Мониторинг береговой зоны восточной части Финского залива и берегозащита – актуальность проблемы не снижается

Д.В. Рябчук, А.Ю. Сергеев, О.А. Ковалева, О.В. Дронь, В.А. Жамойда, Н.Б. Филиппов (ВСЕГЕИ), Н.А. Сергеева
(ГГУП СФ «Минерал»)

Один из первых номеров журнала «Окружающая среда Санкт-Петербурга», вышедший в 2016 году, был посвящен проблемам разрушения береговой зоны восточной части Финского залива. Публикации были подготовлены по результатам научно-исследовательских работ и мониторинга состояния береговой зоны Санкт-Петербурга, которые к тому моменту выполнялись сотрудниками ФГБУ «ВСЕГЕИ» и ГГУП СФ «Минерал».

Исследования осуществлялись на протяжении более чем десяти лет в рамках федеральных и региональных программ («Государственный мониторинг состояния недр прибрежно-шельфовой зоны Балтийского, Белого и Баренцева морей» по заказу Федерального агентства по недропользованию, «Мониторинг экзогенных геологических процессов», «Оценка состояния береговой зоны Финского залива» по заказу Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга).

В ходе работ был накоплен значительный массив геолого-геофизических данных и разработана эффективная методика мониторинга береговых зон, сочетающая работы на берегах и прибрежных участках дна акватории.

В 2015–2016 годах был реализован масштабный городской проект, который позволил обобщить все полученные ранее данные и получить новые материалы, на основе которых выполнено ранжирование морской береговой зоны Санкт-Петербурга по интенсивности проявления опасных экзогенных геологических процессов, к которым в данном случае, прежде всего, относится абразия; проведена оценка состояния берегозащитных сооружений; выявлены природные и антропогенные факторы, контролирующие разрушение берегов, и разработан эскизный проект Генеральной схемы берегозащиты.

Важно отметить, что при разработке Генеральной схемы применялись как самые современные методы натурных геолого-геофизических и геоморфологических исследований (например, многолучевое эхолотирование дна и наземное лазерное сканирование, позволяющее получать данные высокого разрешения о рельефе дна и берегов, а при повторных съемках рассчитывать объемы перемещаемого материала и количественно оценивать скорости абразии), так и математическое моделирование с целью прогнозирования развития берегов в будущем при различных сценариях климатических изменений и техногенного воздействия.

Проведенные исследования показали, что уязвимость берегов Финского залива к абразии обусловлена геолого-геоморфологическими факторами (преобладание в геологическом строении верхней части разреза рыхлых, легко размываемых пород; пологий выровненный рельеф, создающийся в результате размыва ледниковых отложений; дефицит песчаного материала), в то время как непосредственным триггером наиболее интенсивных размывов является комплекс гидрометеорологических явлений (шторма западных направлений, происходящие на фоне нагона воды в безледный период).

Анализ гидрометеорологических трендов показал, что в связи с климатическими изменениями за последние десятилетия такие ситуации стали в нашем регионе более частыми [Рябчук и др., 2012]. Стало очевидно, что, если ничего не предпринимать, береговая линия будет медленно, но верно перемещаться в сторону суши. Драгоценные рекреационные зоны, песчаные пляжи и дюны, поросшие соснами, будут постепенно исчезать.

Очевидно, что противостоять природным тенденциям чрезвычайно сложно, однако в наших силах смягчить удары стихии. Основной концепцией разработанной схемы берегозащиты является компенсация природного дефицита осадочного материала за счет отсыпки искусственных пляжей. В свою очередь, уменьшить скорость размыва искусственных пляжей можно с помощью возведения пляжеудерживающих сооружений – бун и волноломов различных конструкций. Планировалось, что следующим этапом работ станут уже, собственно, проектные работы, задачей которых должен быть точный расчет параметров искусственных пляжей и пляжеудерживающих сооружений.

С сожалением следует констатировать, что на протяжении прошедших со времени разработки Генеральной схемы пяти лет реализация программы так и не началась. Более того, прервался процесс получения новых данных по мониторингу субаквальной части береговой зоны, так как эти задачи, несмотря на их очевидную актуальность и востребованность получаемых геолого-геофизических материалов, с 2019 года были исключены из программы Государственного мониторинга состояния недр прибрежно-шельфовых зон как не соответствующие компетенции Роснедра.

