МУРТАЗИН ЕРМЕК ЖАМШИТОВИЧ

Заместитель директора по науке, кандидат геолого-минералогических наук

Цель программы:

Научное обоснование и геоинформационное обеспечение управленческих решений по освоению и охране месторождений подземных вод Казахстана, разведанных для орошения земель.

Задачи программы:

1. Обобщение и анализ фактических данных, фондовых и аналитических материалов об особенностях формирования эксплуатационных запасов подземных вод месторождений Казахстана, разведанных для орошения земель.

2. Региональные экспедиционные исследования для оценки современного состояния месторождений подземных вод Казахстана, разведанных для орошения земель.

3. Анализ и оценка тенденций изменения емкостных и возобновляемых ресурсов месторождений подземных вод Казахстана, разведанных для орошения земель, под влиянием климатических факторов и антропогенных нагрузок.

4. Анализ и оценка обеспеченности, состояния и перспектив использования подземных вод для обеспечения устойчивого орошаемого земледелия Казахстана.

5. Формирование базы данных месторождений подземных вод Казахстана, разведанных для орошения земель, оценка их ресурсного потенциала для устойчивого орошаемого земледелия.

6. Разработка и создание геоинформационно-аналитической подсистемы эксплуатационных запасов подземных вод месторождений Казахстана, разведанных для орошения, для оценки, прогнозирования и принятия управленческих решений по их использованию и охране для устойчивого орошаемого земледелия.

Измеримые показатели решения задачи.
По результатам программы должны быть: оценены особенности формирования и обеспеченность эксплуатационных запасов подземных вод 115 месторождений Казахстана, разведанных для орошения земель по 5 регионам, 8 водохозяйственным бассейнам, 17 административным областям;
проведены региональные исследования по 17 административным областям Казахстана для оценки современного состояния 115 месторождений подземных вод, разведанных для орошения земель, с выявлением негативных процессов, влияющих на эксплуатационные запасы подземных вод, в результате антропогенного и природно-климатического влияния;
проанализированы и оценены тенденции изменения естественных (емкостных) запасов и возобновляемых ресурсов 115 месторождений подземных вод Казахстана, разведанных для орошения земель, под влиянием климатических факторов и антропогенных нагрузок;
проанализированы и оценены обеспеченность, состояние и перспективы использования эксплуатационных запасов 115 месторождений подземных вод для обеспечения устойчивого орошаемого земледелия Казахстана на региональном (17 административных областей, 5 регионов), бассейновом (8 водохозяйственных бассейнов) и национальном (Республика Казахстан) уровнях до 2050 года;
сформированы базы данных 115 месторождений подземных вод Казахстана, разведанных для орошения земель;
оценен ресурсный потенциал 115 месторождений подземных вод Казахстана, разведанных для орошения земель, в целях устойчивого орошаемого земледели по 5 регионам, 8 водохозяйственным бассейнам, 17 административным областям;
разработана и создана геоинформационно-аналитическая подсистема эксплуатационных запасов подземных вод 115 месторождений Казахстана, разведанных для орошения, в целях оценки, прогнозирования и принятия управленческих решений по их использованию и охране для устойчивого орошаемого земледелия.

Обеспечение наличия и рационального использования водных ресурсов и санитарии для всех» заявлено 6-й целью ООН в области устойчивого развития до 2030 г. Суммарные запасы пресных вод планеты оцениваются в 35 млн. км3, из которых на долю подземных вод приходится 30,1% (10,5 млн. км3). Мировые запасы пресных вод рек и водохранилищ оцениваются в менее 0,5%. Дефицит пресных поверхностных вод заставляет многие государства активнее использовать подземные воды. Это объясняется тем, что подземные воды имеют ряд преимуществ по сравнению с поверхностными водами. Прежде всего подземные воды, как правило, обладают лучшим качеством, более надежно защищены от загрязнения и заражения, менее подвержены сезонным и многолетним колебаниям и, в большинстве случаев, их использование не требует дорогостоящих мероприятий по водоочистке.

