Востриков Антон Владимирович
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук
Краснодар -2006
Работа выполнена на кафедре геологии и геоморфологии географического факультета Кубанского государственного университета
Общая характеристика работы
Актуальность темы исследования. В последние десятилетия берега восточной части Азовского моря испытывают все возрастающее разрушение вследствие негативного развития природных и техногенных процессов. Резко активизировалась абразия, особенно на участках, где нет пляжей или их ширина недостаточна для гашения энергии штормовых волн. В результате подрезки основания береговых обрывов из лессовидных суглинков широкое развитие получили оползни, обвалы и осыпи. Крутые участки береговых склонов подвержены эрозии, физическому выветриванию и др. Размыву подвергаются пляжи и аккумулятивные формы в виде пересыпей и кос.
Общий рост техногенного воздействия усиливает негативное развитие береговых процессов. Из-за загрязнения моря неочищенными хозяйственными и коммунальными стоками существенно снизился объем воспроизводства раковинного материала, который является важнейшей составляющей баланса наносов береговой зоны. Подъем уровня Мирового океана в значительной степени ускоряет темпы разрушения берегов.
До настоящего времени отсутствуют публикации по количественной оценке скорости абразии коренных берегов Азовского моря, основанных на математическом моделировании абразионного процесса. В данной работе предпринята попытка восполнить этот пробел.
Степень обоснованности. Прикладные аспекты диссертации связаны с разработкой научных рекомендаций по рациональному освоению, использованию и защите берегов восточной части Азовского моря от абразии и размыва. Отсутствие крупных обобщений в этой области явилось причиной существенного отставания науки от требований практики. Это относится, прежде всего, к проведению берегозащитных мероприятий. В течение многих десятилетий эту проблему пытались решить путем строительства различных типов гидротехнических сооружений (подпорные и волноотбойные стенки, буны и т.п.). Это не привело, однако, к решению проблемы.
Необходимость коренного пересмотра прежних подходов к защите морских берегов отражена в ряде постановлений директивных органов, в частности, постановлении Правительства Российской Федерации от 02.01.1992 года № 02 "О неотложных мерах по защите берегов Черного и Азовского морей от разрушения и улучшению экологического состояния прибрежных курортных зон". В решении этих вопросов большое значение имеют современные теоретические разработки по регулированию береговых процессов, использованию метода природных аналогов, моделированию морских берегов по принципам "геоники", искусственному пляжеобразованию и др.
Цель работы заключаются в установлении современных тенденций и количественной оценке динамики и развития берегов восточной части Азовского моря, прогнозу их будущих изменений в условиях новейшей трансгрессии Мирового океана. Особое внимание уделено выявлению причинно-следственных связей, ускоряющих разрушение коренных берегов и аккумулятивных форм.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
На основе обобщения имеющихся литературных и фондовых материалов, а также результатов собственных натурных и теоретических исследований автора показать роль в современном развитии береговой зоны восточной части Азовского моря природных и техногенных факторов.
Изучить причины ускорения темпов абразии коренных берегов и размыва пляжей и аккумулятивных форм.
Выявить особенности современной динамики и развития кос «азовского типа» (на примере Ясенской косы).
Провести анализ развития косы Тузла в естественном режиме, а также ее современного состояния после восстановления коренной части
На основе математической модели абразионного процесса дать количественную оценку скорости отступания коренных берегов восточной части Азовского моря
Предложить современные методы и технологии инженерной защиты абразионных берегов из легкоразмываемых пород и их природных аналогов.
Объектом исследования является береговая зона восточной части Азовского моря.
Предметом исследования выступают процессы и модели абразионных берегов, а также подходы к защите аккумулятивных берегов Азовского моря.
Методы исследования. Для характеристики современного состояния берегов использованы литературные и фондовые источники, а также материалы генеральных схем инженерной защиты берегов Азовского моря (Гипрокоммунстрой, 1982; ЦНИИП градостроительства, 1992 и др.); отчеты о научно-исследовательских работах и экспедициях ЧО ЦНИИС (в настоящее время НИЦ “Морские берега”), географического факультетов Московского и Ростовского университетов, Южного отделения Института океанологии РАН , Кубанской устьевой станции Роскомгидромета, материалы инженерно-геологических и гидрологических изысканий ОАО «Кубаньводпроект», ГУСНПП «Краснодарберегозащита». Использованы также результаты собственных геоморфологических наблюдений на различных участках восточного побережья Азовского моря (2001-2006 гг.).
