Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Исторические периоды изучения селей в регионе. Предпосылки для создания новых каталогов селевых бассейнов и серии карт селевой опасности горных территорий на Северном и Юго-Западном Кавказе, а также комплекса новых методик (моделей) для оценки селевой деятельности 22
1.1 Исторические периоды изучения селей в регионе 22
1.2 Предпосылки для создания новых каталогов селевых бассейнов и серии карт селевой опасности горных территорий на Северном и Юго-ЗападномКавказе, а также комплекса новых методик (моделей) для оценки селевой деятельности 35
1.2.1 Кадастры и карты селевой деятельности территории Северного Кавказа и района «Красная Поляна» 35
1.2.2 Способы оценки объема выноса твердой составляющей и всего селя . 39
1.2.3 Прогноз селепроявлений - исследованность проблемы и существующие подходы . 43
1.2.4 Исследованность временных рядов – фактов схода селей.. 53
Глава 2. Оценка масштабов распространения, опасности проявления селевой деятельности на горных территориях Северного и Юго-Западного склонов Большого Кавказа. Составление карт и каталогов 57
2.1 Методические особенности создания карт и кадастра селевой опасности 57
2.2 Селевая деятельность на территориях субъектов региона 64
2.2.1 Селевая деятельность на Восточном Кавказе 64
2.2.1.1 Республика Дагестан 64
2.2.1.2 Чеченская Республика.. 83
2.2.1.3 Республика Ингушетия 91
2.2.2 Селевая деятельность на Центральном Кавказе 95
2.2.2.1 Республика Северная Осетия – Алания 95
2.2.2.2 Кабардино-Балкарская Республика 116
2.2.3 Селевая деятельность на Западном Кавказе 138
2.2.3.1 Карачаево-Черкесская Республика 138
2.2.3.2 Республика Адыгея 155
2.2.4 Селевая деятельность в районе «Красная Поляна» (Краснодарский край, Адлерский район, г. Сочи) 159
2.3 Пространственные особенности и закономерности распространения и развития селевых процессов на северном и юго-западном склонах Большого Кавказа 169
2.3.1 Изменения селевой деятельности по географическим районам Северного Кавказа (с востока на запад) 171
2.3.2 Сравнительная оценка селевой активности в географических районах Северного Кавказа (с востока на запад и с севера на юг): по типу, генезису и объемам выносов. 181
2.3.3. Изменение селевой деятельности по субъектам РФ в пределах Северного Кавказа 187
2.3.4 Сравнительный анализ селевой активности по субъектам РФ в пределах Северного Кавказа 194
2.3.5 Сравнительная оценка селевой активности по субъектам РФ в пределах Северного Кавказа и району «Красная Поляна»: по типу, генезису и объемам выносов 199
2.3.6 Развитие селевой деятельности по основным бассейнам Северного Кавказа и района «Красная Поляна» 203
2.3.7 Районирование горной территории северного и юго-западного склонов Большого Кавказа по селевой опасности (мощности селей) 211
Глава 3. Методические разработки для оценки селевой деятельности на территории Северного Кавказа 220
3.1 Методика (для Центрального и Западного Кавказа) предварительной оценки максимального объема твердых отложений селя различного генезиса, основанная на эмпирических выражениях в виде линейных многочленов, связывающих максимальный объем твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками бассейна (площадь, средний уклон и длина русла) 220
3.1.1 Поиск аналитических связей между максимальным объемом твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками селевого бассейна для Центрального Кавказа 227
3.1.2 Проверка точности полученных эмпирических уравнений зависимости максимального единовременного объема селевых отложений от морфометрических параметров бассейна (Центральный Кавказ) на независимом материале. 238
3.1.3 Поиск аналитических связей между максимальным объемом твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками бассейна для Западного Кавказа 242
3.1.4 Проверка точности эмпирических уравнений зависимости максимального единовременного объема селевых отложений от морфометрических параметров селевого бассейна (Западный Кавказ) на независимом материале. 250
3.1.5 Способ оценки единовременного максимально возможного объема твердых селевых выносов в селевое русло реки при сходе селя (патент) 254
3.2 Методика регионального краткосрочного прогноза селеобразования ледникового и ледниково-дождевого генезисов на территории Центрального Кавказа (на примере КБР), основанная на учете метеоусловий в районе зарождения селей... 262
3.2.1 Типизация и картирование селевых бассейнов по преобладающему генезису селеформирования 263
3.2.2 Определение оптимальных значений комплекса метеопараметров, необходимых и достаточных для реализации селевого процесса ледниково-дождевого и ледникового генезисов 266
3.2.3 Построение формул регионального краткосрочного прогноза селей ледникового и ледниково-дождевого генетических типов на основе анализа статистического ряда наблюдений 274
3.2.4 Проверка оправдываемости прогнозных функций . 282
Глава 4. Оценка возможных изменений в активности селевых процессов в результате регионального изменения климата 287
4.1 Климатические изменения на Северном склоне Большого Кавказа 287
4.2 Анализ влияния метеопараметров на динамику селевой активности (на примере Кабардино-Балкарии) 293
4.2.1 Показатели временных рядов селевой активности по территории Кабардино-Балкарской Республики 300
4.2.2 Исследование тенденции изменения селевой активности на основе анализа динамики временного ряда 307
4.2.3 Прогнозирование тенденции изменения селевой активности в ближайшие годы 310
Глава 5. Использование результатов исследования при проектировании и строительстве инфраструктурных объектов в регионе 316
Заключение 330
Список терминов и определений 339
Литература 365
Приложение 1. Каталог к карте «Селеопасность бассейнов Республики Дагестан с выделением генетических типов селей» 403
Приложение 2. Каталог к карте «Селеопасность бассейнов Чеченской Республики с выделением генетических типов селей». 424
Приложение 3. Каталог к карте «Селеопасность бассейнов Республики Ингушетия с выделением генетических типов селей». 427
Приложение 4. Каталог к карте «Селеопасность бассейнов Республики Северная Осетия - Алания с выделением генетического типа селей» 428
Приложение 5 Каталог к карте «Селеопасность бассейнов Кабардино-Балкарской Республики с выделением генетических типов селей» 436
Приложение 6. Каталог к карте «Селеопасность бассейнов Карачаево-Черкесской Республики с выделением генетических типов селей» . 460
Приложение 7. Каталог к карте «Селеопасность бассейнов Республики Адыгея с выделением генетических типов селей» . 476
Приложение 8. Каталог к карте «Селеопасность бассейнов района «Красная Поляна» с выделением генетических типов селей». 477
Приложение 9. Обобщенные параметры селевых бассейнов Северного и Юго-Западного склонов Большого Кавказа.. 480
Приложение 10. Природные чрезвычайные ситуации (обусловленные селями), произошедшие на горной территории северного и юго-западного Кавказа за период 1936-2017 гг 484
Приложение 11. Акты внедрения 488
- Кадастры и карты селевой деятельности территории Северного Кавказа и района «Красная Поляна»
- Селевая деятельность в районе «Красная Поляна» (Краснодарский край, Адлерский район, г. Сочи)
- Поиск аналитических связей между максимальным объемом твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками бассейна для Западного Кавказа
- Анализ влияния метеопараметров на динамику селевой активности (на примере Кабардино-Балкарии)
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Для горных районов Большого Кавказа характерно интенсивное проявление селевых процессов, которые относятся к категории стихийно-разрушительных. По масштабам селевых проявлений регион можно отнести к числу наиболее селеопасных территорий в Российской Федерации. Под угрозой селей в регионе находятся многие города и села, железные и автомобильные дороги, сельскохозяйственные земли, объекты рекреации. Сход селей часто приводит к гибели людей, скота и большому материальному ущербу.
