Исследования процессов заливания дельты Волги и разработка методов их расчетов актуальны по двум основным причинам. Во-первых, дельта Волги – это крупное нерестилище ценных пород рыб. Во-вторых, заливание дельты представляет опасность для населенных пунктов и освоенных под сельское хозяйство территорий.
Разработанная ранее методика (Полонский, Остроумова, 2005; 2011) не позволяла с достаточной точностью рассчитывать динамику половодья в дельте Волги. Это было связано с нехваткой данных по площадям заливания русловой сети и межрукавных пространств дельты. В связи с развитием спутникового зондирования в настоящее время появилось большое количество космических снимков, что позволило усовершенствовать данную методику. Целью настоящей работы было создать более точную методику расчета динамики заливания дельты Волги при прохождении разных типов половодья с применением космических снимков.
Разработана методика расчета динамики половодья в дельте Волги. Исходным материалом являются: космические снимки дельты Волги с высоким разрешением (Landsat-5, Landsat-7, Landsat-8, Sentinel-2) и среднесуточные уровни воды в руслах водотоков дельты, взятые из Государственного водного кадастра. Дельта Волги поделена на 16 районов по ландшафтным и гидрографическим особенностям (Полонский, 2003). Методика продемонстрирована на одном из 16 районов, располагающимся в верхней и средней зоне восточной части дельты. Этот район был выбран в качестве демонстрационного, исходя из того, что по нему имеется наибольшее количество космических снимков.
Мы рассчитывали площади заливания русловой сети и межрукавных пространств демонстрационного района по спектральному алгоритму для выделения покрытых водой участков на космических снимках (Xu, 2006) с помощью компьютерной программы ENVI 5.3. Мы рассчитали значения площадей заливания русловой сети и межрукавных пространств демонстрационного района за 50 дат за период 1986-2016 гг. (30 лет) в пикселах, которые затем перевели в квадратные километры.
Для демонстрационного района мы построили зависимости площадей заливания русловой сети и межрукавных пространств дельты от среднесуточных уровней воды в русле водотока дельты на репрезентативном для этого района гидрологическом посту. Расчеты выполнены для половодий разных типов (многоводного 2016 г., средневодного 2014 г., маловодного 2015 г.). Затем методом интерполяции мы построили петли половодий разных типов по этим зависимостям. На этом этапе методика разбивается на две: 1 – методика при большом количестве космоснимков (после 2013 г.), 2 – методика при малом количестве космоснимков (до 2013 г.). Для расчета динамики половодий прошлых лет (до 2013 г.) может быть использована только методика 2, т.к. космическая съемка дельты Волги в то время проводилась редко. Петля многоводного половодья 2016 г. была построена с применением обеих методик для верификации методики 2 по методике 1. Статистический анализ показал высокую точность методики 2.
Мы рассчитали ежедневные значения площадей заливания русловой сети и межрукавных пространств демонстрационного района для многоводного (2016), средневодного (2014) и маловодного (2015) половодий с использованием петель половодий, построенных по методике 1. Разработанная методика позволяет с высокой точностью рассчитывать динамику заливания дельты Волги при разных типах половодья. Результаты расчетов по данной методике позволяют выявить характеристики разных типов половодья в исследуемом районе и провести их сравнительный анализ. На основе такого анализа выявлено, что динамика заливания дельты Волги у разных типов половодья сильно различается.
С помощью данной методики можно выявить пространственно-временные закономерности процессов заливания разных районов дельты Волги при разных типах половодья. Результаты расчетов по разработанной методике в сочетании с прогнозными метеорологическими моделями можно использовать для прогнозирования половодий. По результатам расчетов по данной методике можно рассчитывать водный баланс дельты Волги. При применении данной методики к дельтам других рек требуется учитывать их географическое положение и ландшафтные особенности при районировании.