Для количественной оценки изменений берегов использованы данные повторного нивелирования пляжей и промеров глубин, съемки береговой линии разных лет, результаты гранулометрического анализа проб береговых и донных наносов, крупномасштабные карты и аэрофотоснимки, а также материалы режимных наблюдений Кубанской устьевой станции и Ростовского университета (1974–1978 гг.), результаты математического моделирования и расчет параметров волн на глубокой воде и в зоне обрушения. Для прогнозных оценок эволюции берегов использован палинологический анализ позднеголоценовых толщ лиманно-дельтовых отложений, выполненный географическим факультетом МГУ.
В ходе работы над диссертацией проведены поисковые исследования и обобщение отечественного и зарубежного опыта защиты абразионных берегов из легкоразмываемых пород. Дано обоснование выбора Шиловского участка берега в качестве природного аналога для разработки типовых инженерных решений по защите абразионных берегов Азовского моря от волнового разрушения и обвально-оползневых процессов.
По полученным данным проведена верификация существующих и разработаны модели переформирования аккумулятивных форм и пляжей при ожидаемом подъеме уровня моря с учетом геолого-геоморфологических и гидродинамических условий. Новизна такого подхода предполагает взаимную корректировку результатов, полученных разными авторами. Это позволяет разработать на основе материалов натурных и теоретических исследований модель эволюции аккумулятивных форм.
Методологической основой работы является понимание ведущей роли в современной динамике и развитии берегов Азовского моря процессов абразии и биогенной аккумуляции, волнений и течений, а также колебаний уровня моря нагонного характера. Все эти процессы в зависимости от местных условий определяют масштаб и интенсивность береговых процессов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Качественная и количественная оценка современной динамики и развития берегов восточной части Азовского моря.
2. Прогнозная модель развития абразионных и аккумулятивных азовских берегов в условиях трансгрессии Мирового океана.
3. Количественная оценка скорости абразии коренных берегов восточной части Азовского моря (на примере Шиловского участка).
4. Основные факторы развития и эволюции косы Тузла до и после восстановления ее коренной части.
5. Основные методы и технологии инженерной защиты берегов от волнового разрушения и обвально-оползневых процессов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Впервые для данного региона уточнены современные темпы абразии и денудации коренных берегов, сложенных слабоустойчивыми грунтами.
Построена модель переформирования рельефа и контура береговой линии в условиях техногенных нарушений экосистемы восточной части Азовского моря.
Выявлены причины низкой эффективности укрепления берегов Азовского с помощью сооружений жесткого типа (подпорные и волноотбойные стенки, буны и т.п.);
Предложены современные методы и технологии защиты абразионных берегов.
Практическая значимость. Полученные результаты исследований могут получить применение в решении ряда теоретических и прикладных задач, в частности, по организации мониторинга береговых процессов, при разработке природоохранных мероприятий; выработки общей стратегии хозяйственного и рекреационного освоения восточного побережья Азовского моря, научном обосновании технических решений по защите разрушаемых участков в условиях прогнозируемых изменений уровня Мирового океана. Весьма актуальной является выработка мер по снижению рисков хозяйственного освоения прибрежных районов.
Личный вклад автора. Автор осуществил сбор и обобщение литературных и фондовых материалов по современной динамике и развитию берегов восточной части Азовского моря за последние 50 лет. Автором разработана и апробирована математическая модель развития абразионных и аккумулятивных берегов в условиях подъема уровня Мирового океана. Дана прогнозная оценка переформирования берегов восточной части Азовского моря под влиянием природных и техногенных факторов. Предложены основные методы и технологии инженерной защиты азовских берегов от волнового разрушения и обвально-оползневых процессов.
Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на научно-практических конференциях: «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем Южных регионов России и сопредельных территорий» – XVII Межреспубликанская научно-практическая конференция (Краснодар, 23 апреля 2004 г.), «Рельеф и природопользование предгорных и низкогорных территорий» – Материалы международной научно-практической конференции (Барнаул, 3-7 октября 2005 г.), «Вестник Краснодарского регионального отделения Русского географического общества» (Краснодар 2005 г.), «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» – Материалы XIX межреспубликанской научно-практической конференции (Краснодар, 21 апреля 2006 г.), «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» – Материалы юбилейной V международной научно-практической конференции (Астрахань, 27-29 сентября 2006 г.), «Вулканизм, биосфера и экологические проблемы» – IV международная научная конференция (Туапсе 2006 г.).