environmentПриродообустройствоPrirodoobustrojstvo1997-6011РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева10.26897/1997-6011-2024-2-83-89environment-497Research ArticleГИДРАВЛИКА И ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯHYDRAULICS AND ENGINEERING HYDROLOGYОпределение количественных значений параметров селепроявлений с использованием БПЛАDetermination of quantitative values of mudflows parameters using UAVsШерховА. Х. SherkhovA. H. 

Андзор  Хамидбиевич  Шерхов,  канд. физ. – мат. наук, зав. лабор. геоэкологического мониторинга отдела экологических исследований

AuthorID: 601874

360030, г. Нальчик, Кабардино-Балкарская Республика, пр. Ленина, 2

Anzor Kh. Sherkhov,  CSc  (Phys-Math), head  of  the laboratory  geoecological  monitoring of the environmental research department

AuthorID: 601874

2, Lenin Ave., Nalchik, Kabardino-Balkarian Republic, 360030

fff.ddd.11@mail.ruГергоковаЗ. Ж. GergokovaZ. Zh.

Зайна Жамаловна Гергокова, научный сотрудниклабор. геоэкологического мониторинга отдела экологических исследований

Author ID: 903017

360030, г. Нальчик, Кабардино-Балкарская Республика, пр. Ленина, 2

Zaina Zh. Gergokova, researcher of the laboratorygeoecological monitoring of the environmental research department

2, Lenin Ave., Nalchik, Kabardino-Balkarian Republic, 360030

zayna.gerg@mail.ruАкаевА. Р. AkaevA. R. 

Ахмат Русланович Акаев, инженер лабораториигляциологии отдела стихийных явлений, аспирант

360030, г. Нальчик, Кабардино-Балкарская Республика, пр. Ленина, 2

Akhmat R. Makaev, engineer of the glaciology laboratory of the department of natural phenomena, graduate student

2, Lenin Ave., Nalchik, Kabardino-Balkarian Republic, 360030

akaev.axmat@mail.ruФГБУ «Высокогорный геофизический институт»РоссияFederal State Budgetary Institution «Vysokogorny Geophysical Institute»Russian Federation202430052024028389Copyright © Шерхов А.Х., Гергокова З.Ж., Акаев А.Р., 20242024Шерхов А.Х., Гергокова З.Ж., Акаев А.Р.Sherkhov A.H., Gergokova Z.Z., Akaev A.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://environment.timacad.ru/jour/article/view/497

В рамках разработки совершенствования методов комплексного мониторинга опасных русловых и склоновых процессов авторами отрабатывались варианты использования беспилотного летательного аппарата (БПЛА) и профильного программного обеспечения в целях повышения качества материалов натурных обследований селеопасных участков. Достоверность количественного определения параметров селепроявлений является актуальной проблемой при оценке пространственно-временных изменений параметров селевых русел. Цель работы – количественная оценка динамики изменений ландшафта селитебных территорий, подверженных негативному воздействию, путем определения количественных значений морфометрических параметров селевого русла и прилегающей территории до прохождения селевого потока и после него. В частности, определялись объемы унесенного потоком грунта, а также объемы наносов на разных участках транзита селя. Путем сопоставительного анализа результатов программной обработки материалов сьемки квадрокоптером проблемных зон селевого русла были получены значения объемов унесенного грунта (4376 м3 на участке разрушения потоком автодороги) и селевых отложений (выше – 4623 м3, и ниже – 1788 м3 автодорожного моста). Подобная информационная основа незаменима в решении задач обеспечения безопасности населенных пунктов и объектов экономики от негативного воздействия селевых потоков.

As part of the development of improving methods for integrated monitoring of dangerous riverbed and slope processes, the authors worked out options for using an unmanned aerial vehicle (UAV) and specialized software in order to improve the quality of materials for field surveys of mudslide sites. The reliability of the quantitative determination of the parameters of mudflows is an urgent problem in assessing the spatial and temporal changes in the parameters of mudflow channels. The purpose of this work is to quantify the dynamics of changes in the landscape of residential areas exposed to negative impacts by determining the quantitative values of morphometric parameters of the mudflow channel and the adjacent territory before and after the passage of the mudflow. In particular, the volumes of soil carried away by the flow, as well as the volume of sediments in different sections of the mudflow transit, were determined. By comparative analysis of the results of software processing of materials from the removal of problem areas of the mudflow channel by a quadcopter, the values of the volumes of carried away soil (4376 m3, at the site of destruction by the flow of the highway) and mudflow deposits (above – 4623 m3, and below – 1788 m3 of the highway bridge) were obtained. Such an information base is indispensable in solving the problems of ensuring the safety of settlements and economic facilities from the negative impact of mudflows.

