The article presents a set of instruments that can be applied to a digital elevation model to determine and evaluate the characteristics of various structural elements of a river basin: a network of potential thalwegs, water-divide lines, and partial catchments. The tool Stream Network Orders allows the user to construct a network of thalwegs using a digital elevation model and different forms of the initiation function (in particular, taking into account climate characteristics) and to determine the orders in the obtain network. The tool Ridgeline Network Orders determines the positions of watershed lines and assigns orders to segments of those lines based on the total travel paths from water divides to the mouths of basin systems. Two methods of classification area used: the order by the entire sequence and the order by triplets of higher orders. The instrument Watershed Thickness Metrics is designed to calculate different measures of river basin thickness. The set of instruments utilizes the functionality of the Spatial Analyst module for ArcGIS Desktop.

The main measure of a river system is commonly accepted to be its catchment area, which determines its main function, i.e., collecting precipitation. However, the river basin also has a volume and a vertical size. The need to take into account the volume of a river basin and to develop the concept of its vertical size (conventionally, “thickness”) stems from both general methodological considerations and the available experience of hydrological studies. A system of new estimates of the “thickness” and volume of a basin is proposed to characterize, in particular, its cut depth, the vertical dissection, the “thickness” of the zone of active water exchange, etc. These characteristics can significantly improve the efficiency of the methods of structural–hydrographic indication in the analysis of erosion–accumulation processes, solid runoff, and, in regions with the obvious predominance of groundwater inflow, in what regards the parameters of water flow. The efficiency of the proposed characteristics is demonstrated in the analysis of river systems developing under contrast geological conditions, i.e., in the Mountain Crimea and in the southern sector of Caucasian Black Sea coast. The extension of the instrumentation, the improvement of the detail and information content of relief analysis can be of universal value and can be widely applied in the Earth sciences.

Дан анализ проведенных в горных речных долинах южного Сихотэ-Алиня и Верхнеколымского нагорья систематических исследований крупных предпочтительных водопроводящих путей – залегающих на глубине до 1 м от поверхности подземных дрен склонового масштаба, в которых концентрируется основная часть склоновых вод. Приведены оценки стока и скорости движения воды в этих дренах – соответственно 0,041–7,36 л/с и 0,1–7,2 см/с, которые по величине близки к таковым в руслах рек первого порядка в периоды межени. Выявлена их приуроченность к реликтовым или активным каменным потокам. Выдвинута гипотеза, что наиболее крупные дрены масштаба склона могут определяться структурно-геологическими условиями, а именно разрывными нарушениями сублокального масштаба, оперяющими локальные разломы. На основе характера движения воды в дренах, с учетом результатов предшествующих исследований других авторов, предложен вариант их типизации, включающий три основные структурные группы: 1) главные проводники, имеющие длину порядка сотен и первых тысяч метров и ширину несколько метров; 2) домены фильтрационного потока длиной от 0,1 до первых десятков метров и шириной до 10 см, 3) пути матричного потока, характеризующиеся длиной намного менее 10 см и поперечными размерами менее 0,1 см. Детальное изучение строения склонового чехла и динамики склоновых водотоков позволит обосновать гипотезу о значительной роли малых разломов и связанных с ними активных или реликтовых каменных потоков в концентрации склонового стока. Это позволит глубже понять механизмы формирования паводков в реках, особенно в районах с резкими внутрисезонными колебаниями увлажнения, такими как районы Азии вблизи Тихоокеанского побережья. Литература: Алексеев В.