ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ
ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ
DSc.27.06.2017.Т.07.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ
ДЖУМАНОВ ЖАМОЛЖОН ХУДАЙҚУЛОВИЧ
МИНТАҚАВИЙ ГИДРОГЕОЛОГИК ТИЗИМЛАРНИНГ
ГЕОФИЛЬТРАЦИЯ ЖАРАЁНЛАРИНИ МАТЕМАТИК
МОДЕЛЛАШ
05.01.07 – «Математик моделлаштириш. Сонли усуллар ва дастурлар мажмуи»
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSc)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент – 2017
1
УДК (556.382) 575.13
Докторлик
(DSc)
диссертацияси автореферати мундарижаси
Оглавление автореферата докторской (DSc) диссертации
Contents of the Doctoral (DSc) Dissertation Abstract
Джуманов Жамолжон Худайқулович
Минтақавий гидрогеологик тизимларнинг геофильтрация жараѐнларини математик
моделлаш ................................................…………...……………………...… 5
Джуманов Жамолжон Худайқулович
Математическое моделирование геофильтрационных процессов региональных
гидрогеологических систем ..........................................................……………................ 25
Djumanov Jamoljon Xudayqulovich
Mathematical modelling of geofiltrational processes of regional hydrogeological systems
................................................................................................................................. 49
Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ
List of published works
………………………………………..………………....……. 53
2
ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ
ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ
DSc.27.06.2017.Т.07.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ
ДЖУМАНОВ ЖАМОЛЖОН ХУДАЙҚУЛОВИЧ
МИНТАҚАВИЙ ГИДРОГЕОЛОГИК ТИЗИМЛАРНИНГ
ГЕОФИЛЬТРАЦИЯ ЖАРАЁНЛАРИНИ МАТЕМАТИК
МОДЕЛЛАШ
05.01.07 – «Математик моделлаштириш. Сонли усуллар ва дастурлар мажмуи»
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSc)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент – 2017
3
Фан доктори (DSc) диссертацияси мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар
Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида B2017.1.DSc/
Т4
рақам билан
рўйхатга олинган.
Диссертация Тошкент ахборот технологиялари университетида бажарилган.
Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме)) Илмий кенгаш веб
саҳифасида (www.tuit.uz) ва «Ziyonet» Ахборот таълим порталида (www.ziyonet.uz)
жойлаштирилган.
Илмий маслаҳатчи: Хабибуллаев Иброҳим
техника фанлари доктори, профессор
Расмий оппонентлар: Ван Нор Азмин Сулейман
техника фанлари доктори, профессор (Малайзия)
Гулямов Шухрат Маннопович
техника фанлари доктори, профессор
Мухамедиева Дилноз Тўлқиновна
техника фанлари доктори, профессор
Етакчи ташкилот: Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини механиза циялаш
муҳандислари институти қошидаги Ирригация
ва сув муаммолари илмий-тадқиқот институти
Диссертация ҳимояси Тошкент ахборот технологиялари университети ҳузуридаги
DSc.27.06.2017.Т.07.01 рақамли Илмий кенгашнинг 2017 йил «__» ____ соат ___ даги мажлисида
бўлиб ўтади. (Манзил: 100202, Тошкент ш., Амир Темур кўчаси, 108. Тел.: (99871) 238-64-43;
факс: (99871) 238-65-52; e-mail: tuit@tuit.uz.).
Диссертация билан Тошкент ахборот технологиялари университетининг Ахборот-ресурс
марказида танишиш мумкин ( __ рақами билан рўйхатга олинган). Манзил: 100202, Тошкент ш.,
Амир Темур кўчаси, 108. Тел.: (99871) 238-65-44.
Диссертация автореферати 2017 йил «____» _______ куни тарқатилди.
(2017 йил «____» _________ даги ______ рақамли реестр баѐнномаси).
Р.Ҳ.Ҳамдамов
Илмий даражалар берувчи илмий
кенгаш раиси т.ф.д., профессор
Ф.М.Нуралиев
Илмий даражалар берувчи илмий
кенгаш илмий котиби т.ф.д.
Н.Равшанов
Илмий даражалар берувчи илмий кенгаш
қошидаги илмий семинар раиси, т.ф.д.
4
КИРИШ (докторлик диссертацияси аннотацияси)
Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.
Ҳозирги кунда
жаҳонда аҳолининг ичимлик сувига бўлган талабларини қондириш учун ер
ости сув ресурсларидан оқилона фойдаланиш муҳим аҳамият касб этади.
«Жаҳондаги мавжуд сув заҳирасидан 97% шўрланган сувлар бўлиб, 3% чучук
сув ҳисобланади. Ичимлик сув манбаининг 68% музликларда жамланган,
дарѐ ва кўллар чучук сув манбаларининг фақатгина 2%ни, яъни 93 минг
км
3
ташкил қилади. Ичимлик сув манбаининг 30% ер ости гидросферасида
жойлашгандир».
1
Шу сабабли ер ости гидросфераси ҳолатини ўрганишда ва
ер ости сувларидан самарали фойдаланишда геоахборот тизимлари (ГАТ)
асосида харитавий маълумотлар базасини шакллантириш, автоматлашган
ўлчов мониторинги, геофильтрация жараѐнларни математик моделлаш
усулларини такомиллаштириш долзарб
масалалардан ҳисобланади.
Ривожланган мамлакатларда, жумладан АҚШ, Германия, Канада, Дания,
Япония, Франция, Россияда мураккаб гидрогеологик шароитларда юз
бераѐтган ҳодиса ва жараѐнларни бошқаришда компьютерлашган ўлчов
қурилмалари, ГАТ-технологиялари ва математик моделлаш усулларидан кенг
фойдаланилмоқда.
Републикамиз мустақилликка эришгандан буѐн ер ости сув
ресурсларини баҳолаш ва самарали мониторингини юритиш, мураккаб
гидрогеологик шароитларда юз бераѐтган ҳодиса ва жараѐнларни
компьютерлашган автоматик ўлчов қурилмалар асосида кузатиш усуллари,
ГАТ-технологиялари билан математик моделлаш усуллари интеграцияси
асосида ривожлантириш ва жорий этишга оид кенг қамровли чора тадбирлар
амалга оширилиб, муайян натижаларга эришилди. Бу борада, минтақавий
гидрогеологик ҳудудларнинг геофильтрация жараѐнларини математик
моделининг ахборот таъминоти, гидрогеологик ҳудуднинг ҳолатини тезкор
аниқлаш имкониятини берувчи, ер ости гидросфераси параметрларини
аниқлашни автоматлашган ўлчов қурилмалари асосида такомиллаштиришга
йўналтирилган қатор илмий тадқиқотларни алоҳида таъкидлаш мумкин.
Жаҳонда минтақавий гидрогеологик ҳудудларнинг геофильтрация
жараѐнларини математик моделлаш тизимини ГАТ-технологиялари асосида
ишлаб чиқиш ва сизот сувлари сатҳи ўзгаришларини тезкор таҳлил қилиш,
зарур ҳолатларда сув ресурсларини самарали бошқариш тизимларини яратиш
муҳим аҳамият касб этади. Бу борада, сув танқислик йилларида ер ости
сувларининг умумий сув ресурсларидаги ўрни ва уларнинг ўзаро
боғлиқлигини ҳисоблаш, ер ости сувларининг гидрогеологик тавсифларини
ўрганиш, гидротехник иншоотларни ва мелиоратив сув таъминоти тартибини
асослаш, ер ости сувлари ифлосланишини олдини олиш ва қишлоқ ҳўжалик
майдонлари шўрланишини бартараф этишда математик моделлашни,
автоматлашган усуллар ва комплекс қурилма-дастурий воситалар билан
гидрогеологик объектларнинг ҳолатини кузатиш ва сув ресурсларидан
1
http://www.water.usgs.gov/edu/watercycleuzbek.html#runoff
5
оқилона фойдаланиш тўғрисида қарор қабул қилишни асословчи
интеллектуал тизимларни такомиллаштириш муҳим вазифалардан бири
ҳисобланади.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2012 йил 21 мартдаги ПҚ
1730-сон «Замонавий ахборот–коммуникация технологияларини янада жорий
этиш ва ривожлантириш чора–тадбирлари тўғрисида»ги, 2017 йил 4 майдаги
ПҚ-2954-сон “2017-2021 йилларда ер ости сувлари заҳираларидан оқилона
фойдаланишни назорат қилиш ва ҳисобга олишни тартибга солиш чора
тадбирлари тўғрисида”ги Қарорлари ва Вазирлар Маҳкамасининг 2013 йил
19 мартдаги 82-сон «Ўзбекистон Республикасида сувдан фойдаланиш ва сув
истеъмоли тартиби тўғрисида»ги қарори ҳамда мазкур фаолиятга тегишли
бошқа меъѐрий-ҳуқуқий ҳужжатларда белгиланган вазифаларни амалга
оширишга ушбу диссертация тадқиқоти муайян даражада хизмат қилади.
Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши
нинг устувор йўналишларига боғлиқлиги.
Мазкур тадқиқот республика
фан ва технологиялар ривожланишининг IV. «Ахборотлаштириш ва ахборот
коммуникация технологияларини ривожлантириш», V. «Қишлоқ хўжалиги.
биотехнология, экология ва атроф-муҳит муҳофазаси» устувор йўналишлари
доирасида бажарилган.
Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи.
2
Минтақавий гидрогеологик тизимларнинг геофильтрация жараѐнларини
математик моделлаш, ер ости сувлари ҳосил бўлишининг турли мураккаб
шароитларидаги, бир ва кўп қаватли қатламларини замонавий геоахборот
технологиялари асосида комплекс таҳлили, ер ости гидросфераси автомат
лашган мониторингни юритиш усулларини ишлаб чиқишга йўналтирилган
илмий тадқиқотлар жаҳоннинг етакчи илмий марказлари, жумладан: United
States Geology Survey, ESRI inc., (АҚШ), Geological Survey of Denmark and
Greenland, Danish Hydraulic Institute (Дания), Federal Institute for Geosciences
and Natural Resources, German Research Centre for Geosciences (Германия),
Advanced Industrial Science and Technology (Япония), Chinese Academy of
Geological Sciences (Хитой), Schlumberger Water Services, GIS and Geomatics
Resources (Канада), Institute of Environmental Engineering System (Полша),
Institute of Geology and Mineral Exploration (Греция), Indian Institute of Remote
Sensing (Хиндистон), Geological Survey of the Netherlands- (Нидерландия),
Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (Жанубий Корея), General
Directorate of Minerals Research and Exploration Institute Turkey (Туркия),
Бутунроссия гидрогеология ва инженерлик геологияси институти (Россия),
Тошкент ахборот технологиялари университети, Гидрогеология ва
инженерлик геологияси институтида (Ўзбекистон) кенг қамровли илмий
тадқиқот ишлари олиб борилмоқда.
2
Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий тадқиқотлар шарҳи https://www.researchgate.net/home,
http://www.worldscientific.com/action/showPublications/ http://www.euroscience.org/category/news/, https://www.scientific
american.com/tech/, J.C.Refsgaard «Operational Water Management», EWRA: Netherlands, 1997. -p.474. В.А.Кирюхин
«Региональная гидрогеология» Санк-Петербург. СПб. 2005. с.334 ва бошқа манбалар асосида ишлаб чиқилган
6
Ер ости сувлари ҳолатини аниқловчи автоматлашган мониторинг олиб
бориш ва уларнинг шаклланиши жараѐнларини математик моделлаш
усуллари
ѐрдамида
баҳолаш,
геоахборот
технологиялар
ѐрдамида
маълумотлар базасини яратишга оид жаҳонда олиб борилган тадқиқотлар
натижасида қатор, жумладан, қуйидаги илмий натижалар олинган: ер ости
сувлари геофильтрация жараѐнларини моделлаш усуллари ишлаб чиқилган
(Brigham Young University, АҚШ); сув ресурсларни бошқариш жараѐнларини
моделлаш дастурлар мажмуи ишлаб чиқилган (Danish Hydrologycal Institute,
Дания); рақамли ҳариталаш, яъни геоахборот ресурслари базасини яратиш,
қайта ишлаш, уларни акс эттириш усуллари ва дастурий мажмуаси яратилган
(GIS & Geomatics, Schlumberger Water Services, Канада); ер ости гидросфера
сининг автоматлашган мониторингини юритиш усуллари ва дастурий
таъминоти ишлаб чиқилган (Eijkelкamp agrisearch equipment, Нидерландия);
геофильтрация ва геомиграция жараѐнларини моделлашда дифференциал
тенгламаларни ечишнинг чекли айирмалар ва сонли усуллари дастурий
таъминоти ишлаб чиқилган (ВСЕГИНГЕО, Геолинк Консалтинг, Россия).
Дунѐда ер ости сувларининг геофильтрация жараѐнларини ифодаловчи
тенгламаларни ечишнинг чекли айирмалар ва математик моделлаш
усулларини такомиллаштириш бўйича қатор, устувор йўналишларда
тадқиқотлар олиб борилмоқда: жумладан, параболик турдаги дифференциал
тенгламаларни сонли ечиш асосида геофильтрация ва геомиграция
жараѐнларини моделлаш усулларини такомиллаштириш; гидрогеологик
ҳудудларни математик моделлашда интеграциялаш имкониятини берувчи
ягона ҳисоблаш тизимларини ривожлантириш; гидрогеологик шароити
мураккаб ҳудудларни, ер ости суви ҳосил бўлиши ҳаракати ва сизилиб чиқиб
сарфланиш ҳудудлари ўртасидаги ўзаро алоқа жараѐнларини моделлаш
усулларини ишлаб чиқиш; ер ости cуви конларнинг чегарасида фильтрация
жараѐнлари бир қаватли қатламдан тузилиши бўйича кўп қаватли
қатламларига ўтиши ва сув оқими тик йўналиши чизмаси бўйича ҳудудлар
ўртасидаги ўзаро алоқа жараѐнларини математик моделлаш.
Муаммонинг
ўрганилганлик даражаси.
Суғориш ва мелиоратив қарорларни асослаш, ер
ости сувлари заҳираси ва ресурсларини баҳолаш каби масалаларни ечишда
гидрогеологик жараѐнларни математик моделлаш услубини яратиш ва
такомиллаштириш, шунингдек, ер ости сувларини ҳимоялаш масалалари бир
қатор олимлар: Н.Н.Веригин, А.А.Самарский, Ф.Б.Абуталиев, Я.Бэр,
И.К.Гавич, Ж.Фрид, С.Ф.Аверьянов, И.И.Крашин, Л.Лукнер, В.М.Шестаков,
В.М.Мироненко, П.Я.Полубаринова-Кочина, Н.С.Огняник, У.У.Умаров,
J.C.Refsgaard, Д.Виста, L.M.Milne-Thomson, В.В.Веселов, В.М.Годьберг,
И.Н.Тихонов, W.Kinzelbach, И.Хабибуллаев, Р.Н.Усманов, М.Б.Баклушин,
П.П.Нагевич, И.Н.Грачева ва бошқаларнинг илмий ишларида кўриб
чиқилган.
Илмий тадқиқотларда ер ости гидросферасида фильтрация жараѐнлари
билан биргаликда тузлар миграцияси, босимсиз ва босимли, икки ва кўп
қаватли ер ости сувлари ҳамда бошланғич ва чегаравий шартларида ер ости
суви қатламларининг ҳолати, башоратлаш ва баҳолаш каби масалаларга
7
қаралган. Ҳозирги пайтда гидрогеологик жараѐнларни ҳудудлар бўйича
тақсимланганлик хусусиятларини ва ер ости сувлари ҳолатини ўлчаш тартиби
элементларини ҳисобга олиниши билан гидрогеологик жараѐнларни
математик моделлаш, ҳамда геоахборот технологиялари асосида ҳар
томонлама таҳлил қилиш, ер ости гидросферасини автоматлашган
мониторингини юритиш, замонавий ГАТ технологиялари ва моделлаш
усулларини интеграцияси услубларида муаммолар намоѐн бўлмоқда. Йирик
гидрогеологик ҳудудларни математик моделининг ахборот таъ миноти, яъни
гидрогеологик ҳудуднинг ҳолатини тезкор аниқлаш имконияти, ер ости
гидросферасининг таснифлаш хусусиятлари автоматлашган ўлчов
қурилмалар ишлаши даражасига боғлиқдир. Шу муносабат билан ер ости
суви сатҳи ва ҳароратини автоматлашган ўлчов қурилмаларини ишлаб
чиқиш, бошланғич маълумотлар асосида геоахборот базасини яратиш,
ҳудудга географик боғланган маълумотлар асосида жараѐнларни математик
моделлаш ва натижаларни муфассал таҳлили, тезкор харитавий тасаввурини
яратиш, қарор қабул қилиш учун тавсия ва чора-тадбирлар ишлаб чиқиш
усулларига бағишланган илмий-тадқиқотлар етарли даражада кўрилмаган.
Диссертация мавзусининг диссертация бажарилаѐтган илмий тадқиқот
муассасасининг илмий-тадқиқот ишлари билан боғлиқлиги.
Диссертация тадқиқоти Тошкент ахборот технологиялари университети ва
«ГИДРОИНГЕО Институти» Давлат корхонаси илмий-тадқиқот ишлари
режасининг А7-067 «Сирдарѐ ҳавзасини Фарғона водийси ҳудудида ГАТ
ѐрдамида сув ресурсларини бошқаришнинг гидрогеологик асосини ишлаб
чиқиш» (2009–2011); И-2012-3-5 «Фермер хўжаликларида суғориш учун ер
ости сувларидан оқилона фойдаланишни гидрогеологик ахборотлаштирилган
асосини ишлаб чиқиш ва тадбиқ этиш (Хоразм воҳаси мисолида)» (2010-
2012.); И-2012 3-7 «Ўзбекистон Республикаси ер ости сув конларида геология
қидирув ишлари натижаларини қайта ишлаш, ресурсларини баҳолаш ва
оқилона фойдаланиш учун замонавий рақамли гидрогеологик 3D
моделларини ишлаб чиқиш (Охангарон дарѐси водийси мисолида)» (2011-
2012); ИТР-ОКР №401 «Гидрогеологик қудуқларда ер ости суви сатҳи ва
ҳароратини ўлчовчи автоматлашган қурилма ишлаб чиқиш» (2011-2013)
мавзулардаги илмий лойиҳалари доирасида бажарилган.
Тадқиқотнинг мақсади
минтақавий гидрогеологик тизимлардаги
геофильтрация
жараѐнларини
математик
моделлаш
усулларининг
самарадорлигини оширишдан иборат.
Тадқиқот вазифалари:
минтақавий хусусиятли гидрогеологик жараѐнларни моделлаштириш
муаммоларининг ҳозирги ҳолатини таҳлили, моделлаш услубларини
ривожланиши ва реал вақт режимида ахборот таъминотини ишлаб чиқиш;
замонавий геоахборот технологияларининг интеграцияси асосида
минтақавий гидрогеологик ҳудудларнинг геофильтрация жараѐнларини
математик моделлашнинг такомиллашган услубларини яратиш;
минтақавий гидрогеологик масалаларни ечишда геоахборот тизимлари
тузилмасини қуриш тамойилларини ишлаб чиқиш;
8
минтақавий гидрогеологик тизимларнинг комплекс математик моделини
ишлаб чиқиш;
гидрогеологик тизимлар геоахборот-математик моделининг тезкор
ахборот массиви таъминоти сифатида кузатув қудуқларда ер ости суви сатҳи
ва ҳароратини ўлчовчи автоматлаштирилган қурилманинг аппарат-дастурий
таъминотини ишлаб чиқиш;
замонавий автоматлаштирилган ва ахборот технологиялари асосида ер
ости гидросферасининг такомиллашган мониторингини юритиш услубини
ишлаб чиқиш;
Ўзбекистон Республикасининг алоҳида ҳудудлари учун минтақавий
геоахборот-математик моделлар ишлаб чиқиш ва уни иқтисодий
масалаларини ечишда тадбиқ этиш.
Тадқиқотнинг
объекти
сифатида
минтақавий
гидрогеологик
ҳудудларнинг (ер ости сув конлари) геофильтрация жараѐнларини математик
моделлаштириш ва дастлабки маълумотларни автоматлаштирилган йиғиш,
тўплаш ва қайта ишлаш асосидаги ахборот таъминоти қаралган.
Тадқиқотнинг предмети
табиий ва техноген омиллар таъсиридаги
гидрогеологик жараѐнларни математик моделлаш тамойиллари ва дастурий
воситалар, алгоритмлар, гидрогологик кузатув қудуқларда ер ости суви сатҳи
ва ҳароратини автоматлаштирилган ўлчов қурилмалар.
Тадқиқотнинг усуллари.
Тадқиқот жараѐнида тизимли таҳлил, мате
матик ва геоахборот моделлаш, сонли усуллар, алгоритмлаш ва дастурлаш, ер
ости сув тутувчи қатламларнинг ўтказувчанлик кўрсаткичларини ўрганишда
дала ва лаборатория тажрибалари, тажриба усуллари, шунингдек ер ости суви
динамикаси ва режим элементларини ўлчашда автоматлашган
технологиялари, моделлаштириш ва тадқиқот натижаси маълумотларини
қайта ишлаш тамойиллари ва усуллари қўлланилган.
