Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Проблемы морфодинамики и рационального использования береговой зоны

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Проблемы морфодинамики и рационального использования береговой зоны"

На правах рукописи

БЕЛОВ ДАНИИЛ МИХАЙЛОВИЧ

ПРОБЛЕМЫ МОРФОДИНАМИКИ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ

11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов (географические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в АО "ЛенморНИИпроект"

Официальные оппоненты:

Доктор географических наук, профессор Коронкевич Н.И.

Доктор географических наук Айбулатов H.A.

Доктор физико-математических наук, профессор Морачевский В.Г.

Ведущая организация: Производственный научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве Госстроя РФ

Защита состоится Ч? июня 1997 года в 13.00 часов, на заседании Диссертационного Совета Д 120.59.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора географических наук при Государственном университете по землеустройству по адресу: 103064, Москва, ул. Казакова,15.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного университета по землеустройству.

Автореферат разослан " ¡5~" мая 1997 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направить на имя ученого секретаря диссертационного совета.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета кандидат технических наук

Козелкина З.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В овяэи о возрастающими в последние годы темпами проектирования и строительства в береговой зон» морей, эмывающих Россию, а также нехваткой зон отдыха на побережьях, з ложно стыои дороговизной выделения территорий под-'- промышленное и гражданское4 строительство в приморских городах, а особенно в их курортных зонах, острым становится вопрос о рациональном использовании береговой полосы при размещэнии в ней искуственных сооружений, об оцэнке их воздействия на ту часть береговой зоны, в районе которой они расположены.

Все перечисленные, а также ряд смежных вопросов, возникающих при использовании береговых зон морей и других водоемов, а также вопросы охраны природных ресурсов и их эффективного использования не могут быть решены без развития знаний об основных закономерностях динамики береговой зоны. Береговая зона по определению' В.П.Зэнковича представляет собой поверхность, рельеф которой создан волнами при данном уровне моря. Иными словами, это область контактного взаимодействия гидросферы, атмосферы и суши. Она довольно четко пространственно определяется приуроченностью к границе раздела сред с различной плотностью - водной, твердой и воздушной.

Под динамикой береговой зоны мы будем понимать совокупность процессов, вызванных гидролитодинамическими, геологическими или иными факторами, определяющих изменение форм рельефа береговой зоны, а следовательно и ее развитие.

Проблемы динамики береговой зоны морей изучались в течении длительного периода времени, начиная с Леонардо да Винчи, но особенно бурное развитие их исследований наблюдалось в ХХ-ом столетии в связи с увеличением на эту зону антропогенных нагрузок.

Вместе с тем, исторически сложилось раздельное изучение морфологии берегов, гидродинамики береговой • зоны й ее инженерной защиты. Однако комплексное изучение береговой зоны с позиций системного подхода практически не проводилось, не считая отдельных работ Л.Берталанффи, Акоффа, Миллера.

Большое значение для реализации системного подхода имеет- положение , разработанное В.П.Зенковичем о взаимосвязном развитии

подводной и надводной частей береговой зоны.

Для решения проблемы рационального использования береговой зоны автором предполагается реализация системного подхода путем выделения в ней морфодинамичеоких систем - специфических форм организации береговой зоны, представляющих целостные природные комплексы, присущие ей. Именно выделение морфодинамичеоких систем позволяет правильно понять естественные процессы, происходящие в той или иной части береговой зоны; помогает дать прогноз ее развития и оптимально разместить в этой зоне искусственные сооружения, сведя к минимуму отрицательные воздействия как на природную среду, так и на сооружения. Морфодинамические системы, являясь небольшим таксономическим системным образованием, входят составной частью в более крупные комплексы.

Основываясь на положении о локальных морфодинамичеоких системах можно более аргументированно выбрать стратегию поведения человека на том или ином участке побережья. Исследования автора доказали возможность применения вышеназванной- концепции при защите побережий от разрушения, при восстановлении и создании рекреационных зон на берегах, при создании новых территорий в береговой зоне под жилищное и гражданское строительство.

Актуальность темы исследования связана с тем, что значение береговой зоны для человечества необычайно велико и, несомненно, будет неуклонно возрастать в недалеком будущем, как фактор, оказывающий существенное влияние на экономическое и социальное развитие.

Большое внимание в мире в последние годы уделяется проблемам сохранения естественных и создания искусственных пляжей как реакционных зон - мест отдыха населения. В Японии, к примеру, планово предусматривалось увеличение пляжей для целей отдыха в 1.5-2.0 раза с учетом того, что их посещаемость возрастает в 1.6 раза.

Во Франции, где около 3856 . общей протяженности береговой линии составляют пляжи, которыми пользуются около 20.0 млн. человек, был создан каталог состояния береговых зон. Он состоял из 10 томов по всем районам Франции.

Полная классификация берегов выполнена в Соединенных Штатах Америки, где 43% береговой полосы подвергаются разрушению.

Проблемой защиты берегов занимаются в мире многочисленные научно-исследовательские и проектные организации, среди которых необходимо отметить наиболее известные:

Дэльфская гидравлическая лаборатория (Нидерланды); Национальная гидравлическая лаборатория в г.Шату (Франция):

исследовательский центр по береговому строительству армии США (США);

институт океанологии им.П.П.Ширшова Российской Академии наук (Россия).

Комплексное решение вопроса оптимального использования береговой зоны под строительные, рекреационные и другие цели, основанное на морфодинамической систематизации этой зоны с учетом гидро- и геодинамических особенностей, а также с учетом санитарно-гигиенического состояния береговой зоны и экологической оцэнки последствий от ее использования практически не ставилось, что подтверждает актуальность данного исследования.

Цель работы заключается в разработке основных положений теории морфодинамических систем береговой зоны и возможности применения такого подхода при рациональном использовании береговой зоны для гидротехнического строительства, при восстановлении или создании зон отдыха, создании в береговой зоне новых намывных территорий, а также при защите участков побережий от разрушения.

Создание теории морфодинамических систем береговой зоны и ее практическое использование осуществлялось путем решения трех основных проблем:

проблема реализации системного подхода в изучении береговой ЗОНЫ;

проблема прогнозирования динамики береговой зоны; проблема рационального использования и охраны береговой зоны.

Для достижения поставленной цэли решались следующие задачи.

1. Анализ состояния исследований динамики береговой зоны.

2. Натурные исследования морфодинамического режима побережий.

3. Анализ натурных исследований и выделение локальных морфодинамических систем на изученных участках побережий.

4. Разработка методики расчета переформирования береговой зоны для ситуационного прогноза.

Б. Разработка долгосрочного прогноза переформирования береговой зоны в естественном состоянии и при наличии возводимых гидротехнических сооружений (в случае использования береговой зоны под гидротехническое строительство).

6. Разработка рекомендаций по рациональному использованию береговой зоны в связи с задачами охраны природы.

