CC BY
8
es
9. Traditsii narodov Kavkaza v menyayush-chemsya mire: preemstvennost' i razryvy v sotsiokul'turnykh praktikakh: sbornik statey k 100-letiyu so dnya rozhdeniya Leonida Iva-novicha Lavrova [People's Traditions in the Caucasus in a Changing World: Continuity and Breaks in Socio-Cultural Practices: a Collection of Articles Dedicated to the 100th Anniversary of Leonid Ivanovich Lavrov's Birth]. St. Petersburg, Petersburg Oriental Studies Publ., 2010. 496 p. (In Russian)
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации Бойко Юлия Анатольевна, старший методист, Краевой центр экологии, туризма и краеведения, Ставрополь, Россия; e-mail: boykiny@mail.ru
Лысенко Алексей Владимирович, доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой физической географии и кадастров, Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия; e-mail: lysenkostav@yandex.ru
Принята в печать 25.02.2021 г.
10. Yusupova G. I. Globalizatsiya i transfor-matsionnye protsessy v sotsial'no-politicheskoy sfere respublik Severnogo Kavkaza [Globalization and Transformation Processes in the SocioPolitical Sphere of the North Caucasus Republics]. Moscow, Nauka Publ., 2007. 108 p. (In Russian)
11. Barrett T. M. Lines of Uncertainty: The Frontiers of the North Caucasus. Slavic Review. Vol. 54. Iss. 3. 1995. Pp. 578-601.
INFORMATION ABOUT AUTHORS Affiliations Yuliya A. Boyko, Senior Methodist, Regional Center for Ecology, Tourism and Local History, Stavropol, Russia; e-mail: boykiny@mail.ru
Aleksey V. Lysenko, Doctor of Science (Geography), Professor, Head of the Department of Physical Geography and Cadastres, North Caucasus Federal University, Stavropol, Russia; email: lysenkostav@yandex.ru
Received 25.02.2021.
Науки о Земле / Earth Science Оригинальная статья / Original Article УДК 551.578.46
DOI: 10.31161/1995-0675-2021-15-1-68-73
Разработка способа мониторинга паводков и селей
в труднодоступных районах
© 202i Жарашуев М. В., Терекулов З. М., Акшаяков З. Т., Баттаев А. Ш.
Высокогорный геофизический институт Нальчик, Россия; e-mail: mgk777@mail.ru; kabbalkeko@rambler.ru; akzaur@yandex.ru
РЕЗЮМЕ. Цель. Разработка методики мониторинга паводков и селей в горных районах. Метод обработки информации об интенсивности и количестве осадков в труднодоступных селеопасных районах. Результаты. Предложен и запатентован метод мониторинга интенсивности и количества осадков, который может быть применен для мониторинга паводков и селей в труднодоступных горных районах. Выводы. Разработанный способ измерения осадков может быть использован для измерения количества и интенсивности осадков в труднодоступных горных районах, что может привести к повышению заблаго-временности предупреждения и оповещения населения о паводках и возможных селях. Ключевые слова: осадкомер, сель, осадки, мониторинг, труднодоступные районы.
Формат цитирования: Жарашуев М. В., Терекулов З. М., Акшаяков З. Т., Баттаев А. Ш. Разработка способа мониторинга паводков и селей в труднодоступных районах // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2021. Т. 15. № 1. С. 68-73. DOI: 10.31161/1995-0675-2021-15-1-68-73
Development of a Method for Floods and Mudflows Monitoring in Hard-to-Reach Areas
© 202i Murat V. Zharashuev, Zalim M. Terekulov, Zaur T. Akshayakov, Asker Sh. Battaev
High-Mountain Geophysical Institute Nalchik, Russia; e-mail: mgk777@mail.ru; kabbalkeko@rambler.ru; akzaur@yandex.ru
ABSTRACT. Aim. Development of a methodology for floods and mudflows monitoring in mountainous areas. A method for information processing on the intensity and amount of precipitation in hard-to-reach mudflow-prone areas. Results. A method for the intensity and amount of precipitation monitoring has been proposed and patented, which can be applied to monitor floods and mudflows in remote mountainous areas. Conclusions. The developed method for precipitation measuring can be used to measure the amount and intensity of precipitation in remote mountainous areas, which can lead to an increase in the lead time for population warning and alerting about floods and possible mudflows.