Тадқиқотнинг илмий янгилиги
қуйидагилардан иборат:
мураккаб гидрогеологик шароитларда геофильтрация ва геомиграция
жараѐнлари назарияси тамойилларига асосланган минтақавий миқѐсдаги
гидрогеологик жараѐнларни математик моделлаш концепцияси ишлаб
чиқилган ва гидрогеологик жараѐнларни математик моделлашнинг ахборот
коммуникация технологиялари билан интеграциялаш усуллари
такомиллаштирилган;
турли миқѐсдаги геофильтрация моделларини бирлаштириш имконини
берувчи ягона ахборот технологик тизим доирасида замонавий геоахборот
тизимлари асосида минтақавий характерли гидрогеологик объектлар
геофильтрация жараѐнларини математик моделлашнинг сонли усуллари
такомиллаштирилган;
ер ости суви шаклланиши тамойилларидан фойдаланиб, турли
миқѐсдаги моделларни биргаликда қўллаш ва муфассал қамраб олишга
асосланган минтақавий гидрогеологик объектларнинг геофильтрация
жараѐнларни геоахборот-математик моделлаштиришга мослашувчан тизими
ишлаб чиқилган;
9
гидрогеологик маълумотларни автоматлаштирилган ўлчов тизимида
қайд қилиш, йиғиш ва узатиш, геоахборот-математик моделлаштириш
жараѐнида бошланғич маълумот сифатида, шунингдек ер ости гидросфераси
мониторинги юритиш мақсадида дастурий таъминот, технологиялар ва
аппарат-қурилма воситалари ишлаб чиқилган;
келгусида ягона автоматлаштирилган мажмуига интеграциялашувчи
минтақавий гидрогеологик объектлар геоахборот-математик моделининг
харитографик маълумотлар базасини яратиш тамойиллари ишлаб чиқилган;
кенг миқѐсдаги ҳудудларни мураккаб гидрогеологик шароитларида туз
ҳаракатининг ер ости ва ер усти суви билан ўзаро боғлиқликдаги оқимлари
жараѐнини математик моделлаш тизими билан геоахборот тизимлар
интеграциясини ташкил қилиш тамойиллари ва мезонлари ишлаб чиқилган.
Тадқиқотнинг амалий натижаси
қуйидагилардан иборат: минтақавий
хусусиятли гидрогеологик тизимларни реал вақт режимида геофильтрация ва
геомиграция жараѐнларини математик моделлаштириш услублари ишлаб
чиқилган;
гидрогеологик жараѐнларни геоахборот-математик моделлашни кенг
кўламда қўллаш, яъни турли хил геотасвирлардан фойдаланиб тўла муфассал
қамраб олувчи минтақавий миқѐсдаги геофильтрация ва геомиграция
моделларни шакллантириш усуллари яратилган;
ишлаб чиқилган ва жорий этилган геофильтрация моделларини
дастлабки маълумотлар билан таъминловчи автоматлаштирилган ўлчаш, қайд
қилиш ва узатувчи қурилма-дастурий воситаси яратилган, ҳамда
қурилманинг гидрогеологик тизимлардаги турли вақт оралиғи ҳолатларга
мословчи ва созловчи дастурий мажмуа ишлаб чиқилган;
таклиф қилинган геоахборот математик моделлаш концепцияси асосида
техноген ва табиий сув танқислик шароитида Фарғона водийсининг
гидрогеологик шароитлари ўзгаришини башоратлаш модели яратилган.
минтақавий гидродинамик моделлаш ва ГАТ-технологиялари асосида ер
ости сувлари режимининг асосий шаклланиш қонуниятлари ўрганилди, кўп
йиллик табиий ва техноген омиллар таъсирида Фарғона водийсида сув олиш
иншоатлари ишлаш жараѐнида сизот ва босим ости сувларининг ўзаро
боғлиқлиги, сув танқислиги шароитида ер ости сувларини комплекс
ишлатилиш истиқболи аниқланган ҳамда Хоразм вохасида ер ости суви
ресурсларидан комплекс фойдаланиш истиқболли модели ишлаб чиқилган.
Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги.
Тадқиқот натижаларнинг
ишончлилиги батафсил математик ифодалар ва қатъий белгиланган
математик амаллар билан тасдиқланган, қиѐсий таҳлил, ҳисоб амаллари ва
формулалар ўзаро мувофиқлашганлиги билан ўлчаш, баҳолаш ва
башоратлаш масалаларини ечишда реал ва тажриба синовидан ўтказилиши
билан таъминланган. Модель хусусиятларининг аҳамияти, мослиги ва
моҳиятини статистик фараз мезонлари, даражали ифодалар, тажриба
натижалари билан ҳисоб натижалари оғишини таққослаш каби усуллардан
фойдаланилган. Ўрганилган объектнинг модели реал ва тажриба
маълумотлари билан таққосланган, шунингдек ГАТ асосида мослик
10
ўхшашлик (идентификация) масаласи ечилган, яъни берилган параметрлар
қийматлари яқинлашиши, математик ифодага кирувчи айрим боғланишлар
билан изоҳланади. Моделнинг адекватлик масаласи объект элементлари
фарқини минимумлашувига келтирилди. Объектни моделга боғланиши растр
маълумотлари асосида ва аниқ муфассал фазовий боғланиш билан амалга
оширилган.
Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.
Тадқиқот
натижаларининг илмий аҳамияти минтақавий геофильтрация жараѐнларини
математик моделлашни илмий умумлаш, гидрогеологик тизимларнинг
геофильтрация жараѐнларни математик моделлашда ахборот таъминоти учун
қурилма воситаларининг дастурий таъминоти назарий асосларини ишлаб
чиқиш ва мураккаб гидрогеологик шароитларда геофильтрация назариясини
қўллашга асосланган, гидрогеологик жараѐнларни геоахборот–математик
моделлашнинг илмий асосини такомиллаштириш, ер ости гидросферасида
фильтрация жараѐнлари билан биргаликда тузлар миграцияси, босимсиз ва
босимли, икки ва кўп қаватли қатламларда ҳамда турли бошланғич ва
чегаравий шартларда ер ости суви ҳолати, уларни башоратлаш ва баҳолашда
моделлаштириш алгоритимларини яратиш услубиятини ишлаб чиқишга
хизмат қилади. Ишлаб чиқилган қурилма-дастурий воситалар, дастурий
таъминот комплекси дастлабки ахборот таъминоти сифатида ҳамда ер ости
гидросфераси автоматлашган мониторинги ва ахборот базасини қуриш ва
қарор қабул қилишни асослашда кенг кўламида қўлланиши мумкин.
Тадқиқот натижаларнинг амалий аҳамияти ер ости суви гидросфераси
мониторингини юритишда геоахборот–математик моделлаш жараѐнига
дастлабки гидрогеологик маълумотларни автоматлашган ўлчов тизимига
қайд қилиш, йиғиш ва узатиш аппарат-қурилма инструментал воситалари ва
технологиялари яратилганлигидадир. Геоахборот-математик моделлаш
концепция асосида мураккаб гидрогеологик тизимларни ягона автомат
лашган мажмуига интеграцияси, турли миқдордаги ер ости сув олиниши
жараѐнларни моделлаш усули ѐрдамида сув ресурсларини баҳолаш, Фарғона
водийсининг гидрогеологик шароитлар ўзгаришидаги сув заҳирасини
башоратлаш, Амударѐ қуйи оқимининг Хоразм воҳасида сув ресурсларини
баҳолаш ва кўп вариантли ер ости суви ҳолатини ўрганиш имконини яратади.
Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.
Минтақавий
гидрогеологик тизимларининг геофильтрация жараѐнларини геоахборот
математик моделлаш усуллари ва дастлабки гидрогеологик маълумотларни
автоматлашган ўлчов тизимига қайд қилиш ва йиғиш аппарат-қурилмалари
асосида:
минтақавий оазисли суғоришнинг самарадорлигини оширишда, сув
хўжалиги шароитини ҳисобга олиб, фермер хўжаликларининг суғориладиган
ерлари учун ер ости сувларидан фойдаланиш бўйича самарали усуллар
Фарғона гидрогеологик экспедициясида жорий қилинган (Ўзбекистон
Республикаси Давлат геология ва минерал ресурслар қўмитасининг 2016 йил
14 ноябрдаги 08-2038-сон маълумотномаси). Илмий тадқиқотлар натижалари
11
мураккаб гидрогеологик ва сув танқислиги шароитида маълумотларни
интеллектуал таҳлил қилиш масалаларини ечиш имконини берган; ирригация
тизимлари ҳавза бошқармалари тасарруфидаги ҳудудларнинг геофильтрация
жараѐнларини математик ва интеллектуал таҳлиллаш моделларини қуриш
усули ва қурилма-дастурий алгоритмлари Қишлоқ ва сув ҳўжалиги вазирлиги
тизимидаги Аму-Қашқадарѐ ирригация тизимлари ҳамда ирригация
тизимлари ҳавза бошқармаси қошидаги Хоразм мелиоратив экспедицияда
жорий қилинган (Ўзбекистон Республикаси Қишлоқ ва сув ҳўжалиги
вазирлигининг 2016 йил 12 декабрдаги 04/32-1237-сон маълумотномаси).
Илмий натижаларнинг қўлланилиши фермер хўжаликлари ҳудудларида
гидрогеологик қудуқларни автоматик равишда ер ости сувлари сатҳи ва
ҳарорати ўлчаш асосида гидрогеологик тизимлар геофильтрация
жараѐнларининг математик моделларини амалда жорий этиш ҳисобига
мониторинг ва самарали бошқарув қарорларини қабул қилиш тизимини
шакллантириш имконини берган;
экин майдонлари ва сув хўжалик соҳаси тузилмасини мақбуллашда сув
хўжалик шароитидан келиб чиқиб математик моделлаш ва геоахборот
тизимлари, ер ости суви сатҳини пасайтириш чора- тадбирлари ва
мелиоратив самарадорлигини ошириш учун ер ости гидросфераси
мониторингида холислик ва тезкорликни таъминловчи автоматлашган
қурилма-дастурий воситалар Охангарон ва Тошкент олди режим
станцияларида жорий қилинган (Ўзбекистон Республикаси Ахборот
технологиялари ва коммуникацияларини ривожлантириш вазирлигининг
2016 йил 21 ноябрдаги 33-8/6338-сон маълумотномаси). Илмий-тадқиқот
натижаларининг қўлланилиши ер ости гидросферасида сув хўжалик
шароитларининг
ўзгариш
ҳолати,
ифлосланишларнинг
тарқалиш
динамикасини баҳолаш имконини берган;
ер ости сувларидан фойдаланиш ҳамда унинг ҳолати тўғрисидаги аниқ
ва тезкор, автоматик мониторинг юритилиши Жанубий Қозоғистон
гидрогеология мелиоратив экспедициясида жорий қилинган (Қозоғистон
Республикаси Қишлоқ хўжалиги вазирлиги Сув ресурслари қўмитасининг
2016 йил 4 ноябрдаги 01/305-сон маълумотномаси). Илмий-тадқиқот
натижаларининг қўлланилиши ер ости гидросфераси мониторингида
холислик ва аниқликни оширган, сув таъминотида 15–18% мелиоратив
самарадорликни кўтарган; математик моделлаш натижалари асосида ер ости
суви сатҳини пасайтириш чора-тадбирлари ишлаб чиқилган ва қишлоқ
хўжалик экинлари ҳосилдорлигининг 10–15% ўсишига имкон яратган.
Тадқиқот натижаларининг апробацияси.
Мазкур тадқиқотнинг
назарий ва амалий натижалари 7 та халқаро ва 10 та республика илмий
амалий анжуманларида маъруза қилинган ва муҳокамадан ўтказилган.
Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши.
Тадқиқот мавзуси
бўйича жами 100 та илмий иш чоп этилган, жумладан, 1 та монография,
Ўзбекистон Республикаси Олий аттестация коммисиясининг докторлик
диссертациялари асосий илмий натижаларини чоп этишга тавсия этилган
илмий нашрларда 30 та мақола (25 та республика ва 5 хорижий журналларда)
12
63 та маъруза ва тезислар ҳамда 6 та ЭҲМ учун яратилган қурилма дастурий
воситаларни қайд қилиш гувоҳномаси олинган.
Диссертациянинг тузилиши ва ҳажми.
Диссертация кириш, бешта
боб, ҳулоса, фойдаланилган адабиѐтлар рўйҳати ва иловалардан иборат.
Диссертациянинг ҳажми 200 саҳифани ташкил этади.
ДИССЕРТАЦИЯ ИШИНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ
Кириш
қисмида ўтказилган тадқиқотларнинг долзарблиги ва зарурлик
даражаси асосланган, мақсад ва вазифалар, тадқиқот объекти ва предмети
тавсифланган, республика фан ва технологиялари ривожланишининг устувор
йўналишларига мослиги кўрсатилган, тадқиқотнинг илмий янгилиги ва
амалий натижалари баѐн қилинган, олинган натижаларнинг илмий ва амалий
аҳамияти очиб берилган, тадқиқот натижаларнинг амалиѐтга татбиқи, нашр
этилган ишлар ва диссертация тузилиши бўйича маълумотлар келтирилган.
Диссертациянинг
«
Геоахборот
технологиялари
асосида
гидрогеологик жараѐнларни моделлаштириш муаммоларининг ҳозирги
ҳолати
» деб номланган биринчи бобида гидрогеологик жараѐнларни
математик моделлаштиришнинг ҳозирги ҳолати ва уларни геоахборот
технологиялари асосида такомиллаштириш масалаларининг таҳлили
келтирилган. Йўналиш масалаларининг қўйилиши, тадқиқотни амалий
қўлланиш объектларини танлаб олиш, объектни идентификациялаш,
башоратлаш ва қарор қабул қилиш, ташкиллаштириш омиллари,
автоматлаштирилган моделлаштириш тизимининг тузилиши ва функциялари
таҳлили каби тушунчалар ѐритилган.
Компьютер техникаларининг жадал тараққиѐти, ахборот технологиялари
ва математик усулларнинг муфассал маълумотларни қайта ишлаш
технологиялари каби, геология, гидрогеология ва геоэкологияда илмий
тадқиқотлар ва ишлаб чиқариш хусусиятларини бутунлай ўзгартирди. Геоло
гияда моделлашнинг асосий масалалари, моделлаш услубларининг техноло
гик самарадорлигини юқори кўтарди, унинг бажарувчилик тизими фаолияти
доираси кенгайиб, ишлаб чиқариш намуналарига, янада муҳим ва мураккаб
жараѐнлар ва объектларни моделлаштиришга зарурият пайдо бўлди.
Адабиѐтлар шарҳи ва гидрогеологик жараѐнларини моделлаштириш
масалаларида, фундаментал ва амалий тадқиқотлар натижалари, гидрогеоло
гик жараѐнларини сонли моделлаштириш борасидаги олиб борилган илмий
ишларга таяниб, жумладан: Ф.Б.Абуталиев, В.М.Шестаков, У.У.Умаров,
И.К.Гавич, И.И.Крашин, Л.Лукнер, В.А.Мироненко, И.Х.Хабибуллаев
И.И.Измаилов, В.В.Веселов, Н.С.Огняника, А.Б.Ситников ва бошқаларнинг
геофильтрация жараѐнларини сонли моделлаштиришга оид; Ф.М. Бочевер,
Н.Н.Веригин, В.М.Голдберг, Ж.Фрид, Н.И.Плотников, П.Я.Полубаринова
Кочина, Р.Н.Усманов ва бошқаларнинг ер ости сувлари динамикаси ва
гидросферада тузлар миграцияси тадқиқотлари; А.А.Самарский,
Ф.Б.Абуталиев, В.С.Владимиров, А.П.Александров, ва бошқаларнинг амалий
дастурлар пакети ишлаб чиқиш, гидрогеологик жараѐнларини моделлашда
13
ҳисоблаш математикаси ва дифференциал тенгламаларни ечишда чекли
айирмалар схемаси усулларига бағишланган тадқиқотлари; Р.А.Акофа,
Ю.А.Воронин, Д.Росс, В.Н.Садовский, Ю.И.Черняк ва бошқаларнинг тизимли
таҳлил ва классификациялаш назариясига бағишланган тадқиқотларида;
Л.Зада, Т.Саати, Е.Мамдани, Д.А.Поспелов, М.Сугэно, Р.Н.Усманов ва
бошқаларнинг қатъиймас тўпламлар назарияси асосида суст шаклланаѐтган
жараѐнларни математик моделлаштиришга оид; А.М.Берлянт, С.В.Булгаков,
В.Я.Цветков А.В.Кошкарев, А.М.Трофимов ва бошқалар
геоахборот тизимлари интеграциясида ахборотли ва рақамли хариталарга
бағишланган тадқиқотларида кўриб чиқилган.
АҚШ, Канада, Дания, Буюк Британия, Хитой ва бошқа кўпгина
малакатларда муфассал маълумотларни тўплаш, сақлаш, қайта ишлаш ва
фойдаланиш масалаларини, муфассал маълумотларни ташкил этиш
мақсадида хукумат дастурлари доирасида амалга оширилмоқда.
Замонавий интеграциялашган геоахборот технологияларини қўллаш ва
гидрогеологик жараѐнларни математик моделлаштириш усуллари қуйидаги
имкониятларни беради:
– анъанавий усулларга таққослаганда тадқиқот муддатини қисқартиради;
–ҳисоблаш техникасини комплекс ишлатишни таъминлашни ва
самарадорлигини оширади;
– янги тадқиқот усулларини қўллаш.
Автоматлаштирилган тизимларни ташкил этилишига кенг қизиқишларга
қарамасдан, муаллиф фикрига кўра кўпгина ишлар тадқиқий йўналишда,
қатор холисона сабаблар билан ифодаланган, айнан:
– геология тармоғида режалаштирувчи ташкилотлар томонидан ана
шундай ишларнинг мақсадга йўналтирилиши суст ижро этилиши; – барча
турдаги гидрогеологик объектларнинг марказлаштирилган стандартлар
ишлаб чиқишининг йўқлиги;
– назарий тадқиқотларнинг етишмаѐтганлиги;
– математик ва ахборот таъминотини ишлаб чиқишда ва функционал
муносабатлар ўрнатишда тизимлар орасида янги боғланишларнинг йўқлиги.
Математик моделлаш усулини қўллаш амалий самара бериши мумкин,
қачонки ГАТ тизими моделлари билан ҳамроҳлигида ягона автоматлашлган
мониторинг тўри ташкил этилса. Бунинг учун турли билимларни ягона
тизимга бирлаштириш ва бу билимларни бошқаришнинг мослашувчан
имкониятларини яратилиши зарур. Бу ГАТ технологияларини эксперт
тизимлари ва иммитация моделлари билан бирлаштириш йўллари орқали
амалга ошириш мумкин.
Келажакда айнан мана шу комплекслар қуйидаги масалаларни ечишда
қўлланилади:
– ер ости сувлари ҳолатини баҳолаш, сув олишнинг бошланиш вақти ва
тугаш даражаси, фавқулодда вазиятлар ва техноген ҳолатини аниқлаш; – ер
ости сув конлари динамикаси назорати, шунингдек мураккаб метео
шароитларда, қарор қабул қилишда маълумотлар тайѐрлаш;
14
– ер ости сув конлари заҳирасини баҳолашда қишлоқ хўжалигининг
суғориш ва мелиоратив шароитларини аниқлаш;
– аниқ қарор қабул қилиш жараѐнларида сув ресурсларини
ифлосланишдан ҳимоялаш чора – тадбирлар бўйича тавсияномалар бериш.
Диссертациянинг биринчи бобида гидрогеологик объектларни тизимли
тақдим этиш масалалари, гидрогеологияда қарорлар қабул қилиш
жараѐнларини замонавий ГАТ технологиялари асосида моделлаштириш
тамойилларини интелектуаллаштириш масалалари тадқиқ қилинган.
Диссертациянинг
«Гидрогеологик объектларни математик модели»
деб
номланган иккинчи бобида тадқиқотнинг услубий хусусиятлари аниқланган,
ер ости ва ер усти сувлари билан гидравлик ўзаро боғланишларининг
геофильтрация ва геомиграция жараѐнларини математик моделлаш ва сонли
ечимлари, шунингдек сизот сувларининг текисликдаги оқимини ўрганиш
учун дастурий комплекслар ишлаб чиқилган. Гидрогеологик масалаларни
ечишни асосий ҳолатлари, бир жинсли бўлмаган ер ости сув тутувчи
қатламларини бир ва кўп қатламли тузилишдаги ер ости ва ер усти сувлари
билан ўзаро боғланишларини ҳисобга олган ҳолда, босим ости ва босимсиз
сизот сувларини текис муфассал оқимлари ностационар фильтрация
жараѐнларни математик моделлаштириш усуллари асосида, вақт ўзгариши
мобайнида чегаравий шартлар ва сув ўтказувчанлик хусусиятлари
келтирилган.