В настоящее время работы по оценке состояния берегов и динамики развития ЭГП ведутся только по заказу Комитета по природопользованию и ограничиваются визуальными наблюдениями и нивелировками на берегу на единичных реперных постах с изучением всего лишь нескольких участков сугубых мелководий с применением эхолотного промера. Тем временем, установленные в ходе научно-исследовательских работ и ежегодных наблюдений негативные тенденции продолжают развиваться. Это подтвердил шторм 22 октября 2021 года, оставивший яркие следы разрушений на берегах Курортного района (рис. 1).

При штормах, сопровождающихся значительными нагонами, на песчаных пляжах волновому воздействию подвергается подножие авандюны или береговой террасы, в результате чего формируется активный абразионный уступ, а песчаный материал частично перераспределяется в пределах пляжа, частично выносится за пределы береговой зоны (рис. 2). На берегах, где авандюна отсутствует, волны разрушают корневую систему деревьев, постройки, основания сооружений и автомагистралей. Этот механизм абразии прослежен с применением наземного лазерного сканирования в режиме мониторинга и подтвержден математическим моделированием [Sergeev et al., 2015; Леонтьев и др., 2015].

В целом береговая зона является достаточно устойчивой динамической системой, обладающей значительным потенциалом к самовосстановлению. При длительном отсутствии сильных штормов пляжи и авандюны частично восстанавливаются даже после очень внушительных размывов. Если в береговую зону поступает достаточное количество инертного материала (песка), источники которого могут быть различными (от речного стока до искусственных отсыпок), профиль пляжа постепенно восстанавливается, больше не разрушаясь на протяжении длительного времени. Однако при изменении природных факторов, ответственных за экзогенные геологические процессы на берегу (прежде всего, климатические изменения, приводящие к увеличению частоты экстремальных штормов, повышению уровня моря, уменьшению периода, когда берега защищены от волнового воздействия ледяным покровом), или при вмешательстве человека (установка неграмотных локальных укреплений или возведение инфраструктуры в тех местах побережья, где это нарушает природный баланс) береговая система теряет равновесие, и последствия этого могут быть самыми тяжелыми.

К сожалению, как результаты измерений, так и визуальные наблюдения за берегами показывают, что береговая система восточной части Финского залива далека от стабильности. По данным повторных нивелировок за один сильный шторм абразионный уступ в дюне может отступить на расстояние до двух и даже до пяти метров. Не стал исключением и шторм 22 октября 2021 года. На одном из опорных профилей зафиксировано отступание уступа более чем на метр. В том, что процесс носит однонаправленный характер и море шаг за шагом отвоевывает пространство у суши, легко убедиться, глядя на вывороченные с корнями вековые сосны, которые можно наблюдать на берегу после каждого сильного шторма.

При отсутствии единой согласованной научно обоснованной стратегии действий в береговой зоне реализация различных проектов – как достаточно крупных, так и очень локальных – во многих случаях только ухудшает ситуацию и приводит к ускорению процессов деградации берегов. В качестве наиболее ярких негативных примеров можно привести возведение «жестких» берегозащитных конструкций на границе поселков Репино и Солнечное, реализация плана «благоустройства» пляжа «Морские Дубки» и строительство коттеджей в Репино.

На границе поселков Репино и Солнечное до 2013 года существовал устойчивый широкий песчаный пляж, абразионный уступ не наблюдался. Летом 2013 года вдоль склона песчаного вала в тыловой части пляжа были сооружены вертикальные волноотбойные стенки, что уже в ходе осенних штормов привело к резкому размыву. После штормов декабря 2015 года создалась аварийная ситуация, возникла угроза полного разрушения авандюны и прорыва воды на территорию земельных участков. Согласно Генеральной схеме берегозащиты здесь планировалось создание искусственного песчаного пляжа, однако было принято другое проектное решение, заключавшееся в возведении в тыловой части пляжа вертикальной стенки из габионов, которая защитила расположенные выше авандюны сооружения, однако способствовала полной деградации существовавшего здесь ранее устойчивого песчаного пляжа. С рекреационной, экологической и эстетической точек зрения этот участок берега потерян безвозвратно (рис. 2).

Пляж «Морские Дубки» расположен в северной береговой зоне Невской губы, характеризующейся в целом преобладанием процессов абразии вследствие дефицита осадочного материала. В то же время, на рассматриваемом участке до 2009 года существовал достаточно стабильный естественный песчаный пляж (рис. 3). В 1982 году его ширина превышала 50 м, в восточной части на подводном береговом склоне наблюдались вдольбереговые подводные песчаные валы. В период между 1982-м и 1990-ми годами, по данным ретроспективного анализа материалов аэрофотосъемки, происходил достаточно медленный размыв западной части пляжа (скорость отступания береговой линии 0,25–0,5 м/год), восточная часть пляжа была стабильной. В 2003 году ширина пляжа составляла около 35 м.