Р., Бояринцев Е.Л., Гопченко Е.Д., Сербов Н.Г., Завалий Н.В. Механизм криогенного регулирования стока в формировании водного баланса малых горных рек зоны многолетнемерзлых пород // Український гідрометеорологічний журнал. 2011. № 8. С. 182–194. Аржанова В.С., Елпатьевский П.В. Геохимия ландшафтов и техногенез. М.: Наука, 1990. 196 с. Бефани А.Н., Урываев П.А., Бефани Н.Ф., Одрова Т.В., Федорей В.Г. Экспериментальные исследования дождевого стока в Приморье (1962 год) // Вопросы формирования паводков на реках Дальнего Востока (по материалам экспедиционных исследований 1962 года) / Труды Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института. Вып. 22. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. С. 3–123. Болдескул А.Г., Шамов В.В., Гарцман Б.И., Кожевникова Н.К. Ионный состав генетических типов вод малого речного бассейна: стационарные исследования в центральном Сихотэ-Алине // Тихоокеанская геология. 2014. Т. 33. № 2. С. 90–101. Василенко Н.Г. Гидрология рек зоны БАМ: экспедиционные исследования. СПб: Нестор-История, 2013. 672 с. Виноградов Ю.Б. Вопросы гидрологии дождевых паводков на малых водосборах Средней Азии и Южного Казахстана. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 262 с. Гаврилов А.А. Разрывные нарушения южного Приморья как зоны геодинамического риска (по данным геолого-геоморфологического изучения побережий залива Петра Великого) // Вестник Дальневосточного отделения Российской Академии Наук. 2014. № 4 (176). С. 75–86. Гарцман Б.И., Губарева Т.С., Лупаков С.Ю., Орляковский А.В., Тарбеева А.М., Шамов В.В., Шекман Е.А. Формы линейной организации склонового стока в среднегорье (на примере Сихотэ-Алиня) // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 2. С. 123–132. DOI: 10.31857/S0321059620020042. Гарцман И.Н., Лыло В.М., Черненко В.Г. Паводочный сток рек Дальнего Востока / Труды Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института. Вып. 34. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 264 с. Гарцман Б.И., Шамов В.В. Натурные исследования стокоформирования в Дальневосточном регионе на основе современных средств наблюдений // Водные ресурсы. 2015. Т. 42. № 6. С. 589–599. DOI: 10.7868/S0321059615060048. Глотова Л.П., Глотов В.Е. Роль подземных вод в общем стоке малых горных рек бассейна реки Колымы // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1 (9). С. 2321–2324. Говорушко С.М. Курумовый морфолитогенез. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986. 120 с. Губарева Т.С., Болдескул А.Г., Гарцман Б.И., Шамов В.В. Анализ природных трассеров и генетических составляющих стока в моделях смешения (на примере малых бассейнов в Приморье) // Водные ресурсы. 2016. Т. 43, № 4. С. 387–399. DOI: 10.7868/S0321059616040064. Губарева Т.С., Гарцман Б.И., Шамов В.В., Луценко Т.Н., Болдескул А.Г., Кожевникова Н.К., Лупаков С.Ю. Компоненты стока малых водосборов Сихотэ-Алиня: обобщение результатов полевых измерений и трассерного моделирования // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2019. № 6. С. 126–140. DOI: 10.31857/S2587-556620196126-140. Жиленков В.Н. Руководство по методике определения фильтрационно-суффозионных свойств скальных оснований гидротехнических сооружений. Л.: Энергия, 1975. 75 с. Жильцов А.С. Гидрологическая роль горных хвойно-широколиственных лесов Южного Приморья. Владивосток: Дальнаука, 2008. 332 с. Захаров В.С., Симонов Д.А., Гильманова Г.З., Диденко А.Н. Фрактальная геометрия речной сети и неотектоника южного Сихотэ-Алиня // Тихоокеанская геология. 2020. Т. 39. № 6. С. 48–64. DOI: 10.30911/0207-4028-2020-39-6-48-64. Карасев И.Ф., Шумков И.Г. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 384 с. Короткий А.М. Оледенения и псевдогляциальные образования юга Дальнего Востока СССР // Плейстоценовые оледенения Востока Азии. Магадан: Изд-во Северо-вост. комплексного института ДВНЦ АН СССР, 1984. С. 186–192. Короткий А.М., Никольская В.В., Скрыльник Г.П. Сходство и различие в общем и частном морфолитогенезе в условиях муссонного и континентального климата // Климатическая геоморфология Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1976. С. 124–138. Кулаков В.В. Формирование и методы оценки естественных ресурсов подземных вод Комсомольского горнорудного района // Природные воды Дальнего Востока / Вопросы географии Дальнего Востока. Сборник 13. Хабаровск: Хабаровский КНИИ ДВНЦ АН СССР, Приамурский (Хабаровский) фил. геогр. об-ва СССР, 1973. Хабаровск: Книжное издательство, 1973. С. 274–283. Кулаков В.В. Месторождения пресных подземных вод Приамурья. Владивосток: ДВО АН СССР, 1990. 152 с. Михайлов В.М. Пойменные талики Северо-Востока России. Новосибирск: ГЕО, 2013. 244 с. Мудров Ю.В. Мерзлотные явления в криолитозоне равнин и гор: основные понятия и определения. М.: Научный мир, 2007. 316 с. Назаренко Л.Ф., Бажанов В.А. Геология Приморского края. Ч. 1. Стратиграфия. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1989. 68 с. Полунин Г.В. Динамика и прогноз экзогенных процессов: физические аспекты экзогенных процессов. М.: Наука, 1989. 232 с. Сорокина А.Т. Гидрогеологические структуры Приамурья, их эволюция и флюидный режим // Тихоокеанская геология. 1992. Т. 11. № 3. С. 123–133. Сорокина А.Т. Роль разломов в формировании обводненных зон Алданской гидрогеологической области // Тихоокеанская геология. 2006. Т. 25, № 6. С. 57–66. Степанов В.М. Введение в структурную гидрогеологию. М.: Недра, 1989. 229 с. Тарбеева А.М., Гарцман Б.И. Морфогенез первичных звеньев гидрографической сети: натурные исследования в Центральном Сихотэ-Алине // География и природные ресурсы. 2017. № 4. С. 114–121. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-4(114-121). Тимофеев Д.А. Терминология денудации и склонов. М.: Наука, 1978. 242 с. Триас и юра Сихотэ-Алиня. Книга 1. Терригенный комплекс. Владивосток: Дальнаука, 2004. 417 c. Тюрин А.И., Романовский Н.Н., Полтев Н.Ф. Мерзлотно-фациальный анализ курумов. М.: Наука, 1982. 150 с. Умарова А.Б. Преимущественные потоки влаги в почвах: закономерности формирования и значение в функционировании почв. М.: ГЕОС, 2011. 266 с. Ханчук А.И., Раткин В.В., Рязанцева М.Д., Голозубов В.В., Гонохова Н.Г. Геология и полезные ископаемые Приморского края: очерк. Владивосток: Дальнаука, 1995. 68 с. Худяков Г.И., Денисов Е.П., Короткий А.М., Кулаков А.П., Никонова Р.И., Чернобровкина Е.И. История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Юг Дальнего Востока. М.: Наука, 1972. 424 с. Шепелев В.В. Надмерзлотные воды криолитозоны. Новосибирск: Гео, 2011. 169 с. Angermann L., Jackisch C., Allroggen N., Sprenger M., Zehe E., Tronicke J., Weiler M., Blume T. Form and function in hillslope hydrology: characterization of subsurface flow based on response observations // Hydrology and Earth System Sciences. 2017. Vol. 21. Iss. 7. P. 3727–3748. DOI: 10.5194/hess-21-3727-2017. Bense V.F., Gleeson T., Loveless S.E., Bour O., Scibek J. Fault zone hydrogeology // Earth-Science Reviews. 2013. Vol. 127. P. 171–192. DOI: 10.1016/J.EARSCIREV.2013.09.008. Brutsaert W. Hydrology: an Introduction. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. 618 p. DOI: 10.1017/CBO9780511808470. Caine J.S., Evans J.P., Forster C.B. Fault zone architecture and permeability structure // Geology. 1996. Vol. 24. Iss. 11. P. 1025–1028. DOI: 10.1130/0091-7613(1996)024<1025:FZAAPS>2.3.CO;2. Galeani L., Vigna B., Banzato C., Lo Russo S. Validation of vulnerability estimator for spring protection areas: the VESPA index // Journal of Hydrology. 