Keywords: rain gauge, mudflow, precipitation, monitoring, hard-to-reach areas.
For citation: Zharashuev M. V., Terekulov Z. M., Akshayakov Z. T., Battaev A. Sh. Development of a Method for Floods and Mudflows Monitoring in Hard-to-Reach Areas. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2021. Vol. 15. No. 1. Pp. 68-73. DOI: 10.31161/1995-0675-202115-1-68-73 (In Russian)
Введение
Как известно, сели и паводки несут угрозу народному хозяйству и жизням людей. Актуальность данной работы обусловлена тем, что Северо-Кавказский регион изобилует опасными экзогенными процессами, в том числе и селями. Только в Кабардино-Балкарской Республике в зону непосредственного воздействия селевых потоков попадают более 22 населенных пунктов [6]. Недостатки мониторинга селеопасных участков не раз приводили к катастрофическим последствиям. Так, к примеру, в сентябре 2017 года, в Баксан-ском ущелье сошел сель. Около 500 тысяч кубических метров воды вырвались из горного озера Башкара и сошли вниз по руслу р. Адылсу, увлекая за собой огромные глыбы и размывая дороги. Была смыта часть турбазы «Джантуган», погибло 4 человека, на вертолетах эвакуировали 114 человек. Последствия этого селя были бы не так катастрофичны при более основательном подходе к мониторингу селео-пасных участков. В текущем году в нескольких горных районах Республики Дагестан (Гумбетовский, Унцукульский, Шамильский, Хунзахский) сошли катастрофические сели, причинив значительный ущерб народному хозяйству и объектам инфраструктуры региона. Восстановительные работы потребовали не малых
затрат в государственном и частном секторе экономики. В связи с этим задача контроля селей является важной и актуальной.
Сель, по определению Большой советской энциклопедии, - внезапно возникающий на горных реках бурный паводок, несущий очень большое количество наносов как в виде мелких частиц (грязевые сели), так и в виде гальки, валунов и глыб (грязекаменные сели) [3]. При этом катастрофический сель, представляющий собой наибольшую опасность, является сложным многофакторным процессом. Главными причинами селеформирования являются: климатическая, гидрометеорологическая, гляциологическая, геоморфологическая, почвенно-растительная, антропогенная и другие [5]. Несмотря на то, что причины образования селей достаточно многофакторны, важную роль в них играют атмосферные осадки. Если в населенных пунктах можно легко оборудовать пункты измерения осадков, то в гористых, безлюдных районах создание и оснащение подобных пунктов представляет собой дорогостоящий, ресурсоемкий и трудоемкий процесс. По этой причине измерение осадков в труднодоступных местах осуществляется посредством опосредованных измерений с помощью метеорологического радиолокатора (МРЛ), грозопеленгато-
ров или математическими методами по данным близлежащих метеостанций и постов [1]. Для достижения наибольшего эффекта в вопросе мониторинга селео-пасных районов необходимо проводить комплексный анализ селеопасных участков, а также отслеживать выпадение осадков в этих районах.
Материал и методы исследования
В качестве исходных данных использовались результаты экспериментальных исследований измерения количества осадков с помощью плювиографа кровельного типа. Для этого нами был разработан новый прибор - осадкомер с увеличенной площадью водосборника [2,4].
С целью использования данного прибора для измерения осадков в труднодоступных районах необходимо внести некоторые конструктивные изменения. Прибор состоит из:
1 - солнечной панели 117х53 см;
2 - сточного желоба;
3 - антивандального ящика со счетчиком воды, с Wi-Fi и GSM передатчиком;
4 - водоотводной трубы;
5 - видеокамеры (рис. 1).