Научная новизна работы заключается в разработке теории мор-фодинамических систем береговой зоны морей и практическом ее использовании. Такой подход позволяет вносить минимальные антропогенные и техногенные изменения в природу и максимально сохранить окружающую природную среду при защите берегов от разрушения и строительстве в береговой зоне.

Кроме того, разработанные автором алгоритм и схема расчета переформирования береговой зоны позволили создать плановую математическую модель такого процесса, представляющую собой пакет прикладных программ, и успешно использовать ее для прогнозирования характерных ситуаций в береговой зоне.

В соответствии с решением поставленных задач определяется структура работы, которая состоит из введения, трех глав, выводов и заключения, списка использованной литературы.

Основные защищаемые положения диссертации-это разработанные автором основы теории морфодинамических систем береговой зоны; методика рационального использования береговой зоны; совершенствование методики прогнозирования переформирования береговой зоны моря путем создания алгоритма плановой математической модели такого процесса.

Достоверность результатов исследований определяется результатами натурных наблюдений за природной средой и возведенными объектами в береговой зоне, многократной проверкой теоретических положений в натуре, а также отсутствием противоречий между основными известными законами природа и выдвинутыми автором положениями.

Основные результаты исследований опубликованы автором в 24 печатных изданиях и докладывались на 3 Международных конференциях, 3 Всесоюзных и 2 Республиканских конференциях и совещаниях.

Использование результатов исследований. Методика автора применялась при разработке рекомендаций, которые использовались при проектировании и строительстве рекреационной зоны в пос.Нарва-йыэсуу, при проектировании новой намывной территории в г.Сестро-рецке (бухта Тарколовская), при проектировании восстановления курортной зоны и зашиты берега от разрушения в г.Сестрорецке, при проектировании бэрегоукрэплэния в пос.Лебяжье, при разработке научного обоснования душ строительства нового нефтяного терминала в г.Клайгода, а также при зашито от затопления и разрушения участка побережья Каспийского моря в районе полуострова Чэдвкен.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражено место данной работы в современны! исследованиях по динамике и рациональному использованию береговой зоны, обоснована актуальность решаемых вопросов, показана научная новизна работы.

ГЛАВА I. ПРОБЛЕМА РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА В ИЗУЧЕНИИ ЫОРФОДИНАМИКИ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ

В этой главе диссертационной работы приведен критический анализ состояния исследований по динамика береговой зоны морей. Изложены основы учения о морфодинамических системах береговой зоны, приведены доказательства их существования в натуре.

Анализируя исследования В.П.Эенковича, В.В.Лонгинова, О.К.Леонтьева, Н.А.Лабзовского, Г.А.Сафьянова, Н.А.Аййулатова, Н.В.Есина, Л.А.Шиндарева, Ю.С.Долотова, И.О.Леонтьева, Д.П.Фина-рова, Н.С.Сперанского, В.Г.Ульста, Р.Я.Кнапса и других, автор пришел к следующим выводам:

1. Изучение различных аспектов динамики береговой зоны, будь то геоморфологический, гидродинамический, геодинамический или любой другой из имеющихся, традиционно ведется раздельно, в отрыве друг от друга.

2. Отсутствует системный подход при исследовании береговой

зоны.

Многие авторы, например, Н.А.Айбулатов, В.А.Совершаев, Н.А.Табакаев, упоминают в своих работах литодинамические, либо геоморфологические системы, но нигде не дакгг их исчерпывающего определения и конкретных примеров выделения и использования.

В связи с этим автор ставит задачей своего исследования следующее:

1. Разработать концепцию и основы теории морфодинамических систем береговой зоны моря.

2. Создать основы методики прогнозирования переформирования береговой зоны с учетом системного ее строения и плановой картины явления, увязывающей морфо- и гидродинамические процессы,

3. Разработать и научно обосновать рекомендации по рациональному использованию береговой зоны при необходимости разместить

в ней новые пиротехнические сооружения или возвести намывную территорию под промышленное или гражданское строительство, а также при реконструкции рекреационных зон на побережье.

4. Использовать рекомендации в конкретных проектах береговых

зон.

Большой объем накопленных знаний, данных натурных и теоретических исследований в различных аспектах развития береговой зоны не всегда взаимно увязаны и согласованы, вследствие отсутствия обобщения этих знаний в единую теорию.

Поэтому одной из цэлей предполагаемой работы является выделение обобщающих положений, которые могут приниматься как, в определенной мере, постулаты, наличие которых позволяет говорить об основах теории морфодинамических систем береговой зоны.

Основные положения, на которые опирается эта теория, приводятся ниже в кратких формулировках.

Морфодинамической системой береговой зоны называется специфическая форма организации береговой зоны моря, представляющая собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих комплексов строения рельефа, являющих собой участки абразионных, абразион-но-аккумулятивных и аккумулятивных берегов. Эти системы должны рассматриваться как в типологическом, так и в региональном аспектах.

Переформированием береговой зоны называются изменения в морфологическом строении надводной и подводной частей береговой зоны,происходящие под воздействием различных природных процэооов. В рамках временных масштабов хозяйственного использования береговой зоны доминирующими можно с уверенностью считать гидродинамические процессы.

Надводные и подводные изменения рельефа неотделимы от перемещения наносов, баланс которых является гарантом пространственно-временной устойчивости системы. Перемещение наносов следует в данной трактовке рассматривать как одну и» сторон выражения про-цзсса переформирования, а морфологические изменения рельефа как его внешнее проявление.

По форме перемещения отдельной твердой частицы наносы делятся на влекомые, которые являются более крупными из имеющихся в наличии, и взвешенные в водном потоке. Причем первые можно харак-

теризовать, как основные рельефоформирующие приурезовую часть береговой зоны.

Образуемые в береговой зоне водные потоки обладают способностью в широких пределах изменять свою транспортирующую способность в зависимости от режима, количества и состава поступающих в них наносов. Это достигается морфодинамическими преобразованиями в береговой зоне, а также изменением состава донных отложений.

Кинематическая структура скоростного поля водных потоков, так же как и морфология береговой зоны имеет четко выраженный дискретный характер. Эта дискретность выражается в образовании целостных морфодинамических систем, которые состоят из структурных элементов меньшего размера и иного строения (например, участков различных, видов и типов берегов).

Основными принципами на которых основывается выделение морфодинамических систем береговой зоны в природе являются следующие:

1. Определение цэлосности системы на основе выделения региональных и типологических единиц. В качестве типологических элементов и единиц принимается вид берега, а в качестве региональных - абразионные, абразионно-аккумулятивные и аккумулятивные участки берега.

2. Ретроспективный анализ развития системы для определения характера ее функционирования.

3. Определение внешних и внутренних границ морфодинамической системы.

Основными свойствами морфодинамических систем береговой зоны являются следующие:

1. Интегративность или целостность качеств морфодинамической системы. Целостная система при этом определяется как совокупность объектов, взаимодействие которых обусловливает наличие новых совокупных качеств, не свойственных отдельным образующим систему частям.

2. Компонентность целостной морфодинамической системы.

