CC BY
172
ЭКОЛОГИЯ
УДК 551.35
СОВРЕМЕННЫЕ БЕРЕГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ТАГАНРОГСКОГО ЗАЛИВА © 2010 г. О.В. Ивлиева, Л.А. Беспалова, П.П. Ивлиев
Южный федеральный университет, Southern Federal University,
ул. Зорге, 40, г. Ростов-на-Дону, 344090, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090,
[email protected] [email protected]
Проведено детальное геолого-геоморфологическое описание береговых обрывов на ключевых участках различных типов берега. Определен вещественный состав горных пород обнажений и пляжей побережья. Изучены современные абразионные процессы береговой зоны Таганрогского залива. В результате исследований установлено увеличение интенсивности процессов абразии, обусловленное изменением гидродинамических условий в водоеме. Дана оценка состояния и эффективности работы существующих берегозащитных сооружений.
Ключевые слова: абразия, оползни, пляж, берегозащита, гидродинамика, литодинамика, береговая зона.
The detailed description of geologo-geomorphological peculiarities of the Russian coasts of the Taganrog Bay is carried out. The grain-size structure of exposures and beaches of the coastal area is determined. The contemporary abrasion processes in the coastal zone are investigated. As a result of researches, the increase of intensity of the abrasion processes, caused by change of hydrodynamical conditions in the reservoir is revealed. The efficiency of available bank protected constructions of the Taganrog Bay is estimated.
Keywords: abrasion, landslide, beach, shoreline defending buildings, hydrodynamics, lythodinamics, shoreline.
Одним из актуальных экономических вопросов Ростовской области в настоящее время является проблема комплексного использования береговой зоны Таганрогского залива. В последние годы высказывается ряд пожеланий расширения имеющихся либо строительства новых рекреационных и других народнохозяйственных объектов. Осваиваемая территория имеет ряд проблем природного и техногенного характера. В береговой зоне залива проявляются опасные экзогенные процессы: абразия берегов, оползни и затопление прибрежных территорий [1-6].
Из общей длины побережья Таганрогского залива в пределах Ростовской области более половины заняты застройкой населенных пунктов. Обрывистые берега в результате нагонных и волновых воздействий разрушаются, бровка склона постоянно перемещается в сторону жилых массивов, угрожая обвалом. За последние 100 лет на отдельных участках берег отступил на 200-300 м, уменьшая площадь сельскохозяйственных угодий с ценными черноземными почвами, мощностью 1,0-1,2 м. Обрушения берегов в районе промышленных объектов могут нанести материальный ущерб в размере сотен миллионов рублей. При активизации обвально-оползневых процессов возникают аварийные ситуации, угрожающие не только инфраструктуре, но и жизни людей. Своеобразный комплекс природных условий и хозяйственная деятельность в береговой зоне залива определяют интенсивность протекания процессов абразии, оползневых явлений, затопления.
Усиление деструктивных процессов в настоящее время связано как с глобальным потеплением, обусловившим увеличение частоты штормовых периодов, повышение уровня моря, так и возрастающей техногенной нагрузкой. Несанкционированные разработки подводных карьеров и изъятие песчано-раку-
шечного материала на аккумулятивных формах существенно нарушают естественный баланс наносов, вызывая его дефицит в береговой полосе и уничтожение пляжей. Помимо этого опасные экзогенные процессы могут быть вызваны произвольными берегозащитными мероприятиями, которые проектируются и проводятся без учета общей береговой ситуации. Решая локальную задачу, эти сооружения зачастую резко ухудшают обстановку в береговой зоне.
Перечисленные факторы в сочетании с неблагоприятной геологической обстановкой (широкое развитие суглинистых отложений, малые мощности песков, преобладающие дифференцированные тектонические движения) предопределили дестабилизацию ситуации в береговой зоне.
Гидродинамические и литодинамические условия
Гидродинамический фактор наряду с геологическим является главным в развитии береговой зоны. Два основных направления ветров восточной и западной четвертей определяют динамику вод и интенсивность береговых процессов. Современный период отличается резко выраженными изменениями климата. Анализ ветровой ситуации на гидрометеостанциях побережья Таганрогского залива за последние 50 лет показал, что повторяемость восточных ветров уменьшилась с 50 - 55 (60 - 70-е гг.) до 32 % в 90-е гг. [7, 8]. Повторяемость западных, напротив, увеличилась до 55 %, обусловив рост количества зимних осадков, наблюдаемое в последние 15 лет, преобладание нагонных ситуаций над сгонными [8, 9]. При нагонах расчетная высота волн у берегов залива может составлять от 1,9 (п. Семибалки) до 2,3 м (г. Таганрог). При штормах нагонные повышения уровня над ординаром могут достигать 2,5 м. Наибольшая амплитуда
сгонно-нагонных колебаний уровня наблюдается в Таганроге, ее величина может составлять 5,86 м.
Режим уровней Таганрогского залива в значительной степени также подчинен ветровой деятельности, вызывающей волнения, сгоны и нагоны воды. По многолетним данным в Таганроге с 1923-1972 гг. количество сгонов (45 %) преобладало над нагонами (55 %). В современный период (1977-2003 гг.) это соотношение изменилось, повторяемость сгонов достигает 46, а нагонов - 54 %. Преобладание нагонных ситуаций над сгонными вызвало общий подъем уровня Азовского моря и Таганрогского залива. За период с 1977 по 2003 г. средний уровень моря повысился в г. Таганроге на 13,5 см (на 0,71 см в год), в Ейске - на 12,2 см (0,64 см в год). Выявлен положительный тренд уровня для всех ГМС Таганрогского залива. Общая тенденция к повышению связана с взаимодействием группы факторов - изменения водного баланса: увеличение речного стока, атмосферных осадков [9]. Подъем уровня Таганрогского залива наряду с преобладанием нагонных ситуаций может способствовать активизации абразионных и оползневых процессов, так как наиболее волноопасными для берегов залива являются волнения западной четверти. Помимо этого увеличение количества осадков приводит к интенсификации плоскостного смыва и эрозионных процессов в береговой зоне.
Особенностями литодинамики береговой зоны Таганрогского залива, несмотря на значительное поступление терригенного материала за счет абразии берегов и дна, являются дефицит седиментационного вещества, высокая активность процессов размыва и локальные участки аккумуляции в виде кос. Такая ситуация усугубляется тонкозернистостью терригенного материала, выносимого на акваторию водоема. Пес-чано-гравийные частицы в береговых обрывах северного побережья составляют в среднем 30 %, южного -10 - 13. Основная роль в переносе материала в береговой зоне Таганрогского залива принадлежит западным волнениям, определяющим итоговый перенос наносов к востоку, развитие генерального потока в береговой зоне в пределах северного побережья в направлении с запада на восток. Объем наносов, перемещающихся в генеральном направлении, уменьшается к вершине залива от 2,03 - 7,10 тыс. м3/год в районе Миусского лимана и Беглицкой косы (4 тыс. м3/год) до 0,44-0,93 на участке берега Таганрогского мыса и Куричьей косы [10].
В дельте Дона под воздействием западно-юго-западных волнений на северном участке возможно развитие значительного вдольберегового стока наносов к северо-востоку. На стыке коренного берега северного побережья и северного края дельты Дона отмечается схождение (конвергенция) вдольбереговых потоков наносов: направленного вдоль северного берега залива и вдоль северного края дельты. С разгрузкой потоков в самой северо-восточной части вершины залива может быть связана повышенная заносимость и обмеление северных приустьевых участков рукавов Дона. Вдоль южного края дельты выявлены незначительные вдольбереговые миграции и разнонаправленное вдольбереговое перемещение обломочного материала и развитие процессов размыва [11].
На аккумулятивных формах южного берега залива -косах Павло-Очаковской и Чумбурской, вдоль их западных берегов распространяются потоки наносов, направленные на северо-восток к оконечностям кос. Емкость генерального потока наносов вдоль западного берега Павло-Очаковской косы составляет 8,34 тыс. м3/год, на дистали Чумбурской косы - 3,6, величина аккумуляции соответственно 4,3 и 3,5 тыс. м3/год. На оконечности кос во вдольбереговом перемещении возрастает роль системы волн от северо-востока. Волновой сток на дистали косы Павло-Очаковской (2,6 тыс. м3/год) меньше, чем вдоль ее западного побережья. Истощение потока наносов от корня косы к дистали исключает возможность питания обломочным материалом северо-восточного берега косы, что является одной из причин размыва его прикорневой части [3, 11].
Геолого-геоморфологические особенности побережья
Тектонические процессы, определяющие опускание практически всей площади дна и берегов, обеспечивают высокую их абразию, являются ведущими, но не единственными условиями абразии берегов залива. Особенности берегов, сложенных преимущественно четвертичными суглинками и глинами, предопределили интенсивное развитие абразионных и абразион-но-оползневых процессов. В пределах Таганрогского залива выделяют три типа берегов: абразионно-обвальный, абразионно-оползневой и аккумулятивный. Побережье Таганрогского залива от границы Ростовской области с Краснодарским краем до границы с Украиной составляет около 158 км, из них на абразионные берега приходится - 57 %, оползневые -20, на аккумулятивные, представленные косами Бег-лицкой, Петрушиной, Куричьей, Золотой, Семеновой (северное побережье) и Долгенькой, Чумбурской и Очаковской (южное побережье) - 23 % .
В период экспедиционных работ на побережье Таганрогского залива в 2002-2007 гг. на участках стационарной реперной сети была произведена оценка современной скорости абразионного процесса (рис. 1).
Рис. 1. Схема стационарной реперной сети абразионных берегов Таганрогского залива
Пространственная неравномерность процессов абразии связана в первую очередь с неоднородностью геологических условий. Присутствие песчано-гли-нистых неогеновых отложений способствует широ-
кому развитию абразионно-оползневых процессов. Абразионный, абразионно-обвальный тип берега, как правило, приурочен к выходам лессовидных суглинков и скифских глин.
В пределах северного побережья Таганрогского залива от с. Весело-Вознесеновка до косы Беглица (рис. 1, репер 8-6) берег сложен преимущественно лессовидными суглинками и характеризуется интенсивными абразионно-обвальными процессами (2 м/год). Скорость абразии в 70-е гг. составляла 1,8 м/год, в 90-е увеличилась до 2,0 м/год, за 20052008 гг. составила 1,75 м/год. Только за период с 2002 по 2008 г. берег отступил вглубь суши на 8,9 м (таблица). В районе п. Приазовский также отмечаются довольно высокие скорости абразии, составившие в среднем за последние 35 лет 1,0 м/год. В районе с. Рожок развиты как абразионно-обвальные берега, так и оползневые, средние скорости абразии берегов на данном участке составили 0,5-0,6 м/год, за последние 2 года - 0,1-0,2.
Участок абразионного побережья между косами Беглицкой и Петрушиной (рис. 1, репер 5-3) находит-
ся под воздействием аккумулятивных процессов, развивающихся в пределах подводных и надводных частей указанных форм. В годы усиления западного переноса происходит сброс части наносов с дистали косы Беглицкой на участок между Беглицкой косой и Русской Слободкой. Пляжи расширяются, интенсивность волнового разрушения берегов сокращается, что и наблюдается в настоящий момент, скорости абразии не превышают 0,1-0,2 м/год. Довольно стабильными во времени скоростями разрушения берегов характеризуется участок от Русской Слободки до г. Таганрога - 0,4-0,5 м/год. Пляжи у основания обрывов маломощны и по ширине не превышают 3-4 м. Размыв берегов в пределах г. Таганрога изменяется от 0,3 до 3,0 м/год.
Восточное побережье залива от г. Таганрога до с. Морской Чулек (рис. 1, репер 1-2) характеризуется резким уменьшением скоростей абразии до 0,20,1 м/год. Это побережье находится в тени Таганрогского мыса, который защищает его от волновых процессов основных румбов (таблица).
Скорости волнового разрушения берегов Таганрогского залива, м/год
Пункт | Период наблюдения и скорость
Северный берег Таганрогского залива
с. Весёло-Вознесенка Р (1972-1977) 1,8-4,0 Р (1977-1981) 2,0-4,6 (1980-2002), 2,0 (2003-2007)-0,5-1,7
п. Приазовский Р (1972-1977), 0,7-1,8 (1980-2002), 1,0 (2003-2007)-0,6-1,7
с. Рожок Р (1972-1977) 0,4-1,0 (1980-2002)0,6 (2003-2007)-0,2-1,7
к. Беглицкая (западное основание) Р (1973-1981) 0,5-1,5 К) (1936-1973) 2,5 (1980-2002) 1,1 (2003-2007)-0,6
к. Беглицкая (восточное основание) Р (1972-1973) 0,5 (1980-2002)0,3 (2003-2007)-0,2
с. Новолакедемоновка Р (1971-1981) 0,3-1,5 (1980-2002)0,3 (2003-2007)-0,4
с. Русская Слободка Р (1972-1977) 0,00 (1980-2002) 0,0 (2003-2007)-0,0
с. Боцманово Р (1972-1977) 0,05 (1980-2002)0,05 (2003-2007)-0,05
с. Дмитриадовка Р (1972-1976) 0,05 (1980-2002)0,2 (2003-2007)-0,1
с. Новобессергеновка Р (1972-1977) 0,35-0,8 Р (1977-1981) 1,6-3,5 К (1936-1973) 1,4 (1980-2002)0,3 (2003-2007)-0,3
с. Бессергеновка Р (1972-1978) 0,05 (1980-2002)0,05 (2003-2007)-0,1
к. Куричья Р (1971-1972) 0,5-3,0(1980-2002)0,1 (2003-2007)-0,1
с. Приморка Р (1972-1978) 0,05 (1980-2002)0,1 (2003-2007)-0,1
с. Морской Чулек Р (1972-1978) 0,05 -0,2 К (1959-1972) 1,1-5,0 (1980-2002) 0,2-0,1 (2003-2007) 0,0-0,1
Южный берег Таганрогского залива
с. Займо-Обрыв Р (1972-1977) 1,3-3,8 Р (1977-1981) 1,8-5,9 К (1936-1973) 1,4
с. Павло-Очаково Р (1972-1982) 1,5-2,2 К (1952-1960) 2,7 (1980-2002)1,5 (2003-2007)-0,1-2,0
с. Семибалки Р (1974-1982) 0,2-1,5 Р (1965-1967) 0,2 К (1936-1965) 0,6 (1980-2002)0,2 (2003-2007)-0,5-1,2
Между с. Маргаритово и Семибалки Р (1973-1975) 0,5-6,0 (1980-2002)0,5 (2003-2007)-0,5-1,1
с. Маргаритово Р (1973-1982) 1,5-6,4 К (1952-1965) 1,7 (1980-2002)1,5 (2003-2007)-0,4-1,1
с. Новомаргаритово Р (1976-1978) 0,4-0,6 (1980-2002)0,4 (2003-2007)-0,3-0,8
с. Порт-Катон (восточная окраина) Р (1970-1982) 1,0-4,0 (1980-2002) 0,4 (2003-2007)-0,4-0,5
с. Порт-Катон (западная окраина) Р (1970-1974) 0,5 - 1,8 К (1971-1973) 1,5-4,0 (1980-2002)1,1 (2003-2007)-1,5-2,0
Примечание: Р - реперные данные РГУ; К - картографические данные. Цифры в скобках - период наблюдений. Жирным шрифтом указаны средняя (первая цифра) и максимальная (вторая цифра) скорости разрушения берега. Одна цифра жирным шрифтом - средняя скорость.
На южном побережье Таганрогского залива береговой уступ, созданный абразионной деятельностью моря, тянется от с. Займо-Обрыв до западной границы области (рис. 1, репер 9-14). Высота его у сёл Круглое и Стефанидинодар составляет 18,0 - 20,0 м, у с. Се-мибалки - 23,0-27, вблизи с. Чумбур-Коса и с. Порт-Катон достигает 34,0-38,0 м. В устьях рек и местах выхода овражно-балочной сети высота уступа снижается до 2,0 - 7,0 м.
Берег, сложенный лессовидными суглинками, характеризуется развитием преимущественно абразион-но-обвального типа берега. На отдельных участках в основании обрывов фрагментами обнажаются танаис-ские пески и глины мощностью от 3 до 8 м, такое геологическое строение предопределило развитие оползней. Протяжённость абразионных и оползневых берегов составляет около 46 км, из них треть - оползневые. Так, от с. Займо-Обрыв до Очаковской косы берег преимущественно представлен абразионно-обвальным типом со скоростью абразии 0,3 - 0,6 м/год, увеличиваясь в районе Павло-Очаково до 1,5 м/год (рис. 1, репер 9 - 10).
На участке от косы Очаковской до Чумбурской, с. Семибалки (рис. 1, репер 11-12) среднегодовая скорость отступания бровки обрыва составляет 0,3-0,5 м, но в период схода оползня может достигать 3,03,5 м/год. Между сёлами Маргаритово и Новомарга-ритово - Порт-Катон (рис. 1, репер 13 - 14) отмечено максимальное проявление процессов абразии -1,51,7 м/год. В основании обрывов повсеместно отмечаются пляжи шириной 7 - 10 м. Наличие в береговых обрывах песков, а также имеющее место погружение толщи песков ниже уровня моря обеспечивают развитие абразионно-оползневого берега. К западу от с. Порт-Катона до с. Молчановки оползневые массивы образуют 2-3 террасы. Поверхность оползневых террас часто разбита трещинами и балками, в годы схождения оползней отступание бровки обрыва может достигать 4 м/год.
Опасные береговые процессы и первоочередные берегозащитные мероприятия
По активности проявления абразионных процессов выделены участки со слабым и весьма слабым отступанием берегового уступа (до 1,0 м/год), средней скоростью разрушения берегов (1-2 м/год) и сильной абразией >2,0 м/год (рис. 2). Сильной абразии подвержено 29 % берега, из них половина протяженности приходится на северное побережье залива. Преимущественно большие скорости данного опасного процесса получили развитие в северо-западной части побережья от с. Весёло-Вознесенки до Рожка. Средней скоростью разрушения охвачено 29 % берега. В основном данные скорости абразии наблюдаются на северном побережье залива, от косы Беглицкой до косы Петрушино и в г. Таганроге. Слабая и весьма слабая абразионная деятельность моря в береговой зоне составляет по побережью в целом (42 %) и отмечается преимущественно на юго-восточном побережье залива от косы Очаковской до с. Займо-Обрыв.
По активности проявления оползневых процессов различают участки со слабым и весьма слабым гори-
зонтальным смещением оползня (до 0,3 м/год), средней скоростью проявления процесса (0,3-1,0 м/год) и сильной оползневой деятельностью >1,0 м/год. Сильной степени проявления оползневого процесса подвержено 44 % оползневых берегов (14 км). Самые высокие скорости оползневого процесса проявляются в пределах южного побережья от с. Молчановки до с. Порт-Катона, а также на северном побережье залива - от с. Приморки до с. Мержаново. Средней скоростью разрушения берегов в результате оползневых процессов охвачено 17,6 км берега. Эта скорость процесса наблюдалась в основном на северном побережье в пределах г. Таганрога и на южном - в районе с. Семибалки (рис. 2).
Рис. 2. Опасные экзогенные процессы побережья Таганрогского залива
Задачи берегозащиты и берегоукрепления являются ключевыми для сохранения и устойчивого развития береговой полосы и прибрежных акваторий. Протяженность защищаемой береговой полосы в Ростовской области на нынешний день составляет около 17 км. Существующие берегозащитные сооружения создавались в разное время и в большинстве своем находятся в аварийном состоянии и морально устарели.
Первоочередным объектом берегозащиты на побережье Таганрогского залива является береговая зона в пределах Таганрога. Ценность разрушаемых здесь городских земель исключительно высока. Она определяется максимально плотным расположением на них промышленных объектов, иных строений, городских коммуникаций, а также трудно поддающейся экономической оценке исторической, морально-этической значимостью. Аварийные участки, требующие первоочередных берегозащитных мероприятий, находятся в следующих населенных пунктах: Весело-Вознесенка, Приморка, Мержаново,Чумбур-Коса, Мар-гаитово, Порт-Катоне.
