Методы и средства защиты морских берегов

 
 
 
 
 
 

       РЕФЕРАТ 
 
 
 

       МЕТОДЫ  И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ МОРСКИХ БЕРЕГОВ 
 
 
 
 
 

       Научный руководитель- 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Севастополь 2011 

Введение …………………………………………………………………………3

ГЛАВА 1 Причины  абразии берегов……………………………………………5

1. общее представление о динамике береговой зоны……………………..5
2. природные процессы различных пространственно-временных масштабов…………………………………………………………………………6
3. антропогенное воздействие………………………………………………..8

ГЛАВА 2 Основные типы используемых морских берегозащитных сооружений………………………………………………………………………10

2.1 пляжи свободные и с пляжеудерживающими конструкциями …………..10

2.2 буны и искусственные мысы………………………………………………..13

3. подводные волноломы и искусственные рифы…………………………….15

ГЛАВА 3 Методология реализации и концептуальные принципы берегоукрепительных проектов………………………………………………...19

Заключение……………………………………………………………………….21

Литература……………………………………………………………………….23

 

        ВВЕДЕНИЕ

       Цели: получение общих сведений о методах  и средствах защиты морских берегов.

       Задачи: ознакомление с типами методов и  средств защиты морских берегов, методикой реализации берегозащитных проектов. 

       Береговые и прибрежные зоны морей и океанов  всегда имели большое практическое значение для человека. В настоящее время примерно 60% всего населения земного шара сосредоточено именно в прибрежной зоне и миграция населения из внутренних районов материков постоянно возрастает. Важным фактором экономического развития для многих прибрежных территорий является рекреационное хозяйство, в этой полосе производится добыча полезных ископаемых, ведется промышленное и гражданское строительство.

       Рост  населения планеты и его стремление к переселению в прибрежные зоны, а также увеличение сезонных миграций приводит к массовым застройкам береговой  линии. Развитие судоходства, как крайне эффективного вида транспорта для грузопассажирских перевозок на значительные расстояния, стимулирует развитие портовой, промышленной, рекреационной инфраструктуры. Все это совместно с расширением технологических возможностей в области строительства, делает доступным реализацию крупномасштабных проектов за относительно короткие промежутки времени. Возникает необходимость возведения гидротехнических сооружений, непосредственно в зоне сопряжения море-суша, и это мероприятие, зачастую, проходит без соответствующего научно-технического обоснования, что приводит к нарушению естественных лито и гидродинамических процессов.

       Природные и антропогенные процессы, приводящие к абразии берегов, могут повлечь за собой значительные экономические потери, повреждение или уничтожение объектов культурного наследия, имеющих историческую ценность, но самое главное, представляют угрозу жизни населения. В связи с этим, проблемы, связанные береговой изменчивость, становятся все более актуальными, а берегозащитные мероприятия белее востребованными.

 

        Глава 1

       Причины абразии берегов

       1.1 Общее представление о динамике береговой зоны

       Морские берега отличаются разнообразием. Основным фактором, влияющим на формирование берега, является волновой, а также производные  от него прибойный поток и волновые течения. В связи с этим при  классификации берегов учитывается  характер и интенсивность воздействия  волн. Классификация должна охватывать все типы берегов, учитывать процессы, определяющие тип развития берега, отражать современную динамику развития берега, позволять картировать берега по их типу.

       А. И. Ионин, П. А. Каплин и В. С. Медведев разработали следующую классификацию  берегов, учитывающую перечисленные  выше требования[2]:

       А) Берега, сформированные субаэральными и тектоническими процессами и мало измененные морем {тектонического расчленения (далматинский, сбросовый, бухтовый), эрозионного расчленения (риасовые, лиманные), ледникового расчленения (фьордовые), вулканического расчленения, эолового расчленения}.

       Б) Берега, формирующиеся преимущественно под воздействием неволновых факторов {дельтовые, приливные, биогенные, термоабразионные}.