Гидродинамик моделлаштиришда тадқиқот олиб борилаѐтган ҳудудни
схемалаштириш лозим. Фильтрация ҳудудини схемалаштиришда «бир
қийматли ечимлар шарти» масалаларининг зарурлиги кўзда тутилади. Бу
шартлар қуйидагилардан иборат:
–фильтрация ҳудудининг геометрик хусусиятлари (ер ости сув тутувчи
қатлам қалинлиги, ер ости сувини ўтказмайдиган қатлам ўлчамлари, кенглиги
ва узунлиги бўйича масофа);
–фильтрация кўрсатгичларининг хусусиятларини ҳисоблаш (фильтрация
коэффиценти, босим ўтказувчанлик ва сув ўтказувчанлик); –чегаравий ва
бошланғич шартлар (чегарадаги сув ҳаракатининг башланғич вақтдаги сув
сатҳи, босим ва тузларнинг дастлабки қиймати); Моделлаштирилаѐтган ер
ости сув тутувчи комплексида сувли қатламлар тарқалган майдон ҳудудида
сув шимилишни таъминлашни ва икки ўзаро боғланган ва алоқада бўлган сув
қатламларидан оқиб ўтиши, ѐнма-ѐн ва чегарадош ер ости сув қатламларида
ѐки қатъий фильтрация режими остида ўзгаришсиз босим шартларини қўйиш
масаласи кўзда тутилган. Фильтрация ҳудуднинг ташқи ва ички чегараларида
турли ҳил: биринчи, иккинчи ва учунчи турлардаги чегаравий шартлар
мавжуд. ЭҲМда геофильтрация жараѐнларини сонли моделлаштириш учун
қуйидаги босқичлардан иборат услублар таклиф этилган: 1) масаланинг
қўйилиши; 2) гидрогеологик–мелиоратив шароитларини схемалаштириш ва
геофильтрация моделини тузиш; 3) математик моделини тузиш; 4) математик
моделни ечишнинг сонли усулни ишлаб чиқиш; 5) масалани ечишнинг
алгоритмларини ишлаб чиқиш; 6) дастурлар тузиш ва яратиш; 7)
15
кўпвариантли ҳисоблашлар ўтказиш ва эпигноз масаласини ечиш,
моделлаштириш ва амалий тадқиқотлар натижаларини таққослаш; 8)
натижавий маълумотларни таҳлил қилиш ва баҳолаш масаласини ечиш.
Фойдаланилаѐтган математик модель дифференциал тенгламалар
тизимига асосланган бўлиб, сув тутувчи қатламларни ўзаро боғловчи ҳамда
вақтга боғлиқ ҳудудий текисликдаги ер ости суви оқими динамикасини
ифодалайди ва хусусий ҳосилали параболик турда қуйидаги математик
модель кўринишга эга бўлади:
μ
+
−
δ
⎟
⎟
⎠⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
∂∂
∂
(1)
h
∂
⎜
⎝
⎛
∂∂
∂
=
t x
k h
h
⎞
⎟
+
∂
k h
h
Q
cкк
f
∂
x y
⎠ ∂
y
қуйидаги кўринишга эга бўлган бошланғич,
h(x, y, t
0
)=
ϕ
1
(x, y); (x, y)
∈
G; t
0
=0
(2)
ва чегаравий шартлар,
h(x, y, t)=
ϕ
2
(x, y); (x, y)
∈
Г
1
; t>t
0
(3)
∂
h
(
x y
)
−
(х, y)
∈
Г
2
; t>t
0
;
(4)
=
ϕ
3
kh
,
∂
n
∂
h
(
h h
)
−
γ
, (x, y)
∈
Г
3
; t>t
0
;
(5)
kh
=
в
−
∂
n
бу ерда
μ
– сув қатламининг сув бериш коэффициент (ўлчовсиз катталик);
h
(
x
,
y
,
t
)
– ер ости суви сатҳи, м;
(
x
,
y
)
∈
G
;
k
(
x
,
y
)
–фильтрация коэффи циентлари,
м/кунига;
f(x, y, t)=
Q
в
-Q
д
-Q
исп
-– инфильтрацияланувчи оқимлар ва парланиши;
ер ости ва ер усти сувларининг ўзаро боғлиқлиги қуйидаги муносабатлар
орқали ифодаланди
Q k
(
h h Ф
)
р
=
р
−
–дарѐ ва канал сувлари
сатҳи ер ости сувларини тўйинтирадиган ҳолатида;
( );
Q
д
=
k h
д
−
h Ф
–ер ости
сувларининг канал ѐки завурга (дренаж) сизилиб чиқиши ҳолатида;
Q
скв
- ер
ости сув олиш қудуғи сарфи;
Q
скв
=Q(t)
δ
(x-x
0
, у-у
0
) t>t
0
;
δ
-
Дирак функцияси;
(
x
,
y
)
(
x
,
y
)
ϕ
1
−
ϕ
3
берилган функциялари;
G
– фильтрация ҳудудини
Г
1
−
3
– силлиқ
чегараси;
γ
ер ости сувлари сатҳи ва ер усти сувларини гидрогеологик
шароитларини характерлайди;
Q
р
–дарѐдаги сув сарфи;
Q
д
–сизот сувлари
сарфи; Ф –сув оқимининг сизилиши қаршилиги ўлчови;
h
р
–дарѐ ва канал сув
сатҳи,
h
д
–завур сув сатҳи.
(1) тенгламани (2)-(5) бошланғич ва чегаравий шартлар асосида ечиш
Ф.Б.Абуталиев ва бошқалар томонидан ишлаб чиқилган сонли усуллар
ѐрдамида, дифференциалдан чекли айирмага ўтиш А.А.Самарский ва
бошқалар томонидан ишлаб чиқилган локал бир ўлчовли схемадан
фойдаланиб, сонли-айирмали схемалар ва биргаликдаги ҳайдаш (прогонка)
усулларини қўллаш асосида ҳисоблаш алгоритми ишлаб чиқилди.
Ер ости чучук сувларининг геофильтрация ва геомиграция жараѐнлари ва
уларнинг ифлосланишини, шунингдек ер ости суви қатламларининг
ифлосланган ѐки шўрланган сувли қатламлар билан ўзаро боғлиқлигида
молекуляр диффузия ва дисперсия жараѐнларини ҳисобга олиш лозим. Ер
ости сувларнинг ифлосланиш ҳолатларини моделлаштириш масаласи
қуйидаги тенгламалар тизими орқали ифодаланади:
16
h
+
−
⎟
⎟
⎠⎞
∂
∂
⎜
⎝
⎛
∂∂
h
⎞
∂
⎜
⎜
⎝
⎛
∂∂
h
μ
(6)
∂
=
t x
∂
kh
⎟
+
х y
kh
f w
⎠
∂
y
+
−
⎟
⎟
⎠⎞
∂
( ) ( )
hc
∂
∂
c
⎞
∂
∂
c
∂
wh
⎜
⎝
⎛−
⎜
⎜
⎝
⎛−
ε
(7)
n
x x y y c f
∂
0
∂
=
t x
∂
D
∂
х
v c h
⎟
+
⎠
∂
y
D
∂
y
v c h f с w c
( , , , )
t
* *
F c N
γ
=
,
, ;
yh v k
x y
∂∂
∂
∂
,
( , ,
0
) 0
N
( , , , , , )
* *
=
ϕ
γ
γ
c N c N F
* **
h
=
(8)
v k
=
∂
∂
t
х
бу ерда
h
(
x
,
y
,
t
)
– ер ости суви сатҳи, м;
с
(
x
,
y
,
t
)
– ер ости суви минераллашуви
қиймати;
x,y-
горизантал
координаталари;
k
(
x
,
y
)
–фильтрация
коэффициентлари;
, ( , ), ( , ),
x y
D D
x
D
x
D
=
λ
v v v v
=
f, w-
инфильтрацияланувчи
оқимлар ва парланиши,
c
f
-
инфильтрацияланувчи сув концентрацияси;
N(x,y,t)
-қаттиқ турдаги тузлар;
λ
-гидродинамик дисперсия параметри;
γ
*,
γ
**
- туз алмашиниш дифузияси ва химик жараѐнларни характерловчи
параметрлар;
γ
0
-константалар ва изотермалер;
ε
0
–кирувчи туз манбайи.
Ушбу (6) - (8) дифференциал тенгламалар тизими табиий ва
гидрогеологик шароитларини ифодаловчи қуйидаги бошланғич ва чегаравий
шартлар асосида ечилади
h(x,y, ) = h (x,y); c(x,y,o) = c (x,y);
0
0 0
⎭⎬⎫
(9)
N(x,y, )
=
N (x,y),(x,y)
∈
G
0
0
∂
h
⎪⎪
⎪
⎬⎫
α
β
γ
(kh
) h = (x,y t)
+
,
1 1
v c D
∂
c
∂
n
α
β
δ
( ( , , )
−
)h c x y t
+
=
2 2
2
2
2
∂
2
n
⎪⎪
⎪⎭
(10)
α
β
α
β
+
>
+
>
∈
>
0, 0, ( , ) , t 0
1
1
2
2
x y Г
бу ерда
h
0
(x,y), с
0
(x,y), N
0
(x,y), γ(x,y,t), δ(x,y,t)
– берилган функциялар;
G
–
фильтрация области,
Г
– унинг чегараси.
(6) - (8) тенгламалар тизимини (9) - (10) бошланғич ва чегаравий
шартлар асосида ечишда Ф.Б.Абуталиев, Р.Н.Усмонов ва бошқалар
томонидан ишлаб чиқилган чекли – ва векторли айирмалар усулларидан
фойдаланилди, ҳисоблаш жараѐнлари эса, А.А.Самарский томонидан ишлаб
чиқилган локал бир ўлчовли схемалар асосида амалга оширилди.
Шундай қилиб, юқорида келтирилган моделлар ва уларни амалга
оширувчи услублардан фойдаланиб, ер ости сувлари ҳолати ўзгариши,
уларнинг ер усти сувлари билан боғлиқлиги ва чучук сувларнинг сифати
ўзгариши, концентрацияси ѐки ифлосланиши масалаларини текисликда ва
вақт ўзгариши бўйича тадқиқ қилиш мумкин.
Муфассал миқѐсдаги ҳудудлар минтақавий ер ости сув оқими ўнлаб ва
юзлаб километрга чўзилади. Минтақавий ер ости суви шаклланишининг
қонуниятлари геологик тузилиши, сув тутувчи қатламларнинг таркибий
тузилиши хусусиятлари, ер ости суви оқимининг сув таъминоти ва сувни
сарфланиб бўшаши шарт шароитлари билан аниқланади. Моделлашнинг
сифатли бажарилишида ҳисоб жараѐнларининг хусусиятлари ва омилларнинг
17
йўналиши табиий ҳолатга мослиги (адекватность), дастурлаш билимини
ҳамда мураккаб гидрогеологик шароитлар ҳисобга олинган. Ушбу
ѐндашувларни амалга оширувчи дастурий восита яратилган, ҳудудий
текисликдаги ер ости суви оқимини фильтрацияси қирқимдаги (бир, икки
ўлчовли) ҳолатларни ўз ичига олувчи, сизот сувлари оқимининг чегаравий
масалаларини ечишда амалга оширувчи алгоритмлари; бошланғич
маълумотларни киритишда графикли интерфейсларидан ва уларни махсус
тузилишда сақлашга мўлжалланган дастурлар ишлаб чиқилган.
Диссертациянинг
«Гидрогеологик масалаларни ечишда геоахборот -
математик моделлаштириш»
деб номланган учинчи бобида турли
ҳусусиятга эга гидрогеологик маълумотларни йиғиш, қайта ишлаш ва
сақлашда замонавий геоахборот технологиялар асосида, сув хўжалигининг
кескин шароитлари гидрогеологик ҳолатини баҳолаш масалалари кўрилган.
Ер ости сувлари гидросферасини шаклланиш қонуниятларини аниқлаш
мақсадида муфассал таҳлиллар; обектларнинг тузилиши ѐки тақсимланиши,
шунингдек уларнинг вақт бўйича ва ўзгариш хусусиятлари; бир неча қаватли
сув тутувчи қатламларнинг алоҳида хусусиятларининг тақсимланишидаги
ўзаро боғланишнинг мавжудлиги ва уларнинг турлари; вақт мобайнида
ҳодисаларнинг ривожланиш тенденсияси таъминотида ва сув сарфи
шартларига асосан аниқланадиган (оқиб кетиши, ўсимликлар буғлантириши
ва парланишлар) аэрация ҳудудларида ер ости сувини тартибга солиш каби
масалалар ечилган.
Замонавий ГАТ технологиялар объектга йўналтирилган электрон
маълумотлар базасини яратиш (1-расм), ўзида объектнинг харитографик ва
рақамли маълумотларни қамраб олувчи топологик харитага географик
координаталари билан боғлаш имконини беради. Гидрогеологик объектлар
(ГГО) учун яратилаѐтган электрон ашѐвий ва харитографик маълумотлар
базаси (2-расм), минтақавий ГГО математик моделининг гидрогеологик
ахборот асоси деб номланади. ГАТ технологиясини жорий этиш ва ривожлан
тириш учун гидрогеологик ахборот тизими яратилди. Умумий ҳолатда ГАТ
қуйидаги қисм тизимларини ўз ичига олади:
– йиғилаѐтган маълумотни семантик моделлаштириш;
– кираѐтган маълумотни назорат қилиш учун иммитацион моделлаш;
– геометрик моделлаштириш;
– моделли ечимларни назорат қилиш учун имитацион моделлаштириш;
– вектор ва скаляр мезонлари асосида маълумотни тўғрилаш; –
интерактив моделлаштириш;
– базада сақланувчи маълумотни семантик моделлаштириш;
– ҳужжатлар таъминоти;
Гидрогелогик объектларни математик моделлаш жараѐнида замонавий
ГАТ интеграллашган ахборот тизимларини янги турларини тақдим қилиш
ролини бажаради. Бу автоматлашган тизим ўзида фактографик, харитавий ва
мавзули маълумотлар базасини катта қисмини ташкил қилиб, модель ва
ҳисоб функцияларини боғлаш ва уларни манипуляция қилиш, ҳамда натижа-
18
Маълумотлар Усуллар Моделлар Баҳолашлар Тафсилотлари
Фазовий
Аниқловчи
Метамаълумотлар
Тақдимотлари
е
Бошланғич
Аслидан
Илдиздан
Акслантириш, боғлашниш
Туғри бурчакли
Умумий
Учбурчакли
Бошқарув тизими
Вектор маълумотлари
Макет маълумотлари
Маълумотлар базаси
Нуқтавий
Чизиқли
Майдонли
Мунтазам
Градиенли
Палитрали
Кўриниши
Муносабати Ўзаро
алоқаси
Боғланишлар
Тартибланиш
Саноқлар
Иерархик
Тармоқли
Реляцион
Растрли
Векторли
Мавзули
Мослиги
Ўхшашлиги
Ишончлилиги
Дифференциал
Интеграл
Функционал
Маълумотлар
Ҳолатлар
Мутоносиблик
Сақлаш
Қайта ишлаш
Фойдаланиш
Ҳоссаси
Процедуры
Ўзаро
ҳаракати
Схемалар
Тизимлар
Технологияла р
Бошланиш
Расм 1. Геоахборот тизимининг тузилмаси
Тамом
Расм. 2. Геоахборот - математик моделлаштириш усуллари билан гидрогеологик
масалаларни ечиш алгоритмлари схемаси
19
ларини муфассал харитий малумотларга ўтказиш, булар асосида турли
қарорлар қабул қилиш ва назорат ўрнатиш имконини беради.
Диссертациянинг
«Гидрогеологик жараѐнларни моделлаштириш
тизимининг автоматлаштирилган ахборот таъминотининг технологик
жиҳатлари»
деб номланган тўртинчи бобида реал вақт тизимида ер ости
гидросферасини гидрогеологик хусусиятларини автоматлашган ўлчаш ва
қайд этиш қурилмасини яратиш таклиф қилинган ва у қуйидаги ҳолатларда
математик моделлар ахборот тизими базаси сифатида қўлланилади: –грунт
сувлари қатламларини ҳолати мониторинги;
–ер ости гидросфераси ифлосланиш оқибатларини баҳолаш; –ер
ости сувларини эксплуатацион заҳираси ва ресурсини баҳолаш;
–ифлосланиши мумкин бўлган ҳудудларда сув сифати назорати;
–ифлосланган майдонларни ўрганиш;
–фильтрация – тажриба жараѐнларидаги ўлчов ишларни олиб бориш;
–сув қатламларининг гидравлик хусусиятларини баҳолаш;
–сув қатламларининг ўзаро таъсирини мониторингини юритилиши; –сув
сатҳи ўзгаришининг салбий оқибатларини экологик баҳолаш; Илмий
тадқиқот, тажриба ва назорат ишлари асосида қурилманинг барча
ташкил этувчи қисмлари ва уларнинг ўзаро боғланишли муносабатлари,
ўзгариш меъѐрларда ишлаш кўрсаткичлар асосида ер ости сувлари сатҳини
ўлчовчи автоматлашган қурилманинг принципиал схемаси таклиф қилинган.
Ушбу автоматлаштирилган сув сатҳини ўлчовчи қурилма ер ости
гидросферасининг асосий режим ташкил этувчи барча хусусиятларини
ўлчашни автоматлаштириш имконини бериб, у ўлчов назорати элементлари
ва юқори сезувчанлик, ўрнатилган электроника схемаларини ишлатилиши,
юқори аниқликда ва сезувчанлик жиҳозлари билан таъминланган.
Қурилманинг метрологик хусусиятлари.
Ер ости суви сатҳи 100 м
чуқурлигигача ўлчанади; сатҳни ўлчаш диапазони – 0 дан 20 м; ўлчовларнинг
асосий фаоллигининг чегараси 2,%; хароратни ўлчаш диапазони – 0 дан 80
градус С
0
, ҳарорат ўзгаришининг асосий хатолигининг чегараси = 2,5%.
Автоматлаштирилган
қурилманинг
ишлаб чиқилиши муаллиф
раҳбарлигида ўтказилган, муаллиф – ишлаб чиқарувчи ишчи ҳужжатлар
комплектини, чизмаларни ва намуналарни тақдим этган.
Ер ости суви мониторингини симсиз тармоққа улаш мақсадида
қуйидаги тавсиялар таклиф этилган: ер ости суви кўрсаткичларини қайд
қилиш
комплекс
ечимини
топиш;
қабул
қилувчи
трансиверлар;
маълумотларни ва дастурий таъминотни йиғиш воситалари; майдонда
маълумотларни йиғиш жараѐнининг юқори самарадорлиги, 70% га (одатдаги
усуллардан самаралироқ); инсон омиллари ўлчов жараѐнидан ҳолилиги
туфайли маълумотларнинг юқори даражада аниқлиги амалга оширилади.
Диссертациянинг
«ГАТ технологиялари асосида минтақавий гидро геолик
объектларининг геофильтрацион жараѐнларини моделлаш»
деб
номланган бешинчи бобида ишлаб чиқилган ГАТ технологиялари
концепцияси қўлланиш тажрибаси келтирилган. Бу тажриба Ўзбекистон
Республикасининг алоҳида ҳудудлари мисолида кўрсатилган. Ер ости ва ер
20
устидаги сувларининг ўзаро боғлиқлигини яхлит функцияларини тадқиқот
этишда ички ва ташқи боғланишларнинг динамикасини аниқлаш зарур сув
кириб келувчи майдонларининг ўзаро таъсир кўрсатиши, ўтиш ва чиқиш,
баланснинг турли элементлари, уларнинг ташки ва табиий омиллар билан
боғланиши. Шу сабабли, гидрогеологик объектларни фазовий тасаввур нуқтаи
назаридан кўриб чиқишда, ички ва ташқи боғланишларни аниқлашда ва ГГО
ни ўзаро боғланган элементлар кўплиги сифатида тақдим этишда, геоахборот
таҳлилдан фойдаланиш мақсадга мувофиқдир.
Фарғона водийси ер ости сувлари конларининг гидрогеологик-ахборот
асоси таклиф қилинди. Гидрогеологик ахборот асоси реал материаллар хари
таси, кузатув ва сув олувчи қудуқларининг жойлашиши, буғланиш ва сув
шимилишининг тақсимланиши, дарѐлар, каналлар, зовурлар бўйича маълу
мотлардан иборатдир. Фарғона водийси геология тузилмаси, геоморфологик
ва гидрогеологик хусусиятлари бўйича мустақил биринчи даражали сув
балансли ҳудуди ҳисобланган. Фарғона водийси турли даражадаги ер ости
сув тизимлари–яъни ер ости сув конларига бўлинади.
Фарғона водийси ер ости сув конларининг минтақавий математик моде
ли ишлаб чикилди. Сув хўжалиги шароитларининг ўзгаришларини ҳисобга
олиб истиқболли заҳираларини баҳолаш учун ишлаб чиқилган моделлашти
риш дастурлари асосида Фарғона водийси ер ости сув конларининг ҳозирги
ҳолати бўйича натижалар олинди ва водийнинг сув билан таъминланганлик
даражасини ошириш мақсадида ер ости сувларининг экинларни суғориш
учун фойдаланиш таклифлари берилган.
