Гидрометеорологические предпосылки и геоморфологические последствия экстремального паводка в бассейне малой реки в зоне влажных субтропиков (на примере р. Цанык, район Сочи)

Anatoly S. Tsyplenkov; Nadezhda N. Ivanova; Dmitry V. Botavin; Yulia S. Kuznetsova; Valentin N. Golosov

doi:10.21638/spbu07.2021.109

Authors

Anatoly S. Tsyplenkov Lomonosov Moscow State University, 1, Leninskie Gory, Moscow, 119991, Russian Federation; Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences, 29, Staromonetniy per., Moscow, 119017, Russian Federation https://orcid.org/0000-0003-4144-8402
Nadezhda N. Ivanova Lomonosov Moscow State University, 1, Leninskie Gory, Moscow, 119991, Russian Federation
Dmitry V. Botavin Lomonosov Moscow State University, 1, Leninskie Gory, Moscow, 119991, Russian Federation
Yulia S. Kuznetsova Lomonosov Moscow State University, 1, Leninskie Gory, Moscow, 119991, Russian Federation; Kazan Federal University, 18, ul. Kremlevskaya, Kazan, 420008, Russian Federation
Valentin N. Golosov Lomonosov Moscow State University, 1, Leninskie Gory, Moscow, 119991, Russian Federation; Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences, 29, Staromonetniy per., Moscow, 119017, Russian Federation; Kazan Federal University, 18, ul. Kremlevskaya, Kazan, 420008, Russian Federation https://orcid.org/0000-0002-4351-8323

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.109

Abstract

The overall increase in precipitation and the frequency of extreme rainfall is confirmed by several meteorological observations both on the Black Sea coast of the Caucasus, and in other regions with similar environmental conditions. In this context, research on the drivers of an extreme meteorological event becoming a severe flood and an extreme geomorphological (erosion) event becomes especially important. The article analyses the factors contributing to the development of a flash flood on the watershed of the river Tsanyk (Greater Sochi area) and estimates its geomorphological impact. Analysis of the hydrologic-meteorological situation during the Tsanyk flood on 7-9 September 2018 and in the previous period showed that the event is unique for the investigated watershed from the hydrologic perspective. After a prolonged period without precipitation, the rainfall on 7-8 September resulted in a flash flood with a rapid water level rise (117 cm in 40 min.). We determined the rates and volumes of channel erosion based on a repeated survey of the channel section, estimation of the speed and length of the banks being flushed out - composed of loose sediments and bedrock - using the pin method. The amount of erosion on the banks composed of loosened sediments was on average 2-3 times higher than on the flysch banks. At the same time, the material export for one erosion event in September 2018 is comparable to (or even exceeds) the total amount of bank erosion for a year, previously identified based on stationary observations.

Keywords:

sediment yield, flash flood, extreme erosion event, subtropics

Downloads

Download data is not yet available.

References

Алексеевский, Н. И., Магрицкий, Д. В., Колтерманн, П. К., Торопов, П. А., Школьный, Д. И., Белякова, П. А. (2016). Наводнения на черноморском побережье Краснодарского края. Водные ресурсы, 43 (1), 3-17. https://doi.org/10.7868/S032105961601003X

Балян, Г. А. Раменский, Л. Г. (1954). О простейших способах учета смыва почв и определении их защебненности. Почвоведение, (2), 75-81.

Беркович, К. М., Голосов, В. Н., Зорина, Е. Ф., Коротаев, В. Н., Литвин, Л. Ф., Чалов Р. С. (2005). Эрозионно-русловые системы: структура и эволюция в условиях естественных и антропогенных изменений. Вестник Московского университета. Серия 5. География, (2), 61-67.

Болгов, М. В., Осипова, Н. В. (2014). Совместный анализ данных по максимальному стоку и осадкам в бассейне реки Адагум. Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление, (3), 5-15.

Бондырев, И. В., Церетели, Э. Д. (2007). Катастрофические селевые потоки на юге Кавказа. В: Труды Международной научно-практич. конференции «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа». Владикавказ, 20-22 сентября 2007 г., Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-А, 108-115.

