DETERMINATION AND ASSESSMENT OF THE SPATIO-TEMPORAL CHANGING DYNAMICS IN THE GROUNDWATER LEVEL AND MINERALIZATION IN IRRIGATED AREAS UNDER CLIMATE CHANGE (AS AN EXAMPLE OF SYRDARYA PROVINCE)

In the irrigated lands of the Aral Sea Basin, salinization processes are taking place as a result of rising groundwater levels and increasing its mineralization due to the unsustainable use of water and land resources. This, in turn, leads to the withdrawing of arable land and a decrease in crop yields. This is especially the case in the irrigated areas of the lower reaches of the Amudarya and Syrdarya rivers, located in Uzbekistan, southern Kazakhstan, and Turkmenistan. This research was aimed to learn and evaluate the long-term changing behavior of groundwater level and mineralization in the irrigated areas of the Syrdarya province of Uzbekistan from 2000 to 2015 by using traditional methods, and GIS-based methods for from 2016 to 2019. For the first time, the level and mineralization of groundwater in the administrative districts of the province were studied and assessed. As a result, the intra-dependence of the groundwater level and mineralization on soil conditions, relief, and climatic factors were estimated. Based on the results of the study, agricultural specialists and farmers of the province were highly recommended to take the following mitigation measures considering the actual condition of groundwater mineralization in the irrigated areas of the Syrdarya province: targeted and economical use of irrigation water; ensuring that existing drainage networks are in an adequate working condition and can operate with full-efficiency

Изменение воды и изменение климата, вызывающее проблемы качества воды на реке Зеравшан (Таджикистан, Узбекистан) / Опп К., Гролл М., Кулматов Р., Норматов И.

РАЗДЕЛ I. Теория и методология физической географии. Современные методы и направления физико-географических исследований. Рациональное природопользование и устойчивое развитие регионов. Геоинформационное картографирование природных ресурсовThe Zarafshan River is a typical transboundary (Tajikistan/Uzbekistan) river in Central Asia with a large mountainous part of the upper river catchment, covered by snow and ice. These mountains are part of Central Asia’s „water towers“ [1]. The highly dissected mountain relief with its steep slopes, the relatively negligible water retention by thin soils, and weak evaporation due to low temperatures in high mountains, cause a rapid runoff onto the adjacent semi-arid and desert plains, creating a good water supply where little is precipitated [2]. That is why river valleys of the lowland part were and are the main centers of the agricultural and social development in Central Asia. The research presented here provides a detailed overview of the Zarafshan River, the lifeline for more than six million people. The findings are based on field measurements, existing data from the national hydrometeorological services and an extensive literature analysis. They cover the status quo of hydrological characteristics of the Zarafshan as well as water quality parameters. The discharge of the Zarafshan is characterized by a high natural discharge dynamic in the mountainous upper parts and by sizeable anthropogenic water extractions in the lower parts of the catchment, where on average 60.6% of the available water is diverted for irrigation purposes in the Samarkand and Navoi provinces. The water quality is heavily affected by the unsustainable land use and inadequate/missing water purification techniques. The reduced discharge and the return flow of untreated agricultural drainage water lead to a critical pollution of the river in the lower parts of the catchment. Additional sources of pollutants where identified in the Navoi special economic area and the mining industry in the Tajik part of the catchment. The impact of the global climate change and the socioeconomic growth on the water availability and the water demand will aggravate the detected problems and might lead to severe local and transboundary upstream-downstream water conflicts within the next decades.Река Зеравшан является типичной трансграничной (Таджикистан / Узбекистан) рекой в Центральной Азии с большой горной частью верхнего водосбора, покрытого снегом и льдом. Эти горы являются частью «водонапорных башен» Центральной Азии [1]. Высоко расчлененный горный рельеф с крутыми склонами, относительно незначительное удержание воды тонкими почвами и слабое испарение из-за низких температур в высоких горах вызывают быстрый сток на соседние полузасушливые и пустынные равнины, создавая хороший запас воды, где мало осаждается [2]. Именно поэтому речные долины равнинной части были и остаются главными центрами сельскохозяйственного и социального развития в Центральной Азии. Представленное здесь исследование дает подробный обзор реки Зеравшан, которая является спасательным кругом для более чем шести миллионов человек. Результаты основаны на полевых измерениях, существующих данных национальных гидрометеорологических служб и обширном анализе литературы. Они охватывают статус-кво гидрологических характеристик Зеравшана, а также параметры качества воды. Слив Зеравшана характеризуется высокой естественной динамикой расхода в горных верхних частях и значительными антропогенными водозаборами в нижних частях водосбора, где в среднем 60,6% имеющейся воды отводится для целей орошения в Самарканде и Навоийская губерния. На качество воды сильно влияют неустойчивое землепользование и неадекватные / недостающие методы очистки воды. Уменьшение сброса и обратный поток неочищенных сельскохозяйственных дренажных вод приводят к критическому загрязнению реки в нижних частях водосбора. Дополнительные источники загрязняющих веществ были выявлены в Навоийской особой экономической зоне и в горнодобывающей промышленности в таджикской части водосбора. Влияние глобального изменения климата и социально-экономического роста на доступность воды и спрос на воду усугубит выявленные проблемы и может привести к серьезным локальным и трансграничным конфликтам между водами вверх и вниз по течению в течение следующих десятилетий