Ўзбекистон Республикаси миқѐсида Фарғона водийси ҳудудида ер ости
ичимлик суви конларини сизилиш хусусиятларининг муфассал тақсимланиш
қонуниятлари ўрнатилган. Табиий ва техноген объектларни ўрганишдаги
бошланғич ахборотлар таҳлили (3-5 расм), схемалаштириш жараѐнлари нати
жалари, бошланғич ва чегаравий шартлар ишончлилик аломатлари
асосланган. Ер ости сувлари балансини аниқлаш, геофильтрация жараѐнлар
ини моделлаш тадқиқот услублари ишлаб чиқилган ва бу орқали ер ости сув
Расм 3. Ҳудуд
ер ости сувлари сатҳи ва минераллашуви ҳаритографик маълумотлари
21
АБ
Расм. 4. Фарғона водийсининг минтақавий гидрогеологик моделини
А- умумий
кўриниши; Б- кузатув ва сув олиш қудуқлари жойлашиши
Расм 5. Моделлаш натижасида олинган ер ости ва ер усти суви ресурсларини
комплекс равишда ишлатлиши схематик харитаси.
1-дарѐ, 2-канал, 3-сув конлари
чегараси, 4-ер ости сувлари; 5 -ер ости ва ер усти сувлари комплекс равишда; 6- ер усти сувлари
тутувчи қатламларнинг гидрогеологик хоссаларини ҳисоблаш бўйича
тажрибалар ўтказилган. Бошланғич ва чегаравий шартларнинг асосланиши ва
хусусияттлари қаралган.
Халқ хўжалигининг барча объектларида қизғин жорий қилинаѐтган,
қирқим ва текисликда фильтрация хусусиятларининг ўзгарувчанлик ва
тузилмасини акс эттирувчи замонавий ГАТ технологиялар асосида геоах
борот тизимларини яратишнинг тамойили ва аломатлари ишлаб чиқилган.
Амударѐ қуйи оқимининг «Хоразм воҳаси гидрогеологик-ахборот модели»
бўлимида ГАТ ни қўллаб халқ хўжалигида муҳим аҳамиятга эга бўлган турли
хил гидрогеологик масалаларни ечиш жараѐнларида ишлаб чиқилган ва
такомиллаштирилган гидрогеологик-ахборот моделининг назарий, услубий
ва технологик асоси баѐн қилинган. Бу бўлимда тадқиқотнинг асосий
ҳолатларини ѐритувчи муайян ҳудудларда олинган натижалар келтирилган.
Хоразм воҳаси гидрогеологик-ахборот модели ер ости сувларининг
ҳолатини акс эттирувчи электрон ашѐвий ва харитографик маълумотлардан
22
тузилган. Бу эса фермер хўжаликларига ўз ҳудудлари бўйича гидрогеологик
маълумотларни олиш имкониятларини беради.
Хоразм вилоятининг 1:200000 миқѐсидаги маъмурий - ҳудудий бўлиниш
топографик харитаси, геологик ва морфогенетик комплекси, гидрогеологик ва
гидрологик хариталари таянч асос сифатида олинган бўлиб, булар минтақавий
ва локал даражаларига мувофиқдир. Таянч асосли хариталар негизида бошқа
барча харитографик маълумотлар ер ости сувлари ҳолатини ўрганиш ва
фойдаланиш мақсадида жадваллар атрибутив ва муфассал далил ашѐвий
ахборотлар кўринишида тизимлаштирилган.
Электрон хариталар тузиш ахборот таъминоти технологиялари ўзида;
маълумотлар базасини яратиш ва юритиш, харитографик маълумотларни
кодлаш ва синфлаштириш тизими, рақамли баѐн қилиш қоидалари асосида
тасвирларни кўриниши, рақамли хариталарнинг ишчи қатламларини яратиш ва
таҳрир қилиш, шакллантириш ва сақлаш, рақамли хариталарнинг шартли
белгилар тизими ва маълумотлар формати, амалий ахборотлаш ва ҳисоб
масалаларини (рельеф баландлигини ҳисоблаш, жойларнинг қирқимини тузиш,
нуқтада баландлик ва координаталарни аниқлаш, узунлик, азимутлар) ечишда
фойдаланувчиларга интерфейс қулайлаштирилган.
Маълумотларнинг ахборот базаси табиий ва техноген омилларни, сув
ҳўжалик вазиятлари ҳолатини аниқловчи, тадқиқот олиб бораѐтган объектнинг
гидрогеологик шароитларини ўз ичига олади. Хоразм вилояти мисолида фермер
ҳўжаликларининг экин майдонларини суғориш учун ер ости сув ресурсларидан
оқилона фойдаланишда, ер ости суви гидросфера-сининг гидрогеологик
ахборот тизими (бошқарув модели) ишлаб чиқилган ва яратилган, ГАТ
технологиялари асосида гидрогеологик ахборот тизимининг яратилиши баѐн
қилинган, тузилиши ва математик дастурий таъминоти, ҳар бир йилнинг
сувлилигига қараб, суғориш учун мукаммаллашган ер ости сувларини
олишнинг мумкинлиги асосланган ва ишлаб чиқилган.
ХУЛОСА
«Минтақавий гидрогеологик тизимларнинг геофильтрация жараѐнларини
математик моделлаш» мавзусидаги докторлик диссертацияси бўйича олиб
борилган тадқиқотлар натижасида қуйидаги хулосалар тақдим этилди:
1. Минтақавий хусусиятли гидрогеологик жараѐнларни моделлаштириш
муаммоларининг ҳозирги ҳолатининг таҳлили, моделлаш услубларини
ривожланиши ва реал вақт режимида ахборот таъминотини ишлаб чиқиш ҳамда
замонавий ГАТларнинг интеграцияси асосида минтақавий гидрогеологик
ҳудудларнинг
геофильтрация
жараѐнларини
математик
моделлашнинг
такомиллашган услубларини ишлаб чиқилиши сув ресурслари муҳофазаси,
оқилона фойдаланиш ва бошқариш муаммоларни ҳал қилишда ахборот
технологияларнинг истиқболларини аниқлаб беради.
2. Гидрогеологик ва мелиоратив тадқиқотларнинг махсуслиги ва ўзига
хослигини ҳисобга олиб ГАТ технологиялари асосида математик моделларни
қуриш ва тизимли таҳлил қилининиши ҳамда амалий гидрогеологик
тадқиқотларда ГАТ технологияларидан фойдаланишнинг асосий йўналиши
синфлашган маълумотлар геобазаси тузилиши, гидрогеологик тизимларга
жорий қилиш модуллари ва компонентларини танлаш имконини беради.
23
3. Минтақавий геоахборот моделларини ишлаб чиқилиши ва маълумотлар
геобазасининг тузилиши ГАТ технологияларидан фойдаланиб рақамли геологик
– гидрогеологик хариталар тузиш ва улар асосида ер ости ва ер усти сувлари
сифати ѐмонлашишидан ва ифлосланишидан ҳимоялаш чора
тадбирлари тавсиялар ишлаб чиқишда ва бошқаришга хизмат қилади. 4. Ер ости
суви мониторингини ташкил қилиниши ва юритилиши, режалаштириш,
самарали қарор қабул қилиш омилларини аниқланиши ва асосланиши,
масофадан туриб ахборотларни ўлчаш, йиғиш ва бошқариш, электрон
автоматлашган ўлчов қурилмаларидан маълумотларни узатиш ва қабул қилиш
тизимининг ишлаб чиқилиши ва жорий қилининиши қурилма дастурий
воситалар асосида ер ости суви мониторингини автоматлаштириш
хусусиятлари ер ости гидросферасининг шаклланиши ва мониторингини
автоматлаштирилган маълумотлар базаси яратиш имконини беради. 5. Қатор
технологик жараѐнларни бирлаштирувчи автоматлаштирилган геоахборот
тизимлари, ер ости ва ер усти сувларининг ўзаро боғланишларини ҳисобга
олувчи гидрогеологик жараѐнларни моделлаштириш тизимлари, шунингдек
турли ҳил юкламали харитавий ахборотларни тезкор тасвирлаш тақдимоти
асосий гидрогеологик параметрларни автоматлаштирилган ўлчаш натижасида
олинган маълумотларни муфассал таҳлилини амалга оширувчи янги
технологияларни яратиш имконини беради.
6. Сув олиш иншоатлар тизими ишлаши даврида, ер ости ва ер усти
сувларининг
ўзаро
боғлиқлигини
ҳисобга
олувчи
геомиграция
ва
геофильтрация жараѐнлари моделларини сонли ечими, унинг алгоритми ва
комплекс дастурлаш таъминоти ва математик моделини яратилиши ва жорий
қилиниши Фарғона водийси ер ости сув ҳавзаларининг геофильтрация
жараѐнларини математик модели ишлаб чиқилиши, бошланғич ва чегаравий
шартлар асосланишига, ахборот массиви тузилиши, уч қатламли модел
параметрлари аниқланиши, табиий ва техноген камсувлик йиллари таъсиридаги
сув танқислиги шароитида суғориладиган ҳудудларни сув таъминотини ошириш
мақсадида ва ҳалқ хўжалигида комплекс фойдаланиш истиқболини аниқлашда,
ер ости сувлари баланси ҳамда заҳира ресурсларини асослаш
бўйича минтақавий гидрогеологик жараѐнларни математик модели қуйидаги
масалалар ечилишига имкон яратади:
а) Фарғона водийсида ер ости сув ҳавзалари бўйича табиий ва эксплуатация
ресурслари (заҳираси) баҳоланишини;
б) ер ости сувини кўп мақсадли фойдаланишда сизот ва босим остидаги
сувларни ўзаро алоқаси аниқланишини (хўжалик ичимлик суви, техник ва
ишлаб чиқариш учун сув таъминоти, тик дренаж ва ҳ);
в) Фарғона водийси текислик қисмидаги ер ости сув конларининг экинларни
суғориш учун қуйидаги ер ости сув конларининг ирригация грунт сувлари
эксплуатация заҳираси баҳоланиши: 1) чиқарма конуслари олди сув ҳавзаси
Норин, Майлисув, Қораунгур, Сўх, Исфара; 2) тоғолди сув ҳавзаси Андижон –
Шаҳрихон, Олтиариқ – Бешолиш, Сирдарѐ ва бошқалар.
7. Суғориладиган майдонларнинг геологик, гидрогеологик, гидрологик,
мелиоратив ва сув хўжалик шароити бўйича харитографик материаллар
яратилиши асосида Хоразм воҳаси сув ресурсларини самарали ишлатилишини
башоратлаш, бошқариш, ахборот–маълумотлар учун гидрогеологик – ахборот
тизими яратилиши масалалари ўз ечимини топади.
24
НАУЧНЫЙ СОВЕТ DSc.27.06.2017.Т.07.01 ПО ПРИСУЖДЕНИЮ
УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ ПРИ ТАШКЕНТСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ДЖУМАНОВ ЖАМОЛЖОН ХУДАЙКУЛОВИЧ
«МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ГЕОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ РЕГИОНАЛЬНЫХ
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ»
05.01.07 – Математическое моделирование. Численные методы и комплексы программ.
АВТОРЕФЕРАТ ДОКТОРСКОЙ (DSc)
ДИССЕРТАЦИИ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ НАУКАМ
Ташкент – 2017
25
Тема докторской (DSc) диссертации зарегистрирована в Высшей аттестацион
ной комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан за № B2017.1.DSc/Т4
Диссертация выполнена в Ташкентском университете информационных технологий.
Автореферат диссертации на трех языках (узбекский, русский, английский (резюме)) размещен на
веб-странице научного совета (www.tuit.uz) и Информационно-образовательном портале «Ziyonet»
(www.ziyonet.uz).
Научный консультант: Хабибуллаев Иброхим
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: Ван Нор Азмин Сулейман
доктор технических наук, профессор (Малайзия)
Гулямов Шухрат Маннопович
доктор технических наук, профессор
Мухамедиева Дилноз Тулкиновна
доктор технических наук, профессор
Ведущая организация: Научно-исследовательский институт ирригации и водных проблем
при Ташкентском институте инженеров иррига
ции и механизации сельского хозяйства
Защита диссертации состоится « » _________ 2017 г. в _____ часов на заседании научно го
совета DSc.27.06.2017.Т.07.01 при Ташкентском университете информационных технологий.
(Адрес: 100202, Ташкент, ул. Амира Темура, 108. Тел.: (99871) 238-64-43; факс: (99871) 238- 65-52;
e-mail: tuit@tuit.uz).
С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном центре Ташкентского
университета информационных технологий (регистрационный номер №______). Адрес: 100202,
Ташкент, ул. Амира Темура, 108. Тел.: (99871) 238-65-44.
Автореферат диссертации разослан « » _________ 2017 года.
(реестр протокол рассылки №___ от « » _________ 2017 года.)
Р.Х.Хамдамов
Председатель научного совета по присуждению
учѐных степеней, д.т.н., профессор
Ф.М.Нуралиев
Ученый секретарь научного совета по
присуждению учѐных степеней, д.т.н.
Н.Равшанов
Председатель научного семинара при научном
совете по присуждению учѐных степеней, д.т.н.
26
ВВЕДЕНИЕ (аннотация докторской диссертации)
Актуальность и востребованность темы диссертации.
На сегодняшний
день в мире для обеспечения растущих потребностей населения к питьевой
воде важное значение приобретает эффективное использование ресурсов
пресных подземных вод. «Мировые запасы воды составляют 97% соленых
вод, пресные 3%. 68% источников питьевой воды сосредоточены в ледниках,
лишь 2% пресных вод находятся в реках и в поверхностных озерах, что со
ставляет 93 тыс. км
3
. В подземной гидросфере находятся 30% источников пи
тьевых вод»
3
. Поэтому, в исследовании состояний подземной гидросферы и
рационального использования подземных вод на основе геоинформационных
систем (ГИС) составление и использование картографических баз данных,
мониторинг автоматизированного измерения, совершенствование методов
математического моделирования процесссов геофильтрации являются акту
альными вопросами. В развитых странах, в том числе США, Германия, Кана
да, Дания, Япония, Франция, Россия в управлении процессами и явлениями,
происходящими в сложных гидрогеологических условиях, широко исполь
зуются компьютеризированные измерительные приборы, ГИС-технологии и
методы математического моделирования.
После приобретения независимости в нашей Республике, широко осу
ществляются мероприятия по оценке ресурсов подземных вод и ведению эф
фективного мониторинга, методам наблюдений процессов и событий, проис
ходящих в сложных гидрогеологических условиях на базе компьютеризиро
ванных автоматических измерительных приборов, достигнуты результаты по
развитию и реализации на основе интеграции методов математического мо
делирования с ГИС-технологиями. В этой сфере, необходимо отметить, что
проведены ряд научно-исследовательских работ по информационному обес
печению математического моделирования геофильтрационных процессов ре
гиональных гидрогеологических систем, направленных на совершенствова
ние замера параметров подземной гидросферы на основе автоматическых
измерительных устройств, позволяющих оперативно определить состояние
гидрогеологических объектов.
В мире по разработке системы математических моделей геофильтраци онных
процессов регионального характера на основе ГИС-технологий и опе
ративного анализа изменения уровня грунтовых вод, и при необходимости
создание системы оптимального управления ресурсов подземных вод имеет
важное значение. В этом направлении, изучение геофильтрационных
процессов методами математического моделирования, особенно в годы ма
ловодья роль подземных вод в водных ресурсах и учет их взаимосвязи с
поверхностными водами, изучение гидрогеологических характеристик
месторождений подземных вод, обоснование режимов гидротехнических
сооружений и мелиоративная водообеспеченность, загрязнение подземных
вод и ликвидация засоленности сельскохозяйственных площадей,
наблюдение состояний гидро-геологических обьектов автоматизированными
методами и комплексом аппаратно–программных средств, совер-
3
http://www.water.usgs.gov/edu/watercycleuzbek.html#runoff
27
шенствование интеллектуальных систем и обоснование принятия решений о
рациональном использовании водных ресурсов считаются одним из
основных задач.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит
выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Респуб
лики Узбекистан №ПП-1730 от 21 марта 2012 года «О мерах по дальнейшему
внедрению и развитию современных информационно-коммуникационных
технологий», №ПП-2954 от 4 мая 2017 года «О мерах по упорядочению кон
троля и учета рационального использования запасов подземных вод на 2017-
2021 годы», постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан
№82 от 19 марта 2013 года «Об утверждении Положения о порядке водо
пользования и водопотребления в Республике Узбекистан, а также в других
нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Соответствие исследования приоритетным направлениям развития
науки и технологиям республики.
Данное исследование выполнено в
соответствии с приоритетными направлениями развития науки и технологий
республики IV. Развитие информатизации и информационно
коммуникационных технологий, V. Сельское хозяйство, биотехнология,
экология и охрана окружающей среды.
Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации
4
.
Научные исследования, направленные на разработку математических моде
лей региональных геофильтрационных процесссов для различных условий по
сложности формирования подземных вод в плане и разрезе, для одно- и мно
гослойного строения водоносных пластов, научные исследования,
направленные на разработку методов осуществляются в ведущих научных
центрах и высших образовательных учреждениях мира, в том числе, United
States Gelogy Servey–USGS, ESRI inc., (США), Geological Survey of Denmark
and Greenland, Danish Hydraulic Institute (Дания), Federal Institute for
Geosciences and Natural Resources, German Research Centre for Geosciences
(Германия), Advanced Industrial Science and Technology (Япония), Chinese
Academy of Geological Sciences (Китай), Schlumberger Water Services, GIS and
Geomatics Resources (Канада), Institute of Environmental Enginering System
(Польша), Institute of Geology and Mineral Exploration (Греция), Indian Institute
of Remote Sensing (Индия), Geological Survey of the Netherlands
(Нидерланды), Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (Южная
Корея), General Directorate of Minerals Research and Exploration Institute of
Turkey (Турция), Всероссийский научно-исследователский институт гидро
геологии и инженерной геологии (Россия), Ташкентский университет
информационных технологий и Институт гидрогеологии и инженерной
геологии (Узбекистан).
4
Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации проведен на основе нижеприведенных и
других источников: https://www.researchgate.net/home, http://www.worldscientific.com/action/showPublications/
http://www.euroscience.org/category/news/, https://www.scientific-american.com/tech/, J.C.Refsgaard «Operational
Water Management»,EWRA: Netherlands, 1997. -p.474. В.А.Кирюхин «Региональная гидрогеология» Санк
Петербург. СПб. 2005. с.334
28
В результате исследований, проведенных в мире по проведению
автоматизированного мониторинга определения состояния подземных вод и
оценки их формирования методами математического моделирования,
создания базы данных с помощью геоинформационных технологий получен
ряд научных результатов, в том числе: разработан комплекс методов
моделирования геофильтрационных процессов подземных вод (Brigham Yong
University, США), разработан комплекс программных продуктов для
моделирования управления водных ресуросв (Ground Water Vistas, Дания),
цифрового картографирования, разработаны программные комплексы и
созданы картографические геобазы данных обработки и их визуализации
(GIS & Geomatics, Schlumberger Water Services, Канада), разработаны
программные обеспечения по ведению автоматизированного мониторинга
подземных вод (Eijkelkamp agrisearch equipment, Нидерланды); разработаны
программные обеспечения при решении дифференциальных уравнений
численными и разностными методами моделирования геофильтрационных и
геомиграционных процессов (ВСЕГИНГЕО, Геолинк консалтинг, Россия).
В мире, по применению конечно-разностных и численных методов
моделирования геофильтрационных процессов подземных вод по ряду прио
ритетных направлений проводится ряд исследований: на основании числен
ного решения дифференциальных уравнений паробалического типа описы
вающие геофильтрационные и геомиграционные процессы, совершенствво
вание методов моделирования, развития единого вычислительного комплек
са, позволяющего интеграцию при математическом моделировании регио
нальных гидрогеологических систем; разработка методов моделирования
территорий со сложными гидрогеологическими условиями на примере тер
ритории взаимосвязи между зонами формирования, транзита и разгрузки
подземных вод; разработка методики моделирования фильтрации подземных
вод в зоне перехода от однослойного к многослойной и взаимосвязи между
водоносными горизонтами по вертикали.
Степень
изученности
проблемы.
Вопросам
разработке
и
совершенствованию
методики
применяемого
математического
моделирования гидрогеологических процессов для решения задач, связанных
с обоснованием ирригационно-мелиоративных решений, оценкой запасов и
ресурсов, а также охраной подземных вод, посвящены работы Н.Н.Веригина,
А.А.Самарского, Ф.Б.Абуталиева, И.К.Гавича, Ж.Фрида, С.Ф.Аверьянова,
Я.Бэра, В.М.Шестакова, И.И.Крашина, В.М.Мирласа, П.Я.Полубаринова
Кочина,
Д.Виста,
L.M.Milne-Thomson,
Н.С.Огняника,
У.У.Умарова,
J.C.Refsgaard, И.Хабибуллаева, В.В.Веселова, Л.Лукнера, В.М.Голдьберга,
W.Kenzelbach, М.Б.Баклушина, Р.Н.Усманова, В.М.Мирласа, П.П.Нагевич,
О.В.Чеботаревой, И.Н.Грачевой и др.
