Н. Б. Филиппов, И. А. Серебрицкий
Геологическое строение, тектонический режим и геоморфология береговой зоны Курортного района создают предпосылки для активного развития экзогенных геологических процессов, и, прежде всего, абразии (размыва) берегов и подводного берегового склона.
На всем протяжении береговая зона сформирована преимущественно волновыми процессами. Здесь выделяются выравнивающийся абразионно-аккумулятивный бухтовый и выровненный аккумулятивный тип берегов [Ионин, Каплин, Медведев, 1961]. Распределение подтипов берегов показано в табл.1.
Участок берега от пос. Репино до пос. Солнечное характеризуется наличием большого количества берегозащитных сооружений, находящихся в аварийном состоянии. Эти сооружения не только не предотвращают развитие абразионных процессов, а наоборот приводят к их активизации. Таким образом, на этом участке отмечается отступание склона уступа со скоростью до 0.1 м/год. Южная часть пляжей пос. Солнечное и г. Сестрорецк также характеризуются отсутствием абразионных процессов. Установленные скорости смещения положения уступа и береговой линии говорят о нарастании склона уступа со скоростью от 0.3 до 0.5 м/год. Береговая зона в районе м. Дубовской характеризуется наиболее активными процессами абразии. Анализ проявления абразионных процессов в береговой зоне м. Дубовской по данным дистанционного зондирования в период 2004-2014 гг. говорит о значительном разрушении и отступании уступа со скоростями от 0.3 до 1 м/год, при этом наблюдается аккумуляция материала на данном участке и увеличение ширины пляжа до 0.6 м/год. Следуемый за м. Дубовской участок береговой зоны является низменным, процессы абразии сменяются аккумуляцией. Однако, скорости размыва выступающих участков берега достигают 0.6 м/год, что обуславливает аварийность берега. В целом, средние скорости абразии в Курортном районе составляют около 0,5 м/год, максимальные до 1,1 м/год. В то же время при экстремальных штормах скорость отступания абразионного уступа может достигать 5 м за шторм, что составляет 10 м/год.
Таблица 1. Распределение типов береговой зоны в Курортном районе
Берегозащитные сооружения Курортного района задокументированы на 17 % обследованных берегов, что является довольно большим показателем и говорит о наличии проблем связанных с размывом побережья. Наибольшее количество берегозащитных сооружений расположено в пределах г. Зеленогорска, пос. Репино и на мысе Дубовской. Примерно 40% всех берегоукреплений составляют валунные буны, расположенные перпендикулярно береговой линии преимущественно на востоке г. Зеленогорска, и в пос. Репино. 43% занимают волноотбойные гранитные и бетонные стенки и откосы, сооруженные на берегах г. Сестрорецка, пос. Репино и г. Зеленогорска. Остальные 17 % берегоукреплений относятся к валунно-глыбовым отсыпкам (рис. 1).
Эффективность берегозащитных сооружений и их влияние на окружающее побережье различны. Валунные буны, широко примененные на берегах Курортного района в настоящее время в большинстве случаев не функционируют, а оказанное ими воздействие на прилегающий пляж, с подветренной стороны, как правило, отрицательное.
В результате дефицита осадочного материала на берегу и подводном береговом склоне, буны не могут в полноценно удерживать пляж от размыва, а плохая сохранность валунных бун также не дает пляжеудерживающего эффекта. В условиях острого дефицита песка за буном, по ходу движения наносов, образуется низовой размыв, приводящий в ряде случаев к размыву берегового уступа и образованию фестончатого контура берега. Буны расположены, как правило, нерегулярно, часто в количестве нескольких штук, или даже единично. Также отмечается не выдержанность интервалов между бунами и довольно большие различия в их протяженности. Результатом является существование относительно стабильного пляжа к западу от сооружения (со стороны потока наносов) и его резкая деградация к востоку. В целом, можно говорить о практически полной неэффективности валунных бун, установка которых, в большинстве случаев, приводит к негативным последствиям.
