, а сезонный размах слишком мал.
Что это значит. У двух ошибок разные адресаты. Смещение — стационарной итерации, которая идёт сейчас; динамика — коэффициентам ёмкости нестационарной модели.
Источник: data/model/transient_residuals.csv (расчёт от 14.09.2026), месяцы с 2012 г. (первые два года установления исключены). Сдвиг = первое наблюдение минус первое расчётное значение по каждой скважине.
7 Приложение
D · В стандартизованном виде: сезонный ритм есть, но слишком слаб
Вывод. Центрирование каждого ряда на своём среднем и деление на свой разброс убирают и смещение, и амплитуду, оставляя только форму. Там, где кривые затем движутся вместе, у модели верные сроки питания и дренажа и лишь неверный коэффициент ёмкости; где расходятся — не хватает самого процесса. В легенде указан снятый разброс: наблюдённые колебания от одного до нескольких метров против расчётных в сантиметры и дециметры.
Что это значит. Именно этот тест советские амплитуды делают количественным: 13–18 м на конусе, 1–2,5 м в долине, 0,1–0,2 м на предгорьях Нуратау. Модель, у которой совпадают стандартизованные кривые, можно привести к этим амплитудам одними коэффициентами ёмкости.
Источник: data/model/transient_residuals.csv (расчёт от 14.09.2026), месяцы с 2012 г. (первые два года установления исключены). Каждый ряд центрирован на своём среднем и поделён на своё стандартное отклонение за показанные месяцы; СКО в легенде — амплитуда, снятая стандартизацией.
7 Приложение
D · Что управляет сезонным подъёмом и спадом
Вывод. Пятьсот помесячных запусков варьировали настройки запаса и потока вместе; успешны 480. Сезонным подъёмом и спадом управляет то, сколько воды могут отдать из запаса современные речные отложения и оба поколения террас, с меньшим обратным влиянием проницаемости средних террас.
Что это значит. Опубликованные значения запаса завышены для этой долины. Помесячные данные определяют то, чего не видит модель средних условий, поэтому следующая настройка должна использовать оба набора.
Источник: scratch/lhs_transient_results.csv; ранжирование влияния по ошибке сезонного подъёма и спада в молодых речных отложениях (измерено здесь).
7 Приложение
D · Реестр против населения, район за районом
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 (реестр MMIG ОТБОР).
7 Приложение
E · Вновь привлечённые русскоязычные источники
Вывод. Три советских сводных труда (тома «Гидрогеологии СССР» по Узбекской ССР 1971 г. и Таджикской ССР 1972 г., академический том 1963 г.), четыре тома серии «Ресурсы поверхностных вод СССР» по бассейну Амударьи (монография 1971 г., каталог постов 1967 г., справочники 1976 и 1980 гг.), книга Мамарасулова 1972 г. о водной проблеме бассейна Зарафшана, обзор подземного стока Куделина 1966 г., методика региональной оценки ресурсов подземных вод 1975 г., схема машинного орошения 1981 г. и пять статей 1988–2025 гг. о водном балансе бассейна, коллекторах и использовании подземных вод.
Что это значит. Ещё предстоит получить: Мирзаев 1974 о запасах подземных вод Узбекистана, Шевченко 1958 о гидрогеологическом районировании Зарафшанской равнины, Решеткина 1957, Хикматов и др. 2016 и шесть картографических приложений тома 1971 г. — всё хранится в Ташкенте.
Источник: Библиография: docs/references/soviet_zarafshan_sources.bib и .ris (31 запись, включая цитируемые, но ещё не полученные). Извлечение: docs/soviet_literature_crosswalk_2026-09-15.md.