В этих научных исследованиях рассмотрены вопросы по изучению гео
фильтрационных и геомиграционных процесссов для различных условий по
сложности формирования подземных вод в безнапорных и напорных, в плане
и в разрезе, как для однослойного, так и для многослойного строения водо
носных пластов, а также прогнозирование и оценки состояния подземной
29
гидросферы в различных начальных и граничных условиях. В настоящее
время возникают проблемы в методологии математического моделирования
гидрогеологических процессов с учетом территориального характера распре
деленности параметров и элементов режима гидрогеологических объектов,
комплексного анализа на основе геоинформационной технологии, а также
ведения автоматизированного мониторинга подземной гидросферы, разра
ботки методов интеграции моделирования и современных ГИС-технологий.
Информационное обеспечение математических моделей крупных гидро
геологических объектов, позволяющих оперативно определять состояние
гидрогеологических объектов зависит от степени автоматизации измерений
параметров характеристик подземной гидросферы. Вместе с тем, вопросы
разработки устройств автоматизированного измерения уровня и температуры
подземных вод, создания геоинформационной базы данных, на основе
исходной гидрогеологической информации моделирования гидрогеологиче
ских процессов с учетом территориально привязанных гидрогеологических
условий, пространственного анализа результатов, создания оперативной ви
зуализации картографической информации и разработки рекомендаций для
принятия решений, связаны с решением ряда методологических, организаци
онных и научных задач.
Связь
диссертационного
исследования
с
планом
научно
исследовательских работ высшего образовательного или научно
исследовательского учреждения, где выполнена диссертация.
Диссертаци
онное исследование выполнено в соответствии с научно-исследовательскими
темами
Ташкентского
университета
информационных
технологий,
Государственного предприятия “Институт ГИДРОИНГЕО” и “Комитет
координации развития науки и технологии” при Кабинете Министров
Республики Узбекистан в рамках научно-исследовательской темы ИТД-А7-
067 «Разработка гидрогеологических основ управления водных ресурсов в
бассейне р.Сырдарьи в пределах Ферганской долины с помощью ГИС»
(2009-2011 гг.), ИТД-И-2012-3-5 «Разработка и внедрение гидрогеолого
информационной основы рационального использования подземных вод для
орошения фермерских хозяйств (на примере Хорезмского оазиса)» (2010-
2011 гг.), И-2012-3-7 «Создание современных цифровых гидрогеологических
3D моделей по месторождениям подземных вод Республики Узбекистан для
обработки результатов геологоразведочных работ, оценки ресурсов и рацио
нального использования» (на примере долины р.Ахангаран), (2012-13 гг.),
НИР-ОКР № 401 «Разработка устройства автоматизированного измерения
уровня и температуры подземных вод в гидрогеологических скважинах»
(2011-2013 гг.).
Целью исследования
является повышение эффективности методов
математического
моделирования
геофильтрационных
процессов
региональных гидрогеологических систем.
Задачи исследования
:
анализ современного состояния проблемы моделирования гидрогеоло
гических процессов регионального характера, включая вопросы развития ме-
30
тодологии моделирования и разработка информационного обеспечения в ре
жиме реального времени;
совершенствование исследования методов математического моделиро
вания геофильтрационных процессов региональных гидрогеологических си
стем на основе интеграции современных геоинформационных технологий;
разработка принципов формирования геоинформационных систем для
решения региональных гидрогеологических задач;
разработка комплекса математических моделей гидрогеологических
объектов регионального характера;
разработка аппаратно-программных средств автоматизированного изме
рения уровня и температуры подземных вод в наблюдательных скважинах
для достижения актуальности информационного обеспечения геоинформа
ционно-математических моделей гидрогеологических систем;
разработка методологии совершенствования сети мониторинга подзем
ных вод на базе современных автоматизированных и информационных тех
нологий;
разработка региональных геоинформационно-математических моделей
для отдельных регионов Республики Узбекистан и их внедрение для решения
народно-хозяйственных задач.
Объектом исследования
является математическое моделирование гео
фильтрационных процессов региональных гидрогеологических систем (ме
сторождения подземных вод), автоматизация сбора, накопления и обработки
первичных данных.
Предметом исследования
являются моделирование, алгоритмы, про
граммные средства и принципы математического моделирования гидрогео
логических процессов, происходящих под влиянием природных и техноген
ных факторов, устройства автоматизированного измерения уровня и темпера
туры подземных вод.
Методы исследования
. В процессе исследования использованы методы
системного анализа, математическое и геоинформационное моделирование,
численные методы, алгоритмы и программы, полевые и лабораторные опыты
по изучению фильтрационных параметров водоносных горизонтов, экспери
ментальные методы, а также методы обработки данных, полученные в ре
зультате моделирования и натурных исследований при внедрении техноло
гии автоматизации замера параметров и элементов режима и динамики под
земных вод.
Научная новизна исследования
заключается в следующем: разработана
концепция математического моделирования гидрогеологи ческих процессов
регионального характера, основанная на принципах теории геофильтрации и
геомиграции в сложных гидрогеологических условиях, усо вершенствованы
методы интеграции математического моделирования гидро геологических
процессов с информационно-коммуникационными технологи ями;
развиты численные методы математического моделирования гидрогео
логических процессов регионального плана на базе современных ГИС-
31
технологий, позволяющие объединить разноплановые модели геофильтрации
в рамках единой информационно-технологической системы; предложена
гибкая система геоинформационно-математического модели рования
геофильтрационных процессов региональных гидрогеологических объектов,
основанная на использовании принципов формирования и совмест ного
применения моделей разного масштаба и пространственного охвата;
разработано программное обеспечение, технологии и аппаратно-инстру
ментальные средства системы автоматизированного замера, регистрации и
передачи гидрогеологической информации, используемые для геоинформа
ционно-математического моделирования, а также для ведения мониторинга
подземной гидросферы;
разработаны принципы организации базы данных геоинформационно
математических моделей региональных гидрогеологических объектов сов
мещающие фактографические и картографические данные с возможностями
последующей их интеграций в единый автоматизированный комплекс;
разработаны принципы и критерии построения геоиформационной си
стемы в интеграции математической модели переноса солей взаимосвязан
ными потоками поверхностных и подземных вод для крупномасштабных
объектов со сложными гидрогеологическими условиями.
Практические результаты исследования
заключаются в следующем:
разработаны методологии математического моделирования геофильтра
ционных и геомиграционных процессов гидрогеологических систем регио
нального характера в режиме реального времени;
созданы методы формирования геофильтрационных и геомиграционных
моделей регионального характера, использующие различного типа геоизоб
ражения, обеспечивающие широкое применение геоинформационно-мате
матического моделирования региональных гидрогеологических процессов;
разработаны аппаратно-программные средства автоматизированного за
мера, регистрации и передачи гидрогеологической информации позволяю
щих обеспечение разработанных и внедренных геофильтрационных моделей
исходными данными;
предложенная концепция геоинформационно-математического модели
рования применена при прогнозировании изменений гидрогеологических
условий Ферганской впадины в условиях природного и техногенного мало
водья, оценках ресурсов подземных вод, а также прогнозах изменений гидро
геологических условий в Хорезмском оазисе;
на основе регионального гидродинамического моделирования и ГИС
технологии изучены основные закономерности формирования режима под
земных вод, установлены взаимосвязи грунтовых и напорных вод в процессе
эксплуатации водозаборных сооружений в Ферганской долине под воздей
ствием многолетних природных и антропогенных факторов, определены пер
спективы комплексного использования подземных вод для водообеспечения в
условиях водного дефицита, а также разработана прогнозная модель ком
плексного использования подземных водных ресурсов Хорезмского оазиса.
32
Достоверность результатов исследования
подтверждена детальными
математическими выражениями и установленными математическими мето
дами; вычислительными алгоритмами и формулами; обеспечена реальными и
экспериментальными тестами при решении задач измерения, оценки и про
гнозирования. Для оценки значимости, идентичности модели использованы
методы анализа статистических данных и верификаций, сравнения результа
тов эксперимента и моделирования. Модель изученного объекта сравнена с
полевыми и экспериментальными данными, а также на основании ГИС ре
шены задачи идентичности, т.е. сближения данных параметров, входящих в
математическую модель. Задачи оценки адекватности моделей оценены пу
тем минимизации отклонения расположения элементов объекта. При этом
привязка модели и объекта оценивается на основе растровых данных и про
веряется точными пространственными связями.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Научная значимость результатов исследования заключается в научном обоб
щении математического моделирования региональных геофильтрационных
процессов, разработке теоретических основ и программного обеспечения ин
струментальных средств для информационного обеспечения математических
моделей, основанных на теории геофильтрационных процессов в сложных
гидрогеологических условиях, развитие научных основ геоинформационно -
математических моделей гидрогеологических процессов, служит для созда
ния методики и алгоритмов моделирования миграции солей вместе с потока
ми подземных вод в напорном и безнапорном режиме, одно- и двухслойных
водоносных горизонтов, с начальными и различными граничными условия
ми, прогнозирования состояния гидрогеологических объектов. Разработан
ные аппаратно-программные средства и комплекс программного обеспечения
дают возможности в актуализации данных при разработке модели, а также в
планировании автоматизированного мониторинга подземной гидросферы,
создании базы данных и обосновании принятия решений.
Практическая значимость результатов исследования заключается в со
здании аппаратно-инструментального средства и технологии автоматическо го
измерения, регистрации, сбора и передачи первичных данных ведения мо
ниторинга подземной гидросферы. Интеграция сложных гидрогеологических
систем в единую автоматизированную совокупность на основе концепции
геоинформационно-математического моделирования позволяет оценить вод
ные ресурсы в различных условиях эксплуатации подземных вод, прогнози
рования запасов подземных вод при изменении гидрогеологических условий
Ферганской долины, оценке водных ресурсов и изучении многовариантного
состояния подземных вод Хорезмского региона и низовьев р. Амударьи.
Внедрение результатов исследования.
На основе методов
геоинформационно-математического моделирования геофильтрационных
процессов региональных гидрогеологических систем и аппаратно
инструментального обеспечения системы замера, регистрации, сбора и
передачи первичной гидрогеологической информации:
33
внедрены эффективные методы использования подземных вод в
Фегранской гидрогеологической экспедиции для орошаемой территорий
фермерских хозяйств, учитывая водохозяйственные условия для повышения
эффективности полива регионального оазисного орошения (справка от 14 но
ября 2016 года № 08-2038 Государственного комитета по геологии и мине
ральным ресурсам Республики Узбекистан). Результаты научных исследова
ний позволили решить проблемы интеллектуального анализа данных в слож
ных гидрогеологических условиях и в годы маловодья;
внедрены математические модели процессов геофильтрации в пробле
мах управления территорий бассейна ирригационных систем и методы по
строения моделей интеллектуального анализа, алгоритмы аппаратно
программных средств в бассейновом управлении Аму-Каршинской иррига
ционной системы, а также Хорезмской мелиоративной экспедиции «Мини
стерство сельского и водного хозяйства» (справка от 12 декабря 2016 года, №
04 / 32-1237 Министерство сельского и водного хозяйства Республики Узбе
кистан). Применение результатов научных исследований математических
моделей геофильтрационных процессов региональных гидрологических си
стем на основе внедрения автоматического измерения температуры и уров
ней подземных вод гидрогеологических скважин хозяйствах позволили по
вышение возможности формирования системы мониторинга и принятия эф
фективных управленческих решений;
на основе внедрения методов математического моделирования и геоин
формационых систем в Ахангаранской и Приташкентской режимных
станциях разработаны меры по снижению уровня подземных вод в целях по
вышения эффективности мелиорации пахотных земель обеспечивающих до
стоверность и оперативность мониторинга подземной гидросферы с автома
тизированным аппаратно-программным обеспечением (справка от 21 ноября
2016 года 33-8/6338 Министерство по развитию информационных техноло
гий и коммуникаций). Применение научных исследований позволило оце нить
условия изменения и состояния подземной гидросферы, динамику рас
пространения загрязнения;
внедрено ведение точного и оперативного автоматизированного мони
торинга состояния подземных вод и их использования в Южно Казахстанской
гидрогеолого-мелеоративной экспедиции (справка от 4 ноября 2016 года
01/305 Комитет по сельскому хозяйству Министерства водного хо зяйства
Республики Казахстан). Применение научных исследований повыси ло
объективность и точность проведения мониторинга подземной гидросфе ры,
эффективность водоснабжения на 15-18%; на основании результатов ма
тематического моделирования разработаны мероприятия по снижению уров
ня подземных вод и создана возможность увеличения урожайности сельско
хозяйственных угодий на 10-15%.
Апробация результатов исследования.
Теоретические и прикладные
аспекты данного исследования докладывались и обсуждались на 7 междуна
родных и 10 республиканских научно-практических конференциях.
34
Публикации.
Материалы диссертации отражены в 100 опубликованных
работах, в том числе в одной монографии, рекомендованных журналах Выс
шей аттестационной комиссией Республики Узбекистан для публикации ос
новных научных результатов докторских диссертаций 30 в отечественных, в
том числе в 5 иностранных журналах, а также получено 6 свидетельств о ре
гистрации программ для ЭВМ и об интеллектуальной собственности.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти
глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем
диссертации составляет 200 страниц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
обоснована актуальность и востребованность темы диссер
тации, сформулированы цель и задачи, выявлены объект и предмет исследо
вания, определено соответствие исследования приоритетным направлениям
развития науки и технологий Республики Узбекистан, изложены научная но
визна и практические результаты исследования, обоснована достоверность
полученных результатов, раскрыты теоретическая и практическая значи мость
полученных результатов, приведены перечень внедрений в практику
результатов исследования, результаты апробации работы, сведения по опуб
ликованным работам и структуре диссертации.
В первой главе диссертации
«Современное состояние проблемы моде
лирования гидрогеологических процессов на базе геоинформационных
технологий»
проведен анализ современного состояния методов математиче
ского моделирования гидрогеологических процессов и вопросы развития на
базе геоинформационных технологий. Это направление связано с выбором и
обоснованием областей приложения, постановок решаемых задач, идентифи
кацией объекта, прогнозированием и принятия решений, принципов органи
зации, структуры и функций автоматизированных систем моделирования.
Стремительное развитие компьютерной техники, информационных тех
нологий и математических методов обработки геопространственных данных
полностью изменило характер производственных и исследовательских про
цессов, как в технологической отрасли, так и в недропользовании, гидрогео
логии и геоэкологии. Основными задачами моделирования в гидрогеологии
стали существенное повышение технологической эффективности инструмен
та моделирования, расширение сферы его применения путем перехода от ис
полнительских систем к промышленным образцам, необходимость модели
рования более сложных объектов и процессов.
При обзоре и работе над проблемами моделирования гидрогеологиче
ских процессов были использованы результаты фундаментальных и при
кладных исследований в области численного моделирования гидрогеологи
ческих процессов Ф.Б.Абуталиева, В.М.Шестакова, У.У.Умарова,
В.А.Мироненко, И.К.Гавич, В.В.Веселова, И.И.Крашина, И.И.Измайлова,
Н.С.Огняника, Л.Лукнера, А.Б.Ситникова, И.Х.Хабибуллаева и др.; динами ки
подземных вод и массопереноса Н.Н.Веригина, Ф.М. Бочевера,
35
В.М.Гольдберга, Ж.Фрида, Н.И.Плотникова, П.Я.Полубариновой-Кочиной,
Р.Н.Усманова и др.; формирования подземных вод и гидрогеологических
условий регионов Средней Азии У.М.Ахмедсафина, Н.Н.Ходжибаева,
С.М.Мухаммедханова, С.Ш.Мирзаева, Ж.С.Садыкова, С.М.Шапиро и др.;
разработка пакетов прикладных программ, автоматизации моделирования
гидрогеологических процессов, проектирования структурных баз данных -
В.В.Куренного, В.Ю.Паничкина, Е.А.Полшкова, Л.Ф.Спивака; вычислитель
ной математики и теории разностных методов решения дифференциальных
уравнений схем А.А.Самарского, Ф.Б.Абуталиева, А.П.Александрова,
В.С.Владимирова, А.Н.Тихонова и др.; решение задач оптимального управ
ления с распределенными параметрами В.В.Веселова, Ж.Л.Лионса,
И.К.Гавич, И.И.Крашина; системного анализа и теории классификаций
Р.А.Акофа, Ю.А.Воронина, Д.Росса, В.Н.Садовского, Ю.И.Черняка и др.; ма
тематического моделировании слабоформализуемых процессов, основанных
на принципах теории нечетких множеств Л.Заде, Т.Саати, Е.Мамдани,
Д.А.Поспелова, М.Сугэно, Р.Н.Усманова и др.; информационной картогра
фии, интеграция геоинформационных систем А.М.Берлянта, И.К.Лурье,
С.В.Булгакова, А.В.Кошкарева, А.М.Трофимова, В.Я.Цветкова и др. В США,
Канаде, Дании, Германии, Великобритании, Китае и многих других странах
задачи накопления, хранения, обработки и использования пространственных
данных решаются в рамках правительственных программ в целях создания
инфраструктур пространственных данных. Применение современных
интегрированных методов геоинформацион ных технологий и методов
математического моделирования в гидрогеологи ческих исследованиях
позволит:
-сократить сроки выполнения исследований по сравнению с традицион
ными методами;
-повысить эффективность и обеспечить комплексное использование
средств вычислительной техники;
-применить качественно новые методы исследований.
Несмотря на широкий интерес к созданию автоматических систем, по
мнению автора, многие работы имели преимущественно исследовательскую
направленность, что обусловлено рядом объективных причин, а именно:
-слабая целенаправленность в проведении подобных работ со стороны
планирующих организаций геологической отрасли;
-отсутствие централизованной разработки стандартов на описание всех
видов гидрогеологических объектов;
-недостатки теоретических исследований по моделированию взаимосвя
занных процессов фильтрации поверхностных и подземных вод; -отсутствие
новой увязки между системами в функциональном отноше нии и при
разработке информационного и математического обеспечения. Применение
математического моделирования может дать практический эффект только при
создании единой автоматизированной сети мониторинга, сопряженной с
моделью ГИС-системы. Для этого необходимо объединение различных
знаний в единую систему и создание возможности гибкого управ-
36
ления этими знаниями. Это возможно осуществить путем объединения ГИС
технологий, методов экспертных систем и имитационной модели. В будущем
именно такие комплексы будут решать ряд следующих задач:
-прогнозирование состояния подземных вод, времени начала и степени
истощений, аварийных ситуаций и техногенных катастроф; -контроль
динамики поземных вод по месторождениям, в т.ч. и в слож ных
метеоусловиях, и выдача информации для принятия решения; -оценка запасов
подземных вод, мелиоративных условий территории и сельскохозяйственных
угодий;
-выдача рекомендаций по разработке водоохранных мероприятий при
проведении и принятии конкретных решений.
В диссертации исследованы вопросы системного представления гидро
геологических объектов, принципы интеллектуализации моделирования на
основе ГИС в процессе поддержки принятия решений в гидрогеологии.
Во второй главе диссертации
«Математические модели гидрогеологи
ческих объектов»
определены методические особенности математического
моделирования геофильтационных и геомиграционных процессов при гид
равлической взаимосвязи с поверхностными стоками, и численное решение, а
также разработка программного комплекса для изучения планового потока
подземных вод.
Приводятся основные положения решения гидрогеологических задач
методом математического моделирования нестационарного процесса филь
трации планово-пространственного потока безнапорных грунтовых и напор
ных подземных вод в неоднородном водоносном горизонте одно- и двух
слойного строения с учетом взаимосвязи подземных и поверхностных вод,
изменения характера напорности граничных условий и водопроводимости во
времени, наличия инфильтрационного питания, испарения с поверхности
земли.
Для гидродинамического моделирования необходимо схематизировать
исследуемую область. Схематизация области фильтрации предусматривает
необходимость задания так называемых «условий однозначности решения».
Эти условия включают:
-геометрические параметры области фильтрации (мощность водоносно
го горизонта, положение водоупоров, расстояния и пр.);
-расчетные фильтрационные параметры (коэффициенты фильтрации,
пьезопроводности и уровнепроводности);
-граничные и начальные условия (положения уровней и напоры в
начальный момент времени и др.).
В пределах площади распространения моделируемого водоносного ком
плекса предусмотрено задание инфильтрационного питания и перетекания
между взаимодействующими горизонтами, а также из смежных водоносных
комплексов или из поверхностных водоемов при неизменных напорах в них
и жестком режиме фильтрации. На внешних и внутренних границах области
фильтрации возможна реализация граничных условий первого, второго и
третьего родов.
37
Для численного моделирования процесса геофильтрации на ЭВМ пред
ложена методика, состоящая из следующих этапов: 1) постановка задачи; 2)
схематизация гидрогеолого-мелиоративных условий и составление фильтра
ционной модели; 3) составление математической модели; 4) разработка чис
ленного метода, реализующего составление математической модели; 5) раз
работка алгоритма решения задачи; 6) создание программного обеспечения;
7) проведение многовариантных расчетов и решение эпигнозных задач, срав
нение результатов с данными натурных, лабораторных исследований; 8) ре
шение прогнозных задач и обработка результатов.
Для различных классов геофильтрационных задач на каждый объект ре
гионального характера необходимы оригинальные методические подходы,
эффективные алгоритмы и численные методы, которые позволяют упростить
геофильтрационную схематизацию и обеспечить широкие возможности мо
делирования при различном строении водоносного горизонта.
