Природные и техногенные факторы современного развития берегов восточной части Азовского моря
Природные и техногенные факторы современного развития берегов восточной части Азовского моря
Природные и техногенные факторы
современного развития берегов восточной части Азовского моря
Востриков Антон
Владимирович
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени кандидата
географических наук
Краснодар -2006
Работа выполнена на
кафедре геологии и геоморфологии географического факультета Кубанского
государственного университета
Общая характеристика
работы
Актуальность темы исследования.
В последние десятилетия берега восточной части Азовского моря испытывают все
возрастающее разрушение вследствие негативного развития природных и техногенных
процессов. Резко активизировалась абразия, особенно на участках, где нет пляжей
или их ширина недостаточна для гашения энергии штормовых волн. В результате
подрезки основания береговых обрывов из лессовидных суглинков широкое развитие
получили оползни, обвалы и осыпи. Крутые участки береговых склонов подвержены
эрозии, физическому выветриванию и др. Размыву подвергаются пляжи и
аккумулятивные формы в виде пересыпей и кос.
Общий рост техногенного
воздействия усиливает негативное развитие береговых процессов. Из-за
загрязнения моря неочищенными хозяйственными и коммунальными стоками существенно
снизился объем воспроизводства раковинного материала, который является
важнейшей составляющей баланса наносов береговой зоны. Подъем уровня Мирового
океана в значительной степени ускоряет темпы разрушения берегов.
До настоящего времени
отсутствуют публикации по количественной оценке скорости абразии коренных
берегов Азовского моря, основанных на математическом моделировании абразионного
процесса. В данной работе предпринята попытка восполнить этот пробел.
Степень обоснованности.
Прикладные аспекты диссертации связаны с разработкой научных рекомендаций по
рациональному освоению, использованию и защите берегов восточной части
Азовского моря от абразии и размыва. Отсутствие крупных обобщений в этой
области явилось причиной существенного отставания науки от требований практики.
Это относится, прежде всего, к проведению берегозащитных мероприятий. В течение
многих десятилетий эту проблему пытались решить путем строительства различных
типов гидротехнических сооружений (подпорные и волноотбойные стенки, буны и т.п.).
Это не привело, однако, к решению проблемы.
Необходимость коренного
пересмотра прежних подходов к защите морских берегов отражена в ряде
постановлений директивных органов, в частности, постановлении Правительства
Российской Федерации от 02.01.1992 года № 02 "О неотложных мерах по защите
берегов Черного и Азовского морей от разрушения и улучшению экологического
состояния прибрежных курортных зон". В решении этих вопросов большое
значение имеют современные теоретические разработки по регулированию береговых
процессов, использованию метода природных аналогов, моделированию морских
берегов по принципам "геоники", искусственному пляжеобразованию и др.
Цель работы заключаются
в установлении современных тенденций и количественной оценке динамики и
развития берегов восточной части Азовского моря, прогнозу их будущих изменений
в условиях новейшей трансгрессии Мирового океана. Особое внимание уделено
выявлению причинно-следственных связей, ускоряющих разрушение коренных берегов
и аккумулятивных форм.
Для достижения
поставленной цели решались следующие задачи:
На основе обобщения
имеющихся литературных и фондовых материалов, а также результатов собственных
натурных и теоретических исследований автора показать роль в современном
развитии береговой зоны восточной части Азовского моря природных и техногенных
факторов.
Изучить причины
ускорения темпов абразии коренных берегов и размыва пляжей и аккумулятивных
форм.
Выявить особенности
современной динамики и развития кос «азовского типа» (на примере Ясенской
косы).
Провести анализ развития
косы Тузла в естественном режиме, а также ее современного состояния после
восстановления коренной части
На основе математической
модели абразионного процесса дать количественную оценку скорости отступания
коренных берегов восточной части Азовского моря
Предложить современные
методы и технологии инженерной защиты абразионных берегов из легкоразмываемых
пород и их природных аналогов.
Объектом исследования
является береговая зона восточной части Азовского моря.
