Особенности антропогенного преобразования черноморского побережья и его эколого-геоморфологические последствия на примере Краснодарского края

Пляжи в Дивноморской бухте образовались за счет речного аллювия и продуктов абразии и денудации смежных. Между поступлением материала и его истираемостью в прибойной зоне было выработано динамическое равновесие, которое обеспечивало относительную устойчивость береговой линии. Перемещение наносов имеет характер встречных миграций небольшой мощности.

К юго-востоку от Дивноморска светлые породы мелового флиша сменяются темным палеогеновым. В устьях рек Хотицай и Джанхот ( бухты Джанхот и Прасковеевка ) ширина галечных пляжей достигает 45-50 м. Смежные участки берега окаймлены навалами крупных камней и глыб. Высота клифа повышается в юго-восточном направлении и достигает перед Джанхотом 100 м. Понижения приурочены к местам впадения небольших рек и временных водотоков. Ширина надводной абразионной террасы нигде не превышает 5 м. В небольших вогнутостях берега получили развитие узкие галечно-щебнистые пляжи. Подводный склон в виде грядового бенча относительно крутой и полностью лишен наносов. Скорость разрушения клифов зависит от литологического состава и залегания пластов флишевых пород, но в целом не превышает 3-4 см/год.

Бухта Джанхот относительно небольшая. Расстояние между смежными мысами всего 600 м, а глубина вреза не превышает 100 м. В бухту впадает р.Хотицай, устье которой большую часть года перегорожено галечным валом. Ширина пляжа около 30 м. На флангах бухты пляжи узкие, а на мысах их нет вообще. В юго-восточной части бухты есть подпорная стенка из сборных конструкций. Берег между Джанхотом и м. Идокопас образует небольшой изгиб длиной 6 км. Высокий обрывистый клиф (до 100 м) сложен здесь флишевыми породами кодошской и агойской свит. В местах вертикального простирания пластов флиша, клиф имеет ребристый характер и буквально испещрен глубокими вертикальными бороздами (результат выветривания неоднородных по литологическому составу пород). Устойчивые пласты представлены кварцевыми песчаниками, из которых сложена, например, скала "Парус" высотой около 30 м. Низкая скорость абразии коренного берега является главной причиной отсутствия пляжей от Джанхота до Прасковеевки. Лишь местами здесь можно встретить скопления обломков каменного материала.

Береговой обрыв между мысами Идокопас и Чуговкопас ( 14 км ) сложен темно-серыми аргиллитами с прослоями мергелей кодошской и агойской свит, а также известняками и мергелями свиты супсех. Простирание слоев в вогнутостях берега параллельно линии уреза; на выступах - почти перпендикулярно. В сторону бухты Криница клиф понижается с 80 до 30 м. Ширина надводной абразионной террасы не превышает 5 м. Небольшие пляжи встречаются в местах выхода к морю относительно крупных щелей и оврагов.

Курорт Криница занимает нижнюю часть долины р. Пшада. Бухта имеет неглубокий врез (Рисунок 5).

Рисунок 5 - Бухта Криница (фото автора)

Общая длина береговой линии 1,2 км. Средняя ширина галечно-песчаного пляжа 30-35 м, максимальная около 50 м на юго-восточном фланге. Подводный склон в центральной части бухты приглубый. Пляжная галька опускается под воду до глубины 3 м и далее начинается пологий песчаный склон. В тыльной части пляжа есть подпорная стенка вертикального типа. Пляжный материал в бухте интенсивно разрабатывался для строительных целей. После запрета изъятий пляж практически восстановился.

Бухта Бетта расположена в 2 км к юго-востоку от м. Чуговкопас. Галечный пляж имеет здесь ширину 35-40 м. Коренной бенч перекрыт под водой галькой и валунами. В 50-70 м от уреза начинается песчаный подводный склон. Устье р. Бетта большую часть года блокируется мощным галечным валом.

Береговой обрыв от Бетты до Архипо-Осиповки имеет среднюю высоту 30-35 м. В верхней части он сложен примерно на треть рыхлой толщей пролювиально - делювиальных отложений. У подножия клифа видны скопления весьма разнородного по крупности материала из продуктов абразии и денудации коренных пород. Подводный склон сравнительно крутой. Грядовый бенч прослеживается до глубины 20-25 м. Ниже появляются илистые пески. Скорость отступания коренного берега около 3-5 см/год .Вдоль юго-восточного крыла бухты ширина пляжа уменьшается до 5-6 м и далее вдоль берегового обрыва тянется узкая полоса из щебня и валунов . Породы флишевой толщи в виде крупных глыб уходят под воду до глубины в несколько метров.

Бухта Архипо-Осиповка расположена в междуречье Вулана и Тешебса. Северо-западный клиф из карбонатно-глинистых пород имеет высоту около 50 м; юго-восточный менее высокий и сложен флишем кодошской и агойской свит. В центральной части бухты к морю выходит невысокая пойменная терраса из суглинков, крупной и мелкой щебенки. Общая длина песчано-галечного пляжа около 1 км. В вершине бухты он прислонен к пойменной террасе и его ширина достигает 30-35 м. В естественных условиях объем поступления наносов за счет абразии смежных клифов и твердого стока рек Вулан и Тешебс превышал величину их истирания в прибойной зоне. Поэтому здесь существовал типичный для замкнутых бухт песчано-галечный пляж карманного типа.

Инал относится к бухтам открытого типа .Она врезана в коренной берег на 570 м при расстоянии между смежными мысами около 2,3 км. Общая длина береговой линии 2,7 км. Образование бухты связано с более высокой скоростью разрушения флишевых пород (глины, аргиллиты) по сравнению со смежными мысами. Последние сложены относительно прочными породами верхнемелового возраста (песчаники и известняки). За счет абразии и денудации береговых обрывов в приурезовой полосе накопилась узкая полоска пляжа из щебня, гальки и валунов. Северо-западное крыло бухты выражено в рельефе крутым обрывом с узким прислоненным пляжем из крупных каменных обломков и валунов. Крутая поверхность склона подвержена обвалам и камнепадам. В естественных условиях в бухте Инал существовал узкий валунно-галечный пляж из продуктов разрушения берегового склона (осыпи, обвалы, оползни). Река Малый Бжид выносит немного пляжеобразующего материала. Подводный склон в бухте очень пологий и представляет собой типичный грядовый бенч.

Береговая линия от бухты Инал до устья р. Большой Бжид относительно прямолинейна, что объясняется выходом к морю обрывов флишевых пород агойской и кодошской свит. Высота клифа около 20-30 м. Надводная абразионная терраса имеет ширину 5-6 м. Вся ее поверхность перекрыта продуктами денудации и абразии коренных пород. Средняя скорость отступания берегового обрыва невелика , всего 1-2 см в год.

Бухта Джубга относится к наиболее крупным на побережье. Расстояние между смежными мысами около 1,5 км при глубине вреза 0,5 км. Северо-западное крыло бухты сложено устойчивыми породами флиша и имеет вид крутого обрыва высотой до 30 м. Река Джубга выносит в море гальку и песок, из которых образован пляж средней шириной 25-30 м. В юго-восточной части бухты пляж относительно узкий (12-15) и для защиты застроенной части берега в 1969 году была построена подпорная стенка .

Вдоль берега от Джубги до Туапсе почти на 38 км тянется высокий клиф из известняков, мергелей и песчаников верхнемелового возраста. Здесь находятся Лермонтовская, Новомихайловская и Ольгинская бухты с широкими песчано-галечными пляжами. На большем же протяжении берега в приурезовой полосе встречаются лишь маломощные скопления каменных обломков, которые граничат под водой с пологим грядовым бенчем.

Бухта Лермонтова (Тенгинская) примыкает к долине р.Шапсухо. В ее центральной части песчано-галечный пляж имеет ширину до 50 м. Относительно пологий подводный склон с глубины 1,5 м сложен песком. Береговой обрыв террасирован. Далее на юго-восток высота клифа возрастает до 30 м, но по мере приближения к бухте Песочной он постепенно понижается до 12-15 и становится пологим. Берег изрезан долинами рек Кужепс, Секуа, Пляхо и несколькими оврагами. Между бухтой Лермонтова и устьем р.Кужепс полоса валунно-галечного пляжа не превышает в среднем 5-6 м . Все прибрежное дно состоит из гряд , уходящих под острым углом в море . К юго-востоку от устья р. Кужепс начинается обширная вогнутость берега длиной несколько километров. Пляж здесь полностью песчаный до самого м. Гуавга. Дно отмелое. Поэтому волны разрушаются на большом удалении от берега в виде скользящих бурунов.

Бухта Новомихайловская своим внешним видом и размерами похожа на Джубгу. С двух сторон она ограничена выступами коренного берега из глинисто-карбонатных пород агойской и кодошской свит. Река Нечепсухо впадает в северо-западную часть бухты и является основным источником пляжной гальки. На юго-восточном фланге бухты есть выступ коренного берега, разделяющий ее на две части: северную - 700 м и южную - 350 м. Край выступа подрезан под дорогу и на его продолжении в море выходит грядовый бенч. В северной части бухты ширина пляжа доходит до 50 м, в южной не более 20 м

От м. Бескровного до бухты Ольгинка береговая линия (4 км ) представляет собой чередование небольших бухт, вогнутостей и выступов коренного берега. Высота клифа повышается в юго-восточном направлении с 20 до 45 м Низкая скорость абразии и денудации ( 1-2 см в год) объясняется крутым залеганием пластов флишевой толщи и высокой прочностью пластов песчаника, бронирующих основание обрывистого берега.

Бухта Ольгинка имеет длину берега около 1,2 км. Река Ту в устьевой части канализована и имеет бетонное ложе. Это стало одной из причин сокращения твердого стока. В центральной части бухты ширина галечного пляжа около 25 м. Подводный склон - типичный грядовый бенч.

Между мысами Грязнова и Кодош ( 18 км) берег образует обширную вогнутую дугу, которая нарушается лишь выступом м. Широкого. Для данного участка характерно широкое развитие древних морских террас. На большем протяжении берега непосредственно к морю выходит активный клиф высотой 20-30 м. Породы флиша представлены в основном мергелями и песчаниками с крутым падением пластов в сторону моря. В вогнутостях берега клиф сложен породами палеогена и свиты супсех. На таких участках развиты оползни. Скорость естественного разрушения клифа оценивается в 2 - 5 см в год.

Между мысами Грязнова и Широким к морю выходит несколько небольших выступов и бухт. Преобладают активные клифы высотой до 35-40 м. Берег в целом беден пляжами. Некоторые пансионаты и дома отдыха пытаются расширить их искусственными отсыпками под защитой разного рода сооружений (локальный принцип). В сторону м. Широкого высота клифа понижается до 20 м. Коренные породы из глинистых сланцев слабоустойчивы к абразии и выветриванию, и поэтому скорость их разрушения достигает 5-6 см в год. Средняя ширина прислоненных пляжей 5-7 м; в вогнутостях и против балок до 12 м. Относительно широкий пляж ( до 15 м ) имеется в Казачьей балке.

От Казачьей щели до устья р. Небуг пляж практически отсутствует, либо это узкая полоска из грубообломочного материала. Бухта Агой занимает нижнюю часть долины одноименной реки. Река выносит к морю много мелкой гальки и гравия и пляж достигает здесь ширины 35-40 м .

Клифы между устьем реки Агой и мысом Кодош относятся к наиболее красивым на Черноморском побережье. Здесь же находится знаменитая скала Киселева. Она выходит к самому морю в виде отвесной стены высотой 43 м. За мысом Кодош расположен город Туапсе. Единственный природный пляж расположен южнее устья р. Туапсинка.

К юго-востоку от Туапсе берег до самого Сочи относительно ровный. Во всяком случае здесь больше нет крупных мысов и бухт. Тектонические структуры простираются под острым углом к береговой линии, а неодинаковая прочность пород является причиной разной скорости абразии и формирования мелкобухтового берега. В нижней части берегового обрыва врезана горизонтальная полка шириной 15-30 м, по которой проходит железная дорога Туапсе-Адлер. Еще в начале ХХ столетия вдоль этой части побережья были широкие песчано-галечные пляжи. Сейчас от них остались лишь отдельные фрагменты, а на многих участках пляжей нет вообще.

В данном районе преобладают волнения западных румбов. Поэтому береговые и донные наносы имеют общую направленность перемещения на юго-восток в виде потока.

Между реками Куапсе и Псезуапсе от уреза до высоты 100-200 м располагается целый ярус четвертичных отложений пролювиального и морского генезиса мощностью до 10-15 м. В устьевой части Куапсе береговой склон подвержен обвально-осыпным и оползневым процессам. Узкие пляжи не защищают волноотбойные стенки. Их основание быстро подтачивается галькой до глубоких каверн, после чего стенки падают целыми блоками.

От устья р.Шахе до м.Уч-Дере происходит резкая смена литологии скальных пород. Они представлены здесь чередованием свит, склонных к оползанию и обвалам. В районе Головинки к морю выходят береговые обрывы из мергелей маастрихтского яруса. В самом поселке размыв пляжа принял в последнее время угрожающий характер.

Берег между устьями рек Якорная щель и Детляшка относительно ровный. Ширина пляжа всего 8-10 м, а к северо-западу от р. Детляшка он полностью исчезает. Берег защищен волноотбойными стенками и волноломом длиной около 1 км, который стал одной из причин низового размыва. Далее на юго-восток до самой Кудепсты в сложении берега основную роль играют слабые аргиллиты и мергели. Естественные пляжи имели здесь ширину до 45 метров. Сейчас это узкие полоски из гальки и валунов.

Подведя итоги можно сказать, что по своим природным условиям формирования и динамики, факту повсеместного распространения легкоразмываемых пород, так же климатическим факторам - береговая зона подвержена гравитационным и склоновым обвально-осыпным процессам, а так же химическому и физическому выветриванию, зачастую усиливающимися антропогенных воздействием в береговой зоне.

4. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОГЕННОГО ОСВОЕНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ

Морские берега относятся к весьма уязвимым ландшафтам нашей планеты, и поэтому некоторые виды техногенного воздействия для них настоящее бедствие. Влияние человека стало особенно ощутимым во второй половине ХХ века, когда началось интенсивное освоение ресурсов береговой зоны. Береговая зона включает в себя не только природные элементы, но и портовые сооружения и подходные каналы, коммуникации и системы берегоукрепления и прочее. Поэтому, все техногенные нарушения природных взаимосвязей следует рассматривать как материальные изменения всей системы. Технические элементы и воздействия являются не просто элементами или факторами воздействия, но и важной составной частью береговой зоны.

Последствиями нерационального воздействия на береговую зону моря являются: нарушение баланса вещества и энергии, активизация абразионной деятельности моря, склоновой эрозии и обвально-оползневых процессов.

Среди основных способов воздействия на береговую зону:

- возведение техногенных сооружений в береговой зоне, в том числе берегозащитных;

- интенсивная застройка;

- выемка твердого материала из пляжной зоны

- проведение различных работ на дне моря, например дноуглубительных

Среди косвенных воздействий:

- выемка инертного материала из русел и пойм рек

- зарегулирование речного стока

- подрезка склонов

- образование искусственной береговой линии и островов

А так же прочее воздействие, приводящее к литодинамическим нарушениям в береговой зоне моря.

4.1 Освоение Черноморского побережья Краснодарского края и способы воздействия на береговую зону

На динамику Черноморского побережья Краснодарского края в течение ХХ века огромное влияние оказали антропогенные факторы. Так как в прибрежной полосе проживает значительная часть населения, и непосредственно к морю выходят урбанизированные территории и сельхозугодия, исходя из чего, можно сделать вывод, что береговая зона Черного моря с самого начала освоения, является объектом интенсивной хозяйственной деятельности. Практически во всех бухтах побережья производились массовые изъятия песка и гальки для строительных целей. В некоторых из них (Сукко, Дивноморская, Джубга, Ольгинка, Песочная и др.) было выбрано около половины всех наносов. Как следствие - началась деградация пляжа. Некоторые песчано-галечные пляжи превратились в галечные или валунные. Активизировалась абразия коренного берега и дна. Этот процесс охватил даже выходы к морю речных террас и пролювиально-делювиальные отложения. После запрета изъятий, наметилась определенная тенденция к восстановлению пляжей в бухтах. Однако далеко не везде это может произойти естественным путем, так как многие горные реки зарегулированы. Поэтому в некоторых бухтах требуется проведение искусственных отсыпок. Из-за массового вывоза гальки, в том числе из русла реки, пляж города Туапсе сильно истощился. Под угрозой волнового разрушения оказалась железная дорога, которая проходит здесь почти у самого моря. Для ее защиты была построена гребенка бун. Но этого помогло только отчасти. Буны не только не смогли удержать остатки пляжа, но и сами стали разрушаться. В начале 90-х годов на подветренную сторону от устья реки было завезено несколько десятков тысяч кубометров гальки. Это изменило положение в лучшую сторону. Немалый ущерб нанесли берегозащитные сооружения, возведенные на многих участках побережья. К примеру, после строительства волноотбойных стенок и бун в Кабардинке, питание пляжа практически прекратилось, и он стал быстро исчезать. Дело в том, что обломки карбонатных пород теряют в весе до 10 % в год и при отсутствии пополнений, галька полностью истирается в течение 10 лет. В настоящее время на большем протяжении берега в Кабардинке пляжа практически нет, а его узость в межбунных отсеках и перед волноотбойными стенками создает реальную угрозу разрушения самих сооружений.

В 1942 году в устьевой части р. Мезыбь был построен мол для торпедных катеров. Таким образом, пляж оказался разделенным на две части: 0,5 км к северо-западу от мола и 0,7 км к юго-востоку. После этого основная масса песка и гальки стала накапливаться с правой стороны от устья, и пляж там быстро расширился. Южная же часть берега оказалась на голодной пайке, что привело к полному истощению пляжа. Для защиты юго-восточной части Дивноморской бухты от размыва построено 9 бун полного профиля в сочетании с волноотбойными стенками откосного и ступенчатого типа. Однако, в условиях общего дефицита наносов, пляжи в межбунных отсеках быстро истощились. В настоящее время их ширина не превышает 5-7 м, а некоторые отсеки вообще пустые.