Используемая математическая модель основана на применении диффе
ренциальных уравнений, нестационарной фильтрации планового потока под
земных вод в связанных между собой водоносных горизонтов в частных про
изводных параболического типа, имеющий следующий вид:
⎜
⎜
⎝
⎛
∂∂ ⎟
⎟
⎠⎞
∂
(1)
h
∂
⎜
⎝
⎛
∂∂
k h
h
⎞
∂
k h
h
μ
+
−
δ
∂
=
t x
∂
⎟
+
x y
Q
cкв
f
∂
y
⎠
с начальными условиями
h(x, y, t
0
)=
ϕ
1
(x, y); (x, y)
∈
G; t
0
=0
(2)
и граничными условиями
h(x, y, t)=
ϕ
2
(x, y); (x, y)
∈
Г
1
; t>t
0
(3)
∂
h
(
x y
)
−
(х, y)
∈
Г
2
; t>t
0
;
(4)
=
ϕ
3
kh
,
∂
n
∂
h
(
h h
)
−
γ
, (x, y)
∈
Г
3
; t>t
0
;
(5)
kh
=
в
−
∂
n
где
μ
– коэффициент водоотдачи водоносного горизонта (безразмерная вели
чина);
h=h(x,y,t)
– уровень грунтовых вод от водоупора до свободной поверх
ности, м;
(
x
,
y
)
∈
G
;
k
– коэффициент фильтрации, м/сут;
f(x, y, t)=
Q
в
-Q
д
-Q
исп
–
инфильтрационное питание грунтовых вод, складывается из частей поливных
вод и атмосферных осадков (фильтрации из реки, каналов), просачивающих
ся в водоносный горизонт. Оно существенно меняется в течение времени по
площади, поэтому его можно представить в виде функции координат и вре
мени;
Q
исп
– испарение с уровня грунтовых вод, имеет площадной характер и
является функцией пространственных и временных координат;
Q
в
– в случае
канала, реки, питающие подземные воды;
Q
д
– в случае дрены, дренирует
подземные воды;
Q
скв
– расход скважин;
Q
скв
=Q(t)
δ
(x-x
0
, у-у
0
), t>t
0 ;
δ
– функ
ция Дирака;
x, y
– пространственная и
t
– временная координаты;
t
0
– началь
ное время расчета. Водообмен водооттоков в водоносном горизонте можно
представить в следующем виде: при питании из реки или канала:
р
=
р
−
; при
дренировании грунтовых вод
( );
Q
д
=
k h
д
−
h Ф
где
G
– об
Q k
(
h h Ф
)
38
ласть фильтрации,
Г
1
−
3
–граница области;
ϕ
1
,
ϕ
2,
ϕ
3
–заданные функции;
γ
-
ха
рактеризует гидрогеологическое условия взаимосвязи подземных и поверх
ностных вод;
Q
р
– величина фильтрационных потерь из реки;
Q
д
– величина
дренирования грунтовых вод; Ф – фильтрационное сопротивление водото
ков;
h
р
– уровень воды в реке или в канале,
h
д
– уровень воды в дрене. Для
решения уравнения (1) с краевыми условиями (2)-(5) применяется методика,
разработанная Ф.Б.Абуталиевым, где используется численный ме тод, переход
от дифференциальной записи к разностной, так называемой
локально–одномерной схемы А.А.Самарского (метод прогонки). При
изучении процесса движения пресных подземных вод и миграции их
загрязнителей, а также связи с поверхностными водами в загрязненных или
засоленных водоносных горизонтах необходимо учесть молекулярную
диффузию и дисперсию. Процесс движения подземных вод и миграция их за
грязнителей моделируется следующей системой уравнений:
h
+
−
⎟
⎟
⎠⎞
∂
∂
⎜
⎝
⎛
∂∂
h
⎞
∂
⎜
⎜
⎝
⎛
∂∂
h
μ
(6)
∂
=
t x
∂
kh
⎟
+
х y
kh
f w
⎠
∂
y
+
−
⎟
⎟
⎠⎞
∂
( ) ( )
hc
∂
∂
c
⎞
∂
∂
c
∂
wh
⎜
⎝
⎛−
⎜
⎜
⎝
⎛−
ε
(7)
n
x x y y c f
∂
0
∂
=
t x
∂
D
∂
х
v c h
⎟
+
⎠
∂
y
D
∂
y
v c h f с
w c
( , , , )
t
* *
F c N
γ
=
,
, ;
yh v k
x y
∂∂
∂
∂
,
( , ,
0
) 0
N
( , , , , , )
* *
=
ϕ
γ
γ
c N c N F
* **
h
=
(8)
v k
=
∂
∂
t
х
где
h(x,y,t)
– уровень грунтовых вод;
с(x,y,t)
– степень минерализации грун
товых вод;
x,y
– горизонтальные координаты;
k(x,y)
– коэффициент фильтра
ции;
f, w
– функции инфильтрации и испарения.
D=λv, v(v
x
, v
y
), D=(D
x
, D
y
). с
f
-
концентрация инфильтрирующихся вод;
N(x,y,t)
-соли в твердой фазе, λ -
параметр гидродинамической дисперсии;
γ
*
, γ
**
-
параметры, характеризующие
диффузионную и химическую стадии кинетики солеобмена; γ
0
-константы и
изотермы; ε
с
-источник поступления солей.
Система дифференциальных уравнений (6) - (8) решается при следую
щих начальных и граничных условиях, определяемых природной гидрогео
логической обстановкой
h(x,y, ) = h (x,y); c(x,y,o) = c (x,y);
0
(9)
⎭⎬⎫
0 0
N(x,y, )
=
N (x,y),(x,y)
∈
G
0
0
∂
h
⎪⎪
⎪
⎬⎫
α
β
γ
(kh
) h = (x,y t)
+
,
1 1
∂
v c D
∂
c
n
(10)
α
β
δ
( ( , , )
−
)h c x y t
+
=
2 2
∂
2
2
2
n
2
⎪⎪
⎪⎭
α
β
α
β
+
>
+
>
∈
>
0, 0, ( , ) , t 0
1
1
2
2
x y Г
где
h
0
(x,y), с
0
(x,y), N
0
(x,y), γ(x,y,t), δ(x,y,t)
– заданные функции;
G
– область
фильтрации, а
Г
– ее граница.
Для решения системы уравнений (6)-(8) с начальными и граничными
условиями (9)-(10) использована методика, разработанная Ф.Б.Абуталиевым
и Р.Н.Усмановым, с использованием конечно- и векторно разностных
методов, реализуемых на основе локально–одномерной схемы
А.А.Самарского.
39
Следовательно, используя вышеприведенные модели и методики их реа
лизации, можно исследовать процессы движения подземных вод и их взаи
мосвязь с поверхностными водами и изменения концентрации загрязнения
пресных вод, как в пространстве, так и во времени.
Пространственные масштабы региональных потоков подземных вод до
стигают десятков и сотен километров. Региональные закономерности форми
рования подземных вод определяются геологическим строением, литолого
фациальными особенностями водовмещающих пород, условиями питания и
разгрузки подземных вод. Качество численного моделирования региональ
ных геофильтрационных процессов зависит от степени адекватности учета, и
требует понимания гидрогеологических условий, особенностей вычисли
тельного процесса, знания программирования.
Программная среда для реализации такого подхода ориентирована на
решение плановых и профильных задач геофильтрации, включает блоки, ре
ализующие алгоритмы решения краевых задач для потоков подземных вод,
пользовательского интерфейса для введения исходных данных и их хранения
в файлах специальной структуры.
В третьей главе диссертации
«Геоинформационно-математическое
моделирование при решении гидрогеологических задач»
рассматривают
ся вопросы оценки гидрогеологических состояний в условиях напряженности
водохозяйственных обстоятельств на основе ГИС-технологии, сбора, накоп
ления, обработки гидрогеологических данных различного характера.
В этой главе произведен пространственный анализ с целью выявления
закономерностей формирования режима подземной гидросферы; структуры и
особенности распределения объектов, а также их характеристик в простран
стве и во времени; наличия и видов взаимосвязей в пространственном рас
пределении нескольких пластов или их отдельных характеристик; тенденции
развития явлений, регулирования уровня ГВ, определяемого по условиям их
питания и расхода (оттока, транспирации и испарения) в зоне аэрации.
Создаваемая для гидрогеологических объектов база электронной карто
графической информации является гидрогеолого-информационной основой
математических моделей региональных
ГГО.
В результате ее внедрения в
ГИС
-технологии создается гидрогеолого-информационная система (рис. 1-2).
В общем виде ГИС включает следующие подсистемы: семантическое
моделирование (кодирование) собираемой информации; имитационное моде
лирование для контроля входной информации; геометрическое моделирова
ние; имитационное моделирование для контроля модельных решений; кор
рекция информации на основе векторных или скалярных критериев; интер
активное (эвристическое) моделирование; документационное обеспечение;
привязка к топологической карте.
В процессе
математического моделирования гидрогеологических объек
тов с
овременные ГИС исполняют роль представления новых типов интегри
рованных информационных систем–это автоматизированная система, имею-
40
Характер
Рис. 1. С
труктура геоинформационной системы
Рис. 2. Блок-схема алгоритма решения задач и построения геонформационно
математической модели
41
щая большое количество фактографических, картографических и семантиче
скихбаз данных, соединенная с модельными и расчетными функциями для
манипулирования ими и преобразования их в пространственную картографи
ческую информацию для принятия на ее основе разнообразных решений и
осуществления контроля.
В четвертой главе диссертации
«Технологические аспекты автомати
зации информационного обеспечения системы моделирования гидрогео
логических процессов»
предлагается создание устройства автоматизиро
ванного измерения и регистрации гидрогеологических параметров подземной
гидросферы в режиме реального времени, являющегося информационной ба
зой для:
– мониторинга состояний грунтового водоносного горизонта; – оценки
последствий вторжения загрязнений в подземную гидросферу; – оценки
ресурсов и эксплуатационных запасов подземных вод; – контроля
качества воды на участках возможных загрязнений; – изучения
загрязненных участков;
– проведения опытно-фильтрационных работ;
– оценки гидравлических свойств водоносного слоя;
– ведения мониторинга влияния водоносных пластов;
– оценки экологических последствий изменения негативных уровней ПВ.
Разработана принципиальная схема прибора автоматизированного измере ния
уровней подземных вод (АИУ-1), представленная на основе проведения
научно-исследовательских работ и экспериментальной проверки всех состав
ляющих частей изделия и их взаимодействия в заданных пределах изменений
параметров. Прибор АИУ-1 позволяет автоматизировать все операции по из
мерению основных режимообразующих параметров подземной гидросферы,
снабжен элементами измерительного контроля и высокой чувствительно
стью, со встроенной схемой применения электроники, измерителями высо
кой точности и чувствительности.
Метрологические характеристики прибора.
Уровень ПВ измеряется до
глубины 100 м; диапазон измерения уровня от - 0 до 20 м; предел допускае
мой основной погрешности измерений - на уровне 2,5%; диапазон измерения
температуры от 0 до 80°С, предел допускаемой основной погрешности изме
нений температуры – 2,5%. Разработка прибора АИУ проводилась под кон
тролем ГП «Институт ГИДРОИНГЕО», автором представлен комплект рабо
чей документации, чертежей и опытный образец.
Разработанное устройство автоматического измерения и регистрации
параметров подземной гидросферы – это комплекс приспособлений с мате
матическо-программным обеспечением, осуществляющим связи с гидро
геологическим объектом на основе измерения и регистрации режимообразу
ющих параметров объекта, в виде последовательных логических действий:
регистрация–накопление–обработка–представление результатов. Каждый
этап включает в себя множество операций, которые позволяют существенно
упростить измерительный процесс. Основное предназначение автоматизиро-
42
ванных приборов - взаимодействие с гидрогеологическими объектами реаль
ного времени в темпе процессов, протекающих в этих объектах. Новизна и
схематичность разработок определялись по критериям науч ных и
конструкторских работ на всех этапах, согласования и утверждения
технической документации, изготовление, испытание опытных образцов по
«Типовым нормам времени на разработку конструкторской документации» и
основополагающим документам Узгосстандарта последних лет. Предложены:
рекомендации по беспроводному подключению к сети мо ниторинга ПВ:
комплексное решение, объединяющее регистраторы показа ний ПВ,
трансиверы; инструменты сбора данных и программное обеспече ние;
высокая эффективность процесса сбора данных на участке - на 70% эф
фективнее традиционных методов; более высокая точность данных, благода
ря исключению человеческого фактора и процедуры измерений. В пятой главе
диссертации
«М
оделирование геофильтрационных процессов
региональных гидрогеологических объектов на основе ГИС технологий
»
приводится опыт применения разработанной концепции на базе
ГИС-технологий на примере отдельных регионов Республики Узбекистан для
решения водохозяйственных задач. При исследовании целостного функ
ционирования подземных и поверхностных вод необходимо выявить дина
мику многообразия внутренних и внешних взаимосвязей – взаимодействия
областей питания, транзита и разгрузки; различных элементов баланса, их
связь с внешними искусственными и естественными факторами. Поэтому в
процессе рассмотрения гидрогеологических объектов как единого целого по
пространству, выявления внешних и внутренних связей и представления ГГО
как множества взаимосвязанных элементов, возникает необходимость при
влечения методологии системного подхода.
Предлагается гидрогеолого-информационная основа месторождений
подземных вод (МПВ) Ферганской впадины, которая включает карты факти
ческих материалов, расположения наблюдательных и эксплуатационных
скважин, распределения испарения и инфильтрации, информацию по рекам,
каналам, коллекторам. Ферганская впадина по геолого-структурным, гео
морфологическим и гидрогеологическим особенностям является самостоя
тельным водно–балансовым районом первого порядка. Она делится на струк
туры II порядка – расчетные гидрогеологические участки, которые принято
называть месторождениями подземных вод. Разработана региональная мате
матическая модель геофильтрации месторождений ПВ Ферганской долины на
основе моделирующих программ оценки прогнозных ресурсов с учетом
изменения водохозяйственных условий. Получены результаты по современ
ному состоянию месторождений подземных вод и представлены рекоменда
ции по оптимальному использованию ПВ для орошения с целью повышения
водообеспеченности Ферганской долины.
Установлены закономерности пространственного распределения филь
трационных характеристик в типовых МПВ на территории Ферганской доли
ны в пределах РУз. Обоснованы критерии достоверности граничных и
начальных условий, исходной информации при изучении природно-
43
техногенных объектов, полученных в процессе анализа и схематизации ра
бот. Разработана методика исследований по моделированию геофильтраци
онных процессов, по определению баланса ПВ, и рассчитаны по ней гидро
геологические параметры водоносного горизонта. Изучены особенности и
обоснованы начальные и граничные условия для модели.
Геоинформационно - математическая схематизациия по взаимосвязи по
верхностных и подземных вод составлялась для выявления участков с разной
гидравлической связью при потерях поверхностного стока; периодических
потерь и дренирования ПВ поверхностными водотоками. Разработана струк
тура БД гидрографической сети, по которым для каждого участка задаются
их параметры: глубина, мощность кольматационного слоя, зона выклинива
ния ПВ в КДС. Реки и каналы, проходящие через территорию нескольких ме
сторождений, делятся на пикеты между гидропостами
(рис. 3-5).
В параграфе «Гидрогеологическо-информационная модель Хорезмского
оазиса в низовьях р. Амударьи» изложены теоретические, методические и
технологические основы гидрогеологическо-информационной модели на
ГИС-основе, которые разрабатывались и развивались в процессе решения
разных гидрогеологических задач, имеющих важное народнохозяйственное
значение. В этом разделе для иллюстрации основных положений работы
приводятся результаты, полученные на конкретных объектах. Гидрогеолого
информационная основа Хорезмского оазиса состоит из электронной факто
графической и картографической информации о подземных водах. Она дает
возможность фермерским хозяйствам получать гидрогеологическую инфор
мацию в пределах своих участков.
В качестве базовых основ выбраны топографические карты администра
тивно-территориального деления Хорезмской области, карты геологических
и морфогенетических комплексов геологическ карт в масштабе 1:200000, что
соответствует региональному и локальному уровням. На основе базовых карт
систематизированы картографические материалы в табличном виде, а также
Рис. 3. Картографическая информация об уровне и минерализации подземных вод
44
АБ
Рис. 4. Региональная гидрогеологическая модель Ферганской долины.
А- общий
вид; Б-расположение наблюдательных и эксплуатационных скважин
Рис.
5. Схематическая карта комплексного использования поверхностных и подземных вод
в результате работы модели.
1- реки; 2 - канал; 3 - границы месторождения вод; 4 -
подземные воды; 5 - подземные и поверхностные воды в комплексе; 6 - поверхностные воды
набор пространственно - фактографической и атрибутивной информации с
целью изучения состояния и использования ПВ.
Информационное обеспечение технологии создания электронных карт
включает: разработку и ведение базы данных, систему классификации и ко
дирования картографической информации; визуализацию изображения пра
вила цифрового описания картографической информации; формирование,
хранение, нанесение на цифровых картах пользовательских слоев и их редак
тирование; систему условных знаков цифровых карт и формат данных; поль
зовательский интерфейс по решению прикладных информационных и рас
четных задач (расчет высот рельефа, построение профилей местности, опре
деление координат и высот в точке, расстояний, азимутов).
45
Информационная база данных содержит природные и техногенные фак
торы, определяющие состояние водохозяйственной обстановки, гидрогеоло
гические условия объекта исследования.
На основе ГИС-технологии разработана и создана гидрогеолого
информационная система (управленческая модель) подземных вод Хо
резмской области для рационального использования водных ресурсов, при
орошении земель фермерских хозяйств, обоснован оптимально возможный
отбор подземных вод на орошение в различные по водности годы.
Предложенные в диссертации методы математического моделирования,
комплекс программ и система автоматизированного измерения параметров
подземной гидросферы, а также геоинфомационный подход для моделирова
ния гидрогеологических систем рекомендуется применить для:
проведения мониторинга состоянии ГГО при решении задач оценки ресур
сов и запасов подземных вод, обоснования принимаемых ирригационных и
мелиоративных решений крупных орошаемых территорий;
гидрогеологических прогнозов, ориентированных на оценку возможности
возврата инфильтрационных потерь и регулирования емкости бассейна ПВ;
использования ПВ для орошения с решением проблем связанных повыше
нием водообеспеченности; улучшением мелиоративного состояния земель;
уменьшением минерализации подземных вод;
создания систем природного магазинирования ПВ, регулирования подзем
ными емкостями инфильтрационное питание последующим постоянным под
земным стоком в зоне выклинивания;
для решения задач хозяйственно-питьевого водоснабжения за счет ПВ и
использования для хозяйственного водоснабжения, солоноватых (1-3 г/л) ир
ригационно-грунтовых вод использование для орошения земель, вертикаль
ного дренажа и промышленно-технического водоснабжения;
для обоснования мер по сохранению качества напорных вод на основе уче
та соотношений уровня грунтовых и напорных вод.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных исследований докторской диссертации по те
ме «Математическое моделирование геофильтрационных процессов регио
нальных гидрогеологических систем» предлагается следующее заключение:
1. Обзор современного состояния проблемы моделирования гидрогеоло
гических процессов регионального характера, развитие методологии модели
рования и создания информационного обеспечения в реальном режиме вре
мени, а также разработка усовершенствованных методологий математиче
ского моделирования геофильтрационных процессов региональных гидро
геологических систем на базе интеграции современных ГИС-технологий
определяют перспективу информационных технологий при решении пробле
мы защиты, рационального использования и управления водными ресурсами.
2. Построение и системный анализ математических моделей на основе
ГИС-технологий с учетом специфики и своеобразия гидрогеологических и
46
мелиоративных исследований, а также использование основных направлений
ГИС-технологий в прикладных гидрогеологических исследованиях позволя ет
выбор структуры классифицированной геобазы данных, модулей и компо
нентов для внедрения в гидрогелогические системы.
3. Разработка региональных геоинформационных моделей и структуры
геобазы данных служит для построения цифровых геолого гидрогеологиче
ских карт с использованием ГИС-технологий и на их основе разрабатывать
предложения и мероприятия по защите от ухудшения качества и загрязнения
подземных и поверхностных вод и управления ими.
4. Создание и ведение мониторинга подземной гидросферы, планирова
ние, определение факторов и обоснование принятия эффективного решения,
дистанционное измерение, сбора и управление данными, разработка и внед
рение системы передачи и приема информации с автоматизированных элек
тронно-измерительных приборов, особенности автоматизации, обеспечива
ющие дистанционной сбор информации и управление мониторинга подзем
ных вод на базе аппаратно-программных средств дает возможность, форми
рования и внедрения автоматизированных баз данных мониторинга подзем
ной гидросферы.