Абразионные процессы в пределах пляжа «Морские Дубки» были резко активизированы в результате строительства в 2007–2008 годах к западу от поисково-спасательной станции перпендикулярного береговой линии сооружения, блокировавшего вдольбереговой поток наносов. В центральной части пляж сузился до 18,7 м, его восточная часть, по данным наблюдений 2008 года, оставалась стабильной. Негативные экзогенные геологические процессы продолжали медленно развиваться далее до 2019 года. При разработке Генеральной схемы берегозащиты пляж «Морские Дубки» был отнесен к аварийным участкам. Здесь предлагалось сооружение искусственного песчаного пляжа в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями. Однако в 2019 году был реализован план «благоустройства», в котором эти предложения учтены не были, что привело к неэффективности выбранного решения, материальному ущербу и дальнейшей деградации береговой зоны и потере ее рекреационной привлекательности.

Прежде всего, крайне неэффективной следует признать идею размещения на урезе воды каменной наброски, которая полностью перекрывает поперечный поток песчаных наносов, в результате чего пляж как природная система, находящаяся в состоянии динамического равновесия, фактически перестает существовать. К тому же, согласно СП 277.1325800.2016, размещение данного типа укреплений на урезе рекреационного пляжа является нарушением правил проектирования морских берегозащитных сооружений. За наброской со стороны суши, как и ожидалось, начались процессы зарастания. В то же время, данное укрепление не способно защитить пляж и находящиеся на нем сооружения в случае штормовой ситуации на фоне подъема уровня воды, что наглядно проявилось при шторме 22 октября 2021 года.

Вторым существенным недостатком проекта благоустройства является значительное количество разнообразных сооружений, представляющих собой вертикальные конструкции (подпорная стенка со встроенными скамьями, габионы, габионы с лестничными спусками, пандусы), которые недопустимо размещать в зоне волновой переработки пляжа. Кроме того, при реализации проекта «благоустройства» производилось изъятие и перемещение песка с пляжа и авандюны. При взгляде на описываемую территорию сейчас трудно представить, что еще несколько лет назад здесь располагался достаточно широкий и относительно стабильный песчаный пляж (рис. 3).

Все возможные ошибки были допущены и при коттеджном строительстве в пос. Репино, где до 2013 года существовал стабильный пляж, устойчивость которого обеспечивала высокая дюна. При строительстве коттеджей дюна была частично разрушена, затем у ее основания была построена ограда на вертикальных бетонных блоках. Наконец, склон дюны был закреплен растительностью, что полностью нарушило процессы обмена песчаным материалом между пляжевой ступенью и дюной в пределах этого сегмента береговой зоны. Пренебрежение законами природы и в этом случае приводит к печальным последствиям (рис. 4).

В заключение хотелось бы повторить основные выводы статьи, написанной нами в 2016 году. Морские берега Санкт-Петербурга – это наше уникальное богатство, хрупкая природная система, нуждающаяся в бережном отношении. Меняющийся климат увеличивает риски возрастания темпов абразии в будущем под воздействием естественных причин. Разработка и реализация комплексных, научно обоснованных, максимально экологически безопасных берегозащитных мероприятий на основе научного подхода является крайне актуальной, достаточно сложной, но вполне осуществимой при современном уровне развития технологий задачей. Но если мы хотим, чтобы наши дети и внуки могли пройти по мягкому песку пляжа, прислушиваясь к шуму сосен, начинать решать эту задачу нужно уже сегодня.

 

Источники

Леонтьев И.О., Рябчук Д.В., Сергеев А.Ю. Моделирование штормовых деформаций песчаного берега: (на примере восточной части Финского залива) // Океанология. – 2015. – Т. 55, №1, с. 147–158.

Рябчук Д. В., Колесов А.М., Сергеев А.Ю., Спиридонов М.А., Жамойда В.А., Чубаренко Б.В. Абразионные процессы в береговой зоне восточной части Финского залива и их связь с многолетними трендами режимообразующих факторов// Геоморфология, 2012, №4, с. 99–105.

Sergeev, A., Ryabchuk, D., Zhamoida, V., Leont’yev, I., Kolesov, A., Kovaleva, O., Orviku, K., 2018. Coastal dynamics of the eastern Gulf of Finland, Baltic Sea: toward a quantitative assessment. Baltica, 31 (1), 49–62. Vilnius.