2011. Vol. 396. Iss. 3–4. P. 233–245. DOI: 10.1016/J.JHYDROL.2010.11.012. Gerke H.H., German P., Niebel J. Preferential and unstable flow: from the pore to the catchment scale // Vadose Zone Journal. 2010. Vol. 9. Iss. 2. P. 207–212. DOI: 10.2136/VZJ2010.0059. McGuire K.J., McDonnel J.J. Hydrological connectivity of hillslopes and streams: Characteristic time scales and nonlinearities // Water Resources Research. 2010. Vol. 46. Iss. 10. W10543. DOI: 10.1029/2010WR009341. Pierce A.J., Stewart M.K., Sklash M.G. Storm runoff generation in humid headwater catchments. 1. Where does the water come from? // Water Resources Research. 1986. Vol. 22. Iss. 8. P. 1263–1272. DOI: 10.1029/WR022i008p01263. Seto M. Geomorphic processes since the later last glacial indicated by the formation of block deposition features in mid-latitude temperate zones // Weathering: Types, Processes and Effects / Matthew J.C. (ed.). New York: Nova Science Publishers, 2011. P. 69–128. Seto M., Kim S-H., Tanaka Y. Hydrological survey of the block stream in Mt. Maneo, South Korea // Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России (XXI Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием) «Фундаментальные и прикладные проблемы гидрогеологии» (г. Якутск, 22–28 июня 2015 г.). Якутск: Издательство Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, 2015. С. 352–355. Suzuki M., Inagaki H., Ueno S., Ujihara M., Ohno H., Ogawa K., Goto S., Nakamura Y., Hara S., Mima K. Large-scale slope failures and their mechanism due to heavy rainfall by Typhoon No.12 in 2011 in the Kii Peninsula of Japan // Proceedings of the 6th Civil Engineering Conference in the Asian Region (CECAR6) «Embracing the Future through Sustainability» (Jakarta, Indonesia, 20-22 August, 2013). P. 35–42. Uchida T., van Meerveld I., McDonnell J.J. The role of lateral pipe flow in hillslope runoff response: an intercomparison of non-linear hillslope response // Journal of Hydrology. 2005. Vol. 311. Iss. 1–4. P. 117–133. DOI: 10.1016/J.JHYDROL.2005.01.012. Uhlenbrook S. Catchment hydrology – a science in which all processes are preferential // Hydrological Processes. 2006. Vol. 20. Iss. 16. P. 3581–3585. DOI: 10.1002/hyp.6564. Weiler M. Macropores and preferential flow – a love-hate relationship // Hydrological Processes. 2017. Vol. 31. Iss. 1. P. 15–19. DOI: 10.1002/hyp.11074. Алексеев В.Р., Бояринцев Е.Л., Гопченко Е.Д., Сербов Н.Г., Завалий Н.В. Механизм криогенного регулирования стока в формировании водного баланса малых горных рек зоны многолетнемерзлых пород // Український гідрометеорологічний журнал. 2011. № 8. С. 182–194. Аржанова В.С., Елпатьевский П.В. Геохимия ландшафтов и техногенез. М.: Наука, 1990. 196 с. Бефани А.Н., Урываев П.А., Бефани Н.Ф., Одрова Т.В., Федорей В.Г. Экспериментальные исследования дождевого стока в Приморье (1962 год) // Вопросы формирования паводков на реках Дальнего Востока (по материалам экспедиционных исследований 1962 года) / Труды Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института. Вып. 22. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. С. 3–123. Болдескул А.Г., Шамов В.В., Гарцман Б.И., Кожевникова Н.К. Ионный состав генетических типов вод малого речного бассейна: стационарные исследования в центральном Сихотэ-Алине // Тихоокеанская геология. 2014. Т. 33. № 2. С. 90–101. Василенко Н.Г. Гидрология рек зоны БАМ: экспедиционные исследования. СПб: Нестор-История, 2013. 672 с. Виноградов Ю.Б. Вопросы гидрологии дождевых паводков на малых водосборах Средней Азии и Южного Казахстана. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 262 с. Гаврилов А.А. Разрывные нарушения южного Приморья как зоны геодинамического риска (по данным геолого-геоморфологического изучения побережий залива Петра Великого) // Вестник Дальневосточного отделения Российской Академии Наук. 2014. № 4 (176). С. 75–86. Гарцман Б.И., Губарева Т.С., Лупаков С.Ю., Орляковский А.В., Тарбеева А.М., Шамов В.В., Шекман Е.