ASSESSMENT AND ZONING OF MUDFLOW HAZARD IN RIVER BASINS OF THE ILE ALATAU CENTRAL PART
DOI:
https://doi.org/10.54668/2789-6323-2023-111-4-34-60Keywords:
mudflow, mudflow hazard, mudflow vulnerability, GIS technologies, remote sensing data, multi-criteria decision-making method, analytical hierarchical processAbstract
Mudflow risk management measures in the study area consist of assessment and mapping of mudflow hazard and risk, preventive measures, monitoring, early warning, construction of mudflow protection structures. Due to global warming and intensive development of the Ulken and Kishi Almaty river basins, it became necessary to determine the criteria affecting the occurrence and development of mudflow hazards in the territory and assess the degree of their impact. This article defines the criteria of mudflow hazard, taking into account the mudflow-forming factors and mechanisms of the mudflow occurrence, as well as criteria aimed at determining the vulnerability of the territory to a mudflow due to the features that create conditions for the formation of a mudflow in the zones of origin, transit, deposition of a mudflow, as well as recipients in the zone of impact of a mudflow. As a result, a large-scale (1:25000) map of the mudflow hazard and vulnerability of the territory was created on the basis of a multi-criteria decision-making method. The developed maps play an important role in planning actions to reduce, early warning and prevent the negative consequences of mudflow.
References
Акимов В.А., Лесных В.В., Радаев Н.Н. Риски в природе, техносфере, обществе и экономике // Деловой экспресс, 2004 г.
Алматы қаласы цифрландыру басқармасының қолдауымен «Digital Almaty». https://digital-almaty.kz/ru/content/karta-naseleniya-goroda-almaty
Баймолдаев Т, Виноходов В. Казселезащита: оперативные меры до и после стихии // Алматы: Бастау, 2007 г.
Баймолдаев Т.А., Касенов М.К., Мусина А.К., Раймбекова Ж.Т. Пространственно-временной анализ распределения селевых явлений и пути предупреждения и снижения их разрушительных воздействий в горных и предгорных районах Казахстана // Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита. Труды 5-й Международной конференции, 2018 г.
Бурова В.Н., Заиканов В.Г., Заиканова И.Н., Минакова Т.Б., Пырченко В.А., Булдакова Е.В., Сависько И.С. Подходы к оценке уязвимости объектов экономики и территорий при возникновении ЧС природного характера // В Мавлянова Н.Г. (Ред.), Проблемы снижения природных опасностей и рисков. Материалы Международной научно-практической конференции «ГЕОРИСК-2012» (сс. 279–284). Российский университет дружбы народов, 2012 г.
Бюро национальной статистики агентства по стратегическому планированию и реформам Республики Казахстан. https://stat.gov.kz/ru/region/
Вилесов Е.Н. Изменение состояния оледенения Северного макросклона Иле Алатау за 60 лет (1955…2015 гг.) // Гидрометеорология и экология, №3, 2015 г., с. 56–68.
Гладкевич Г.И., Терский П.Н., Фролова Н.Л. Оценка опасности наводнений на территории Российской Федерации // Водное хозяйство России, №2, 2012 г., с. 29–44.
Ершова Н.М. Принятие решений на основе метода анализа иерархий // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури, №9(210), 2015 г., с. 39–46.
Карта селевой опасности территории Республики Казахстан // Алматы, 2015 г.
Колотилин Н.Ф., Медеуов А., Тютькова Н.А., Рындина В.Р., Попов Н.В. Карта фоновой оценки селеопасности территории Казахской ССР // 1989 г.
Қазақстан Республикасы Төтенше жағдайлар министрлігі https://www.gov.kz/memleket/entities/emer?lang=kk
Медеу, А. Р., Благовещенский, В. П., Ранова, С. У., Касаткин, Н. Е., Касенов, М. К., Раймбекова, Ж. Т. Система противоселевых мероприятий в Заилийском Алатау // В Черноморец С.С., Висхаджиева К.С. (Ред.), Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита. Труды 6-й Международной конференции, с. 39–48, 2020 г.