Булыгина, О. Н., Разуваев, В. Н., Коршунова, Н. Н., Швец, Н. В. (2020). Автоматизированная информационная система обработки режимной информации (АИСОРИ). [online] Доступно на: http://aisori-m.meteo.ru/waisori/ [Дата доступа 26.02.2021].

Вишневская, И. А., Десинов, Л. В., Долгов, С. В., Коронкевич, Н. И., Шапоренко, С. И., Киреева, М. Б., Фролова, Н. Л., Рец, Е. П., Голубчиков, С. Н. (2016). Географо-гидрологическая оценка наводнений в Российском причерноморье. Известия Российской академии наук. Серия географическая, (1), 131-146. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2016-1-131-146

Голосов, В. Н., Дела Сета, М., Ажигиров, А. А., Кузнецова, Ю. С., Дель Монте, М., Фреди, П., Лупия Пальмиери, Е., Григорьева, Т. М. (2012). Влияние антропогенной деятельности на интенсивность экзогенных процессов в низкогорьях субтропического пояса. Геоморфология, (2), 7-17. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2012-2-7-17

Иванова, Н. Н., Голосов, В. Н., Цыпленков, А. С., Кузнецова, Ю. С., Ботавин, Д. В. (2018). Источники бассейновой составляющей стока наносов малой реки низкогорно-предгорного пояса Черноморского побережья Кавказа (на примере р. Цанык). Инженерные изыскания, 12 (7-8), 62-76. https://doi.org/10.25296/1997-8650-2018-12-7-8-62-74

Клименко, Д. Е. (2017). Опыт применения односторонне-усеченного лог-нормального распределения к расчетам максимального стока дождевых паводков на малых реках. Инженерные изыскания, (10), 66-71. https://doi.org/10.25296/1997-8650-2017-10-66-71

Клименко, Д. Е., Черепанова, Е. С., Габова, Л. В., Щапова, И. В. (2018). Сравнительный статистический анализ данных наблюдений осадкомеров и плювиографов для оценки характеристик паводкоформирующих осадков на территории Урала. Метеорология и гидрология, (8), 91-99.

Коронкевич, Н. И., Барабанова, Е. А., Бумакова, А. Ф., Зайцева, И. С., Малик, Л. К. (2005). Экстремальные гидрологические явления. Известия Российской академии наук. Серия географическая, (2), 45-57.

Коронкевич, Н. И., Барабанова, Е. А., Зайцева, И. С. (2010). Экстремальные гидрологические ситуации. Москва: Медиа-ПРЕСС.

Краснов, С. Ф. (1980). Изучения смыва почв методом искусственного дождевания. В: Эрозия почв и освоение склоновых земель в субтропической зоне РСФСР. Научн. труды НИГСиЦ, Т. 27. Сочи: НИИГСиЦ Сочи, 97-104.

Кузнецова, Ю. С., Голосов, В. Н., Куксина, Л. В. (2015). Внезапные паводки: факторы формирования, распространение и методы прогнозирования. В: Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций. Круглый стол. 17 сентября 2015 г. Доклады и выступления. Москва: ФКУ Центр «Антистихия» МЧС России, 207-214.

Магрицкий, Д. В. (2014). Пространственно-временные характеристики наводнений на Черноморском побережье Российской Федерации. Вестник Московского университета. Серия 5. География, (6), 39-47.

Мальнева, И. В., Кононова, Н. К. (2012). Активность селей на территории России и ближнего зарубежья в XXI веке. Геориск, (4), 48-54.

Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений. (2005). Санкт-Петербург: ГГИ.

Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений. (2009). Санкт-Петербург: Нестор-История.

Поляков, Б. В. (1946). Гидрологический анализ и расчеты: Учебное пособие. Ленинград: Гидрометеоиздат.

Семенов, В. А., Коршунов, А. А. (2008). Районирование территории России по опасности высоких наводнений в связи с изменениями климата. Использование и охрана природных ресурсов в России, (5), 58-61.

Тананаев, Н. И. (2012). Эффект гистерезиса в сезонной изменчивости соотношения расхода и мутности воды рек криолитозоны Сибири и Дальнего Востока. Водные ресурсы, (6), 598-607.