А. Формы линейной организации склонового стока в среднегорье (на примере Сихотэ-Алиня) // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 2. С. 123–132. DOI: 10.31857/S0321059620020042. Гарцман И.Н., Лыло В.М., Черненко В.Г. Паводочный сток рек Дальнего Востока / Труды Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института. Вып. 34. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 264 с. Гарцман Б.И., Шамов В.В. Натурные исследования стокоформирования в Дальневосточном регионе на основе современных средств наблюдений // Водные ресурсы. 2015. Т. 42. № 6. С. 589–599. DOI: 10.7868/S0321059615060048. Глотова Л.П., Глотов В.Е. Роль подземных вод в общем стоке малых горных рек бассейна реки Колымы // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1 (9). С. 2321–2324. Говорушко С.М. Курумовый морфолитогенез. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986. 120 с. Губарева Т.С., Болдескул А.Г., Гарцман Б.И., Шамов В.В. Анализ природных трассеров и генетических составляющих стока в моделях смешения (на примере малых бассейнов в Приморье) // Водные ресурсы. 2016. Т. 43, № 4. С. 387–399. DOI: 10.7868/S0321059616040064. Губарева Т.С., Гарцман Б.И., Шамов В.В., Луценко Т.Н., Болдескул А.Г., Кожевникова Н.К., Лупаков С.Ю. Компоненты стока малых водосборов Сихотэ-Алиня: обобщение результатов полевых измерений и трассерного моделирования // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2019. № 6. С. 126–140. DOI: 10.31857/S2587-556620196126-140. Жиленков В.Н. Руководство по методике определения фильтрационно-суффозионных свойств скальных оснований гидротехнических сооружений. Л.: Энергия, 1975. 75 с. Жильцов А.С. Гидрологическая роль горных хвойно-широколиственных лесов Южного Приморья. Владивосток: Дальнаука, 2008. 332 с. Захаров В.С., Симонов Д.А., Гильманова Г.З., Диденко А.Н. Фрактальная геометрия речной сети и неотектоника южного Сихотэ-Алиня // Тихоокеанская геология. 2020. Т. 39. № 6. С. 48–64. DOI: 10.30911/0207-4028-2020-39-6-48-64. Карасев И.Ф., Шумков И.Г. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 384 с. Короткий А.М. Оледенения и псевдогляциальные образования юга Дальнего Востока СССР // Плейстоценовые оледенения Востока Азии. Магадан: Изд-во Северо-вост. комплексного института ДВНЦ АН СССР, 1984. С. 186–192. Короткий А.М., Никольская В.В., Скрыльник Г.П. Сходство и различие в общем и частном морфолитогенезе в условиях муссонного и континентального климата // Климатическая геоморфология Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1976. С. 124–138. Кулаков В.В. Формирование и методы оценки естественных ресурсов подземных вод Комсомольского горнорудного района // Природные воды Дальнего Востока / Вопросы географии Дальнего Востока. Сборник 13. Хабаровск: Хабаровский КНИИ ДВНЦ АН СССР, Приамурский (Хабаровский) фил. геогр. об-ва СССР, 1973. Хабаровск: Книжное издательство, 1973. С. 274–283. Кулаков В.В. Месторождения пресных подземных вод Приамурья. Владивосток: ДВО АН СССР, 1990. 152 с. Михайлов В.М. Пойменные талики Северо-Востока России. Новосибирск: ГЕО, 2013. 244 с. Мудров Ю.В. Мерзлотные явления в криолитозоне равнин и гор: основные понятия и определения. М.: Научный мир, 2007. 316 с. Назаренко Л.Ф., Бажанов В.А. Геология Приморского края. Ч. 1. Стратиграфия. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1989. 68 с. Полунин Г.В. Динамика и прогноз экзогенных процессов: физические аспекты экзогенных процессов. М.: Наука, 1989. 232 с. Сорокина А.Т. Гидрогеологические структуры Приамурья, их эволюция и флюидный режим // Тихоокеанская геология. 1992. Т. 11. № 3. С. 123–133. Сорокина А.Т. Роль разломов в формировании обводненных зон Алданской гидрогеологической области // Тихоокеанская геология. 2006. Т. 25, № 6. С. 57–66. Степанов В.М. Введение в структурную гидрогеологию. М.: Недра, 1989. 229 с. Тарбеева А.М., Гарцман Б.И. Морфогенез первичных звеньев гидрографической сети: натурные исследования в Центральном Сихотэ-Алине // География и природные ресурсы. 