Рис. 1. Прибор для измерения осадков в труднодоступных местах
Солнечная панель выполняет функцию водосборника, а также при этом обеспечивает установку электроэнергией. Осадки, стекающие с солнечной панели через сточный желоб, проходят через счётчик воды, оснащённый возможностью передачи данных по GSM и Wi-Fi каналу. Учтенные осадки сливаются через водоотводную трубу. Также для визуального мониторинга селеопасного участка преду-
смотрена видеофиксация с возможностью передачи фото и видеоданных по GSM каналу на пункт контроля и обработки информации об опасных явлениях погоды. Результаты и их обсуждение Основные компоненты систематической погрешности при измерении осадков и их метеорологические и инструментальные факторы можно описать следующей формулой [6], причем причины перечислены в порядке значимости:
Pk = kp = k (Pg + Pi + P2 + P3 ± P4), где Pk - скорректированное количество осадков;
Pc - величина осадков, собранных в осадкосборном сосуде;
k1 - поправочный коэффициент собранных осадков в коллекторе прибора;
Pg - измеренное количество осадков в осадкомере;
k - потери по причине деформации ветрового поля приемным отверстием осадкомера;
(Pi+P2) - потери жидкости за счет смачивания внутренних стенок коллектора и жидкости, оставшейся в осадкосборном сосуде после его опорожнения;
P3 - потери за счет испарения из контейнера;
P4 - разбрызгивание или забрызгива-ние.
Из формулы видно, что погрешность k, по причине деформации ветрового поля приемным отверстием осадкомера, влияет на все составляющие погрешности измерения осадков. Для уменьшения коэффициента k нами были проведены эксперименты по созданию плювиографа с увеличенной площадью водосборника [4]. Для проведения экспериментов были собраны три экспериментальные установки (У1-У3), расположенные на расстоянии, не превышающей 100 м друг от друга. Рядом экспериментальным плювиографом были установлены калибровочные ведра В1, В2, В3, В5 и одно калибровочное ведро в ветрозащитном укрытии В4. При этом рядом с У3 было установлено В3, с У2 - В1, с У1 -В2, В5, В4. Результаты экспериментов представлены в таблице. Из них видно, что все три экспериментальные установки показывают идентичные результаты и лучше всего согласуются с данными калибровочного ведра в ветрозащитном укрытии В4, что позволяет использовать данный прибор для измерения осадков.
Таблица
Количество осадков, измеренных плювиографами кровельного типа и калибровочными ведрами в одно и то же время
Дата Время Плювиографы кровельного типа Калибровочные ведра
У1 У2 У3 В1 В2 В3 В4 В5
13.08.2017 0 0 0,19 0 0 0 0 0
15.08.2017 2,77 3,12 2,89 3,08 2,89 2,93 3,17 2,50
17.08.2017 0,11 0,11 0,13 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
17.08.2017 19:39-20:31 0,65 0,87 0,57 0,76 0,60 0,54 0,85 0,62
17.08.2017 20:31-03:01 2,30 2,44 2,39 2,50 2,39 2,39 2,40 2,53
18.08.2017 20:31-03:01 23,34 24,20 0,00 22,75 19,05 23,07 21,51 21,51
18.08.2017 03:51-07:53 6,86 7,10 0,00 6,70 6,21 0,00 6,35 6,10
18.08.2017 10:34-15:39 6,66 7,25 0,00 7,04 6,07 4,94 6,28 6,52
20.08.2017 18:53-20:54 0,86 0,96 0,00 0,64 0,00 0,59 0,00 0,04
23.08.2017 16:06-17:16 13,00 13,39 0,00 16,68 15,67 18,06 15,60 15,87
Рис. 2. Карта с нанесенными населенными пунктами, рельефом и данными метеорологического радиолокатора
Для эффективного функционирования единого центра мониторинга селей, необходимо обеспечить центр бесперебойным потоком радиолокационной и грозопелен-гационной информацией (рис. 2), а также оборудовать все селеопасные участки в
труднодоступных местах портативными, энергонезависимыми осадкомерами с увеличенной площадью водосборника.