5. Автоматизированные геоинформационные системы интегрирующие
ряд технологических процессов, системы моделирования гидрогеологиче
ских процессов, учитывающие взаимосвязи подземных и поверхностных вод,
а также оперативная визуализация картографической информации с различ
ными нагрузками позволяют создание новых технологий комплексного ана
лиза информации, полученной в результате автоматизированного измерения
основных гидрогеологических параметров;
6. Численное решение моделей процессов геомиграции и геофильтра ции,
учитывающие взаимосвязи подземных и поверхностных вод в период
эксплуаации, их алгоритмы и комплекс програмного обеспечения, создание и
внедрение математиеских моделей, разработка математических моделей гео
фильтрации подземных вод Ферганской долины, обоснование начальных и
граничных условий, создание информационного массива, определение пара
метров трехслойной модели в целях повышения водообеспеченности ороша
емых регионов в условиях влияния природных и техногенных факторов в го
ды маловодья, математичкие модели региональных гидрогеологических про
цессов и определение перспективы комплексного использования воды в эко
номике математических моделей региональных гидрогеологических процес
сов по обоснаванию баланса подземных вод, а также запасов, ресурсов поз
волили решению следующих задач: а) оценка естественных и эксплуатаци
онных ресурсов (запасов) по месторождениям подземных вод Ферганской
впадины; б) установление взаимосвязи между напорными и грунтовыми во
дами при многоцелевом использовании подземных вод (хозяйственно питье
вые воды для обеспечения техники и производства); в) оценка эксплуатаци
онных запасов ирригационно-грунтовых вод для орошения земель по следу
ющим месторождениям подземных вод равнинной части Ферганской впади
ны: 1) конусов выноса – Нарынское, Майлисуйское, Караунгурское, Сохское,
47
Исфаринское; 2) предгорные месторождения подземных вод Андижан
Шахриханское, Алтыарык-Бешалышское, Сырдарьинское и др. 7. На
основании создания картографической информации по геологиче ским,
гидрогеологическим, гидрологическим, мелиоративным и водохозяй
ственным условиям решены задачи: прогнозирования, управления, эффек
тивного использования водных ресурсов, решены вопросы создания гидро
геолого-информационной системы Хорезмского оазиса.
48
SCIENTIFIC COUNCIL AWARDING SCIENTIFIC DEGREES
DSc.27.06.2017.Т.07.01 AT TASHKENT UNIVERSITY OF
INFORMATION TECHNOLOGIES
TASHKENT UNIVERSITY OF INFORMATION TECHNOLOGIES
DJUMANOV JAMOLJON XUDAYQULOVICH
MATHEMATICAL MODELLING OF GEOFILTRATIONAL
PROCESSES OF REGIONAL HYDROGEOLOGICAL
SYSTEMS
05.01.07 – «Mathematical modelling. Numerical methods and software complexes»
ABSTRACT OF THE DOCTORAL (DSc)
DISSERTATION OF TECHNICAL SCIENCE
Tashkent – 2017
49
The theme of doctoral (DSc) dissertation was registered at the Supreme Attestation
Commission of the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan under number
B2017.1.DSc/Т4.
The doctoral dissertation has been prepared at the Tashkent University of Information
Technologies.
The abstract of the dissertation is posted in
three
languages (Uzbek, Russian, English (re
sume)) on the website (www.tuit.uz) andan the webside of “ZiyoNet” Information and educa
tional portal (www.ziyonet.uz).
Scientific consultant:
Xabibullaev Ibrohim
doctor of technical sciences, professor
Official opponents:
Van Nor Azmin Suleyman
doctor of technical sciences (Malaysia)
Gulyamov Shukhrat Mannopovich
doctor of technical sciences, academician
Mukhamadieva Dilnoz Tulkunovna
doctor of technical sciences, professor
Leading organization:
Scientific-research institute of irrigation and water problems at Tashkent
institute of irrigation and agricultural mechanization
engineers
The defense will take place “______” ______________ 2017 at _______ at the meeting of Scien
tific council No.DSc.27.06.2017.Т.07.01 at the Tashkent University of Information Technologies (Ad
dress: 100202, Tashkent, Amir Temur str. 108. Ph.: (99871) 238-64-43; fax: (99871) 238-65-52; e-mail:
tuit@tuit.uz).
The doctoral dissertation can be reviewed at the Information Resourse Centre of the Tashkent Uni
versity of Information Technologies (registration number №_____). (Address: 100202, Tashkent, Amir
Temur str., 108. Ph.: (99871) 238-65-44).
Abstract of dissertation sent out on «____» July 2017 y.
(Dispatching protocol № ____ on «_____» July h 2017 y.)
R.Khamdamov
Chairman of the scientific council awarding scien
tific degrees, doctor of technical sciences, professor
F.M.Nuraliev
Scientific secretary of scientific council awarding
scientific degrees, doctor of technical sciences
N.Ravshanov
Chairman of scientific seminar under the scientific
council, doctor of technical sciences
50
ABSTRACT (introduction)
of the Doctoral (DSc) Dissertation of Technical Science
The aim of the research
is to increase the effectiveness of methods for math
ematical modeling of geofiltration processes of regional hydrogeological systems.
The objectives of the research are
mathematical modeling of geofiltration
processes of regional hydrogeological objects (groundwater deposits) and infor
mation software of simulation hydrogeological processes systems on a regional
scale, based on automating the collection, storage and processing of the raw data;
Scientific novelty of the research
:
the concept of mathematical modeling of hydrogeological processes of a re
gional nature was developed, based on the principles of the theory of geofiltration
and geomigration in complex hydrogeological conditions; methods for integrating
the mathematical modeling of hydrogeological processes with information and
communication technologies were improved;
numerical methods of mathematical modeling of hydrogeological processes of
the regional plan were developed on the basis of modern GIS technologies, which
allow to unite diverse models of geofiltration within a single information and tech
nological system;
a flexible system of geoinformation and mathematical modeling of geofiltra
tion processes of regional hydrogeological objects was proposed, based on the use
of the principles of formation and joint application of models of different scale and
spatial coverage;
the software, technologies and hardware-tools of the automated metering, reg
istration and transfer of hydrogeological information, used for geoinformation and
mathematical modeling, as well as for monitoring the underground hydrosphere
was devoleped;
the principles of organizing a database of geoinformation-and-mathematical
models of regional hydrogeological objects combining factographic and carto
graphic data with the possibilities of their subsequent integration into a single au
tomated complex were developed;
principles and criteria for constructing a geoinformation system in the integra
tion of the mathematical model of salt transfer by interconnected flows of surface
and groundwater for large-scale objects with complex hydrogeological conditions
were developed.
Implementation of the research results
. The research results were based on
the methods of geoinformation and mathematical modeling of geofiltration pro
cesses of regional hydrogeological systems and instrumentation of the system for
measuring, recording, collecting and transmitting primary hydrogeological infor
mation:
effective methods of using groundwater for the irrigated areas of farms have
been introduced, taking into account water management conditions for increasing
the efficiency of irrigation of regional oasis irrigation (Certificate of November 14,
2016 №08-2038 of the State Committee for Geology and Mineral Resources of the
Republic of Uzbekistan). The results of scientific research have made it possible to
51
solve the problems of intellectual data analysis in complex hydrogeological condi
tions and in years of low water availability;
mathematical models of geofiltration processes in the problems of managing
the territories of the irrigation systems basin and the methods for constructing
models of intellectual analysis, algorithms for hardware and software in the basin
management of the Amu-Karshi irrigation system, and the Khorezm reclamation
expedition "Ministry of Agriculture and Water Resources" (Certificate of 12 De
cember 2016, №04/ 32-1237 Ministry of Agriculture and Water Resources of the
Republic of Uzbekistan). Application of the results of scientific research of math
ematical models of geofiltration processes of regional hydrological systems on the
basis of introduction of automatic measurement of temperature and groundwater
levels of hydro-geological wells allowed to increase the possibility of forming a
monitoring system and making effective management decisions; on the basis of the
introduction of methods of mathematical modeling and geoinformation systems,
measures have been developed to reduce the level of groundwaters in order to
improve the efficiency of reclamation of arable lands that ensure the reliability and
efficiency of monitoring the underground hydrosphere with automated hardware
and software (Certificate of November 21, 2016 33- 8/6338 Ministry for the
Development of Information Technology and Communica tions). The application
of scientific research made it possible to assess the condi tions of the change and
state of the underground hydrosphere, the dynamics of the spread of pollution;
the maintenance of accurate and operative automated monitoring of ground
water status and their use has been introduced (Certificate of 4 November 2016
№01/305 Committee on Agriculture of the Ministry of Water Resources of the Re
public of Kazakhstan). The application of scientific research has increased the ob
jectivity and accuracy of monitoring the underground hydrosphere, the efficiency
of water supply by 15-18%; Based on the results of mathematical modeling,
measures have been developed to reduce the level of groundwater and the possibil
ity of increasing the yield of agricultural land by 10-15% has been created.
The outline of the thesis.
The thesis consists of an introduction, five chap
ters, conclusion, a list of used literature and applications. The volume of the thesis
is 200 pages.
52
ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
LIST OF PUBLISHED WORKS
I бўлим (I часть; I part)
1. Джуманов Ж.Х. Геоинформационные технологии в гидрогеологии //
Монография, изд. ГП «Институт ГИДРОИНГЕО», 2016. 258 с. 2. Усманов
Р.Н., Неъматов А., Джуманов Ж.Х. К вопросу разработку информационной
модели гидрогеохимических процессов //Проблемы ин форматики. –Т.Изд-во
«Фан» АН РУз. №3.2001. С.72-78 (05.00.00; №6) 3. Хабибуллаев И.Х.,
Джуманов Ж.Х. Моделирование процессов дви жения нефтепродуктов и
управление образованием депрессионной воронки в водоносном горизонте.
Проблемы информатики и энергетики. Узбекский жур-л -Т., ФАН АН РУз
1998 г. N5. С 53-57. (05.00.00; №5) 4. Хабибуллаев И.Х., Алимов И.,
Джуманов Ж.Х. Управление процес сом двухфазной фильтрации нефть-вода в
водоносном горизонте// Проблемы информатики и энергетики//Узбекский
журн.-Т., ФАН АН РУз 1997. N5.c37- 42. (05.00.00; №5)
5. Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т., Базаров Д., Казбеков Ж.С.К вопросу
математического моделирования процессов взаимосвязи поверхностных и
подземных вод// Вестник Аграрной науки Узбекистана. -Т №3. 2002 г. С.47-
50. (05.00.00; №18)
6. Джуманов Ж.Х. Отаниязов Р.И. Исследование температурного ре
жима подземных вод на основе нейро-нечеткого подхода//Вестник ТУИТ. –Т.
2014. №2. - С.101-105. (05.00.00 №10)
7. Чинникулов Х., Джуманов Ж.Х. Опыт преподавания современных
геоинформационных технологий в Национальном Университете Узбекистана
им. Мирзо Улугбека //Вестник НУУ. –Т. “Университет” 2011 №4/1. С.80-86
(01.00.00; №8)
8. Сергеев В.В., Абдуллаев Б.Д., Джуманов Ж.Х. Закономерности фор
мирования слоя нефтепродуктов на поверхности грунтовых вод в пределах
ореола загрязения на Ташлакском участке Ферганской области// Узбекский
геологический жур-л.-Т., ФАН АН РУз. 1998 г. N2 С.83-88. (04.00.00; №2)
9. Мавлонов А.А., Джуманов Ж.Х., Казбеков Ж.С., Грачева И.Н., Черт
ков Ю.Т. Компьютерная географическая информационная система Чирчик
ского месторождения подземных вод//Геология и минеральные ресурсы.–Т.
2003 № 3 С.28-34. (04.00.00; №2)
10. Джуманов Ж.Х., Мирахмедов Т.Д., Турсунметов Р.А., Чертков Ю.Т.
К проблеме изучения структуры геофильтрационного потока на урба
низированных территориях (на примере Ташкентского мегаполиса) ЎЗМУ
хабарлари. –Т. “Университет” 2005. №1. С.81-84. (04.00.00; №7)
11. Умаров У.У., Хабибуллаев И.Х., Грачева И.Н., Усманов Р.Н.,
Джуманов Ж.Х. Перспективы развития методологии моделирования гидро-
53
геологических систем на базе современных информационных технологий
//Геология и минеральные ресурсы. –Т. 2006 № 2. С.52-55. (04.00.00; №2) 12.
Мавлонов А.А., Джуманов Ж.Х. Гидрогеоинформационная модель
подземных вод в геоинформационных системах (ГИС) //Геология и мине
ральные ресурсы. –Т. 2006 № 2. С.55-59. (04.00.00; №2)
13. Джуманов Ж.Х., Мирахмедов Т.Д., Чертков Ю.Т.Методические
основы оценки эксплуатационных запасов подземных вод для орошения (на
примере Хорезмской области) //ЎЗМУ хабарлари. –Т. “Университет” 2007.
№1. С.88-94. (04.00.00; №7)
14. Усманов Р.К., Джуманов Ж.Х., Расулев Б.Т., К вопросу интегра ции
нечетко-множественного подхода в процесс численного моделирования
гидрогеологических условий Кибрайского водозабора //Экологический вест
ник. –Т. 2007г. № 8. С.37-39 (04.00.00; №1)
15. Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т., Мирахмедов Т.Д. Особенности
гидродинамического режима грунтовых вод Хорезмской области //ЎЗМУ
хабарлари. –Т. “Университет” 2007. №1. С.95-97. (04.00.00; №7)
16. Мавлонов А.А. Хабибуллаев И., Джуманов Ж.Х. К вопросу мо
дернизации технологии использования подземных вод.//Геология и мине
ральные ресурсы. –Т.. 2010. №5. С.34-36. .(04.00.00; №2)
17. Джуманов Ж.Х., Мирахмедов Т.Д., Чертков Ю.Т. Методические
основы оценки эксплуатационных запасов подземных вод для орошения (на
примере Хорезмской области) //ЎЗМУ хабарлари. –Т. “Университет” №1.
2007. С.88-94. (04.00.00; №7)
18. Мирахмедов Т.Д., Джуманов Ж.Х., Чертков.Ю.Т. Исследование
влияния водонапорных ирригационных систем на вода-солевой баланс под
земных вод Хорезмской области. //ЎЗМУ хабарлари. -Т “Университет” 2009.
№4/1. С.77-79. (04.00.00; №7)
19. Мавлонов А.А., Джуманов Ж.Х., Мирахмедов Т.Д. К вопросу ор
ганизации гидрогеоинформационной модели подземных вод (на пример
г.Ташкента и Хорезмской области)//ЎЗМУ хабарлари. -Т “Университет” 2009
№4/1. С.80-86. (04.00.00; №7)
20. Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т., Мирахмедов Т.Д. Особенности
структуры геотермического поля четвертичного водоносного комплекса
г.Ташкента // ЎЗМУ хабарлари. –Т. “Университет” 2007. №1. С.98-101.
(04.00.00; №7)
21. Джуманов Ж.Х. Применение автоматизированных измерительных
датчиков для ведения мониторинга подземных вод Республики Узбеки
стан//Геология и минеральные ресурсы. –Т.. 2011. №4. С.23-28. (04.00.00;
№7)
22. Хабибуллаев И. Джуманов Ж.Х. Об информационно
коммуникационной технологии в гидрогеологии //Геология и минеральные
ресурсы. –Т.. 2014. №1. С.48-54. (04.00.00; №7)
23. Джуманов Ж.Х. Автоматизированное измерение уровня и темпе
ратуры воды в скважине// Экологический вестник.–Т.. 2015. №9. С.48-54
(04.00.00; №1)
54
24. Джуманов Ж.Х. Информационное обеспечение системы модели
рования гидрогеологических процессов на базе автоматизации замера гидро
геологических параметров подземной гидросферы//Вестник ТУИТ. -Т.,
ТУИТ. 2016. N3. С.103-108. (05.00.00; №11)
25. Джуманов Ж.Х. Моделирование процессов геофильтрации и гео
миграции региональных гидрогеологических систем //Вестник ТУИТ. -Т.,
ТУИТ. 2016. N4. С.57-64. (05.00.00; №11)
26. Djumanov J.X. Mathematical modeling of geofiltrational of processes of
the regional hydrogeological systems// Vienna, Austria. European Science Re view.
2016. №11-12. Page 28-33. (05.00.00 №3)
27. Rakhmatullayev Sh, Frederic H, Kazbekov J, Philippe C, Djumanov J.
Groundwater resources use and management in the Amu Darya River Basin (Cen
tral Asia)//Environmental Earth Sciences. SPRINGER-Verlag, Berlin. Germa
ny.Volume 59. Number 6. January 2010 C.1183-1193 p. (№11) Springer, IF=1.569
II бўлим (II часть; II part)
28. Джуманов Ж.Х. Моделирование гидрогеологических систем Фер
ганской долины//Журнал «Водные проблемы: наука и технологии». Баку.
Азербайджан. 2015. №1. С.52-62.
29. Schettler G., Oberhansli H., Stulina G. Djumanov J. Hydro chemical
water evolution in the Aral Sea Basin. Part II: Confined groundwater of the Amu
Darya Delta-Evolution from the headwaters to the delta and Si0
2
geothermome
try.//Journal of Hydrology//ELSEVIER Amsterdam, Netherlands. (2013) №495
285-303 page.
30. Karimov A, Giordano M., Borisov V., Djumanov J. Of transboundary
basins, integrated water resources management (IWRM) and second best solutions:
the case of groundwater banking in Central Asia//IWA Water Policy. London, UK.
2012, Volume 14 (1); p.9-111
31. Rakhmatullayev Sh, Frederic H, Kazbekov J, Philippe C. Djumanov J.
Groundwater resources of Uzbekistan: an environmental and operational
overview// Central European Journal of Geosciences//SPRINGER-Versita. Germa
ny. 2012. №4 (1) P. 67-80. (№11) Springer, IF=1.569
32. Мавлонов А.А., Чертоков Ю.Т., Джуманов А.Х. Создание инфор
мационной системы гидрогеологических процессов г.Ташкента// Журнал
ArcReview. Москва. 2006 г. №1. С.18-19
33. Кучкарова Д.Ф., Джуманов Ж.Х., Елылбаев У.Д. Геометрические
вопросы моделирования поверхности подземных вод //Прикладная геометрия
инженерно графика. Киев. 2010 г. С.46-50.
34. Djumanov J.X., Chertkov Y.T. Development of information system of
hydrodynamic processes in Tashkent// 32 International Geological Congress in
Florence. Italy. IGC 2004 p.98.
35. Karimov A., Smakhtin V., Borisov V., Djumanov J. Transboundary aq
uifers of the Fergana Valley: Challenges and opportunities. International UNESCO
55
Conference on “Transboundary aquifers: Challenges and new directions”. Paris.
2010. p72-73
36. Джуманов Ж.Х. Типы и темпы водообмена в гидрогеологических
структурах Ферганской долины//Питьевые подземные воды. Изучение, ис
пользование и информационные технологии //Мат-лы междун. науч-прак.
конф. Часть-1. Московская область, п. Зеленый 2011г. С.246-253.
37. Абдуллаев Б.Д. Джуманов Ж.Х., Маленин О.В. Авторское
произведение. Устройство автоматизированного измерения уровни (АИУ-1).
Авторский чертеж УЗС 02.00.000ПС.// Свидетельство о депонировании объ
ектов интеллектуальной собственности Регистрационной № 1556 от
26.11.2013 г до 26.11.2018 г. г.Ташкент.
38. Абдуллаев Б.Д. Джуманов Ж.Х., Маленин О.В., Назаров А.Ф.
Авторское произведение. Авторский чертеж общего вида устройство
автоматизированного измерения уровни (АИУ-1)// Свидетельство о депони
ровании объектов интеллектуальной собственности Регистрационной № 1557
от 26.11.2013 г до 26.11.2018 г. г.Ташкент.
39. Абдуллаев Б.Д. Джуманов Ж.Х., Маленин О.В., Назаров А.Ф.
Авторское произведение. Авторский чертеж компонентов устройство
автоматизированного измерения уровни (АИУ-1)// Свидетельство о депони
ровании объектов интеллектуальной собственности Регистрационной № 1558
от 26.11.2013 г до 26.11.2018 г. г.Ташкент.
40. Абдуллаев Б.Д. Джуманов Ж.Х., Маленин О.В., Назаров А.Ф.
Авторское произведение. Авторская схема электрическая АИУ-1// Свиде
тельство о депонировании объектов интеллектуальной собственности Реги
страционной № 1559 от 26.11.2013 г до 26.11.2018 г. г.Ташкент.
41. Усманов Р.Н., Джуманов Ж.Х., Отениязов Р.И. Программный
комплекс моделированию геофильтрационных процессов в однослойных
пластах// Свидетельство о депонировании объектов интеллектуальной соб
ственности Регистрационной № 1723 от 12.02.2014г до 06.03.2014г.
г.Ташкент.
42. Усманов Р.Н., Джуманов Ж.Х., Дигаев А.Х., Сейитназаров К.К.,
Отениязов Р.И. Программный комплекс для устройства автоматизированного
измерения уровня и температуры подземных вод в гидрогеологических сква
жинах// Свидетельство о депонировании объектов интеллектуальной соб
ственности Регистрационной № 1764 от 06.03.2014г до 06.03.2014 г.
г.Ташкент
43. Усманов Р.Н., Джуманов Ж.Х., Дигаев А.Х., Сейитназаров К.К.,
Отениязов Р.И. Программный комплекс для считывания данных импульсной
информации и конфигурирование в устройстве автоматизированного измере
ния уровня и температуры подземных вод в гидрогеологических скважинах//
Свидетельство о депонировании объектов интеллектуальной собственности
Регистрационной № 2183 от 25.11.2014г до 25.11.2019г. г.Ташкент.