К северо-западу от устья р.Дагомыс пляж искусственно расширен с помощью длинных бун. В результате перехвата бунами в районе Дагомыса СЗ потока наносов, низовой размыв охватил несколько километров берега. Но самый большой ущерб пляжам был нанесен строительством Сочинского порта. К 1937 году его молы были выдвинуты в море почти на 600 м, а устье реки отведено на северную сторону. Молы полностью перекрыли поток галечных и даже песчаных наносов. Уже через год с наветренной стороны молов, у санатория «Ривьера», пляж начал расширяться, а на подветренной стороне - наоборот. К 1938 году ширина пляжа южнее порта сократилась до 5 м, а в 1940 году он полностью исчез по длине берега около 2 км. Размыв быстро распространялся в сторону Адлера, где резко активизировалась абразия и начались оползни. К 1950м годам голые отвесные обрывы уходили в море на глубину 2-3 м. Лишенный опоры берег быстро пополз к морю, и вместе с ним двинулись целые дома и улицы. Пришлось срочно сооружать подпорные и волноотбойные стенки, буны и подводные волноломы. В конечном итоге с помощью железобетона «укрепили» почти 30 км берега, то есть по всей длине потока наносов. Однако такой метод оказался неудачной затеей, и защита Сочинского берега как была, так и остается нерешенной задачей.

Изъятие песка, интенсивная застройка, неграмотное возведение берегозащитных конструкций, сооружение молов Сочинского порта в 1938-40 гг, строительство железной дороги Туапсе-Адлер -привело к нарушению естественного потока наносов, условий эоловой аккумуляции, активизации абразионно-оползневых процессов на многих участках, усилению абразионных процессов. Как следствие, происходит размыв пляжей и коренного берега. Активизация и усиление этих процессов, нанесли огромный ущерб окружающей среде и хозяйству населения, что повлекло за собой необходимость возведения берегозащитных сооружений - создания техногенной береговой линии.

Итак, главными способами антропогенно-техногенного воздействия на Черноморское побережье Краснодарского края являются:

- выемка инертного материала из русел и пойм рек, береговой зоны;

- зарегулирование речного стока;

- интенсивная застройка;

- неграмотное возведение берегозащитных сооружений;

- рискованное строительство в прибрежной полосе техногенных сооружений, приводящее к нарушению литодинамики наносов, и как следствие деградации пляжей

Среди применяемых берегозащитных конструкций, на Черноморском побережье возводились следующие сооружения и их сочетание:

Волноотбойные стенки - это сложное гидротехническое сооружение из железобетона с глубоко заложенным фундаментом, многоступенчатым профилем и фигурным козырьком. Существуют конструкции перфорированных стенок. Основное назначение стенок - они должны принимать на себя и гасить энергию прибойного потока. В этом смысле их природным аналогом является клиф или береговой обрыв. С той лишь существенной разницей, что обрыв имеет практически бесконечный фундамент. Наиболее распространенные типы подпорных и волноотбойных стенок. а- стенки с узкими бермами; б-стенки с широкими бермами; в- стенка, защищенная от подмыва основания дамбой из наброски бетонных массивов.

Наиболее существенные недостатки волноотбойных стен состоят в неспособности длительное время сдерживать удары волн (Рисунок 6).

Рисунок 6 - Волноотбойная стенка. Участок пос. Шепси- пос. Магри

На берегах с галечными наносами самые прочные стенки выходят из строя через 10-15 лет, то есть раньше расчетного срока амортизации, т к у приглубых берегов сила гидродинамического удара волн о вертикальные препятствия может достигать очень большой величины. Если отсутствует широкий пляж, действие прямых ударов значительно возрастает за счет бомбардировки поверхности стенок каменным материалом.

Подводные волноломы - как следует из названия, призваны "ломать" волну, то есть принуждать ее разрушаться на некотором удалении от берега. Конструктивно они напоминают обычные затопленные стенки вертикального или наклонного профиля. Волноломы могут быть закрепленными и подвижными, проницаемыми и непроницаемыми. Иногда, переднюю грань волнолома изготавливают из крупного камня неправильной формы. Такая крупнопористая конструкция рассредоточивает пик давления при ударе гребня. Одновременно ослабляется эффект гидростатической потери веса волнолома в воде, и поэтому волнам гораздо труднее сдвигать отдельные элементы волнолома. Из недостатков прежде всего то, что эти сооружения не гасят волны до такой степени, чтобы надежно защитить берег. На берегах с крутым дном штормовые волны подходят к волноломам практически с той же высотой, что и на глубокой воде. Поэтому они легко преодолевают гребень и сохраняют при этом свою энергию. Натурные наблюдения показывают, что высокие волны, как бы "спотыкаясь" на волноломе, с еще большей яростью устремляются к берегу. У отмелых берегов подводные волноломы могут уменьшать приток энергии волн, но при этом увеличивается их воздействие на дно перед сооружениями. При таком искусственном смещении линии обрушения волн быстро размывается дно перед волноломом, и он вскоре выходит из строя.

Буны или волнорезы - похожи на небольшие молы, выдвинутые перпендикулярно берегу на несколько десятков метров в море. Поэтому на участках, где есть вдольбереговой поток, они препятствуют свободному перемещению пляжных и донных наносов, вызывая выдвижение берега в межбунных отсеках и с наветренной стороны. Такая способность стала одной из основных причин их широкого распространения в морской берегозащите (Рисунок 7).

Рисунок 7 - Каменные и бетонные буны. Пос. Магри (фото автора)

Конструктивные особенности бун весьма разнообразны. Есть однорядные и двухрядные, свайные и из сборного железобетона, на колоннах-оболочках и из призматических блоков. Существуют ячеистые и ряжевые, асфальтобетонные и сетчатые буны. Сооружаются как под прямым, так и под острым углом к берегу. Основное назначение бун - накопление или удержание пляжных наносов в межбунных отсеках. Длина зависит от типа берега: на песчаных они выдвинуты в море на 150-300 и даже 400 м; на галечных - в среднем на 60-80 м. Буны могут применяться в сочетании с волноотбойными стенками и подводными волноломами. Правильно сконструированные буны могут замедлить и даже полностью прекратить движение пляжных наносов вдоль берега. В результате этого в межбунных отсеках накапливается пляж, который защищает берег от волн. Однако такое их действие имеет обычно временный и локальный характер, так как они способны относительно эффективно "работать" только там, где построены. Поскольку буны прерывают вдольбереговой конвейер пляжных наносов, то неизбежно возникает подветренный или низовой размыв. Обычно этот процесс охватывает берег на многие километры ниже по ходу потока наносов. Чтобы предотвратить размыв приходится строить все новые и новые сооружения.

Кроме берегозащитных сооружений, для восстановления пляжей производится отсыпка материала и попытки создания искусственных пляжей.

4.2 Современные методы защиты берегов. Мировой опыт

Современное рациональное решение проблемы размыва берегов состоит в комплексном подходе к морским берегам как сложной природной системе. Нельзя вести эффективную борьбу с их разрушением , опираясь исключительно на достижения современной гидротехники. Эта проблема в большей степени географическая. Что касается техники, то она должна служить только средством достижения цели. Это означает, что разработка и проведение берегозащитных мероприятий должны основываться на методологическом аппарате географических дисциплин и методах географического анализа. В решении вопросов целенаправленного преобразования природы, в частности, в берегоукреплении, только специальные дисциплины (геоморфология берегов, инженерная морфодинамика, гидро- и литодинамика прибрежной зоны моря и др.) способны принимать обоснованные решения не только в теоретическом осмыслении проектов, но и в их реализации на практике. Разумное вмешательство в береговые процессы подразумевает обязательное согласование природных и технических элементов в виде единой оптимизированной системы. Проектирование и строительство берегозащитных комплексов должны охватывать, по крайней мере, литодинамические системы или ячейки, которые обладают автономным режимом динамики и развития, а также имеют собственный баланс наносов. На участках, где есть вдольбереговое перемещение наносов, следует отказаться от порочной практики локальной защиты, так как неизбежные при этом изменения смежных участков и всей системы в целом только усложняют решение проблемы. Современные методы и технологии берегозащиты основываются на сформулированных много лет назад Ван Виерлингом ряде положений, не потерявших своей ценности и в наши дни:

- что бы вы ни строили, делайте так, чтобы волны и течения не развивали свою полную силу при встрече с сооружениями;

- избегайте локального подхода к проблеме. Мыслите максимально широко. Правильнее решать задачу сразу для десятков километров, чем для десятков и сотен метров;

- изучите море и прилегающую сушу "вдоль и поперек", представьте себе не только, как

природные факторы могут влиять на сооружения, но и наоборот, какие изменения они могут вызвать в окружающей среде;

-"защита " берега не должна быть только защитой [5].

Существуют следующие современные методы и технологии берегозащиты:

- Прерывистые волноломы

Эффективность прерывистых волноломов определяется, например, их способностью снижать энергию волн в заданном пространстве. В результате этого, между берегом и сооружением создается волновая тень и происходит аккумуляция наносов. В одном случае образуется выступ или салиент, а в случае соединения аккумулятивной формы с берегом - перейма или томболо. Использование прерывистых волноломов позволяет добиться положительного эффекта в стабилизации пляжей на весьма протяженных участках. Прерывистое крепление получило широкое распространение в практике берегозащитных работ за рубежом. Метод достаточно эффективен и позволяет при необходимости сформировать или расширить пляжи для рекреационных целей. В середине 60-х годов прерывистые волноломы стали широко применяться в разных странах, причем темпы их строительства с каждым годом увеличиваются.

В США первый прерывистый волнолом был построен в 1988 году для защиты пляжа на оз. Эри. Также, волноломы применяются в Японии, Испании, Сингапуре, Франции и др. Относительно высокая их эффективность заключается в способности накапливать и удерживать пляжный материал в волновой тени путем изымания наносов из потока. Это установлено на многих примерах, в частности, в Японии, где берега длительное время укреплялись различными типами бун, морских стенок и т.п. В Италии с помощью волноломов защищены десятки километров размываемых берегов. По сравнению с другими типами жестких конструкций, они позволяют защитить берег до того момента, как аккумуляция наносов приведет к расширению пляжа. Если ширина пляжа недостаточна для полного гашения волн, а его расширение представляет определенные трудности. Хорошие результаты дает наброска природного камня в виде откоса, она создается в тыльной части пляжа и весьма эффективно «работает» против волн, не вызывая такого отрицательного явления как отражение прибойного потока . При необходимости сохранить пляж на участках берега с потоком наносов применяют каменно-набросные буны и шпоры. В отличие от своих железобетонных прототипов, они более эффективно удерживают наносы за счет высокой шероховатости боковых граней.

- Синтетические материалы.

В последние годы наблюдается тенденция к более широкому применению для защиты морских и речных берегов, песчаных дюн и пляжей изделий из синтетических материалов. Они имеют сравнительно небольшую стоимость, просты в изготовлении и не оказывают отрицательного воздействия на окружающую среду. Привлекательность этой технологии объясняется отсутствием во многих регионах доступных источников строительных материалов, в частности, природного камня. Среди недостатков - сравнительно низкая устойчивость к механическому износу, особенно при наличии в прибойной зоне абразивного материала ( гравий, галька, щебень ). Поэтому конструкции из искусственных тканей без защитного слоя можно применять в основном на отмелых песчаных берегах, где высота волн не превышает 1,5-2 м.

Изделия из синтетических тканей представлены одно - или многослойными мешками, матрацами, трубами и контейнерами , которые заполняются песком или другим инертным материалом, вплоть до нетоксичных промышленных отходов др. Конструкции из синтетических оболочек -это буны , шпоры , надводные и подводные волноломы и др. На берегах ,где синтетическая оболочка может истираться пляжными наносами, добавляется цементный раствор для получения «тощего» бетона. После затвердевания такие мешки принимают заданную форму и из них можно формировать любые конструкции. Матрацы применяются главным образом для укрепления склонов и дна; мешки - для защиты береговых откосов, стен и основания сооружений. Для строительства бун и погруженных волноломов применяются также специальные трубы и контейнер.

- Геозавесы

Завеса представляет собой полотно из геотекстиля, которое может устанавливаться и укрепляться на дне с помощью плавсредств и группы водолазов. Существует много способов применения геозавес для предотвращения заносимости или загрязнения акватории, контроля перемещения осадков в реках и на акваториях портов, для уменьшения поверхностной эрозии и др. Она способна эффективно перехватывать песчано-илистые наносы, которые перемещаются в придонном слое под действием течений и волнений. Таким образом можно аккумулировать материал в необходимом месте и уменьшать размыв. Успешный выбор проницаемости геотекстиля достигается тщательным изучением условий седиментации в течение определенного времени.

- Искусственные водоросли

Первый опыт для предупреждения заносимости морских акваторий был предпринят в Англии, Дании и Нидерландах в 60-х годах. В Южной Калифорнии, где вдоль берега почти на 100 миль тянется сплошная полоса бурых водорослей, сильного прибоя не бывает. Морские водоросли способны успокаивать волны. Мелкие и средние волны, проходя над такой преградой, быстро теряют энергию. Кроме того, благодаря снижению скорости волновых движений воды и течений в придонном слое, водоросли способствуют также удержанию песка. Такого рода положительные свойства водорослей были положены в основу идеи их искусственного производства. Искусственные водоросли изготавливают из полипропилена диаметром 3 до 10 мм в виде непрерывной пилообразной ленты. При необходимости ленты связывались между собой, образуя сплошной покров. В США их вначале изготавливали из каучука для гашения волн в небольших гаванях. Опыт США и ряда европейских проектов показывает, что искусственные водоросли могут успешно использоваться для защиты опор прибрежных платформ и трубопроводов и т.п. На больших глубинах волновые нагрузки и течения значительно ослаблены, что допускает снижение требований к прочности синтетических изделий. Применение искусственных водорослей для защиты пляжей пока еще сталкивается с определенными трудностями - способом их крепления ко дну. Кроме того, экспериментально не установлено заметных различий в состоянии берегов, защищенных и незащищенных искусственными водорослями. Неплохие перспективы имеет искусственная морская трава в виде матов. Они не имеют недостатков, которые свойственны искусственным водорослям и обладают более высокой устойчивостью к воздействию течений и волн. Для их установки и эксплуатации не требуется специальное оборудование и механизмы. Принцип действия заключается в снижении скорости придонных течений и переноса материала. При этом практически полностью исключается размыв дна. Одним из препятствий на пути широкого применение синтетических материалов является отсутствие надежных критериев проектирования. В последнее время оно основано в большей степени на опытных данных и интуиции специалистов, чем на строгих расчетах.

- Искусственные рифы

Первые искусственные рифы появились в начале восемнадцатого столетия. В настоящее время они есть уже в 32 странах, а в Японии, США и на Филиппинах их строительство поставлено на индустриальную основу. В некоторых случаях искусственные рифы могут использоваться как важный элемент защиты морских берегов от волн. В США существует более 100 рифов из автомобильных покрышек, которые одновременно служат нерестилищами и убежищами морским обитателям. Широкую известность получил риф «Парадис» (рай) в проливе Муррел в Южной Каролине. В 1963 году здесь было затоплено старое десантное судно, а вокруг него на песчаное дно уложено несколько сотен автомобильных шин.

Для строительства рифов использовать практически любые материалы, относительно медленно разрушающиеся в воде. Это могут быть бетонные конструкции, металлические и пластиковые модули, корпуса списанных судов, стальные сети и трубы, автомобильные покрышки, пластиковые ленты и др. Признано, что наиболее подходящим материалом являются изделия из бетона и крупный природный камень. Рифы из пористого камня созданы , например, в районе Одессы и на некоторых участках Азовского моря. Вблизи Анапы они устроены из капроновых сеток, заполненных обломками известняка. Для защиты песчаных берегов весьма эффективным способом является закрепление и наращивание дюн. Такие работы успешно проводятся, например, в районе Балтийска и на корневом участке Куршской косы. Дюны служат надежным барьером от затопления морем низменных прибрежных равнин [5].

Хорошие результаты дает управление береговыми процессами. Это регулирование вдольберегового перемещения наносов, изменение состава наносов пляжа и подводного склона, перераспределение наносов в пределах литодинамических систем, реконструкция береговой линии на основе палеографических методов и многое другое. Реставрация прошлой геологической обстановки позволяет не только понять причины и масштабы произошедших изменений берега, но и сознательно исправлять "ошибки" природы. Во многих странах защита морских берегов неотделима от завоевания у моря новых территорий. Один из первых рукотворных островов был построен ацтеками еще ХШ веке на оз. Текскоко. В настоящее время в различных уголках Мирового океана существует множество подобных образований. На берегах некоторых стран борьба с абразией ведется в последние годы совместно с мероприятиями по отторжению новых земель. Большое внимание этой проблеме уделяется в Японии, поскольку устойчивое развитие экономики испытывает определенности трудности из-за дефицита свободных территорий. С наращиванием прибрежной суши связано строительство новых центров туризма в Кувейте. В США за счет засыпки мелководной части залива Сан-Франциско образована территория площадью около 1000 га. В заливе Гуанабара (Бразилия) таким способом была увеличена площадь города Рио-де-Жанейро и построен крупный аэропорт. Создание искусственных прибрежных территорий широко практикуется в Республике Корея и Гонконге, Сингапуре и Китае, Бельгии и др. Первый опыт наращивания суши в бывшем СССР известен по Каспийскому морю. В середине 20-х годов в районе Баку была засыпана бухта Биби-Айбот (бухта Ильича) и у моря отвоевано 30 га.

