RECONSTRUCTION OF DANGEROUS SURGES IN THE NORTHERN CASPIAN BASED ON DIGITAL ELEVATION MODELS AND HYDROLOGICAL MODELING


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The results of reconstruction of dangerous surges in the Volga delta and the Northern Caspian Sea using hydrological modeling tools are presented in the article. High-precision digital models of the Volga delta and Northern Caspian Sea have been developed based on topographic and hydrographic maps. The control was carried out in manual mode. The special algorithm described in the article was developed to take into account the peculiarities of the structure of the channels. The HEC-RAS model has been verified for a number of hydrological scenarios with different variants of the roughness coefficient. The redistribution of the Volga runoff along the branches was taken into account in the calculations, the optimal points for setting the river flow rates and level were proposed. For reconstruction, the choice of dangerous surges in the 20th and 21st centuries was carried out on the basis of information from the scientific literature and according to the data of river level gauges. A total of 26 cases were identified for which calculations were performed. Maximum flooding maps for each case are built. Some features of the Volga delta flooding have been identified. In addition to level fluctuations in the northern part of the Caspian Sea, the inundation area is significantly affected by the discharge in the river Volga – the greater the river discharge – the larger is the flooded area during surges of similar dynamics. The maximum flooded area was 17.5 thousand km2 for the surge in 1991, at the annual flood runoff, the minimum – for the 1940s and 1960s (less than 10 thousand km2), when surges with the maximum level below −27 meters were identified.

About the authors

N. A Yaitskaya

Federal Research Centre the Subtropical Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: yaitskayan@gmail.com
Sochi, Russian Federation

I. V Sheverdyaev

Federal Research Centre the Subtropical Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences; Federal Research Centre the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Sochi, Russian Federation; Rostov-on-Don, Russian Federation

A. A Magaeva

Federal Research Centre the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences; Southern Federal University

Rostov-on-Don, Russian Federation; Rostov-on-Don, Russian Federation

V. S Brigida

Federal Research Centre the Subtropical Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Sochi, Russian Federation

References

  1. Алексеевский Н.И., Айбулатов Д.Н. 2011. Динамика гидрографической сети и морского края дельты Волги с 1800 по 2010 г. Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2: 96–102.
  2. Яицкая Н.А., Глущенко В.В. 2010. Исследование ледовой обстановки Северного Каспия с помощью данных спутникового мониторинга. В кн.: Материалы III научной конференции «Геоинфомационные технологии и космический мониторинг» (8–10 сентября 2010, п. Дюрсо). Ростов н/Д, изд-во СКНЦ ВШ: 140‒146.
  3. Бадюкова Е.Н. 2010. История развития Северного Прикаспия и дельты Волги. Океанология. 6(50): 1002–1009.
  4. Балдина Е.А., Лабутина И.А. 2011. Аэрокосмические исследования и картографирование в дельте Волги. Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2: 78–84.
  5. Blumberg A.F., Mellor G.L. 1987. A description of a threedimensional coastal ocean circulation model. In: Three-Dimensional Coastal Ocean Models. Vol. 4. Washington, American Geophysical Union: 1‒16. doi: 10.1029/CO004p0001
  6. Young I.R. 1999. Wind generated ocean waves, vol. 2. Kidlington, Elsevier: 288 p.
  7. Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H. 1999. A third-generation wave model for coastal regions 1. Model description and validation. Journal of Geophysical Research. 104(C4): 7649‒7666. doi: 10.1029/98JC02622
  8. Яицкая Н.А. 2016. Цифровая модель рельефа дна Каспийского моря. В кн.: «Экология, экономика, информатика»: Сборник статей в 2 томах. Т. 2: Геоинформационные науки и экологическое развитие: новые подходы, методы, технологии. Геоинформационные технологии и космический мониторинг. Ростов н/Д, изд-во ЮФУ: 211‒217.
  9. Яицкая Н.А. 2018. Создание цифровой модели рельефа дельты Волги. В кн.: Устойчивое развитие особо охраняемых природных территорий. Том 5: Сборник статей V Всероссийской научно-практической конференции (10–12 октября 2018, Сочи). Сочи, изд-во ГКУ КК «Природный орнитологический парк в Имеретинской низменности», Донской издательский центр: 366‒369.
  10. Топографические карты. Картографический портал ФГУП «ГОСГИСЦЕНТР» URL: http://maps.ggc.ru (дата обращения 17.10.2012).
  11. Карты генштаба СССР ‒ архив топографических карт. Топографические карты. URL: http://satmaps.info (дата обращения: 01.07.2020).
  12. Том 7. Река Волга – от Волгоградского гидроузла до Астрахани. Атлас единой глубоководной системы Европейской части РФ. URL: http://roro.pro/tom-7-reka-volgaot-volgogradskogo-gidrouzla-do-astraxani (дата обращения: 22.01.2021).
  13. От Астрахани до Астраханского рейда. Интерактивная морская карта всех районов Мирового океана. Северная часть Каспийского моря. URL: https://www.morkniga.ru/r821084-1.html (дата обращения: 23.01.2021).
  14. Hutchinson M.F., Xu T., Stein J.A. 2011. Recent progress in the ANUDEM elevation gridding procedure. In: Geomorphometry 2011 (Redlands, California, USA, 7–11 September 2011): 19–22.
  15. Гидрографы гидропостов. Информационная система по водным ресурсам и водному хозяйству бассейнов рек России. URL: http://gis.vodinfo.ru/ (дата обращения: 01.07.2019).
  16. Матишов Г.Г., Бердников С.В., Жичкин А.П., Макаревич П.Р., Дженюк С.Л., Кулыгин В.В., Яицкая Н.А., Поважный В.В., Шевердяев И.В., Кумпан С.В., Третьякова И.А., Цыганкова А.Е. 2014. Атлас климатических изменений в больших морских экосистемах Северного полушария (1878–2013). Регион 1. Моря Восточной Арктики. Регион 2. Черное, Азовское и Каспийское моря. Ростов н/Д, изд-во ЮНЦ РАН: 256 с.
  17. Бухарицин А.Н., Андреев С.В., Болдырев Б.Ю. 2009. Особенности ветрового режима над акваторией Каспийского моря. Геология, география и глобальная энергия. 4(35): 81‒89.
  18. Бухарицин А.Н., Синенко Л.Г., Кабдулова Р.Р. 2010. Штормовые нагоны в устье Волги. Геология, география и глобальная энергия. 2(37): 106‒109.
  19. Вербицкая О.А., Зильберштейн О.И., Попов С.К., Лобов А.Л. 2002. Метод краткосрочного гидродинамического прогноза штормовых нагонов в северной части Каспийского моря и результаты его испытаний. В кн.: Информационный сборник № 29. Результаты испытания новых и усовершенствованных методов гидрометеорологических прогнозов. М., Гидрометцентр: 76‒89.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Издательство «Наука»