За последние 25-30 лет в мире было пробурено более 300 млн. скважин для добычи подземных вод. Суммарный годовой отбор подземных вод в мире на 2017 год оценивается в 959 км3 (более 30 тыс. м3/с), при этом 68,5% добыто в Азии. Восемь из десяти стран с самой высокой долей забора подземных вод (на которые приходится 75% от общего объема) расположены в Азии (в порядке убывания: Индия, Китай, Пакистан, Иран, Индонезия, Бангладеш, Саудовская Аравия и Турция). При этом на азиатском континенте 76% отобранных подземных вод используется в сельском хозяйстве для регулярного орошения.
Комплексные подходы к управлению водными ресурсами, объединяющие подземные и поверхностные воды, могут значительно снизить уязвимость человека к экстремальным климатическим явлениям и изменениям, способствовать усилению водной и продовольственной безопасности. По экспертным оценкам, совместное использование подземных и поверхностных вод, при котором поверхностные воды используются для орошения и водоснабжения во время влажных периодов, а подземные воды – в период засухи, имеет первостепенное значение. Существующие неопределенности в прогнозах водных ресурсов и более длительное (вековое) накопление пресных вод в водоносных резервуарах играют важную роль при постановке и реализации целей устойчивого развития. Использование водоносных горизонтов в качестве естественных водохранилищ позволяет избежать многих проблем, связанных с потерями на испарение и воздействием на экосистемы, которые обуславливают крупные и искусственно созданные поверхностные водохранилища.

Выявление взаимосвязей между доступностью подземных вод, состоянием экосистемы и политикой управления подземными водами требуют дальнейших исследований для защиты экосистем и предотвращения региональной деградации земель. Опустынивание огромных территорий Казахстана сопровождается загрязнением почв, заболачиванием поверхностными и подземными водами, засолением почв, эрозией (водной, ветровой), деградацией растительного покрова, подсушиванием и снижением общерегиональной биологической емкости.

Увеличение прогнозируемого водопотребления, связанное с изменением климата, в основном связано с увеличением сельскохозяйственного и ландшафтного орошения в ответ на возрастающую потенциальную эвапотранспирацию. Моделирование предполагает, что примерно к 2050 году в центрально-азиатском регионе будет наблюдаться пиковое потребление воды, после чего сток заметно снизится. Усилятся как экстремальные наводнения, так и экстремальные засухи, а также общий дефицит воды.

Устойчивое развитие экономики и уровень жизнеобеспечения населения Казахстана во многом определяется наличием и качеством водных ресурсов. Суммарный средний многолетний сток рек и временных водотоков, с учетом современных водозаборов Китайской Народной Республикой из рек Ертис и Иле, оценивается в 100,58 км3, из которых 55,94 км3 (55,6 %) формируется на территории республики, остальная часть – 44,64 км3 (44,4%) за ее пределами. Распределение поверхностных водных ресурсов по территории государства крайне неравномерно, а по объему подвержено значительной изменчивости по годам и сезонам года. Основная часть водных ресурсов приходится на бассейны транзитных рек – Ертис, Иле, Сырдарии, Жайыка. Практически отсутствует местный поверхностный сток на территории Мангистауской области. 

С точки зрения возможности использования речного стока в отраслях экономики представляют интерес располагаемые водные ресурсы. Величина их определяется по разности водных ресурсов и обязательных затрат стока, к которым отнесены обязательные попуски в сопредельные страны, потери на испарение и фильтрацию, экологические санитарные попуски в низовья рек и прочие потери. Располагаемые водные ресурсы Республики Казахстан на перспективу составляют: в маловодные годы на уровне 2030 года – 10 км3, на уровне 2040 года – 9,9 км3; в средние по водности года на уровне 2030 года – 20,4 км3, на уровне 2040 года – 23,1 км3; в многоводные годы на уровне 2030 года – 30 км3, на уровне 2040 года – 29,7 км3.

Неравномерность распределения поверхностных водных ресурсов по территории республики, особенно располагаемых к использованию, создает дефицит в пресных водах, который может быть перекрыт путем рационального использования ресурсов подземных вод, так как они характеризуются более высоким качеством, наиболее защищены от загрязнения и имеют более широкое распространение. Тем самым, подземные воды для Казахстана представляются одним из важнейших полезных ископаемых и являются стратегическим ресурсом водной безопасности.