3. Структурность и функционирование целостной системы. Под этим подразумевается, что части системы находятся в определенном отношении друг к другу. Особая упорядоченность этих отношений определяет структуры системы, которая характеризуется определенной

пространственно-временной устойчивостью, выраженной в балансовом равновесии отдельных частей (участков) системы. Это равновесие обеспечивается вдольбереговым и поперечным перемещением релье-фоформирующэго материала в пределах конкретной морфодшамической системы.

4. Дискретность процесса развития системы. Это свойство проявляется как способность образования на более высоком организационном уровне из целостных неделимых элементов системы более крупных неделимых элементов.

5. Стремление системы к устойчивому, равновесному состоянию. Это свойство выражено в принципе динамического равновесия берега.

При выделении морфодинамических систем в натуре важно правильно определить их внешние границу.

Боковые границы систем обычно приурочены к зонам дивергенции или конвергенции водных потоков и* соответственно, потоков наносов. Иногда эти границы, в случае техногенного вмешательства, могут смещаться и располагаться в местах нахождения искусственных сооружений.

Морская граница определяется шириной береговой зоны, в которой происходит перемещение рельефообразующего материала.

Береговая граница проходит по линии раздела гидросферы и суши и соответствует высоте максимального заплэска.

В качестве доказательства существования морфодинамических систем в натуре приведен пример их выделения в Нарвском заливе.

В результате проведения морфодинамических, гидродинамических и геодинамических комшюксных исследований, в береговой зоне Нар-вского залива были выделены две открытые (т.е. частично обменивающиеся материалом через боковые границу) иорфодинамические системы - западная и восточная (рис.1).

Боковыми границами западной системы являются мыс Летипза и устье р.Нарва. Морская граница проходит по изобате 10 метров.

Боковые границу восточной системы - устье р.Нарва и мыс Кур-гальский. Морская граница также проходит по изобате 10 метров.

Береговая граница обеих систем находится на высоте 7,6 метра от уреза вода.

Внутренние границы западной системы определяются исходя из ее функциональной структуры.

В структуре западной морфодинамической системы можно выделить группы абразионных и абразионно-аккумулятивных участков западнее мыса Мерикюла и участки аккумулятивных, в том числе и деградирующих аккумулятивных берегов, восточнее этого мыса (рис. I).

Участок абразионного высокого берега западнее г.Силламяэ сложен палеозойскими известняками, песчаниками и глинами. Имоеется узкий галечниковый пляж шириной 6-8 метров. Этот участок подвергается интенсивной абразии и является источником галечниковых наносов для расположенных восточнее участков береговой ваши. В пределах г.Силламяэ находится закрепленный каменной наброской участок берега.

Далее до мыса Мерикюла прослеживаются участки абразионных и абразионно-аккумулятивных берегов, которые четко различаются по своему геологическому строению и морфологии. Так, сложенные рыхлыми отложениями гасчано-галечникового состава берега являются абразионными и в данный момент служат местными источниками наносов, подвергаясь интенсивному размыву (до 4 метров в год).

Участки берега, сложенные коренными палеозойскими известняками, песчаниками и глинами, являются абразионно-аккумулятивными. Они имеют преимущественно песчаные пляжи шириной 10-15 метров. Эти участки расположены в пределах абразионно-аккумулятивных дуг берегов, имеющих протяженность до 2 километров.

Мысовидные участки береговой зоны являются в настоящее время источниками поступления наносов в восточную периферию западной морфодинамической системы.

Ранее источником поступления наносов были мощные толщи рыхлых песчаников, слагающих коренной берег и подводный склон, а сами мысы Мерикюла и Удриа значительно больше вдавались в море и подвергались большой абразии. Доказательством этому может служить состав сущзствовавшего ранее естественного песчаного пляжа пос. Нарва-йыэсуу, сложенного мелким песком аналогичного состава.

Вдольбереговой поток наносов, идущий от абразионного мысо-видного участка на восток (согласно расчетам Л.К.Баркова, К.Ор-вику и др. он составляет около 80.0 тыс.м3/год), прослеживается до устья р.Нарва, а его щэбеночная составляющая обнаруживается на расстоянии I километр по остаткам мелкого щебня и дресвы на отмели.

Восточнее мыса Мершшла расположены деа участка деградирующих аккумулятивных песчаных берегов. На первом участке, от м.Ме-риюола до дома отдыха "Нуурус", хорошо выражен песчаный пляж с аванданой, которая в настоящее время подвергается размыву. Аван-дана прослеживается на этом участке повсевместно и имеет ширину 7-8 метров и относительную высоту до 1.5-2.0 метров. Четко выраженный размыв авандоны свидетельствует об образовавшемся в последние годы дефиците наносов во вдольбереговом потоке.

На втором участке от д/о "Нуурус" до устья р.Нарва наблюдается вначале почти полностью размытая авандона, а далее она вообще отсутствует. Этот участок приобрел все черты абразионного берега.

Как видно из вышеизложенного, существование выделенной за- ' падной морфодинамической системы доказывается: наличием трех видов берегов, их пространственным расположением; существующими между различными видами берегов взаимосвязями, осуществляемыми посредством вдольберегового потока наносов; иерархическим строением системы; ее внутренними и внешними границами.

Таким образом, в первой главе была показана необходимость использования при исследовании динамики береговой зоны системного подхода,.Была изложена основа учения о морфодийамических системах береговой зоны и доказана правомерность их выделения в натуре.

ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ

В последнее время в России возникла задача вовлечения новых частей морских побережий в хозяйственный оборот. Это связано с утерей ряда крупных портов на Балтике, Черном, Азовском и Каспийском морях вследствие распада СССР и отхождением этих портов к другим государствам. Этот же процэсс привел и к уменьшению количества морских курортов.

Поскольку прибрежные территории вследствие ряда причин являются особенно привлекательными для жизни и отдыха людей, то их охране и сохранению всегда придавалось большое значение. Поэтому при освоении побережья и прибрежных территорий требуется особое внимание к возможным отрицательным последствиям. К одним из таких

последствия можно отнести разрушение берегов из-за изменения направленности процесса их развития. Также нежелательные явления могут возникнуть вследствие неправильного выбора места для сооружений в береговой зоне. Это относится как к изменению режима береговой зрны, так и к выводу сооружений из нормального эксплуатационного режима в результате их заиления или разрушения.

В связи с этим прогнозирование переформирования береговой зоны становится важной частью обоснования такого строительства.

Прогнозирование гореформирования береговой зоны при ее освоении в настоящее время ведется, в основном, с помощью гидравлических моделей. Эти модели помогают решить только задачу прогноза отдельных характерных ситуаций. Причем из-за дороговизны и . большой трудоемкости такого моделирования количество рассматриваемых вариантов обычно не велико. На гидравлических моделях, как правило, не учитываются морфоданамическив особенности исследуемого участка и характер его взаимодействия с сопредельными участками. Зачастую в ходе гидравлических исследований получают лишь качественную картину.

