sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556622050107sergeogr-1655Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsМорфометрические характеристики селевых бассейнов гор Европейского сектора Российской СубарктикиMorphometric Features of Debris Flow Basins of the Mountains of the Russian Subarctic’s European SectorРудинскаяА. И.RudinskayaA. I.

Москва

Moscow

rudinskaya94@gmail.comБеляевЮ. Р.BelyaevYu. R.

Москва

Moscow

yrbel@mail.ruИнститут географии РАНРоссияInstitute of Geography RASRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультетРоссияMoscow State University, Faculty of GeographyRussian Federation202213012023865746–762Copyright © Рудинская А.И., Беляев Ю.Р., 20232023Рудинская А.И., Беляев Ю.Р.Rudinskaya A.I., Belyaev Y.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1655

Выполнен расчет морфометрических характеристик селевых бассейнов ключевых участков гор Европейского сектора Российской Субарктики (Монче-, Чуна- и Волчьих тундр, Хибин и Ловозерских тундр на Кольском полуострове, хр. Оченырд, массива г. Лядхэ, хр. Нярмынхой, кряжа Енганэпэ, Малого Пайпудынского, Большого Пайпудынского и Харбейского хребтов на Полярном Урале) средствами ГИС. Получен массив данных, содержащий сведения о водосборных площадях селевых бассейнов разных порядков, их высотном положении и средней крутизне поверхности, о длине, высотном положении и уклонах селеносных тальвегов, о площадях молодых и древних зон селевой аккумуляции бассейнов и о дальности выноса селевых отложений за пределы горных сооружений. Сравнение бассейнов разных порядков на ключевых участках позволило выявить наиболее типичные условия селеформирования в горах Европейского сектора Российской Субарктики. Селевые потоки формируются в водосборных бассейнах первого порядка (по Штраллеру– Философову) площадью от 0.6 до 3.2 км2 и второго порядка площадью от 10 до 12 км2. Наиболее типичные значения уклона селевых тальвегов первого порядка – от 90 до 330‰, второго порядка – от 45 до 100‰. Наиболее характерный высотный уровень селеформирования составляет от 400 до 800 м. В бассейнах первого порядка площади молодой селевой аккумуляции, как правило, составляют до 0.08–0.15 км2, площади древней селевой аккумуляции – до 0.2–0.4 км2, в бассейнах второго порядка площади молодой селевой аккумуляции составляют до 0.1–0.3 км2, древней – до 0.2– 1.0 км2. Дальность выноса как молодых, так и древних селевых отложений за пределы горных сооружений до 0.8–1.3 км.

We calculated the morphometric features of the debris flow basins of the key mountain massifs of the Russian Subarctic’s European sector (the Monchetundra, the Chunatundra, the Volchyi Tundry, the Khibiny, the Lovozerskiye Tundry on the Kola Peninsula and the Ochenyrd Ridge, the Lyadkhe mountain massif, the Nyarmynkhoi Ridge, the Enganepe Ridge, the Malyi Paypudinskii Ridge, the Bolshoi Paypudinskii Ridge and the Kharbeyskii Ridge on the Polar Ural) by means of GIS. We obtained a data on (a) the different order basins watershed area, height, and mean surface slope, (b) talwegs’ length, altitude position and slope, (c) young and ancient accumulation zones area and range of removal of debris flow deposits beyond the limits of mountain massifs. Comparison of basins of different orders in key areas allowed to identify the most typical conditions for debris flow formation in the mountains of the European sector of the Russian Subarctic. Debris flow form in watersheds of the first order (according to Straller–Filosofov) with an area of 0.6 to 3.2 km2 and of the second order with an area of 10 to 12 km2. The most typical slope values of mudflow thalwegs of the first order are from 90 to 330‰, of the second order from 45 to 100‰. The most typical altitude level of debris flow formation is from 400 to 800 m. In the basins of the first order, the areas of young debris flow accumulation as a rule, are up to 0.08–0.15 km2, the areas of ancient debris flow accumulation are up to 0.2– 0.4 km2. In the basins of the second order, the areas of young debris flow accumulation are up to 0.1–0.3 km2; of ancient—up to 0.2–1.0 km2. The range of removal of both young and ancient debris flow deposits beyond the boundaries of mountain massifs is up to 0.8–1.3 km.