Изменение воды и изменение климата, вызывающее проблемы качества воды на реке Зеравшан (Таджикистан, Узбекистан) / Опп К., Гролл М., Кулматов Р., Норматов И.

РАЗДЕЛ I. Теория и методология физической географии. Современные методы и направления физико-географических исследований. Рациональное природопользование и устойчивое развитие регионов. Геоинформационное картографирование природных ресурсовThe Zarafshan River is a typical transboundary (Tajikistan/Uzbekistan) river in Central Asia with a large mountainous part of the upper river catchment, covered by snow and ice. These mountains are part of Central Asia’s „water towers“ [1]. The highly dissected mountain relief with its steep slopes, the relatively negligible water retention by thin soils, and weak evaporation due to low temperatures in high mountains, cause a rapid runoff onto the adjacent semi-arid and desert plains, creating a good water supply where little is precipitated [2]. That is why river valleys of the lowland part were and are the main centers of the agricultural and social development in Central Asia. The research presented here provides a detailed overview of the Zarafshan River, the lifeline for more than six million people. The findings are based on field measurements, existing data from the national hydrometeorological services and an extensive literature analysis. They cover the status quo of hydrological characteristics of the Zarafshan as well as water quality parameters. The discharge of the Zarafshan is characterized by a high natural discharge dynamic in the mountainous upper parts and by sizeable anthropogenic water extractions in the lower parts of the catchment, where on average 60.6% of the available water is diverted for irrigation purposes in the Samarkand and Navoi provinces. The water quality is heavily affected by the unsustainable land use and inadequate/missing water purification techniques. The reduced discharge and the return flow of untreated agricultural drainage water lead to a critical pollution of the river in the lower parts of the catchment. Additional sources of pollutants where identified in the Navoi special economic area and the mining industry in the Tajik part of the catchment. The impact of the global climate change and the socioeconomic growth on the water availability and the water demand will aggravate the detected problems and might lead to severe local and transboundary upstream-downstream water conflicts within the next decades.Река Зеравшан является типичной трансграничной (Таджикистан / Узбекистан) рекой в Центральной Азии с большой горной частью верхнего водосбора, покрытого снегом и льдом. Эти горы являются частью «водонапорных башен» Центральной Азии [1]. Высоко расчлененный горный рельеф с крутыми склонами, относительно незначительное удержание воды тонкими почвами и слабое испарение из-за низких температур в высоких горах вызывают быстрый сток на соседние полузасушливые и пустынные равнины, создавая хороший запас воды, где мало осаждается [2]. Именно поэтому речные долины равнинной части были и остаются главными центрами сельскохозяйственного и социального развития в Центральной Азии. Представленное здесь исследование дает подробный обзор реки Зеравшан, которая является спасательным кругом для более чем шести миллионов человек. Результаты основаны на полевых измерениях, существующих данных национальных гидрометеорологических служб и обширном анализе литературы. Они охватывают статус-кво гидрологических характеристик Зеравшана, а также параметры качества воды. Слив Зеравшана характеризуется высокой естественной динамикой расхода в горных верхних частях и значительными антропогенными водозаборами в нижних частях водосбора, где в среднем 60,6% имеющейся воды отводится для целей орошения в Самарканде и Навоийская губерния. На качество воды сильно влияют неустойчивое землепользование и неадекватные / недостающие методы очистки воды. Уменьшение сброса и обратный поток неочищенных сельскохозяйственных дренажных вод приводят к критическому загрязнению реки в нижних частях водосбора. Дополнительные источники загрязняющих веществ были выявлены в Навоийской особой экономической зоне и в горнодобывающей промышленности в таджикской части водосбора. Влияние глобального изменения климата и социально-экономического роста на доступность воды и спрос на воду усугубит выявленные проблемы и может привести к серьезным локальным и трансграничным конфликтам между водами вверх и вниз по течению в течение следующих десятилетий