В условиях интенсивного освоения горных территорий России на северном и юго-
западном склонах Большого Кавказа обостряется проблема обеспечения безопасности
населения и объектов рекреации от селей. Важность этой задачи определяется особым
вниманием правительства РФ в проведении активной научно-технической политики в данной
области, что находит свое подтверждение в принятых и выполняемых в настоящее время
федеральных целевых научно-технических программах. Одной из них является
Государственная научно-техническая программа «Безопасность населения и
народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф». Значимость вопроса признана и на международном уровне: необходимость изучения природы селевых явлений, методов их прогнозирования и защиты, а также методов оценки риска нахождения в зонах воздействия селевых потоков подтверждены задачами и программой работ Международного десятилетия ООН по снижению ущерба от стихийных бедствий.
В соответствии с Федеральной целевой программой по развитию курортов Северного Кавказа Правительство РФ заявило о намерении в течение ближайших 10 лет построить на территории региона еще пять современных горнолыжных курортов европейского класса. В связи с чем большую актуальность приобретает задача обеспечения селевой безопасности в этих рекреационных районах, решение которой невозможно без тщательного изучения режима селепроявлений, их пространственного распространения, оценки опасности и умения заблаговременно прогнозировать наступление периодов селевой активности.
Вышеизложенное свидетельствует о том, что проблема оценки масштабов
распространения, степени селевой опасности и прогноза времени и места схода селя для территории России на северном и юго-западном склонах Большого Кавказа (юг европейской части России) представляется весьма актуальной, имеющей большое научное и народнохозяйственное значение.
Цель работы. Оценить масштабы и степень опасности проявления селевых процессов на северном и юго-западном склонах Большого Кавказа и выявить основные особенности и закономерности их распространения и развития.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные
задачи:
-
Проанализировать исторические периоды изучения селей в регионе. Обосновать необходимость и предпосылки для создания базы данных селевых бассейнов, серии новых карт селевой опасности и методик (моделей) оценки селевой опасности и прогноза селевой деятельности в регионе.
-
Осуществить сбор, обработку и анализ сведений о масштабах распространения, развития и особенностях проявления селевых процессов в регионе на современном этапе. На единой концептуальной основе создать базу данных селевых бассейнов, включающую в себя количественные и качественные характеристики селей, морфометрические параметры речных бассейнов, перечень народнохозяйственных объектов, подверженных воздействию селевых процессов.
3. Разработать и создать на единой картографической основе серию прикладных карт
месторасположения селевых бассейнов и селевых очагов (М 1:10000-1000000), позволяющих
оценить масштабы распространения селевых процессов и опасность их проявления на
территории юга европейской части России. Тематические карты включают территории
республик Северного Кавказа (Северная Осетия - Алания, Кабардино-Балкария, Карачаево-Черкесия, Адыгея, Ингушетия, Чеченская Республика, Дагестан) и района «Красная Поляна» (Краснодарский край).
4. Оценить масштабы и степень опасности селевой деятельности (по типу, генезису,
мощности и количеству селей) на разных иерархических уровнях географо-территориального
деления юга европейской части России (основные физико-географические районы региона,
субъекты РФ и речные бассейны) и выявить основные особенности и закономерности
распространения и развития селевых процессов в регионе.
5. Выявить корреляционные зависимости показателей селевой деятельности с основными
природно-климатическими факторами, влияющими на формирование селей.
6. Разработать, апробировать и внедрить в практику повседневной деятельности Кабардино-Балкарского центра по гидрометеорологии (КБ ЦГМС) и Главного управления МЧС РФ по Кабардино-Балкарии (КБ МЧС) следующие методики:
методику предварительной оценки максимального объема твердых отложений селя различного генезиса для Центрального и Западного Кавказа, основанную на эмпирических выражениях в виде линейных многочленов, связывающих максимальный объем твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками бассейна (площадь, уклон и длина русла);
методику регионального краткосрочного прогноза селеобразования ледникового и ледниково-дождевого генезиса для территории Центрального Кавказа, основанную на учете метеоусловий в районе зарождения селей.
7. Оценить возможные изменения в активности селевых процессов в результате
регионального изменения климата на Северном Кавказе. Выявить особенности динамики
селевой активности в высокогорьях Центрального Кавказа (на примере Кабардино-Балкарии) и
наличие цикличности во временном ряду селепроявлений в горной части региона на основе
анализа многолетнего (более 60 лет) ряда фактического схода селей разного генезиса.
8. Провести апробацию и внедрение результатов диссертационного исследования при
проведении проектирования и строительстве различных инфраструктурных объектов на
территории региона.
Объектом исследования является северный склон Большого Кавказа (Западный, Центральный и Восточный - физико-географические районы) - территории республик Российской Федерации: Дагестан (РД), Чеченская республика (ЧР), Ингушетия (РИ), Северная Осетия-Алания (РСО-Алания), Кабардино-Балкария (КБР), Карачаево-Черкесия (КЧР), Адыгея (РА) и юго-западный склон Большого Кавказа - район «Красная Поляна» (КП).
Предмет исследования - селевая деятельность горных территорий России на северном и юго-западном склонах Большого Кавказа.
Научная новизна работы:
1. Впервые сформирована и зарегистрирована в Единой государственной
информационной системе учета (ЕГИСУ) России (РИД № АААА-Г16-616022510023-8 от
25.02.2016) база данных селевых бассейнов на северном и юго-западном склонах Большого
Кавказа с их морфометрическими параметрами, количественными и качественными
характеристиками селей, перечнем народнохозяйственных объектов, подверженных
воздействию селевых процессов. На её основе создан и издан «Кадастр селевой опасности юга
европейской части России» (Москва-Нальчик, 2015), включающий информацию о 1301 селевом
бассейне, объединивший на единой концептуальной основе современные сведения о
характеристиках селевых процессов и степени их опасности на территории региона, что
позволило детально оценить селевую обстановку на территории юга европейской части России
и, как следствие, разработать оптимальную систему противоселевых мероприятий, которые
впоследствии могут снизить уровень воздействия селей в регионе до безопасного уровня.
2. Разработана и создана на единой картографической основе серия (всего 19) крупно-,
средне- и мелкомасштабных прикладных карт месторасположения селевых бассейнов (М
1:10000-1000000) в субъектах РФ в пределах региона, позволяющих оценить современные
масштабы распространения селевых процессов и опасность их проявления.