Наиболее широко распространным в Курортном районе способом берегозащиты являются волноотбойные бетонные и гранитные стенки и откосы. С точки зрения предотвращения отступания береговой линии и потери прибрежных территорий, их эффективность может оцениваться довольно высоко. Однако в ряде случаев, например, в пос. Репино, наблюдается полное разрушение бетонной стенки и размыв тыловой части пляжа и абразионного уступа. Также не выполняют своих функций волноотбойные откосы на м. Дубовской, где вымывание грунта из-под откоса привело к снижению его проектной высоты, в результате чего в нагонные штормовые воды проникают сооружение и интенсивно размывают берег. Также наблюдается значительное количество частично разрушенных волноотбойных стенок, требующих восстановительных работ. Особенности условий эксплуатации вертикальных стенок, о которые разбивается волна, передавая всю сою энергию на разрушение стенки, подразумевают возможность регулярных ремонтные работы, по сохранению целостности конструкций. Наиболее важным негативным последствием применения волноотбойных стенок является практически полная потеря вследствие их возведения рекреационного потенциала побережья. Остатки разрушенных бетонных блоков, каменные наброски и фрагменты арматуры на пляжах делают их непригодными для отдыха и непроходимыми, кроме того на участках подводного берегового склона перед такими сооружениями практически полностью отсутствует песчаный материал.
Следует отметить, что на протяжении последнего десятилетия в качестве вновь установленных берегозащитных сооружений в Курортном районе, как правило, использовались именно валунно-глыбовые отсыпки в тыловой части пляжа. Полноценно и грамотно проведенные работы по укреплению береговых уступов оказывают положительный эффект на их сохранность. Однако проведенное укрепление берега таким способом на узких пляжах приводит к полному уничтожению пляжей и окончательной потере рекреационной ценности берегов. Берегозащита подобного типа широко использовалась в пос. Солнечное, пос. Репино, г. Зеленогорске.
При выполнении актуальной оценки, состояние берегозащитных сооружений оценивалось для всех сооружений, кроме бун, по следующим категориям: хорошее (сооружение не нарушено), удовлетворительное, аварийное (разрушено) (рис. 2). Обследование показало, что ненарушенные сооружения занимают одну треть (33 %) от общего числа сооружений. Это часть сооружений в пос. Солнечное, Репино и г. Зеленогорске. Находящихся в удовлетворительном состоянии сооружений – также одна тереть (31 %). Эти сооружения выполняют свою функцию, но их целостность частично нарушена. Большинство таких сооружений расположено в г. Зеленогорске. Полностью аварийное состояние наблюдалось на 35 % сооружений. Такие сооружения чаще всего не выполняют свои функции, а их внешний вид резко снижает рекреационный потенциал побережья.
Таким образом, следует констатировать, что, современное состояние берегозащитных сооружений в береговой зоне Курортного района, занимающих до 17 % берегов главного прибрежно-морского рекреационного пространства г. Санкт-Петербурга, требует проведения срочных реабилитационных мер. Более половины сооружений обладают нарушением целостности конструкций, а почти одна треть не выполняет своих защитных функций.
В целом, система берегозащиты Курортного района морально и физически устарела, состоит исключительно из берегоукрепительных сооружений так называемого «жесткого» типа, значительно количество которых находится в аварийном состоянии и оказывает неблагоприятное воздействие на берега, снижая их рекреационную ценность. Берегозащитные мероприятия, проводимые в Курортном районе с начала 20-го века, не обладали достаточной научной базой и единой концепцией берегоукреплений, что привело к значительной деградации береговых территорий. Единственным положительными примером берегозащитных мероприятий было экспериментальное создание искусственного пляжа в пос. Комарово, где в конце 80-х годов был создан участок насыпного пляжа длиной 450 м («Комаровский берег»).
Проведенные работы в рамках создания Генеральной схемы берегозащиты позволили выделить 15 участков побережья Курортного района. Общая протяженность аварийных участков побережья составила 15.4 погонных км, что составляет почти 40 % от всей длины береговой линии Курортного района. Для девяти из выделенных участков (участки 4, 5, 6, 7, 8, 11, 12, 13), рекомендуется начать незамедлительное осуществление реализации берегозащитных мероприятий:
Аварийный участок 4 (пос. Смолячково). Участок прилегает к территории муниципального парка «Смолячково». Узкий пляж не полного профиля с валунно-галечным материалом на урезе характеризуется развитием абразионных процессов с размывом небольшого берегового уступа террасы, на которой расположен парк. Променад, идущий вдоль пляжа, частично разрушен и находится в зоне прямого воздействия штормовых волн. Узкий пляж и такая же узкая зона подводных валов, не способных гасить ударное воздействие волн, приводит к высокому абразионному воздействию на пляж на этом участке берега (рис. 3).
Рис. 3 Аварийный участок 4. Точка наблюдения 2015-569 и Точка наблюдения 2015-567
Аварийный участок 5 (пос. Молодежное). Участок расположен на мысу Лаутаранта, где происходит резкий перегиб береговой линии, и принципиальная схема переноса песчаных наносов во вдольбереговом потоке меняется. К мысу с обеих сторон прилегают довольно стабильные пляжи выпуклого профиля и с развитыми на них эоловыми формами, однако сам мыс характеризуется узким валунно-гравийным пляжем и активным размывом корней деревьев. К мысу вплотную подходит ул. Почтовая, которая обеспечивает доступность на пляж автотранспорта (рис. 4). В результате наблюдается глубокая техногенная переработка пляжа, усугубляющая негативную ситуацию с пляжами на мысу.
Рис. 4. Аварийный участок 5. Техногенная переработка пляжа на м. Лаутаранта
Аварийный участок 7 (пос. Ушково – г. Зеленогорск). Участок расположен на абразионном валунном участке берега, в восточной части прилегающем вплотную к Приморскому шоссе. На участке наблюдается практически полное отсутствие пляжа, абразионный уступ высотой до 3 м, с подмывом корней деревьев и угрозой их обрушения. Также отмечаются значительная боковая эрозия и миграция устья руч. Ушковский, впадающего здесь в Финский залив. Восточный край склона высокой береговой террасы, по которой проходит шоссе, укреплен волноотбойной стенкой, часть основания которой находится в аварийном состоянии (рис.5). Разрушение волноотбойной стенки вызвано отсутствием здесь достаточно широкого пляжа, в результате чего разрушение нагонной штормовой волны происходит непосредственно о подножье стенки.
Рис. 5 Аварийный участок 7. Точка наблюдения 2015-486
Аварийный участок 11 (пос. Комарово – пос. Репино). Берега характеризуются наличием размыва абразионного уступа в береговой террасе на западе участка, вызванной неграмотно расположенными локальными берегоукреплениями, регулярным выравниванием поверхности пляжа с целью повышения его рекреационной ценности. Также наблюдается аварийность некоторых расположенных непосредственно на полосе пляжа ресторанных построек. На востоке участка из-за узкой полосы пляжа наблюдается частичное разрушение волноотбойной стенки и обзорной площадки, подпирающей полотно Приморского шоссе; размыв с частичным разрушением берегозащитных сооружений береговой террасы, с расположенными на них ресторанами вблизи гостиницы «Репинская» (рис.7).
Рис. 7 Аварийный участок 11. Точка наблюдения 2015-390
Аварийный участок 12 (рис.8) и аварийный участок 13 (рис.9) (пос. Репино –
пос. Солнечное). Участки расположены в пределах абразионного типа береговой зоны, где на побережье развит высокий береговой уступ (1-8 м – наибольший для берегов Курортного района), выработанный в супесчаных отложениях. На побережье расположены как постройки детского лагеря, так и частные коттеджи. Разрушенные берегозащитные сооружения, а также меры стихийной берегозащиты, в ходе которых происходит переработка пляжей строительной техникой, не обеспечивают защиту легко размываемым и частично осыпным берегам, а рекреационная ценность пляжей здесь значительно снижена.
Рис. 6. Аварийный участок 8. Точка наблюдения 2015-482
Рис. 8. Аварийный участок 12. Точка наблюдения 2015-673
К настоящему времени в России и мире накоплен положительный опыт берегозащиты и разработан богатый арсенал методов, позволяющих решать проблемы размыва берегов. В то же время, важно подчеркнуть, что не существует «типовых» решений. Каждый участок береговой зоны характеризуется уникальным комплексом геологических особенностей, гидро-, морфо- и литодинамических процессов и явлений. Таким образом, на современном этапе основные тенденции в берегозащите сводятся к максимально возможному учету направленности гидро-, морфо- и литодинамических процессов в береговой зоне. Инженерные сооружения должны обладать высоким уровнем надежности, и в то же время органически вписываться в природную среду, оказывая на нее минимальное воздействие. Наибольшей эффективности можно достичь, когда берегозащитные мероприятия не противоречат нормальному функционированию как целых литодинамических систем береговой зоны, так и отдельных их частей. Берегозащита должна выполняться с соблюдением государственных требований по оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) и охраны природы.
Сравнение существующих в Курортном районе берегозащитных и берегоукрепительных сооружений с требованиями СП 32-103-97 показывает, что в большинстве случаев существующая система берегозащиты не удовлетворяет указанным рекомендациям. Так, применение бун, являющихся основным средством берегозащиты в пределах Курортного района при существующих условиях (дефицит (недостаточное поступление) наносов) не рекомендуется. Волноотбойные стены в соответствии с рекомендациями должны сооружаться в комплексе с бунами или подводными волноломами и искусственными пляжами для предупреждения размывов берегового уступа, что также не выполняется на исследуемой территории.
Наиболее эффективным методом берегозащиты песчаных пляжей Комарово, Репино и Солнечного, может быть создание искусственных песчаных пляжей в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями. Очевидно, что при недостатке осадочного материала в береговой зоне Курортного района, применение свободных искусственных пляжей без дополнительных пляжеудерживающих сооружений не может быть эффективным. Применение пляжеудерживающих сооружений обеспечивает стабилизацию и долговечность искусственных или естественных пляжей. Например, создание песчаных пляжей в комплексе с волногасящими сооружениями сквозной конструкции с волногасящей камерой реализует оптимальное перераспределение концентрации энергии прямых и отраженных волн составляющими элементами волногасящего сооружения с уменьшением вдольберегового и поперечного транспорта наносов (СП 32-103-97).
Для аварийных участков берега, расположенных на мысах (например, мыс.Дубовской), целесообразна разработка проектов «жесткой» берегозащиты, таких как:
— волногасящие бермы из горной массы являются, предназначенные для защиты от волнового воздействия и надвигов льда как естественных, так и искусственных прибрежных территорий, откосных креплений, волноотбойных стен и других сооружений, расположенных в приурезовой зоне;
— откосные береговые укрепления, сооружающиеся для защиты откосов оградительных дамб или береговых уступов от разрушительного действия волнений и штормовых течений;
— волногасящие прикрытия из фасонных массивов, применяющиеся для защиты береговых откосов и сооружений от волнового воздействия; проницаемые буны, бермы, подводные волноломы и др.
Для выделенных аварийных участков разработаны рекомендации и подготовлены эскизные проекты берегозащиты.
Аварийный участок 1 расположен вне Курортного района (в пределах Ленинградской области), участки 1 и 3 находятся в западной части пос.Молодежное. В настоящее время там расположены объекты малого судоходства. Наиболее целесообразным представляется продолжение развития здесь аналогичных объектов.
Аварийные участки 9 и 10, расположенные в пределах г.Зеленогорска, испытывают исключительно высокий уровень воздействия на берег гидродинамических процессов. Берег практически на всем протяжении здесь укреплен валунными отсыпками, вертикальными берегозащитными стенками и бунами, вдольбереговые песчаные валы на подводном береговом склоне отсутствуют. Ситуация осложняется тем, что в пределах аварийного участка 10 непосредственно в приурезовой зоне располагаются коллекторы ГГУП «Водоканал». На данном этапе работ указанные аварийные участки не включены в план берегозащитных мероприятий. Резкий дефицит осадочного материала на рассматриваемом участке береговой зоны и значительная протяженность участков (1,5 км и 2,6 км соответственно) делает создание здесь искусственных пляжей крайне затратным. Кроме того, здесь также расположены стоянки малых судов с подходными фарватерами. Согласно Генеральному плану Санкт-Петербурга и планам муниципальных образований, в пределах аварийных участков 9 и 10 не планируется создания зон отдыха. Возможно, с учетом сложившихся природных условий и характера техногенной нагрузки, здесь целесообразно развивать яхтенный спорт. Вопрос требует дальнейшей проработки.
Аварийный участок 14 расположен в пределах мыса Дубовской, к нему прилегает зона отдыха парка «Дубки». Данный участок является одним из приоритетных в точки зрения берегозащиты, однако для разработки конкретных мероприятий необходимо проведение проектно-изыскательских работ.
Аварийный участок 15 (пос.Александровская) является достаточно локальным, здесь также необходимо осуществление берегозащитных мероприятий. На данном этапе он не был включен в Генеральную схему, так как остается открытым вопрос создания новой искусственной территории (проект «Новый берег»). В случае реализации проекта проблема на данном участке потеряет свою актуальность.
Для остальных аварийных участков разработаны эскизные проекты берегозащиты, включающие в себя искусственные пляжи с пляжеудерживающими сооружениями.
Аварийные участки 4 и 5
(пос. Смолячково — Молодежное) распложены в зоне, где согласно планам Администрации Курортного района предполагается создание новых зон отдыха. Интенсивность абразионных процессов здесь относительно невелика, однако учитывая направления территориального планирования здесь необходимо создание искусственного пляжа длиной около 2,5 км. В качестве пляжеудерживающих сооружений предлагается использование Т-образных бун из природного камня (рис.10).