Для прогнозирования поведения морфодинамической системы применяются Модели, использующие принцип аналогий комплекса процессов, характеризующих систему в целом.

Проблемы моделирования динамики береговой зоны морей и водохранилищ дая целей прогнозирования ее дальнейшего развития и обоснования природоохранных мероприятий цэлесообразно объединить в две группы, которые рассматриваются автором в качестве двух взаимосвязанных блоков:

проблемы аналогового морфоданамического моделирования; проблемы математического моделирования динамики береговой зоны. ,

Проблема морфоданамического моделирования состоит в том, что проводимые до настоящего времени исследования динамики берегов, морей и водохранилищ не были в достаточной мере цэленаправлэны на обоснование природоохранных мероприятий, если не считать работ последних лет на побережье Черного моря.

Морфодинамическое моделирование основывается на принципе единства морфологического и динамического развития надводного и

подводного склонов.

Проведанные автором работы по исследованию берегов Балтийского моря в целях разработки природоохранных мероприятий позволили наметить основные этапы морфодинамического моделирования: районирование и типизация береговой зоны; анализ гидрометеорологических условий береговой зоны; составление прогноза развития береговой зоны; комплексное обоснование природоохранных мероприятий. Районирование и типизация береговой зоны завершается выделением региональных и типологических единиц. В качестве основных типологических единиц принимаются типы и виды берегов.

Практика показывает плодотворность учения о лито динамических системах для определения эволюции и направленности развития береговой зоны. Вместе с тем, выделение в составе системы трех зон (поступления наносов, их перемещения и аккумуляции) для обоснования, в частности, создания искусственных пляжей, в ряде случаев оказалось недостаточным. Поэтому автором предложено выделить мор-фодинамические системы, включающие берег вместе с литодинамической зоной /II, 13, 16/.

Опыт работы показал, что для прогнозирования и обоснования природоохранных мероприятий целесообразно применять крупномасштабное районирование и типизацию береговой зоны.

Анализ гидрометеорологических условий в береговой зоне проводится как на основе уже имеющихся данных по режиму ветров, волнения, течений и уровня в районе изучаемой акватории, так и на основе вновь измеряемых. В случав отсутствия достаточного для необходимого анализа количества наблюдений и невозможности их восполнить за отведенный промежуток времени в натуре, применяются расчетные методы их определения.

Прогноз динамики береговой зоны в случав морфодинамического моделирования, использующий принцип аналогий, осупрствляется на 10 и 50 лет. Он является фоновым долгосрочным прогнозом. Используя этот метод моделирования, можно получить общую тенденцию развития береговой зоны за указанное время, определить осреднен-ные параметры переформированного подводного и надводного откосов. Для уточнения этого прогноза и получения более точной качес-

тванной и количественной картины изменений, происходящих в береговой зоне, применяется метод математического моделирования. Он позволяет учесть влияние большого количества разнообразных факторов на процесс динамики береговой зоны.

Из-за сложности решаемых в ходе моделирования уравнений и определенных ограничений в быстродействии современных ПЭВМ, наиболее целесообразно математическое моделирование по наиболее опасным характерным гидрометеорологическим ситуациям. Причем такое моделирование возможно как при естественных условиях в береговой зоне, так и при наличии в ней искусственных сооружений.

Проблема математического моделирования динамики береговой зоны состоит из двух частей. Первая - наиболее полный учет при моделировании гидрометеорологического режима береговой зоны,- вторая - учет морфометрии, морфодинамики (включая движение наносов) и ее геологического строения.

Учитывая собственные исследования, а также исследования Н.Е.Кондратьева, В.Г.Андреянова, А.С.Судольского, Н.А.Ярославцэ-ва, Д.Д.Лаппо, Ю.М.Крылова, В.В.Лонгинова, И.О.Леонтьева, В.М.Ля-тхера, И.Ш.Халфина, Т.Н.Филатовой, А.А.Смирнова, К.Р.Иррибаррена, М.С.Лонге-Хиггинса, И.Ф.Шадрина, В.М.Ловдэнкова, В.А.Шибаева, П.Д. Комара, Ван де Граафа, Ю.И.Дрейзиса и других, автор пришел к выводу о целесообразности разделения береговой зоны при расчете в ней гидродинамического режима на три подобласти.

Первая - это глубоководная зона в районе изучаемого участка. В ней по параметрам ветра над акваторией рассчитываются параметры ветрового волнения и строится роза волнения.

Вторая - это подобласть, где происходит трансформация волн на мелководье при их движении к берегу. Здесь ведется расчет рефракции и трансформации волнения.

Третья - это часть береговой зоны от линии первого обрушения волн до уреза вода. В этой части производится расчет параметров волн перемещения в случав нормального подхода волн к берегу, или волноэнергетических течений в иных случаях.*

Расчет генерации волн ветром на глубокой воде производится в соответствии со СНиП 2.06.04-83.

Средняя высота генерированных волн, согласно этому норматив-

ному документу, определяется выражением:

аи -з 0-5 "2 9Н0

у^ v v,.

Ч) и к1

-3 дЬ 0.5 -2 -1

+6-10 ] > ],

где н - средняя высота волны на глубокой воде,

Уу - окорооть ветра,

н0 - глубина моря, - разгон ветра.

Расчет трансформации и рефракции волн при их движении к берегу также проводится на основании СНиП 2.06.04-82.

Расчет же плановой схемы течений в третьей подобласти осуществляется с использованием методики М.С.Лонга-Хиггинса в формулировке П.Д.Комара, Ван де Граафа и А.И.Боуэна и в постановке ее реализации Ю.И.Дрейзисом.

Основные уравнения для расчета выглядят следующим образом:

и и г* * , Лз1+а04 * 1 ... Л03 * « н=н +-с*—+- X • и. .-зсдх- - -г——

х=ия 02 0 а02 хЙ вх н375 а02 0 0 0

"03*04 * г9ц, 1 иу

=С0!Н

У=У1'У2

где ду - лапласиан,

н - глубина потока, * - отметка дна,

- отметка дна при х=х у=у1> у=у2 - боковые границы областей, а01, а02, а0з, а04, с01-константы.

Вторая проблема математического моделирования динамики бере-чэвой зоны - это непосредственно учет морфометрических, морфода-[амических и геологических факторов при расчете динамики дна и )врегов.

В результате развития вычислительной техники появилась возможность рассчитывать сложные аналитические уравнения, позволяю-цие определять переформирование береговой зоны в зависимости от 5олыпого числа определяющих этот процесс факторов.

Сейчас такие метода, объединенные общим названием (термином) "математические модели переформирования береговой зоны", получили широкое распространение как в нашей стране, так и за рубежом. Рассмотрим несколько направлений в математическом моделировании зышеназванного явления.

Математические модели могут классифицироваться в зависимости зт типов данных, полученных в результате решения, от параметров, используемых зависимостей, способов решения и т.п.

Наиболее часто в настоящее время употребляются:

численные, или аналитические модели;

статистические или динамические модели;

модели, имитирующие процесс переформирования береговой зоны.