3. Впервые созданы крупномасштабные трехмерные карты (3D модели) развития селей
для отдельных рекреационных комплексов Северного Кавказа: ВТРК «Мамисон» (с базой
данных селевых характеристик притоков р. Казыдон и р. Земегондон, Северная Осетия -
Алания) и ВТРК «Эльбрус» с участком Жилысу (Приэльбрусье, Кабардино-Балкария),
позволяющие оценить орографию территории, определить морфодинамические зоны, т.е.
площади, участвующие в селевом процессе (зоны зарождения, транзита и отложения), и
выявить степень опасности селевых бассейнов в зонах рекреации.
4. Созданные база данных и серия карт позволили:
уточнить и детализировать масштабы распространения и степень опасности проявления
селевых процессов на территории изучаемого региона;
впервые провести зонирование территории региона по селевой опасности с учетом генезиса селевых процессов;
впервые определить степень удельной поражённости территорий селями (отношение площади поражённости территории селями к площади всей рассматриваемой территории) в различных субъектах Северного Кавказа;
впервые выявить корреляционные зависимости показателей селевой деятельности с основными природно-климатическими факторами, влияющими на формирование селей;
впервые выявить основные особенности и закономерности распространения и развития селевой деятельности (по типу, генезису, мощности, количеству селей) на разных иерархических уровнях географо-территориального деления региона (основные физико-географические районы региона, субъекты РФ и речные бассейны).
-
Впервые для Центрального и Западного Кавказа разработана и апробирована методика (способ) предварительной оценки максимального объема твердых отложений селя различного генезиса, основанная на эмпирических выражениях в виде линейных многочленов, связывающих максимальный объем твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками бассейна (площадь, уклон и длина русла). Способ оценки защищен патентом (№ 2618494 от 03.05.2017).
-
Впервые разработана, апробирована и внедрена в практику работы КБ ЦГМС и КБ МЧС методика регионального краткосрочного прогноза селеобразования ледникового и ледниково-дождевого генезиса для территории Центрального Кавказа, базирующаяся на доступных в практическом использовании метеопредикторах и позволяющая заблаговременно предсказать селевую опасность.
7. Проведена оценка возможных изменений в активности селевых процессов на
территории Северного Кавказа в результате регионального изменения климата.
8. На примере Кабардино-Балкарии впервые выявлена динамика селевой активности в
высокогорьях Центрального Кавказа и наличие цикличности во временном ряду
селепроявлений в горной части региона на основе анализа многолетнего (более 60 лет) ряда
фактического схода селей разного генезиса.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. База данных селевых бассейнов и серия карт селевой опасности позволяют оценить
условия возникновения селевых процессов в регионе, их тип, генезис, объем твердой
составляющей селя и основные морфометрические показатели селевых бассейнов северного и
юго-западного склонов Большого Кавказа и, как следствие, выявить масштабы, опасность,
основные особенности и закономерности распространения и развития селевой деятельности на
разных иерархических уровнях географо-территориального деления региона (основные физико-
географические районы региона, субъекты РФ и речные бассейны) и в результате этого
разработать оптимальную систему противоселевых мероприятий, которые впоследствии могут
снизить степень воздействия селей в регионе до безопасного уровня.
2. Всё многообразие селевой деятельности в разных частях региона определяется
различными комбинациями (сочетаниями) орографических и климатических условий.
Результаты исследования взаимосвязей показателей селевой деятельности с основными
селеобразующими природно-климатическими факторами позволили выявить высокую корреляционную зависимость характеристик селевой деятельности от комплекса параметров этих факторов, способствующих (или препятствующих) образованию селей в разных физико-географических районах Северного Кавказа.
-
Разработанная методика предварительной оценки максимального объема твердых отложений селя в виде «Способа оценки единовременного максимально возможного объема твердых селевых выносов в селевое русло реки при сходе селя», основанная на эмпирических выражениях в виде линейных многочленов, связывающих максимальный объем твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками бассейна (площадь, уклон и длина русла), позволяет количественно оценить возможные максимальные объемы твердых селевых выносов в речных бассейнах, где не ведутся стационарные наблюдения за сходом селей и не определяются объемы и даты их схода.
-
Разработанная методика регионального краткосрочного прогноза селеобразования ледникового и ледниково-дождевого генезисов на территории Центрального Кавказа (базирующаяся на доступных в практическом использовании метеопредикторах), основанная на использовании естественных природных взаимосвязей между погодными факторами и условиями селеформирования и позволяет заблаговременно предсказать селевую опасность.
-
Проведенная оценка возможных изменений селевой активности на территории Северного Кавказа в результате регионального изменения климата, основана на изменениях основных климатических показателей (температуры воздуха и атмосферных осадков), влияющих на селеформирования. Показано, что увеличение селевой активности с 1971 по 2011 гг. связано с ростом температуры воздуха и атмосферных осадков (как годовых их значений, так и за теплый период года). Этот вывод подтверждается результатами изучения селевой активности для наиболее типичного и изученного района Центрального Кавказа - высокогорной территории Кабардино-Балкарии - с временным рядом наблюдений более 50 лет.
Исходные материалы и методы исследования.
В основу работы положены материалы полевых и камеральных исследований автора на
территории Северного Кавказа и в районе Красной Поляны в составе селевых экспедиций
Высокогорного геофизического института Росгидромета в период 1996-2016 гг.
Инвентаризация и картографирование селевых бассейнов проводились для всей территории
региона путем определения их местонахождения и нанесения на карты. Кроме того, был
обработан имеющийся литературный, картографический и фондовый материал
непосредственно по селевым процессам в регионе.
При проведении полевых и камеральных работ использовались картометрические, геоинформационные и сравнительно-географические методы.
При обобщении и анализе материалов диссертант опирался не только на свои исследования, но и привлек материал других авторов, в том числе и своих соавторов, поскольку ряд исследований (где диссертант был автором идеи, руководителем и ответственным исполнителем работ) проводился совместно.
Теоретическая значимость.
-
Определены масштабы и степень опасности селевой деятельности (по типу, генезису, мощности и количеству селей) на разных иерархических уровнях географо-территориального деления юга европейской части России (основные физико-географические районы региона, субъекты РФ и речные бассейны) и выявлены основные особенности и закономерности распространения и развития селевых процессов в регионе.
-
Составлена серия новых мелко-, средне- и крупномасштабных карт селевой опасности для различных территорий региона исследования.
-
Разработаны методики для оценки селевой опасности и прогноза селеобразования на территории Северного Кавказа.
-
Значительный теоретический интерес представляют результаты анализа взаимосвязей показателей селевой деятельности с различными природно-климатическими факторами, которые представлены в работе в аналитических выражениях.
-
Дана оценка возможных изменений активности селевых процессов Северного Кавказа в результате регионального изменения климата.
-
Изучена динамика селевой активности (более чем за 50 лет) в высокогорье Кабардино-Балкарии и определено наличие цикличности во временном ряду селепроявлений.
Практическая значимость.
Решена крупная научная проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение:
Составленные разномасштабные карты селевой опасности и каталоги к ним содержат
наиболее полную информацию, необходимую для решения задач рационального
природопользования горных территорий изучаемого региона, таких как: прокладка дорог,
проектирование и строительство зданий, расчет инженерных параметров и экономической
эффективности противоселевых мероприятий, расчет удорожания строительства в горах и др.