Рис. 10. Схема расположения защитных сооружений и характерные поперечные сечения на участке пос.Смолячково-пос.Молодежное
В этом случае будет, с одной стороны, решена проблема интенсивного размыва берега в пределах аварийного участка, и, с другой стороны, планирующийся к востоку от него пляж будет получать регулярную естественную подпитку, что обеспечит его стабильность (рис. 11).
Рис. 11. Схема расположения защитных сооружений и характерные поперечные сечения на участке пос.Серово
Аварийные участки 7 и 8
(пос.Ушково) предлагается также укрепить с помощью создания искусственного пляжа в комплексе с Т-образными бунами. Это позволит создать новые площади для возможного расположения зон отдыха, а также защитить участок Приморского шоссе, находящийся под угрозой размыва (рис.12).
Рис. 12. Схема расположения защитных сооружений и характерные поперечные сечения на участке пос.Ушково-Зеленогорск
В тыловой части пляжа в этом случае целесообразно восстановить защитную стенку в основании шоссе и спуски к воде.
Аварийный участок 11 (от западной окраины пос.Комарово до мыса в пос.Репино) является наиболее протяженным.
Создание здесь искусственного песчаного пляжа в комплексе с Т-образными бунами позволит существенно расширить возможности использования зон отдыха в пос.Комарово, где расположено большое количество объектов рекреационной инфраструктуры, в настоящее время серьезно страдающих от периодического разрушения в ходе экстремальных штормов, а также устранить угрозу разрушения Приморского шоссе на западной окраине пос.Репино (рис.13).
Рис. 13. Схема расположения защитных сооружений и характерные поперечные сечения на участке пос.Комарово- пос.Репино
Аварийные участки 12 и 13, находящиеся в пос.Репино и на восточной окраине пос.Солнечное предлагается укрепить путем создания единого искусственного пляжа в комплексе с Т-образными бунами.
Рис. 9. Аварийный участок 13. Точка наблюдения 670
В данном случае будет предотвращено отступание абразионного уступа, потеря прибрежных территорий, а также обеспечена сохранность жилых построек, расположенных на второй приморской террасе (рис.14).
Рис. 14. Схема расположения защитных сооружений и характерные поперечные сечения на участке пос.Репино – пос.Солнечное
Для аварийных участков в Генеральной схеме выполнен предварительный расчет параметров искусственных пляжей и берегоукрепительных сооружений. Показано, что для строительства пляжей наиболее целесообразно применение среднезернистого песка крупностью 0.30 мм для Комарово, 0.25 мм для Репино и 0.35 мм для Солнечного. Соответствующие объемы отсыпки 210, 110 и 65 м3 на метр длины берега, а ширина надводной части пляжей – 82, 102 и 69 м. При использовании более крупного материала ширина пляжа уменьшается, но длина бермы увеличивается, что ведет к росту объема отсыпки и увеличению затрат. На основе оценок вдольберегового транспорта наносов сделаны выводы о тенденциях изменений пляжей в период их эксплуатации. Установлено, что на участках Комарово и Репино максимальные потери материала пляжа могут составить от 0.5 до 1.5 тыс. м3 в год, и для их компенсации потребуются периодические подсыпки песка. На участке Солнечное размыва пляжа не ожидается, однако возможен низовой размыв берега за пределами пляжа.
На следующем этапе разработки и реализации Генеральной схемы берегозащиты необходимо будет провести численное и физическое моделирование предложенных вариантов для определения конкретных параметров сооружений (длина, ширина, высота бун, расстояние между бунами и др.), а также оценки характера циркуляции воды в межбунном пространстве для исключения возникновения стагнационных условий в прибрежной части акватории.
Литература
Амантов А.В. Дочетвертичные образования восточной части Финского залива /Геоэкологический атлас восточной части Финского залива. РАН, ВСЕГЕИ, МПР РФ. Под ред. В.М.Питулько и М.А.Спиридонова. СПб, 2002.
Геологический Атлас Санкт-Петербурга/отв. ред. Филиппов Н.Б., науч. ред. Спиридонов М.А., 2009, 57 с.
Ионин А.С., Каплин П.А., Медведев В.С. Классификация типов берегов земного шара (применительно к картам физико-географического Атласа Мира). Тр. Океаногр. Комиссии АН СССР, 1961, т. XII, с. 94-108.
Леонтьев И.О., Рябчук Д.В., Спиридонов М.А., Куренной Д.Н. Береговой профиль восточной части Финского залива: результаты наблюдений и реконструкция развития в позднем голоцене // Океанология. 2010. Т. 50. № 6. С. 1034-1044.
Создать комментарий