Рассмотрим первую группу математических моделей - численные или аналитические модели переформирования береговой зоны. Этот тип моделей в последнее время получил, пожалуй, наибольшее распространение.

Численное моделирование может решать как линейные, так и нелинейные задачи. Разработка теоретических основ и физической сути моделируемого процесса определяет тип задач численного моделирования.

Числвнные метода позволяют решать комплексные уравнения с использованием вычислительной техники, а поскольку задачи могут быть как линейными, так и нелинейными, то числвнные модели можно успешно использовать для изучения различных аспектов береговой зоны.

Численные модели, описывающие переформирование берега, используются с целью прогнозирования его поведения при различном воздействии на него формирующих факторов для управления ими.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом в основном используются профильные модели переформирования дна и берегов, причем традиционно сложились два отдельных подхода. Один из них описывает переформирование поперечной линии берега (профиля), другой - динамику береговой линии.

Таким образом, расчет переформирования в такой постановке состоит их трех отдельных задач, каковыми являются: переформирование поперечного профиля берега, динамика линии берега, расчет транспорта наносов. Только решение всех этих задач и взаимная увязка их результатов приводят к расчету переформирования дна и берегов.

В практике накоплен большой опыт решения вышеуказанных вопросов. В частности, этому были посвящены исследования Г.Ф.Крас-ножена, В.Л.Максимчука, Б.А.Пшкина, Д.М.Белова, Ларра, Н.С.Сперанского, Н.А.Айбулатова, И.О.Леонтьева, В.Л.Болдырева, А.Я.Шварцман, О.Л.Рыбака, Д.П.Финарова, А.Л.Розова, К.К.Вяткина, Р.Я.Кна-пса, В.И.Кирлиса, Е.И.Масса, К.Н.Макарова и других.

Учитывая накопленный опыт исследований и создаваемые этим подходом трудности, автор в своей работе пошел более совершенным путем. Под руководством и при непосредственном участии автора была создана плановая математическая модель переформирования дна и берегов. Эта модель объединила в себе названные задачи и позволила решить вопрос о прогнозе в естественных условиях и при наличии в береговой зоне искусственных сооружений при наиболее опасных и характерных гидрометеорологических ситуациях. Моделирование ведется по плановой схеме изучаемого участка. Используя этот подход, можно рассчитывать процессы переформирования береговой зоны как в рамках целой морфодинамической системы, так и отдельных (наиболее интересных с точки зрения практики) ее частей. Переход при расчете от целостной системы к ее частям возможен при использовании метода "телескопирования".

Общая схема математической модели показана на рис.2. Расчетная схема, лежащая в основе моделирования переформирования береговой зоны базируется на следующей системе уравнений:

дР„ 1 ,и > а<н,р.и >

^ - -п- < * - :.н у >= -А- <т -т ),

дь Н ду, ду . * и бс 5

„- и2 - ____

1 л г2 л ,ЛГГ 0'

)Уи2-и? - а (р. -р„>

цр.. (и -и, > и^-ит - д<Р, . -

чк0 >: 1х х 1« 1н 0 1 ок у""ц~

** 1

, ан. , а ,

— 1 1 - 1 (Н-и. -> +

at 2-171 М 2-ш ах 2—т ду 1 1у

г г г

Т -Тес 5

<2-я> >1_*

■де рн - плотность потока наносов,

и иу - составляющие скорости потока, 1- - характеристическая глубина,

- транспортирующая способность потока, те - перемещаемая масса наносов, ро - концентрация частиц в потоке, сеЬ - коэффициент Шези, ¿о - относительная плотность наносов, <оо - гидравлическая крупность частиц грунта,

- угол между размываемой поверхностью и координатными осями, пу - пористость грунта, *ок - тангенс угла внутреннего трения.

Описанная математическая модель переформирования береговой юны состоит из пакета прикладных программ, объединенных в четыре юновных блока и связанных между собой передачей данных на уровне эайлов.

Применение этой математической модели для разработки прогно-*а переформирования береговой зоны при характерных гидрометеоро-югических ситуациях, который выполнялся в ходе экологического )боснования ее использование в хозяйственных цэлях, показало аде-сватность результатов расчетов и естественных процессов.

Схема математической модели переформирования береговой зоны.

Рис.2

ГЛАВА 3. ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ

Достигнутый уровень учения о береговой зоне позволяет ре-пать важные практические задачи ее охраны при промышленном и рекреационном освоении.

Вместе с тем, огромный размах современного использования береговой зоны, с одной стороны, и активизация процессов абразии на 5ерегах,- с другой, требуют решения вопросов защиты берегов на 5олыпих участках побережья.

В связи с этим возникает следующие проблемы охраны окружающей среда и рационального природопользования:

1. Защита участков побережья от разрушения.

2. Восстановление рекреационных зон на участках, где вследствие неблагоприятного развития природных процессов и вмешательства человека превалируют процессы деградации.

3. Рациональное расположение сооружений в береговой зоне при >е освоении с целью сохранения или внесения минимальных изменений } существующую морфодинамическую систему.

4. Природоохранное обоснование возможности и щлваообрааваа-1л создания новых территорий под жилищное и гражданское строительство в береговой зоне.

Задача защиты участков побережья от разрушения долгие года шлялась одной из основных задач морской гидротехники. Ранее бе-зегозащита участков побережья велась без учета особенностей со-фяженных участков, не говоря уже о системном рассмотрении вопро-¡а.

В последние десятилетия при решении задачи защиты берегов [роисходаг слияние знаний, накопленных в науке о морских берегах [ навыков морской гидротехники.

Многообразие способов инженерной защиты берегов может быть :ведено к двум основным по принципам их работы:

пассивный способ, когда берегозащитные сооружения не в сос-•оянии изменить отрицательный баланс наносов на том участке побе-ежья, где они располагаются;

активный, когда берегозащитные сооружения способны накапли-

вать и удерживать перед собой наносы в виде полосы берегозащитного пляжа.

К первому типу сооружений относятся волноотбойные стенки, прислоненные к берегу, волногасящие сооружения в виде набросок из камня или бетонных массивов, откосные сооружения с повышенной шероховатостью, незатоплэнные волноломы и т.п.

Ко второму способу относятся наносоудеримвающив буны, подводные волноломы с траверсами, искусственные пляжи, посадки водной растительности.

Применение пассивных способов берегозащигы зачастую (гораздо чаще, чем в случае применения активных способов) приводит к нежелательным последствиям на соседних участках побережья.

Берегозащитные сооружения, как правило, возводятся в неблагоприятных природных условиях. Поэтому возникла острая необходимость в обоснованных рекомендациях по учету процесса переформирования берегов при проектировании, строительстве, эксплуатации берегозащитных сооружений различных назначений и типов.

