Литодинамика береговой зоны Инкит-Пицундского района Абхазии

Полный текст

Введение

Исследуемый участок берега расположен на юго-западном фланге Пицундского п-ова между мысами Инкит и Пицунда. Прилегающий участок дна между устьем р. Бзыби и м. Пицунда осложнен разветвленной системой подводных каньонов, вершины которых подходят близко к берегу. Наиболее крупным из них является каньон Акула [1], выходящий к Инкитскому мысу (рис. 1). Наличие на подводном склоне эрозионных ложбин усложняет береговые процессы.

Достоверная оценка природных процессов, протекающих в береговой зоне моря, и их направленности имеет очень важное научное и практическое значение. Так, надежность и эффективность сооружений инженерной защиты от волнового воздействия во многом зависит от изученности и правильной оценки литодинамики и морфологии участка [2, 3]. При этом влияние различных факторов может быть выявлено только при долговременных наблюдениях за состоянием берега.

Рис. 1. Исследуемый участок берега. Стрелками показано направление вдольберегового потока наносов. Адаптировано из карт URL: https://satmaps.info/map.php?s=100k&map=k-37-033

Fig. 1. The investigated shore. The arrows show the direction of the longshore sediment flow. Adapted from https://satmaps.info/map.php?s=100k&map=k-37-033

 

С конца прошлого столетия и по настоящее время на участке берега между устьем р. Бзыби и м. Пицунда комплексные исследования береговых процессов, позволяющие оценить их направленность, не проводились. Наблюдения за динамикой галечного пляжа также не велись. После грузино-абхазского конфликта (1992–1993 гг.) специальные береговые исследования выполняли лишь некоторые сотрудники Академии наук Абхазии при ограниченном участии российских ученых [4]. Все это затрудняет объективную оценку береговых процессов, протекающих в настоящее время на рассматриваемом участке, и направленности их развития.

Исходя из проведенного анализа имеющихся данных о состоянии береговой зоны между устьем р. Бзыби и м. Пицунда и происходящих в этой зоне процессах, а также влиянии на них антропогенного фактора, степень изученности этих процессов на современном этапе можно охарактеризовать как недостаточную.

Целью исследования является оценка геоморфологических условий береговой зоны между мысами Инкит и Пицунда и выявление направленности литодинамических процессов.

Материалы и методы исследования

При выполнении исследования использованы материалы полевых работ, проведенных авторами летом 2023 г. (батиметрические и топографические съемки, обследование береговой зоны), а также данные, полученные на основе анализа протекающих береговых процессов с учетом поступления из рек пляжеобразующего материала и конфигурации береговой линии [5].

Результаты и обсуждение

Литодинамическая система представляет собой совокупность характерных природных и антропогенных факторов, которые обусловливают взаимосвязанные береговые процессы, протекающие на рассматриваемом участке берега и не зависящие от соседних участков, и определяют устойчивость самой системы.

Береговая литодинамическая система характеризуется поперечной и продольной структурами. Поперечная структура включает данные о формировании поперечного профиля галечного пляжа под воздействием волн и его изменении вдоль берега. Для галечных пляжей береговая литодинамическая система со стороны моря ограничена местом оттягивания галечного материала во время шторма, что соответствует глубине последнего обрушения волн [5]. Верхней границей на берегу является вершина наката волн. Следовательно, в поперечном разрезе ширина береговой литодинамической системы равна длине наката максимально возможного (расчетного) шторма. В пределах этой выделенной зоны происходит поперечное перемещение галечного материала с его дифференциацией и формирование профиля пляжа. Главным фактором, определяющим формирование профиля галечного пляжа и рельеф подводного склона, являются поверхностные волны (ветровые и зыбь) и возбуждаемые ими разнообразные течения, играющие важнейшую роль в перемещении наносов и преобразовании рельефа береговой зоны. Глубина моря является одной из основных характеристик, обусловливающих направление и скорость распространения волн и, как следствие, деформацию берегов и дна. Влияние рельефа дна на высоты волн и углы их подхода к берегу начинает проявляться с глубин, равных половине длины волн.

Продольная вдольбереговая структура литодинамической системы в первую очередь характеризуется объемами перемещаемого материала и их изменениями на разных участках берега, а также изменением поперечной структуры, обусловленной конфигурацией береговой линии, поступлением пляжеобразующего материала из водотоков и абразионных процессов, изменением глубин и т. д.

Основными литодинамическими характеристиками, информацию о которых получают при исследованиях, являются направление движения и объемы наносов, перемещающихся под воздействием гидрогенных факторов, а также последующие преобразования рельефа пляжа и прилегающего подводного склона. Поэтому наиболее полную оценку процессов, протекающих в береговой зоне, можно получить при исследованиях вдольбереговой и поперечной структур вдольберегового потока наносов как интегрального фактора, определяющего ее состояние. Начало и окончание потока наносов определяют границы литодинамической системы вдоль берега, а поперечная структура потока наносов определяет глубину моря, до которой необходимо анализировать протекающие в береговой зоне литодинамические процессы. Таким образом, в основе выделения литодинамической системы лежит вдольбереговой поток наносов, который определяется воздействием волн на поступающий в береговую зону пляжеобразующий материал. Под вдольбереговым потоком наносов понимается результирующее перемещение материала под воздействием всего спектра волн за длительный период (обычно за год), а точнее – вдольбереговой проекции волновой энергетической равнодействующей, которая вдоль побережья распределяется весьма неравномерно и величина которой зависит от экспозиции конкретного участка берега. Под воздействием волн разных румбов пляжный материал может смещаться вдоль берега в противоположных направлениях.

Фрагмент берега между устьем р. Бзыби и м. Пицунда примыкает к более молодой прибрежной части (возраст которой не превышает 2.0–2.5 тыс. лет) аккумулятивной равнины Пицундского п-ова, являющейся частью аллювиально-морской террасы, формировавшейся в течение последних 11–12 тыс. лет. Приморская равнина сложена легко размываемыми отложениями, мощность которых достигает 90–100 м. Отложения представлены отдельными слоями иловатых глин и илистых песков, достигающими толщины 16–18 м, которые перекрыты торфяником мощностью до 4–5 м. На севере Пицундская низменность примыкает к южным склонам Мюссерской возвышенности. Западная граница низменности проходит по левобережью нижнего течения р. Бзыби [6], а южная ограничивается морской береговой линией. Поверхность низменности имеет низкие отметки высоты, что способствовало образованию реликтовых озер, наиболее крупным из которых является оз. Инкит.

Исследуемый участок берега, расположенный между мысами Инкит и Пицунда, включает три морфологически разных фрагмента берега. На северном фланге расположена б. Инкитская, плавно переходящая в относительно прямолинейный центральный фрагмент берега, сменяющийся на восточном фланге бухтообразным берегом, протягивающимся до м. Пицунда. Прямолинейность среднего участка берега, сложенного легкоразмываемыми наносами, азимут которого равен 140°, объясняется его разворотом параллельно фронту равнодействующей волн.

Как показали выполненные исследования ^{1, 2} [1], из-за особенностей гидродинамического режима моря в пределах участка берега от м. Кодош, расположенного северо-западнее г. Туапсе и являющегося естественной преградой для перемещающихся наносов, и до м. Пицунда на протяжении 160 км ранее (до возведения различного рода гидротехнических сооружений, таких как ограждающие молы портов Туапсе, Сочи, Имеретинский) был выражен единый вдольбереговой поток наносов. Это дает основание выделить этот фрагмент берега в единую Кодош-Пицундскую литодинамическую систему.

Полоса пляжа на побережье Краснодарского края и Абхазии от м. Кодош до м. Пицунда сложена песчано-галечными наносами. Основным источником питания галечных пляжей рассматриваемого региона является преимущественно крупнообломочный материал, поставляемый реками ³ [7]. Незначительная часть обломочного материала, не имеющая решающего значения, поступает от абразии берегового уступа и физического выветривания слагающих его пород, а также в результате абразии пород коренного дна.

В структуре вдольберегового потока наносов выделяют три составных части, каждая из которых характеризуется доминированием определенных процессов развития ⁴. Первая часть – зона зарождения потока наносов, в пределах которого преобладают абразия и размыв. Вторая часть – участок транзита вдольберегового потока наносов, где абразия и размыв чередуются с отложением пляжного материала. Третья часть – участок разгрузки, на котором происходит аккумуляция материала, перемещаемого под воздействием волн.

В естественных условиях во вдольбереговом потоке наносов, идущем от м. Кодош до м. Пицунда, не отмечалось классического деления на зоны его зарождения, транзита и разгрузки (аккумуляции). Процессы аккумуляции и транспорта наносов в береговой зоне рассматриваемого фрагмента берега были связаны с твердым стоком рек, его перераспределением под действием волнового и прибойного потоков и порождаемыми этими потоками течениями. Сгонно-нагонные явления и ветровые (дрейфовые) течения в распределении пляжного галечного материала играют подчиненную роль.

