Введение к работе
Актуальвооть работы. В овяэи о возрастающими в последние годы темпами проектирования и строительства в береговой зон» морей, эмывающих Россию/ а также нехваткой зон отдыха яа побережьях, зложностьго *й дороговизной выделения территорий под-'- промышленное и гражданское~строительство в приморских городах, а особенно в их курортных зонах, острым становится вопрос о рациональном использовании береговой полосы при размещении в ней искуственных сооружений, об оценке' 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.Зенковича 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 и ее инженерной зашиты. 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.Зенковичвм о взаимосвязном развитии
подводной и надводной частей береговой зоны.
Для решения проблемы рационального использования береговой зоны автором предполагается реализация системного подхода путем видалення 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 морфодинамических 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 38Ж . 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 зашиты берегов занимаются в мире многочисленные научно-исследовательские и проектные организации, среди которых необходимо отметить наиболее известные:
Дельфская 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 оценки 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
зовы.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.
-
Анализ состояния исследований динамики береговой зоны.
-
Натурные исследования морфодинамического режима побережий.
-
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, представлякщую 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 природы 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.Сестрорецке (бухта Тарколовская), при проектировании восстановления курортной зоны и зашиты берега от разрушения в г.Сестрорецке, при проектировании берегоукрэшвэния в пос.Лебяжье, при разработке научного обоснования для строительства нового нефтяного терминала в г.Клайгода, а также при зашите от затопления и разрушения участка побережья Каспийского моря в районе полуострова Челэкен.