За многолетний период научных исследований учеными Института гидрогеологии и геоэкологии имени У.М. Ахмедсафина выявлены основные закономерности формирования и распределения водных ресурсов недр Казахстана. Республика достаточно богата подземными водами. По оценкам отечественных гидрогеологов естественные (емкостные) запасы подземных вод Казахстана составляют более 2600 км3, что в 26 раз больше среднегодового объема речного стока или в 58 раз больше объема речного стока, формирующегося в пределах государства. Ресурсный потенциал подземных вод страны характеризуется, с одной стороны, прогнозными ресурсами как потенциальной возможностью использования подземных вод, а с другой – эксплуатационными запасами, разведанными на конкретных участках. Методика оценки прогнозных ресурсов подземных вод в Казахстане нацелена на получение возможного значения отбора подземных вод в гидрогеологических районах, речных бассейнах, административных областях и пр. Отношение величины эксплуатационных запасов подземных вод к величине прогнозных ресурсов определенной гидрогеологической структуры расценивается как степень ее разведанности.
Суммарная величина прогнозных ресурсов подземных вод с минерализацией до 10 г/л составляет немногим более 64 км3/год, в том числе: пресных вод (до 1,0 г/л) – 40,4 км3/год, а слабосолоноватых (1,0-3,0 г/л) – 16,4 км3/год. В целом прогнозные ресурсы пресных и слабосолоноватых подземных вод оцениваются в 56,8 км3/год, что сопоставимо с величиной среднемноголетнего местного поверхностного стока и превышает значение располагаемых к использованию ресурсов поверхностных вод.

Целесообразность использования ресурсов подземных вод может быть определена только на основании данных об их эксплуатационных запасах, которые определяют их сущность как полезного ископаемого. На территории республики разведано более 4000 месторождений и участков подземных вод, эксплуатационные запасы которых составляют порядка 15 км3/год или разведанность оценивается в 37%. Вместе с тем, гидрогеологические особенности республики предопределили неравномерность территориального распределения запасов пресных подземных вод. Так, около 50% ресурсов сосредоточены на юге, 30% - в центральном, северном и восточном регионах, и менее 20% - на западе.

В Казахстане на государственном учете находится 115 месторождений и участков подземных вод, разведанных в 70-80 годы прошлого века для орошения земель. Их суммарные эксплуатационные запасы составляют 7,8 км3/год или 247,2 м3/с (более 50% суммарных запасов), при этом по регионам страны распределены они неравномерно: Южный – 64,6%; Восточный – 15,5%; Северный – 14,8%; Западный – 3,1% и Центральный – 2,0%

В последнее десятилетие годовой отбор подземных вод, по данным Комитета по водным ресурсам МЭПР РК, составлял 1,02-1,08 км3 или 3,7-5,0% от суммарного республиканского годового забора водных ресурсов. Годовой отбор подземных вод оценивается примерно в 7% от их эксплуатационных запасов. На сельскохозяйственное водоснабжение отбирается 0,15-0,21 км3/год подземных вод, или 8-15% от годового отбора, в том числе на регулярное орошение 0,02-0,009 км3/год. Тем самым, ресурсный потенциал подземных вод практически не востребован в аграрной отрасли. Данные показатели характеризуют низкую долю использования ресурсной базы подземных вод в Казахстане по сравнению с развитыми странами Европы и Азии. Необходимо отметить действующий проект Европейского банка реконструкции и развития по восстановлению в Жамбылской области Казахстана 264 каналов и 46 скважин подземных вод для увеличения площадей орошаемых земель. 