Автоматизированная система должна анализировать количество выпавших осадков в селеопасном районе, и при достижении критических значений выдавать
предупреждающий сигнал. После чего оператор обязан визуально, по данным фото или видеокамеры, установленной на осадкомере, оценить степень селеопасно-сти и в случае необходимости оповестить соответствующие службы об угрозе.
Заключение
Для мониторинга паводков и селей в труднодоступных регионах предлагается использовать комплексный анализ данных об осадках, включающий в себя грозопеленгационную информацию и данные МРЛ, а также инструментально измеренные показания, полученные с помощью модернизированного плювиографа. Оснащение труднодоступных горных
ных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2007. № 5. С. 49-53.
2. Байсиев Х.-М. Х., Жарашуев М. В. Плювиограф для измерения атмосферных осадков: Патент Российской Федерации № 2694274. 2019. 9 с.
3. Большая Советская энциклопедия: в 50 т.
1. Abshaev A. M., Liev K. B. Alerts about floods and mudflows of rainfall origin by the radar method. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Severo-Kavkazskiy region. Seriya: Estestvennye nauki [Proceedings of Higher Educational Institutions. North Caucasian Region. Series: Natural Sciences]. 2007. No. 5. Pp. 4953. (In Russian)
2. Baysiev Kh.-M. Kh., Zharashuev M. V. Plyuviograf dlya izmereniya atmosfernykh osadkov: Patent Rossiyskoy Federatsii № 2694274 [Pluviograph for Measuring of Atmospheric Precipitation. Patent of the Russian Federation No. 2694274]. 2019. 9 p. (In Russian)
3. Bol'shaya Sovetskaya entsiklopediya: v 50 t. T. 38. [Great Soviet Encyclopedia: in 50 vols.
районов подобными осадкомерами будет обходиться значительно дешевле за счет полной автономности и энергонезависимости. Особенно это актуально в эпоху глобального потепления и быстро меняющихся атмосферных процессов. Регионы Северного Кавказа стали чаще подвергаться таким стихийным явлениям, как сели, катастрофические паводки, прорывы при-ледниковых озер и т. д. Применение данного оборудования и создание информационной сети раннего оповещения позволило бы увеличить эффективность системы безопасности и снизить риски негативного воздействия на инфраструктурные объекты.
5. Степанов Б. С., Яфязова Р. К. Что такое сель? // Гидрометеорология и экология. 2015. № 3 (78). С. 69-77.
6. Шагин С. И. Географические аспекты природно-техногенной опасности территории Кабардино-Балкарской Республики: дисс. ... д-ра геогр. наук. Нальчик, 2010. 213 с.
V. 38]. Moscow, Great Soviet Encyclopedia Publ., 1955. 668 p. (In Russian)
4. Zharashuev M. V. Precipitation measurement with an increased area of water drain. Russkiy inzhener [Russian Engineer]. 2019. No. 03 (64). Pp. 45-48. (In Russian)
5. Stepanov B. S., Yafyazova R. K. What is the mudflow? Gidrometeorologiya i ekologiya [Hy-drometeorology and Ecology]. 2015. No. 3 (78). Pp. 69-77. (In Russian)
6. Shagin S. I. Geograficheskie aspekty pri-rodno-tekhnogennoy opasnosti territorii Kabardi-no-Balkarskoy Respubliki: diss. ... d-ra geogr. nauk [Geographic Aspects of Natural and Tech-nogenic Hazard in Kabardino-Balkarian Republic: Dr. Sci. (Geography) diss.]. Nalchik, 2010. 213 p. (In Russian)
Литература
1. Абшаев А. М., Лиев К. Б. Оповещения о паводках и селях ливневого происхождения радиолокационным методом // Известия высших учеб-
4. Жарашуев М. В. Измерение осадков с увеличенной площадью водосборника // Русский инженер. 2019. № 03 (64). С. 45-48.
Т. 38. М.: Большая советская энциклопедия, 1955. 668 с.
References
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ INFORMATION ABOUT AUTHORS
Принадлежность к организации Affiliations
Жарашуев Мурат Владимирович, канди- Murat V. Zharashuev, Ph.D. (Physics and
дат физико-математических наук, заведую- Mathematics), Head of the Impact Technology
щий лабораторией технологии воздействия, Laboratory, High-Mountain Geophysical Insti-
Высокогорный геофизический институт, tute, Nalchik, Russia; e-mail: mgk777@mail.ru
Нальчик, Россия; e-mail: mgk777@mail.ru Zalim M. Terekulov, Researcher, Laboratory
Терекулов Залим Максимович, научный of Geoecological Monitoring, Department of
сотрудник лаборатории геоэкологического Environmental Research, High-Mountain Geo-
мониторинга, отдел экологических исследований, Высокогорный геофизический институт, Нальчик, Россия; e-mail: kab-balkeko@rambler.ru
Акшаяков Заур Тахирович, научный сотрудник лаборатории геоэкологического мониторинга, отдел экологических исследований, Высокогорный геофизический институт, Нальчик, Россия; e-mail: akzaur@yandex.ru
Баттаев Аскер Шамилович, инженер лаборатории геоэкологического мониторинга, отдел экологических исследований, Высокогорный геофизический институт, Нальчик, Россия; e-mail: mgk777@mail.ru
Принята в печать 15.03.2021 г.
physical Institute, Nalchik, Russia; e-mail: kab-balkeko@rambler.ru
Zaur T. Akshayakov, Researcher, Laboratory of Geoecological Monitoring, Department of Environmental Research, High-Mountain Geophysical Institute, Nalchik, Russia; e-mail: akzaur@yandex.ru
Asker Sh. Battaev, Engineer, Laboratory of Geoecological Monitoring, Department of Environmental Research, High-Mountain Geophysical Institute, Nalchik, Russia; e-mail: mgk777@mail.ru
Received 15.03.2021.
Науки о Земле / Earth Science Оригинальная статья / Original Article УДК 911.52+551.3
DOI: 10.31161/1995-0675-2021-15-1-73-88
Селевая деятельность в бассейне реки Самур (Восточный Кавказ) по результатам мониторинга 2020 года
© 2021 Кюль Е. В. 1 2, Гедуева М. М. 1 Атаев З. В. 1 3
1 Центр географических исследований Кабардино-Балкарского научного центра РАН Нальчик, Россия; e-mail: elenakyul@mail.ru; m.gyaurgieva@mail.ru; zagir05@mail.ru 2 Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет
Нальчик, Россия; e-mail: elenakyul@mail.ru 3 Дагестанский государственный педагогический университет Махачкала, Россия; e-mail: zagir05@mail.ru
РЕЗЮМЕ. Основной целью исследований является оценка селевой деятельности в бассейне р. Самур летом 2020 г. При этом был проведен геоэкологический полевой мониторинг селевых процессов по разработанной и апробированной при исследовании Центрального Кавказа методологии c использованием технических средств (GPS-съёмка последствий схода селей и измерение характеристик хозяйственных объектов в зоне их действия при помощи дальномера). По данным мониторинга была проведена цифровая картографическая визуализация результатов мониторинга, а также уточнение и дополнение селевых характеристик в Кадастре селевой опасности Юга Европейской части России. По результатам оценки горная часть территории республики, в т. ч. Южный Дагестан, имеет высокую степень подверженности экзогенным процессам, в частности, селям, и на настоящий момент наблюдается активизация селевой деятельности. Вывод. Для оценки фактической природной опасности изучаемого региона необходим ежегодный геоэкологический мониторинг селевых процессов.
Ключевые слова: опасные природные процессы, сель, селевая деятельность, селевые отложения, конус выноса, последствия схода, народно-хозяйственные объекты, мониторинг.
Формат цитирования: Кюль Е. В., Гедуева М. М., Атаев З. В. Селевая активность в бассейне реки Самур (Восточный Кавказ) по результатам мониторинга 2020 года // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2021. Т. 15. № 1. С. 73-88. 001: 10.31161/1995-0675-2021-15-1-73-88_
