Results of Long-Term Observations Erosion of River Banks in Udmurtia

   Aim. Quantitative analysis of long-term dynamics of bank erosion on small and medium-sized rivers of Udmurtia, which are important for modeling and forecasting the development of meanders necessary to prevent dangerous geoecological situations.

   Methodology. For the first time, the results of a study of channel displacement for 2003–2024 in 8 key areas located on small and medium-sized rivers of Udmurtia are presented. Geodetic survey was carried out on actively eroded areas of river bends using a laser tacheometer, which allows calculating not only linear erosion parameters, but also area and volume indicators. Since 2019, a satellite receiver has been used in instrumental surveys together with unmanned aerial vehicles.

   Results. It was found that for medium-sized rivers, the maximum erosion rates reach 6.15 m/year. The length of the eroded areas varied within the range of 115–533 m. The height of the studied coastal cliffs varies from 3.5 to 5.6 m. For small rivers, the greatest erosion values vary within the range of 2.3 to 8.14 m. The length of the eroded areas varies from 48–330 m. The average height of the eroded cliff on these rivers varies from 2.5 to 8.8 m. In the long-term dynamics of erosion on the Cheptsa (2 areas), Siva and Kyrykmas rivers, a positive trend is clearly visible with erosion maxima in 2011–2014, 2015–2016, 2019 and 2021. A close correlation has been established between the maximum width, area, and volume of erosion on the rivers Cheptsa (left tributary of the Vyatka), Siva (right tributary of the Kama), Kyrykmas (left tributary of the Izh) and their maximum annual discharges. The leading role of the bend curvature, the composition of the eroded rocks, and the order of the water flow, which we obtained earlier from benchmarker observations, is also confirmed. The location of intensively eroded areas within different types of bends is characterized by local features, but is more often confined to areas with the greatest steepness or shifted slightly downstream.

   Research implications. The results of the study are very relevant, since they can be used both for similar rivers of Udmurtia and for rivers of flat territories of the European part of the Russian Federation. The need for long-term field studies of erosion of river bank benches using modern instrumental methods is determined by the importance of identifying patterns of channel processes for making reliable forecasts of their development in specific landscape-geomorphological conditions in order to prevent dangerous geoecological situations.

1. Антроповский В. И. Гидролого-морфологические закономерности и фоновые прогнозы переформирования русел рек. СПб., 2006. 216 с.

2. Атлас Удмуртской Республики / под ред. И. И. Рысина. М.: Феория; Ижевск: Удмуртия, 2020. 288 с.

3. Беркович К. К. Географический анализ антропогенных изменений русловых процессов. М.: ГЕОС, 2001. 164 с.

4. Гафуров А. М., Рысин И. И., Голосов В. Н. и др. Оценка современного роста вершин оврагов южного мегасклона Восточно-Европейской равнины с применением набора инструментальных методов // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2018. № 5. С. 61–71.

5. Григорьев И. И., Рысин И. И. Исследования техногенных и сельскохозяйственных оврагов в Удмуртии с применением ГИС-технологий // Вестник Удмуртского университета. Серия: Биология. Науки о земле. 2008. Вып. 1. С. 49–58.

6. Григорьев И. И., Рысин И. И. Применение геоинформационных систем при исследованиях техногенных и сельскохозяйственных оврагов в Удмуртии // Геоморфология. 2009. № 1. С. 69–75.

7. Григорьев И. И., Рысин И. И. Использование беспилотного летательного аппарата (квадрокоптера) с применением цифровых технологий в географических исследованиях // Цифровая география : мат-лы конф. Т. 1: Цифровые и геоинформационные технологии в изучении природных процессов в экологии, природопользовании и гидрометеорологии / под ред. С. В. Пьянкова и др. Пермь, 2020. С. 54–57.

8. Джуха И. Г., Чалов Р. С. Морфология и динамика русла р. Юг как пример руслоформирующей деятельности малой реки // Геоморфология. 1989. № 1. С. 83–91.

9. Завадский А. С., Чалов Р. С. Региональный анализ свободного меандрирования // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 1997. № 3. С. 32–36.

10. Завадский А. С., Лобанов Г. В., Петухова Л. Н. и др. Результаты стационарных исследований русловых процессов на реках ЕТР // Эрозионные и русловые процессы : сб. трудов. Вып. 5. М.: МАКС Пресс, 2010. С. 220–251.

11. Замышляев В. И. О причинах меандрирования рек (обзор работ зарубежных авторов) // Вопросы гидрологии суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. С. 133–141.

12. Знаменская Н. С. Донные наносы и русловые процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 192 с.

13. Кораблева О. В., Чернов А. В. Динамика пойменно-русловых комплексов рек Нижегородского Заволжья (на примере реки Керженец). Н. Новгород: Государственный природный биосферный заповедник «Керженский», 2012. 196 с.

14. Кораблева О.В., Чернов А. В. Современная динамика пойменно-русловых комплексов Средней реки Керженец (по мониторинговым наблюдениям 2001–2018 гг.) // Научные проблемы оздоровления Российских рек и пути их решения. М.: ИВП РАН, 2019. С. 172–176.

15. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.

16. Маккавеев Н. И. Русло реки и эрозия в её бассейне. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 347 с.

17. Матвеев Б. В. Влияние геолого-геоморфологических факторов на образование и морфологию речных излучин // Геоморфология. 1985. № 3. С. 51–57.

18. Махинов А. Н., Ким В. И., Аношкин А. В. и др. Преобразование локальных пойменно-русловых систем рек Амур и Уссури как фактор возникновения трансграничных проблем // Региональные проблемы. 2018. Т. 21. № 2. С. 61–68.

19. Михайлова Н. М., Турыкин Л. А., Ботавин Д. В. Особенности деформации русел полугорных участков рек бассейна р. Кубани // Тридцать восьмое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов : доклады и сообщения. Пермь, 2023. С. 161–163.

20. Мозжерин В. И., Курбанова С. Г. Деятельность человека и эрозионно-русловые системы Среднего Поволжья. Казань: Арт. Дизайн, 2004. 128 с.

21. Назаров Н. Н., Егоркина С. С. Реки Пермского Прикамья: Горизонтальные русловые деформации. Пермь, 2004. 155 с.

22. Назаров Н. Н., Копытов С. В. Этапы формирования речной сети бассейна Верхней Камы в плейстоцене // Учёные записки Казанского университета. Серия: естественные науки. 2020. Т. 162. Кн. 1. С.180–200. DOI: 10.26907/2542-064X.2020.1.180-200

23. Назаров Н. Н., Копытов С. В. История перестройки русловых систем Камско-Кельтминской низменности в позднем плейстоцене – голоцене // Географический вестник. 2020. № 4. С. 6–19. DOI: 10.17072/2079-7877-2020-4-6-19

24. Научно-прикладной справочник: Основные гидрологические характеристики рек бассейна Камы / под ред. В. ю. Георгиевского. Ливны, 2015. 135 с.

25. Павлов И. Н. Морфология русел рек равнинной части Алтайского края // Геоморфология. 1994. № 3. С. 78–85.

26. Петухова Л. Н., Рысин И. И. Факторы русловых процессов и их влияние на морфодинамику русел рек Удмуртии // Геоморфология. 2006. № 4. С. 70–78.

27. Попов И. В., Кондитерева Э. А. Прогноз русловых деформаций Волги на участке Саралёвского водного узла в связи с проектированием улучшения его судоходных условий // Труды ГГИ. 1974. № 216. С. 65–93.

28. Рысин И. И., Петухова Л. Н. Русловые процессы на реках Удмуртии. Ижевск: Научная книга, 2006. 176 с.

29. Рысин И. И., Григорьев И. И., Петухова Л. Н. и др. Результаты многолетних исследований русловых размывов на реках Удмуртии // Эрозионные и русловые процессы. Вып. 7. М.: Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 2020. С. 269 – 280.

30. Рысин И. И., Григорьев И. И., Петухова Л. Н. и др. Многолетняя динамика скоростей горизонтальных русловых размывов на реках Удмуртии // Геоморфология и палеогеография. 2024. № 1. С. 24–37. DOI: 10.31857/S2949178924010033

31. Сидорчук А. ю., Махинов А. Н. Морфология и динамика руслового рельефа. М.: ВИНИТИ, 1985. 163 с.