Отсутствие специальных гидрогеологических исследований в настоящее время ограничивает понимание динамической взаимосвязи между подземными водами и перспективами увеличения орошаемых сельскохозяйственных земель в Казахстане.
Дефицит воды выделен в числе основных глобальных вызовов в «Стратегии «Казахстан – 2050». В перечне государственных задач 6-й Политики - «Зеленая» экономика и охрана окружающей среды Стратегического плана развития Республики Казахстан до 2025 года отмечена необходимость повышения эффективности использования и охраны водных ресурсов. Результаты исследований актуальны для обеспечения водной безопасности Казахстана в маловодные годы при наличии трансграничных угроз по снижению доступных поверхностных водных ресурсов и дальнейшего устойчивого социально-экономического развития страны. Результаты Программы будут способствовать реализации задач Генеральной схемы организации территории Республики Казахстан, Стратегического плана развития Республики Казахстан до 2025 года, Стратегии «Казахстан 2050»: новый политический курс состоявшегося государства, Генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов, Национальных проектов «Зеленый Казахстан» и «Технологический рывок за счет цифровизации, науки и инноваций».

ОЖИДАЕМЫЕ И ДОСТИГНУТЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: - за 2023 год

Оценен ресурсный потенциал месторождений подземных вод, разведанных для орошения земель, по 4 административным областям Западного Казахстана (Актюбинская, Атырауская, Западно-Казахстанская и Мангыстауская) и Жайык-Каспийскому водохозяйственному бассейну.
Проведены региональные экспедиционные исследования для оценки современного состояния месторождений подземных вод, разведанных для орошения земель, с отбором проб подземных вод и почвоөгунтов для химико-лабораторных исследований по 4 административным областям Западного Казахстана и Жайык-Каспийскому водохозяйственному бассейну. Наземные полевые обследования проведены в ноябре 2023 года 4-мя полевыми отрядами в пределах Актюбинской, Мангистауской Атырауской и Западно-Казахстанской областей. Общая протяженность маршрутных обследований составила до 7777 км, обследовано 30 скважин и отобраны 23 пробы воды, а также 36 проб почво-грунтов. В целом, можно сделать заключение о том, что в экологическом отношении состояние площадей месторождений подземных вод находится в надлежащем состоянии. Проседание почв и поверхности земли не выявлено. Процессов засоления почв и угнетения растительного мира не наблюдается. В санитарном отношении вероятных очагов загрязнения почв и подземных вод не выявлено.
Общая величина эксплуатационных запасов подземных вод Западного региона оценена в 1,09 км3/год, в том числе, с минерализацией до 1 г/л – 0,60 км3/год. Разведанность региона по пресным подземным водам 22,7%. Для целей орошения земель разведаны 8 месторождений подземных вод с величиной эксплуатационных запасов – 200,34 тыс. м3/сут.
Разработана и создана геоинформационно-аналитическая подсистема (ГИАС) эксплуатационных запасов подземных вод месторождений Западного Казахстана, разведанных для орошения, в целях оценки, прогнозирования и принятия управленческих решений по их использованию и охране для устойчивого орошаемого земледелия по 4 административным областям (Актюбинская, Атырауская, Западно-Казахстанская и Мангыстауская) и Жайык-Каспийскому водохозяйственному бассейну.
Выполнено наполнение системы данными эксплуатационных запасов месторождений подземных вод административных областей Западного Казахстана (Актюбинской, Атырауской, Западно-Казахстанской и Мангистауской) и Жайык-Каспийского водохозяйственного бассейна. Система создана в ArcGIS. Вся представленная в ГИАС информация содержится в базах семантических и графических данных и базе документов. Эффективным средством визуализации информации является представление табличных сведений в виде диаграмм, связанных с определенными территориями на карте (областями, водохозяйственными бассейнами и др.). Этим формируется целостность представления об исследуемом объекте подземной гидросферы. Структура ГИАС не является жесткой и может быть дополнена или изменена в процессе решения практических гидрогеологических задач. Полученные результаты соответствуют принятым для ГИС стандартам. Содержательное наполнение ГИАС удовлетворяет всем требованиям представления специализированной гидрогеологической информации.