Мероприятия по расширению прибрежных территорий на Черном море проводились в Одессе, Ялте, Сочи и др. Очень эффективный способ снижения абразии и размыва - искусственное улучшение баланса пляжных наносов различными способами. Ощутимый результат может быть получен за счет уменьшения потерь песка и гальки на глубину. На Черноморском побережье, например, в междуречье Мзымта - Псоу такие потери связаны с близким расположением к берегу подводных оврагов или каньонов. Для пополнения пляжных наносов, особенно на биогенных берегах, вполне целесообразным может стать искусственное разведение морских скелетных организмов [4].

5. ЭКОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЧЕРНОМОРСКОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ

С момента начала освоения и до настоящего времени, береговая зона Черноморского побережья России испытывают быструю деградацию под

действием природных и антропогенных факторов. Особенно, в последнее время, что связано с дефицитом земель под строительство в прибрежной зоне (осваиваются новые территории под строительство объектов рекреации и морского туризма, в связи с этим расширяется круг проблем, связанных с активной эксплуатацией береговой зоны моря), и возведением Олимпийских объектов, так как прибрежная зона оценивается не только с рекреационной позиции, но и с позиции источника инертного материала для нужд строительства. В связи с этим, продолжают существовать экологические риски. Экологический риск -- вероятность возникновения отрицательных изменений в окружающей природной среде, или отдалённых неблагоприятных последствий этих изменений, возникающих вследствие отрицательного воздействия на окружающую среду. Экологический риск может быть вызван чрезвычайными ситуациями природного и антропогенного, техногенного характера.

Среди факторов, провоцирующих риск на Черноморском побережье можно выделить:

- Изъятие инертного материала из русел рек и береговой зоны для различных нужд;

- строительство техногенных сооружений;

- нерациональное, интенсивное строительство в береговой зоне;

- отсутствие природоохранных и берегозащитных мероприятий в береговой зоне моря;

- «местная» берегозащита;

- прямое или косвенное воздействие на песчаные пляжи, в результате проведения различных работ как на морском дне, так и в прибрежной зоне.

Многие эколого-геоморфологические последствия и проблемы уже давно видны, среди них - усиление абразионных процессов, размыв существующих пляжей и коренного берега, нарушение литодинамических процессов в береговой зоне Черного моря. По причине неконтролируемого изъятия песка, от Туапсе до Сочи средняя ширина пляжей сократилась с 46 м в 1914 году до 8-10 м в 2005г. Резко активизировались абразия коренных берегов, и характерные для этого участка обвально-оползневые процессы. В немалой степени это связано с многолетней технической политикой защиты морских берегов различными типами железобетонных конструкций (подпорные и волноотбойные стенки, буны, волноломы, наброски фигурных бетонных массивов и т.п.). Перехват потока наносов портовыми сооружениями, бунами и волноломами стал причиной низового размыва, охватившего десятки километров ранее стабильных берега. Наиболее ярко этот процесс проявился после строительства в 30-х годах прошлого столетия молов Сочинского порта [3].

К настоящему времени от мыса Уч - Дере до устья р. Мзымта общая длина берегоукрепительных сооружений почти в 2 раза превышает длину самой береговой линии. Многие участки буквально завалены набросками фигурных бетонных массивов. Большая часть сооружений не обеспечивает эффективную защиту берега от разрушения, а лишь усугубляет этот процесс, так как в основу возведения определенного берегозащитного сооружения вкладывалась идея лишь локальной защиты какого-либо небольшого участка берега, или некомпетентное строительство. В результате, во многих местах берег совершенно непригоден для использования в рекреационных целях, особенно, вдоль линии железной дороги, строительство которой так же не благоприятно повлияло на береговые процессы в районе Туапсе-Адлера. Например, за период 1914 г до 1968 г среднее расстояние от оси железной дороги до уреза моря сократилось с 44,8 м - до 37,9 м. В настоящее время, в шторм море подступает вплотную к берегу и периодически размывает железнодорожное полотно. От мыса Уч - Дере до устья р. Псоу в неотложных берегозащитных мерах нуждается 17,3 км побережья. Пляжи на этом участке встречаются в основном в межбунных отсеках, но их ширина обычно не превышает 7-10 м. От Хосты до м. Видный пляжей вообще нет. Значительное протяжение берега подвержено оползневым процессам, особенно на участках Ахунского оползня и Бзугу, от Дагомыса до Мамайки и др. Причем, активизация оползневых процессов вызвана главным образом техногенной деятельностью [5].

Особую тревогу вызывают несанкционированные изъятия аллювия в живом сечении р. Мзымта и р. Шахе для строительных целей. По этой причине, сток речных наносов в береговую зону сократился до минимальных объемов, и его едва хватает на поддержание пляжей на устьевом участке. К юго-востоку от устья реки разрушение морского берега вообще приобрело катастрофические размеры.

Последствия антропогенного и техногенного воздействия отразились не только на восточном побережье Черного моря, но и на западном. Так, например, в 50-х годах на участке всероссийского детского центра "Орленок" сформировался самый широкий песчаный пляж на Черноморском побережье России. Его ширина достигала 70 м, и он надежно защищал от волн пологие склоны прилегающего берега, а в тыльной части пляжа даже размещались низкие дюны. Однако с течением времени пляжи заметно истощились, а на участке детского центра вообще сложилась критическая ситуация. Отчасти это объясняется неблагоприятным развитием природных факторов - истощением запасов донного песка, но главной причина - неконтролируемый вывоз материала для строительных целей. Кроме того, в тыльной части пляжа была возведена подпорная стенка набережной, и в результате отражения прибойного потока, значительное количество песка ушло на глубину, что положило начало общей деградации пляжа. В последние два года этот процесс принял угрожающий характер. После каждого сильного шторма ширина пляжа уменьшается в среднем на 3-4 метра.

В связи с таким обширным кругом проблем в аспекте деградации береговой зоны, а так же высокой степени рекреационной значимости побережья, следует привести более подробную характеристику некоторых особо ценных участков Черноморского побережья Краснодарского края.