Предметом исследования
выступают процессы и модели абразионных берегов, а также подходы к защите
аккумулятивных берегов Азовского моря.
Методы исследования. Для
характеристики современного состояния берегов использованы литературные и
фондовые источники, а также материалы генеральных схем инженерной защиты
берегов Азовского моря (Гипрокоммунстрой, 1982; ЦНИИП градостроительства, 1992
и др.); отчеты о научно-исследовательских работах и экспедициях ЧО ЦНИИС (в
настоящее время НИЦ “Морские берега”), географического факультетов Московского
и Ростовского университетов, Южного отделения Института океанологии РАН ,
Кубанской устьевой станции Роскомгидромета, материалы инженерно-геологических и
гидрологических изысканий ОАО «Кубаньводпроект», ГУСНПП
«Краснодарберегозащита». Использованы также результаты собственных
геоморфологических наблюдений на различных участках восточного побережья
Азовского моря (2001-2006 гг.).
Для количественной
оценки изменений берегов использованы данные повторного нивелирования пляжей и
промеров глубин, съемки береговой линии разных лет, результаты
гранулометрического анализа проб береговых и донных наносов, крупномасштабные
карты и аэрофотоснимки, а также материалы режимных наблюдений Кубанской
устьевой станции и Ростовского университета (1974–1978 гг.), результаты
математического моделирования и расчет параметров волн на глубокой воде и в
зоне обрушения. Для прогнозных оценок эволюции берегов использован
палинологический анализ позднеголоценовых толщ лиманно-дельтовых отложений,
выполненный географическим факультетом МГУ.
В ходе работы над
диссертацией проведены поисковые исследования и обобщение отечественного и
зарубежного опыта защиты абразионных берегов из легкоразмываемых пород. Дано
обоснование выбора Шиловского участка берега в качестве природного аналога для
разработки типовых инженерных решений по защите абразионных берегов Азовского
моря от волнового разрушения и обвально-оползневых процессов.
По полученным данным
проведена верификация существующих и разработаны модели переформирования
аккумулятивных форм и пляжей при ожидаемом подъеме уровня моря с учетом
геолого-геоморфологических и гидродинамических условий. Новизна такого подхода
предполагает взаимную корректировку результатов, полученных разными авторами.
Это позволяет разработать на основе материалов натурных и теоретических
исследований модель эволюции аккумулятивных форм.
Методологической основой
работы является понимание ведущей роли в современной динамике и развитии
берегов Азовского моря процессов абразии и биогенной аккумуляции, волнений и
течений, а также колебаний уровня моря нагонного характера. Все эти процессы в
зависимости от местных условий определяют масштаб и интенсивность береговых
процессов.
Основные положения,
выносимые на защиту:
1. Качественная и
количественная оценка современной динамики и развития берегов восточной части
Азовского моря.
2. Прогнозная модель
развития абразионных и аккумулятивных азовских берегов в условиях трансгрессии
Мирового океана.
3. Количественная оценка
скорости абразии коренных берегов восточной части Азовского моря (на примере
Шиловского участка).
4. Основные факторы
развития и эволюции косы Тузла до и после восстановления ее коренной части.
5. Основные методы и
технологии инженерной защиты берегов от волнового разрушения и
обвально-оползневых процессов.
Научная новизна работы
заключается в следующем:
Впервые для данного
региона уточнены современные темпы абразии и денудации коренных берегов,
сложенных слабоустойчивыми грунтами.
Построена модель
переформирования рельефа и контура береговой линии в условиях техногенных
нарушений экосистемы восточной части Азовского моря.
Выявлены причины низкой
эффективности укрепления берегов Азовского с помощью сооружений жесткого типа
(подпорные и волноотбойные стенки, буны и т.п.);
Предложены современные
методы и технологии защиты абразионных берегов.
Практическая значимость.
Полученные результаты исследований могут получить применение в решении ряда
теоретических и прикладных задач, в частности, по организации мониторинга
береговых процессов, при разработке природоохранных мероприятий; выработки
общей стратегии хозяйственного и рекреационного освоения восточного побережья
Азовского моря, научном обосновании технических решений по защите разрушаемых
участков в условиях прогнозируемых изменений уровня Мирового океана. Весьма
актуальной является выработка мер по снижению рисков хозяйственного освоения
прибрежных районов.