ОЖИДАЕМЫЕ И ДОСТИГНУТЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: - за 2024 год

Выполнены обобщение и анализ фактических данных, фондовых и аналитических материалов об особенностях формирования эксплуатационных запасов месторождений подземных вод(МПВ), разведанных для орошения(ОРЗ), по 3 административным областям Южного Казахстана; 2 административным областям Восточного Казахстана и 2 административным областям Центрального Казахстана, 3 водохозяйственным бассейнам (ВХБ) (Шу-Таласский, Балкаш-Алакольский и Нура-Сарысуский).
Проведены региональные экспедиционные исследования для оценки современного состояния месторождений подземных вод, разведанных для орошения, с отбором проб подземных вод и почво-грунтов для химико-лабораторных исследований по 7 административным областям Южного и Восточного Казахстана, а также 3 ВХБ территории исследований. Общая протяженность маршрутных обследований составила 19220 км, обследовано 40 МПВ, разведанных для ОРЗ и 65 скважин, отобраны 65 пробы воды, а также 178 проб почво-грунтов. В экологическом отношении состояние площадей МПВ для ОРЗ территории исследований находится в ненарушенном состоянии. Проседание почв и поверхности земли не выявлено. Процессов засоления почв и угнетения растительного мира не наблюдается. В санитарном отношении вероятных очагов загрязнения почв и подземных вод не выявлено.

Карта фактического материала и точек отбора проб Жамбылской области

Карта фактического материала и точек отбора проб области Жетісу

Карта фактического материала и точек отбора проб Кызылординской области

Карта фактического материала и точек отбора проб Туркестанской области

Карта фактического материала и точек отбора проб Абайской области

Карта фактического материала и точек отбора проб Восточно-Казахстанской области

Проведена оценка ресурсного потенциала МПВ, разведанных для ОРЗ, по административным областям Южного и Восточного Казахстана, а также 3 ВХБ территории исследований. Пригодность воды на орошение определена на основе ее химического анализа по ирригационным коэффициентам, расчет которых проведен по известным в практике методам. По величине ирригационного коэффициента подземные воды на МПВ, разведанных для ОРЗ, соответствуют требованиям, предъявляемым к оросительным водам. Большинство МПВ пригодны как для орошения земель, так и для крупного централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. По каждой административной области приведена характеристика состояния фонда орошаемых земель. В качестве показателей районирования использованы глубина залегания и минерализация грунтовых вод, степень засоленности верхней метровой толщи почво-грунтов.

Карта МПВ, разведанных для ОРЗ на территории области Абай

Карта МПВ, разведанных для ОРЗ на территории Восточно-Казахстанской области

Карта МПВ, разведанных для ОРЗ, на территории Арало-Сырдарьинского ВХБ

В условиях Казахстана мелиорация земель является одним из важнейших условий снижения зависимости земледелия от неблагоприятных условий погоды и стабильности в производстве овощебахчевых, технических, зерновых, кормовых сельскохозяйственных культур, а следовательно, и продуктов животноводства. По оптимальному сценарию развития предусмотрено доведение к концу 2040 года всех орошаемых площадей до 2210 тыс. га, в том числе регулярного орошения – 1800,0 тыс. га и лиманного – 410 тыс. га для полного удовлетворения внутренних потребностей населения в сельскохозяйственной продукции и поголовья скота кормами.
В пределах административных областей Южного, Восточного и Западного Казахстана для каждого из МПВ, разведанных для орошения, проведены расчеты проектных площадей орошения, исходя из средней величины гидромодуля, учитывающего ее расход на полив без учета потерь в оросительной сети. Для Средней Азии и Казахстана гидромодуль обычно находится в пределах 1,0 – 0,5 л/с на 1 га. Для расчетов была использована средняя величина модуля равная 0,7 л/с на 1 га (0,0007 м3/с на 1 га). Суммарная расчетная площадь земель орошения за счет использования подземных вод составила, тыс. га: для Южного Казахстана – 234,33; Восточного Казахстана – 54,74 и Западного Казахстана – 10,84. Наибольшие площади проектного орошения земель за счет подземных вод приурочены к области Жетiсу (129,75 тыс. га).

Выполнено пополнение геоинформационной системы эксплуатационных запасов МПВ, разведанных для ОРЗ данными по 7 административным областям Южного и Восточного Казахстана, по 3 ВХБ территории исследований.