Выполнена оценка степени современной защищенности от селей населенных пунктов и
инфраструктурных объектов, расположенных на конусах выноса основных рек республик
Кабардино-Балкария, Адыгея, Чеченская Республика, Северная Осетия-Алания, Карачаево-
Черкесия, Дагестан и района Красной Поляны. Для ряда важных объектов, расположенных на
указанных территориях, разработаны и внедрены рекомендации по снижению ущерба,
наносимого селями, при увеличении их активности в ходе потепления климата. Значительное
количество внедрений результатов диссертационного исследования реализовано при
проведении мероприятий по обеспечению противоселевой безопасности при организации и
проведении Олимпийских и Параолимпийских игр «Сочи-2014», а также при дальнейшей
эксплуатации района «Красная Поляна» как горноклиматического курорта (акты внедрения
представлены).
Результаты исследований легли в основу реализуемых в настоящее время
народнохозяйственных проектов и различных природоохранных программ ряда федеральных и
региональных ведомств России по защите различных инфраструктурных объектов в регионе от
катастрофических селевых явлений и в дальнейшем могут быть использованы при разработке
Генеральных планов защиты населенных пунктов, расположенных на юге европейской части
России, от селей различного генезиса в условиях потепления климата в XXI веке.
Разработанная автором методика предварительной оценки максимальных объемов
твердых селевых отложений для Центрального и Западного Кавказа позволила количественно
оценить возможные максимальные объемы твердых селевых выносов при проектировании
рекреационных комплексов в регионе - Олимпийских объектов в районе Красной Поляны,
ВТРК «Мамисон» (Республика Северная Осетия-Алания) и ВТРК «Эльбрус» (Кабардино-
Балкарская Республика) (акты внедрения представлены).
Разработанная и внедренная в производство (КБ ЦГМС и КБ МЧС) методика регионального краткосрочного прогнозирования селей различных генетических типов для Центрального Кавказа (акты внедрения представлены) на основе учета значений метеопараметров позволяет с достаточно высокой вероятностью (70-75%) прогнозировать (на 24 часа) активизацию селевой деятельности в регионе.
Результаты диссертационного исследования также использованы при корректировке «Плана действий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера Кабардино-Балкарской Республики» в МЧС России по КБР (акт внедрения представлен) и реализованы в общеобразовательных процессах в Кабардино-Балкарском государственном университете им. Х.М. Бербекова (г. Нальчик), в Кабардино-Балкарском государственном аграрном университете им. В.М. Кокова (г. Нальчик), в ЮжноРоссийском государственном политехническом университете им. М.И. Платова, в Донском государственном аграрном университете, Академии безопасности гидротехнических сооружений (г. Новочеркасск) (акты внедрения представлены). Некоторые результаты проведенного исследования использованы в работе научной школы ФГБУ «ВГИ» «НШ-1793.2003.5», удостоенной гранта Президента РФ.
Соответствие диссертации Паспорту научной специальности. Отраженные в диссертации научные положения соответствуют области исследований по специальности
25.00.23 -Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов. Полученные научные результаты соответствуют пунктам: 1- структура, функционирование и динамика ландшафтов; 10 – временная и пространственная организация ландшафтов горных и равнинных территорий, специальности 25.00.23.
Личный вклад автора.
Работа является результатом 20-летних (1996-2016 гг.) исследований диссертанта по изучению селевых процессов на территории Большого Кавказа, оценки масштабов их распространения и опасности проявления, выполнявшихся им лично, под его руководством и при его непосредственном участии. Автором сформулированы проблемы, обусловленные возникновением селевых процессов, намечены пути их решения для территории изучаемого региона, разработаны задачи по их реализации. Автору принадлежит основная идея работы и выработанный алгоритм для решения этих задач.
Под руководством автора в 2013 г. защищена диссертационная работа Гяургиевой М.М. «Районирование территории Карачаево-Черкесской республики по пораженности селями различного генезиса (Западный Кавказ)» на соискание степени кандидата географических наук. Автор был руководителем, ответственным исполнителем и исполнителем ряда научно-исследовательских и хоздоговорных работ по селевой тематике, выполнявшихся на Северном Кавказе (1996-2016 гг.), а также автором идеи, руководителем и ответственным исполнителем работ по созданию «Кадастра селевой опасности территории юга европейской части России» (изданного в 2015 г.). Проект «Кадастр селевой опасности юга европейской части России» стал финалистом премии Русского Географического Общества в 2016 г. в номинации «Научные исследования» (Москва, Кремль, 24 ноября 2016 г.). Часть результатов проведенного исследования получена при выполнении работ «Районирование территории Западного Кавказа по селевой активности» и «Разработка методов прогноза селей и оценка селеактивности горных речных бассейнов Северного Кавказа», удостоенных грантов Министерства образования и науки Российской Федерации (Соглашения: № 14.740.11.1213 от 14 июня 2011 г.; № 8771 от 15 октября 2012), где автор был научным руководителем.
Автор, в составе группы специалистов ФГБУ «ВГИ», выполнял работы по обеспечению противолавинной и противоселевой безопасности при организации и проведении тестовых соревнований в 2012, 2013 гг. и при проведении олимпийских и паралимпийских игр «Сочи-2014» (Поручение Правительства РФ от 6.04.2010 г. № ДК-П9-2144). В процессе проведения полевых работ были собраны данные о селепроявлениях на территории Краснополянской котловины, которые и были использованы при выполнении настоящей работы.
Разработка теоретических и методических основ селепроявлений в опубликованных в соавторстве монографиях и статьях, а также обработка материалов выполнена лично автором.
Степень достоверности результатов проведенных исследований подтверждает
достаточно представительная выборочная совокупность данных: более 1300 выявленных и закартированных селевых бассейнов, находящихся на территории 8 субъектов Российской Федерации; непосредственное участие соискателя в получении исходных данных. Достоверность полученных результатов, обоснованность защищаемых положений и сформулированных выводов обеспечены применением ГИС–технологий, разновременных космоснимков высокого разрешения (до 0,5 м), использованием современных методов исследования селевых бассейнов.
Основные результаты, полученные в диссертационной работе, математически и методически обоснованы, ряд результатов защищены свидетельствами на РИД и не противоречат современным представлениям современного селеведения.