44. Мавлонов А.А., Джуманов Ж.Х., Мониторинг подземных вод орошаемых
земель и пустынных территорий Республики Узбекистан // Пить евые
подземные воды. Изучение, использование и информационные техноло-
56
гии// Мат-лы междун. науч-прак. конф. Часть-3. Моск-кая область, п. Зеле
ный 2011г. С.269-278
45. Турсунметов Р.А, Джуманов Ж.Х., Математическое моделирова ние
рудоконтролирующих факторов в целях выявления перспективных участков
на основе интеллектуализации компьютерной технологии//X меж дународная
конф-я «Новые идеи в науках о Земле». Доклады конф. Москва. 2011. С.236.
46. Хабибуллаев И.Х.Сергеева О.П., Джуманов Ж.Х., Численные экс
перименты по изучению динамики перемещения слоя нефтепродуктов на
профильной модели Ташлакского участка Бешалышского месторождения. //
УзР ФА М.Т.Урозбоев номидаги механика ва иншоотлар сейсмик мустах
камлиги ин-ти УзР нефть ва газ саноати мухандислари илмий жамияти.
Суюкликлар, куп фазали ва туташ мухитлар механикаси, машиналар гидро
мослама ларини моделлаштириш масала-ларининг хозирги замон муаммола
ри респуб. илмий конф-си. Маърузалар тезислари туплами. 1997 йил 22 ок
тябрь.
47. Mavlyanov N. G., Abdullaev B.D., Jumanov J.Kh. Optimization of
technological cleaning systems of underground water from oil-production in the
Fergana Valley (Uzbekistan) // “International Petroleum Environmental Confer
ence”. Issues & Solutions in Exploration, Production & Refining November 11-14,
2003. Houston, Texas, Renaissance Houston Hotel.
48. Расулев Б.Т., Девяткин Е.Л., Джуманов Ж.Х., Управление гидро
геологическими процессами в регионах интенсивной хозяйственной деятель
ности // Актуальные проблемы гражданской защиты в современных услови
ях//Мат-лы. науч-прак. конф. Тошкент 2001. С.153-155
49. Турсунметов Р.А,, Джуманов Ж.Х., Юлдпшев Б.О., Матякубов К.Д.
Опыт применения электромагнитных исследований при изучении техно
генных водоносных горизонтов на урбанизированных территориях (на при
мере г.Ташкента). // Подземные воды в геологической разработке//Мат-лы
междун. конф. Словения, Блед.-2003 г.
50. Петрухина И.А., Чертков Ю.Т., Джуманов Ж.Х., Латипов Б.А.
Влияние техногенного изменения гидрогеологических условий на степень
инженерно-геологического риска на примере г.Ташкента. // «Геологический
риск: оценка и уменьшение» ГЕОРИСК//Мат-лы. Междун. симпозиума (16-
19 сентября 2003г.) Ташкент 2003г. С.122-125
51. Минченко В.Д., Джуманов Ж.Х., Матякубов К.Д. Мартемьянов В.И.
Информационная система ведения кадастра зон проявления опасных
геологических процессов (ЗПОГП) в Узбекистане // «Геологический риск:
оценка и уменьшение» ГЕОРИСК//Мат-лы. междун. симпозиума (16-19 сен
тября 2003г.) Ташкент 2003г. С.122-125
52. Грибанов Б.И., Чертков Ю.Т., Джуманов Ж.Х., Джуманов А.Х.
Особенности выявления однородных геофильтрационных зон комплексными
методами верхнезарафшанского месторождения подземных вод с целью их
рационального использования// Создание систем рационального использова-
57
ния поверхности и подземных вод бассейна Аральского моря//Мат-лы меж
дунар. науч-прак. конф. Ташкент 2003г. С.22-24
53. Расулев Б.Т., Девяткин Е.Л., Джуманов Ж.Х., К вопросу необхо димости
улучшения качества воды системы правобережного Кибрайского водозабора
на Чирчикском месторождении подземных вод// Создание систем
рационального использования поверхности и подземных вод бассейна
Аральского моря//Мат-лы межд. науч-прак. конф.Ташкент 2003. С.138-140
54. Баклушин М.Б., Усманов Р.Н., Джуманов Ж.Х., Особенности ма
тематического моделирования процесса рассоления почвогрунтов с учетом
гетерогенности порового пространства//Загрязнение пресных вод аридной
зоны: оценка и уменьшение//Мат-лы междун. симпоз. Ташкент 2004г. С.139.
55. Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т., Толеубаева Г.О. Исследование
особен-ностей формирования гидродинамической структуры потока подзем
ных вод на территории г.Ташкента // Загрязнение пресных вод аридной зоне:
оценка и уменьшение//Мат-лы междун. симпоз. Ташкент 2004г. С.68-70
56. Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т. Геофильтрационная модель водо
обменных систем г.Ташкента в пределах флексурно - разрывных зон на осно
ве ГИС // Актуальные проблемы геологии и геофи-зика //Мат-ли науч. конф.
посвящѐнной 70-летю Инс-та Геологии и геофизики и 95-летию
акад.Х.Абдуллаева Ташкента. 2007г.
57. Джуманов Ж.Х., Особенности компьютерной технологии при со здании и
использовании гидроинформационных моделей подземных вод. //
Гидрогеологические исследования в Узбекистане//Труды, посвящѐнные 50-
леию гидрогеологической службы Узбекистана Ташкент 2007г. С.134-138
58. Каримов А., Мавлонов А.А., Борисов В.А., Грачева И. Джуманов Ж.Х.,
Накопление зимнего стока р.Нарын в подземных емкостях Ферганской
долины //Подземные воды – стратегический ресурс устойчивого развития Ка
захстана//Междун. науч-прак. конф. г.Алматы, Казахстан. 2008г.С.70-73
59. КаримовА., МавлоновА.А., Туррал.Хью., Мантритилаке Х., Бори
сов В.А, Рахматов Н., Иванов Ю. Джуманов Ж.Х., Проблема регулирования
зимнего стока р.Сырдарьи и подземные воды Ферганской долины// Совре
менное состояние подземных вод: проблемы и их решения//Мат-лы. Междун.
науч.-прак. конф, посвящѐн-ной 100-летию со дня рождения Н.А. Кенесари
на. Ташкент 2008 г. С.15-18
60. Шерматов Е., Джуманов Ж.Х., Высокие информационные техно
логии для оценки экологической безопасности водных объектов в бассейне
Аральского моря на базе телекоммуникационных сетей связи// Современное
состояние подземных вод: проблемы и их решения//Мат-лы. Междун. науч.-
прак. конф, посвящѐн-ной 100-летию со дня рождения Н.А. Кенесарина.
Ташкент 2008 г. С.40-42
61. Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т. К вопросу инфильтрационного пи
тания подземных вод высоких террас г.Ташкента// Современное состояние
подземных вод: проблемы и их решения//Мат-лы. Междун. науч.-прак. конф,
посвящѐн-ной 100-летию Н.А. Кенесарина. Ташкент 2008 г. С.75-78
58
62. Джуманов Ж.Х., Эшонкулов О.Р. Анализ техногенного влияния на
гидродинамический режим подземных вод г.Ташкенте // Современное со
стояние подземных вод: проблемы и их решения//Мат-лы. Междун. науч.-
прак. конф, посвящѐнной 100-летию со дня рождения Н.А. Кенесарина. Таш
кент 2008 г. С.95-97
63. Саидмурадов Ж.З., Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т., Саидмурадов
З.С., Эшанкулов О.Р. К вопросу обоснования источников хозпитьевого водо
снабжения сельских населѐнных пунктов (на примере Ташкентской обла
сти)// Проблемы обеспечения водными ресурсами сельских населѐнных
пунктов в маловодные годы и пути их решения//Мат-лы. Респуб. науч-прак.
конф. Ташкент 2008г. С.116-119
64. Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т. Подземные воды – резерв для
орошения фермерских хозяйств Ферганской долины// Проблемы и задачи
целевого и эффективного использования водных ресурсов фермерскими хо
зяйствами//мат-лы. Респуб.науч-прак. конф. Посвященной «Году развития и
благоустройства села» Тошкент-2009 23 декабря. С.59-63
65. Мавлонов А.А., Щеглов В.С., Маленин О.В., Борисов В.А. Джума
нов Ж.Х., Применение дайверов для гидрогеодинамического мониторинга
(ГГД -поле)// Проблемы сейсмологии в Узбекистане. «Актуальные проблемы
инженерной сейсмо-логии, геофизики и географии» //Мат-лы. респуб. конф.
Ташкент. 2009г. №6 С.88-90
66. Джуманов Ж.Х., Создание геоинформационной системы Ферган
ской долины//Проблемы сейсмологии в Узбекистане. «Актуальные проблемы
инженерной сейсмологии, геофизики и географии» //Мат-лы. респуб. конф.
Ташкент. 2009г. №6 С.92-95
67. Джуманов Ж.Х., Изучение темпов водообмена месторождений
подземных вод Ферганской долины // Инновационные идеи молодых ученых
– геологов и специалистов в развитии минерально–сырьевой базы Республи
ки Узбекистан. 2010 г. Ташкент С. 14-17
68. Мавлонов А.А., Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т. Типы водообмена в
гидрогеологических структурах Ферганской долины «Вода в Центральной
Азии» //Сборник рефе-ратов докладов Междунар. научн. Симпо-зиума. 24-26
ноября 2010 г. Ташкент. С.19
69. Джуманов Ж.Х., Применение автоматизированных измеритель ных
датчиков для ведения мониторинга подземных вод Республики Узбеки стан //
«Вода в Центральной Азии» //Сборник рефе-ратов докладов Между нар.
научн. Симпозиума. 24-26 ноября 2010 г. Ташкент. С.69
70. Хабибуллаев И.Х., Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т. Султанов Н.Р.
Схематизация краевых условий водообменных систем Ферганской долины.//
Приоритетные направления геологического изучения недр, гидрогеоло
гических и инженерно-геологических исследований в Республике Узбеки
стан// Сб. тезисов Республ. науч.-техн. конфер.. Ташкент 2011. С.197-200
71. Хабибуллаев И.Х., Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т. Разработка гид
рогеолого - информационной основы рационального использования водных
ресурсов для орошения фермерских хозяйств. Приоритетные направления
59
геологического изучения недр, гидрогеологических и инженерно
геологических исследований в Республике Узбекистан// Сб. тез-в Республ.
науч.-техн. конфер.. Т. 2011. С.232-234
72. Бараев Ф.А., Джуманов Ж.Х., Едылбаев У.Д. Минерализация оро
сительной воды в чеках и слой затопления//«Повышение эффективности во
допользования и улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель»
Шымкент-2011г С.93-95
73. Джуманов Ж.Х., Чертков Ю.Т. Об улучшении мелиоративного со
стояния орошаемых земель аридной зоны//«Повышение эффективности во
допользования и улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель»
Шымкент-2011г С.99-101
74. Джуманов Ж.Х., Опыт использования современных средства ав
томатизации сбора информации в мониторинге подземных вод в Узбеки
стане// «Повышение эффективности водопользования и улучшение мелиора
тивного состояния орошаемых земель» Шымкент-2011г С.155-161
75. Джуманов Ж.Х., Хабибуллаев И.Х., Чертков Ю.Т. К вопросу раз
работки гидрогеолого-мелиоративной информатционной системы рацио
нального использования подземных вод для орошения // «Повышение эффек
тивности водопользования и улучшение мелиоративного состояния орошае
мых земель» Шымкент-2011г С.168-169
76. Каримов А., Грачева И.. Мирюсупов Ф.М. Джуманов Ж.Х., Взгляд
на будущее мелиоративных служб стран центральной Азии // «Повы шение
эффективности водопользования и улучшение мелиоративного состо яния
орошаемых земель» Шымкент-2011г С.168-169
77. Абдуллаев Б.Д., Джуманов Ж.Х., Назаров У.С., Бегимкулов Д.К.
Создание 3D модели гидрогеологического объекта на основе ГИС техноло
гий// Матер.-ли Респуб. науч.-прак. конф. "Актуальные вопросы нефтегазо
вой геологии и геофизики и возможные пути их решения". «ИГРНИГМ» -Т
2012.
78. Джумнов Ж.Х., Джуманов А.Х. Использование геоинформацион ной
технологии в визуализации геопространственных данных//Проблемные
вопросы гидрогеологии, инженерной геологии, геоэкологии и пути их реше
ния / Матер.-ли Респуб. науч.-тех. конф. ГП «ГИДРОИНГЕО» -Т. 2012.
С.55-57.
79. Усманов Р.Н., Джуманов Ж.Х., Абдуганиева О.И. Концепция об
работки гидрогеологической информации на основе принципов теории не
четких множеств//Проблемные вопросы гидрогеологии, инженерной геоло
гии, геоэкологии и пути их решения\\Матер.-ли Респуб. науч.-тех. конф. ГП
«Институт ГИДРОИНГЕО» -Т. 2012. С.61-63.
80. Джуманов Ж.Х., Адылов А.А., Бегимкулов Д.К,. Гулямов Г.Д.,
Утабаев Н. Создание современных цифровых гидрогеологических карт 3D
формата месторождения подземных вод Ахангаранской долины с целью
оценки ресурсов и их рационального использования // Проблемы, развитие и
инновационные направления геологических наук в Узбекистане Матер.-ли
Респуб. науч.-тех. конф. ТашГТУ. 2013.С. 214-216
60
81. Джуманов Ж.Х., Адылоа А.А., Бегимкулов Д.К., Рахмонов Т.Н. К
созданию 3х-мерной модели месторождений подземных вод // Проблемы,
развитие и инновационные направления геологических наук в Узбекистане//
Матер.-ли Респуб. науч.-тех. конф. ТашГТУ. 2013. С. 229-232
82. Абдуллаев Б.Д. Джуманов Ж.Х., Применение современное ком
пьютерное технологии в геологоразведочных исследованиях// Современные
методы и технологии в решении гидрогеологических, инженерно
геологических задач//Матер-лы Респуб. науч.-тех. конф. –Т.: ГП «Институт
ГИДРОИНГЕО», 2013. –С.77-83
83. Джуманов Ж.Х., Маленин О.В. Назаров А.Ф. Приборы
автоматизи-рованного измерения уровня в гидрогеологических скважинах
(АИУ-1)// Современные методы и технологии в решении гидрогеологиче
ских, инженерно-геологических задач//Матер-лы Респуб. науч.-тех. конф. – Т.:
ГП «Институт ГИДРОИНГЕО», 2013. –С.150-155
84. Хабибуллаев И. Джуманов Ж.Х., История и перспективы развития
информационно-коммуникационной технологии в гидрогеологии // Совре
менные методы и технологии в решении гидрогеологических, инженерно
геологических задач//Матер-лы Респуб. науч.-тех. конф. –Т.: ГП «Институт
ГИДРОИНГЕО», 2013. –С.35-40
85. Джуманов Ж.Х., О приборе автоматизированного измерения уровня
для ведения мониторинга подземных вод Интеграция науки и практи ки как
механизм эффективного развития геологической отрасли РУз/ Мат-ли
междунар. науч.-тех. конф. –Т.: ГП «НИИМР», 2014. С. 393-396
86. Джуманов Ж.Х., Маленин О.В., Хабибуллаев И.Х. Факторы фор
мирование техногенного объекта в Айдар-Арнасайском понижении предгор
ного месторождения подземных вод. Интеграция науки и практики как меха
низм эффективного развития геологической отрасли РУз/ Мат-ли междунар.
науч.-тех. конф. –Т.: ГП «НИИМР», 2014. С. 415-418
87. Усманов Р.Н., Джуманов Ж.Х., Сеитназаров К.К. Интеграция
ГИС-технологий для обеспечения взаимосвязи между гидрогеологическим
объектом и его нечетко-детерминированной моделью // Интеграция науки и
практики как механизм эффективного развития геологической отрасли РУз/
Мат-ли междун.науч.-тех. конф. –Т.: ГП «НИИМР», 2014. С.470-475
88. Джуманов Ж.Х. Технология автоматизации мониторинговых ис
следований на месторождениях подземных вод // «Фан, таълим ва ишлаб
чиқариш интеграциясида ахборот-коммуникация технологияларини қўллаш
нинг ҳозирги замон масалалари» Мат-ли респл. науч. -тех. конф. –
Нукус.:ТАТУ, 2015.Том 3 С. 328-331
89. Усманов Р.Н., Джуманов Ж.Х., Сеитназаров К.К., Отениязов Р.И.
Перспективы развития методологии нечетко детерминированного моделиро
вания гидрогеологических процессов на базе интеграции ГИС-технологий //
Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии, геоэкологии и
пути их решения// Мат-ли Междунар. науч.-тех. конф. –Т.: ГП «Институт
ГИДРОИНГЕО», 2015. С. 298-302
61
90. Джуманов Ж.Х., Хабибуллаев И., Маленин О.В., Хушвактов С.Х.
Современные
информационно-коммуникационные
технологии в гидрогеоло
гии// Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии, геоэко
логии и пути их решения// Мат-ли Междунар. науч.-тех. конф. –Т.: ГП «Ин
ститут ГИДРОИНГЕО», 2015. С.302-307
91. Усманов Р.Н., Джуманов Ж.Х., Сеитназаров К.К., Отениязов Р.И. К
вопросу распараллеливания нечетко детерминированного моделирования
гидрогеологических процессов // Современные проблемы гидрогеологии,
инженерной геологии, геоэкологии и пути их решения// Мат-ли Междунар.
науч.-тех. конф. –Т.: ГП «Институт ГИДРОИНГЕО», 2015. С.332-334.
92. Джуманов Ж.Х., Абдуллаев Б.Д. Результаты вычислительных экс
периментов по реализации технологии очистки грунтовых вод Ташлакского
участка Бешалышского месторождения от нефтепродуктов// Гидрогео
логические процессы и эволюция ресурсов подземных вод аридной зоны.
Труды.Ташкент, ГП «Узбекгидрогеология» 1998 г. С.39-45
93. Джуманов Ж.Х., Мирахмедов Т.Д., Абдуллаев Б.Д. О методике
очистки водоносного горизонта от нефтепродуктов, плавающих на поверхно
сти грунтовых вод// Проблемы питьевого водоснабжения и экологии. Таш
кент «Университет» 2002 г. С.237-240
94. Джуманов Ж.Х., Расулов Б.Т., Девяткин Е.Л.Социально
экономическое значение подземных вод Чирчикского бассейна и проблемы
ораны их ресурсов//Проблемы питьевого водоснабжения и экологии. Таш кент
«Университет» 2002г. С.241-246
95. Расулов Б.Т., Джуманов Ж.Х., Девяткин Е.Л. Изучение режима
подземных вод в связи с обоснованием природоохранных мероприятий в
районах отработки карьеров нерудных материалов// Проблемы питьевого во
доснабжения и экологии. Ташкент «Университет» 2002г. С.247-250
96. Джуманов Ж.Х., Мавлянов Н.Г., Чертков Ю.Т.Создание информа
ционной системы г.Ташкента с целью рационального использования геоло
гической среды на основе ГИС-технологии// НУУ сб. «Проблемы геологии
«Фанерозоя Тянь-Шаня» Ташкент 2003 г. №1. С.151-158.
97. Karimov A, Smakhtin V, Mavlonov A, Borisov V, Gracheva I,
Miryusupov F, Djumanov J, Ibragimov R. Abdurahmanov B. Managed aquifer re
charge: the solution for water shortages in the Fergana Valley//International Water
Management Institute (IWMI Research-151 Report). 2013.Colombo, SriLanka: 51
p. /2013-2015.
98. Джуманов Ж.Х. Создание базы данных автоматизированного мо
ниторинга подземной гидросферы// Проблемы информационных и телеком
муникационных технологий. Матер-лы Респуб. науч.-тех. конф. –Т.: ТУИТ.
2016, Ч.№2. С42-46.
99. Джуманов Ж.Х., Саидов С.М., Курбонов Ф.Я. Системы
автоматизи-рованной обработки пространственной информации//Замонавий
ахборот-коммуникация технологияларини жорий этишда дастурий
62
таъминотни яратиш: муаммо ва ечимлар/Респуб. илмий-тех. конф. матер-и.
Самарқанд.: ТАТУ Самарқанд филиали 2016, С52-55.
100. Джуманов Ж.Х. Опыт преподавания современных геоинформа ционных
технологий в Ташкентском университете информационных техно логий//
Кадрлар тайѐрлаш сифатини оширишда ахборот технологияларининг ўрни/
Респуб. илмий-услубий конф. матер-и. Тошкент. ТАТУ. 2016, С52-55.
63
Автореферат «Mеxаника муаммолари» Ўзбекистон журнали
таҳририяти таҳрирдан ўтказилди ва ўзбек, руc тилларидаги матнларни
мослиги текширилди.
(28.06.2017 й).
Босишга рухсат этилди: 05.07.2017 йил.
Бичими 60х45
1
/
8
, «Times New Roman»
гарнитурада рақамли босма усулида босилди.
Шартли босма табоғи 4. Адади: 100. Буюртма: № 162.
Ўзбекистон Республикаси ИИВ Академияси,
100197, Тошкент, Интизор кўчаси, 68
«АКАДЕМИЯ НОШИРЛИК МАРКАЗИ»
Давлат унитар корхонасида чоп этилди.
64