Медеу А.Р. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций // Алматы: Институт географии, 2009 г.
Медеу А.Р. Селевые явления Юго-Восточного Казахстана: Основы управления // Том 1, Алматы: Институт географии, 2011 г.
Медеу А.Р., Благовещенский В.П., Ранова С.У., Гуляева Т.С., Жданов В.В., Танбаева А.А., Касаткина Т.А., Диких И.А. Селебезопасность Республики Казахстан: научное обоснование системы обеспечения селебезопасности в горных и предгорных районах Иле Алатау // Отчет о научно-исследовательской работе, 2018 г.
Медеу А.Р., Благовещенский В.П., Ранова С.У., Гуляева Т.С., Жданов В.В., Танбаева А.А., Касаткина Т.А., Диких И.А. Селебезопасность Республики Казахстан: научное обоснование системы обеспечения селебезопасности в горных и предгорных районах Иле Алатау // Отчет о научно-исследовательской работе, 2019 г.
Медеу А.Р., Благовещенский В.П., Ранова С.У., Гуляева Т.С., Жданов В.В., Танбаева А.А., Касаткина Т.А., Диких И.А. Селебезопасность Республики Казахстан: научное обоснование системы обеспечения селебезопасности в горных и предгорных районах Иле Алатау // Отчет о научно-исследовательской работе, 2020 г.
Медеу А.Р., Баймолдаев Т.А., & Киренская Т.Л. Селевые явления Юго-Восточного Казахстана: Антология селевых явлений и их исследования // Том 4, Алматы: Институт географии, 2016 г.
Медеу А.Р., Благовещенский В.П., Баймолдаев Т.А., Киренская Т.Л., Степанов Б.С. Селевые явления Юго-Восточного Казахстана: Основы мониторинга в Иле Алатау // Том 2, Алматы: Институт географии, 2018 г.
Медеу А.Р., Благовещенский В.П., Ранова С.У. Оценка и картографирование селевой опасности в бассейнах рек Киши и Улкен Алматы // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ), №3(60), 2019 г. с. 9–13.
Медеу А.Р., Благовещенский В.П., Степанов Б.С., Ранова С.У., Камалбекова А.Н., Султанбекова Б.М. Мониторинг селевой опасности в Иле Алатау. Вопросы географии и геоэкологии, №2, 2018 г., с. 52–60.
Медеу А.Р., Киренская Т.Л. Селевые риски и методы их оценки // Материалы Международного симпозиума «Геологический риск: оценка и уменьшение», 2003 г., с. 14–17.
Медеу А.Р., Киренская Т.Л., Тасболат Б., Есжанова А.С., Аскарова М.А. Оценка риска селевого воздействия // Вестник КазНУ. Серия географическая., №2, 2004 г., с.104–108.
Медеуов А., Колотилин Н.Ф., Керемкулов В.А. Сели Казахстана // Алматы, 1993 г.
Медеуов А.Р. Научные основы управления селевыми процессами сейсмоактивных горных геосистем Казахстана // [Автореф. ... доктора геогр. наук.], 2002 г.
Медеуов А.Р., Нурланов М.Т. Селевые явления сейсмоактивных территорий Казахстана (Проблемы управления) // Каржы-каражат, Алматы, 1996 г.
Молдахметов М. М., Мусина А.Қ.. Сел қаупін ауыздықтау процесін ұйымдастыру // КазҰУ хабаршысы. География сериясы, №1(30), 2010 ж., б. 83–88.
Молдахметов М.М., Мусина А.К. Қазақстан Республикасы сел қауіпті аудандарының зерттелгенділігін бағалау жөнінде // КазҰУ хабаршысы. География сериясы, №2(33), 2011 ж., б. 34–37.
Молдахметов М.М., Мусина А.К., & Айдарбеков Д.Ж. Іле Алатауындағы сел ошақтарының биіктік белдеу бойынша үлестірілуі // Гидрометеорология және экология, №2, 2012 ж., б. 192–202.
Ө.О.Оспанов атындағы Қазақ топырақтану және агрохимия ғылыми-зерттеу институты. (2005). Жетісу алабының топырақ картасы.