В выделенной естественной Кодош-Пицундской литодинамической системе не было единого источника поступления пляжного материала в береговую зону. На протяжении всей системы происходило постоянное пополнение пляжным материалом единого вдольберегового потока наносов за счет твердого стока крупных и малых рек, а также ручьев и временных водотоков. В сложных орографических условиях при наличии многочисленных временных водотоков, небольших ручьев и относительно крупных рек (Аше, Псезуапсе, Шахе, Сочи, Мзымта, Бзыбь) зоны зарождения, пополнения и транзита вдольберегового потока наносов слились в единую зону – зону насыщения вдольберегового потока наносов [5].

Без учета антропогенного вмешательства зоны разгрузки вдольберегового потока наносов (аккумуляции пляжного материала) примыкают к северо-западным флангам аккумулятивных выступов рек Аше, Псезуапсе, Сочи, Мзымта, Бзыбь. Участки аккумуляции пляжного материала также можно наблюдать у мысов, например Уч-Дере, Видного, Пицунда.

Внутри выделенной литодинамической системы величина вдольберегового потока галечных наносов может меняться в зависимости от поступления в береговую зону пляжного материала и изменения транспортирующей способности волн, обусловленной соотношением их направления и контура береговой линии. На участке берега (м. Кодош – м. Пицунда) нет классического деления литодинамической системы на зоны зарождения вдольберегового потока наносов и его транзита. В процессе продвижения потока в юго-восточном направлении его величина постоянно менялась в результате пополнения потока пляжеобразующим галечным материалом за счет твердого стока рек.

Поступление пляжеобразующего галечного материала в береговую зону, обусловленное твердым стоком рек и определяющее изменение величины вдольберегового потока галечных наносов, может быть принято за основу разделения единой литодинамической системы на подсистемы. Исходя из этого, границами литодинамических подсистем могут являться устья рек, наиболее значимых по величине твердого стока. Перечисленные выше факторы дают основание для выделения в единой литодинамической системе литодинамических подсистем [5]. От м. Кодош до м. Пицунда с учетом основных источников поступления материала (крупные реки рассматриваемого региона, такие как Аше, Псезуапсе, Шахе, Сочи, Мзымта, Бзыбь) можно выделить несколько литодинамических подсистем, являющихся составными неразрывными частями единой Кодош-Пицундской литодинамической системы: Аше-Туапсинскую, Аше-Псезуапсинскую, Шахе-Псезуапсинскую, Шахе-Сочинскую, Сочинско-Мзымтинскую, Псоу-Мзымтинскую, Псоу-Бзыбскую и Бзыбь-Пицундскую. Общим для этих литодинамических подсистем являлось наличие вдольберегового потока наносов, направленного с северо-запада на юго-восток (от Туапсе в сторону м. Пицунда). Вдольбереговой поток наносов не обходит м. Кодош, но проходит через устья указанных выше рек и обходит мысы, такие как Уч-Дере, Видный и ряд других. На м. Пицунда происходила окончательная разгрузка вдольберегового потока галечных наносов, которые, откладываясь на пляже и подводном склоне, способствовали общему выдвижению мыса в сторону моря [8]. Поэтому рассматриваемые литодинамические подсистемы ранее (до возведения ограждающих молов Сочинского и Имеретинского портов) были незамкнутыми. Возведенные молы Сочинского (1936 г.) и Имеретинского (2008 г.) портов прервали единый вдольбереговой поток галечных наносов, вследствие чего Сочинско-Мзымтинская и Псоу-Мзымтинская литодинамические подсистемы стали обособленными.

Исходя из предлагаемого принципа выделения литодинамических подсистем, в основе которого лежит вдольбереговой поток наносов, пополняемый из значительного источника пляжеобразующего материала, (крупные реки исследуемого региона), рассматриваемый участок берега входит в Бзыбь-Пицундскую литодинамическую подсистему. Сходно с этим и представление о выделении в береговой зоне на участке между устьями рек Псоу и Ингури шести самостоятельных береговых динамических систем, включая и Бзыбскую, по критерию наличия отдельных вдольбереговых потоков наносов, формируемых речными наносами [9].

Выделенные крупные структурные ячейки – литодинамическая система и входящие в нее подсистемы – включают протяженные участки берега, которые определяют общую направленность протекающих в них береговых процессов. При выборе инженерных решений берегозащитных сооружений для детального учета береговых процессов, протекающих на рассматриваемом участке берега, необходимо выделять более мелкие литодинамические структуры, внутри которых следует проводить подробные литодинамические исследования.

