научная статья по теме КРОССАКВАЛЬНЫЕ ЛИТОДИНАМИЧЕСКИЕ СВЯЗИ КАК ФАКТОР ЭВОЛЮЦИИ БЕРЕГОВЫХ ЗОН УЗКИХ МЕЛКОВОДНЫХ МОРСКИХ АКВАТОРИЙ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «КРОССАКВАЛЬНЫЕ ЛИТОДИНАМИЧЕСКИЕ СВЯЗИ КАК ФАКТОР ЭВОЛЮЦИИ БЕРЕГОВЫХ ЗОН УЗКИХ МЕЛКОВОДНЫХ МОРСКИХ АКВАТОРИЙ»

ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН Том 4, №1, 2008, стр. 34-41

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 551.351.2(262.54)+551.462.32(262.54)

КРОССАКВАЛЬНЫЕ ЛИТОДИНАМИЧЕСКИЕ СВЯЗИ КАК ФАКТОР ЭВОЛЮЦИИ БЕРЕГОВЫХ ЗОН УЗКИХ МЕЛКОВОДНЫХ МОРСКИХ АКВАТОРИЙ

© 2008 г. Ю.В. Артюхин1

На основе многолетних исследований береговых процессов в проливе между косой Бирючий остров и Арабатской стрелкой (северо-западная часть Азовского моря) и в Керченском проливе показана роль потоков пляжеобразующих наносов, пересекающих подобные акватории, в развитии рельефа противоположных берегов. Выявленный тип литодинамических связей разных частей береговой зоны назван кроссаквальным. Анализ перестроек берегового и донного рельефа Керченского пролива за длительный период позволил сделать вывод о целесообразности реализации Россией и Украиной совместных программ наблюдений и комплексного хозяйственного освоения береговой зоны пролива как целостной системы.

В основах учения о развитии морских берегов используется понятие угла подхода волн к берегу ф [1]. Этот параметр может изменяться от 0 до 90°, при этом максимальный расход наносов вдоль берега, как считал В.П. Зенкович, обеспечивается при ф ^ 45°. В.М. Пешков [2] отмечает, что, согласно позднейшим зарубежным исследованиям, оптимальные условия вдольбере-гового переноса соответствуют ф = 40°.

В условиях нормального (ф ^ 90°) подхода волн к берегу у дна возникает положительная (направленная к берегу) асимметрия придонных переносных скоростей, обеспечивающая условия подачи наносов со дна на берег. Перемещение наносов в противоположном направлении, от берега в море, анализируют лишь в случае возникновения компенсационных течений и рассматривают как фактор потери наносов береговой зоной. Между тем в природе существуют участки побережья, развитие которых происходит в условиях кроссаквальных литодинамических связей. При такой схеме наносы перемещаются с одного берега на противоположный поперек простирания проливов и узостей разных генетических и морфологических типов. Разумеется, это частный случай берегового процесса, но важность его несомненна в связи с народно-хозяйственной значимостью узких мелководных акваторий.

Большая часть проливов, горловин лиманно-лагунных систем играет важную роль в морской

1 Государственное унитарное специализированное научно-производственное предприятие «Краснодарберегозащи-та», Краснодар.

деятельности. Достаточно упомянуть, например, горловины Таганрогского (Азовское море), Куршского и Вислинского (Балтийское море), Красноводского (Каспийское море), Джарылгач-ского (Черное море) заливов, а также устьевые зоны Днепро-Бугского (Черное море), Ейского и Бейсугского (Азовское море) лиманов.

Натурными исследованиями доказано, что в акваториях, подобных перечисленным, часто возникают условия для образования аккумулятивных форм, стремящихся изолировать их от основного водоема [1, 3]. Явление полного или частичного перекрытия горловин заливов или лагун одиночной аккумулятивной формой широко встречается в Азовском, Черном, Каспийском морях и других мелководных акваториях Мирового океана. В случае перекрытия горловины залива на противоположном берегу иногда формируются небольшие аккумулятивные формы, однако их значение чаще всего невелико.

Наглядным примером изоляции акватории парными формами является аккумулятивное обрамление устьевых зон Таганрогского залива и Днепро-Бугского лимана. Классический случай влияния парных кос описал Г. де Боер [4]. Изучив эволюцию косы Сперн-Хед в течение почти 1000 лет, он показал ее влияние на морфологию дна устьевой зоны эстуария р. Хамбер (восточное побережье Великобритании). Из-за интенсивного смещения косы вкрест простирания эстуария до 4,5-5 м/г наносы, сбрасываемые с ее оконечности, существенно влияли не только на морфологию дна, но и лито-морфодинамические процессы противоположного берега.

В природе встречаются морские проливы и узости с гораздо более сложной схемой лито-морфодинамических связей противоположных берегов. И.А. Правоторов [5], например, анализируя морские карты, показал большую активность литодинамических процессов в пределах песчано-гравийных «волн» подводной Норфолк-ской банки. Она располагается в юго-западном секторе Северного моря, при входе в Ла-Манш. А. Страйд считал, что упомянутые гряды могут передвигаться к северу со скоростью около 50-60 м/г [6]. По его мнению, материал гряд принесен преимущественно с прибрежных отмелей и даже с побережья графства Норфолк.

Сопоставляя расстояния между противоположными берегами Британии и материка с параметрами банок, нетрудно прийти к выводу, что продольные и поперечные миграции отмеченных аккумулятивных форм сказываются на ли-тодинамике как острова, так и внешней части береговой зоны континента. Запасы песчано-гравийных наносов на обширном пространстве дна Ла-Манша велики. Так, например, только в 1970-е годы ежегодно Англия добывала 8,22 млн м3, Дания - 4,6, Нидерланды - 2,4, Бельгия - 1,14 млн м3 песка и гравия [7]. Несмотря на то, что по крайней мере в течение последних 25-30 лет пески донных мезоформ используются Нидерландами для пополнения пляжей, их запасы на дне серьезно не сокращаются [8]. Именно поэтому в 1990 г. парламентом страны был принят закон о стабилизации береговой линии преимущественно с помощью искусственного пополнения пляжей и подводного склона [9]. О стабильности подводного склона, несмотря на постоянные изъятия песка, свидетельствуют сведения специалистов Берегового центра провинции Северная Голландия, сообщенные автору на семинаре в Гарлеме в октябре 2000 г.

Можно утверждать, что между берегами провинции Норфолк (Великобритания) и берегами континента существует хоть и ослабленная, но реально сказывающаяся в развитии берегов система кроссаквальных литодинамических связей. Вероятно, интенсивность таких связей возрастает в периоды ураганных штормов, подобных тому, который наблюдался в 1953 г. [10]. По свидетельству британских и нидерландских ученых шторм 1953 г. вызвал прорыв береговых валов и дюнных барьеров, но запасы наносов на подводном склоне береговой зоны острова и этой части континента возросли [11]. Это и есть прямой результат кроссаквальных литодинамических связей.

Рассмотрим примеры кроссаквальных связей, реально наблюдаемые в эволюции некоторых

участков берегов Азовского моря и Керченского пролива. В Азовском море изучена лито-морфодинамика берегов и дна пролива между оконечностью косы Федотова - Бирючий остров и Арабатской стрелкой. Пролив связывает открытую часть моря с Утлюкским заливом (северо-западная часть моря). В течение 1975-1988 гг. автор осуществил мониторинг береговой зоны оконечности косы, на подветренном берегу которой велась добыча ракуши из подводного карьера [12]. Анализ перестроек пляжа и подводного склона на 13 поперечных профилях выявил значительные потери потока наносов, огибающего оконечность косы. Сопоставление батиметрических карт Утлюкского залива и отмели косы за период 1965-1975 гг. показало, что на оконечности в зоне изгиба контура вдольбере-говой поток наносов распластывается, формируя в проливе мозаичную структуру зон аккумуляции и размыва (рис. 1). Мозаичность обусловлена взаимодействием разных гидрологических факторов - интерференцией систем когерентных волн, волновых полей и течений разной природы, вихревых образований разного масштаба, от синоптических квазирингов до вихрей Ленгмюра. Ширина пролива немногим более 12 км, средняя глубина составляет 5,9 м, максимальная 7 м.

Построенный план деформаций подводного склона за период 1965-1975 гг., для которого имелись достоверные детальные батиметрические данные, позволил оценить объемы накоплений наносов на дне пролива между косой Бирючий остров и Арабатской стрелкой. Расчеты показывают, что за этот временной интервал ежегодно накапливалось 300-330 тыс. м3 ракушечного детрита и ракуши. Следует отметить, что эта цифра характеризует максимальную активность процесса, поскольку в январе 1969 г. произошла крупномасштабная перестройка надводной и подводной частей косы Бирючий остров в результате прохождения ураганного шторма от северо-востока с очень высоким нагоном. По данным журнала экстремальных природных явлений Генической гидрометеорологической станции и результатам опроса местных жителей, большая часть косы Бирючий остров была затоплена. Сухими оставались немногочисленные участки береговых валов с отметками более 2,1 м БС (в Балтийской системе высот). Нагоном было подтоплено и обширное пространство северной части Арабатской стрелки. Можно полагать, что именно этот шторм привел к выносу и отложению в проливе значительной массы наносов.

Одновременно с мониторингом косы Бирючий остров проводили наблюдения за динамикой

Рис. 1. Схема деформаций (м) дна пролива между Арабатской стрелкой и оконечностью косы Бирючий остров (северозападная часть Азовского моря) в период 1965-1975 гг. На врезке схема района работ: А - пролив между косой Бирючий остров и Арабатской стрелкой, Б - Керченский пролив

пляжа и подводного склона на 10 реперных створах Арабатской стрелки. Анализ строения подводного склона этой аккумулятивной формы на участке, примыкающем к отмеченной выше зоне аккумуляции вдольберегового потока Бирючьего острова (берег южнее с. Счастливце-во), показал локальные отличия от участков стрелки, расположенных южнее, в пределах открытой акватории моря. В зоне влияния наносов, пересекших водное пространство от оконечности косы Бирючий остров до Арабатской стрелки, подводный склон в интервале глубин 0-2 м имеет очень малые уклоны (тангенс угла наклона отмели от 0,004 до 0,008). К северу, а особенно к югу от этой зоны повсеместно отмечается крутой склон с уклонами 0,009-0,15. Под воздействием массового сброса крупнозернистых ракушечных наносов с медианным диаметром 3-5 мм сформировалась широкая аккумулятивная ступень с 3-4 подводными валами.

Наблюдения в течение почти 30 лет показали, что в отдельные годы на подачу наносов с Би-

рючьего острова на Арабатскую стрелку реагирует не только подводный склон, но и контур береговой линии. Временами отмечалось локальное выдвижение берегов

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.

Показать целиком