       В) Берега, формирующиеся преимущественно волновыми процессами {абразионные, аккумулятивные, абразионно-аккумулятивные}. [2]

       Процессы  литодинамики подразделяются на экзогенные (работа внешних агентов — воды, ветра, льда) и гравитационные (осыпи, обвалы, оползни, сели, суспензионные потоки).

       Литодинамическая  система - крупный участок береговой  зоны с близкими геоморфологическими  и литодинамическими условиями  и самостоятельным бюджетом наносов. Каждая литодинамическая система включает источник поступления наносов, зону их перемещения и участок аккумуляции.[1,4]

       Бюджет  наносов - сумма приходных и расходных статей обломочного материала, поступающего извне и выходящего за пределы участка береговой зоны, включающая целую литодинамическую систему, поток наносов или участок их миграций.

       Вдольбереговое  перемещение - явление массового однонаправленного перемещения наносов вдоль берега, называемое также их продольным перемещением, которое происходит при подходе волн под острым углом к берегу и обуславливается наличием вдольбереговой составляющей потока волновой энергии или под воздействием течений неволновой природы.

       Вдольбереговой  поток наносов - однонаправленное результирующее перемещение наносов вдоль берега за большой интервал времени (обычно за год). Поток наносов имеет следующие главные характеристики: длину, ширину и емкость.

       Практически можно выделить два основных источника поступления наносов: наносы, образуемые в результате береговой абразии; обломочный материал, выносимый реками и осаждаемый в их приустьевой части. [7,5] 

1.2 Природные процессы различных пространственно временных масштабов 

       Абразия — разрушение берега и мелководья морскими волнами и течениями. Интенсивность абразии, в главной степени, зависит от типа берега, слагающего его материала (наличие/отсутствие выходов коренных пород, их структуры и т.д.), экспозиции береговой линии, уклона подводного берегового склона.

       При этом типе абразии абразии на берег воздействуют удары волн, прибоя и переносимого водой взвешенного материала, а также мгновенные сжатия и разряжения воздуха в трещинах береговых скал, происходящие под влиянием этих ударов. Под ударами волн на крутых берегах на уровне моря образуется выемка — волноприбойная ниша, а ниже уровня моря — слабо наклонённая к морю волноприбойная площадка (бенч). Ниша с каждым сильным штормом углубляется, и со временем нависающий над ней карниз рушится, возникает отвесный береговой уступ (клиф). Затем этот процесс повторяется, таким образом, клиф продвигается в глубь суши. Если клиф сложен прочными породами, при обрушении он распадается на крупные валуны и глыбы, которые, скапливаясь у подножия, предохраняют берег от дальнейшего размыва, высвобожденный гравий и галька, напротив, способствуют ускорению абразионного процесса. Размыв идёт и под водой, на бенче, за счёт роста которого прибрежное мелководье расширяется. Волнам приходится по мере роста бенча преодолевать всё большее расстояние по мелководью, тратить здесь всё больше энергии. При благоприятных условиях, в таких местах могут образовываться пляжи, принимающие и гасящие оставшуюся волновую энергию. Абразия при этом затухает, клиф перестаёт смещаться. Отдельные участки берега при отступании клифа отстают, оставаясь островками на мелководье — кекурами (абразионными останцами).

       Механическая  абразия является наиболее значимым и интенсивным типом абразии. [3,5]

       Штормовой нагон (штормовой прилив) — повышение уровня моря в береговой зоне, в результате переноса в нее воды из открытого моря под воздействием градиента атмосферного давления и касательного направления ветра.

       При термической абразии происходит таяние мёрзлой породы при передаче ей тепла от воды, а также разрушение пород, слагающих берег, вследствие замерзания и расширения воды в трещинах и микротрещинах. Крайне медленно разрушаются  берега, сложенные прочными породами. Гранитные обрывистые берега Баренцева  моря на Кольском полуострове сохраняют следы обработки ледником, растаявшим более 10 тыс. лет назад. Это значит, что они за это время почти не изменились

       При химической абразии, под воздействием волн, происходит растворение материала  в известняках, гипсах, засоленных глинах, глинах, содержащих гипс, а также  суглинках, образуются ниши, борозды  и выемки (морской карст).