Личный вклад автора.
Автор осуществил сбор и обобщение литературных и фондовых материалов по
современной динамике и развитию берегов восточной части Азовского моря за
последние 50 лет. Автором разработана и апробирована математическая модель
развития абразионных и аккумулятивных берегов в условиях подъема уровня
Мирового океана. Дана прогнозная оценка переформирования берегов восточной
части Азовского моря под влиянием природных и техногенных факторов. Предложены
основные методы и технологии инженерной защиты азовских берегов от волнового
разрушения и обвально-оползневых процессов.
Апробация работы.
Основные результаты исследований были представлены на научно-практических
конференциях: «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем Южных
регионов России и сопредельных территорий» – XVII Межреспубликанская
научно-практическая конференция (Краснодар, 23 апреля 2004 г.), «Рельеф и
природопользование предгорных и низкогорных территорий» – Материалы
международной научно-практической конференции (Барнаул, 3-7 октября 2005 г.),
«Вестник Краснодарского регионального отделения Русского географического
общества» (Краснодар 2005 г.), «Актуальные вопросы экологии и охраны природы
экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» – Материалы XIX
межреспубликанской научно-практической конференции (Краснодар, 21 апреля 2006
г.), «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных
ресурсов и глобальной энергии» – Материалы юбилейной V международной
научно-практической конференции (Астрахань, 27-29 сентября 2006 г.),
«Вулканизм, биосфера и экологические проблемы» – IV международная научная
конференция (Туапсе 2006 г.).
По теме диссертации опубликовано
5 работ.
Структура работы.
Диссертация состоит из введения, 9 глав, заключения и списка использованных
источников, насчитывающего 123 наименования, в том числе 14 иностранных. Работа
проиллюстрирована 42 рисунками и 8 таблицами. Объем работы 142 страниц.
Автор выражает глубокую
благодарность своему научному руководителю д.г.н., профессору Ю.В.Ефремову за
ценные советы и рекомендации в работе над диссертацией. Автор признателен
сотрудникам кафедры социально-экономической и физической географии Ростовского
госуниверситета, кафедры геоморфологии и эволюционной географии Кубанского
госуниверситета. Особую благодарность выражаю д.г.-м.н., профессору Хрусталеву
Ю.П. за формулирование основных направлений научно-исследовательской работы
автора по теме диссертации.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
РАБОТЫ
Глава 1. Краткий обзор
истории изучения берегов Азовского моря. Начало исследований по геоморфологии и
динамике берегов Азовского моря было положено экспедициями в конце XIX - первой
половине XX веков /Соколов, 1895; Андрусов, 1918; Лисицын, 1922; Маков,
Молявко, 1940; Попов, 1947 и др./.
Крупные работы по
динамике и геоморфологии берегов Азовского моря были выполнены Зенковичем
/1956, 1957, 1958, 1962; Болдыревым /1956, 1958/, Аксеновым /1955, 1957, 1972/;
Будановым /1956/, Болдыревым и Невесским /1961/.
Систематическое изучение
береговой зоны Азовского моря было положено географическим факультетом
Ростовского госуниверситета в 60-е годы /Панов, 1965; Панов, Хрусталев,1966;
Мамыкина, 1959, 1960, 1961, 1965, 1971,1977; Мамыкина, Хрусталев,1980; Артюхин,
1982, 1989; Артюхин, Мамыкина,1978, Хрусталев, 1966,1977; Хрусталев, Щербаков
1968, 1974/. В этот период широко развернулись исследования современной
динамики азовских берегов, особенностей прибрежного осадконакопления /Александров,
1965; Мамыкина, Хрусталев, 1963, 1965, 1966,1980 и др./.