Христофоров, А. В., Юмина, Н. М., Белякова, П. А. (2015). Прогноз паводкового стока рек Черноморского побережья Кавказа с заблаговременностью одни сутки. Вестник Московского университета. Серия 5. География, (3), 50-57.

Цыпленков, А. С., Голосов, В. Н., Куксина, Л. В. (2017). Оценка бассейновой составляющей стока взвешенных наносов в малых речных бассейнах сухих и влажных субтропиков при экстремальном стоке. Инженерные изыскания, (9), 54-65. https://doi.org/10.25296/1997-8650-2017-9-54-65

Шныпарков, А. Л., Колтерманн, К. П., Селиверстов, Ю. Г., Сократов, С. А., Перов, В. Ф. (2012). Селевой риск на Черноморском побережье Кавказа. Геориск, (4), 20-25.

Coppus, R. and Imeson, A. C. (2002). Extreme events controlling erosion and sediment transport in a semi-arid sub-andean valley. Earth Surface Processes and Landforms, 27 (13), 1365-1375. https://doi. org/10.1002/esp.435

emercit.ru. (n. d.). Система мониторинга «Эмерсит». [online] Доступно на: http://emercit.ru/map/ [Дата доступа 19.02.2021].

Gaume, E. et al. (2009). A compilation of data on European flash floods. Journal of Hydrology, 367 (1-2), 70-78. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2008.12.028

Goudie, A., Lewin, J., Richards, K., Anderson, M., Burt, T., Whalley, B. and Worsley, P. (1990). Geomorphological Techniques. London: Unwin Hyman.

Holm, S. (1979). A Simple Sequentially Rejective Multiple Test Procedure. Scandinavian Journal of Statistics, 6 (2), 65-70.

Kuznetsova, Yu., Golosov, V., Tsyplenkov, A. and Ivanova, N. (2019). Quantifying channel bank erosion of a small mountain river in Russian wet subtropics using erosion pins. Proc. Int. Assoc. Hydrol. Sci., 381, 79-86. https://doi.org/10.5194/piahs-381-79-2019

Marchi, L., Borga, M., Preciso, E. and Gaume, E. (2010). Characterisation of selected extreme flash floods in Europe and implications for flood risk management. Journal of Hydrology, 394 (1-2), 118-133. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2010.07.017

Pendergrass, A. G. and Knutti, R. (2018). The uneven nature of daily precipitation and its change. Geophysical Research Letters, 45 (21), 11,980-11,988. https://doi.org/10.1029/2018GL080298

Renard, K. G., Foster, G. R., Weesies, G. A., McCool, D. K. and Yoder, D. C. (1997). Predicting soil erosion by water: a guide to conservation planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). In: Agricultural Handbook No. 703, 65-100.

Rets, E. and Kireeva, M. (2010). Hazardous hydrological processes in mountainous areas under the impact of recent climate change: case study of Terek River basin. In: Global Change: Facing Risks and Threats to Water Resources. IAHS Publ., 126-134.

rp5.ru. (n. d.). Расписание погоды. [online] Доступно на: https://rp5.ru/ [Дата доступа 19.02.2021].

Sloto, R. A. and Crouse, M. Y. (1996). Hysep: a computer program for streamflow hydrograph separation and analysis. U. S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 96-4040.

Špitalar, M., Gourley, J. J., Lutoff, C., Kirstetter, P.-E., Brilly, M. and Carr, N. (2014). Analysis of flash flood parameters and human impacts in the US from 2006 to 2012. Journal of Hydrology, 519, 863-870. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.07.004

Tang, C., van Asch, T. W. J., Chang, M., Chen, G. Q., Zhao, X. H. and Huang, X. C. (2012). Catastrophic debris flows on 13 August 2010 in the Qingping area, southwestern China: The combined effects of a strong earthquake and subsequent rainstorms. Geomorphology, 139-140, 559-576. https://doi.org/10.1016/j. geomorph.2011.12.021

Zeileis, A. and Grothendieck, G. (2005). zoo : S3 Infrastructure for Regular and Irregular Time Series. Journal of Statistical Software, 14 (6). https://doi.org/10.18637/jss.v014.i06