5.1 Эколого-геоморфологическая ситуация в районе Анапской пересыпи

Основная глобальная проблема Анапы как города - курорта и центра рекреации - истощение пляжей в результате нарушения литодинамического равновесия наносов. Известно, что основным источником песка для анапских пляжей в течение многих столетий служил твердый сток реки Кубань. Еще в Х1Х столетии она впадала в Витязевский и Кизилташский лиманы. Но в начале прошлого века река окончательно отошла к Азовскому морю и пляжи лишились прежнего источника питания. Песок на пляжи поступал ранее и за счет абразии коренного берега в районе мыса Железный Рог, что подтверждается наличием на пляже железорудной гальки. Сейчас этот поток наносов практически иссяк. Причина в том, что абразионный участок отступил на несколько километров, а аккумулятивный - выдвинулся. Как следствие, береговая дуга длиной 50 км изменила ориентировку на несколько градусов по часовой стрелке. Этого оказалось достаточно, чтобы равнодействующая волнений стала близкой к нормали и преобладающим движением наносов стали поперечные миграции. В настоящее время основным источником питания анапских пляжей является выброс песка и раковинного материала с прилегающих пространств морского дна.

Долгое время с поверхности дюн вывозилось большое количество песка для строительных целей, и они стали быстро разрушаться. В немалой степени этому способствовало нарушение естественных условий эоловой аккумуляция. Песок на пляже и дюнных массивах очень мелкий и легко приходит в движение даже при ветре умеренной силы. Когда он дует с моря, песок наползает на сушу, когда с берега - возвращается на пляж.

После сплошной застройки Пионерского проспекта санаториями и домами отдыха, баланс ветро - песчаного потока оказался полностью нарушенным. Преобладающим процессом стало перемещение песка в сторону суши. Соответственно, линия уреза отступает, уменьшаются высота и ширина пляжа, а застроенные территории буквально засыпают огромные массы песка. Во время сильных штормов с нагонами заплеск прибойного потока достигает края дюнных массивов и размывает их, а пониженные участки пляжа подвергаются временному затоплению. В условиях дисбаланса эоловой аккумуляции весьма острой стоит проблема сохранения и освоения береговой полосы. Некоторые здравницы уже потеряли до 35-40 м своей пляжной полосы. Одновременно огромные массы песка буквально засыпают застроенные территории. По данным натурных наблюдений Южного отделения Института океанологии РАН, выполненных на Анапской пересыпи при ветрах с моря со скоростью 12-15 м/с, линия уреза за 8 суток может смещаться в сторону суши на 10 м или 1,2 м в сутки. При этом объем перенесенного песка на 1 км берега достигает 9,4 м3/м или 1,2 м3 / м в сутки. Сегодняшнее состояние прибрежной части Анапской пересыпи вызывает серьезную озабоченность. В условиях дисбаланса эоловой аккумуляции весьма острой стоит проблема сохранения и освоения береговой линии. По оценкам специалистов, если не будут приняты соответствующие меры, дальнейшее уменьшение ширины пляжа и активное наступление песчаных дюн может принять угрожающий характер.

Особую тревогу вызывает состояние пляжа в центральной части города. Сейчас его ширина сократилась до 10-12 м. Одной из причин стало строительство в 80-х годах подпорной стенки, которая и спровоцировала быстрое истощение пляжа. Очевидно, что этот факт, как и собственно неприятие должных мер приведет к еще большему обострению проблемы. Существует реальная угроза потери рекреационной ценности Анапского курорта. По оценкам специалистов, если не будут приняты соответствующие меры, дальнейшее уменьшение ширины пляжа и активное наступление песчаных дюн может принять угрожающий характер.

Не смотря на сокращение источников питания Анапских пляжей и угрозе биоценозам, Федеральным агентством по недропользованию решено было провести аукцион на право геологического изучения, разведки и добычи строительных песков, на участке недр размером 450 квадратных километров, расположенного в акватории Черного моря между г. Анапой и мысом Железный Рог - в связи с возросшими потребностями в строительном песке для Олимпийских объектов (Рисунок 8).

Размещено на http://allbest.ru/

Рисунок 8 - карта-схема участка акватории Черного моря вдоль побережья Краснодарского края между г.Анапой и мысом Железный Рог, для геологического изучения недр, разведки и добычи строительных песков[20]

По общему мнению, проект о добыче строительных песков для Олимпиады в данной акватории, несет катастрофические экологические и социально-экономические последствия. Учитывая общий отрицательный баланс поступления песка в в данную зону, выборка песка в прибрежной полосе в объеме 20 млн. куб. м приведет к увеличению глубин и более активному размыву пляжей и пересыпей, огораживающих лиманы от моря, усилится размыв Анапских пляжей, нарушится веками установившийся естественный профиль дна. Изменение глубин на отдельном участке приведет к переформированию структуры вдольбереговых потоков наносов всей литодинамической системы Северо-Западного участка Черного моря. Будет разрушена рекреационная основа курорта Анапа. Кроме того, около 40% участка совпадают с координатами так называемого "запретного пространства "Анапская банка", где, согласно приказу Федерального агентства по рыболовству, запрещен даже вылов водных биоресурсов, связанный с существованием в этой зоне мест нереста некоторых видов рыб, с численностью которых в бассейне Черного моря катастрофическая ситуация. А в период производства дноуглубительных работ концентрация взвесей может существенно превышать критические значения, при котором, одни биологические формы будут уничтожены полностью, другие будут находиться в угнетённом состоянии. Существует так же риск химического (возможно, радиационного и биологического) загрязнения прибрежных вод, развитию процессов антропогенной эвтрофикации.

Учитывая выше перечисленные последствия, в качестве природоохранных мероприятий предлагается осуществлять отсыпки песка для восстановления пляжей, используя мелкозернистый песок сухопутных карьеров, а компенсационные выплаты направить на развитие существующих и создание новых рыбных хозяйств, морских биологических заповедников. Хотя специалисты считают, что предлагаемыми природную среду может быть скомпенсировано лишь частично[6].

Не смотря на то, что ущерб от реализации проекта очевиден абсолютно всем, и против него выступили не только представители науки и Росприроднадзор, но и общественные и экологические организации, а так же местные жители, оппозиционные политические партии, власти Анапы и Краснодарского края, проект был все-таки подписан в реализацию.

5.2 Эколого-геоморфологическая ситуация на участке Туапсе-Адлер