Ликвидация многочисленных водозаборов внутри совхозов и колхозов и создание конфигурации оросительной сети, отвечающей требованиям планового водопользования;
Переустройство оросительной сети с целью повышения коэффициента земельного использования и коэффициента полезного действия системы.
Понимая необходимость устойчивого управления водными ресурсами, как базы будущего развития, Советское правительство взяло на себя всю организацию, формирование структуры и финансирование водного хозяйства. В трудное для страны время 'народные стройки', с привлечением большого количества людей, позволили водному хозяйству развиваться, что помогло Центральной Азии компенсировать огромные потери посевных площадей на Украине и черноземной зоне России. В послевоенный период, правительство создало хорошо организованную структуру руководства и управления водным хозяйством, которая должна была обеспечить устойчивую эксплуатацию оросительных систем на долгие годы.
В 1954 году, началось строительство Кайраккумской гидроэлектростанции на реке Сырдарья с водохранилищем емкостью 4 км3 воды, которое должно было обеспечить сезонное регулирование стока реки в её среднем течении.
Каракумский канал, отводящий воды реки Амударьи, стал в то время крупнейшим объектом водохозяйственных работ в Центральной Азии.
В августе 1950 года правительство СССР издало постановление о переходе на новую систему орошения. Оно предусматривало улучшение использования орошаемых земель, укрупнение поливных участков до размеров, удобных для механизированной обработки полей (8-10 га), замену мелкой оросительной сети временными оросителями, нарезаемыми каждый год, и, что особенно важно, планировку орошаемых земель. Таким образом, мелиоративные и терраформирующие мероприятия 1954-64 гг и последующих лет, проводились не на пустом месте, а были логическим развитием проектов и мероприятий, начатых ещё в 20-30 гг. Основным объектом для проведения мелиоративных работ и строительства ирригационных систем стала Голодная степь. Этот земельный массив в форме треугольника, был в большей степени изучен, в результате проведения многочисленных проектных изысканий и научных исследований.
Основным недостатком проектов, осуществлявшихся до 1956 г, было отсутствие необходимой координации деятельности различных организаций и ведомств. Это, как правило, приводило к разрыву в сроках завершения водохозяйственного и сельскохозяйственного строительства и, особенно, сельскохозяйственного освоения. Даже в проектах ирригационно-мелиоративного строительства вопросы освоения и сельскохозяйственного строительства прорабатывались схематично, а необходимые капиталовложения для этих видов работ не утверждались, а выносились за рамки генеральной сметы, то есть они не финансировались в рамках общего проекта. Орошение целинных земель в целом, и в Голодной степи в частности, планировалось и осуществлялось Министерством сельского хозяйства СССР, отвечающим только за строительство водохозяйственной инфраструктуры. Сельскохозяйственным строительством и освоением этих земель занимались республиканские организации, а также сами хозяйства, по мере своих сил и возможностей.
На вновь осваиваемых землях до 1956 г строился только примитивный жилищный фонд для переселенцев. Какого-либо обеспечения посёлков дорогами, электроснабжением и культурно-бытовыми учреждениями не было. Из-за этого даже в самые благоприятные периоды освоения целинных земель удавалось освоить в среднем не более 7000-7500 гектар в год. При таких темпах работ, для освоения 300.000 гектар потребовалось бы более 40 лет.
Для решения поставленных задач, в 1956 г было предложено перейти к комплексной организации работ, с координацией мероприятий по ирригационному, промышленно-гражданскому и другим видам строительства, в увязке с процессом освоения земель. В смету запланированных работ было включено строительство инженерных коммуникаций и производственных баз, а также создание предприятий для производства строительных конструкций и материалов. В доработанный в 1956-58 гг проект освоения Голодной степи сразу же включалось строительство усадеб и производственных объектов совхозов, оросительной и коллекторно-дренажной сети, строительство жилья, бытовых и культурных учреждений городского типа, магистральных коммуникаций — автомобильных дорог, линий электропередач, связи, для всестороннего развития нового орошаемого массива. Для освоения новых земель предстояло построить 34 новых совхоза, включая 11 совхозов на территории Казахстана и 23 совхоза в Узбекистане, на общей площади 280.000 гектар.
Выбор Голодной степи для осуществления мелиоративного проекта был обусловлен целым рядом факторов — близостью к индустриальным центрам, таким как Ташкент, Самарканд, и Ленинабад, а также наличием энергоресурсов — на территории степи располагалась Фархадская ГЭС. Существенными аргументами в пользу выбора Голодной степи также были уже имевшиеся автомобильная магистраль и железная дорога Ташкент-Ашхабад, а также возможность забора воды из Сырдарьи самотёком и наличие достаточных водных ресурсов, в результате завершения строительства Каракумского гидроузла. Для развития гигантского проекта, реализуемого на территориях трёх республик, можно было использовать избыточные трудовые ресурсы, имеющиеся в соседних густонаселенных оазисах Узбекистана, Казахстана и Таджикистана.
Необходимо было разработать новые технические решения в процессе проектирования и строительства, с использованием максимальной индустриализации работ, а также не повторить ошибок, свойственных предыдущим проектам мелиорации земель в части фильтрационных потерь воды из оросительной сети. Для этого перешли к комплексной системе организации работ.
ЦК КПСС своим постановлением от 24 сентября 1956 года определил для привлечения строителей и сельскохозяйственных рабочих в Голодную степь целый ряд льгот. Все строительные организации были отнесены к наивысшей категории строек по оплате труда; для всех работников вводились дополнительные надбавки к заработной плате в размере 15% за тяжелые условия — пустынность и безводность. Выплачивались трёхмесячное льготное подъемное пособие для переселенцев, направленных сюда на постоянную работу из других регионов. Переселенцы в совхозы и колхозы на четыре года освобождались от сельскохозяйственного налога, подоходного налога и поставок всех видов сельскохозяйственной продукции.
Согласно постановлению ЦК КПСС и Совета министров от 18 июля 1958 г на осваиваемых участках строились предприятия строительной индустрии и организовывались хлопководческие совхозы, в виде передовых высокомеханизированных предприятий с технически совершенными оросительными системами, благоустроенными жилыми домами и социальной инфраструктурой. В постановлении указывалось, что при проектировании и строительстве ирригационной инфраструктуры в Голодной степи необходимо использовать новую технику полива, вертикальный и закрытый горизонтальный дренаж, а также применять облицованные каналы и другие антифильтрационные меры, внедрять автоматизированные системы контроля, учета и распределения воды и наиболее рациональные и экономичные конструкции и технологии производства работ.
Внедрение новых технологий орошения и дренажа в таких огромных масштабах было уникальным. Например, на территории Баяутской оросительной системы был построен отдельный участок оросительной сети на площади 4500 гектар, где закрытые внутрихозяйственные распределители из асбестоцементных труб получали воду из двух каналов облицованных бетоном. Коэффициент полезного действия этой системы составлял 0,82, тогда как в зоне старого орошения КПД оросительных систем не превышал 0,55, т.е. 45% подаваемой воды терялось на фильтрацию в почву через стенки каналов и на испарение. Здесь, на площади около 2000 гектар, впервые была построена система закрытого горизонтального дренажа для предотвращения засоления земель.
Для успешного выполнения поставленных задач функции управления 'Главголодностепстрой' с 1958 года были значительно расширены. Управление 'Главголодностепстрой' было преобразовано в межреспубликанскую организацию, действующую на территории Казахстана, Таджикистана и Узбекистана. В её состав вошли все дирекции строящихся предприятий, общестроительные и специализированные тресты, строительно-монтажные управления. Этому управлению также были подчинены прирельсовые базы строительных материалов и оборудования, предприятия энергоснабжения, автодорожные предприятия и многие другие производственные подразделения. В ходе своей деятельности управление 'Главголодностепстрой' создавало и развивало дочерние организации, обеспечивающие эксплуатацию ирригационной и дренажной инфраструктуры, а также отвечающие за результаты сельскохозяйственной деятельности совхозов.
В процессе комплексного ирригационно-мелиоративного строительства, одновременно развивалась строительная индустрия, строились автомобильные и железные дороги, системы энергоснабжения, водоснабжения, газоснабжения и теплоснабжения, а также ремонтные предприятия и прочая необходимая инфраструктура для жизнеобеспечения совхозов. Был выполнен большой объем работ по планировке земель, посадке лесозащитных полос, строительству социальной инфраструктуры. Строились магазины, больницы, школы, объекты общественного питания, сельские клубы. Таким образом, от разрозненного проектирования отдельных оросительных систем и совхозов в период 1930-50-х гг, в 1958-58 гг был сделан переход к комплексным проектам, включавшим все необходимые компоненты для превращения пустынных территорий в орошаемый оазис с высокомеханизированным сельскохозяйственным производством, промышленными предприятиями и социальной инфраструктурой городского типа. Всем этим компонентам не уделялось достаточно внимания в предшествующих проектах 30-х — 50-х гг.
Бывшую пустыню пересекли асфальтированные дороги, линии электропередач и связи, водопроводные магистрали. В ещё недавно безлюдной степи поднялись современные благоустроенные совхозные поселки. В 1960 году на целинных землях Голодной степи был получен первый урожай хлопка-сырца, овощей, бахчевых и кукурузы. Каждый последующий год в эксплуатацию вводилось, в среднем, 15.000-20.000 гектар новых орошаемых земель.
