Абразия и борьба с ней

Абразия (лат. abrasio – соскабливание) – в геологии процесс разрушения и сноса суши морским прибоем. Проблема актуальна для крупных озер и водохранилищ. Волны моря, ударяясь о берег, непрерывно его подтачивают, подмывают и, таким образом, сглаживают все выступы и неровности. Таким путем вырабатывается более или менее широкая подводная волноприбойная терраса. По мере того как море проникает далее вглубь разрушаемой им суши, возрастает ширина этой террасы и уменьшается живая сила волн вследствие трения о ее поверхность. Если уровень моря повышается относительно прилегающего берега, разрушительная работа волн проникает дальше вглубь материка и ширина абразионной террасы возрастает (иногда до 10–20 км). При длительном повышении уровня моря (или опускания суши) море может далеко проникнуть вглубь материка (трансгрессия) или затопить обширные площади. Вновь поднявшаяся над уровнем моря часть суши, которая подверглась действию морской абразии, представляет собой слабо покатую в сторону моря абразионную равнину или абразионную платформу.

Интенсивность абразии зависит от степени волнового воздействия, т. е. от бурности водоема. Важнейшим условием, предопределяющим абразионное развитие берега, является относительно крутой угол исходного откоса (больше 0,01) прибрежной части дна моря или озера. Абразия создает на берегах абразионную террасу или бенч (англ. bench), и абразионный уступ или клиф (рис. 3.6). Образующиеся при этом в результате разрушения горных пород песок, гравий, галька могут вовлекаться в процессы перемещения наносов и служить материалом для образования береговых аккумуляторных форм. Часть материала сносится волнами и течениями к подножью абразионно-подводного склона, образуя прислоненную аккумуляторную террасу. По мере расширения абразионной террасы абразия постепенно затухает (так как расширяется полоса мелководья, на преодоление которой расходуется энергия волн) и при поступлении наносов может смениться аккумуляцией.

Рис. 3.6. Абразионное развитие берега

На склонах искусственных водохранилищ, уклоны которых в прошлом формировались иными, не абразионными факторами, темп абразии особенно высок – до десятка метров в год.

Абразия берегов, то есть разрушение их волнами, возможна на морях, озерах, водохранилищах там, где с суши поступает не слишком много наносов в виде твердого стока рек. В противном случае, характерном для дельт, происходит накопление обломочного материала, выдвижение линии берега в сторону моря. Этот процесс также неблагоприятен для хозяйства, однако имеет меньшее значение, поскольку выдвигающиеся берега неудобны для строительства и практически не освоены.

Набегающие на берег волны ударяют в него с силой до 70 т/м2, смывают рыхлый материал и перемещают его вдоль берега. Постепенно вырабатывается подводная терраса, ограниченная со стороны берега абразионным уступом. Скорость абразии (отступания прибрежного уступа) и продолжительность периода выработки равновесного профиля зависят от прочности пород, слагающих берег, от энергии волн, их направления и повторяемости. Энергия волн пропорциональна квадрату их высоты; основной объем абразии выполняют крупнейшие волны. В реальных условиях добавляются эффекты приливных и нагонных колебаний уровня моря, его длительных изменений, гашения волнения морскими льдами, изменения объемов обломочного материала, поступающего с суши и т. д.

В высоких широтах преобладает активная абразия. Главной причиной ее является относительная скудность поступления обломочного материала с суши. Особенностями берегов Северного Ледовитого океана является возможность термической абразии, помимо механической, а также их относительно молодой «динамический возраст», равный иногда лишь 0,1–0,2 от «динамического возраста» берегов безледных морей. Характерная скорость абразии здесь 4–6 м/год, наивысшая – до 55 м/год. Эти показатели не очень велики, но, если учесть долю времени, когда прибрежные акватории свободны ото льда, скорость абразии оказывается в 3–4 раза выше, чем в более низких широтах с их существенно более суровым «волновым климатом». В средних широтах преобладают берега, где нет активной абразии, и происходит, в основном, вдольбереговое смещение наносов. В низких широтах, где особо велик твердый сток рек, преобладают процессы накопления обломочного материала у берегов, их выдвижение в сторону.

Причины усиления абразии берегов делятся следующим образом:

1. За счет повышения уровня океана или локального опускания дна – 30–35 %;

2. за счет климатически обусловленного усиления течений в устьях бухт и заливов –20 %;

3. За счет антропогенного вмешательства в естественный ход процессов в прибрежной зоне – 45–50 %.

