CC BY
295
13. Юмашев М.В. Теоретические основы применения современных геоин-формационных технологий // Там же. №4. 2004. С. 51—54.
Об авторе
Пономарев О.П. — канд. техн. наук, проректор, Институт «Калининградская высшая школа управления», e-mail: [email protected]
44
УДК 551.435:627.514
О.И. Рябкова
О ВЛИЯНИИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БЕРЕГОВ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ
Рассматривается устойчивость берегов на морском побережье Калининградской области в аспекте воздействия природных и антропогенных факторов.
This article considers coastal stability along the shoreline of Kaliningradian oblast through the influence on it natural and manmade factors.
Проблемы экологической оптимизации стратегии хозяйственного освоения морского побережья Калининградской области, сохранения его хрупких природных комплексов приобретает все большую актуальность, что связано с расширяющимся проникновением в береговую зону. Во многих случаях береговая зона несет многоцелевую антропогенную нагрузку, нередко превышающую ее природный потенциал устойчивости.
Занимающая Самбийский полуостров и отходящие от него к юго-западу и северо-востоку Куршскую и Балтийскую (Вислинскую) косы, отчленяющие от моря соответствующие заливы, Калининградская область располагает значительной по размерам и значению береговой зоной. Основные преимущества региона связаны с возможностями развития транспортной инфраструктуры, использованием рекреационных и биологических ресурсов Балтийского моря и заливов, нефтяных месторождений шельфа, добычей янтаря. В перспективе — не только расширение добычи янтаря, но и попутное извлечение отходов янтарного производства — ценного минерального сырья — глауконита и фосфора, необходимых сельскому хозяйству в качестве удобрения. К перспективным промышленным месторождениям береговой зоны относятся мощные запасы песков на ряде участков Самбийского полуострова, у выхода из морского канала в устье Преголи и на дне Балтийского моря.
Первый район подводных залежей в Калининградской области находится на участке от пос. Филино до Отрадненского выступа (гл. 17—
ВестникРГУ им. И. Канта. 2007. Вып. 1. Естественные науки. С. 44—50.
19 м), где запасы песчано-гравийной смеси (ПГС) составляют 100 млн м3. Второй район — к северо-востоку от м. Гвардейский (гл. 25 — 32 м), где запасы песка составляют 10 — 20 млн м3. Третий массив дюн расположен у подножия подводного плато Рыбачий в пределах дельтовой равнины пра-Немана (гл. 20 — 25 м), где находится более 50 млн м3 песка. Все три категории песков могут быть использованы и для подпитки пляжей, и в строительной индустрии. В будущем могут найти промышленное использование прибрежно-морские россыпи титано-цирконевых минералов, обнаруженные на подводном склоне Балтийской (Вислинской) и Куршской кос [3].
Вместе с тем среди существующих проблем в сфере комплексного управления береговой зоной можно выделить универсальные, например практику разграничения предметов ведения между федеральным центром и субъектом РФ или межотраслевую территориальную конкуренцию. Кроме того, в Калининградской области отмечаются и дополнительные проблемы, обусловленные особенностями развития региона в XXI веке, а также наличие мощной военной компоненты (Балтийский флот и группа ФПС).
Таким образом, создавшаяся сложная геоэкологическая обстановка связана с активизацией как антропогенных, так и природных факторов, для ее анализа использован системно-географический подход, обеспечивающий всестороннее исследование калининградского побережья.
Формирование берегов происходит под влиянием разнообразных природных условий и факторов, важнейшими из которых являются геолого-геоморфологическое строение и ветро-волновой режим. Именно природные условия, определяющие типологию и структуру естественных экосистем, относятся к «первичным» и к постоянно действующим факторам образования региональных геоэкологических обстановок в береговой зоне. Прежде всего от них зависит природный фон морского побережья, который может иметь различные степени естественной напряженности экологической обстановки [6].
В общем случае напряженность минимальна при высокой устойчивости берегов, достигших формы равновесия, оптимальных соотношений влаги, подземных и поверхностных вод, биоразнообразия и высокой продуктивности фитоценозов. Достаточно устойчивое существование естественных берегов в условиях непрерывного воздействия волн обусловлено принципом самозащиты берега, заложенным в естественном процессе его взаимодействия с волновым потоком. Вследствие этого энергия волн, как бы ни была она велика, неизбежно гасится на пляжах и бенчах — элементах береговой отмели, которые обладают волногасящей, а следовательно и берегозащитной способностью [2].
Конфигурация расчленения берегов и образование различных морфологических форм обусловливаются главным образом геологическим строением берега, определяющим сопротивляемость его к размыву, а также особыми условиями переноса и накопления обломочного материала, вызванными транспортной работой волн в пределах бере-
46
говой зоны. Расчленение береговой линии Самбийского полуострова связано с литологическим составом пород, слагающих верхнюю часть осадочного чехла. Участкам выхода к урезу валунных суглинков соответствуют мысы и выступы берега. Там, где берег срезает поля рыхлых отложений, формируются бухты или пологие вогнутости берега.
Скорость абразионного процесса зависит как от устойчивости слагающих берег пород, так и от силы воздействия моря. Она составляет от доли метра в столетие для прочных кристаллических и осадочных пород до 15 — 20 м в год для рыхлых отложений. Основное свойство абразии — это необратимость происходящих изменений.
На морском побережье Самбийского полуострова темп отступания берега колеблется от 0,1 —0,7 м на мысах (Таран, Купальный, Гвардейский, Отрадненский выступ) до 1 —1,5 м в год по бортам бухт (Донская, Светлогорская, Пионерская, вогнутость берега восточнее м. Гвардейского вплоть до г. Зеленоградска). Таким образом, скорость отступания берегов является функцией количества включений моренного материала в отложениях, слагающих береговые обрывы.
На морском побережье Калининградской области абразии подвержено 31,7 км берегов. Абразионные процессы снижают устойчивость берегов на протяжении еще 20 км, что в сумме составляет 35 % от общей протяженности береговой линии. Береговые склоны в г. Пионерском, пос. Отрадном достигли критического состояния устойчивости. В аварийном состоянии находится центральная часть Светлогорской бухты — от канатной дороги до санатория «Янтарный берег». Здесь берег отступает со скоростью до 4 — 6 м в год. Ежегодные потери береговых территорий составляют до 10 га.
Абразионные процессы наиболее опасны в периоды ураганных (экстремальных) штормов (свыше 7—8 баллов) повторяемостью 5 — 7 лет, а в последние десятилетие чаще (в 2—3 раза). Разрушение берегов здесь в 10 раз выше среднегодовых значений.
Повышенной размывной зоной является корневая часть Куршской косы, прорванная экстремальными штормами 1983, 1991, 1997, 1999, 2002, 2004 гг. Такие прорывы опасны для экологической обстановки пресноводного Куршского залива и национального парка «Куршская коса».
Среди причин, усиливающих размыв и ухудшающих природное состояние побережья в изучаемом районе, нужно различать:
1) глобальные:
— повышение уровня Мирового океана,
— усиление штормовой активности;
2) региональные:
— неотектонический режим,
— сгонно-нагонные изменения уровня моря;
3) локальные:
— геологическое строение берега,
— характер неволновых факторов,
— вмешательство человека в природные процессы.
Природный фон оказывает определенное влияние и на хозяйственное освоение, его виды и масштабы, т. е. в той или иной степени регулирует механизм техногенного воздействия на природные экосистемы. В то же время учет природных условий связан с оценкой устойчивости природных комплексов к техногенным нагрузкам, способности их к самоочищению и восстановлению.
При этом каждый компонент природной среды имеет свое влияние на интегральную устойчивость экосистем, которая в конечном счете выступает как одно из условий создания реальной или напряженной геоэкологической обстановки, так как хозяйственная деятельность в целом еще недостаточно регламентирована и контролируема. Предупреждение и ликвидация кризисных геоэкологических обстановок пока не стали обязательными и своевременно реализуемыми действиями. Поэтому приходится считаться с тем, что природа сама поможет в решении экологических проблем и совершит то, что не может или не хочет сделать человек.
Основными видами техногенного влияния на береговую зону являются:
1. Механическое изъятие и перемещение пород в процессе добычи полезных ископаемых, а также строительства и эксплуатации инженерных и гидротехнических сооружений.
2. Изменение рельефа и почво-грунтов, в результате чего активизируются процессы плоскостного смыва, оврагообразования, ветровой эрозии, суффозии.
Открытыми разработками янтаря нарушены сотни гектаров земли, на которых образовались своеобразные карьерно-отвальные ландшафты, ежегодно расширяющиеся и захватывающие ценные земельные угодья береговой зоны. Так, в пос. Янтарном активизировались процессы разрушения берегов, которые отступают со скоростью 2—3 м в год.
Уплотнение пород под совместным влиянием обрушения и веса массивных инженерных сооружений, к которым можно отнести и гостиничные комплексы, гостевые и жилые постройки, расположенные вдоль морского побережья, приводит к понижению поверхности. Средние радиусы воронок прогибания — 50 — 120 м от периметра сооружений. Оседание в осадочных породах достигает 10 — 20 см, а нагрузки от сооружений распространяются до глубины 50 м [5]. Учитывая близкое к поверхности залегание грунтовых вод (0,3—1,5 м), можно предвидеть увеличение площадей заболачивания, а также процессов подтопления инженерных сооружений.
Срезка склонов благоприятствует обвально-оползневым процессам. Строительство зданий и сооружений вблизи бровки на береговых уступах оказывает влияние на движение грунтовых вод, вызывает заболачивание и подтопление.
Добыча и транспорт полезных ископаемых в прибрежной зоне также влекут за собой серьезные изменения. Наибольшее площадное распространение имеют процессы техногенного осадконакопления.
В результате размыва пляжей морское побережье лишается берегозащитной полосы, активизируются процессы абразии. Для сохранения пляжей используются буны, железобетонные и свайные опояски, искус-
ственная отсыпка. Процессы движения вдольбереговых потоков наносов трансформируются также портовыми сооружениями, волноломами, причалами. Для количественной оценки техногенной нагрузки на берега используется отношение общей протяженности инженерных сооружений к длине берега (табл).
Протяженность разных по степени техногенного преобразования берегов (%) [1]
48
Море Естественные берега Берега, частично измененные Искус- ственные берега Речные устья
Азовское 69,3 64,1 2,5 14,1
Каспийское 43,5 36,5 0,7 19,3
Черное, северозападная часть 4,5 56,1 6,6 32,8
Балтийское, юговосточная часть (в пределах Калининградской области) 22,2 69,5 8,3 —
Балтийское, (территория Эстонии) 59 13 27 1
С учетом ряда других видов и результатов хозяйственной деятельности (карьеры, свалки, каналы) степень трансформации берегов человеком будет еще значительнее. Например, на Азовском море преобразовано 50 % берегов, на Каспийском — 45, в северо-западной части Черного — 90, в юго-восточной части Балтийского — 50. Широкое распространение вблизи берегов получили и техногенные формы рельефа: карьеры, судоходные каналы, прорези для трубопроводов и кабелей.
Особую актуальность приобретает проблема антропогенного загрязнения прибрежных районов, что приводит к нарушению природных комплексов водных экосистем.
Наиболее опасными являются нефтепродукты, которые, будучи подвижными и стойкими к окислению, образуют тончайшие пленки и распространяются на десятки и сотни километров. В зависимости от региональных особенностей прибрежно-морской зоны различное значение могут иметь такие составляющие нефтяного загрязнения, как концентрация в донных отложениях, рассеивание и вынос водотоками, биохимическая деградация и др.
Загрязнение тяжелыми металлами в прибрежно-морской зоне возрастает в условиях повышенной кислотности и обогащения воды Бе, Мп и органическими соединениями. Содержание 2п снижается, так как в кислотной среде он дает растворимые соединения и активно выносится [4].
Уровень загрязнения воды, донных отложений и пляжевого материала определяет дальнейшее назначение береговой зоны.
Таким образом, хозяйственная деятельность человека за прошедшую половину XX века существенно возросла и стала активно влиять на природные ритмы явлений, от которых зависит состояние берегов. В этих условиях усложнилось определение характера природоохранных мероприятий на берегах и времени их осуществления, исходя из видов хозяйственных объектов на участках берегозащиты. Защиту берега от размыва нельзя понимать как повсеместное возведение инженерных гидротехнических сооружений на размываемых берегах. Понятие защиты должно быть более емким, гибким и включать оценку последствий прекращения размыва на сочлененные аккумулятивные берега. Таковыми на Калининградском морском побережье являются Курш-ская и Балтийская (Вислинская) косы. К тому же Куршская коса — это национальный парк России, внесенный в список территорий всемирного и культурного наследия ЮНЕСКО. Поэтому в ряде мест на Сам-бийском полуострове нужно сохранять размывы, чтобы обеспечить устойчивость и долговечность аккумулятивных форм берега.
Поскольку защита морских берегов Калининградской области от размыва волнением и других разрушений (оползней, обвалов и пр.) входит в общий состав природоохранных мероприятий, то сами берегозащитные сооружения не должны усугублять указанные выше природные явления, нарушать экологическое равновесие в береговой зоне моря и обезображивать ландшафт. Однако как в прошлом, так и в настоящее время эти положения на изучаемых берегах полностью не соблюдаются. В ряде мест морского побережья Калининградской области защита берега от размыва имеет серьезные недостатки, подлежащие обязательному устранению. В их числе: применение берегозащитных сооружений типа волноотбойных стен и берм, которые, с одной стороны, являются весьма материалоемкими, а с другой — уничтожают пляжи и размывают подводный склон отраженными от них волнами, в результате чего почти полностью омертвляется водная среда для прибрежной фауны и создаются условия для разрушения самого сооружения. Таковым примером является стенка-набережная в г. Зеленоградске, железобетонные опояски в пос. Отрадное, г. Светлогорске, Зеленоградске. При выборе конструкций берегоукрепительных сооружений кроме оценки их эффективности необходимо учитывать и их экологическое влияние на природный облик морских берегов Калининградской области.
Отсутствие необходимой для создания естественных пляжей мощности вдольбереговых потоков наносов, с одной стороны, и широкие возможности использования песчаного материала с подводного берегового склона — с другой, требует и позволяет обеспечить восстановление и создание искусственных пляжей как основного природоохранного мероприятия в борьбе с размывами берегов. Под защитной искусственных пляжей из пульпы Янтарного комбината, положительный опыт которых нашел отражение на западном побережье Самбийского полуострова, могут быть сохранены от дальнейших разрушений существующие сооружения и берега.
50
Таким образом, устойчивость береговой зоны определяется динамичностью природной и антропогенной составляющих. Однако вследствие чрезвычайной сложности проблемы найти один или несколько приемлемых для всех потребителей универсальных показателей геоэкологического состояния береговой зоны пока не удается. Поэтому всю геоэкологическую информацию можно объединить в три взаимосвязанных группы индикаторов: нагрузки на береговую зону, ее состояния и ее реакции на изменение состояния.
Проблемы регулирования техногенного влияния на прибрежную зону морей и океанов нуждаются в решении на межотраслевом и международном уровнях. Целесообразна экологическая паспортизация участков береговой зоны, разработка соответствующих геоинформаци-онных систем (ГИС), создание кадастра прибрежной зоны как для России в целом, так и для Калининградской области.
В настоящее время береговая зона в Калининградском регионе в значительной мере представляет собой «ничейную» зону с доминированием административного компонента над экологическим и экономическим.
Список литературы
1. Айбулатов Н.А., Артюхин Ю.В. Геоэкология шельфа и берегов Мирового океана. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993.
2. Зенкович В.Б. Основы учения о развитии морских берегов. М.: Изд-во АН СССР, 1962.
3. Калининградская область. Природные ресурсы / В.М. Литвин, Г.Н. Ельцина и др. Калининград: Янтарный сказ, 1999.
4. Косарев А.Н., Даниялова З.Х., Залогин Б. С. Экологические условия внутренних европейских морей // География и окружающая среда. СПб.: Наука, 2003. С. 468-478.
5. Ревзон А.Л. Картографирование состояния геотехнических систем. М.: Недра, 1992.
6. Сладкопевцев С.А. Региональная геоэкология России. М.: Изд-во МосГУ-ГиК, 2000.
Об авторе
О.И. Рябкова — канд. геогр. наук, доц. РГУ им. И. Канта.