До настоящего времени проектные организации не обеспечены нормативными документами, регламентирующими выбор типов берегозащитных сооружений в зависимости от стадии развития процесса переформирования берегов, месторасположения сооружения в морфода-намической системе и динамического состояния участка побережья, на котором предполагается разместить сооружение.Поэтому учет динамики берегов при проектировании берегозащитных сооружений производится далеко не всегда и сделанные таким образом проекты приводят к возникновению аварийных ситуаций.

Если учесть, что количество берегозащитных сооружений на побережьях морей, озер и водохранилищ достигает десятков тысяч, то становится очевидным, что нарушение работы хоть небольшой части таких сооружений вызывает большой материальный ущерб. Достаточно сказать, что в отдельных случаях сумма только прямого увдэрба из-за аварий на конкретных объектах достигала нескольких миллионов рублей. Размеры же косвенных убытков, заведомо превосходя прямой ущерб, трудно поддаются расчету.

Кроме того, действие неправильно выбранных или расположенных берегозапщгных сооружений может приводить к непредвиденным и нежелательным преобразованиям на сопряженных участках берегов и

этим нарушить установившийся в природе режим использования побе-эежья.

Не следует думать, что подобное положение не известно науч-шм работникам и проектировщикам. Первые несомненно активнее стали разрабатывать вопросы, связанные с вопросами динамики берего-зой зоны, а вторые все чаще и чаще обращаются за накопленной научной информацией.

Разработанное морфодинамическое направление в теории развития берегов способно в значительной мере удовлетворить многие запросы проектировщиков.

Многолетняя проверка практикой свидетельствует о верной диалектической основе этого направления, опирающегося на постулат о дискретности процесса переформирования береговой зоны, на выделение структурных уровней, на типизацию форм внутри этих уровней с уточнением качественной стороны явления и установлением соответствующих количественных измерителей. Этим была расширена та информационная основа, на которую опирается всякая теория, которая предопределяет выбор соответствующего аналитического аппарата и позволяет правильно ставить частные вопросы теории.

Недостаточное внимание к исходным представлениям, чрезмерное упрощение их для приспособления к априори принятому аппарату были причиной отставания теории динамики берегов от запросов практики.

Так, если говорить о дискретности процесса динамики берегов, то можно отметить, что сущность дискретности сводится к свойству материи образовывать целостные неделимые элементы, которые в свою очередь способны группироваться в более крупные, также неделимые элементы более высокого порядка или, как говорят, находящиеся на болве высоком структурном уровне.

Представленная теория развивается в соответствии с закономерностями развития научных теорий, т.е. ей присущи объяснительная и предсказательная функции. Неравномерность развития этих функций (преобладание объяснительной функции, отвечающей на вопрос "как?") указывает на ранний этап ее развития.

Развитие предсказательной функции, на взгляд автора, возможно при переходе к физико-математическому описанию процесса переформирования береговой зоны, заключающемуся в разработке плановой модели переформирования.

Основной принцип решения задач берегозащиты должен состоять в учете взаимного влияния природной среда и берегозащитного сооружения.

Под природной средой мы подразумеваем участок береговой зоны, включающий в себя часть акватории в пределах подводного берегового откоса до внешней границы морфодинамической системы и подводную часть берега, включая пляж и авандану (если таковая имеется) или часть коренного берега, в пределах которого осуществляется взаимодействие водного потока и подстилающей поверхности суши.

Методы решения практических задач должны строиться на знании свойств и особенностей водной среда и характера ее взаимодействия с сооружениями.

По характеру взаимодействия с водной средой и потоком наносов берегозащитные сооружения, как упоминалось выше, деляг на сооружения активного и пассивного типа.

Сооружения активного типа можно разделить на две группы.

Первая - это сооружения активного типа, которые -однонаправ-ленно связаны с процессом переформирования береговой зоны и, в частности, с процессами удержания и накопления перед собой наносов. К таким сооружениям можно отнести капитальные сооружения типа наносоудерживающих молов и бун, подводные волноломы из железобетонных массивов и т.п.

В силу своей капитальности эти сооружения недоступны воздействию водной среда, но сами они неизбежно воздействуют на ход процесса динамики береговой зоны в месте их обустройства. Зачастую это воздействие (особенно на.сопряженных участках берега) бывает нежелательным и вредным.

Ко второй группе относятся активные гидротехнические сооружения, имеющие двухсторонш связь с процэссом динамики береговой зоны. Предназначенные для управления этим процэссом, они испытывают на себе его обратное воздействие. Сюда относятся все берегозащитные сооружения, имеющие природные аналоги. Это - искусствен^ ные пляжи, косы, рифы, подводные валы, намывные острова, дноуглубительные прорези, каналы.

Из сказанного выше очевидно, что связь между процессами динамики берегов и каждой категорией сооружений (активных и пассивных) различна. Отсюда следует, что учет влияния динамики берего-

за зоны при проектировании разных категорий сооружений не может ать однотипным.

При проектировании активных сооружений первой группы главное нимание следует уделять исследованию и оценке последствий их во-дэйствия не только на участке строительства, но и на сопряженных частках, где будут меняться параметры естественного гидрологиче-кого и морфодинамического процессов.

Такая оценка необходима для правильного выбора типа констру-ции и ее размещения на участке, а, также для прогнозирования воз-ожных последствий от переформирования береговой зоны.

В качестве примера защиты берегов от разрушения приводится абота по защите побережья Финского залива в районе поселка Лебя-ье, а также по защите побережья Каспийского моря в районе полу-строва Челвюен от затопления и разрушения.

Более подробно остановимся на примере защиты берега в районе юс. Лебяжье.

Защищаемый участок расположен на.южном берегу залива от мыса [расная горка до пос.Большая Ижора. Здесь в недалеком прошлом от-[етливо выделялись две локальные морфодинамические системы. Пер-)ая - от мыса Красная Горка до устья р.Лебяжья. Вторая - от устья ).Лебяжья до устья р.Черная.

В ходе исследований было установлено, что за последние десятилетия в первой системе произошла частичная смена источника на-госов. Если ранее им являлся подводный склон м.Красная Горка, то геперь этот источник истощился и, питание вдольберегового потока дат непосредственно за счет разрушения мыса.

Участок берега в районе р.Лебяжья с западной стороны являлся вестом разгрузки вдольберегового потока. Однако из-за значительно уменьшения расхода р.Лебяжья за последние 10-15 лет, ее реч-зая струя больше не блокирует поток наносов и большая часть его транзитом уходит в район поселка Большая Ижора.

Небольшой участок побережья в районе Лоцманского поселка, из-за повышения уровня вода в Финском заливе, особенно во время штормовых наносов, а также за счет интенсивной добычи песка с подводного склона в 6 километрах к востоку от участка, в последние года стал подвергаться интенсивной абразии. Его пляж потерял волногасящую способность.

Второй участок, требующий укрепления и защиты расположен восточнее пос.Лебяжье - на 56-ом - 58-ом километре шоссе С.Петербург - пос."Первое Мая".