Анализу причин
разрушения берегов Азовского моря и возможным мерам по борьбе с этим явлением
посвящены работы Мамыкиной, Хрусталева /1980/, Губкина /1978/, Пешкова
/2000,2003/ и др. Вопросы теории абразионного процесса рассмотрены в работах
Есина, Савина, Жиляева /1980/; Есина, Дмитриева /1983/ и др. Влиянию
зарегулирования твердого стока р.Кубань на береговые процессы в Темрюкском
заливе посвящены работы Богучарскова, Иванова /1979/, Пешкова, Есина, Косьяна
/1999/, Пешкова /2003/. Основные проблемы прогноза развития побережья Азовского
моря в условиях антропогенных изменений природной среды показаны в статье
Пешкова, Поротова, Есина /1999/.
Хотя по азовским берегам
опубликовано большое количество статей, единственной обобщающей работой
остается монография Мамыкиной и Хрусталева /1980/. В ней подведены итоги
исследований на конец 70-х годов. К числу сводных публикаций можно отнести
также работу Артюхина /1989/ по влиянию антропогенного фактора на береговые
процессы. За весь последующий период вышло всего нескольких статей, но они
касались в основном частных вопросов динамики береговой зоны Азовского моря. Ни
в одной из них не учитывались современные тенденции развития, особенно на фоне
повышения уровня и усиления техногенного воздействия на природную среду.
Диссертационная работа ставит своей целью восполнить этот пробел.
Глава 2. Общая
физико-географическая характеристика береговой зоны восточной части Азовского
моря. В данной главе проведены систематизация и обобщение результатов натурных
исследований береговой зоны восточной части Азовского моря. Общая длина
береговой линии от границы с Ростовской областью до косы Чушка составляет 572
км. Их них 182 км (31,9%) приходится на берега Ейского, Бейсугского и
Ахтарского лиманов и 390 км (68,1 %) - на собственно морской берег.
Северо-восточную часть занимает обширный и мелководный Таганрогский залив.
Крупных островов нет. Рельеф дна ровный и нарушается лишь небольшими отмелями и
банками. Средняя глубина 7,4 м. Рельеф прибрежной части моря весьма
неоднороден. Высокие обрывы из рыхлых отложений неогенчетвертичного возраста
чередуются с аккумулятивными формами в виде пляжей, кос, пересыпей и баров.
Благоприятные условия способствуют широкому развитию морских скелетных
организмов, дающих раковинный материал, как основы баланса наносов береговой
зоны.
Абразионные берега
сложены в основном лессовидными суглинками, которые на некоторых участках
подстилаются глинами. Местами ниже суглинков находится песок и прослои глин.
Периодическое увлажнение песчаного слоя является причиной потери устойчивости
верхних блоков грунта, оползней и обвалов. При этом, вся плоскость берегового
обрыва постепенно смещается в сторону суши.
Основную роль в
разрушении коренных берегов восточной части Азовского моря играет абразия.
Особенно на участках, где нет пляжей или их ширина недостаточна для гашения
энергии штормовых волн. В результате подрезки основания клифа из лессовидных
суглинков широкое развитие получили обвалы и осыпи. Этому способствует слабая
устойчивость береговых пород к механическому и физическому воздействию.
Основная масса продуктов разрушения коренных берегов - это глинистые частицы,
которые не участвуют в пляжеобразовании и выносятся в виде взвеси на глубину. Наряду
с абразией, на обнаженной поверхности коренного берега активно протекают
эрозия, физическое и химическое выветривание и др. Общий рост техногенного
воздействия усиливает негативное развитие береговых процессов.
Глава 3. Общая
характеристика ветрово-волнового и уровенного режима. Течения. Циркуляция
водных масс в восточном секторе Азовского моря зависит от общего переноса воды
в южном направлении, ветро-волнового и уровенного режима. В связи с
мелководностью бассейна, скорость и направление течений зависит главным образом
от ветра. Поэтому течения совпадают в основном с направлением движения
воздушных масс. Частые по повторяемости ветры с СВ и ЮЗ определяют круговорот
воды по часовой или против часовой стрелки. При западных ветрах уровень моря
повышается, особенно в заливах. В придонном слое возникает сильное
противотечение в сторону моря. Это способствует быстрому замещению
поверхностного слоя донных осадков и снижает опасность концентрации
загрязняющих веществ.