морфометрический анализселевые бассейныводоснежные потокигоры Кольского полуостроваПолярный Уралmorphometric analysisdebris flow basinsslushflowsmountains of Kola PeninsulaPolar UralИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ по проекту № 17-05-00630 “Пространственновременные аспекты взаимодействия селевых и флювиальных процессов в долинах низкогорных массивов Кольского полуострова” и ГЗ АААА-А16-121040100323-5 “Эволюция природной среды в кайнозое, динамика рельефа, геоморфологические опасности и риски природопользования”. Авторы выражают глубокую признательность за постоянное внимание к работе и рекомендации по ее улучшению сотрудникам кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ В.А. Ульянову и Е.В. Гаранкиной.The study was supported by the Russian Foundation for Basic Research under project no. 17-05-00630 “Spatial and temporal characteristics of interaction of debris flows and fluvial processes in river valleys of the Kola Peninsula low mountains” and State Assignment АААА-А16-121040100323-5 “Evolution of the natural environment in the Cenozoic, relief dynamics, geomorphological hazards and risks of nature management.” The authors express their deep gratitude for constant attention to work and recommendations for its improvement to employees of the Department of Geomorphology and Paleogeography, Faculty of Geography of Moscow State University V.A. Ulyanov and E.V. Garankina.ReferencesВикторов А.С., Капралова В.Н., Орлов Т.В., Трапезникова О.Н., Архипова М.В., Березин П.В., Зверев А.В., Панченко Е.Н. Математическая морфология ландшафтов криолитозоны. М.: РУДН, 2016. 232 с.Breien H., De Blasio F.B., Elverhoi A., Hoeg K. Erosion and morphology of a debris flow caused by a glaсial lake outburst flood, Norway. Landslides, 2008, no. 5, pp. 271–280. https://doi.org/10.1007/s10346-008-0118-3Водоснежные потоки Хибин / ред. В.Ф. Перов, А.Н. Божинский, А.О. Евтеев и др. М.: Географический факультет МГУ, 2001. 167 с.Chen C.-Y., Yu F.-C. Morphometric analysis of debris flows and their source areas using GIS. Geomorphology, 2011, vol. 129, pp. 387–397. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.03.002Гаранкина Е.В., Лукашов А.А. Вероятная роль сейсмических событий в провоцировании селевых явлений в Хибинах (Кольский полуостров, Россия) // Геориск. 2018. Т. 12. № 4. С. 48–57.Evzerov V.Ya., Nikolaeva S.B. The first experience in reconstructing the surface of glaciers at various stages of glaciation (on the example of the region of the Khibiny and Lovozero tundras on the Kola Peninsula). Vestn. Voronezh. Gos. Univ., Ser. Geol., 2010, no. 1, pp. 54–59. (In Russ).Евзеров В.Я., Николаева С.Б. Первый опыт реконструкции поверхности ледникового покрова в различные стадии оледенения (на примере района Хибинских и Ловозерских тундр на Кольском полуострове) // Вестн. ВГУ. Сер. Геология. 2010. № 1. С. 54–59.Filosofov V.P., Denisov S.V. On the order of river valleys and their connection with tectonic. In Morfometricheskii metod pri geologicheskikh issledovaniyakh [Morphometric Method in Geological Research]. Saratov: Saratov Univ. Publ., 1963, pp. 487–509. (In Russ.).Иванов М.Н. Эволюция оледенения Полярного Урала в позднем голоцене. М.: Географический факультет МГУ, 2013. 200 с.Fleishman S.M. Seli [Debris flows]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1978. 312 p. Forman R., Gordon M. Landscape Ecology. Cambridge, 1986. 336 p.Оледенение Урала / гл. ред. Г.А. Авсюк, А.О. Кеммерих. М.: Наука, 1966. 538 с.Garankina E., Belyaev V., Belyaev Y., Gurinov A., Ivanov M., Kuzmenkova N., Romanenko F., Rudinskaya A., Tulyakov E. Integration of landforms, deposits and paleosols analysis for reconstructing Holocene debris flow activity in the low mountains of Kola Peninsula. In Climate Change Impacts on Sediment Dynamics: Measurement, Modelling and Management.Перов В.Ф. Селеведение: Учеб. пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2012. 274 с.Chalov S., Golosov V., Li R., Tsyplenkov A., Eds. Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences (SPEES). Cham: Springer, 2019, pp. 47–51. https://doi.org/10.1007/978-3-030-03646-1_9Познанин В.Л. Сели северной части Полярного Урала // Изучение и охрана гидросферы. М., 1975. С. 10–11.Garankina E.V., Lukashov А.А. The probable role of seismic events as mudflow trigger in the Khibiny (Kola Peninsula, Russia). Georisk, 2018, vol. 12, no. 4, pp. 48–57. (In Russ.).Рудинская А.И., Беляев Ю.Р., Гуринов А.Л., Беляев В.Р, Гаранкина Е.В. Геоморфологические позиции селевых бассейнов Ловозерских тундр // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 2022. № 2 (в печати).Giannecchini R., Naldini D., D’Amato Avanzi G., Puccinelli A. Modelling of the initiation of rainfall induced debris flows in the Cardoso basin (Apuan Alps, Italy). Quat. Int., 2007, vol. 171, pp. 108–117. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2007.01.011Сурова Т.Г., Троицкий Л.С., Пуннинг Я.-М.К. Развитие оледенения Полярного Урала в позднем плейстоцене и голоцене (в связи с изучением отложений ледниково-подпрудных озер) // МГИ. Хрон., обс. М.: ВИНИТИ, 1974. Вып. 23. С. 61–68.Ilinca V. Characteristics of debris flow from the lower part of the Lotru River Basin (South Carpatians, Romania). Landslides, 2014, no. 11, pp. 505–512. https://doi.org/10.1007/s10346-013-0412-6Спиридонов А.И. Страна Фенноскандия // Геоморфологическое районирование СССР и прилегающих морей. М.: Высшая школа, 1980. С. 19–26.Ivanov M.N. Evolutsiya oledeneniya Polarnogo Urala v pozdnem golotsene [Evolution of Glaciation in the Polar Ural in the Late Holocene]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., Fakul’tet Geogr. Publ., 2013. 200 p.Философов В.П., Денисов С.В. О порядке речных долин и их связи с тектоникой // Морфометрический метод при геологических исследованиях. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1963. С. 487–509.Lang S., Blaschke T. Landschaftsanalysemit GIS. Stuttgart, 2007. 389 p.Флейшман С.М. Сели. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 312 с.Oledenenie Urala [The Urals Glaciation]. Avsyuk G.A., Kemmerikh A.O., Eds. Moscow: Nauka Publ., 1966. 538 p.Breien H., De Blasio F.B., Elverhoi A., Hoeg K. Erosion and morphology of a debris flow caused by a glacial lake outburst flood, Norway // Landslides. 2008. № 5. P. 271–280. https://doi.org/10.1007/s10346-008-0118-3Perov V.F. Selevedenie. Uchebnoe posobie [Debris Flow. Tutorial]. Moscow: Mosk. Gos. Univ. Publ., 2012. 274 p.Chen C.-Y., Yu F.-C. Morphometric analysis of debris flows and their source areas using GIS // Geomorphology. 2011. № 129. P. 387–397. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.03.002Perov V., Chernomorets S., Budarina O., Savernyuk E., Leontieva T. Debris flow hazards for mountain regions of Russia: regional features and key events. Nat. Hazards, 2017, no. 88, pp. 199–235. https://doi.org/10.1007/s11069-017-2841-3Garankina E., Belyaev V., Belyaev Y., Gurinov A.,Ivanov M., Kuzmenkova N., Romanenko F., Rudinskaya A., Tulyakov E. Integration of landforms, deposits and paleosols analysis for reconstructing Holocene debris flow activity in the low mountains of Kola Peninsula // Clim. Change Impacts on Sediment Dynamics: Measurement, Model. and Manag. Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences (SPEES). Springer Cham, 2019. № 381. P. 47–51. https://doi.org/10.1007/978-3-030-03646-1_9Porter C., Morin P., Howa I., Noh M.J., Bates B., Peterman K., Keesey S., Schlenk M., Gardiner J., Tomko K., Willis M., Kelleher C., Cloutier M., Husby E., Foga S., Nakamura H., Platson M., Wethington M., Williamson C., Bauer G., Enos J., Arnold G., Kramer W., Becker P., Doshi A., D’Souza C., Cummens P., Laurier F., Bojesen M. ArcticDEM. Harvard Dataverse, V1, 2018. https://doi.org/10.7910/DVN/OHHUKHGiannecchini R., Naldini D., D’Amato Avanzi G., Puccinelli A. Modelling of the initiation of rainfall induced debris flows in the Cardoso basin (Apuan Alps, Italy) // Quat. Int. 2007. № 171. P. 108–117. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2007.01.011Poznanin V.L. Debris flows of the northern part of the Polarny Ural. In Izuchenie i okhrana gidrosfery [Study and Protection of the Hydrosphere]. Moscow: Nauka Publ., 1975, pp. 10–11. (In Russ.).Forman R., Gordon M. Landscape Ecology. Cambridge, 1986. 336 p.Rudinskaya A.I., Belyaev Yu.R., Gurinov A.L., Belyaev V.R., Garankina E.V. Geomorphological positions of debris flow basins in the Lovozerskiye Tundry. Vestn. Mosk. Univ., Ser. 5: Geogr., 2022, no. 2. (In Russ.).Ilinca V. Characteristics of debris flow from the lower part of the Lotru River Basin (South Carpatians, Romania) // Landslides. 2014. № 11. P. 505–512. https://doi.org/10.1007/s10346-013-0412-6Rybchenko A., Kadetova A. Kozireva E. Relation between basin morphometric features and dynamic characteristics of debris flows – a case study in Siberia, Russia. J. Mt. Sci., 2018, no. 15, pp. 618–630. https://doi.org/10.1007/s11629-017-4547-0Lang S., Blaschke T. Landschaftsanalysemit GIS. Stuttgart, 2007. 389 p.SP 479.1325800.2019 (Code of Rules). Engineering Surveys for Construction in Areas of Debris Flow Development. Moscow: Standartinform, 2020. (In Russ.).Perov V., Chernomorets S., Budarina O., Savernyuk E., Leontieva T. Debris flow hazards for mountain regions of Russia: regional features and key events // Nat. Hazards. 2017. № 88. P. 199–235. https://doi.org/10.1007/s11069-017-2841-3Spiridonov A.I. Fennoscandia region. In Geomorfologicheskoe raionirovanie SSSR i prilegayushchikh morei [Geomorphological Zoning of the USSR and Adjacent Seas]. Moscow: Vysshaya Shkola Publ., 1980, pp. 19–26. (In Russ.).Porter C., Morin P., Howa I., Noh M.J., Bates B., Peterman K., Keesey S., Schlenk M., Gardiner J., Tomko K., Willis M., Kelleher C., Cloutier M., Husby E., Foga S., Nakamura H., Platson M., Wethington M., Williamson C., Bauer G., Enos J., Arnold G., Kramer W., Becker P., Doshi A., D’Souza C., Cummens P., Laurier F., Bojesen M. ArticDEM. Harvard Dataverse. Vol. 1. 2018. https://doi.org/10.7910/DVN/OHHUKHStrahler A. Quantitative analysis of watershed geomorphology. Eos Trans, AGU, 1957, vol. 38, no. 6, pp. 913–920.Rybchenko A., Kadetova A., Kozireva E. Relation between basin morphometric features and dynamic characteristics of debris flows – a case study in Siberia, Russia // J. of Mountain Sci. 2018. № 15. P. 618–630. https://doi.org/10.1007/s11629-017-4547-0Surova T.G., Troitskii L.S., Punning Ya-M.K. Development of the Polar Urals glaciation in the late Pleistocene and Holocene (in connection with the study of ice-dammed lakes sediments). In MGI. Khron., obs. Moscow: VINITI, 1974, vol. 23, pp. 61–68. (In Russ).Strahler A. Quantitative analysis of watershed geomorphology // Eos Trans. AGU. 1957. № 38 (6). P. 913–920.Svendsen J., Krüger L., Mangerud J., Astakhov V., Paus A., Nazarov D., Murray A. Glacial and vegetation history of the Polar Ural Mountains in Northern Russia during the Last Ice Age, Marine Isotope Stages 5-2. Quat. Sci. Rev., 2014, vol. 92, pp. 409–428. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2013.10.008Svendsen J., Krüger L., Mangerud J., Astakhov V., Paus A., Nazarov D., Murray A. Glacial and vegetation history of the Polar Ural Mountains in Northern Russia during the Last Ice Age, Marine Isotope Stages 5–2 // Quat. Sci. Rev. 2014. Vol. 92. P. 409–428. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2013.10.008Tang Ch., Zhu J., Chang M., Ding J., Xin Qi. An empiricalstatistic model for predicting debris flow runout zones in the Wenchuan earthquake area. Quat. Int., 2012, no. 250, pp. 63–73. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2010.11.020Tang Ch., Zhu J., Chang M., Ding J., Xin Qi. An empiricalstatistic model for predicting debris flow runout zones in the Wenchuan earthquake area // Quat. Int. 2012. № 250. P. 63–73. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2010.11.020Viktorov A.S., Kapralova V.N., Orlov T.V., Trapeznikova O.N., Arkhipova M.V., Berezin P.V., Zverev A.V., Panchenko E.N. Matematicheskaya morfologiya landshavtov kriolitozony [Mathematical Morphology of Permafrost Landscapes]. Moscow: RUDN, 2016. 232 p.Wang L., Liu H. An efficient method for identifying and filling surface depressions in digital elevation models for hydrologic analysis and modelling // Int. J. Geogr. Inform. Sci. 2006. Vol. 20. № 2. P. 193–213. https://doi.org/10.1080/13658810500433453Vodosnezhnye potoki Khibin [Slushflows of the Khibiny]. Perov V.F. Bozhinskii A.N., Myagkov S.M. et al., Eds. Moscow: Geogr. Fak. Mosk. Gos. Univ., 2001. 167 p.Welsh A., Davis T. Identification of alluvial fans susceptible to debris-flow hazards // Landslides. 2011. № 8. P. 183–194. https://doi.org/10.1007/s10346-010-0238-4Wang, L., Liu Н. An efficient method for identifying and filling surface depressions in digital elevation models for hydrologic analysis and modelling. Int. J. Geogr. Inf. Sci., 2006, vol. 20, no. 2, pp. 193–213. https://doi.org/10.1080/13658810500433453Wilford D., Sakal M., Innes J., Sidle R., Bergerud W. Recognition of debris flow, debris-flood and flood hazard through watershed morphometrics // Landslides. 2004. № 1. P. 61–66. https://doi.org/10.1007/s10346-003-0002-0Welsh A., Davis T. Identification of alluvial fans susceptible to debris-flow hazards. Landslides, 2011, no. 8, pp. 183–194. https://doi.org/10.1007/s10346-010-0238-4Xu W., Yu W., Jing Sh., Zhang G., Huang J. Debris flows susceptibility assesement by GIS and information value model in a large-scale region, Sychuan Province (China) // Nat. Hazards. 2013. № 65. P. 1379–1392. https://doi.org/10.1007/s11069-012-0414-zWilford D., Sakal M., Innes J., Sidle R., Bergerud W. Recognition of debris flow, debris-flood and flood hazard through watershed morphometrics. Landslides, 2004, no. 1, pp. 61–66. https://doi.org/10.1007/s10346-003-0002-0Xu W., Yu W., Jing Sh., Zhang G., Huang J. Debris flows susceptibility assessment by GIS and information value model in a large-scale region, Sychuan Province (China). Nat. Hazards, 2013, no. 65, pp. 1379–1392. https://doi.org/10.1007/s11069-012-0414-zXu W., Yu W., Jing Sh., Zhang G., Huang J. Debris flows susceptibility assessment by GIS and information value model in a large-scale region, Sychuan Province (China). Nat. Hazards, 2013, no. 65, pp. 1379–1392. https://doi.org/10.1007/s11069-012-0414-z

The authors declare that there are no conflicts of interest present.