На этом участке, согласно ретроспективного анализа установлено, что за 15 лет объем размыва составил 15 тыс.м3/год. На 57-ом километре шоссе песчаный пляж шириной 17-18 м почти полностью смьгг. Это произошло из-за обшрй даградащи, имеюшэй место во второй локальной морфоданамической системе и, особенно, из-за подводной добычи песка прямо напротив этого участка на Лондонской отмели. Промышленное освоение подводного карьера началось в 1954 г. и продолжалось до 1984 г. В карьере было обнаружено порядка 17.0 млн.м3 госка. Как показало математическое моделирование переформирования подводного берегового откоса при сильном волнении, образующийся циркуляционные течения вовлекают в движение песчаный материал с береговой отмели и переносят его в подводный карьер, таким образом заполняя его. При этом значительно обедняется вдольбереговой поток наносов и истощается подводная отмель. Это, в конечном итоге, и привело, в значительной мере, к наблюдаемой на участке берега катастрофе.

Все вышеупомянутые выводы исследований были положены в основу стратегии защиты побережья в районе пос.Лебяжье. Была разработана концепция защипы этого участка,которая впоследствии была реализована в рабочий проект берегозащиты.

Концепция заключалась в следующем.

При выборе генеральной схемы берегозащиты руководствовались природоохранными аспектами развития береговой зоны в районе пос. Лебяжье. Природный ландшафт этой местности со склоном, поросшим соснами, и песчаным пляжем, отвечает условиям использования и дальнейшего развития этого участка южного берега Финского залива для рекреационных целей. Этот вопрос стоит особенно остро именно сейчас, когда в восточной части Финского залива практически не осталось экологически чистых участков берега, где в дальнейшем можно обустроить зоны отдыха.

На основании приведенного природного обоснования, математического моделирования гидродинамических процессов в береговой зоне от устья ручья на ее восточном участке (57 км шоссе) до устья реки Лебяжья рекомендуется создать комплекс берегоукрепительных

эоружэниа активного и пассивного типов. Такакя схема берегозащи-i направлена на создание условий сбалансированности в открытой зрфодинамической системе.

В Лоцманском поселке рекомендуется создать наносоудершваю-ро волногасяшую эстакаду на участке 600 м с последующим намывом э смежных участках берега искусственных песчаных пляжей свободно типа общей протяженностью 650 м. Такой вариант берегозащиты элжен быть сопоставлен с вариантом создания пляжа в Лоцманском эселке на 1150 м берега для сохранения береговой зоны на смежных застках в комплексе с затратами по расселению имеющихся жилых эмов на основании проведения экономических расчетов.

На участке в районе 57-58 км шоссе Санкт-Петербург - I Мая зиболее целесообразной схемой берегозащиты является комбинация зссивного и активного способов, а именно - создание откосного эрэгоукрепления длиной 250 м и искусственных песчаных пляжей вободного и прислоненного типов (в зависимости от максимальных эложительных отметок существующего склона) общей длиной 850 м.

Кроме того, в ходе данной работы было проведено обоснование □здания искусственной намывной территории под гражданское и жи-шцное строительство в Сестрорецком районе Ленинградской облети.

После проведения комплексных морфодинамических, геологичес-их, гидрографических, гидрологических исследований и решения ледующих задач:

анализа морфодинамического строения побережья Финского зали-а на участке от защитной дамбы до мыса Дубовской;

анализа ландшафтных условий района предполагаемого строи-эльства;

анализа геоэкологической обстановки в зоне строительства;

прогнозирования развития береговой зоны в естественных усло-иях и при наличии намывной территории,

ыли разработаны рекомендации по расположению и конструкции намы-ной территории в Харколовской бухте.

Было проведено обоснование строительства гидротехнического омплекса нефтяного терминала в береговой зоне г.Клайпеда Литовкой республики с использованием учения о морфодинамических сис-©мах, а также разработана основа методики экологического обосно-ания создания крупных гидротехнических комплексов.

В работ© показана возможность применения разработанного автором подхода к изучению береговой зоны при восстановлении рекреационных зон на побережьях морей.

В качестве примера приведено восстановление зоны отдаха на побережье Нарвского залива в пос.Нарва-йызсуу Эстонской республики.

Реконструированный в 1988-89 гг. пляж и авандана существуют в Нарва-йыэсуу до сих пор, претерпев лишь незначительные изменения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главные вывода проведенного исследования сводятся к следующему.

Работа посвящена исследованию актуальной проблемы - морфоди-затта береговой зоны и ее рациональному использованию.

Основной причиной малой эффективности использования берего-зой зоны для рекреационных цэлвй, для создания новых намывных территорий, для гидротехнического строительства, является ее сла-5ая научная обоснованность.

На основании гипотезы о системной структуре береговой зоны, теоретических положений об организации живой и неживой природа и аатурных исследований динамики береговой зоны морей было разработано и доказано положение о существовании в береговой зоне морфодинамических систем, определяющих характер процэсса ее переформирования на тех или иных конкретных участках.

На основании морфодинамических исследований береговой зоны Финского и Нарвского заливов, Литовского побережья Балтийского моря и восточного побережья Каспийского моря в районе полуострова Челвкен был сделан вывод о том, что морфодинамическая система -это специфическая форма организации береговой зоны, представляющая собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих комплексов форм рельефа береговой зоны, являющихся участками абразионных, абразионно-аккумулятивных и аккумулятивных берегов.

Учение о морфодинамических системах опирается на постулат о дискретности процесса, на выделение структурных уровней и типизацию форм внутри этих уровней, установление соответствующих количественных измерителей.

Иерархия строения морфодинамических систем является одаой из форм их организации и характеризуется следующими структурными уровнями:

уровнем отдельной частицы; уровнем микроформ; уровнем мезоформ; уровнем макроформ; уровнем системы.

Выделены границы морфодинамических систем.

Локальные морфодинамические системы по характеру взаимодействия с соседними участками береговой зоны классифицированы на открытые и закрытые системы.

Проведенный в работе анализ натурных морфодинамических исследований показал, что использование разделения береговой зоны на локальные морфодинамические системы позволяет провести более полное научное обоснование рационального использования' береговой зоны для тех или иных целей.

Так, при осуществлении мероприятий по защите берегов от разрушения, наиболее эффективные результаты получаются при учете взаимодействия сопряженных участков берегов, представляющих собой части локальных морфодинамических систем. Имея сценарий такого взаимодействия и зная принадлежность участков к одной или разным системам можно добиться максимального эффекта.

Для научного обоснования проведения какого-либо мероприятия в береговой зоне необходим прогноз последствий после осуществления мероприятия. Особенно важным является прогнозирование наиболее опасных гидрометеорологических ситуаций.

По мнению автора, для осуществления такого прогноза наиболее рационально применение метода математического моделирования.

При составлении схемы расчета и алгоритма математической модели процесса переформирования береговой зоны было предложено формировать модель из нескольких блоков, находящихся во взаимодействии и связанных между собой передачей данных на уровне файлов.

Предложенная математическая модель состоит из трех основных блоков.

Первый блок рассчитывает параметры волн на глубокой воде и трансформацию волн до линии их первого обрушения.

Второй блок рассчитывает поля волноэнергетических и смешанных течений или волновой поток при нормальном подходе волн в береговой зоне.

Третий блок, основываясь на результатах расчета второго блока и данных о гидрографии и геологическом строении участка определяет переформирование береговой зоны при той или иной гидрометеорологической ситуации.

Эффективное исследование процесса переформирования береговой зоны достигнуто с помощью математической модели этого процесса,

снованной на решении уравнений движения двухфазных потоков в риближении Ф.И.Франкля. Предложенная модель позволяет получить лановую картину динамики береговой зоны.

Плановая математическая модель переформирования береговой оны позволила синтезировать расчет этого процзсса, так как до оздания этой модели в бывшем СССР использовались одномерные мо-эли, на которых расчет переформирования приходилось осуществлять три этапа. На первом производился расчет транспорта наносов, на тором - расчет поперечных переформирований, а на третьем - рас-ет продольных переформирований береговой зоны.

Используя плановую математическую модель переформирования, втору удалось подтвердить предположение о природе образования азрывных компенсационных течений и фестончатого типа берега.

С использованием натурных наблюдений за морфодинамикой и кологической ситуацией в районе исследований, а также с помощью асчетов гидродинамики береговой зоны было дано научное обосновано новой намывной территории в Сестрорецком районе Ленинградской бласти. Причем было предложено оптимальное месторасположение и онфигурация этой территории.

На основании выделения на южном побережье восточной части инского залива локальных морфодинамических систем, на основе становления внутренних связей в морфодинамической системе м.Кра-ная Горка - пос.Б.Ижора, а также на основе математического моде-ирования гидродинамической и морфодинамической обстановки в рай-не пос.Лебяжье и, кроме того, на основании отечественного и за-убежного опыта берегозащиты был рекомендован и реализован в ,ра-очий проект комплекс берегозащитных мероприятий. Он включал в ебя сочетание активных и пассивных методов защиты побережья.

Используя учение о морфодинамических системах предложена ос-ова методики экологического обоснования создания крупных гидро-ехнических комплексов в береговой зоне.

На Литовском побережье Балтийского моря от г.Клайпеда до юс.Бутинге в результате натурных исследований автором были выде-©ны две локальные морфодинамические системы. Одна - южная, рас-юложена между г.Клайпеда и м.Нямерсета. Результирующий поток на-:осов в ней направлен с севера на юг. Другая - северная, располо-¡ена в пределах Литовской республики от м.Нямерсета до пос.Бутин-

ге, в ней результирующий поток наносов направление юга на север.

Учитывая вышеуказанную классификацию побережья,- используя результаты математического моделирования переформирования береговой зоны и результаты долгосрочного прогнозирования ■ ее1 переформи- . рования было научно обосновано место расположения нового нефтяного терминала и даны рекомендации по его эксплуатации.' -

Основываясь "на результатах натурных и теоретических исследо- . ваний динамики береговой зоны, а также на анализе экологической обстановки в районе пос.Нарва-йыэсуу было дано научное обоснование, разработан проект и осуществлены строительные: работы по восстановлению рекреационной зоны. 1 : "

Использование основных результатов работы выразилось в - том, что разработанный автором метод восстановления пляжей с помощью искусственного подводного пвечаного ри£а был применен при проектировании и строительстве рекреационной зоны в пос.Нарва-йыэсуу Эстонской республики. Подтвержденный экономический эффект составил 500 тыс. рублей в ценах 1889 года.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. О математическом моделировании процеса размыва берегов ветровым волнением/Лруды V совещания по изучению берегов сибирских водохранилищ. Иркутск: 1980. С.113-117.

2. Моделирование и расчет волноабразионных процессов на берегах водохранилищ.//Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. технич. наук. Л.: 1985. 17 с.

3. Методы прогнозирования переформирования берегов водохранилищ и пути их совершенствования.//Динамика и термина рек и водохранилищ. М.: Наука, 1984. С.195-207 (соавтор - Д.П.Финаров).

4. Проблема прогнозирования долгосрочной динамики берегов и дна водохранилищ. //Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. Л.: Энергия, 1980. С. 88-94 (соавторы - Д.П.Финаров, Л.М. Нерода).

5. Математическая модель процесса переформирования берегов водохранилища.//Материалы конференций и совещаний по гидротехнике Л.: Энергия, 1980. С.115-121 (соавторы - Д.П.Финаров, А.Л.Розов).

6. Анализ состояния береговой зовы Нарвского залива для обо-

снования создания искусственного пляжа.//Проблемы гидротехнического строительства на морском транспорте. М.: 1889. сГ*31-36 (соавторы - Д.П.Финаров, С.Н.Кузькин, О.А.Тарасенко).

7. Проблемы моделирования динамики береговой зоны в связи с задачами охраны природы.//Известия ВГО, 1991, т. 123, вып.6. С. 480-488 (соавторы - Д.П.Финаров, К.К.Вяткин, Т.А.Антонова, О.А.Тарасенко).

8. Проблемы берегозащиты побережья восточной части Финского залива в районе исторического и природного памятника мыс Дубов-ский.//Геология морей и океанов. Доклады х Международной школы морской геологии. М.: Изд. РАН, 1992, т. 3. С. 172-173 (соавторы А.Н.Наумов, А.Н.Мельников).

9. Основные принципы выделения морфодинамических систем береговой зоны.//Известия РГО, 1992, т. 124, вып. 4. С. 338-342.

10. Концептуальные основы развития и защиты побережья восточной части Финского залива.//Проектирований, строительство и эксплуатация морских портовых сооружений. М.: 1992. С. 26-38 (соавтор - А.Н.Наумов).

11. Методика экологического обоснования строительства крупных портовых комплексов.//Геоэкологические аспекты хозяйствования, здоровья и отдаха. Пермь: 1993. 0. 125-130 (соавторы А.Н.Наумов, Е.М.Рябов).

12. Роль геоморфологического анализа в обосновании природоохранных мероприятий в береговой зоне морей.//География и хозяйство. Экология Балтийского региона. СПб.: Изд. РАН, 1992. С. 141152.

13. Основные принципы выделения морфодинамических систем береговой зоны.//Геология морей и океанов. Доклады X Международной школы морской геологии. М.: Изд. РАН, 1992, т. 3. С. 170-172.

14. Моделирование процессов переформирования песчаных побережий. //Динамика и термика рек, водохранилищ и окраинных морей. М.: Изд. АН СССР, 1989, т. I. С. 184-168 (соавтор - О.А.Тарасенко).

15. Проблемы создания, восстановления и эксплуатации пляжей. //Динамика и термика рек, водохранилищ и окраинных морей. М.: Изд. АН СССР, 1989, т. I. С. 130-131 (соавторы - О.А.Тарасенко, С.Н.Кузькин).

16. Основные положения теории морфодинамических систем береговой зоны моря.//СПб.: Изд. РАН, 1994, 37 с.

35