беспилотный летальный аппаратнаносоводный потоксельортофотопланморфометрические параметрыобъем наносовландшафтмониторингunmanned aerial vehiclesediment flowmudfloworthophotomapmorphometric parameterssediment volumelandscapemonitoringReferencesАтутова Ж.В. Опыт применения дистанционных данных при изучении восстановительной динамики геосистем // Применение беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (г. Иркутск, 22-23 мая 2018 г.). Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2018. С. 7-9.Atutova Zh.V. The experience of using remote data in the study of the restorative dynamics of geosystems / Sb. The use of unmanned aerial vehicles in geographical research. Irkutsk: Publishing House of the V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, 2018. P. 7-9.Балтакова А. Применение ГИС и данных дистанционного зондирования для анализа селевых потоков на примере изучения западных предгорий Пирина (Болгария) / Николова В., Кендерова Р., Христова Н. // Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита: Труды 5-й Международной конференции. Тбилиси, Грузия, 1-5 октября 2018 г. Тбилиси: Универсал, 2018. С. 22-33.Baltakova A. Application of GIS and remote sensing data for the analysis of mudflows on the example of studying the western foothills of Pirin (Bulgaria) / Nikolova V., Kenderova R., Hristova N. // Mudflows: disasters, risk, forecast, protection. Proceedings of the 5th International Conference. Tbilisi, Georgia, October 1-5, 2018 Tbilisi: Universal, 2018. P. 22-33.Бляхарский Д.П., Волгушева Н.Э., Казаков Э.Э. Мониторинг ледников в сезон абляции с использованием беспилотных аэрофотосъемочных систем на примере ледников Потанина и Александры (массив Табын-Богдо-ола, Монголия) // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2019. T. 63, № 2. С. 168-179.Blyakharsky D.P., Volgusheva N.E., Kazakov E.E. Monitoring of glaciers during the ablation season using unmanned aerial photography systems on the example of the Potanin and Alexandra glaciers (Tabyn-Bogdo-ola massif, Mongolia) // Izvestiya vysshov uchebnykh uchebnykh zavody. Expedition and aerial photography. 2019. Vol. 63. No. 2. P. 168-179.Воскресенский И.С. Применение БПЛА для мониторинга оползневых и эрозийных процессов (на примере центра Русской равнины) / Сучилин А.А., Ушакова Л.А., Шафоростов В.М., Энтин А.Л. // Применение беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (г. Иркутск, 22-23 мая 2018 г.). Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2018. С. 42-47.Voskresensky I.S. The use of UAVs for monitoring landslide and erosion processes (on the example of the center of the Russian plain) / Suchilin A.A., Ushakova L.A., Shaforostov V.M., Entin A.L. / Sb. The use of unmanned aerial vehicles in geographical research. Irkutsk: Publishing House of the V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, 2018. P. 42-47.Kharchenko S., Tsyplenkov A., Petrakov D., Golosov V. Causes and consequences of the streambed restructuring of the Koiavgan Creek (North Caucasus, Russia) // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 163-02003.Kharchenko S., Tsyplenkov A., Petrakov D., Golos V. The causes and consequences of the restructuring of the Koyavgan streambed (North Caucasus, Russia) // Web conferences E3S. – 2020. – Volume 163-02003.Докукин М.Д. Мониторинг обвалов, оползней и других разрушительных процессов в высокогорной зоне на основе анализа разновременных космоснимков / Беккиев М.Ю., Калов Р.Х., Савернюк Е.А., Черноморец С.С. // Изучение опасных природных процессов и геотехнический мониторинг при инженерных изысканиях: Материалы Общероссийской научно-практической конференции. М.: ООО «Геомаркетинг», 2021. C. 59-68.Dokukin M.D. Monitoring of landslides, landslides and other destructive processes in the high-altitude zone based on the analysis of multi-temporal satellite images / Bekkiev M.Yu., Kalov R.H., Savernyuk E.A., Chernomorets S.S. // Study of hazardous natural processes and geotechnical monitoring during engineering surveys. Materials of the All-Russian scientific and practical conference. Moscow: Publishing House: Geomarketing LLC. 2021. P. 59-68.Ерофеев А.А., Ябаркин А.Ю., Еремеев В.Ф. Первые результаты аэрофотосъемки горно-ледникового бассейна Актру с использованием БПЛА // Применение беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (г. Иркутск, 22-23 мая 2018 г.). Иркутск: Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2018. C. 68-70.Yerofeev A.A., Yabarkin A.Yu., Yeremeev V.F. The first results of aerial photography of the Aktru mountain- glacial basin using UAVs. In the collection: The use of unmanned aerial vehicles in geographical research. Materials of the All-Russian scientific and practical conference. Irkutsk, May 22-23, 2018). Irkutsk: Institute of Geography SB RAS, 2018. P. 68-70.Коновалова Т.И. Геосистемное картографирование. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2010. 186 с.Konovalova T.I. Geosystem mapping. Novosibirsk: Academic publishing house “Geo”, 2010. 186 p.Mishra N.B., Miles E.S., Chaudhuri G., Mainali K.P., Mal S., Singh P.B., Tiruwa B. Quantifying heterogeneous monsoonal melt on a debris-covered glacier in Nepal Himalaya using repeat uncrewed aerial system (UAS) photogrammetry // Journal of Glaciology. 2021. № 1 (17). https://doi.org/10.1017/jog.2021.96.Mishra NB, Miles ES, Chaudhuri G, Mainali KP, Mal S, Singh PB, Tiruwa B. Quantifying heterogeneous monsoonal melt on a debris-covered glacier in Nepal Himalaya using repeat uncrewed aerial system (UAS) photogrammetry // Journal of Glaciology. 2021. N1 (17). https://doi.org/10.1017/jog.2021.96.Виноградов Ю.Б., Виноградова Т.А. Современные проблемы гидрологии: учебное пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2008. 170 с.Vinogradov Yu.B., Vinogradova T.A. Modern problems of hydrology: textbook. the manual. M.: Publishing center “Academy”, 2008. 170 p.Докукин М.Д. Признаки подготовки катастрофических сходов ледников (анализ разновременнойкосмической информации) / Беккиев М.Ю., Калов Р.Х., Савернюк Е.А., Черноморец С.С. // Опасные природные и техногенные процессы в горных регионах: модели, системы, технологии: Сборник материалов научной конференции (г. Владикавказ, 30 сентября – 2 октября 2019 г.). Владикавказ, 2019. C. 522-528.Dokukin M.D. Signs of preparation of catastrophic glacier descents (analysis of multi-temporal space information) / Bekkiev M.Yu., Kalov R.H., Savernyuk E.A., Chernomorets S.S. // In the proceedings of the conference: “Dangerous natural and man-made processes in mountainous regions: models, systems, technologies”. (Vladikavkaz, September 30 – October 2, 2019) Vladikavkaz, 2019. P. 522-528.Кадастр селевой опасности Юга Европейской части России // Отв. ред. Н.В. Кондратьева и др. М.: ООО «Феория»; Нальчик: Печатный двор, 2015. С. 90-94.Cadastre of mudflow hazard in the South of the European part of Russia // Editor N.V. Kondratieva, et al. M.: Feoria LLC, Nalchik: Printing Yard. 2015. pp. 90-94.Докукин М.Д. Активизация обвалов на Центральном Кавказе и их влияние на динамику ледников и селевые процессы / Беккиев М.Ю., Калов Р.Х., Черноморец С.С., Савернюк Е.А. // Лед и снег. 2020. T. 60, № 3. C. 361-378.Dokukin M.D. Activation of landslides in the Central Caucasus and their influence on glacier dynamics and mudflow processes / Bekkiev M.Yu., Kalov R.H., Chernomorets S.S., Savernyuk E.A. // Ice and snow. 2020. Vol. 60. N3. P. 361-378.Kutuzov S., Lavrentiev I., Smirnov A., Nosenko G. and Petrakov D. Volume сhanges of Elbrus glaciers from 1997 to 2017 // Frontiers in Earth Science. 2019. Vol. 7, Article 153.Kutuzov S. Changes in the volume of glaciers of Elbrus from 1997 to 2017 / Lavrentiev I., Smirnov A., Nosenko G. and Petrakov D. // Frontiers of Earth Science – 2019. Volume 7, article 153.Докукин М.Д. Типы моренного рельефа и селевая опасность (на примере северного склона Центрального Кавказа): Автореф. дис. … канд. геогр. наук / МГУ им. М.В. Ломоносова. Москва, 1993. 22 с.Dokukin M.D. Types of moraine relief and mudflow hazard (on the example of the North. the slope of the Central Caucasus). Abstract of the dissertation of the Candidate of Geographical Sciences / Lomonosov Moscow State University. Moscow, 1993. – 22 p.Докукин М.Д., Черноморец С.С., Савернюк Е.А. Моренные пьедесталы – очаги формирования катастрофических гляциальных селей // Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита: Сборник материалов IV Международной конференции. Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2016. С. 67-71.Dokukin M.D., Chernomorets S.S., Savernyuk E.A. Moraine pedestals – foci of formation of catastrophic glacial mudflows / Sb. Mudflows: disasters, risk, forecast, protection. Materials of the IV International Conference. Irkutsk: Publishing House of the V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, 2016. P. 67-71.Allen S.K., Rastner I.P., Arora I.M., Huggel I.C., Stoffel I.M. Lake outburst and debris flow disaster at Kedarnath, June 2013: hydrometeorological triggering and topographic predisposition // Landslides. 2015. DOI: 10.1007/s10346-015-0584-3.Allen S.K., Rastner I.P., Arora I.M., Huggel I.S., Stoffel I.M. The disaster at Lake Kedarnath and the mudflow in June 2013: hydrometeorological causes and topographic predisposition // Landslides. 2015. DOI 10.1007/s10346-015-0584-3.

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