Промышленная индустрия состояла из четырех комбинатов и четырех заводов с установленной мощностью более 400.000 м3 сборного железобетона и керамзитобетона, 86.000 м3 силикальцитных стенных блоков, 400.000 м 2 гипсопроката, 70.000 м3 керамзита, 1.000.760 м3 сортированных инертных материалов, 1300 км гончарных дренажных труб, 42 миллиона штук кирпичей, а также около 200.000 м2 столярных изделий в год
В Голодной степи были построены пять новых поселков с предприятиями строительной индустрии, строительными организациями и их базами, а также жилищно-коммунальными и культурно-бытовыми объектами. Из 46 совхозов, запланированных по проекту, четыре заработали уже в 1961 году.
Ирригационные мероприятия в Голодной степи фактически являлись одним из первых полноценных экспериментов по терраформированию. При переходе от условий целинных земель к условиям освоенного оазиса, температура приземного слоя воздуха снизилась на 2-5RС, абсолютная влажность воздуха увеличилась на 5-11%, среднемесячные значения относительной влажности воздуха увеличились в 2-2,5 раза (с 18-24% до 49-56%), температура почвы снизилась на 1.6-3.5оС. Благодаря посадке лесозащитных полос по границам орошаемых полей и другой растительности, скорость ветра снизилась за три года на 0.6-3.3 м/с. С 1961 года, площадь сильнозасолённых земель в новой зоне орошения Голодной степи уменьшилась с 36.400 до 6.800 гектар, а среднезасолённых с 21.200 до 11.600 гектар.
Помимо освоения Голодной степи, начались работы по орошению и освоению земель Центральной Ферганы. Этот регион страдал от перенаселения. Реконструкция Большого Ферганского канала, увеличившая расход воды от 100 до 175 м3/сек, подарила ферганским земледельцам около 36.000 гектар плодородных земель.
На реке Чирчик был сооружен ряд важных гидротехнических объектов, в том числе Газалкентский гидроэнергетический узел с головным сооружением деривационного канала, соединенного с Бозсуйским каскадом гидростанций. Трест 'Узбекгидрострой' начал строительство Чарвакского гидроузла, обеспечившего всю последующую эксплуатацию бассейна реки Чирчик. Была построена каменно-набросная плотина высотой 168 м и водохранилище с рабочим объемом 2,6 км3. В тоже время была возведена Куйлюкская железобетонная плотина Верхнечирчикского гидроузла.
Ввод в эксплуатацию в 1960 году Чимкурганского водохранилища с рабочим объемом 500 миллионов м3 на реке Кашкадарья, позволил оросить дополнительно 60.000 гектар в Кашкадарьинской области, издавна страдавшей от нехватки воды.
В Казахстане, на реке Сырдарья, ниже по течению от Голодной степи строилась Чардарьинская плотина, водохранилище емкостью 5,7 миллиарда кубометров воды, и катастрофический сброс из русла реки в Арнасайское понижение. Почти одновременно в верховьях Сырдарьи, было начато строительство Токтогульского гидроузла на реке Нарын — бетонной плотины высотой 215 м, с водохранилищем многолетнего регулирования на 19 км3, и Андижанского водохранилища на реке Карадарья, рабочим объёмом 1.9 км3 с уникальной арочной плотиной высотой 211 м.
В 1961 году на реке Вахш началось строительство уникального гидротехнического комплекса Нурекской ГЭС с водохранилищем и головным сооружением для подачи воды Дангаринской оросительной системе. Позднее была построена Байпазинская ГЭС мощностью 600.000 кВт/часов. Она была сооружена в рекордные сроки — за 8 лет. Её плотина высотой 62 метра была построена 29 марта 1968 года буквально за один день, с помощью направленного взрыва 2000 тонн взрывчатки. Русло Вахша было перекрыто завалом объёмом 2 миллиона м3, впервые в мировой практике гидротехнического строительства. Во время своего визита на этот объект, министр сельского хозяйства США Роберт Лонг в книге отзывов отметил: 'За время поездки в СССР я понял, что разработка ряда важных проблем в Советском Союзе намного превосходит уровень разработок США. Поэтому мы надеемся позаимствовать Ваш опыт в области орошения и работ по развитию гидроэнергетики'.
Рядом с полноводной рекой Вахш находились Яванская и Обикиикская долина, отделенные от реки хребтом Каратау. Для их орошения специалистами Московского Метростроя под горами был прорыт уникальный Яванский туннель длиной 73 км и диаметром 5.1 м с максимальной пропускной способностью 70 м3/с. Строительство системы туннелей позволило оросить 41.000 гектар плодородных земель в этих долинах. Вода, выходящая из тоннеля, попадает в магистральный канал. В конце канала вододелитель, состоящий из трёх отводов-шлюзов. Каждый из них оборудован металлическим затвором. Отсюда вода подаётся в два отводных канала. Один, протяженностью 34 километра, проходит по правой стороне Яванской долины. Другой, длиной 79,5 км. — по левой. Левый арык магистрального канала — не только для обслуживания Яванской долины. По нему транзитом проходят 15 м3/с воды, которая через тоннель длиной 5,3 км и диаметром 3 м, пробитый под хребтом Джетым-Тау, поступает в следующую, Оби-Киикскую долину.