2017. № 4. С. 114–121. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-4(114-121). Тимофеев Д.А. Терминология денудации и склонов. М.: Наука, 1978. 242 с. Триас и юра Сихотэ-Алиня. Книга 1. Терригенный комплекс. Владивосток: Дальнаука, 2004. 417 c. Тюрин А.И., Романовский Н.Н., Полтев Н.Ф. Мерзлотно-фациальный анализ курумов. М.: Наука, 1982. 150 с. Умарова А.Б. Преимущественные потоки влаги в почвах: закономерности формирования и значение в функционировании почв. М.: ГЕОС, 2011. 266 с. Ханчук А.И., Раткин В.В., Рязанцева М.Д., Голозубов В.В., Гонохова Н.Г. Геология и полезные ископаемые Приморского края: очерк. Владивосток: Дальнаука, 1995. 68 с. Худяков Г.И., Денисов Е.П., Короткий А.М., Кулаков А.П., Никонова Р.И., Чернобровкина Е.И. История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Юг Дальнего Востока. М.: Наука, 1972. 424 с. Шепелев В.В. Надмерзлотные воды криолитозоны. Новосибирск: Гео, 2011. 169 с. Angermann L., Jackisch C., Allroggen N., Sprenger M., Zehe E., Tronicke J., Weiler M., Blume T. Form and function in hillslope hydrology: characterization of subsurface flow based on response observations // Hydrology and Earth System Sciences. 2017. Vol. 21. Iss. 7. P. 3727–3748. DOI: 10.5194/hess-21-3727-2017. Bense V.F., Gleeson T., Loveless S.E., Bour O., Scibek J. Fault zone hydrogeology // Earth-Science Reviews. 2013. Vol. 127. P. 171–192. DOI: 10.1016/J.EARSCIREV.2013.09.008. Brutsaert W. Hydrology: an Introduction. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. 618 p. DOI: 10.1017/CBO9780511808470. Caine J.S., Evans J.P., Forster C.B. Fault zone architecture and permeability structure // Geology. 1996. Vol. 24. Iss. 11. P. 1025–1028. DOI: 10.1130/0091-7613(1996)024<1025:FZAAPS>2.3.CO;2. Galeani L., Vigna B., Banzato C., Lo Russo S. Validation of vulnerability estimator for spring protection areas: the VESPA index // Journal of Hydrology. 2011. Vol. 396. Iss. 3–4. P. 233–245. DOI: 10.1016/J.JHYDROL.2010.11.012. Gerke H.H., German P., Niebel J. Preferential and unstable flow: from the pore to the catchment scale // Vadose Zone Journal. 2010. Vol. 9. Iss. 2. P. 207–212. DOI: 10.2136/VZJ2010.0059. McGuire K.J., McDonnel J.J. Hydrological connectivity of hillslopes and streams: Characteristic time scales and nonlinearities // Water Resources Research. 2010. Vol. 46. Iss. 10. W10543. DOI: 10.1029/2010WR009341. Pierce A.J., Stewart M.K., Sklash M.G. Storm runoff generation in humid headwater catchments. 1. Where does the water come from? // Water Resources Research. 1986. Vol. 22. Iss. 8. P. 1263–1272. DOI: 10.1029/WR022i008p01263. Seto M. Geomorphic processes since the later last glacial indicated by the formation of block deposition features in mid-latitude temperate zones // Weathering: Types, Processes and Effects / Matthew J.C. (ed.). New York: Nova Science Publishers, 2011. P. 69–128. Seto M., Kim S-H., Tanaka Y. Hydrological survey of the block stream in Mt. Maneo, South Korea // Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России (XXI Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием) «Фундаментальные и прикладные проблемы гидрогеологии» (г. Якутск, 22–28 июня 2015 г.). Якутск: Издательство Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, 2015. С. 352–355. Suzuki M., Inagaki H., Ueno S., Ujihara M., Ohno H., Ogawa K., Goto S., Nakamura Y., Hara S., Mima K. Large-scale slope failures and their mechanism due to heavy rainfall by Typhoon No.12 in 2011 in the Kii Peninsula of Japan // Proceedings of the 6th Civil Engineering Conference in the Asian Region (CECAR6) «Embracing the Future through Sustainability» (Jakarta, Indonesia, 20-22 August, 2013). P. 35–42. Uchida T., van Meerveld I., McDonnell J.J. The role of lateral pipe flow in hillslope runoff response: an intercomparison of non-linear hillslope response // Journal of Hydrology. 2005. Vol. 311. Iss. 1–4. P. 117–133. DOI: 10.1016/J.JHYDROL.2005.01.012. Uhlenbrook S. Catchment hydrology – a science in which all processes are preferential // Hydrological Processes. 2006. Vol. 20. Iss. 16. P. 3581–3585. DOI: 10.1002/hyp.6564. Weiler M. Macropores and preferential flow – a love-hate relationship // Hydrological Processes. 2017. Vol. 31. Iss. 1. P. 15–19. DOI: 10.1002/hyp.11074.