Абразия берегов происходит также на крупных озерах и водохранилищах. Состояние берегов озер обычно близко к равновесному, вдольбереговые потоки наносов слабы вследствие малой энергии волн. Абразия активизируется, в основном, повышением уровня вследствие увлажнения климата или подпора плотиной. Еще более сильна абразия на водохранилищах, берега которых геоморфологически молоды и практически никогда не станут зрелыми, равновесными, поскольку для этого требуется больше времени, чем будут существовать водохранилища. Рабочие колебания уровня равнинных водохранилищ находятся в пределах 3–8 м (близко к размаху приливно-отливных колебаний уровня морей), горных – до 50–80 м. Высота волн на водохранилищах ниже, чем в морях; максимальные значения на водохранилищах бывшего СССР – до 4 м, чаще в пределах 2–3 м. В первые два–три года существования водохранилищ скорость отступания берега достигала 50 м/год на Цимлянском и Красноярском, 30 м/год на Каховском водохранилище, в первые 10 лет – до 20 – 25 м в степной зоне, 4–6 м в лесной зоне, в первые 17–35 лет средняя скорость на Цимлянском, волжских и Новосибирском водохранилищах – 1–5 м/год. Во многих случаях на абразионном уступе начинаются оползневые, а в зоне распространения многолетней мерзлоты – обвально-плывунные процессы, ускоряющие отступание берега. Термоденудационный берег на Братском водохранилище у пос. Артумей отступил за 1962–1967 гг. на 759 м, до 435 м за год и до 150 м за сутки.

Мероприятия по борьбе с морской абразией.

Выше уже отмеча­лось, что важнейшим условием, предотвращающим разрушения мор­ского берега от волнового воздействия, является сохранение пляжа. При наличии пляжа достаточной ширины (более 20 м) энергия штор­мовых волн практически полностью гасится в его пределах. Практи­ка показывает, что это условие нередко не выполняется, в частности происходит изъятие песчаного и гравийно-галечного материала пляжей для строительных целей. Например, в недалеком прошлом на отрезке протяженностью 100 км между городами Туапсе и Адлером за год на пляж из горных рек поступило 170 тыс. м3 гальки, а потери составляли 320 тыс. м3 (изъятие галечника для строительства).

Ослабляют процессы формирования пляжа и другие причины, пример, неправильное заложение портовых и. берегоукрепительных сооружений, изменяющих установившиеся пути движения морских донных осадков.

Важнейшей задачей в борьбе с абразией морского берега является возведение защитных инженерных сооружений: пассивных и активных.

К пассивным относятся берегоукрепительные сооружения, которые принимают удары морских волн на себя и временно задерживают разрушение берега (волноотбойные стены, набережные, каменные наброски, прямые и ступенчатые откосные сооружения, волногасящие бермы из фигурных массивов и т. д.).

Эти сооружения, как правило, недолговечны, в особенности на крутых берегах. Например, имеются примеры разрушения набережных через 8—10 лет после их возведения.

В состав берегозащитных сооружений активного типа входят сооружения, которые служат не только для гашения энергии волн, но и для накопления и удерживания наносов, слагающих пляж. С их помощью человек активно вмешивается в берегоформирующие процессы. Главнейшие представители пляже удерживающих сооружений — буны и подводные волноломы.

Буны — поперечные бетонные массивы, дамбы из каменной на­броски и др., устанавливаемые под прямым углом к линии берега. Их назначение — прервать вдольбереговое перемещение наносов и способствовать их накоплению на берегу. За счет это­го образуется (или стабилизируется) пляж необходимой ширины. Расстояние между бунами принимается равным не менее одной длины буны.

Волноломы — это дамбы из каменной наброски или массивы бетона, которые, в отличие от бун, создают параллельно защищаемому берегу на расстоянии 30-40 м от него и на глубине от 2 4 м. В необходимых случаях устраивают несколько параллельных рядов волноломов. Их назначение формировать и удерживать пляжевые наносы.

В настоящее время общей тенденцией морской берегозащиты является переход к комплексной инженерной защите морского берега сочетающей одновременное возведение бун, волноломов, волноотбойных стен, а также периодическую подсыпку пляжей песчано-щебенистым материалом. Обязательны профилактические меры на­пример, регулирование стока рек, впадающих в море, для увеличения объема наносов, сохранение естественного дернового покрова, деревьев и кустарников в береговой полосе, примыкающей к пляжу другим берегозащитным сооружениям.

Поиск по сайту: