Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Системная геоэкологическая оценка северо-восточного побережья Финского залива

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Системная геоэкологическая оценка северо-восточного побережья Финского залива"

На правах рукописи УДК 551(1/9)

Бредис Ольга Александровна

Системная геоэкологическая оценка северо-восточного побережья Финского залива

Специальность: 25.00.36 - геоэкология (Науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

005061475

і і

"! ¿013

Санкт-Петербург 2013

005061475

Работа выполнена на кафедре геологии и геоэкологии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор Финаров Дмитрий Павлович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор географических наук, профессор, заслуженный эколог РФ, профессор кафедры водных путей и водных изысканий ФГБОУ ВПО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Белов Даниил Михайлович

доктор географических наук, профессор, профессор кафедры страноведения и международного туризма ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Григорьев Алексей Алексеевич

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный гидрометеорологический университет» (РГГМУ)

Защита состоится «С~Ь 20 /3 года в1Н часов на заседании совета

Д 212.199.26 по защите докторских и кандидатских диссертаций при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена» по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 12, ауд. 21.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 5.

Автореферат разослан « 3 С"» 00 ^¿/М 2013 г. Ученый секретарь диссертационного совета ^ И.П. Махова

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Переход между морем и сушей всегда играл важную роль в жизни человечества и являлся объектом различных исследований эколого-географичсского характера. Несмотря на широкий разброс мнений о границах простирания, этот переход, как правило, отождествляется с понятием «побережье». Важным направлением в исследованиях побережья являются работы по изучению характера и направленности изменения прибрежных экосистем и антропогенных факторов воздействия на среду. Выбранная территория — северовосточное побережье Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга — вполне отвечает актуальности и важности таких исследований в виду того, что является не только рекреационной, но и санаторно-курортной зоной Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Зная преобладающие процессы изменения береговой зоны и, в частности экосистем, можно прогнозировать дальнейшие морфодинамические и экологические изменения. Кроме этого, анализируя причины неблагоприятных морфодинамических и экологических изменений, можно предложить пути решения экологических проблем побережья.

Таким образом, диссертационное исследование посвящено актуальной проблеме — геоэкологической оценке и изучению антропогенной трансформации геоэкосистемы северо-восточного побережья Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга, а также разработке рекомендаций по его благоустройству.

Объектом исследования является северо-восточное побережье Финского залива.

Предмет исследования — диагностика антропогенного влияния и морфодинамических процессов на экологическую ситуацию северо-восточного побережья Финского залива в целях его геоэкологической оценки.

Цель и задачи работы.

Целью настоящей работы является геоэкологическая оценка северо-восточного побережья Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга от антропогенной нагрузки, а также существующих морфодинамических процессов с последующим изучением путем морфодинамического районирования и типизации берегов, а также геохимическим анализом воды, донных и прибрежных отложений.

Для достижения цели поставлены следующие основные задачи:

- провести морфодинамическос районирование, установить виды берегов и преобладающие морфодинамические процессы береговой зоны;

- выполнить картирование и составить морфодинамическую карту видов берегов;

- выполнить анализ антропогенного влияния на изменения береговой зоны Курортного района;

- провести анализ воды, прибрежных донных отложений и грунтов береговой зоны на предмет определения содержания тяжёлых металлов;

- разработать рекомендации для решения проблем обустройства береговой

зоны.

На защиту выносятся следующие положения геоэкологической оценки побережья Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга:

1) антропогенное воздействие на побережье Финского залива в пределах Курортного района в истории его освоения привело к формированию Сестрорецкой

геоэкологической системы и в целом носило позитивный характер в ХУШ-Х1Х вв. Это выразилось в создании защитных сооружений в береговой зоне, благоустройстве береговой зоны и создании парковой зоны «Дубки» и др. Однако в XX в. и в последние годы текущего столетия антропогенное воздействие в ряде мест имело отрицательный характер. Это выразилось в создании различных сооружений на пляже и непосредствешю у береговой линии, что привело к размыву пляжей и берегов на мысах (м. Дубковский, Репинский и др.) Вместе с тем, создание дамбы от наводнений Санкт-Петербурга вызвало некоторые увеличения площадей затопления от наводнений на побережье Финского залива на 10-15% по сравнению с естественным режимом в Курортном районе. В связи с этим возникла необходимость более основательного изучения их последствий в прибрежной полосе;

2) морфодинамическая карта видов берегов Финского залива в пределах Курортного района;

3) комплексный подход при оценке распределения тяжёлых металлов на побережье и мелководье Финского залива;

4) прогноз дальнейшей динамики берегов Финского залива в пределах Курортного района и рекомендации по их защите.

Научная новизна работы:

- выявлены особенности антропогенного воздействия на северо-восточное побережье Финского залива (в пределах Сестрорецкой геоэкологической системы);

- установлены морфодинамические подсистемы берегов исследуемой геоэкологической системы;

- составлена морфодинамическая карта видов берегов в масштабе 1:50000;

- выявлено и объяснено распределение тяжёлых металлов в верхнем слое почвы побережья, пляже и отмели, а также в воде мелководья.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в реализации системного подхода при изучении морских побережий, морфодинамических подсистем геоэкологической системы.

Каждая морфодинамическая подсистема состоит из абразионных и аккумулятивных видов берегов.

Определены основные положения прогнозирования дальнейшей динамики берегов Финского залива на основе проведённых натурных исследований.

Доказана необходимость комплексного подхода при определении распределения тяжёлых металлов в зависимости от форм рельефа в подводной и надводной части берегов.

Практическая значимость:

- установленные особенности динамики берегов Финского залива являются основой, необходимой для проведения мероприятий по благоустройству береговой зоны;

- разработанный прогноз дальнейшей динамики берегов Финского залива позволит принять своевременные меры по благоустройству побережья Финского залива;

- в результате исследования разработаны конкретные рекомендации по защите берегов на размываемых участках, эти рекомендации даны для каждой морфодинамической подсистемы.

Достоверность научных положений и выводов обусловлены критическим анализом большого количества литературных источников по вопросам динамики

морских берегов, а также материалами натурных исследований и применением современных методов статистической обработки материалов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались на Межвузовской конференции «Герценовские чтения» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2009г.), международном семинаре «Геология, геоэкология, эволюционная география (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2010г.), семинаре победителей конкурса фантов для студентов, аспирантов вузов и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга (2010, 2011гг.)

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, состоящего из 135 наименований. Объём диссертации составляет 125 страниц, включает 35 рисунков, 13 таблиц.

Работа выполнена при поддержке правительства Санкт-Петербурга благодаря получению грантов в 2010 и 2011гг. в конкурсе фантов для студентов и аспирантов ВУЗов, расположенных на территории Санкт-Петербурга.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая значимость проведённого исследования.

В первой главе «Основные особенности антропогенного воздействия северовосточного побережья Финского залива» отражены основные события в освоении территории Курортного района, повлиявшие на формирование геосистемы побережья. Первым и самым значимым событием явилось строительство в 1714г. Сестрорецкого Оружейного завода и создание водохранилища на реке Сестре. Сестрорецкий завод предполагалось сделать вододействующим. Запруда была устроена на крутом повороте реки Гагарки, образовавшейся при слиянии рек Сестры и Чёрной. Река Гагарка, впадавшая в Финский залив, в этом месте делала зигзаг на юго-запад и прорезала полуостров Дубковский мыс (Давиденко, 1962). Высота берегов (10 м) была достаточной для падения воды и сооружения плотины небольшой длины. Многоводность реки и поворот её в данном месте благоприятствовали созданию водохранилища. Сооружение плотины на реке Сестре вызвало изменение направления её течения, что в свою очередь повлияло на переформирование береговой зоны. В связи со строительством дворца на Дубковском полуострове была произведена подсыпка фунта, посадка дубов, сооружены защитные дамбы. Со строительством завода началось активное освоение и заселение территории Курортного района в районе Сестрорецка. Остальная территория Курортного района осваивалась по мере прокладки железной дороги. Появившееся железнодорожное сообщение привлекло сюда жителей Санкт-Петербурга и других регионов для ведения здесь хозяйственной деятельности и отдыха. Санаторно-курортное значение территория приобрела со строительством в 1898г. санатория «Сестрорецкий курорт» и других.

Во время всего периода при освоении побережья, начиная с 18 века, проводились мероприятия по защите берегов, особенно на мысовидных выступах (Дубковский, Репинский и др.). Воздействие человека на побережье Финского залива в целом носило позитивный характер.

Во второй главе «Основные этапы геологической истории формирования побережья Финского залива» рассмотрены основные события геологической истории формирования исследуемой территории, рассмотрены структура четвертичных отложений и рельеф территории. Наиболее важным в истории формирования береговой зоны северо-восточной части Финского залива является четвертичный период. В четвертичное время на рассматриваемой территории происходило неоднократное наступление ледниковых покровов, чередующихся с межледниковыми этапами, которые определили характер четвертичных отложений и сформировали современный рельеф. Четвертичные отложения представляют собой плейстоценовые и голоценовые образования. К плейстоценовым относятся ледниковые (морена), озёрно-ледниковые и водно-ледниковые. К голоценовым — озёрные и морские отложения. Мощность четвертичных отложений колеблется от нескольких метров до 60-80 м (Ауслендер, 1998, Гуделис, 1973). События четвертичного периода определили основные морфологические зоны и формы рельефа исследуемой территории: озёрно-ледниковая террасированная равнина; холмисто-камовые формы рельефа; сестрорецкие дюны; сестрорецкая низина; морская террасированная равнина (Малаховский, 1969, Малаховский, Грейсер, 1987). В своём современном виде побережье Финского залива в пределах Курортного района в геоморфологическом отношении в большей части представляет собой литориновую террасу, образовавшуюся при трансгрессии моря. В пределах этой террасы сформировались дюны и современные отмели и пляжи, ограниченные абразиошшм уступом. Далее расположены озёрно-ледниковые и морские террасированные равнины.

В третьей главе «Современные рельефообразующие процессы северовосточного побережья Финского залива» рассмотрены климатические и гидрологические условия региона, режим уровня воды, волнений, течений и перемещения наносов, а также установлены риски наводнений в Курортном районе.

Современные рельефообразующие условия и процессы побережья Курортного района обусловлены, прежде всего, физико-географическим положением, геоморфологией береговой зоны района и влиянием водных масс Финского залива.

Положение Курортного района непосредственно на побережье Финского залива определяет его более благоприятные климатические условия по сравнению с другими районами Санкт-Петербурга. Водные массы Финского залива смягчают климат побережья, прогреваясь за лето, они продлевают тёплый сезон на всём побережье (Климат Ленинграда, 1982, Булыгин, 2000).

Расположенность исследуемой территории в узкой вершине Финского залива и преобладание Западного переноса характеризуют определённый режим течений и уровенный режим. Особенности циркуляции вод обусловлены двусторонним транзитом водных потоков: невских вод в западном направлении и балтийских вод в восточном направлении.

Основными факторами, определяющими режим течений и характер циркуляции вод Финского залива, являются атмосферные процессы, водообмен с Балтийским морем, речной сток и морфометрические особенности залива. Прибрежная циркуляция вод представляет собой совокупность нескольких видов течений: постоянных, волновых, сгонно-нагонных и др.

Постоянные течения образуются за счёт общей циркуляции течений Финского залива и притока речных вод. Скорости постоянных течений невелики и существенного влияния на перемещение осадков и динамику подводного берегового склона оказать не могут.

Причинами возникновения волновых течений в прибрежной зоне являются вдольбереговая составляющая скорости подходящей волны и неравномерный нагон воды вдоль берега, вызванный сложностью топографии подводного берегового склона и извилистостью контура береговой линии. Максимальная скорость вдольберегового течения может достигать 0,5-0,8 м/с. Вдольбереговые течения, обладающие такими скоростями, перемещают значительно количество обломочного материала (Логвиненко, 1988).

Режим изменения уровня в восточной части Финского залива отражает сложное воздействие целого ряда морских и речных факторов, которые в каждом конкретном случае проявляются в различных сочетаниях. Колебания морского происхождения связаны с колебанием уровня Балтийского моря, а речного происхождения — с изменением величины стока Невы и других рек, впадающих в залив. Изменение объема вод Балтийского моря зависит от величины стока рек, количества осадков и интенсивности водообмена с Атлантическим океаном. Метеорологическими процессами, вызывающими подъём уровня воды в Финском заливе, являются ветровой нагон, сейшевые колебания уровня Балтийского моря и длинные волны.

Основной причиной, вызывающей повышение уровня вод в Финском заливе и в р.Неве, в том числе и катастрофическое повышение уровня, являются циклоны, проходящие над Балтикой и Финским заливом. Усугубляется это обстоятельство тем, что здесь нет никаких существенных естественных преград, сдерживающих водные массы. При продвижении циклона формируется многокилометровая длинная волна, с характерной более длительной фазой затухания, нежели развития, к которой добавляются ветровые волны.

Небольшие размеры Финского залива, изменчивый рельеф дна и сравнительно малые глубины не способствуют развитию сильного ветрового волнения. Фаза развития волнения обычно непродолжительна. В отдельных случаях она составляет всего несколько часов. При этом параметры волн возрастают быстро, и вскоре волнение стабилизируется.

Волновые течения в совокупности с вдольбереговым обусловливают соответствующее перемещение наносов вдоль побережья Курортного района. В связи с преобладанием Западного переноса мощность потока наносов уменьшается в восточном направлении. Благодаря имеющемуся характеру течений и волнений в вершине Финского залива преобладает аккумуляция потока наносов, особенно вдоль северного побережья (Асток, 1965, Беклемешев, 1971, Преображенский, 2007).

После сооружения защитной дамбы от наводнений угроза высокого подъёма уровня воды для территории Курортного района возросла, что влечёт за собой угрозу наводнений. Причём подъём уровня воды по расчётным данным возможен как при открытых, так и при закрытых створах дамбы. Значительным затоплениям при наводнениях подвергнется первый уровень литориновой террасы, на которой расположены пляжи, санаторно-курортные здания и сооружения, что может привести к тяжёлым хозяйственным последствиям в Курортном районе.

В четвёртой главе «Геоэкологическая оценка северо-восточного побережья Финского залива» рассматриваются морфодинамические и геохимические особенности побережья Курортного района, а также прогноз динамики берегов и рекомендации по благоустройству побережья.

При определении геоэкологического понятия «побережье моря» необходимо учитывать его тесную зависимость от социально-экономических условий. Поэтому

побережьем следует считать прибрежную широкую полосу суши, охватывающую населённые пункты, транспортные пути, а также все виды хозяйства, непосредственно связанные с морем (Айбулатов, 2005). Вследствие такого подхода автор выделяет Сестрорецкую геоэкологическую систему побережья, включающую природно-техногенную и селитебную подсистемы. Вся селитебная зона городов и посёлков должна считаться подсистемой всей Сестрорецкой геоэкологической системы, а береговая зона этой системы представляет собой природно-техногенную подсистему. К такому выводу автор пришёл па основе реализации системного подхода при изучении сначала морфодинамики береговой зоны Финского залива, а позднее всего побережья в геоэкологическом определении.

Автор в своей работе опирается на основные принципы системного подхода при изучении природных процессов (Блауберг, Юдин, 1973г.) Следует отметить, что начало реализации системного подхода при изучении береговых зон морей было положено в работах В.П.Зенковича (1962). Он доказал взаимосвязанное развитие надводной и подводной части берегового склона. Позднее это важное в теоретическом и практическом отношении положение получило подтверждение при изучении берегов водохранилищ (Финаров, 1974). Вместе с тем анализ взаимосвязанного развития абразионных и аккумулятивных участков берегов водохранилищ и морей привело к установлению морфодинамических систем (Белов, 1997г., Игнатов, 2004, Финаров, 1986). В состав морфодинамической подсистемы органически входят не только участки абразионных и аккумулятивных берегов, но и взаимодействующая с ними водная масса. Целесообразность включения взаимодействующей водной массы в состав береговой зоны ранее отмечал Сафьянов Г. А. (1996). Следовательно, внешняя морская граница морфодинамической подсистемы и геоэкологической системы определяется исходя из глубины волнового воздействия (А/2, X — длина волны однопроцентной обеспеченности).

При выделении морфодинамических подсистем учитывалось вдольбереговое движение наносов. Существующие транзитные потоки наносов, такие как Балтийский, оказывают влияние на развитие морфодинамических систем, усиливая или уменьшая объём поступления наносов. Вместе с тем, в формировании морфодинамических систем северного побережья Финского залива ведущую роль играют взаимодействие прибрежной водной массы с формами рельефа береговой зоны (плановое строение берега, приглубость или отмелость его, характер отмели, её уклон, а также геологическое строение и т.п.)

Наиболее информативными показателями изменения экосистем побережья являются сами берега, а точнее их виды, а так же почвенные грунты и донные отложения. Они содержат в себе наиболее полную и объективную информацию о физико-географических условиях, существующих в береговой зоне, об уровне антропогенной нагрузки. Типизация берегов, в свою очередь, даёт сведения о морфодинамических условиях береговой зоны, о преобладающих морфодинамических процессах и позволяет также установить степень антропогенного воздействия. Анализ исторического развития территории Курортного района позволил сделать выводы о том, насколько сильно побережье подверглось деятельности человека, как сказалось это воздействие на состоянии экосистемы побережья в целом. Анализ же современного антропогенного воздействия позволил установить хозяйственную направленность развития территории побережья Курортного района.

Морфодинамическая характеристика выполнена путём полевых наблюдений и картирования видов берегов.

Виды берегов представляют собой комплексы взаимосвязанных форм рельефа надводной и подводной частей берега, сформированные вследствие воздействия ведущего процесса и в зависимости от геологического и геоморфологического строения береговой зоны. В отличие от видов берегов, типы берегов отражают лишь проявление ведущего процесса абразии, аккумуляции или др. (Финаров, 1976). Вследствие системного подхода была выделена Сестрорецкая открытая геоэкологическая система побережья, включающая природно-техногенную и селитебную подсистемы. Анализ морфодинамики побережья с учётом антропогенного воздействия позволил выделить шесть открытых

морфодинамических подсистем в пределах Сестрорецкой геоэкологической системы: Песочная, Зеленогорская, Репинская, Сестрорецкая, Таркаловская и Александровская. Результатом этого анализа является морфодинамическая карта видов берегов побережья Курортного района масштаба 1:50000 (рис.1).

Сестрорецкая подсистема Таркляопская подсистема і Апексзидропская ; подсистеме г „.Л'"{

/ 2« / Г . 24 4 ч т

29*58* * 27 І ла.

1 Финский $ І ........... Vу,. м. Дувхпвт* 8 Услганыв обазквчмпм $ - Г(іа«»іЗ (ждла 3? • Нкмяя ЯКЙЇ бедов ; • Грани* («юфвбОДЯжк-мяв'* :х>ас»4»в«

Рис.1. Морфодинамическая карта видов берегов побережья Курортного района (Горская - Репино, в уменьшении)

Обозначения видов берегов:

20 - низкий аккумулятивный песчаный берег с участками аваидгоны и пляжем

21 - низкий аккумулятивный берег с песчаным пляжем

22 - абразионный берег, закреплённый железобетонными плитами

23 - абразионный берег, укреплённый валунной наброской

24 - низкий зарастающий берег, сложенный песчано-галечными отложениями с валунами

25 - абразионный низкий берег, укреплённый каменной наброской

26 - низкий бухтовый аккумулятивный песчаный берег

27 - аккумулятивный отмелый бухтовый зарастающий берег

28 - низкий бухтовый аккумулятивный берег с песчаным пляжем

29 - абразионный береговой откос из каменной наброски

Границами морфодинамических подсистем являются мысы, а сами подсистемы представляют собой открытые бухты, ограниченные мысами. Для каждой подсистемы характерны свои морфодинамические процессы и степень

антропогенного воздействия, которые оказывают влияние на формирование берегового профиля. Функционирование морфодинамических подсистем происходит вследствие взаимодействия форм рельефа береговой зоны с водными массами. В работе даётся подробная морфодинамическая характеристика каждой подсистемы отдельно с учётом видов берегов. Ниже следует морфодинамическая характеристика подсистем, соответствующих приведённой карте.

Сестрорецкая морфодинамическая подсистема имеет сравнительно выровненный, но сложный берег. Весь Репинский мысовидный берег представлен абразионным берегом, сложенным валунными суглинками и глинами с валунной наброской 2,5 - 3 м3/м. Валуны в диаметре 1,5-0,8 м. Берег подвергается активной абразии, о чём свидетельствует наличие глинистого бенча шириной 7-8 м, выраженного участками длиной до 200 м. На окраинном Репинском мысе пляж полностью образован крупными валунами в диаметре от 0,8 до 1,2 м. Отмель у уреза воды почти сплошь валунная и далее от берега становится песчаной с валунами.

Надводный откос высотой 1,3-1,4 м укреплён валунной наброской. Тем не менее, в надводном откосе имеются отдельные вымоины до 1,2 м3/м. По состоянию надводного откоса и пляжа можно считать необходимым увеличение объёма валунной наброски дополнительно 2-2,5 м3/м и создание прерывистых подводных валов на отмели против мыса. Восточнее расположен аккумулятивный песчаный берег с бунами из валунов длиной до 20-25 м. Ещё восточнее находится мысовидный выступ Пенаты. Здесь абразионный песчаный берег был закреплён железобетонной стенкой длиной около 400м на окраинном мысу с гранитными блоками, а в нижней части у уреза воды валунной наброской, скреплённой цементом и железными скобами. Объём валунной наброски 4,5-5 м3/м, высота стенки над урезом воды 3,5-3,6 м, ширина стенки наверху 2 м. Гранитные отдельности обычно 1-0,6 м. Наиболее чётко выражены 4 ряда гранитных отделыюстей, а внизу стенки валунное основание зацементировано. Пляж здесь песчаный с валунами шириной 11-14 м. Железобетонная стенка в значительной мере разрушена в западном окончании. На этом участке, учитывая важность архитектурно-строительного берега Пенаты, необходимо выполнить берегозащитные мероприятия по укреплению железобетонной стенки. Здесь, по-видимому, целесообразно создать подводные прерывистые валы на отмели и каменную наброску в приурезовой полосе.

Далее в сторону посёлка Солнечное берег абразионный песчаный с валунами на пляже и отмели. На мысовидных выступах пляж сплошь сложен валунами, а в кутовой части бухточек песчаный с валунами. Абразионный надводный откос в коренной дюне обнажённый, сложен песками с большим содержанием валунов. Здесь происходит интенсивное вдольбереговое перемещение наносов. Об этом свидетельствует отклонение русла ручьёв в сторону Сестрорецка. Пляж перед санаторием «Балтиец» обнесён валунным забором высотой около 1,7м. На пляже пос. Солнечное в связи со строительством дома отдыха была произведена наброска песка, о чём свидетельствует неоднородность гранулометрического состава песка на пляже.

В районе посёлка Солнечное берег аккумулятивный с широким пляжем до 50м. Отдельными холмиками на побережье сохранилась авандюна высотой 1,2-1,4 м, а ширина авандюнных холмиков от 10 до 22 м. Авандюна высотой до 2,5 м прослеживается и дальше до санатория «Белые ночи». Против этого санатория ширина пляжа 40-45 м. У санатория «Сестрорецкий курорт» берег аккумулятивный с односклоновым пляжем, прислонённый к невысокой песчаной дюне, есть отдельные холмики авандюны высотой 1,5 м, ширина пляжа достигает 95 м. На песчаной отмели

установлено 4 подводных вала на расстоянии 120 м от уреза. Перпендикулярно берегу расположены 2 небольшие (длиной до 10м) валунные буны. В восточной части Сестрорецкой бухты выделяется низкий аккумулятивный песчаный берег с холмиками и участками авандюны, ширина пляжа от 50 до 90м. В устьях рукавов Малой Сестры наблюдается активное отложение песчаных наносов. Одно из устьев пересыпано полностью, ширина пересыпи 18м.

Дубковский мысовидный полуостров сложен валунными глинами и песчано-валунными отложениями. Река Сестра и Дубковский мыс ранее играли роль мола. Вследствие взаимодействия вдольбереговых потоков наносов и водных масс Сестры здесь, во «входящем угле», происходила мощная аккумуляция наносов, поэтому здесь сформировался пляж значительной ширины до 95м.

У Дубковского парка — двухсклоновый пляж. На отмели установлено 3 подводных вала. На этом участке во время сильных штормов подвергаются размыву верхние части пляжа и авандюны. В дальнейшем следует ожидать незначительные размывы и разрушение авандюны во время больших штормов, но существенных изменений в строении береговой зоны не ожидается.

Абразионный берег на мысовидном Дубковском мысе в 80-е гг. прошлого столетия был закреплён железобетонными плитами и шпунтовой стенкой, тем не менее, он подвергался значительным размывам. В связи с этим в 2010г. проводились работы по защите этого мыса валунной наброской.

Валуны использовались с близлежащих участков берега, что нельзя считать удачным и целесообразным, так как это может привести к размывам этих берегов. На этом участке у Дубковского мыса необходимо провести берегозащитные мероприятия по созданию валунной отмостки у берега шириной 30-35 м для гашения энергии ветровых волн.

Таркаловская морфодинамическая подсистема между м. Дубковский и м. Таркала представлена низким зарастающим берегом, сложенным песчано-галечными отложениями с валунами со слабыми размывами крайних мысов. В плановом отношении берег представляет собой открытую бухту с лучом прогиба 1,1 км (луч прогиба от вершины бухты до прямой, соединяющей мысы). Большая часть этой бухты зарастает и характеризуется наличием аккумулятивных процессов за исключением мысов, где имеются небольшие вымоины. Аккумулятивные формы выражены в виде небольших песчано-галечных кос и островов в кутовой части залива. Естественное вдольбереговое течение наносов увеличено путём искусственного удлинения м. Таркала в виде каменной наброски. Мощность потока наносов не более 0,2-0,3 м3/год. Здесь происходит интенсивное зарастание отмели осоками и тростником в кутовой части бухты, чему способствует слабое ветровое волнение.

В дальнейшем здесь не следует ожидать существенных размывов, кроме крайних мысов. Причиной является положение бухты в тени от господствующих направлений волнения. Самым существенным является закрытость бухты Дубковским мысом от господствующего направления ветрового волнения.

Александровская морфодинамическая подсистема протяжённостью около 4 км расположена между м. Таркала и сооружениями защитной дамбы от наводнений. Здесь абразионный низкий берег, укреплённый каменной наброской (2,5-3 м3/м) представляет собой западное крыло Александровской бухты. На этом участке в дальнейшем при отсутствии подсыпки возможны размывы, но не более 2-2,5 м в течение 3-4 лет. Восточнее расположен низкий бухтовый аккумулятивный песчаный

берег с частично спланированным пляжем шириной до 70 м. Аккумулятивные процессы будут продолжаться и в дальнейшем, но интенсивность их будет снижаться в связи с защитой сопредельного берега.

Низкий аккумулятивный бухтовый, зарастающий камышом и тростником берег представляет собой кутовую часть Александровской бухты. Усиление процессов зарастания было связано с проложением здесь мощной трубы пульпопровода для перекачки песка. В дальнейшем интенсивные процессы зарастания будут продолжаться в проявившихся контурах развития растительности. Низкий аккумулятивный бухтовый берег с песчаным пляжем шириной до 15-20 м завершает бухту.

Формирование берега в настоящее время происходит под влиянием дамбы. Сооружение дамбы вместе с естественным берегом образует «входящий угол», который вызывает аккумуляцию наносов. Участок берега, непосредственно примыкающий к дамбе, представляет собой земляной откос из каменной наброски. В 2011г. наблюдениями установлены небольшие абразионные размывы коренного берега линейно до 0,5-0,7 м в связи с более высоким стояния уровня воды в сравнении с естественным состоянием. Здесь в дальнейшем следует ожидать активные абразионные размывы во время стояния высоких уровней при больших наводнениях. При наводнениях высотой 3-4 м следует ожидать затопление значительной площади территории.

Геохимические особенности рассматриваются в аспекте содержания тяжёлых металлов в почвах, донных отложениях и воде на мелководье побережья Курортного района. Тяжёлые металлы участвуют в биологических процессах растений, животных и человека. Но, так как эта группа металлов отличается высокой токсичностью, то повышенные их концентрации являются особо опасными для живых организмов. Этот момент немаловажен для оценки геоэкологической ситуации побережья изучаемой территории, которая является санаторно-курортной зоной Санкт-Петербурга и поэтому должна соответствовать гигиеническим нормативам территории хозяйственного и культурно-бытового назначения.

Для решения поставленной задачи в ходе полевых работ 2010-2012 гг. на побережье Курортного района производился отбор проб верхнего слоя почв (0-10 см) на пляже, верхнего слоя донных отложений (0-10 см) и воды на мелководье глубиной 1 и 2 м. Пробы отбирались в 12 пунктах (рис.2).

Для статистического анализа проб почв и донных отложений применялись следующие показатели: величина ПДК (ГН 2.1.7.2041-06), показывающая максимальную концентрацию элемента, не оказывающую влияния на здоровье человека и самоочищающую способность почв; величина ОДК для песчаных и супесчаных и других почв (ГН 2.1.7.2042-06), являющаяся лимитирующим показателем транслокации; кларк элемента в почве; кларк элемента в земной коре (Скляров, 2001).

Для сравнительного анализа результатов проб воды применялся показатель ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (ГН 2.1.5.1315-03).

...

■ 8 "

I V4 ...

/' ...........

$ ....

"' т.-,.. • ...

§

ч

Условны« обозначения

Вэршшая линия

• Д8томо6»нц>ныв дррат

- Пункты пробоотбора «1

- Населенные пункгы

Рис.2. Схема пунктов пробоотбора на побережье Курортного района

Далее приведены данные содержания тяжёлых металлов в почве пляжа и донных отложениях мелководья побережья Курортного района (таб.1).

Таблица 1

Содержание тяжёлых металлов в почвах и донных отложениях побережья

содержание элементов, мг/кг V Сг Ре Со N1 Си Ъп 8г РЬ Ъс, у.е.

пункт отбора проб

1 пункт

пляж 26,9 31,5 1,2 6,5 6,2 п,з 49,5 252,2 22,7

мелководье 29,3 44,5 2,4 5,2 4,8 13,6 48,7 123,6 21,8

кс 1,3 1,2 1,5 1,2 1 1,3 1,5 1 1,4 3,4

12 пункт

пляж 26,9 28,4 1,3 - 5,8 8,9 31,2 212,8 14,8

мелководье 28,8 26,4 1,1 3,2 4,9 9,2 33,2 220,3 13,8

Кс 1,3 0,8 1 0,6 1 0,9 0,9 1,1 0,9 0,5

С|арм« 22 30,5 1,2 5 5,5 10 33 202,5 15,5

пдк 150 0,05 - - - - - - 32

одк - - - - 20 33 55 - 32

Кларк в почве 150 - 380 00 13 110 - 84 380 40

Кларк в земной коре 12 93 533 00 23 70 53 68 370 13

/., - суммарный показатель загрязнения почв тяжёлыми металлами, Кс — коэффициент концентрации аномального содержания |-го химического элемента, Сгари. - среднее гармоническое

В результате анализа содержания тяжёлых металлов на территории побережья Курортного района установлено, что концентрации практически всех металлов находятся в пределах ПДК и ОДК, исключением являются Сг и Ъх\. Концентрации Сг показали превышения над ПДК на всём побережье, как в грунтах пляжей, так и в донных отложениях. Концентрация Zn превышает ПДК только в одном пункте пробоотбора — пункт 4 (Зеленогорск, пляж «Золотой»), превышение зафиксировано в образцах почв и донных отложений. Необходимо уточнить, что концентрация Со имеет превышение над кларком в почве в образце донных отложений в пункте 7 (Солнечное, пляж «Ласковый»). Также практически повсеместное превышение концентрации элемента над кларком в земной коре выявлено для РЬ, но при этом они не выше ПДК и ОДК.

Особенности распределении тяжёлых металлов по побережью Курортного района состоят в том, что концентрации V, Сг, Бе, Со, № резко увеличиваются в пунктах пробоотбора 4 (Зеленогорск, пляж «Золотой») и 7 (Солнечное, пляж «Ласковый»). Особенно это заметно для концентраций элементов в донных отложениях мелководья. Си, Тп и РЬ имеют значительные максимумы только в пункте 4, а вг не имеет заметных увеличений концентраций. Исходя из вышесказанного, обнаруживается достаточно очевидная закономерность увеличения концентраций тяжёлых металлов в двух пунктах: пункте 4 (Зеленогорск, пляж «Золотой») и пункте 7 (Солнечное, пляж «Ласковый»),

Для каждого пункта был высчитан суммарный показатель загрязнения почв (гс) и соотнесён со шкалой оценки загрязнения почв по суммарному загрязнению тяжелыми металлами (Сает и др., 1990). В результате статистического анализа выявлено, что побережью Курортного района присуща допустимая степень загрязнения (все суммарные показатели загрязнения почв тяжёлыми металлами менее 16 у.е.)

Рассматривая концентрации тяжёлых металлов в воде мелководья Курортного района, видно, что все элементы находятся значительно ниже уровней ПДК (таб.2).

Таблица 2

Содержание тяжёлых металлов в воде мелководья Курортного района (в

содержание элементов, мг/л Сг Ге В! Мп Со N1 Си Ъп РЬ

пункт отбора проб

1 пункт 0,00 6 0,04 9 0,00 4 0,00 2 - - 0,01 8 - -

12 пункт 0,00 7 0,04 1 0,00 8 0,00 1 0,00 4 0,00 3 0,00 4

ПДК 0,5 0,3 0,1 0,1 0,1 0,02 1 1 0,01

По причине низкого содержания тяжёлых металлов в воде мелководья не представляется целесообразным останавливаться на анализе их концентраций и распределения элементов.

Прогноз дальнейшей динамики берегов и рекомендации по их защите выполнялись на основе материалов натурных наблюдений проведенных в 1990 -1991 и в 2009 -2012 годах, а также путем сопоставления топографических карт, выпущенных в 1990 и 2009 году.

При прогнозировании учитывалось то, что все морфодинамические подсистемы (Песчаная, Зеленогорская, Репинская, Сестрорецкая, Таркаловская, Александровская) находятся в состоянии близком к динамическому равновесию. Уклоны отмелей в приурезовой части не более 1°. Разрушительное волновое воздействие на берег возможно при величине уклона отмели более 1° (Зенкович, 1962). Так же в расчёт брался механический состав прибрежно-морских отложений, которые преимущественно представляют собой песчаные породы средне- и крупнозернистые. В настоящее время абразионным размывам подвергаются лишь мысовидные выступы, защищённые валунной наброской разной величины. Максимальные размывы произошли непосредственно на оконечности Дубковского мыса и его западной стороне и составили за 20 лет 18-20 м (отступание бровки коренного берега). На других мысах абразионные размывы составили 4-5 м линейно, а на остальном побережье затронули местами бровку коренного берега и внешние склоны авандюны.

В дальнейшем при отсутствии защиты берегов следует ожидать абразионные размывы на мысовидных выступах (Дубковском до 4-5 м на 10 лет и 16 -18 м на 20 лет, на Репинском 2-3 м на 10 лет и 6-8 м на 20 лет и еще меньше на других мысовидных выступах).

Для поддержания динамического равновесия морфодинамических подсистем необходимо произвести наблюдения и периодически осуществлять укрепление мысовидных выступов берегов. К наиболее доступным способам относится укрепление берегов в виде валунной наброски не менее 2,5-3 м3/м (Дубковский, Репинский мыс и др.) Для создания устойчивого состояния берегов необходимо, чтобы в составе валунов было не менее 70% размером от 1,5 до 2м. Кроме того, для гашения энергии волн против оконечности мысов (Дубковский, Репинский) и их западной стороны должны быть созданы искусственные валунные отмели шириной 30 - 35м.

Вместе с тем может возникнуть необходимость разработки нового варианта прогноза динамики берегов для всего побережья Курортного района в связи с возможной реализацией проекта «Новый берег». В этом проекте предусматривается создание намывных островов с последующей городской застройкой на площади 440 га на участке между пос. Горская и мысом Дубковским.

В настоящее время можно лишь предположить, что при внедрении этого проекта произойдут существенные изменения в системе течений, особенно значимые в прибрежной зоне. Теоретически, создание намывных островов должно привести к образованию «входящего угла» и последующей аккумуляции песчаных наносов. Определить интенсивность этого процесса в настоящее время не представляется возможным.

В заключении сформулированы следующие основные выводы:

- рассматриваемая в данной работе территория — побережье Курортного района - формировалась с учётом достаточно существенного антропогенного

воздействия. Воздействие это, главным образом, было вызвано строительством оружейного завода на реке Сестре в 1714г., образованием искусственного водохранилища «Сестрорецкий разлив», сооружением плотины, которая изменила направление русла реки Сестры, что повлекло изменение береговой зоны. Последующее освоение побережья послужили началом санаторно-курортного и рекреационного освоения территории;

- изучив морфодинамические особенности побережья исследуемого района, автор пришёл к выводу, что в целом побережье Курортного района находится в состоянии близком к динамическому равновесию. Однако стоит отметить геоэкологические риски, связанные с абразионными размывами некоторых участков берегов, особенно заметных на мысах. В большей мере на степень абразионного размыва влияет морфология береговой зоны Курортного района. Абразии берега подвергаются также в условиях прохождения длинной волны и поднятии уровня воды в Финском заливе при нагонных процессах. В связи с этим, запущенный в 2011г. в эксплуатацию комплекс защитных сооружений подвергает угрозе увеличения площади затопления побережья Финского залива в пределах Курортного района при повышении уровня воды в заливе. Необходимо усовершенствовать систему оповещения населения о наводнениях и возможных последствиях;

- следует ожидать морфодинамических изменения на побережье Курортного района в ближайшие годы в связи с планируемым созданием намывных островов по проекту «Новый берег» от пос. Горская до Дубковского мыса, которые повлекут за собой изменений направления течений в вершине Финского залива, а также вызовут аккумуляцию песчаных наносов во «входящем угле», образованном на стыке дамбы и намывных островов;

- проанализировав геохимическую обстановку побережья Курортного района на предмет содержания и распределения тяжёлых металлов, можно отметить, что исследуемое побережье имеет достаточно благоприятный геохимический фон. Практически все рассмотренные элементы находятся ниже уровней ПДК и ОДК. Побережью Курортного района соответствует допустимая степень суммарного загрязнения почв тяжёлыми металлами.

Исходя из всего вышесказанного, геоэкологическая обстановка побережья Курортного района представляется вполне благоприятной для использования этой территории в санаторно-курортных целях, хотя по отдельным элементам необходимы исследования и уточнения.

Содержание диссертации отражено в публикациях:

1. Бредис O.A. Геоэкологическая оценка побережья Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга // Известия Российского государственного педагогического университета имени А. И. Герцена - СПб. - 2012. - N 147. - С. 86-97. (0,6)

2. Бредис O.A., Нестерова Л.А. Морфологические особенности и строение побережий западного Котлина // //«Геология в школе и вузе: Геология и цивилизация» (Материалы VI Международной конференции)/ под ред. Е.М.Нестерова. - СПб.:Изд-во «Эпиграф», 2009. - с. 98-102. (0,25/0,15)

3. Бредис O.A. Морфодинамическое районирование и типизация берегов восточной части Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга // Геоэкологические проблемы современности: Доклады 3-й

Международной конференции/под ред. И.А. Карловича. - Владимир.: Изд-во ВГГУ,-2010.-C.51-53. (0,2)

4. Бредие O.A. Некоторые аспекты антропогенного воздействия на береговую зону Сестрорецкой геоэкологической системы //«Геология в школе и вузе: Геология и цивилизация» Материалы VII Международной конференции/ под ред. Е.М.Нестерова. - СПб.:Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2011. - с. 89-93. (0,25)

5. Бредис O.A., Строение песчаной толщи побережий Западного Котлина // «Актуальные проблемы эволюции географического пространства» (сборник статей по материалам молодёжной научно-практической конференции студентов, аспирантов и преподавателей (в рамках VI Большого географического фестиваля)) - СПб. - 2009. - с.195-199. (0,25)

6. Бредис O.A., Финаров Д.П. Геоэкологические особенности побережья Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга// Время. Ландшафт. Культура. Материалы научно-практического семинара «Этнокультурная география и семиотика географического пространства» -СПб.: Изд-во Астерион,-2012. -Вып. З.-сЛ 18-127. (0,55/0,35)

7. Бредис O.A., Финаров Д.П. Системный подход при обосновании геоэкологических систем побережья Финского залива в пределах Курортного района // Международная конференция «Геология, геоэкология, эволюционная география» (сборник научных трудов)/под ред. Е.М.Нестерова.-СПб. : Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2010. - с.52-55. (0,2)

Подписано в печать 30.04.2013 Формат 60x90/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,25 Тираж 100 экз. Заказ 210

Отпечатано в типографии «Адмирал» 199178, Санкт-Петербург, В.О., 7-я линия, д. 84 А

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Бредис, Ольга Александровна, Санкт-Петербург

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.И. ГЕРЦЕНА

Системная геоэкологическая оценка северо-восточного побережья Финского

Специальность: 25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

Диссертация на соискание учёной степени кандидата географических наук

На правах рукописи

Лх ОЛ4 С 7

^/"Т ^ V I V/ ^ !

Бредис Ольга Александровна

залива

Научный руководитель:

д.г.н., профессор

Д.П. Финаров

Санкт-Петербург 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Глава 1. Основные особенности антропогенного воздействия северовосточного побережья Финского залива 12 Глава 2. Основные этапы геологической истории формирования побережья Финского залива 25 Глава 3. Современные рельефообразующие процессы северо-восточного побережья Финского залива 36

3.1. Климатические условия региона 3 6

3.2. Гидрологические условия региона 4 6

3.2.1.Уровень воды 46

3.2.2.Волнение 49

3.2.3.Течения 50

3.2.4. Перемещение наносов 53

3.3. Геоэкологические риски наводнений Курортного района 57 Глава 4. Геоэкологическая оценка северо-восточного побережья Финского залива 65

4.1. Морфодинамические особенности берегов Финского залива 65

4.2. Геохимические особенности северо-восточного побережья Финского залива 83

4.3. Прогноз динамики берегов северо-восточной части Финского залива и рекомендации по благоустройству 95 Заключение 111 Список литературы 113

Введение

Актуальность исследования. Переход между морем и сушей всегда играл важную роль в жизни человечества и являлся объектом различных исследований эколого-географического характера. Несмотря на широкий разброс мнений о границах простирания, этот переход, как правило, отождествляется с понятием «побережье». Важным направлением в исследованиях побережья являются работы по изучению характера и направленности изменения прибрежных экосистем и антропогенных факторов воздействия на среду. Выбранная территория - северо-восточное побережье Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга - вполне отвечает актуальности и важности таких исследований в виду того, что является не только рекреационной, но и санаторно-курортной зоной Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

При определении геоэкологического понятия «побережье моря» необходимо учитывать его тесную зависимость от социально-экономических условий. Поэтому побережьем следует считать прибрежную широкую полосу суши, охватывающую населённые пункты, транспортные пути, а также все виды хозяйства, непосредственно связанные с морем (Айбулатов, 2005). Вследствие такого подхода автор выделяет геоэкологическую систему побережья, включающую природно-техногенную и селитебную подсистемы. Например, вся селитебная зона города Сестрорецка и других посёлков должна считаться подсистемой всей Сестрорецкой геоэкологической системы. А береговая зона этой системы представляет собой природно-техногенную подсистему. К такому выводу автор пришёл на основе реализации системного подхода при изучении сначала морфодинамики береговой зоны Финского залива, а позднее всего побережья в геоэкологическом определении. Автор в своей работе опирается на основные принципы системного подхода при изучении природных процессов

(Блауберг, Юдин, 1973). Следует отметить, что начало реализации системного подхода при изучении береговых зон морей было положено в работах В.П.Зенковича (1962). Он доказал взаимосвязанное развитие надводной и подводной части берегового склона. Позднее это важное в теоретическом и практическом отношении положение получило подтверждение при изучении берегов водохранилищ (Финаров, 1984). Вместе с тем, анализ взаимосвязанного развития абразионных и аккумулятивных участков берегов водохранилищ и морей привёл к установлению морфодинамических систем (Игнатов, 2004, Финаров, 1986). В состав морфодинамической подсистемы органически входят не только участки абразионных и аккумулятивных берегов, но и взаимодействующая с ними водная масса. Целесообразность включения взаимодействующей водной массы в состав береговой зоны ранее отмечал Сафьянов Г.А. (1996). Следовательно, внешняя морская граница морфодинамической подсистемы и геоэкологической системы определяется исходя из глубины волнового воздействия (А/2, X - длина волны однопроцентной обеспеченности). При выделении морфодинамических систем учитывалось вдольбереговое движение наносов. Существующие транзитные потоки наносов, такие как Балтийский, оказывают влияние на развитие морфодинамических систем, усиливая или уменьшая объём поступления наносов. Вместе с тем, в формировании морфодинамических систем северо-восточного побережья Финского залива ведущую роль играют взаимодействие прибрежной водной массы с формами рельефа береговой зоны (плановое строение берега, приглубость или отмелость его, характер отмели, её уклон, а также геологическое строение и т.п.) Изучение автором береговой зоны Финского залива путём картирования и наблюдений позволило выделить, а также дать анализ шести морфодинамических подсистем на северном побережье Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга.

Наиболее информативными показателями изменения экосистем побережья являются сами берега, а точнее их виды, а так же донные отложения и береговые грунты. Донные отложения и береговые грунты содержат в себе наиболее полную и объективную информацию о физико-географических условиях, существующих в береговой зоне (суши), об уровне антропогенной нагрузки. Типизация берегов, в свою очередь, даёт сведения о морфодинамических условиях береговой зоны, о преобладающих морфодинамических процессах, позволяет также говорить о степени антропогенного вмешательства. Для определения степени антропогенного воздействия важным показателем также являются результаты этого воздействия на протяжении исторического развития территории. Исторический обзор территории Курортного района позволит сделать вывод о том, насколько сильно побережье подверглось деятельности человека, как сказалось это воздействие на состоянии экосистемы побережья в целом. Анализ же современного антропогенного воздействия позволит говорить о хозяйственной направленности развития территории побережья Курортного района.

Комплексный анализ прибрежных вод и донных осадков в совокупности с районированием и типизацией берегов, а также историческим обзором антропогенного воздействия на побережье позволят выделить соответствующие экосистемы побережья, которым будут присущи определённые хозяйственные, физико-географические, морфодинамические и экологические условия. Сочетание этих условий позволит дать геоэкологическую характеристику выделенных экосистем побережья Курортного района в целом. Рассматривая экосистемы как результат всех вышеперечисленных воздействий, можно сделать вывод о ныне существующих условиях данных систем, о взаимосвязи этих условий. Например, как морфодинамические условия в совокупности с антропогенным преобразованием побережья сказались на экологической

ситуации той или иной системы. Зная актуальные на сегодня преобладающие процессы изменения береговой зоны и, в частности экосистем, вполне можно судить о динамике береговой зоны, спрогнозировать дальнейшие морфодинамические и экологические изменения. Кроме этого, анализируя причины неблагоприятных морфодинамических и экологических изменений, можно предложить пути решения экологических проблем побережья.

Таким образом, диссертационное исследование посвящено актуальной проблеме - изучению антропогенной трансформации экосистемы северовосточного побережья Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга и её геоэкологической оценке, а также разработке рекомендаций по его благоустройству.

Объектом исследования является северо-восточное побережье Финского залива.

Предмет исследования - диагностика антропогенного влияния и морфодинамических процессов на экологическую ситуацию северовосточного побережья Финского залива в целях его геоэкологической оценки.

Цель и задачи работы.

Целью настоящей работы является геоэкологическая оценка северовосточного побережья Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга от антропогенной нагрузки, а также существующих морфодинамических процессов с последующим изучением путем морфодинамического районирования и типизации берегов, а также геохимическим анализом воды, донных и прибрежных отложений.

Для достижения цели поставлены следующие основные задачи:

— провести морфодинамическое районирование, установить виды берегов и преобладающие морфодинамические процессы береговой зоны;

- выполнить картирование и составить морфодинамическую карту видов берегов;

- выполнить анализ антропогенного влияния на изменения береговой зоны Курортного района;

- провести анализ воды, прибрежных донных отложений и грунтов береговой зоны на предмет определения содержания тяжёлых металлов;

- разработать рекомендации для решения проблем обустройства береговой зоны.

На защиту выносятся следующие положения геоэкологической оценки побережья Финского залива в пределах Курортного района Санкт-Петербурга:

1) антропогенное воздействие на побережье Финского залива в пределах Курортного района в истории его освоения привело к формированию Сестрорецкой геоэкологической системы и в целом носило позитивный характер в XVIII-XIX вв. Это выразилось в создании защитных сооружений в береговой зоне, благоустройстве береговой зоны и создании парковой зоны «Дубки» и др. Однако в XX в. и в последние годы текущего столетия антропогенное воздействие в ряде мест имело отрицательный характер. Это выразилось в создании различных сооружений на пляже и непосредственно у береговой линии, что привело к размыву пляжей и берегов на мысах (м. Дубковский, Репинский и др.) Вместе с тем, создание дамбы от наводнений Санкт-Петербурга вызвало некоторые увеличения площадей затопления от наводнений на побережье Финского залива на 1015% по сравнению с естественным режимом в Курортном районе. В связи с этим возникла необходимость более основательного изучения их последствий в прибрежной полосе;

2) морфодинамическая карта видов берегов Финского залива в пределах Курортного района;

3) комплексный подход при оценке распределения тяжёлых металлов на побережье и мелководье Финского залива;

4) прогноз дальнейшей динамики берегов Финского залива в пределах Курортного района и рекомендации по их защите.

Научная новизна работы:

- выявлены особенности антропогенного воздействия на северовосточное побережье Финского залива (в пределах Сестрорецкой геоэкологической системы);

- установлены морфодинамические подсистемы берегов исследуемой геоэкологической системы;

- составлена морфодинамическая карта видов берегов в масштабе 1:50000;

- выявлено и объяснено распределение тяжёлых металлов в верхнем слое почвы побережья, пляже и отмели, а также в воде мелководья.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в реализации системного подхода при изучении морских побережий, морфодинамических подсистем геоэкологической системы.

Каждая морфодинамическая подсистема состоит из абразионных и аккумулятивных видов берегов.

Определены основные положения прогнозирования дальнейшей динамики берегов Финского залива на основе проведённых натурных исследований.

Доказана необходимость комплексного подхода при определении распределения тяжёлых металлов в зависимости от форм рельефа в подводной и надводной части берегов.

Практическая значимость:

- установленные особенности динамики берегов Финского залива являются основой, необходимой для проведения мероприятий по благоустройству береговой зоны;

- разработанный прогноз дальнейшей динамики берегов Финского залива позволит принять своевременные меры по благоустройству побережья Финского залива;

- в результате исследования разработаны конкретные рекомендации по защите берегов на размываемых участках, эти рекомендации даны для каждой морфодинамической подсистемы.

Достоверность научных положений и выводов обусловлены критическим анализом большого количества литературных источников по вопросам динамики морских берегов, а также материалами натурных исследований и применением современных методов статистической обработки материалов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались на Межвузовской конференции «Герценовские чтения» (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2009г.), международном семинаре «Геология, геоэкология, эволюционная география (РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 2010г.), семинаре победителей конкурса грантов для студентов, аспирантов вузов и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга (2010, 2011гг.)

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, состоящего из 135 наименований. Объём диссертации составляет 125 страниц, включает 35 рисунков, 13 таблиц.

Работа выполнена при поддержке правительства Санкт-Петербурга благодаря получению грантов в 2010 и 2011гг. в конкурсе грантов для студентов и аспирантов ВУЗов, расположенных на территории Санкт-Петербурга.

Географическое положение района исследования - побережья Курортного района Санкт-Петербурга.

Курортный район протянулся в северо-западной части Санкт-Петербурга вдоль северного побережья Финского залива (рис.1).

Рис. 1. Схема расположения Курортного района Санкт-Петербурга

Район располагает выровненным берегом с пляжами и невысокими дюнами, сосновыми борами, обеспечивающими воздух, благотворно влияющий на организм человека. Песчаные пляжи представляют собой естественные фильтры для дождевой воды. Водная поверхность залива озонирует, обогащая воздух кислородом. Располагаясь на самом побережье восточной части Финского залива, Курортный район отличается более продолжительным тёплым периодом, чем другие пригородные территории, благодаря отдаче тепла водной массой залива в осенний сезон. Учитывая все эти факторы, невозможно переоценить рекреационное значение этого района Санкт-Петербурга, северной столицы России.

В своём современном виде Курортный район образован в 1994г. и включает 2 города и 11 посёлков, административным центром является г. Сестрорецк. Курортный район проходит полосой средней ширины 6-8 км и длиной 45 км. Площадь района составляет 272 км , что примерно составляет 1/4 территории Санкт-Петербурга. Непосредственно граница береговой зоны

на востоке совпадает с осью ручья Горского, а на западе она проходит по левому берегу реки Приветной. С востока Курортный район примыкает к Приморскому и Выборгскому районам Санкт-Петербурга, а на северо-западе к Ленинградской области. По территории района проходят крупные транспортные артерии: автомобильная дорога Санкт-Петербург - госграница, железнодорожная магистраль Санкт-Петербург - Хельсинки, связывающие Санкт-Петербург со странами Скандинавии. Наиболее значимыми населёнными пунктами Курортного района можно назвать г. Сестрорецк, г. Зеленогорск и 9 посёлков: Белоостров, Комарово, Солнечное, Смолячково, Серово, Песочный, Репино, Ушково, Молодёжное (Амирханов, 2006, Беликов, 1999).

Глава 1. Основные особенности антропогенного воздействия северо-восточного побережья Финского залива

История освоения Курортного района весьма многопланова и привлекательна. По данным раскопок стоянок первобытных людей на невских берегах, на северном побережье Финского залива и приладожских землях известно, что данная местность была заселена людьми в глубокой древности (Яковлев, 2006). В русских летописях IX и XI вв. встречаются упоминания о первых русских поселениях к северу от реки Невы (Беликов, 1999).

Для Курортного района, несомненно, большое значение в его истории оказала река Сестра. Река берёт начало в Термоловских болотах. Из Люблинского озера вытекает приток реки Сестры - Люблинка (ранее Брат) и впадает в реку Сестру, и далее, до впадения в Финский залив, река называется Сестрой (Яковлев, 2006). Сестра на протяжении шести столетий имела пограничное значение. В начале XVII в. шведы захватили балтийское побережье и прилегающие территории, которые под названием Ингерманландия (Ингрия) вошли в состав шведских коронных земель. В устье реки Сестры возникла шведская деревушка Систербек. И вплоть до начала XVIII в. Россия была отрезана от берегов Балтийского моря (Беликов, 1999).

В результате Советско-Финской войны 1939г. граница с Финляндией отодвинулась к северу, за Выборг. В 1946г. образовался Сестрорецкий район города Ленинграда, раскинувшийся от Лахты до З