Large subsurface streams on steep slopes have stable positions with distinct catchment areas (drainage basins), linear shapes, and lengths of tens and hundreds meters. They form a closed drainage network with a role and scale similar to the primary hydrographic network and serve as specific hydrological objects—drains. Drains are widespread in the medium-height humid mountain zone, where they account for the formation of a considerable portion of slope runoff. The hydrographic and hydrological characteristics of drains have been examined in small river basins of the Sikhote Alin with the use of field studies, hydrometric measurements, and large-scale topographic surveys.

The principles and the algorithm of order classification of river watershed divides are outlined. It is shown that a formal application of any available order classification procedures for river watershed divides is not theoretically grounded as well as being impractical, because the physical mechanisms for formation of watershed divide network are different from those operating in the river network. We have formulated the basic principle of determining the watershed divides order on the basis of a serial sequence of sections constituting the travel path of an arbitrary water drop from the watershed divide to the outlet section of the basin. It is suggested that the order N should be assigned to the section of the watershed divide belonging to the full divide line of the N-order basin only if the travel path from it to the N-order stream is “full” in the topological sense, i.e. includes sections of all orders, from 1 to N. Also, we present a variant of determining the order on the basis of so-called higher-order triplets, incomplete sequences of sections of three neighboring orders along the travel path, with the higher of them determining the watershed divide order. The use of triplets is a subjective procedure of generalization that eliminates the influence of recent random erosional incisions on the forms of stable high-order watersheds. We outline the variants of the technique for identifying the network of watershed divides and calculating their orders, based on processing the digital elevation models (DEM) through the use of standard GIS ArcMap tools. Results are obtained in the form of a correlated classification of river and watershed networks which are rationally interpreted and hold promise for investigating the structure, functioning and evolution of river systems. The study revealed the existence of formation “cores” of river systems, i.e. regions within which the system reaches a higher stream order and which are bounded by watersheds of the same order.

The development of GIS technologies and the availability of a wide range of geodatasets provide great potential for modeling physiographic objects, in particular, river systems. The adequate automatic method of river network digitizing was developed and tested using the digital elevation model based on applying the Complex Energy Index (CEI); the results are presented. The index form includes the independent parameterization of main geomorphologic and climatic factors of the first-order stream generation. The method testing proved that it is efficient and the results of its use can be reliably interpreted. The software was developed on the basis of ArcGIS tools. It implements the full algorithm of the automatic digitizing of river network using the digital elevation model. It also allows advancing studies on this issue, and could be used for solving applied problems.