EOLIAN MORPHOGENESIS IN COASTAL ZONE OF THE SOUTHEASTERN BALTIC SEA
E.N. BADYUKOVA, L.A. ZHINDAREV, S.A. LUKYANOVA, G.D. SOLOVYEVA
Summary
The process of aeolian sand carrying out from the sea beach and formation of the aeolian features in the coastal zone of Curonian Spit is considered. The dependence is revealed between the quantity of materials transported by wind upon the composition of substratum and angle of wind approach to shoreline. Several coastal sites are distinguished there with different direction and force of the wind-sandy flow.
УДК 551.435.3 ^ 551.438.5:628.39(262.54)
© 2012 г. Н.А. БОГДАНОВ
ДИНАМИКА БЕРЕГОВ ТЕМРЮКСКОГО ЗАЛИВА И ОПАСНОСТЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АЗОВСКОГО И ЧЕРНОГО МОРЕЙ
Аварии на морском, особенно нефтеналивном, транспорте, сбросы хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, как правило, плохо очищенных от загрязняющих веществ (ЗВ), безответственное обращение с твердыми и жидкими отходами, застойные гидродинамические явления на мелководьях - весь комплекс негативных антропогенных воздействий и природных факторов угрожает биоразнообразию при-брежно-морских экосистем и снижает качество ресурсов водоемов.
Риски такого рода характерны и для Темрюкского залива Азовского моря, на берегах которого размещаются станицы, винодельческие хозяйства, здравницы, спортивные, туристические и др. комплексы. В кутовой части асимметрично вогнутой на ЮВ береговой дуги расположился древний порт-крепость "Темрюк" - основной источник ЗВ на морском берегу и в устье р. Кубань. Токсическое воздействие антропогенных факторов в периоды развития определенных гидро- и литодинамических режимов таит опасность загрязнения прилегающих морских акваторий.
Проработка сценариев загрязнения береговой зоны в результате аварий и непродуманной хозяйственной деятельности опирается на расчеты составляющих прибрежного потока волновой энергии (Эп - нормального, Эт - вдольберегового и Эо - их результирующей). Среднемноголетние годовые и сезонные их характеристики во многом определяют морфодинамику и тенденции перераспределения вод, наносов и ЗВ. Поток Эп контролирует величины лобовых волновых нагрузок, дифференциацию абразионной опасности на берегах, интенсивность поперечной подачи наносов с глубины к урезу воды. Потоки Эт - изменчивость мощности и направления вдольберегового переноса энергии и вещества (рис. 1).
Значимость такой диагностики возрастает в связи с грядущей реконструкцией порта "Темрюк" и расширением перевалочных площадей под пищевое и парфюмерное масло, нефтехимию, сыпучие материалы и комовую серу Астраханского газового комплекса. На подходах к порту для проводки крупнотоннажных судов планируется дноуглубление с 5.5 до 6.4 м.
Объект исследования - берега Темрюкского залива между прикорневым участком косы Чушка в Керченском проливе, мысои Ахиллеон - на западе и станицей Перекопская - на востоке. Протяженность объекта ~70-80 км. Современное состояние берегов подробно изучено Р.Д. Косьяном и М.В. Крыленко [1].
1^15 б [^П 7 Г319 ГЕП./0 ЕЮ^ Щ« [ЗИ^
Рис. 1. Тенденции современной динамики берегов Темрюкского залива: безледный период 1979-2006 гг. (эффективные скорости ветра У10 > 5 м/с)
Среднемноголетние годовые составляющие прибрежного потока волновой энергии, Т (м/с): 1 - результирующая по береговым районам (Эо), 2 - поперечная: эпюра на внешней границе волноприбойной зоны, отнесенная к 1 пог. м длины береговой линии (Эп = (3.7-18.8) х 104), 3-7 - вдольбереговые: на 1 м ширины волноприбойной зоны (Эт = (0.1-8.1) х 103): 3 - 0.1-0.5, 4 - 0.5-1.0, 5 - 1-2.5, 6 - 2.5-5, 7 - 5-8.1; 8 - гипотетические, многолетне устойчивые зоны прибрежных циркуляций (вод, наносов и загрязняющих веществ); 9 - изобаты, м; элементы морфологии и типы берегов (по [1]): 10 - полузакрепленные дюны из ракушечного детрита с кварцевым песком, 11 - абразионно-обвальные и оползневые участки, 12 - аккумулятивные и стабильные пляжи; 13 - роза ветров, %; 14 - береговые участки расчета; 15 - станицы
Абразионно-оползневые и осыпные берега западного (от порта) сектора залива осложнены оврагами, промоинами и сложены как легко размываемыми лессовидными суглинками, так и более плотными породами на мысах, где после штормов обнажаются участки скального и глинистого бенча. Берега с уступами высотой до 60 м разрушаются со средней скоростью 0.5-0.6 м/год. Ракушечно-песчаные пляжи, узкие (5-10 м) на участках абразии, расширяются до 20-25 м на динамически стабильных берегах пересыпей лиманов. В составе пляжевых наносов доля ракушечного детрита составляет 30-50% (до 90% в отдельных местах). Песчаный аллювий Кубани участвует в пляжеобразовании с 1909 г., когда сток реки стал осуществляться непосредственно в море через Петрушинский рукав. К 1954 г. граница прибрежных песков с донными темно-синими илами выдвинулась с глубин 4-5 м (1927 г.) мористее - до 8 м [1, 2].
Анализируя данные о состоянии берегов [1, 2] можно заключить:
1) локальная абразия в районах станицы Голубицкой и гирла Курчанского лимана связана со штормовыми нагонами (до 4.2 м);
2) местоположение зон концентрации энергии штормовых волн контролируется особенностями их трансформации на отмелом песчаном взморье;
3) современная аккумуляция проявляется в следующих особенностях динамики берегов: а) формирование ракушечно-песчаных полузакрепленных дюн (высотой до 5 м) на абразионном берегу у станицы Кучугуры (участок максимального лобового воздействия потока Эп); б) выдвижение в море устьевых баров и сложно расчлененного протоками конуса дельты Кубани (устье Петрушинского рукава: илы, пески, раку-ша, галька); в) донная аккумуляция на Чайкинском мелководье (спровоцирована возведением молов Глухого канала порта) и у мысов Ахиллеон, Каменный, Пеклы (при отрыве циркуляционных вихрей). Основная масса ракуши выбрасывается волнами со дна при штормовом размыве сложенных ею подводных банок.
По поводу прибрежной динамики залива единого мнения нет:
1) А.Ф. Флеров [3] полагал, что вдольбереговые вещественно-энергетические потоки устремляются от середины береговой дуги в разные стороны - на СЗ и СВ;
2) А.И. Симонов [4] утверждал: вдоль берегов всего залива существует единый поток энергии, направленный на запад (с учетом преобладания восточных и СВ ветров);
3) Данной точки зрения придерживались В.Л. Болдырев и Е.Н. Невесский [2] (на основе результатов промерно-грунтовых работ). В выявленном ими однонаправленном Западном Темрюкском потоке наносов (восточный сектор береговой дуги - коса Чушка) происходит дифференциация песков кубанского аллювия по крупности, удельному весу и минералогии частиц.
Однако особенности распределения песков, возможно, связаны и с диффузией наносов вдоль берега [5].
Основа разногласий может заключаться в многолетней изменчивости вектора результирующей направления ветра (рис. 1).
За последние 70 лет доли ветров от З, ЮЗ и В возросли, а повторяемость других направлений снизилась. Аналогичные изменения структуры розы ветров характерны и для Юго-Восточной Балтики [6]. Среди ветров морских румбов воздействие СВ-В и ЮЗ-З-СЗ воздушных потоков в районе порта "Темрюк" почти одинаково (35 и 37%, соответственно). Доля участия северного ветра, направленного здесь по нормали к берегу, достигает 11%. При таких особенностях ветрового воздействия в прибрежной акватории залива решающее значение в направленности потоков энергии Эт и в характере прибрежных циркуляций вод, наносов и ЗВ приобретают конфигурация береговой черты и рельеф дна. Зона разрушения максимальных волн, ограниченных по высоте мелководностью водоема, располагается на глубинах 1-3.5 м.
Тенденции динамики выявлены нами расчетами, результаты которых хорошо согласуются с приведенными выше особенностями современного состояния берегов залива. Сопряженный анализ соотношений потоков Эт и Эп с морфологическими и литологическими особенностями береговой зоны позволяет прогнозировать разнос ЗВ по акватории при различных динамических режимах.
В расчетах использована ветроэнергетическая методика В.А. Совершаева [7], хорошо зарекомендовавшая себя в Арктике, на берегах Японского и Балтийского морей [5, 6]. Ее применение обусловлено: а) отсутствием репрезентативных волномерных наблюдений; б) надежностью и достоверностью результатов, применительно к берегам бесприливных морей; в) учетом соотношений между скоростью ветра и параметрами возбуждаемых им волн (ошибка расчетов - не более ±5%) [5-7].
В основу предварительных построений и угловых измерений легли топографические и навигационные карты масштабов 1 : 200000 и 1 : 500000 (любезно предоставлены В.И. Мысливцом; в сборе исходных данных участвовали В.П. Сотсков и Д. Корзи-нин). В работе использованы стандартные таблицы повторяемости скоростей ветра по румбам за репрезентативный 30-ти летний период 1976-2006 гг. Среднемноголетняя продолжительность безледного периода в районе порта - 295 суток (среднемноголет-ние данные гидрометеорологических наблюдений станции "Темрюк-порт" за период 1976-2006 гг. заимствованы из официального сайта Росгидромет, http://meteorf.ru). Поправки введены в расчеты с учетом следующих факторов: корректировки направления на истинный север, изгиба береговой линии, шероховатости подстилающей поверхности, высоты станции над уровнем моря, перекрытости берегом энергетически эффективных ветров морских румбов и соотношения температур воды и воздуха в периоды расчета. Анемометрическая скорость ветра приведена к истинной (на высоте 10 м, V10). Максимальная длина разгона волн согласована с конкретными природными условиями - размерами водоема, изгибами береговой черты; наличием отмелей, островов и кос по сектору разгона, влияющих на ветро-волновые энергетические параметры и др. Наносодвижущий и рельефообразующий эффекты волн и течений,
Керченсю пр-в
Керчен( Пр-Е
А
Б
'9и'10 1 |
Голубящая 1ЮрТ I лиман
ТемрюккУР'ганский
Ш1 Е32 ЕЗз Щб 07 Н8 Щ]9 И 10 Щ]12
Рис. 2. Тенденции прибрежной динамики Темрюкского залива в 1976-2006 гг.: А - эффективные в декабре и Б - штормовые за год скорости ветра (>5 и 15 м/с, соответственно)
1, 3-10 соответствуют 1, 3-5, 10-15 на рис. 1; 2 - Эт <
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.