Азовское море является
бесприливным. Изменения его уровня зависят от водного баланса и
неотектонических движений земной коры. Основной причиной периодических
изменений уровня является речной сток, соотношение испаряемости и атмосферных
осадков и др. Внутригодовой ход уровня имеет сезонный характер. На уровенный
режим Азовского моря большое влияние оказывает водообмен с Черноморским
бассейном. Сезонные колебания уровня обычно не превышают 20-35 см. Более
значимы сгонно-нагонные явления, величина которых зависит от силы и направления
ветра. Сгонно-нагонные колебания уровня имеют вид одноразовой сейши с узловой
линией, проходящей через центральную часть моря. Подъем уровня может достигать
4 м над ординаром. При этом затопление обширных низменных территорий от Темрюка
до Приморско-Ахтарска принимает катастрофический характер.
Волновой режим восточной
части Азовского моря определяется направлением и повторяемостью ветров. Малые
размеры моря и его мелководность существенно ограничивает развитие ветрового
волнения. Наибольшую опасность представляют штормовые ветры со скоростью больше
25 м/с. Они формируют волны высотой 3 –3,5 м и значительные нагоны. Период волн
не превышает 4-5 с, а длина - 50 м. Волны отличаются большой крутизной.
Для характеристики
гидрологического режима восточной части Азовского моря автором использованы
результаты статистического обобщения данных наблюдений за ветром и уровнем
/ГОИН, 1996/. На этой основе получены скорости ветра, высоты волн и отметки
уровня моря, возможные 1 раз в 25, 50 и 100 лет. Соответствующие расчеты
произведены в точках, которые достаточно корректно характеризуют ветро-волновой
режим исследуемого района. Расчеты скорости ветра и элементов волн для
восточной части Азовского моря выполнены для С, СЗ, З и ЮЗ румбов. Максимальные
высоты волн по времени совпадают с максимальными нагонными уровнями.
Глава 4. Типология
берегов восточной части Азовского моря, основные элементы строения и
современной динамики. В зависимости от строения и ведущих процессов динамики и
развития в восточной части Азовского моря выделяется три основных типа берегов:
абразионные, абразионно-оползневые и аккумулятивные. Среди абразионных берегов
выделяется подтип абразионно-обвальных. Аккумулятивные берега в зависимости от
источников питания можно подразделить на следующие подтипы: терригенные,
биогенно-терригенные, биогенные и аллювиально-биогенные (Зенкович, 1958 г.;
Мамыкина, Хрусталев, 1980 г.).
Абразионные берега имеют
общую длину около 227 км. Они встречаются от пос. Ильич до Пересыпи, от
Приморско-Ахтарска до корневой части Ясенской косы, от корня Камышевской косы
до ст. Должанская, от ст. Должанская до г. Ейска, от порта Катон до
Глафировской косы.
Абразионно-оползневой
подтип берега широко распространен в Керченско-Таманской области, особенно в
районе мыса Ахиллеон и др. Оползневые зоны имеют протяженность до десятка
километров. Берега восточной части Азовского моря подвержены абразии,
обвально-оползневым процессам, выветриванию и эрозии.
Высокие скорости абразии
и оползневых процессов обусловлены слабой устойчивостью береговых пород к волновому
воздействию. Особенно интенсивно абразия протекает на тех участках побережья,
где волнение проявляется на нагонном повышении уровня моря и при малой ширине
пляжей. Средняя скорость размыва берега достигает здесь 3-4 м/год, максимальная
- до 6-7 м/год.
Эффект воздействия
штормовых волн в значительной степени усиливается при нагонах. В результате
полного затопления пляжа коренной берег подвергается прямому воздействию
прибойных волн. Скорость физического разрушения клифа при прочих равных
условиях зависит от интенсивности атмосферных осадков, промерзания, оттаивания
и др. Геоморфологическая эффективность сильных штормов в значительной степени
определяет высокие скорости отступания берега.
Аккумулятивный тип
представлен весьма разнообразными по строению, генезису и современной динамике
берегами. Берега данного типа сложены в основном песчано-ракушечным материалом;
часть - полностью ракушей. Длина аккумулятивных берегов около 230 км. К ним
относятся косы Чушка, Ачуевская, Ясенская, Камышеватская, Долгая, Глафировская
и Сазальницкая, берега устьевой области Кубани и ее рукавов.
Разнообразие и сложность
очертаний азовских кос зависит от двух основных факторов: направления
господствующих волнений и условий питания. Оно может быть односторонним и
двухсторонним. Общим для всех кос является то, что при уменьшении питания
наносами они начинают размываться и распадаться на отдельные острова и банки (
косы Ейская, Долгая и Тузла).
К аккумулятивным формам
восточной части Азовского моря относятся также пересыпи Бейсугского и
Ахтанизовского лиманов. Они образовались в горловинах заливов и бухт.
Можно выделить
нейтральные берега, которые не имеют четкой направленности развития. Их общая
длина около 116 км (20,3%). Они встречаются между устьями рек Кубани и Протоки,
вдоль лиманов или на участках берега, блокированного косами. Термин
“нейтральный” использован в данном случае в смысле относительно слабого
воздействие волн на берег /В.С. Мамыкина, Хрусталев,1980/. На большем же их
протяжении, особенно в междуречье Кубани и Протоки, береговая линия заметно
отступает из-за относительного подъема уровня моря и других процессов, в том
числе техногенного характера.

Рис. 1. Потоки и
миграции наносов в восточной части Азовского моря (схема составлена автором)
В современной динамике
береговой зоны Азовского моря важную роль играют вдольбереговые потоки и
миграции наносов. Основными источниками их питания являются продукты абразии,
материал биогенного происхождения (створки раковин и их обломки) и твердый сток
рек. Биогенным материалом сформировано большинство кос Азовского моря. Так,
коса Долгая на 85-99 % состоит из ракушечника, а Чушка – на 63%. Мощность
потоков на различных участках восточной части Азовского моря изменяется от 5 до
80 тыс. м3/год.
В результате
зарегулирования реки плотинами водохранилищ и общего увеличения
водопользования, жидкий сток в районе Краснодара уменьшился до 9,5 км3 в год.
Почти в 7 раз сократился твердый сток, который составил с 1973 по 1985 гг. в
среднем около 0,4 млн т. Соответственно, изменилась и средняя мутность воды с
627 г/м3 до 88 г/м3. По данным ОАО «Кубаньводпроект», в чаше Краснодарского
водохранилища с 1973 по 1998 год отложилось около 140 млн. тонн наносов.
Уменьшение твердых выносов привело не только к снижению темпов нарастания
пионерных дельт рукавов Кубани, но и к общему усилению размыва берегов
Темрюкского залива. Кубанская дельтовая низменность простирается более чем на
100 км от Ачуевской косы до пересыпи Ахтанизовского лимана. В ее строении
ведущую роль играют аллювиально-морские и биогенные отложения. В настоящее
время большее протяжении данного участка берега размывается со скоростью 1-2 м
/год, местами до 5-7 м в год.
Глава 5. Современные
процессы абразии берегов восточной части Азовского моря (на примере Шиловского
участка). В данной главе на основе математической модели Южного отделения
Института океанологии РАН /рассматриваются прогнозные оценки скорости абразии
коренного берега в районе пос. Шиловка Востриков,2004/. В основу модели
положены следующие данные: средний уровень моря в районе Ясенской Переправы 489
см БС, средний наивысший – 547 см, максимальный за период наблюдений – 618 см.
Превышение среднего наивысшего над средним составляет 78 см, а максимального
над средним – 149 см. Средняя скорость отступания коренного берега на
рассматриваемом участке составляет 1,2 м в год при максимальной до 4 - 5 м/год.
Волноопасными направлениями ветра являются ЮЗ и З. Для разработки
математической модели абразионного процесса за исходный принят профиль коренного
берега и дна по данным съемки в августе 2000 года.
Математическая модель
абразии коренного берега под действием волн представляет собой систему из двух
дифференциальных уравнений. В ее основу положено соотношение Vn = k
(τ-τпр), где Vn – нормальная скорость разрушения берегового склона,
τ - эффективное гидродинамическое напряжение, τпр - предельное
значение гидродинамического напряжения, не разрушающего данную породу. Если
уровень моря повышается с постоянной скоростью u, тогда, учитывая размерности
входящих величин, можно записать:

и
где П = Ln-1 {Ln - [xкл
- (ut – M) ctg ά]}.
В данном случае участок
профиля коренного бенча, который испытывает разрушение, аппроксимирован прямой
y=x tg α1 +b (t), хкл- величина отступания клифа; k1 см3/г, k2 см3/г с –
коэффициенты, определяемые устойчивостью породы к абразии; р – плотность воды;
Но (м), а1 (м2), а2 (м2), К (г/см2), М (м). – величины, зависящие от параметров
волн; Ln – предельная ширина береговой отмели, соответствующая профилю
равновесия; tgα - уклон берегового склона в зоне деформации волн;
tgα1 – уклон берегового склона в приурезовой полосе, (а1/а2) о+ К -
максимальное значение гидродинамического напряжения.
Математическая модель
учитывает все основные факторы, определяющие скорость абразии и ее
закономерности: высоту волн, прочность пород, слагающих берег, высоту нагона,
расстояние между клифом и линией последнего обрушения волн, уклон дна и
прибойной зоны, скорость относительного изменения уровня моря, современные
скорости абразионного процесса. Она предназначена для прогнозирования процесса
отступания берега при изменении условий его протекания.
Численное интегрирование
системы, а также анализ его асимптотического решения показывает, что со
временем абразионный процесс стабилизируется, и скорости отступания клифа и
углубления бенча приходят в соответствие со скоростью повышения уровня. На этой
стадии скорости отступания клифа и углубления бенча не изменяются во времени.
При разрушении морского
берега в течение десятков и сотен лет между основными параметрами процесса:
скоростью углубления дна и отступания берега, скоростью относительного
изменения уровня моря, уклонами приурезовой зоны и берега устанавливается
простая зависимость. По ней можно рассчитать скорость абразии при изменении
скорости повышения уровня моря.
Принимая в основу
математической модели факт стабилизации скорости отступания клифа в течение 17
лет (1949-1966 гг.), определим, что приращение скорости абразии на исследуемом
участке составит (3,9-1,2): 17 = 0,16 м/год. Таким образом, на следующий год
скорость отступания клифа достигнет 1.36 м/год и так далее в геометрической
прогрессии. За расчетный период в 17 лет берег Шиловского участка отступит в
среднем на 70 м и общие потери прибрежной территории составят (43 м х 14500 м)
62 га. Если скорость повышения уровня моря будет равной 4 мм/год, то скорость
абразии через 17 лет достигнет 6,9 м/год, а берег отступит еще на 70 м.
Очевидно, что при таким темпах отступания коренного берега весьма негативные
изменения произойдут на смежных участках аккумулятивного берега, в частности ,
на пересыпи озера Ханское.
По совокупности
геолого-геоморфологических и литодинамических факторов, участок берега у пос.
Шиловка является типичным для большего протяжения абразионных берегов Азовского
моря и поэтому основные технические решения по его защите имеют общее значение.
Глава 6. Основные черты
развития и эволюции косы Тузла до и после восстановления ее коренной части. На
современном этапе развития аккумулятивные образования Керченского пролива, в
том числе коса Тузла, являются отмирающими формами. Основная причина связана с
общим сокращением их питания наносами /Болдырев, 1958; Мамыкина, Хрусталев,
1980/. Кроме того, в результате выработки отмелого профиля подводного склона
значительно замедлились темпы абразии как источника обломочного материала.
Дефицит наносов сопровождается активизацией размыва и общим сужением
прикорневой части кос. Поэтому образуются промоины, а сама аккумулятивная форма
распадается на отдельные острова.
|