В выделенной Бзыбь-Пицундской литодинамической подсистеме, исходя из влияния конфигурации береговой линии (выступающий в море м. Инкит) на вдольбереговой поток наносов, можно выделить Бзыбь-Инкитский и Инкит-Пицундский литодинамические районы. Внутри Инкит-Пицундского литодинамического района, с учетом конфигурации береговой линии, можно выделить три литодинамических участка (рис. 2):

• западный, расположенный в пределах Инкитской бухты,
• центральный, представляющий собой ровный фрагмент берега,
• восточный, бухтообразный, заканчивающийся мысом Пицунда.

Деление единой литодинамической системы на части обосновано необходимостью более детальных литодинамических исследований, например для обоснования берегозащитных мероприятий.

В связи с этим для достоверной оценки современных процессов, протекающих в береговой зоне необходимо рассмотреть с одной стороны, возможное влияние на них антропогенного вмешательства, а с другой – их влияние на возводимые берегозащитные сооружения. Кроме того, следует дать прогноз возможного состояния пляжей и вдольберегового потока наносов Бзыбь-Инкитского литодинамического района, расположенного выше по ходу потока, т. е. начиная от устья р. Бзыби.

Рассматриваемый участок берега расположен в пределах Инкит-Пицундского литодинамического района, входящего в Бзыбь-Пицундскую литодинамическую подсистему. Динамика пляжей этой литодинамической подсистемы в первую очередь определяется вдольбереговым потоком наносов, направленным в сторону м. Пицунда. Основной объем наносов, поступающих в береговую зону и под воздействием волн формирующих вдольбереговой поток, который определяет состояние пляжей на рассматриваемом участке берега, приходится на выносы р. Бзыби. Из этого объема на долю взвешенных наносов приходится ⁵ 715 тыс. т, а сток влекомых составляет 205 тыс. т. По данным экспедиций Тбилисского университета, проводимых с 1972 по 1978 г., в стоке влекомых наносов р. Бзыби доля частиц диаметром более 50 мм составляет 26 % от общего веса, диаметром от 50 до 100 мм – 31 %. Во время прохождения весенних половодий почти половина от выносимых рекой влекомых наносов приходилась на частицы диаметром от 20 до 100 мм. В выносах в незначительных объемах присутствовали наносы диаметром более 200 мм. В многолетнем разрезе объем наносов, выносимых р. Бзыбью, превышает объем вдольберегового потока галечных наносов, в связи с чем ее устье в основном формируется под преобладающим влиянием речного фактора [9]. Существенное влияние на состояние пляжей на участке берега от устья р. Бзыби до м. Пицунда оказывает приглубость подводного склона, осложненного системой подводных эрозионных ложбин – каньонами. Они обусловливают подход к берегу высоких волн, мало меняющихся по сравнению с волнами открытого моря. Под воздействием волнений западных направлений при своем перемещении наносы, выносимые р. Бзыбью, теряются в вершинах подводных каньонов. Наиболее активным и максимально приближенным к берегу является каньон Акула, расположенный в районе Инкитского выступа [1]. Сток наносов в вершину этого каньона может достигать 50 тыс. м³ в год, что составляет более половины от вдольберегового потока наносов на рассматриваемом участке берега [6], по оценочным данным равного 80 тыс. м³ в год [1]. Потери пляжных наносов в каньоне Акула являются основной причиной врезания Инкитской бухты [1], где отступание берега в среднем оценивается в 0.3–0.5 м/год [6]. На исследуемом участке вблизи берега на дне нет эрозионных ложбин, влияющих на вдольбереговое перемещение пляжеобразующего материала и волновые условия.

 

Рис. 2. Схема литодинамического районирования исследуемого района. Cнимок Google Earth (URL: https://www.google.com/intl/ru/earth/)

Fig. 2. Scheme of lithodynamic zoning of the studied area. Google Earth image (available at https://www.google.com/intl/ru/earth/)

 

Динамика береговой линии на участке от устья р. Бзыби до м. Пицунда подвержена циклическим колебаниям, обусловливающим чередование этапов размыва и аккумуляции пляжей. На состояние пляжей западного побережья Пицундского п-ова оказывают влияние как многолетние изменения волновой активности моря, так и изменения в величине твердого стока р. Бзыби. Периоды высокой волновой активности обычно совпадают с общим снижением твердого выноса рек. Как следствие, западный берег полуострова начинает размываться. Сопоставление данных о величине твердого стока р. Бзыби показывает, что на ее предустьевом участке периодически создается острый дефицит наносов или их избыток. При совпадении периодов снижения твердого стока реки с фазой повышенной волновой активности наблюдаются размывы пляжей западного побережья Пицунды, как, например, в начале 1960-х гг. [10]. Изменчивость твердого стока р. Бзыби и волнового режима моря сказывается и на стоке наносов в подводные каньоны.