1.Монография: «Ресурсный потенциал подземных вод Западного Казахстана для развития орошаемого земледелия»// под общей редакцией Абсаметова М.К., «Smart University Press», 2024, 80 с.

2.Evgeny Sotnikov, Zarina Inelova, Oxana Miroshnichenko, Lyudmila Trushel, Dauren Umbetaliyev, and Ilan Shakibayev. Numerical Models for Solving Water Problems of Irrigated Agriculture in South-East Kazakhstan// ES  Food&Agroforestry, 2024, DOI:10.30919/esfaf1288, Scopus Percentile 97, Р. 1-43

3.D.S.Sapargaliyev, V.М.Mirlas, Y.Z.Murtazin, V.А.Smolyar. «Hydrogeological study and assessment of the groundwater resources in the Cretaceous deposits of the Zhem Basin»// Горный журнал Казахстана, 2024,  выпуск 24, стр. 35-42 https://doi.org/10.48498/minmag.2024.226.2.004 (издание КОКСОН).

4.С.Р.Тажиев, Е.Ж.Муртазин, Л.Ю.Трушель. Перспективы использования месторождений подземных вод казахстанской части предгорий киргизского Алатау для орошения и хозяйственно-питьевого водоснабжения сельских населенных пунктов Жамбылской области//Geography and water resources, №2, 2024 г., p.143-151, https://doi.org/10.55764/2957-9856/2024-2-143-151.20 (издание КОКСОН).

5.T.A.Rakhimov, A.T.Toktar, A.A. Nurgazieva. Prospects for the use of groundwater in the southern part of the Kerbulak deposit for irrigation//Engineering Journal of Satbayev University, Volume 146 (2024), Issue 1, P.25-32, https://doi.org/10.51301/ejsu.2024.i3.04 (издание КОКСОН).

6.A.M.Jabassov, A.M.Yermenbay, A.Zh.Zhakibayeva, Yu.N.Livinsky. Use of artificial groundwater recharge technologies for Central Kazakhstan pastures watering// Geography and water resources, 2024, №3, P. 37-44, https://doi.org/10.55764/2957-9856/2024-3-37-44.24 (издание КОКСОН).

7.Оңласынов Ж.Ə., Шагарова Л.В., Муратова М.М. Оценка вариаций спектральных индексов на участках с благоприятными гидромелиоративными условиями Мактааральского массива орошения.//Engineering Journal of Satbayev University, №5, 2024 г., p.49-57, https://doi.org/10.51301/ejsu. 2024.i5.06. (издание КОКСОН).

8.Оңласынов Ж.Ə., Сотников Е.В., Мирошниченко О.Л., Муратова М.М. Математическая модель гидрогеологических условий орошаемых земель Мактааральского массива. // 3i: intellect, idea, innovation – интеллект, идея, инновация, № 4, 2024 г,p. 119-127, https://doi.org/10.52269/22266070_2024_4_119 (издание КОКСОН).

9.Д.К. Аденова, Е.Ж.Муртазин, О.Л.Мирошниченко. «Оценка состояния и качества гидрогеохимических показателей артезианских подземных вод Жамбылской области»// Geography and water resources, №4, 2024 г., https://doi.org/10.55764/2957-9856/2024-4-75-83.41,p.75-83 (издание КОКСОН).

10.Авторское свидетельство № 42833 от 12 февраля 2024 года: Смоляр В.А., Трушель Л.Ю. «Гидрогеохимическая карта подземных вод Республики Казахстан»;

11.Авторское свидетельство № 43022 от 19 февраля 2024 года: Смоляр В.А., Трушель Л.Ю. Карта гидрогеологического районирования территории Республики Казахстан масштаба 1:5 000 000»;

12.Авторское свидетельство № 43105 от 21 февраля 2024 года: Смоляр В.А., Кихтев В.А. «Карта современного состояния и перспектив использования подземных вод для орошения земель Республики Казахстан масштаба 1:5 000 000».

Перечень ТРУ по ИРН АР21882211