Петрушина М.Н. Влияние лавинной и селевой активности на современное состояние ландшафтов Западного Кавказа // Вестник Московского государственного гуманитарного университета им. М.А. Шолохова. Серия «Социально-экологические технологии», №1(2), 2015 г.
Саати Т. Метод анализа иерархий // Перевод с английского Р.Г Вачнадзе, Москва «Радио и связь», 1993 г.
Соколов С.И., Ассинг И.А., Курмангалиев А.Б., Серпиков С.К. Почвы Алма-Атинской области // Институт почвоведения, 1962 г.
Специальный доклад межправительственной группы экспертов по изменению климата. Управление рисками экстремальных явлений и бедствий для содействия адаптации к изменению климата // 2012 г.
Степанов Б.С., Яфязова Р.К. Селевые явления Юго-Восточного Казахстана: Селевые процессы и селетехнические сооружения // Том 3, Алматы: Институт географии, 2014 г.
Тасболат Б., Уразбаев А.К., Мұса К.Ш., Кожабекова З. Картографическое районирование селевого риска (на примере горных и предгорных районов Юго-Восточного Казахстана) // Вестник КазНУ. Серия Географическая, №1(40), 2015 г., с. 273–280.
Яфязова Р.К. Природа селей Заилийского Алатау: Проблемы адаптации // Алматы, 2007 г.
ASF Data Search. https://search.asf.alaska.edu/
Ballerine, C. Topographic Wetness Index Urban Flooding Awareness Act Action Support Will and DuPage Counties // Illinois Topographic Wetness Index Urban Flooding Awareness Act Action Support, 2017.
Bolch T., Peters J., Yegorov A., Pradhan B., Buchroithner M., Blagoveshchensky V. Identification of potentially dangerous glacial lakes in the northern Tien Shan. Natural Hazards, №59, 2012, pp. 1691–1714. https://doi.org/10.1007/978-3-642-25495-6_12
Chen J., Gao H., Han L., Yu R., Mei G. Susceptibility Analysis of Glacier Debris Flow Based on Remote Sensing Imagery and Deep Learning: A Case Study along the G318 Linzhi Section. Sensors, №23(14),2023. https://doi.org/10.3390/s23146608
Chigrinets, A. G., Duskayev, K. K., Mazur, L. P., Chigrinets, L. Y., Akhmetova, S. T., Mussina, A. K. Evaluation and Dynamics of the Glacial Runoff of the Rivers of the Ile Alatau Northern Slope in the Context of Global Warming. International Journal of Engineering Research and Technology, №13(3), 2020, pp. 419–426.
Climatologies at high resolution for the earth’s land surface areas (CHELSA). https://chelsa-climate.org/downloads/
Copernicus Data Space Ecosystem. https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home
Daiyrov M., Narama C., Yamanokuchi T., Tadono T., Kääb A., Ukita J. Regional geomorphological conditions related to recent changes of glacial lakes in the issyk-kul basin, Northern Tien Shan. Geosciences (Switzerland), №8(3), 2018. https://doi.org/10.3390/geosciences8030099
Di, B.F., Chen, N.S., Cui, P., Li, Z.L., He, Y.P., Gao, Y.C. GIS-based risk analysis of debris flow: an application in Sichuan, southwest China // International Journal of Sediment Research, 23(2), 2008, pp. 138-148.
Doan V.L., Nguyen B.Q., Pham H.T., Nguyen C.C., Nguyen C. T. Effect of time-variant NDVI on landside susceptibility: A case study in Quang Ngai province, Vietnam // Open Geosciences, №15(1), 2023. https://doi.org/10.1515/geo-2022-0550
Dragičević, N., Karleuša, B., & Ožanić, N. Different approaches to estimation of drainage density and their effect on the Erosion Potential Method // Water (Switzerland), №11(3), 2019. https://doi.org/10.3390/w11030593
Du H., Xia J., Yan Y., Lu Y., Li J. Spatiotemporal Variations of Extreme Precipitation in Wuling Mountain Area (China) and Their Connection to Potential Driving Factors // Sustainability (Switzerland), №14(14). 2022. https://doi.org/10.3390/su14148312
Dutal, H. An Index Based Assessment of Debris Flow Susceptibility by Using SPI (Stream Power Index) and TWI (Topographic Wetness Index) // 2nd International conference on innovative academic studies, 2023, pp. 633-640.