       Трансгрессия  — наступление вод моря на сушу в результате опускания земной коры под влиянием нисходящих тектонических движение или, реже, поднятий уровня Мирового океана.

       Тенденция изменения планетарного климата  приводит к интенсификации таяния ледников и поднятию уровня вод мирового океана. Современный темп поднятия варьируется  от 0.7 до 2 мм/год. [6,4] 

       1.3 Антропогенное воздействие

       Антропогенное воздействие на литодинамические системы, порой, оказывается слишком велико, для относительно нормального функционирования вышеуказанных.

       Необоснованное  изъятие абразионного материала  для строительства и других сельскохозяйственных нужд зачастую приводит к отрицательному бюджету наносов определенных территорий, что может привести к необратимому изменению вдольберегового потока и перемещения наносов.

       Зарегулирование твердого стока рек путем строительства дамб и водохранилищ, строительство портовых и других гидротехнических сооружений, в том числе и берегоукрепительных сооружений, также нарушает целостность литодинамических систем. Снижение бюджета наносов на локальном уровне может оказывать регрессивное воздействие на пляжи, как средства природной защиты берегов. Следовательно, любую деятельность, связанную с изменением литодинамических процессов, необходимо тщательно прогнозировать и, по возможности, осуществлять, как средство крайней необходимости. Это относится и к любым берегозащитным мероприятиям. [8,5]

 

Глава 2

Основные  типы используемых морских  берегозащитных сооружений

       Морские берегозащитные сооружения должны решать задачу стабилизации и защиты от абразии  берегового склона и прилегающей  к нему территории суши с находящимися на ней сооружениями различного назначения либо ценными природными ландшафтами, восстановления, расширения и стабилизации естественных и искусственных пляжей. В соответствии с этим морские  берегозащитные сооружения можно разделить  на два основных вида: берегоукрепительные и пляжеудерживающие

2.1 Пляжи свободные и с пляжеудерживающими конструкциями

       К свободным следует относить искусственные  песчаные пляжи, функционирующие без  пляжеудерживающих сооружений. При  экономически выгодном расположении песчаных карьеров и стоимости песка в  них, а также условий доставки его на защищаемый участок побережья  искусственные свободные песчаные пляжи являются эффективным и  экономически целесообразным методом  защиты морских песчаных побережий  от размыва волнами и течениями. Этот метод защиты берега об абразии  заложен самой природой во взаимодействии размываемого берегового откоса со штормовыми волнами, в результате которого формируется  профиль подводного берегового склона, обеспечивающий наиболее полное гашение  волновой энергии.

       Использование искусственных свободных песчаных пляжей в целях берегозащиты позволяет  значительно снизить материалоемкость, стоимость и трудоемкость работ, а также сократить их сроки; в  условиях курортов обеспечивает нормальный водообмен в береговой зоне. Достоинством таких сооружений является их природоохранная  роль, способствующая сохранению земельных  ресурсов. Они не только полностью  исключают низовые размывы берега, неизбежные при строительстве каких-либо других берегозащитных сооружений, но путем восполнения дефицита наносов во вдольбереговом их потоке обеспечивает стабилизацию участков побережья, прилегающих к защищаемому.

       Искусственные свободные песчаные пляжи следует  рассматривать как деформируемые  сооружения, изменяющие в пространстве и во времени свое сечение и  уменьшающие свой объем под воздействием волнения и течений.

       Срок  службы искусственных свободных  песчаных пляжей определяется объемом  первоначальной отсыпки или намыва пляжеобразующего материала заданного  диаметра, а также частотой и объемом  последующих их пополнений.