Апробация работы осуществлялась на научных мероприятиях: семинарах отдела стихийных явлений и на общегеофизических семинарах Высокогорного геофизического института (г. Нальчик, 2004-2016 гг.); II Всероссийской селевой конференции (г. Нальчик, ВГИ. 2005 г.); Международной научной конференции «Современные климатические и экосистемные процессы в уязвимых природных зонах (арктических, аридных, горных)» (г. Азов, 2006); XIV Гляциологическом симпозиуме «Гляциология от Международного геофизического года до
Международного полярного года» (Иркутск, 2-9 сентября 2008); Международной конференции «Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита» (Пятигорск, 22-29 сентября 2008); VII Международной Конференции (Сентябрь 2010 г., Владикавказ); IV Всероссийской конференции молодых ученых (2010 г., Нальчик); Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Природные процессы, геодинамика, сейсмотектоника» (КБГУ, Нальчик, 2010); 5 th International Conference on debris-flow Hazards Mitigation: Mechanics, Prediction and Assessment (di Padova, June 14-17, 2011); Международной конференции «Измерения, моделирование и информационные системы для изучения окружающей среды» (Воронеж, июль 2012 г.); Второй конференции, посвященной 100-летию со дня рождения С.М. Флейшмана «Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита» (Москва, Россия, 17–19 октября 2012 г); Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии науки о земле и горном деле» (Новый Афон, 2012, 2013); Международном симпозиуме «Устойчивое развитие: проблемы, концепции, модели», посвященном 20-летию КБНЦ РАН (г. Нальчик, 28.06.13-3.07.13г); Всероссийской конференции с международным участием «Геодинамика, вулканизм, сейсмичность и экзогенные геологические процессы природного и техногенного характера на Кавказе» (Владикавказ, 1-3 октября 2014 год); IV Международной научно-практической конференции «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа» (г. Владикавказ, 22-24 сентября 2014 год); Всероссийской научно-практической конференции «Бассейн реки Терек: проблемы регулирования и реабилитации водных объектов» (28-30 мая 2015 г., Пятигорск); Международной научно-практической конференции «Глобальные вызовы современности и проблемы устойчивого развития юга России» (Нальчик, 14-15 октября 2015); Всероссийской конференции и школы для молодых ученых «Системы обеспечения техносферной безопасности» (г. Таганрог 14-15 октября 2015); научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (Москва. 10-11 сентября, 2015); Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа» (Владикавказ-Грозный, 2015); Всероссийской научной конференции «Международный год карт в России: объединяя пространство и время» (Москва, 25-28 октября 2016 г.). В полном объеме диссертация докладывалась на общегеофизическом семинаре ФГБУ «Высокогорный геофизический институт» (2016 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 63 научные работы, из них 4 статьи из перечня SCOPUS, 21 - из перечня ВАК, 3 патента на изобретения, одно свидетельство о регистрации созданной базы данных, 3 монографии.
Объем и структура работы.
Кадастры и карты селевой деятельности территории Северного Кавказа и района «Красная Поляна»
С накоплением новых данных о селепроявлениях появляется необходимость в их систематизации. Она нужна как для развития селеведения, так и для проектных организаций в качестве исходного материала для разработки проектов защиты от селей. Формой такой систематизации служит кадастр селевых бассейнов. Информация становится еще более полной, если помимо кадастра селевых явлений разработана карта селевых бассейнов.
На сегодняшний день опубликовано немало научных статей о селевых бассейнах на территории Северного Кавказа и Юго-Западного Кавказа, с представлением карт, картосхем, каталогов с информацией о селевых характеристиках.
В данном разделе приведены работы, где наиболее полно представлены карты и каталоги селевых бассейнов территории Северного Кавказа и района «Красная Поляна».
- Монография «Сели СССР и меры борьбы с ними» (1964). Кадастр селевых бассейнов представлен в виде приложения под названием «Сводные данные о наблюдавшихся селях». Здесь целый раздел посвящен селям Северного Кавказа, выделено два опасных района: северо-западный и северо-восточный (Дагестанский). Приведена физико-географическая характеристика районов, представлены селеопасные реки и случаи катастрофических селей, объемы выносов некоторых селевых потоков.
- «Каталог селеопасных рек на территории Северного Кавказа и Закавказья» (без Дагестана) (1969). В каталоге представлен список 102 селевых рек и их гидрографические характеристики, а также даты схода селей, генезис и тип селей. Каталог снабжен схематическими картами, на которых отражено расположение бассейнов. Сведения о селепроявлениях собраны с 1833 по 1965 гг.
- «Карта селеопасных районов СССР» в масштабе 1:8 000 000 (Перов и др., 1975). На карте отражены границы распространения селепроявлений, районирование по генезису водной составляющей, степень активности селей.
- Монография «Селеопасные районы Советского Союза» (Флейшман и др., 1976) в разделе Северный Кавказ приведены наиболее полные сведения о селевых потоках по состоянию на середину XX столетия. Здесь же помещена «Карта селеопасных районов Северного Кавказа и Закавказья» в масштабе 1:5 000 000, где указаны районы с различной степенью селеопасности.
-«Карта селевой опасности Закавказья и Дагестана» в масштабе 1:1 000 000 (Херхеулидзе и др., 1989). Содержание данной карты: степень опасности - по размерам селевого очага, угрожаемость, генезис водной составляющей, преобладающий тип селей.
- «Карта селевых явлений СССР» в масштабе 1:8 000 000 (Перов и др., 1991). В основе содержания карты - районы, различающиеся господствующими генетическими типами селей и степенью их активности.
К недостаткам вышеперечисленных изданий можно отнести то, что в силу обзорного характера карт (мелкий масштаб) многие представленные участки селевой деятельности - более мелкие, чем районы на картах, остались за рамками визуализации. Также, поскольку в этих публикациях представлены сведения о селевой деятельности на территории Северного Кавказа до середины XX века, они требуют обновления.
- «Кадастр лавинно-селевой опасности Северного Кавказа». В издание вошли в виде каталога данные о селевой деятельности четырех республик Северного Кавказа: Северная Осетия-Алания, Кабардино-Балкария, Карачаево Черкесия, Адыгея. Представлены данные по морфологии селевых бассейнов, генезису и типу селей, максимальному объему выносов, повторяемости, ущербе от селей. Всего охарактеризовано 423 селевых бассейнов. Тематические карты представлены в масштабе от 1:200 000 до 1:1 000 000, бассейны разделены на четыре категории по значениям максимальных объемов выноса (Разумов и др., 2001). Недостатком данного кадастра является отсутствие сведений о селевой деятельности в республиках Северного Кавказа, расположенных на Востоке региона (Дагестан, Чеченская Республика, Ингушетия). Хотя, на сегодняшний день опубликовано достаточно сведений о селевой деятельности в этих республиках (База данных…, 2007; Гайдаров, 2008; Герасимов, 1974; Разумов и др. 2001; Разумова, 2002, 2008; Стрешнева, 1985; и др.), т.е. кадастр требует обновления. -«Карта селевых бассейнов Северного Кавказа» в масштабе 1:200 000, составленная в 2012 году в научно-исследовательской лаборатории снежных лавин и селей МГУ им. М.В. Ломоносова (Перов и др., 2012). На карте представлены селевые бассейны территории Северного Кавказа и Черноморского побережья. Недостатком этой карты является то, что к ней нет опубликованного каталога селевых бассейнов и некоторые селевые бассейны не обозначены.
- Монография «Лавинно-селевая опасность бассейнов рек Теберда, Большой Зеленчук, Мзымта и защита от снежных лавин и селей горнолыжных комплексов Домбай, Архыз, Красная Поляна» (Заруднев и др., 2007). Здесь приведены картосхемы расположения селевых русел в бассейнах рек Теберда, Большой Зеленчук, Мзымта и каталоги к ним, где представлены данные по морфологии селевых бассейнов, генезису и типу селей, максимальному объему выносов, повторяемости, ущербе от селей. Недостатком представленных картосхем и каталогов является то, что не все селевые русла рек Теберда, Большой Зеленчук, Мзымта обозначены. Также масштаб картосхем очень мелкий, и они практически не читаются, в каталогах не указаны такие важные морфологические характеристики селевого бассейна, как уклон селевого русла, абсолютная высота бассейна или русла.
Несмотря на указанные недостатки, вышеперечисленные издания позволили решить ряд важных научных и практических задач. На современном этапе, в связи с развитием новых технологий (космоснимки, геоинформация и др.) и расширением работ по освоению горных территорий Кавказа (создание новых горнолыжных и туристических курортов, строительство дорог, перенос бывшей границы СССР в горные районы и др.), требуется обновление и дополнение информации о селевой деятельности в изучаемом регионе.
Исходя из этого, в диссертационной работе проведено детальное изучение и доработка существующих каталогов селевых бассейнов республик Северная Осетия - Алания, Кабардино-Балкария, Карачаево-Черкесия, Адыгея и района «Красная Поляна», а также составлены новые каталоги селевых бассейнов республик Дагестан, Чеченская Республика, Ингушетия. Для каждой республики Северного Кавказа и района «Красная Поляна» созданы новые разномасштабные карты селевой опасности бассейнов и каталоги к ним. Логическим результатом этих работ явился разработанный и изданный в 2015 г. «Кадастр селевой опасности юга европейской части России» (Кондратьева и др., 20015).
Селевая деятельность в районе «Красная Поляна» (Краснодарский край, Адлерский район, г. Сочи)
Селевые потоки наряду с другими стихийными явлениями природы широко распространены в Краснополянском округе и представляют большую опасность для населённых пунктов, объектов экономики и при хозяйственном освоении новых горных территорий. Но, из-за малоосвоенности долины реки Мзымта в прошлые годы, регулярные наблюдения за сходом селевых потоков на указанной территории не проводились. Федеральная целевая программа развития города-курорта Сочи на период до 2014 г., принятая Правительством РФ после определения г. Сочи столицей зимних Олимпийских игр, предусматривала развитие рекреации в бассейне р. Мзымта и превращение района «Красная Поляна» в круглогодичный курорт комплексного назначения. Современный этап рекреационного освоения бассейна р. Мзымта характеризуется значительным воздействием человека на природную среду, что приводит к активизации склоновых процессов (Дрожжина, 2013).
В настоящее время, в связи с интенсивным освоением региона под горнолыжные курорты и летний туризм, селевая опасность на данной территории является весьма актуальной и требует углубленного изучения.
С 2007 г. специалистами ФГБУ «ВГИ» регулярно проводятся полевые и камеральные работы по обследованию селевых бассейнов и анализу селевых явлений на территории Красная Поляна (Заключение…, 2010; О выполнении…, 2009, 2010; Проведение…, 2010; Районирование территории…, 2012 и др.). На настоящий момент в районе Красной Поляны нами обследовано 65 селевых бассейнов.
Основная река района - Мзымта. Она берет начало на южном склоне Главного Кавказского хребта в районе горы Лоюб на высоте 2 980 м, имеет длину 89 км (относится к малым рекам), площадь водосбора - 885 км2, средний уклон -27 , среднюю высоту водосбора - 1 309 м (Титоренко, 2011).
Уникальный мягкий, сравнительно теплый, горно-морской климат присущ району Красная Поляна. Максимальная температура в августе составляет +38оС, минимальная температура в январе равна –22 0С. Среднегодовая температура воздуха +10 0С (Заруднев и др., 2007).
Вся территория долины р. Мзымта находится под влиянием циркуляционных процессов южной зоны умеренных широт. Для лета здесь характерно поступление из Атлантики субтропических областей повышенного давления, а зимой – прохождение средиземноморских и иранских циклонов. От холодного воздуха арктического и сибирского происхождения долина р. Мзымта защищёна Главным Кавказским хребтом, холодный воздух поступает на рассматриваемую территорию крайне редко. Простирание территории в зоне высотной поясности определяет разнообразие метеоклиматического режима – от холодного в высокогорье до субтропического на Черноморском побережье, который формируется в результате сложного воздействия солнечной радиации на сильно расчлененную подстилающую поверхность и атмосферу (О выполнении…, 2010).
Разнообразие и сложность рельефа долины р. Мзымта, значительные колебания высот в сочетании с сезонными особенностями циркуляции атмосферы вызывают различие температурного режима рассматриваемой территории. Изменение температурного режима, прежде всего, связано с высотной поясностью долины (Районирование территории…, 2012).
С мая по октябрь в бассейне реки наблюдается положительная среднемесячная температура воздуха. Отрицательная среднемесячная температура воздуха в холодный период года отмечается на высотах более 1 500 м с декабря по апрель (Районирование территории…, 2012).
Среднемноголетнее количество осадков, выпадающих за тёплый период года (май–октябрь) в Красной Поляне, составляет 824 мм, а на ГМС «Ачишхо» (1 800 м н.у.м.) - 1 250 мм осадков. По предварительной оценке, селеобразующие суммы осадков в районе «Красная Поляна» составляют 30 мм/сут (в зависимости от степени предшествующего увлажнения пород потенциальных селевых массивов).
Следует отметить, что в периоды снеготаяния селеобразующая сумма осадков может быть менее 20 мм/сут (Ворошилов, 1972; Казаков и др., 2013). Формированию селевых потоков разного генезиса в долине р. Мзымты способствуют: наличие в ее верховьях современного оледенения с незадернованными моренными отложениями; большое количество приледниковых озер; огромные массы рыхлообломочного материала вдоль склонов (Заруднев и др., 2007).
В процессе проходящей в настоящее время деградации современного оледенения на Кавказе, в результате потепления климата в бассейне р. Мзымта по состоянию на 2013 г., имевшиеся здесь 8 ледников разделились на более мелкие части и их число теперь равно 11, а общая площадь ледников уменьшилась на 12 % и равна теперь 4,7 км2. Т.е. в отрогах долины р. Мзымта в настоящее время сохранилось незначительное оледенение (площадь ледников - от 0,9 до 0,05 км2), и многие ледники исчезли совсем недавно (Заруднев и др., 2007; Котляков и др., 2015).
Горы в долине р. Мзымта сложены слабосцементированными, легко размываемыми и размокаемыми юрскими глинистыми сланцами и аргиллитами в сочетании с интрузивными, вулканогенными и метаморфическими породами, которые поставляют в сель крупнообломочный материал (Заруднев и др., 2007; Казаков и др., 2013).
Основными факторами селеобразования в районе Красная Поляна являются обильные атмосферные осадки, большие уклоны русел, а также значительное количество рыхлого материала ледникового, обвально-осыпного и оползневого генезиса в очагах зарождения селей и в зоне их транзита. Верхние границы селевых бассейнов находятся на отметках 1 800–2 400 м н.у.м (Иогансон, 1964; Заруднев и др., 2007).
Таким образом, присутствуют все условия, благоприятные для образования селевых потоков различной мощности: геолого-геоморфологические (состав пород, слагающих горные хребты, крутые склоны и др.) и климатические (режим осадков и температур).