Состояние берега и берегозащиты в пределах г. Таганрога крайне неудовлетворительно. Применяемые защитные сооружения разнотипны (более 10 типов на 8 км берега) и не отвечают природным условиям района. Сохранность имеющихся искусственных пляжей города «Городской пляж», «Приморский пляж», «Солнечный пляж» возможно лишь при условии регулярных подсыпок песчаного материала из-за
ограниченного поступления песка с подводного склона и из береговых обрывов. Построенные повсеместно буны не выполняют своей пляжеудерживающей функции и активно разрушаются, поскольку заполнение межбунных карманов и наращивание пляжа регламентировано маломощным вдольбереговым потоком наносов. Еще менее эффективными являются сооружения вертикальных бетонных стен, особенно блочного строения. Они быстро и активно разрушаются морем (территория завода Бериева, Комбайновый завод).
Таким образом, анализ предшествующего опыта берегозащиты показал, что не все реализованные методы являются достаточно эффективными. Особенно это касается железобетонных гидротехнических сооружений: волноотбойных стенок с гладкой поверхностью, бун и прочих жестких конструкций в условиях легких суглинистых берегов и аккумулятивных форм побережья Таганрогского залива. Кроме того, использование громоздких железобетонных конструкций ограничивают возможность рекреационного использования побережья.
Учитывая благоприятные климатические условия, любой вариант берегозащитных мероприятий должен разрабатываться с учетом перспективного расширения рекреационного использования берега в будущем. В этом случае предпочтительнее выглядит бе-регозащита в виде каменных набросок, искусственных пляжей.
Литература
1. Губкин Н.М. Разрушение восточных берегов Азовского моря и возможные меры борьбы с ним // Геоморфология. 1973. № 1. С. 43-45.
2. Мамыкина В.А. Интенсивность современных процессов
в береговой зоне Азовского моря // Изв. ВГО. 1978. Т. 110, вып. 4. С. 351-355.
3. Мамыкина В.А., Хрусталев Ю.П. Береговая зона Азов-
ского моря. Ростов н/Д, 1980. 176 с.
4. Артюхин Ю.В. Волновое разрушение обвальных бере-
гов Азовского моря // Геоморфология. 1982. № 4. С. 51-58.
5. Иванов Н.И., Долженко Г.П., Кононенко А.П. Современ-
ные оползневые процессы в районе косы Чумбурской Таганрогского залива Азовского моря // Экол.-геогр. вестн. юга России. 2000. № 3. С. 62-65.
6. Ивлиева О.В., Бердников С.В. Современные скорости
разрушения берегов Российского побережья Азовского моря // Геоморфология. 2005. № 4. С. 74-82.
7. Ивлиева О.В., Сорокина В.В. Интенсивность абразии и
ветровая активность на российском побережье Азовского моря // Современные технологии мониторинга и освоения природных ресурсов южных морей России: материалы междунар. конф. Ростов-на-Дону, 15-17 июня 2005 г. Ростов н/Д, 2005. С. 72 - 73.
8. Ивлиева О.В., Сорокина В.В. Поступление эолового ма-
териала на акваторию Азовского моря // Современные проблемы аридных и семиаридных экосистем юга России: сб. науч. ст. Ростов н/Д, 2006. С. 493-504.
9. Сгонно-нагонные колебания уровня Таганрогского за-
лива в современный период / Л.А. Беспалова [и др.] // Современные технологии мониторинга и освоения природных ресурсов южных морей России: материалы междунар. конф. Ростов-на-Дону, 15-17 июня 2005 г. Ростов н/Д, 2005. С. 27 - 29.
10. Артюхин Ю.В., Мамыкина В.А. Межгодовая изменчи-
вость поступления абразионного материала в береговую зону Азовского моря и его роль в прибрежном осадконакоплении // Береговая зона моря: сб. науч. ст. М., 1981. С. 67-72.
11. Ивлиева О.В., Череватая Е.А. Динамика морского края
дельты Дона с 1927 по 2007 г. // Геоинформационные технологии и космический мониторинг: материалы II конф. 9-11 сентября 2009 г. Ростов н/Д, 2009. С. 55-56.
Поступила в редакцию_12 апреля 2010 г.
