Іле өзені су қорының өзгеру динамикасы

Іле-Балқаш бассейні

Су ресурстары адам өмірінде және экожүйе­лер­де маңызды рөл ат­қарады әрі оларды тиімді бақылау және басқару тұрақты даму­ды қамтамасыз етудің ажырамас міндеті болып саналады. 

БҰҰ Бас Ассамблеясы 2016 жылы қабылдаған «Тұрақты да­муға арналған су, халықаралық іс-қимыл онжылдығы, 2018-2028 жылдар» резолюция­сын­да әлеуметтік-экономикалық және табиғатты қорғау мақ­сат­тарына қол жеткізу, тиісті бағ­дарламалар мен жоба­лар­ды жүзеге асыру мен насихаттау үшін тұрақты дамуға және су ресурстарын кешенді бас­қа­ру­ға көбірек көңіл бөлу қажеттігін атап көрсеткен. Қазақстан гео­гра­фиялық тұрғыда орна­ла­суы­­на байланысты және ірі өзен­дері трансшекаралық ай­мақта болғандықтан, су тап­шы­лығымен жиі қақтығысады.

Қазақстандағы ең ірі су бас­сейні – Іле-Балқаш бассей­нінің (бұдан әрі – ІББ) су қорының ди­намикасын зерттеу жұ­мысын AP09261344 «Гео­ақпа­раттық жүйелерді ақпараттық қамтамасыз ету үшін гетеро­генді көздерден геокеңістіктік объектілерді автоматты түрде алу әдістерін әзірлеу» жобасы аясында жүргіздік. Бұл жоба менің жетекшілік етуіммен 2021-2023 жылдары жүргізілді. Іле-Балқаш бассейні Қазақ­стандағы ең ірі көл экожүйесі және құнды табиғи ресурстар шоғырланғандықтан, экология үшін де, экономика үшін де аса маңызды. Осы бассейнде Қа­зақстанның барлық гидро­энер­горесурстарының 40 па­йы­зы өндіріледі, яғни әлеуетті гидроэнергоресурстардың жалпы көлемі 63,5 млрд квт. сағ. құрайды. ІББ Қазақстан мен Қытайдың бірнеше об­лыс­тарын қамтиды. Қазақстандағы ауданы 353 мың шаршы ки­лометр, Алматы, Жетісу, Жам­был және Қарағанды сияқты төрт облыста орналасқан. Ал­маты, Жетісу және Жамбыл об­лыстарында көп жерлерді егіс­тік алқаптар алып жатыр. Яғни бассейннің 70 пайызы осы егіс­тік алқаптарды суаруға жұм­салады.

Қазақстандық экологтер «Бал­қаш көлін экологиялық апат күтіп тұр» дейді. Себебі Бал­қаш көлі негізгі су қорының 80 пайызын Іле өзенінен ала­ды. Іле өзенінің су көлемі жыл сайын төмендеп келе жатыр. Мысалы, Іле өзенінің Қытайдан бастау алатын жерінен Қазақ­стан­ға өтетін арнасында ең аз дегенде 12 кубокилометр ағын­­ды сақтау қажет болатын. Бірақ қазір ол 8 кубокилометрге дейін қысқарды. Сондықтан ІББ бассейніндегі су қоры мә­се­лесін шешу бүгінгі таңда Қа­зақстан экологиясы мен эконо­ми­касы үшін аса өзекті.

Жоғарыда айтылған мәсе­ле­­ге қатысты біз Іле өзенінің соңғы 20 жылда суының қан­ша­лықты қысқарғанын бақы­лай­тын бағдарлама құрас­ты­ру­ға бел будық. Ол үшін ал­ды­мен Іле өзенінің сурет­те­рін қашықтан зондтау спут­ник­теріндегі суреттерден алу ке­рек. Ол спутниктің суреттері бар­лығы Google Earth Engine платформасында сақталған. Google Earth Engine – бұл құр­ғақ­шылық, табиғи апаттар, су­ды басқару, климатты ба­қы­лау және қоршаған ортаны қорғау сияқты маңызды әлеу­меттік мә­селелерді шешу үшін Google-дің үлкен есептеу мүм­кіндіктерін пайдалануға мүмкіндік беретін планеталық масштабтағы геокеңістіктік тал­дауға арналған бұлтты плат­форма. Осы платформада Landsat спутнигі түсірген Жер планетасының суреттері 1970 жылдан бастап сақталған. Суреттер 16 күн сайын жаңар­ты­лып тұратындықтан, біз Іле өзенінің Қытаймен шекаралас бөлігінің суреттерін жинақ­та­дық. Барлық операциялар Google Earth Engine плат­фор­масында орындалады, яғни осы платформада спутник су­реттерінен қандай да бір есеп­теу формулаларын, сурет­тен су, құм, жасыл алқап сияқты ау­дандарын анықтауға бола­ды.