В последнее время из-за активного освоения территории усилилось влияние техногенного фактора (подрезка неустойчивых склонов при прокладке дорог, вырубка закрепляющей склоны растительности, строительство зданий и сооружений, канатных дорог и пр.). Наиболее опасными селевыми потоками в долине р. Мзымта считаются те, которые непосредственно достигают русла Мзымты и угрожают дорогам и другим народнохозяйственным объектам различного назначения, расположенным в зоне их действия.
Зона формирования селевых потоков охватывает весь бассейн р. Мзымта. Селевые потоки спорадически отмечаются почти во всех долинах ее притоков. В большинстве случаев сели используют одни и те же лотки стока, что и снежные лавины. Вследствие этого вынос обломочного материала селевыми потоками не всегда обилен и регулярен, так как и сами лавины выносят накапливающийся обломочный материал. Участки, где формируются и проходят селевые потоки, -это склоны в основном значительной крутизны, иногда доходящей до 40-60 градусов, поэтому образующиеся селевые потоки могут обладать большой разрушительной силой (Волосухин, 2012; Казаков и др., 2013).
Интенсивность и частота прохождения селевых потоков в притоках р. Мзымта различны: наиболее крупные селевые потоки формируются и проходят раз в десять лет; селевые потоки небольшой мощности формируются ежегодно (Волосухин, 2012).
Интенсивность селепроявлений сильно изменяется год от года. В последние 20 лет на Западном Кавказе, в том числе и в бассейне р. Мзымта, отмечается усиление селевой активности, что вызвано изменением климатических условий, а также активным освоением горных территорий в зоне действия селевых потоков (рисунок 2.38).
По генезису селевые потоки в бассейне р. Мзымты в основном дождевые (70%), смешанные – снего-дождевые составляют 15 %, а в верховьях бывают ледниково-дождевые (15 %). По составу твердой составляющей преобладают грязекаменные сели (75 %), а водокаменные селевые потоки составляют 25 % (Заруднев и др., 2007; О выполнении…, 2010).
Поиск аналитических связей между максимальным объемом твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками бассейна для Западного Кавказа
Аналогично разработкам для Центрального Кавказа, нами осуществлен поиск аналитических связей между максимальным объемом твердых отложений селя с морфометрическими характеристиками бассейна для Западного Кавказа (Гяургиева, 2015; Кондратьева и др., 2010, 2011, 2012, 2013, 2014), в результате получено:
I. Селевые бассейны с абс. выс. истока (Н) выше 2 500 м.
а) селевые бассейны с наличием активных ледников и перигляциальной зоны, активно участвующих в процессе селеформирования (ледниковый, ледниково-дождевой генезис селей).
На территории Карачаево-Черкесской Республики нами выделено 10 бассейнов группы (а) (таблица 2.11).
В нашем случае n – количество селевых бассейнов (длина ряда) равно 10, m – площадь, уклон, длина (включаемые влияющие факторы) равно 3. Тогда m n/6, то есть 3 10/6. Неравенство не выполняется. Следовательно, включать все три параметра (S, , L) в уравнение регрессии нельзя (уравнение будет статистически незначимо).
На следующем этапе мы отдельно нашли связь максимального объема твердой составляющей селя с каждым морфометрическим параметром.
Для первой группы селевых бассейнов при нахождении зависимости максимального объема твердой составляющей селя (W) от площади бассейна коэффициент парной корреляции rs оказался равным 0,2. При определении зависимости максимального объема селя (W) от среднего уклона русла реки коэффициент парной корреляции r получился равным -0,5. Коэффициент парной корреляции (r) зависимости (W) от длины русла rL получился равным 0,99.
Так как мы определяем парную корреляцию, оценим полученное нами эмпирическое значение коэффициента Пирсона (r), сравнив его с соответствующим критическим значением для заданного уровня значимости из таблицы критических значений коэффициента корреляции Пирсона (Шмайлова, 2002). При нахождении критических значений, для вычисленного коэффициента корреляции Пирсона, число степеней свободы рассчитывается как k=m-2. Для выборки с числом элементов m=10 и уровнем значимости p=0,05 критическое значение коэффициента Пирсона rкрит=0,63, с уровнем значимости p=0,01 rкрит=0,77
Так как абсолютное значение полученного нами коэффициента корреляции больше критического значения, взятого из таблицы, мы отклоняем гипотезу H0 об отсутствии корреляционной зависимости между выборками и принимаем альтернативную гипотезу о статистической значимости на 1 % уровне (вероятность ошибки 0,01) отличия коэффициента корреляции от нуля и наличии связи между выборками (Шмайлова, 2002).
Выведенное эмпирическое уравнение имеет следующий вид: W(L) = 8446 L, (3.7) где размерность коэффициентов: 8446 [ м3 ].
Погрешность аппроксимации (3.7) равна ± 6 %, что показывает адекватность уравнения регрессии. При этом коэффициент парной детерминации (R2) равен 0,89, а это означает, что 89 % изменения значений показателя максимального объема твердой селевой составляющей (W) обусловлено изменением показателей длины русла.
В таблице 3.11 (столбец 7) приведены результаты оценки по уравнению регрессии (3.7) коэффициентов максимального объема отложений в селевых бассейнах КЧР с оледенением группы (а). Относительная ошибка равна ± 30 %, что показывает хорошее качество результата.
б) селевые бассейны с пассивными формами оледенения и наличием перигляциальной зоны, опосредованно влияющей на активность селеформирования (ледниково-дождевой, дождевой генезис селей).
На территории КЧР нами выделено 29 бассейнов группы (б) (таблица 3.12).
Проверяем условие: m n/6, где n – количество селевых бассейнов (длина ряда) равно 29; m – площадь, уклон, длина (включаемые влияющие факторы) равно 3, то есть 3 29/6. Неравенство выполнено. Следовательно, в уравнение регрессии можно включить все три параметра m.
Проводим диагностику мультиколлинеарности. Нами выявлено, что показатели S и L коррелируют друг друга (rsL = 0,94), следовательно, эти параметры нельзя одновременно включать в уравнение связи, один из них нужно исключить. При нахождении парной корреляции W и S, W и L коэффициенты получились rws = 0,96, rwL = 0,87.
Так же эмпирическое уравнение зависимости коэффициента максимального объема от длины русла в группе (б) получилось с неприемлемой погрешностью аппроксимации (41 %), значение погрешности не должно превышать 12 - 15 % (Мисюк и др., 1975). Это говорит о не устойчивости регрессионной модели. И так как показатель L имеет наименьшую корреляционную связь с W, мы его исключили.
в) селевые бассейны без оледенения и перигляциальной зоны (дождевой, снего-дождевой генезис селей).
Селевых бассейнов группы (в) в республике КЧ нами рассмотрено 53 (таблица 3.13).
Проверяем условие: m n/6, где n – количество селевых бассейнов (длина ряда) равно 53; m – площадь, уклон, длина (включаемые влияющие факторы) равно 3, то есть 3 53/6. Неравенство выполнено. Следовательно, в уравнение регрессии можно включить все три параметра m.
Показатели S и L коррелируют друг друга (rsL = 0,7), что указывает на мультиколлинеарность. Эти параметры нельзя включать одновременно в модель регрессии.
Так же при выводе уравнения зависимости W от S получилась погрешность аппроксимации 62 %, что свидетельствует на неустойчивость регрессионной модели, поэтому S исключаем (Мисюк и др., 1975).
Анализ влияния метеопараметров на динамику селевой активности (на примере Кабардино-Балкарии)
Для подтверждения полученных выводов об увеличении количества селепроявлений на региональном уровне за последние 40 лет в связи с потеплением климата, нами были изучены (с применением методов математической статистики) особенности развития селевой активности для наиболее типичного и изученного района Центрального Кавказа - высокогорной территории Кабардино-Балкарии - с временным рядом наблюдений более 50 лет.
Необходимость использования такого длительного временного ряда подтверждена в работе (Самнер, 1981). Такой ряд наблюдений за селями и климатическими характеристиками нам удалось собрать только по м/с «Терскол» (КБР). По данным этой метеостанции нами был проведен указанный анализ влияния метеопараметров на динамику селевой активности.
Самые значительные площади селепроявления в Кабардино-Балкарии сосредоточены в высокогорной зоне, здесь высока вероятность прохождения селей почти на всех речных притоках. Селевой период в КБР, как правило, продолжается с мая по сентябрь.
Важнейшими факторами, влияющими на селеобразование, служат осадки, определяющие степень увлажнения территории, а также изменчивость температуры воздуха, а, следовательно, и активность процессов, приводящих к формированию жидкой и твердой составляющей селей. Наиболее информативными при анализе селевой активности являются: сумма среднемесячных температур за весь селевой период (май – сентябрь), сумма осадков за весь селевой период (май – сентябрь).
На рисунках 4.4 и 4.5 представлены графики изменения суммы среднемесячных температур воздуха за селевой период (май – сентябрь) по годам (1953-2015 гг.). Тренд изменения суммы среднемесячных температур воздуха за селевой период (май – сентябрь) положительный, имеет место незначительное летнее потепление. С 1953 по 2015 гг. сумма среднемесячных температур воздуха за селевой период (мая – сентябрь) незначительно выросла на 0,9 0С.
На рисунках 4.6, 4.7 представлены графики изменения суммы осадков за селевой период (май – сентябрь) по годам (1953-2014 гг.). 296 В высокогорной части Кабардино-Балкарии за период с 1953 по 2015 гг., зарегистрировано 459 селевых потоков. Изучение их временной (с 1961 по 2010 гг.) динамики показало (рисунок 4.8), что начиная с 1981 г. отмечается тенденция к их существенному увеличению: с 1961 по 1970 – 58, с 1971 по 1980 – 59, с 1981 по 1990 – 92, с 1991 по 2000 – 101, с 2001 по 2010 – 99, т.е. за 50 лет количество селей в год в высокогорной части КБР выросло на 70%. Таким образом, подтверждается факт увеличения селевой активности в связи с изменением климата на республиканском уровне. При этом коэффициент множественной корреляции, показывающий связь селевой активности с климатическими характеристиками (температура, осадки) составил 0,9.
Анализируя диаграмму (рисунок 4.8), можно отметить, что всплески селевой активности в высокогорной части КБР проявлялось в 1953, 1966, 1967, 1975, 1977, 1983, 1984, 1987, 1995, 1996 гг.
В 1953 г. количество селей в высокогорье Кабардино-Балкарии составило 24 (по всей территории КБР – 27). Сумма среднемесячной температуры за селевой период (май – сентябрь) составила 570С, что на 6,80С превышало норму, сумма положительных температур с начала теплого периода по данным м/с Терскол достигла экстремальных значений и составила 1 255,7оС, что на 4000С больше, чем в предыдущие селеопасные годы. Сумма осадков за селевой период (май – сентябрь) составила 447 мм, что меньше нормы на 36 мм, хотя в отдельные дни присутствовали аномальные осадки (обеспеченность 10 %). Сели этого года в основном активизировались в бассейнах с оледенением (гляциальный, гляциально-дождевой генезис селей).
В 1966 г. (количество селей в высокогорье КБР 10, по всей территории КБР -44) сумма среднемесячной температуры за селевой период (май – сентябрь) составила 490С, что на 0,90С меньше нормы, сумма осадков за селевой период 451 мм, что на 32 мм ниже нормы. Массовый сход селей в этом году спровоцировал ливень (24,5 мм) 3 августа. В остальные дни селевого периода этого года сели не зарегистрированы (Кононова и др., 2007).
Селевая активность 1967 г. (количество селей в высокогорье КБР 15, по всей территории КБР - 39) вызвана экстремальной суммой осадков 1 % обеспеченности. Так, в Терсколе 5 августа выпало 69,9 мм осадков при интенсивности ливня 0,42 мм/мин. Поскольку ливень был теплый, то он максимально способствовал усилению абляции (Кононова и др., 2007). Сумма осадков за селевой период составила 674 мм, что на 191 мм выше нормы. Сумма среднемесячной температуры за селевой период (май – сентябрь) составила 42,50С, что на 7,20С ниже нормы. В этом году в высокогорье КБР преобладали дождевые сели.
Сели 1975 г. (количество селей в высокогорье КБР 11, по всей территории КБР - 34) вызваны высокими температурами, сумма среднемесячной температуры за селевой период (май – сентябрь) составила 540С, что на на 4,30С выше нормы.
Сумма осадков за селевой период составила 446 мм, что на 38 мм ниже нормы. Лето 1977 г. отмечено по количеству (13 в высокогорье КБР и 67 по всей территории КБР) и мощности селей в р. Баксан. Сумма среднемесячной температуры за селевой период (май – сентябрь) составила 46,90С, что на 2,80С ниже нормы. Сумма осадков за селевой период составила 516 мм, что на 33 мм выше нормы. Массовый сход селей наблюдался в августе. С июня по первую декаду августа суммы положительных температур и количество осадков отличались аномально высокими значениями, при этом небольшие положительные аномалии температуры наблюдались каждый день. Но в целом год не был экстремально влажным и жарким. В этом году преобладали сели ледниково-дождевого генетического типа.
Катастрофическая активизация селей летом 1983 г. (количество селей в высокогорье КБР - 15, по всей территории КБР - 70) подготовлена длительным сухим жарким июльским периодом (сумма температур за июль составила 393,30С), хотя сумма среднемесячной температуры за селевой период (май-сентябрь) составила 45,90С и была ниже нормы на 3,80С, сумма осадков за селевой период составила 466 мм, что на 17 мм ниже нормы. Массовый сход селей спровоцировал интенсивный ливень 19 июля (36,4 мм, за весь июль выпало 134,4 мм).
В 1984 г. было зафиксировано 13 случая селепроявлений в высокогорье КБР (по всей территории КБР - 32). Сумма среднемесячной температуры за селевой период (май-сентябрь) составила 46,9оС и была ниже нормы на 2,8оС, сумма осадков за селевой период составила 486 мм, что всего на 3 мм выше нормы. Сели сошли в результате интенсивного ливня 24-25 июля (23,8 мм; 51,6 мм соответственно), всего в июле выпало 172,1 мм осадков. Сели были дождевого генезиса.