The Modern Problems of Sustainable Use and Management of Irrigated Lands on the Example of the Bukhara Region (Uzbekistan)

The Central Asian lowlands are characterized by an arid and continental climate. At the same time, the large streams and rivers have been providing water for the development of flourishing oases and extensive irrigated farming areas. Bukhara is one of those oases. The population of 1.7 mln. and especially the agricultural sector (with an irrigated area of 275,000 ha) use a considerable amount of water. But as the flat topography does not provide sufficient natural drainage, water logging and raising groundwater tables have become serious problems for the agricultural prod-uctivity. The combination of the high salinity of the irrigation water and the generous application of fertilizers leads to a widespread soil salinization. Excessive leaching is supposed to reduce the top soil salinity, but as the drainage system is only covering a small portion of the irrigated areas and is in need of maintenance, this process only contributes to the ongoing salinization and the reduction of soil fertility and crop yields. The data presented here for the years 2000 to 2013 in-dicate that the groundwater table is rising throughout the region while the groundwater salinity i

Five decades of freshwater salinization in the Amu Darya River Basin

Study region: The Amu Darya River (ADR) basin in Central Asia. Study focus: To understand the spatiotemporal patterns and underlying driving mechanisms of river salinization in arid environments, this study gathered 50 years (1970–2019) of water chemistry data from 12 locations along the ADR. The variations in discharge and salinity were assessed by a linear regression model and violin plot. The salinity-discharge relationships were evaluated by a general hyperbolic model and Spearman’s rank correlation coefficient. Random forest models were also constructed to identify the predominant drivers of river water salinization. Finally, a conceptual model of river water salinization was constructed. New hydrological insights for the region: The water salinity (S) in the upper stream of the ADR was 541–635 mg/L. Salinity showed an increasing trend along the river course, reaching 751–1560 mg/L downstream. In the downstream, the river salinity before the 1990 s (751–1128 mg/L) was slightly lower than that after the 1990 s (983–1560 mg/L). Generally, water salinity was notably correlated with river discharge (Q) in upstream, exhibiting a relationship of S= 17,497Q- 0.62, p < 0.05, before the 1990 s. Interannual variation in river salinity is mainly controlled by secondary salinization, and intra-annual variation is controlled by river flow. From upstream to downstream, the controlling salinization process changes from primary salinization to secondary salinization. Specifically, secondary salinization has accelerated due to intensified agricultural activities in recent years