სტუ IAEA-ის საერთაშორისო პროექტის ფარგლებში ალაზნის აუზის მიწისქვეშა წყლებს შეისწავლის

„საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის მკვლევართა მონაწილეობა ატომური ენერგიის საერთაშორისო სააგენტოს კოორდინირებულ კვლევით პროექტში საერთაშორისო სამეცნიერო თანამშრომლობის გაღრმავებისა და თანამედროვე კვლევითი მიდგომების განვითარების მნიშვნელოვან შესაძლებლობას წარმოადგენს. კვლევის ერთ-ერთი ძირითადი შედეგი ალაზნის აუზის „ციფრული ტყუპის“ პროტოტიპის შექმნა იქნება. ციფრული ტყუპი არ წარმოადგენს მხოლოდ ტერიტორიის რუკას ან მის სამგანზომილებიან გამოსახულებას. იგი მონაცემების, ფიზიკური პროცესების მათემატიკური მოდელებისა და ხელოვნური ინტელექტის მეთოდების ინტეგრირებულ ციფრულ გარემოს გულისხმობს, რომელიც მკვლევრებს მიწისქვეშა წყლებთან დაკავშირებული პროცესების კომპლექსური ანალიზისა და სხვადასხვა სცენარის მოდელირების შესაძლებლობას მისცემს. კერძოდ, შესაძლებელი იქნება ნალექების რეჟიმის, ტემპერატურისა და მიწათსარგებლობის ცვლილებების პირობებში მიწისქვეშა წყლების შევსების პროცესზე შესაძლო ზემოქმედების შესწავლა. პროექტი აერთიანებს საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის ჰიდროლოგიურ, საინჟინრო, გეოინფორმაციული სისტემებისა და კომპიუტერული მოდელირების მიმართულებებით დაგროვილ გამოცდილებას თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მიხეილ ნოდიას სახელობის გეოფიზიკის ინსტიტუტის იზოტოპური ჰიდროლოგიისა და ჰიდროგეოლოგიის მიმართულებებით დაგროვილ ცოდნასა და ხანგრძლივი დაკვირვებების მონაცემებთან. ასეთი ინტერდისციპლინური თანამშრომლობა ქმნის საფუძველს განსხვავებული სამეცნიერო მეთოდების ინტეგრირებული გამოყენებისა და მიწისქვეშა წყლების დინამიკის უფრო სრულყოფილი შესწავლისთვის. პროექტის მნიშვნელობა განისაზღვრება არა მხოლოდ თანამედროვე ტექნოლოგიების გამოყენებით, არამედ სხვადასხვა სამეცნიერო მიმართულების ცოდნისა და მეთოდების ერთიან კვლევით სისტემაში გაერთიანებით. ამგვარი მიდგომა ხელს უწყობს ბუნებრივი პროცესების კომპლექსურ გააზრებას და ქმნის მეცნიერულ საფუძველს წყლის რესურსების მართვასთან დაკავშირებული გადაწყვეტილებების შემდგომი სრულყოფისთვის“, – ასე აფასებს საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის რექტორი, აკადემიკოსი დავით გურგენიძე IAEA -ის პროექტში მკვლევართა წარმატებას.

საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფი ატომური ენერგიის საერთაშორისო სააგენტოს (IAEA) კოორდინირებულ კვლევით პროექტში მონაწილეობს, რომლის ფარგლებშიც ალაზნის აუზის მიწისქვეშა წყლების შესწავლა იგეგმება. კვლევა რამდენიმე თანამედროვე სამეცნიერო მიმართულებას გააერთიანებს, მათ შორის, იზოტოპურ ჰიდროლოგიას, გეოინფორმაციულ ანალიზს, ფიზიკურ მოდელირებასა და პასუხისმგებლიან ხელოვნურ ინტელექტს. აღნიშნული მიდგომების გამოყენება ალაზნის აუზის მიწისქვეშა წყლების შესწავლისა და შესაბამისი მონაცემების კომპლექსური ანალიზის შესაძლებლობას შექმნის.

კვლევას ხელმძღვანელობს სამშენებლო ფაკულტეტის პროფესორი და პროექტის მთავარი მეცნიერ-მკვლევარი (Chief Scientific Investigator, CSI) ირმა ინაშვილი, ივანე ჯავახიშვილის სახელობის თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მიხეილ ნოდიას სახელობის გეოფიზიკის ინსტიტუტის მკვლევარი და პროექტის მეორე მთავარი მეცნიერ-მკვლევარი (Secondary CSI) ნინო კაპანაძე, სამშენებლო ფაკულტეტის ასოცირებული პროფესორი კონსტანტინე ბზიავა, პროფესორი ზაალ ცინაძე, თსუ-ის მიხეილ ნოდიას სახელობის გეოფიზიკის ინსტიტუტის მკვლევარი და სტუ-ის სამთო-გეოლოგიური ფაკულტეტის უმცროსი სპეციალისტი ელენე ჩიკვილაძე.

სტუ-ის სამშენებლო ფაკულტეტის პროფესორის ირმა ინაშვილის განმარტებით, ალაზნის აუზი საქართველოს მნიშვნელოვანი სასოფლო-სამეურნეო რეგიონია, სადაც წყლის რესურსების მდგომარეობა გარემოსა და ეკონომიკური საქმიანობისთვის არსებითია. მისივე თქმით,  რთული რელიეფის, გეოლოგიური აგებულებისა და ნალექების სეზონური განაწილების პირობებში ყოველთვის მარტივი არ არის იმის დადგენა, სად და როდის ივსება წყალშემცველი ჰორიზონტები, როგორ უკავშირდება მდინარის წყლები მიწისქვეშა სისტემას და რა გავლენას ახდენს კლიმატური ცვალებადობა მიწისქვეშა წყლების მარაგზე.

„ტრადიციული ჰიდროლოგიური დაკვირვებები მხოლოდ ნაწილობრივ გვიჩვენებს, საიდან მოდის წყალი და რა გზით გადაადგილდება იგი. იზოტოპური მეთოდები კი დამოუკიდებელ მტკიცებულებებს იძლევა წყლის წარმოშობის, შევსების სიმაღლითი ზონის, სეზონურობისა და ცირკულაციის შესახებ. კვლევის მიზანია ამ მონაცემების სივრცით ანალიზთან და ჰიდროლოგიურ მოდელებთან დაკავშირება, რათა შეფასდეს ალაზნის აუზის მიწისქვეშა წყლების შევსება და ბუნებრივი თუ ანთროპოგენური ზემოქმედების მიმართ მათი მოწყვლადობა“.

 – პროფესორი ირმა ინაშვილი

პროექტში მიწისქვეშა წყლების მოწყვლადობის საინჟინრო შეფასებაზე, შევსების პროცესების ანალიზსა და პრაქტიკულ გამოყენებაზე ორიენტირებულ ჰიდროლოგიურ სცენარებზე მომუშავე პროფესორ კონსტანტინე ბზიავას თქმით, სამუშაოების პირველ ეტაპზე მკვლევრები  წლების განმავლობაში დაგროვებულ იზოტოპურ, ჰიდროქიმიურ და ჰიდროგეოლოგიურ დაკვირვებებს ერთიან სივრცით-დროით მონაცემთა ბაზაში გააერთიანებენ:

„დასამუშავებელია როგორც თანამედროვე ციფრული ინფორმაცია, ისე ისტორიული საარქივო მასალები. გეოინფორმაციული სისტემების (GIS) მეშვეობით მათ დაემატება რელიეფის ციფრული მოდელები, გეოლოგიური და ნიადაგური მონაცემები, მიწათსარგებლობის რუკები, კლიმატური მაჩვენებლები და თანამგზავრული დაკვირვებები. ყველა მონაცემი გაივლის ხარისხის, სიზუსტისა და თავსებადობის შემოწმებას“.

 – პროფესორი კონსტანტინე ბზიავა

ციფრული ტყუპის არქიტექტურისა და პროტოტიპის განვითარების, GIS-ისა და გამოთვლითი მოდელების შედეგების ინტეგრაციასა და ვიზუალიზაციის მიმართულებით მომუშავე პროფესორის ზაალ ცინაძის თქმით, კვლევის მეორე მიმართულებაა იზოტოპებზე დაფუძნებული ჰიდროლოგიური კონცეპტუალური მოდელის დაზუსტება.

„მეცნიერები ერთობლივად გააანალიზებენ სტაბილურ იზოტოპებს, ტრიტიუმს, რადონს და ჰიდროქიმიურ მაჩვენებლებს. სამუშაოები დაეყრდნობა ალაზნის აუზში უკვე დაგროვილ კვლევით გამოცდილებას, მათ შორის იზოტოპური მონაცემებით გამდიდრებულ JAMS/J2000 ჰიდროლოგიურ მოდელს. ეს ხელს შეუწყობს მთიანი ზონებიდან მიწისქვეშა წყალშემცველ ჰორიზონტებამდე წყლის გადაადგილების, შევსების სეზონურობისა და მდინარესთან კავშირის უკეთ გააზრებას“.

 – პროფესორი ზაალ ცინაძე

საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის საერთაშორისო კვლევა – „იზოტოპური ჰიდროლოგიიდან ციფრულ ტყუპამდე: ხელოვნური ინტელექტის პასუხისმგებლიანი გამოყენება ალაზნის აუზში მიწისქვეშა წყლების შევსებისა და მოწყვლადობის შეფასებისთვის“ (From Isotope Hydrology to a Digital Twin: Responsible Artificial Intelligence for Groundwater Recharge and Vulnerability Assessment in the Alazani Basin)  – ხორციელდება IAEA-ის კოორდინირებული კვლევითი პროექტის ფარგლებში, ოთხწლიანია და 2030 წელს დასრულდება.