Dutal, H. Land Use Change and Its Effects on NDVI The Case of Espiye District // Türkiye. International academic studies conference, №203, 2023.
Edamo, M. L., Bushira, K., Ukumo, T. Y. Flood susceptibility mapping in the Bilate catchment, Ethiopia // H2Open Journal, №5(4), 2022, pp. 691–712. https://doi.org/10.2166/h2oj.2022.128
Ennaji Nadia, Ouakhir Hasan, Halouan Said, Abahrour Mohamed. Sediment Transport Index (STI) modeling using the GIS at Small Agricultural Catchment // International Journal of Innovative Research in Sciences and Engineering Studies (IJIRSES), №2(11), 2022, pp. 16–20.
Frey, H., Huggel, C., Chisolm, R.E., Baer, P., McArdell, B., Cochachin, A., Portocarrero, C. Multi-Source Glacial Lake Outburst Flood Hazard Assessment and Mapping for Huaraz, Cordillera Blanca, Peru // Frontiers in Earth Science, №6, 2018. https://doi.org/10.3389/feart.2018.002
González-Prida, V., Viveros, P., Barbera, L., Márquez, A. C. Dynamic analytic hierarchy process: AHP method adapted to a changing environment // Journal of Manufacturing Technology Management, №25(4), 2014, pp. 457–475. https://doi.org/10.1108/JMTM-03-2013-0030
Harrison S., Kargel J.S., Huggel C., Reynolds J., Shugar D.H., Betts R.A., Emmer A., Glasser N., Haritashya U.K., Klimeš J., Reinhardt L., Schaub Y., Wiltshire A., Regmi D., Vilímek V. Climate change and the global pattern of moraine-dammed glacial lake outburst floods // Cryosphere, №12(4), 2018, pp. 1195–1209. https://doi.org/10.5194/tc-12-1195-2018
HydroSHEDS database. https://www.hydrosheds.org/products/hydrorivers
Moore I.D., Burch G.J. Modelling Erosion and Deposition: Topographic Effects // Transactions of the ASAE, №29(6), 1986, pp. 1624–1630. https://doi.org/10.13031/2013.30363
Karger D.N., Conrad O., Böhner J., Kawohl T., Kreft H., Soria-Auza R.W., Zimmermann N.E., Linder H.P., Kessler M. Climatologies at high resolution for the earth’s land surface areas // Scientific Data, №4(1), 2017. https://doi.org/10.1038/sdata.2017.122
Leal J.E. AHP-express: A simplified version of the analytical hierarchy process method // MethodsX, №7, 2020. https://doi.org/10.1016/j.mex.2019.11.021
Li X., He X., Li X., Du Y., Yang G., Li D., Xu W. Spatiotemporal Evaluation and Estimation of Precipitation of Multi-Source Precipitation Products in Arid Areas of Northwest China—A Case Study of Tianshan Mountains. Water (Switzerland), №14(16), 2022. https://doi.org/10.3390/w14162566
Long Ngo. Approximation Method of Analytic Hierarchy Process (AHP) as developed by Dr T.L. Saaty and others // Agriculture and Allied Sciences, 2019. https://doi.org/10.31220/osf.io/87xr4
Medeu A., Blagoveshchensky V., Gulyayeva T., Ranova S. Assessment and Mapping of Mudflow Hazard and Mudflow Risk in the Territory of Almaty // “Abstracts of The Second Eurasian RISK-2020 Conference and Symposium”, 2020. https://doi.org/10.21467/abstracts.93
Medeu A.R., Popov N.V., Blagovechshenskiy V.P., Askarova M.A., Medeu A.A., Ranova S.U., Kamalbekova A., Bolch T. Moraine-dammed glacial lakes and threat of glacial debris flows in South-East Kazakhstan // Earth-Science Reviews, №229, Elsevier B.V, 2022. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.103999
Muneeb F., Baig S.U., Khan J.A., Khokhar M.F. Inventory and glof susceptibility of glacial lakes in hunza river basin, western karakorum // Remote Sensing, №13(9), 2021. https://doi.org/10.3390/rs13091794
Mussina A. K., Abdullayeva A.S., Barandun M. The importance of conducting research methods to assess the state of glacial-moraine lakes // NEWS of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical sciences., №6(456), 2022, pp. 147–155. https://doi.org/doi.org/10.32014/2518-170X.245
Mussina A.K., Raimbekova Zh.T., Shahgedanova M., Barandun M., Narbayeva K.T., Abdullayeva A.S., Nysanbayeva A.S. Mountain Resilience: A Tool for Mudflow Risk Management in the Ile Alatau Mountains, Kazakhstan // Mountain Research and Development, №43(1), 2023. pp. 1-10. https://doi.org/https://doi.org/10.1659/MRD-JOURNAL-D-22-00004
Mussina, A.K., Zhanabayeva Zh.A. GIS-technology in the management of mudflow risk // Journal of Geography and Environmental Management, №42(1), 2016, pp. 140–146. https://doi.org/10.26577/JGEM.2016.1.293
OpenStreetMap. https://download.geofabrik.de/asia.html
Ouma, Y.O., Tateishi R. Urban flood vulnerability and risk mapping using integrated multi-parametric AHP and GIS: Methodological overview and case study assessment // Water (Switzerland), №6(6), 2014, pp. 1515–1545. https://doi.org/10.3390/w6061515
Prakash C., Nagarajan R. Glacial lake inventory and evolution in northwestern indian himalaya // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, №10(12), 2017, pp. 5284–5294. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2017.2767098
Qi M., Liu S., Yao X., Grünwald R., Gao Y., Duan H., Liu J. Lake inventory and potentially dangerous glacial lakes in the Nyang Qu Basin of China between 1970 and 2016 // Journal of Mountain Science, №17(4), 2020, pp. 851–870. https://doi.org/10.1007/s11629-019-5675-5
Saadi Y., Suroso A., Putra I.B. Identification of Suspended Sediment Concentration in Stream Network // Applied Mechanics and Materials, №845, 2016, pp. 3–9. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm
Saranya T., Saravanan S., Jennifer J.J., Singh L. Assessment of groundwater vulnerability in highly industrialized Noyyal basin using AHP-DRASTIC and Geographic Information System // Disaster Resilience and Sustainability, 2021, pp. 151–170. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85195-4.00009-3
Sentinel-2 10-Meter Land Use/Land Cover. https://livingatlas.arcgis.com/landcover/
Shahgedanova M., Afzal M., Hagg W., Kapitsa V., Kasatkin N., Mayr E., Rybak O., Saidaliyeva Z., Severskiy I., Usmanova Z., Wade A., Yaitskaya N., Zhumabayev D. Emptying water towers? Impacts of future climate and glacier change on river discharge in the northern Tien Shan, Central Asia // Water (Switzerland), №12(3), 2020. https://doi.org/10.3390/w12030627
Wang S., Zhang M., Li Z., Wang F., Li H., Li Y., Huang X. Glacier area variation and climate change in the Chinese Tianshan Mountains since 1960 // Journal of Geographical Sciences, №21(2), 2011, pp. 263–273. https://doi.org/10.1007/s11442-011-0843-8
Wang W., Yao T., Yang W., Joswiak D., Zhu M. Methods for assessing regional glacial lake variation and hazard in the southeastern Tibetan Plateau: A case study from the Boshula mountain range, China. Environmental Earth Sciences, №67(5), 2012, pp. 1441–1450. https://doi.org/10.1007/s12665-012-1589-z
Xiao L., Zhang Y., Ge T., Wang C., Wei M. Analysis, Assessment and Early Warning of Mudflow Disasters along the Shigatse Section of the China-Nepal Highway // Open Geosciences, №12(1), 2020, pp. 44–58. https://doi.org/10.1515/geo-2020-0004
