Understanding the problems of inland waters: case study

Importance of studying of inland water resources in sustainable development of 
the country and protection of ecosystems 
 
M.A.Teymurov 
Institute of Geography of ANAS, [e-mail] 
 
Keywords: inland water resources, Land-use, synthesis of methods 
 
Introduction 
One of global world problems is the water supply of population and various sectors 
of economy. At present, there is no such branch of economy, the development of which is 
possible without the availability of sufficient water resources. Therefore, from the point of view of 
sustainable economic development and protection of ecosystem the assessment of inland water 
resources should be under the constant attention of business executives and scientific 
researchers. This is especially important for countries located in arid regions and suffering from 
water shortage. The Republic of Azerbaijan refers to these categories areas. Total river water 
resources of Azerbaijan is estimated at 30.9 km
3
. Most of these resources flow through to 
republic  in transit way  (20.6 km
3
). 10.3 km
3
  consist of inland river water resources, and in a 
natural way they don’t satisfy all demands of republic economy (12-14 km
3
). Another problem 
related to water is the change in climatic conditions and intensification of changes in other 
natural-anthropogenic factors. Spatio-temporal changes occurring in water resources and 
proportion of individual components in water balance require their continuous study and put on 
forefront the exploration and application of more modern and sensitive to changes in methods. 
Effectiveness of these methods is that in spite of many flow-forming factors have been taken into 
estimating in the context of methods, but calculations are carried out in the presence of one or 
some factors. The late changing factors were not known within the estimation content in fact, but 
their roles are considered. On the other hand, studies are fulfilled quickly and more sensitive to 
changes.  In recent years, by the support of UNESCO and FAO organizations the inland water 
resources of several countries have been determined specifically by these methods. We have 
proposed  innovative, high reliable and simple methodology to calculate water resources and 
water balance components by the way synthesis of advantages of some hydrologic methods using 
GIS-technology.  
 
Materials and methods 
New methodology  was developed based on well-known methods in the world and innovations 
proposed in our studies. Some these methods are useful to calculate surface runoff, but other 
methods to assessment infiltration or evaporation rates of territory. Modified rational method for 
calculating surface runoff, USDA methods for estimating infiltration and soil moisture; Lvovich 
method for studying their theoretical foundations are  more  effectively  (Lvovich M.I., 1969; 
Thompson. D.B., 1986; USDA…, 1986; Application of…, 2010). Although major runoff-forming 
factors are covering in context this methodology, but calculations are fulfilled only LULC (Land-use 
& Land-cover) and precipitation data.
       
       
The rivers  and lakes are main natural sources of inland water resources of Azerbaijan.  The 
estimations of Lenkoran river water resources and Hocasan lake water balance components based 
on new synthesis  methods are shown in presented article (figure 1). It is not accidental that 
327

---

selection of these water bodies as a research object. Both of them reflect most important issues of 
inland water bodies of Azerbaijan. The most serious problem of rivers is their water resources 
decrease. It should be noted with regret that, the Lenkoran river is also beyond the frame of this 
process. Simultaneously, Lankaran is largest river (1096.1 km
2
) among directly flow into Caspian 
Sea rivers that are formed inland of Azerbaijan. Lake Hochasan is distinguished by a combination 
of common spesific features of republican lakes (salinization, sewage pollution and treatment 
needs, drying, etc.). Area of lake basin is 32.2 km
2
, but its water surface area is about 1.85 km
2
.
 
Figure 1. View of location of studies areas over Azerbaijan Republic 
      Hydro-meteorological data are taken from Ministry of Ecology and Natural Resources manuals. 
Data of ungauged areas were obtained with GIS-technology taking into account DEM features and 
interpolating of climate data.  
328

---

LULC data were determined by satellite images (2017) of studies areas.
Figure 2. Land-use data of Lake Hocahasan(1) and Lankaran river(2) basins 
      Studies were carried out in following sequence: 
1) Using GIS-Hydrology  program, flow directions and accumulations have been 
identified, basins of water bodies are divided. 
2) Were determined main indicators at assessment of rational (surface) runoff 
coefficient-LULC, HSG (hydrological soil groups) and DEM (elevation & slope) data.   
3) Was defined correctional rational coefficient. Rational coefficients (c) characterize the level of 
surface runoff in event of rainfall. For estimation coefficient “c” in multi-annual period is necessary 
to correct its. Correctional coefficients depend on humidity condition of territory. 
4)  Were calculated USDA methods water balance elements (hydrologic losses, initial 
abstraction, maximum and actual soil moisture) (Ponce V.M., et al., 2016).  
5) For estimation of infiltration a semi-empirical formula was offered by us based on USDA water 
balance components (Teymurov M.A., et al., 2018). 
6) Total runoff is found summing surface runoff and base-flow. 
7) Evapotranspiration is obtained with difference subtract total surface runoff from precipitation. 
8) Surface runoff and its underground feeding fraction together represent the yield of the water 
balance from fallen precipitation, but other elements as water losses. Therefore, the water 
resources are considered as the sum of surface runoff and base-flow.   
 
Results 
Multy-annual water balance components of Lake Hocahasan were estimated in following 
quantities: precipitation-287.6 mm, potential evaporation-1141.4 mm, actual evaporation-165.7 
mm, humidity coefficient-0.2519, rational coefficient-0.7267, correctional coefficient-0.3257, 
infiltration coefficient-0.2331, initial abstraction-123.8 mm, hydrological losses-219.6 mm, soil 
moisture-95.7 mm. The natural multy-annual income part of lake water balance (3.959 mln.m
3
) is 
1.403 mln.m
3
 more than losses share (2.556 mln.m
3
) (table 1). However, it does not have enough 
to fill total volume of lake (3.50 mln.m
3
) and is less than 2.5 times. As can be seen from table, 
329

---