Бидний тухай
Багш ажилтан
1. Танилцуулга Монгол Улсын хойд бүсийн хотуудын хөгжил, эдийн засгийн өсөлт нь үндэсний хот төлөвлөлтийн бодлого болон түүнтэй уялдсан нийгмийн дэд бүтцээс шууд хамаардаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр хотууд, тэр дундаа Эрдэнэт хотын хувьд усны хомсдол нь хотын газар нутгийн өргөжилт, хүн амын өсөлтөд гол саад болж байна. Эрдэнэт хот орших бүс нутагт жилд дунджаар 300–400 мм хур тунадас ордог бөгөөд усны хангамж нь байгаль, цаг уурын нөхцөл, газрын доорх усны нөөцөөс хамаарч тогтворгүй байдаг. Иймээс энэхүү судалгааны ажлын зорилго нь усны нөөцийн хязгаарлалттай нөхцөлд Эрдэнэт хотын орон сууцны газрын өргөжилтийг эсийн автомат (Cellular Automata, CA) загвараар загварчлах бөгөөд улмаар хот төлөвлөлт, усны нөөцийн менежментэд шинжлэх ухаанд тулгуурласан шийдвэр гаргахад дэмжлэг үзүүлэхэд оршино. 2. Судалгааны зорилго Энэхүү судалгааны ерөнхий зорилго нь Эрдэнэт хотын орон сууцны бүсийн орон зайн тэлэлтийг 2025–2050 он хүртэл жил бүрийн хугацааны алхамтайгаар загварчлах юм. Тусгай зорилтууд: 1. Эрдэнэт хотын хотжилтын түүхэн хандлагыг задлан шинжилж, орон сууцны тэлэлтийн хандлагыг тодорхойлох. 2. Эсийн автомат загварын онолыг ашиглан усны нөөцийн нөлөөг тусгасан орон зайн симуляцийн загвар боловсруулах. 3. Янз бүрийн нөхцөл (усны хомсдол, дэд бүтцийн өргөтгөл, үйлдвэрийн өсөлт гэх мэт)-д суурилсан хувилбаруудыг боловсруулах. 4. Хотын усны нөөцийн хүртээмж, хэрэглээ, ба орон сууцны өсөлтийн уялдааг тооцоолох. 5. Судалгааны үр дүнг хот төлөвлөлт ба усны менежментийн бодлогын зөвлөмж хэлбэрээр боловсруулах. 3. Судалгааны талбай Эрдэнэт хот нь Монгол Улсын хойд хэсэгт, Орхон аймгийн төвд байрладаг бөгөөд улсын хэмжээнд хүн ам, аж үйлдвэрийн төвлөрлөөрөө Улаанбаатар, Дархан хотуудын дараа ордог. Хотын эдийн засаг нь уул уурхай, ялангуяа Эрдэнэт үйлдвэрийн уул уурхайн олборлолт дээр тулгуурладаг. Хотын газар нутагт: • ойт-хээрийн бүсийн уур амьсгалтай, • газрын гадаргын дундаж өндөр 1300–1400 м, • жилийн дундаж хур тунадас 300–400 мм, • усны гол эх үүсвэр нь газрын доорх ус ба жижиг гол горхиуд юм. Ийм нөхцөл нь усны хомсдолын нөхцөлд хотжилт хэрхэн өргөжихийг судлахад хамгийн тохиромжтой загвар бүс болгодог. 4. Судалгааны арга зүй (Methodology) 4.1 Ерөнхий арга зүйн бүтэц Судалгаа нь орон зайн симуляцийн загварчлал болон усны тэнцлийн тооцоолол хосолсон байдлаар хийгдэнэ. 1-р үе шат: Орон зайн өгөгдөл цуглуулах, боловсруулалт хийх 2-р үе шат: Эсийн автомат загвар боловсруулах, параметр тохируулах 3-р үе шат: Усны нөөцийн тооцоо, хязгаарлалтыг загварт нэгтгэх 4-р үе шат: Хувилбаруудыг боловсруулах (усны хомсдол, дэд бүтэц, үйлдвэр) 5-р үе шат: Загварын баталгаажуулалт ба үр дүнгийн дүн шинжилгээ 4.2 Ашиглах өгөгдөл ба боловсруулалт Орон зайн давхаргууд (10–30 м нягтралтай): Өгөгдлийн төрөл 1 Газар бүрхэц / ашиглалт (LULC) Landsat, үндэсний LULC 2 Баригдсан талбайн түүхэн зураг (2000, 2010, 2020)- Хотжилтын өөрчлөлт 3 Авто зам, төмөр зам-Тээврийн хүртээмж 4 Засаг захиргааны хил, бүсчлэл 5 Өндрийн загвар (DEM) гадаргын хэлбэр 6 Гол, нуур, худаг, ус дамжуулах шугам- Усны эх үүсвэр ба хүртээмж 7 Уул уурхай, үйлдвэрлэл, хамгаалалттай бүс- хязгаарлалт 8 Хүн ам, усны хэрэглээний мэдээлэл-эрэлтийн тооцоо Боловсруулалт: Бүх мэдээллийг ижил проекц (CRS) руу хөрвүүлж, эсийн хэмжээ (10–30 м)–д тохируулан дахин түүвэрлэнэ. Binary (0/1) баригдсан газрын зураг, авто зам, усны эх үүсвэр, хотын төвөөс зайн растерууд, газрын налуу, хязгаарлалтын маскууд үүсгэнэ. 4.3 Эсийн автомат загвар (CA Model) • Эс бүр нь “хөгжсөн” эсвэл “хөгжөөгүй” гэсэн төлөвтэй байна. • Төлөв өөрчлөгдөх магадлал нь дараах хүчин зүйлүүдээр тодорхойлогдоно: Хүн амын өсөлт (логистик функц) Усны нөөцийн хүртээмж (динамик хүчин зүйл) Авто зам, төв, үйлдвэрлэлээс зай Газрын тохиромжтой байдал (налуу, хөрс, LULC) Эдгээрийг жилийн хугацааны алхамтайгаар (2025–2050) тооцоолно. 4.4 Хувилбаруудын загварчлал 1. Одоогийн төлөв – одоогийн өсөлтийн хандлагыг хадгална 2. Усны хомсдолын хувилбарууд тооцоолох (-10%, 20% гэх мэт) 3. Дэд бүтцийн өргөтгөл (шинэ усан сан, шугам) 4. Үйлдвэрийн өсөлт (усны хэрэглээ нэмэгдэх) Хувилбар бүрт орон зайн зураглал ба статистик харьцуулалт хийгдэнэ. 5. Хүлээгдэж буй үр дүн 1. Орон сууцны бүсийн орон зайн загвар 2025–2050 оны орон сууцны тэлэлтийн зураг (Geo TIFF формат). Тэлэлтийн чиглэл, хурд, хэв маягийн шинжилгээ. 2. Хувилбаруудын симуляцийн үр дүн Усны хүртээмжийн өөрчлөлтөд орон сууцны тэлэлтийн мэдрэг байдал. 3. Усны хүртээмж ба хотжилтын уялдаа Хотын усны тэнцэл, усны хомс бүсийн зураг, ус хангалттай бүсийн тодорхойлолт. 4. Хот төлөвлөлтөд дэмжлэг үзүүлэх шинжилгээ Ирээдүйн усны хэрэгцээ (м³/жил), бодлогын зөвлөмж. 5. Баталгаажуулалт ба үнэлгээ Kappa, Figure of Merit, байрлалын зөрүүгээр нарийвчлалын үнэлгээ. 6. Бүтээгдэхүүнүүд: 2025, 2030, 2040, 2050 оны орон сууцны тэлэлтийн зураг Усны хүртээмж, хомсдлын зураг Python / TerrSet код, өгөгдлийн тайлбар Эрдэм шинжилгээний тайлан: “Усны нөөцийн судалгаанд суурилан Эрдэнэт хотын суурьшлын бүсийн тэлэлтийг тодорхойлох нь” 6. Практик ач холбогдол • Усны нөөцийн хязгаарлалтыг хот төлөвлөлтийн загварт уялдуулсан шинэлэг арга зүй боловсруулагдана. • Хотын тэлэлтийн бодитой төлөвлөлт, усны менежментэд нотолгоонд суурилсан шийдвэрийн дэмжлэг үзүүлнэ. • Эрдэнэт хотын тогтвортой хөгжлийн бодлогод шинжлэх ухааны үндэслэлтэй өгөгдөл санал болгоно.
1. Introduction The development and economic growth of cities in northern Mongolia are strongly influenced by national urban planning policies and the availability of accompanying social infrastructure. However, the expansion of these cities, including Erdenet, may be restricted by limited water resources, as the region receives only about 300–400 mm of annual precipitation. This research aims to simulate the urban development of Erdenet City using a Cellular Automata (CA) model, providing a decision-support framework for sustainable urban planning under water constraints. The CA model is modified to reflect the local characteristics of urban growth in Mongolia, incorporating ger districts—typical semi-permanent nomadic dwellings—as part of the city’s spatial structure. Population growth is modelled through a logistic growth function, whose coefficients are derived from actual statistical data. This growth fluctuates dynamically according to changes in water-resource availability and deficiency. Urban expansion is then regulated by these population dynamics and by the development potential of each land unit, determined by proximity to the railway station, road network, and existing residential clusters. 2. Objective The objective of this research is to simulate the spatial expansion of residential land in Erdenet City over yearly time steps (e.g., 2025–2050), under the following constraints: Physical suitability: slope, distance to roads, existing built-up area. Planning restrictions: protected areas, industrial and mining zones. Water-resource availability: city-level water balance allocated to spatial cells, including local well yields and pipeline network capacity. Expected outputs include yearly maps of predicted residential expansion, water-stress indicators for cells lacking adequate allocation, and summary statistics showing total area growth, population served, and unmet water demand. 3. Data and Preprocessing Essential spatial layers (raster and vector, 10–30 m resolution) include: Base land-use/land-cover (LULC) data: Landsat-derived 30 m resolution; national LULC datasets. High-resolution built-up area maps (e.g., 2000, 2010, 2020) to estimate transition probabilities. Transportation and infrastructure networks: roads, railways, and other built features. Administrative boundaries and cadastral parcels. Digital Elevation Model (DEM): slope and aspect layers. Hydrology: rivers, lakes, wells, groundwater observation points, and water-supply infrastructure (pipelines, reservoirs). Mining, industrial, and protected zones to mask out unsuitable development areas. Population and water-demand data: per-capita residential water use, historical population growth. Soil permeability/infiltration layers (for estimating groundwater recharge, if available). Preprocessing steps: All datasets will be reprojected to a common coordinate reference system (CRS) and resampled to the chosen CA grid size (10–30 m). Binary built-up maps will be generated, along with distance raster (to roads, rivers, city center), slope maps, and development constraint masks. 4. Expected Outputs 4.1 Spatial Model of Residential Expansion A CA-based spatial simulation illustrating the projected expansion of residential areas in Erdenet City from 2025 to 2050. A series of urban growth maps (Geo TIFF format) showing spatial and temporal changes in urban form. Quantitative and visual analysis of growth direction, rate, and spatial pattern changes under varying resource conditions. 4.2 Scenario-Based Urban Growth Simulations Model outputs will be generated for multiple development and water-resource scenarios, including: Business-as-Usual (BAU): current water supply and growth trends. Water-Stress Scenario: reduced water availability (e.g., −20%) and its impact on expansion. Infrastructure Improvement Scenario: effects of expanding pipelines or new reservoirs. Industrial/Mining Expansion Scenario: increased industrial water demand reducing domestic supply. Each scenario will yield comparative maps and quantitative analyses highlighting spatial variations in residential development under different water conditions. 4.3 Integration of Water Availability and Residential Growth Estimation of the city’s water balance, including supply, consumption, and residual water over time. Production of spatial maps linking water availability and potential residential development, identifying: Water-scarce zones, and Water-sufficient or high-suitability zones for expansion. Creation of an annual Water Scarcity Index Map for Erdenet City. 4.4 Decision-Support Analysis for Urban Planning Projection of future water demand (m³/year or liters per capita per day) based on population and expansion trends. Recommendations for balanced land-use and water-resource management to ensure sustainable growth. Policy insights to improve coordination between urban planning and water-supply infrastructure. 4.5 Model Validation and Performance Evaluation Evaluation of model accuracy using statistical indicators such as: Kappa coefficient Figure of Merit (FoM) Quantity and location disagreement metrics Validation by comparing simulated results with observed urban maps (e.g., 2000–2020) to assess model reliability. 4.6 Expected Deliverables Maps: Predicted residential expansion (2025, 2030, 2040, 2050) Water availability and water-stress maps Population–water demand relationship maps Statistical Outputs: Growth of built-up area (ha or km²) Trends in total and per-capita water demand Correlation between land-use change and water availability Technical Outputs: Source code or algorithm (Python or TerrSet) implementing the CA model Calibration and validation datasets Scientific Report or Paper: Titled “Residential Expansion under Water Resource Constraints in Erdenet City, Mongolia.” 5. Practical Implications Development of a realistic urban planning tool integrating water-resource constraints into land-use modelling. Evidence-based guidance for identifying suitable zones for residential expansion under limited water supply. Strategic insights supporting sustainable urban development and water management in Erdenet City.
Түлхүүр үгс:
