CC BY
37УДК 574.5-627.5
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ РЕШЕНИЙ ПО БЕРЕГОЗАЩИТЕ ПРИБРЕЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ КРЫМА
Иваненко Т. А., Садыкова Г.Э., Ветрова Н.М.
ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского», Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение), Адрес: г. Симферополь, ул. Киевская, 181. E-mail: [email protected]
Аннотация: В работе рассмотрены результаты изучения эколого-геологических условий (абразия берега, оползание и осыпание) прибрежных территорий при выборе инженерных решений по берегозащите, роль негативных инженерно-геологических процессов при проектировании объектов в рекреационной зоне на примере побережья Западного Крыма. Применен подход к оценке экологических и экономических параметров берегоукрепительных проектов на отдельных территориях Западного Крыма.
Ключевые слова: инженерные решения по берегозащите, эколого-геологические условия, прибрежная территория Крыма
ВВЕДЕНИЕ
Интенсификация абразионных процессов на морских побережьях приводит к существенным отрицательным материальным и социальным последствиям. Это вызывает необходимость организации и проведения постоянных и эффективных берегозащитных и природоохранных наблюдений и мероприятий, которые должны осуществляться постоянно на современном уровне и соответствовать требованиям социально-экономического обоснования инженерных решений и оценке их воздействия на окружающую среду. Особенностью прибрежных территорий Крыма является их приглубость, что обусловливает значительную высоту волн (более 4 м) по линии последнего обрушения. Это в свою очередь, порождает следующие эколого-инженерные проблемы при проектировании берегозащитных мер:
обеспечение устойчивости берегоукрепительных пляжеудерживающих сооружений при воздействии штормовых волн;
обеспечение устойчивости искусственного пляжа при воздействии штормовых волн, которые оттягивают пляжеобразующий материал на глубину, где он теряется безвозвратно.
Благодаря мониторинговым исследованиям [1], была подтверждена главенствующая роль природных абразионных процессов не только в образовании и развитии оползневых систем в береговой зоне Крыма, но и в потере береговой территории - при этом нарушается экологическое состояние береговой полосы. А к антропогенным факторам воздействия на экологическое состояние прибрежных рекреационных зон относится строительство молов и волноломов, гидротехнических сооружений, которые, вызывая низовые размывы, практически всегда оказывают отрицательное воздействие на режим береговой зоны в части размеров пляжей.
Анализ существующего положения по инженерной защите прибрежной территории
Крыма [2], а также учитывая предложения всех программ, направленных на улучшение и стабилизации экологического состояния побережья, свидетельствует о необходимости увеличения финансирования на специальных
берегоукрепительных мероприятий, поскольку отсрочка строительства приводит не только к увеличению стоимости затрат из-за прогрессирующего характера оползневых и абразионных процессов, но и к разрушению уже существующих дорогостоящих гидротехнических и противооползневых сооружений, жилых построек.
Поэтому, учитывая сложившуюся ситуацию с берегозащитой прибрежных территорий Крыма, требующей возобновления научно-
исследовательских и проектно-изыскательских работ для строительства новых и реконструкции оставшихся берегоукрепительных сооружений, достаточно актуальным рассматривается вопрос эколого-экономического обоснования инженерных решений.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Для оценки эффективности методов проектирования и освоения береговой зоны Крыма, в том числе и берегозукрепительного комплекса, требуется соответствующее эколого-экономическое обоснование инженерно-технических решений, учет ряда правил, принципов и региональных особенностей, основанных на теории береговедения [3, 4, 5, 6].
Анализ научной и методической литературы посвященной проблемам и перспективам строительства берегоукрепительных сооружений свидетельствует о недостаточном изучении прикладных аспектов данной проблематики, особенно рассмотрению ее с точки зрения экологической составляющей и региональных особенностей для дальнейшего рационального освоения прибрежных территорий Крыма [7, 8].
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИИ
Хозяйственное освоение (для целей отдыха), одного из богатейших в природно-климатическом отношении, Крымского региона выдвигало свои требования к участкам побережья, в числе которых были строительство различных сооружений для защиты берега от абразии, объекты благоустройства побережья и др. В результате этого берегозащитное строительство в Крыму активно начало развиваться около полувека назад и в настоящий период требуется серьезный комплекс реконструкции и модернизации объектов.
Цель исследований: учитывая уровень сложившихся нарушений в береговой зоне отдельных территорий западного Крыма обосновать комплекс мер (проект), имеющих экологическую целесообразность и определить их экономические параметры в рамках эколого-экономического обоснования инженерных решений по берегоукреплению.
Объект исследования: прибрежная территория в пределах западного побережья Крыма.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ АНАЛИЗ
Интенсивное курортное строительство на абразионных берегах населенных пунктов западного побережья Крыма - таких как, пгт. Николаевка, с. Песчаное, с.Береговое изъяло из обращения долю наносов, поступающих за счет размыва закрепленных участков побережья, отрицательно сказалось на балансе вдольбереговых потоков наносов и на определенных параметрах экологического состояния побережья.
Застройка западного побережья от с. Андреевка до с. Учкуевки также сказалась негативно на состоянии береговой зоны - разрушение пляжной полосы из-за активизации абразионных процессов в с. Андреевка и между с. Песчаное и Береговое требует внедрения технических решений по ее реконструкции.
Восстановление пляжной полосы согласуется с экологическими параметрами устойчивости прибрежных территорий, поскольку воссоздание (в случае полного размыва), расширение (в случае частичного размыва) и стабилизация (в случае не изменяющихся параметров пляжа) существующих пляжей является необходимым условием природных процессов для волногашения и сохранения береговой линии.
Комплексные научные исследования
берегообразования, проведенные в различные
периоды и на различных территориях выявили важный фактор экологии береговой зоны - пляж -основной элемент защиты берега [6, 7]. В условиях дефицита пляжеобразующего материала во вдоль береговом транспорте наносов создание и расширение пляжей возможно лишь искусственным пополнением их карьерным материалом.
Искусственные пляжи, в зависимости от природных условий, рельефа дна и конфигурации береговой линии в плане, могут быть свободными (без пляжеудерживающих сооружений), так и в комплексе с ними.
Данные закономерности берегоукрепления с экологической точки зрения могут являться природными аналогами и позитивно влиять на экологическое состояние побережья по параметрам - волногашение, низовые размывы, сохранение береговой линии.
Обоснование проектов берегоукрепления кроме экологических и технико-инженерных параметров, в том числе должно включать экономические параметры - сумма затрат на восстановление пляжа (2) состоит из затрат на приобретение материала, стоимости доставки и стоимости работ по выравниванию материала:
7 = 21 + 22 + 23 (1)
Где 21 - затраты на приобретение материала, руб.
22 - стоимость доставки, руб.
23 - работы по выравниванию материала, руб.
Сформулированный подход к эколого-
экономическому обоснованию берегозащиты был реализован при подготовке проектов, представленных далее в статье.
Участок в с. Береговое. На исследуемом участке оздоровительного комплекса КНУ им. Шевченко сохранилась откосно-ступенчатая набережная протяженностью 390 м. Пляж размыт, при волнении силой более 3 баллов гашение волн происходит на упоре и нижних ступенях набережной, упор местами нависает над поверхностью пляжа.
При 10-20 метровой ширине пляжа гасятся волны в 4-6 баллов, т.е. ширина пляжа должна составлять как минимум 20 м. Рекомендуется восстановление пляжной полосы шириной 50 м [9]. Наличие пляжа снижает интенсивность размыва и повышает устойчивость берега при условии периодических подпиток его пляжеобразующим материалом.
Для восстановления пляжа шириной 50 м рассчитано количество отсыпаемого материала и стоимость работ (рис. 1, табл. 1).
+5,10
Рис. 1. Поперечный разрез участка пляжа с откосно-ступенчатой набережной с. Береговое
(составлен авторами)
Таблица 1.
Характеристики проекта отсыпки пляжа в с. Береговое
№ п/п Наименование Ед. изм. Значение
1 Расчетная длина пляжа м 390
2 Расчетная ширина пляжа м 50
3 Отсыпаемый объем песчано-гравийной смеси м3 15600
4 Масса отсыпаемого материала т 20280
5 Затраты на приобретение материала (включая доставку) руб. 13884000
6 Затраты на выполнение работ руб. 3120000
7 Общая сумма затрат руб. 17004000
Поскольку насыпной материал не должен образовывать новый клиф, нужно досыпать приблизительно такой же объем для плавного спуска - полученный объем увеличивается в 2 раза, в результате для одного пляжа в существующих условиях потребуется 15600 м3 насыпного материала.
Побережье данного оздоровительного комплекса песчано-галечное, поэтому в качестве насыпного материала выбрана песчано-гравийная смесь, которая будет доставляться из близлежащего карьера. После пересчета песчано-галечной смеси на массу получим, что для подсыпки 15600 м3 потребуется 20280 т песчано-гравийной смеси (табл. 1).
С учетом стоимости песчано-гравийной смеси (ПК «Госстройсмета 3.0»), чтобы досыпать необходимый объем, нужно затратить 21 + 22 =
13,884млн. руб, 23 = 120000 руб. Общая сумма затрат составит 2 = 17,004млн. руб.
Санаторно-оздоровительные комплексы
выделяют средства на поддержание собственных пляжных территорий, постоянно досыпая их, но выполняют этот процесс не в полной мере и на большинстве участков санитарные нормы - 5 м2 на 1 человека - не выдерживаются; пляжи, находящиеся на балансе местных органов власти часто не ремонтируются, что формирует опасности для объектов, находящихся на них.
Участок в с. Андреевка. На исследуемом участке в с. Андреевка пляж в межбунных отсеках размыт, сохранились 3 буны, для которых необходима реконструкция и отсыпка пляжного материала в межбунном пространстве.
Расчет объемов подсыпки пляжа и технические решения по реконструкции участка берега приведены на рисунке 2.
Как показывает анализ предложенного проекта восстановления пляжного покрытия, воссоздание размытых пляжей, а также их стабилизация на участках размыва требует отсыпки значительных объемов пляжеобразующего материала, что обусловливает высокую стоимость берегозащиты. Такой метод берегозащиты доступен сейчас только крупным рекреационным учреждениям или должен иметь региональное финансирование.
Высокая подвижность песка в штормовой период приводит также к значительным эксплуатационным затратам после завершения строительства. В ряде случаев оказывается целесообразным использование в качестве пляжеобразующего материала для восстановления песчаных пляжей галечно-гравийной смеси, что позволяет в несколько раз сократить объем отсыпаемого материала и стоимость берегозащитных мероприятий при сохранении равной волногасящей способности пляжа. Вследствие большей устойчивости гравийно-
галечного пляжа существенно сокращаются затраты на поддержание его в стабильном состоянии [9].
Все берегоукрепительные работы должны проводиться с учетом особенностей определенной местности; берегозащитные сооружения должны регулировать перемещение наносов в прибрежной зоне моря; мероприятия по защите берега должны сохранять и улучшать экологическую обстановку в прибрежной зоне моря и прилегающих к ней участках суши.
Для восстановления пляжа шириной 30м рассчитано количество отсыпаемого материала и стоимость работ (табл. 2). В существующих условиях потребуется 2100 м3 насыпного материала.
Исходный механический состав естественных пляжей в с. Андреевка песчано-гравийный, поэтому в качестве насыпного материала выбрана песчано-гравийная смесь, которая будет доставляться из близлежащего карьера.
Таблица 2.
№ п/п Наименование Ед. изм. Значение
1 Расчетная длина пляжа м 140
2 Расчетная ширина пляжа м 30
3 Отсыпаемый объем песчано-гравийной смеси м3 2100
4 Масса отсыпаемого материала т 2940
5 Затраты на приобретение материала (включая доставку) руб. 1869000
6 Затраты на выполнение работ руб. 588000
7 Общая сумма затрат руб. 2457000
Б1 - Б3 - буны, подлежащие реконструкции
Рис. 2. Предлагаемая схема реконструкции межбунных отсеков с заполнением пляжным материалом в
с. Андреевка
Технические решения по реконструкции участка берега в с. Андреевка приведены на рис 2.
После пересчета песчано-галечной смеси на массу получаем, что по проекту для подсыпки 2100 м3 потребуется 2940 т песчано-гравийной смеси (табл. 2).
С учетом стоимости песчано-гравийной смеси (ПК «Госстройсмета 3.0»), чтобы досыпать необходимый объем, нужно затратить 21 + 22 = 1869000 руб, Ъъ =588000 руб. Общая сумма затрат составит 2= 2,457млн. руб.
ВЫВОДЫ
Проекты берегозащитных сооружений должны разрабатываться на основе генеральной схемы берегозащитных мероприятий по данному: региону, подтверждающей их технико-экономическую целесообразность и удовлетворяющую
природоохранным и экологическим требованиям.
Размеры и конструкции берегозащитных сооружений определяются их функциональным назначением, геологическим строением и рельефом надводной и подводной частей берегового склона, крупностью и составом наносов, режимом волнений и уровней прибрежной зоны моря.
В генеральной схеме или проекте берегозащитных мероприятий естественный пляж, обеспечивающий защиту прилегающей к нему территории, должен рассматриваться как берегозащитное сооружение. При возникновении необходимости устранения размыва такого пляжа в первую очередь должна быть выяснена и использована возможность механической или гидравлической доставки пляжеформирующего материала на берег для подержания необходимой ширины пляжа.
По результатам исследований для проблемных участков, требующих берегоукрепительных мероприятий, предложены варианты технических решений по реконструкции участков берега на примере с. Береговое и с. Андреевка. При выборе технических решений выполнено эколого-экономическое обоснование с приведением расчетов объемов подсыпки пляжа, учитывающего расчетную длину и ширину пляжа, отсыпаемый объем песчано-гравийной смеси, затраты на приобретение материала (включая доставку), затраты на выполнение работ. Общая сумма затрат для участка в с. Береговое составит 17,004млн. руб., для участка в с. Андреевка -2,457 млн.руб.
Реализация предложенных технических решений позволит значительному восстановлению пляжного покрытия, воссозданию размытых пляжей, а также их стабилизации не только на анализируемых участках, но на аналогичных, требующих берегоукрепительных мероприятий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Рыжий М.Н., Сапронова З.Д., Иваненко Т.А., Артемьева А.М., Снегирев В.С. Комплексные мониторинговые исследования состояния берега и берегоукрепительных сооружений Западного Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и
шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Вып. 20. 2009. С. 7-10
2. Иваненко Т.А., Ветрова, Н.М. Комплекс экологически безопасных технических решений застройки прибрежных рекреационных зон // Проблеми екологи. 2013. 1 (31). С. 89—97.
3. Зенкович В.П. Основы учения о развитии морских берегов. Москва: Изд-во АН СССР, 1962. 710 С.
4. Шуйский Ю.Д. Основы стратегии строительства в береговой зоне Черного и Азовского морей // Исследование береговой зоны морей: Сб.науч. трудов. - Киев: КарбонЛТД, 2001. С. 8 -24.
5. Шуйский Ю. Д. Проблемы исследования баланса наносов в береговой зоне морей. -Ленинград: Гидрометеоиздат, 1986. 240 с.
6. Шуйский Ю.Д. Основные закономерности морфологии и динамики западного берега Крымского полуострова // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Вып. 13.2005. С. 62 — 72.
7. Махаева Т.В. К геоморфологии и динамике берегов Западного Крыма // Геология побережья и дна Черного и Азовского морей в пределах УССР. Вып.2. К.: издательство Киевского университета, 1968.-С.160-167
8. Иваненко Т.А., Садыкова Г.Э. Экологическая безопасность освоения прибрежных территорий на современном этапе рекреационно-градостроительного развития Крыма // Гидротехника. №3. 2014. С.20-23.
9. Иваненко Т.А., Садыкова Г.Э. Оценка влияния опасных экзогенных геологических процессов на рекреационное освоение прибрежной территории Крыма // Материалы 9-й Международной конференции «Строительство в прибрежных курортных регионах» г.Сочи, (23-26 мая, 2016 г.) / Под науч. ред. проф. К. Н. Макарова; Министерство образования и науки РФ; Сочинский гос.ун-т. Сочи, СГУ, 2016. С.56-60
REFERENCES
1. Ginger M. N., Sapronovo Z. D., Ivanenko T. A., Artemyeva A. M., Snegirev V. S. Complex monitoring researches of the state of the shore protection constructions of the Western Ukraine // Ecological safety of coastal and shelf zones and complex use of shelf resources. Vol. 20. 2009. S. 7-10
2. Ivanenko T. A., Vetrova, N. M. The complex is environmentally friendly technical solutions for the development of coastal recreational areas // Problems Ecolog. 2013. 1 (31). P. 89-97.
3. Zenkovich V. P. osnovy of the doctrine about sea development. Moscow: Izd-vo an SSSR, 1962. 710 S.
4. Shuyskiy, Y. D. Fundamentals of strategy construction in the coastal zone of the Black and Azov seas // the study of the seas: Sat.scientific. works. -Kiev: Carbonet, 2001. Pp. 8 -245. Shuyskiy Yu. d. research Problems of sediment balance in the coastal
zone of the seas. - Leningrad: Gidrometeoizdat, 1986. 240 p.
6. Shuisky Y. D. the Main regularities of the morphology and dynamics of the Western coast of the Crimean Peninsula // Ecological safety of coastal and shelf zones and complex use of shelf resources. Vol. 13. 2005. P. 62 — 72.
7. Makhaeva T. V. on the geomorphology and dynamics of Western coast of Crimea // Geology of the coast and the bottom of the Black and Azov seas within the USSR. Vol.2. K.: the publishing house of Kyiv University, 1968.-S. 160-167
8. Ivanenko T. A., Sadykova G. E. Ecological safety of development of coastal territories at the present stage recreation of the urban development of the Crimea //]. No. 3. 2014. S. 20-23.
9. Ivanenko T. A., Sadykova G. E. assessment of the impact of hazardous exogenous geological processes in the development of coastal recreational areas of the Crimea // proceedings of the 9th International conference "Construction in coastal resort regions", Sochi, Russia (23-26 may, 2016) / Under scientific. editorship of Professor K. N. Makarov; the Ministry of education and science of Russia; Sochi state University, Sochi, Saratov state University, 2016. S. 56-60
Ivanenko T.A., Sadykova G.E., Vetrova N.M.
ECOLOGICAL AND ECONOMIC ASSESSMENT ENGINEERING SOLUTIONS FOR PERIGOSAMENTE COASTAL AREAS OF THE CRIMEA
Summary. The paper discusses the results of a study of environmental and geological conditions (abrasion of coasts, slumping and sloughing) in the coastal areas and in the choice of engineering solutions on perigosamente, the role of negative engineering-geological processes in the design of objects in a recreational zone on the example of the Western coast of the Crimea. The approach used to assess the ecological and economic parameters of shore protection projects in selected areas of Western Crimea. Key words: engineering solutions for perigosamente, abrasion, Western coast of Crimea, the coastal territory of Crimea