Спутник суреттерін жинақ­та­ған соң, келесі қадам осы су­реттерді сүзгіден өткізу ке­рек. Себебі 1970 жылдан бері 16 күн сайын суреттердің бар­лы­ғын қолданатын болсақ, бірін­шіден, платформаға өте ауыр болады, талдау жұмысы бірнеше күнге созылады; екіншіден, бізге бұлтты күндері түсірілген және өзендерде су тартылатын маусымдағы су­рет­тер қажет емес. Яғни біздің талдау жұмысымызға тек ашық, маусым-тамыз айла­рын­да ғана түсірілген суреттер керек, оның ішінде тек алғашқы 200 суретті қолданатын болдық.

Суреттерді сүзгіден өткізіп, маусым-тамыз айларында тү­сі­рілген таза 200 суретті бір коллекцияға сақтап қойдық. Енді осы суреттерден өзен­дерді анықтай алатын бағ­дар­лама қажет. Яғни әр спутник суреттерінен жылулық сәуле­лер арқылы сулы, құмды жерді, жасыл алқапты және мұз­дық­тарды тануға болады. Сол әдістердің бірі – Виола-Джонс әдісі. Виола-Джонс әдісі – спутник кескіндердегі өзен­дер­ді анықтауға мүмкіндік бе­ретін алгоритм. Бұл әдістің ал­горитмі Google Earth Engine платформасындағы DATASET ішінде қолжетімді және біздің құралға сәтті қолданылды. Виола-Джонс әдісінің карта­да­ғы өзендерді анықтаудың мысалын төмендегі суреттен көруге болады.

Өзендер анықталған соң, келесі қадам – Іле өзенінің Қытаймен шекаралас аумағы­ның ені қалай өзгергенін ба­қылау және есептеу. Ол үшін біз осы бағдарламаға өзен енін анықтап, оны ортогональды сызық бойынша есептейтін алгоритм енгізуіміз керек.

Бұл жерде ортогональды бағыттарды алу үшін кескіннен тура өзен ортасын белгілеп аламыз. Бағдарлама сол бө­лік­ті 9x9 пиксельдік сурет қылып оқиды. Сосын өзеннің ені осьтік сызықтың әрбір пикселі үшін былай есептеледі. Бірін­шіден, ортогональды бағыт бойынша ұзындығы ең жақын сулы емес пиксельге дейінгі қашықтықтан үш есе (ωb) болатын ωm сызықтық сегмен­ті түзіледі (қызыл сызық), со­дан кейін алгоритм ωm-ді ωm бойындағы арна маскасының орташа мәніне көбейту арқылы өзеннің енін (ω) есептейді.

Осы алгоритмдерді қолда­нып, қосымша құрастырдық.

Картада барлық өзендер сары түспен белгіленген. Қа­жетті ауданды таңдау өзеннің орталық сызығын (сары) басу жеткілікті. Оң жағында орта­сын­да 300х300 пиксель өлшемі бар өзеннің интерактивті стоп-анимациясы, gif форматында енгізілген, онда бүкіл көрсетіл­ген кезең ішінде өзен енінің өз­геруі көрсетіледі. Бұл ани­мацияны жасау үшін Timelapse функциясы қолданылды. Оң жақ жоғарғы бұрышында уақыт аралығын таңдауға болатын слайдер орнатылған.

Іле өзенінің қажетті ауданын таңдаған соң, қосымша 2-3 минут ойланады. Сосын алын­ған нәтижелерді қолданушыға график түрінде көрсетеді.

Бұл график нәтижесі бойын­ша Іле өзенінің ені 1992 жылдан 2002 жылға дейін орташа 145 метр болған, сосын 2002 жылдан 2019 жылдары орташа ені 75 метр болған. Яғни өзен­нің ені соңғы 20 жылда екі есе қысқарған.

Осы жасалған талдау жұмы­сы­ның мақсаты Іле өзені суы­ның азаюын спутник суреттері арқылы дәлелдеу болатын. Енді келесі қадам – 20 жыл сайын екі есе азайып жатқан су қорын тиімді әрі үнемді пайда­ла­нудың әдістерін ойлап табу.

Қорыта келе, бүгінгі таңда су тапшылығымен Орталық Азия мемлекеттері жиі қақты­ғысады. Бірақ осы экологиялық мәселе зардабы бүкіл әлемге әсер етеді. Сондықтан су қо­рын уақытында бақылап, де­рек­терден алынған нәтиже­лер­ге керекті іс-шараларды дер кезінде орындау қажет.

Әсел ОСПАН,

Мәдина МАНСҰРОВА