32. Спиридонов А. И. Основы общей методики полевых геоморфологических исследований и геоморфологического картографирования. М.: Высшая школа, 1970. 456 с.

33. Чалов Р. С., Алабян А. М., Иванов В. В. и др. Морфодинамика русел равнинных рек. М.: ГЕОС, 1998. 288 с.

34. Чалов Р.С. Русловедение: теория, география, практика. Т. 1: Русловые процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия формирования речных русел. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 608 с.

35. Чалов Р. С. Русловедение: теория, география, практика. Т. 2: Морфодинамика речных русел. М.: КРАСАНД, 2011. 960 с.

36. Чалов Р. С., Завадский А. С., Рулева С. Н. и др. Морфология, деформации, современные изменения русла р. Лены и их влияние на хозяйственную инфраструктуру в районе г. Якутска // Геоморфология. 2016. № 3. С. 22–35.

37. Чалов Р. С., Завадский А. С., Панин А. В. Речные излучины. М.: Из-во МГУ, 2004. 371 с.

38. Чалов Р. С., Завадский А. С., Ботавин Д. В. и др. Покровско-Якутский водный узел на р. Лене: современные деформации и управление русловыми процессами // Известия РАН. Серия географическая. 2019. № 6. С. 83–96.

39. Чалов Р. С., Чернов А. В., Беркович К. М. и др. География проявления русловых процессов на реках России // Известия Русского географического общества. 2017. Т. 149. Вып. 4. С. 13–33.

40. Чалов Р. С., Голубцов Г. Б., Куракова А. А. Прямолинейные неразветвлённые русла: морфологическое разнообразие и типизация // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2025. Т. 80, № 1. С. 98–109. DOI: 10.55959/MSU0579-9414.5.80.1.7

41. Чернов А. В. География и геоэкологическое состояние русел и пойм рек Северной Евразии. М.: ООО «Крона», 2009. 614 с.

42. Шайдеггер А. е. Теоретическая геоморфология. М.: Прогресс, 1964. 450 с.

43. Эрозионно-русловые системы / под ред. Р. С. Чалова, В. Н. Голосова, А. Ю. Сидорчука. М.: ИНФРА-М, 2017. 702 с.

44. Egozi R., Ashmore P. Experimental analysis of braided channel pattern response to increased discharge // Journal of Geophysical Research. 2009. P. 941–962. DOI: 10.1029/2008JF001099

45. Knighton A. D. The meander problem // Geography. 1977. № 275. Vol. 2. P. 106–111.

46. Knighton A. D. Fluvial Forms and Processes: A New Perspective. London: Arnold, 2014. 400 p.

47. Lysa A., Larsen E., Buylaert J.-P., et al. Late Pleistocene stratigraphy, and sedimentary environments of the Severnaya Dvina-Vychegda region in northwestern Russia // Boreas. 2014. Vol. 43. P. 759–779. DOI: 10.1111/bor.12080

48. Petukhova L. N., Rysin I. I. Patterns in the development of horizontal river channel transformations in the Republic of Udmurtia, Russian Federation // Channel processes in the rivers of mountains, foothills and plains / eds. R. S. Chalov, M. Kamykowska, K. Krzemien. Cracow, 2006. P. 119–131.

49. Robert A. River processes: an introduction to fluvial dynamics. London: Arnold, 2003. 214 p.

50. Schuurman F., Kleinhans M. G. Bar dynamics and bifurcation evolution in a modelled braided sand-bed river // Earth Surface Processes and Landforms. 2015. Vol. 40. Iss. 10. P. 1318–1333. DOI: 10.1002/esp.3722

51. Yang C. T. On river meanders // Journal of Hidrology. 1971. Vol. 13. P. 231–233.

52. Yermolaev O. P., Golosov V. N., Kumani M. V., et al. Recent changes in sediment redistribution in the upper parts of the fluvial system of European Russia: regional aspects // Sediment Dynamics from the Summit to the Sea / eds. Y. Jun Xu, M. A. Allison, et al. 2015. Vol. 367. P. 333–339. DOI: 10.5194/piahs-367-333-2015