Динамические изменения контура береговой линии, обусловленные разными циклами волновой активности и изменениями во времени величины стока пляжеобразующих наносов р. Бзыби, развиваются на фоне общего отступания береговой линии юго-западного побережья Пицундского п-ова. В многолетнем плане этот участок побережья м. Пицунда относится к району, в котором интенсивно развиваются абразионные процессы в береговой зоне [11]. Сопоставление аэрофотоснимков и космических снимков указывает, что за последние 80 лет берег в районе м. Инкит отступил на 65–70 м [4]. К югу от Инкитского залива прогнозная скорость отступания береговой линии за последние сто лет составила 60–110 м [12].

Несмотря на то что ширина галечного пляжа достигает 50 м, в его верхней части наблюдаются подмывы древнего берегового вала и низкой террасы, сложенных легко размываемыми отложениями. Эти подмывы обусловлены большими волнами во время шторма, накат которых не гасится полностью на надводной части даже таких широких пляжей.

Уступ размыва древнего берегового вала, сложенный песком с примесью гравия и мелкой гальки, смещается в сторону берега. Волны размывают береговой вал и низкую террасу, что приводит к падению сосен (рис. 3).

На темпы отступания береговой линии существенное влияние оказывает повторяемость прохождения сильных штормов, а также конфигурация берега, обусловливающая неоднородное распределение волновой энергии. По оценочным данным, скорость отступания береговой линии в целом между мысами Инкит и Пицунда за последние 20 лет составила 0.3–0.4 м/год.

Рельеф подводного склона не однороден. До глубины 10–11 м на дне, сложенном рыхлыми отложениями, прослеживаются несколько эрозионных ложбин, вершины которых выходят на глубины 5–5.5 м. Глубина вреза этих ложбин относительно окружающей поверхности дна не превышает 0.6 м. В районе 5–5.5 м относительно пологий рельеф дна переходит в более крутой, формирование которого обусловлено смещением крупного пляжеобразующего материала к зоне окончательного разрушения штормовых волн.

Подводная часть пляжа (до глубины 5 м) осложнена рядом неглубоких поперечных ложбин. По-видимому, эти ложбины образуются во время штормов как каналы стока наносов на глубину. Крупнообломочные наносы не уходят мористее зоны обрушения волн, а мелкие по указанным выше эрозионным ложбинам выносятся на более низкие горизонты.

 

Рис. 3. Подмыв и падение сосен с северной стороны исследуемого участка берега

Fig. 3. The washout and fall of pine trees from the north side of the investigated shore section

 

Заключение

На основании выполненных литодинамических исследований и анализа данных получены следующие результаты:

• основным источником поступления пляжного материала на рассматриваемый участок берега являются выносы р. Бзыби;
• под воздействием волн перемещение пляжного галечного материала во вдольбереговом потоке наносов направлено на юго-восток в сторону м. Пицунда;
• берег и дно подводного склона на рассматриваемом участке берега сложены легко размываемыми аллювиальными отложениями;
• в настоящее время в береговой зоне лежит пляж шириной 50–55 м;
• в верхней своей части пляж сложен песком, меняющимся по мере продвижения в сторону моря на галечно-гравийные отложения;
• ширина пляжа поддерживается вдольбереговым потоком, идущим от устья р. Бзыби;
• ширина существующего пляжа недостаточна для полного гашения штормовых волн, о чем свидетельствуют подмывы древних береговых валов;
• подмывы оснований древних береговых валов обусловлены общим отступанием береговой линии в пределах морской террасы, расположенной между устьем р. Бзыби и м. Пицунда.

 

¹ Зенкович В. П. Берега Черного и Азовского морей. Москва : Государственное издательство географической литературы, 1958. 374 с

² Зенкович В. П. Морфология и динамика советских берегов Черного моря. Москва : Издательство АН СССР, 1958. Том 1. 187 с.

³ Макаров К. Н., Тлявлина Г. В., Тлявлин Р. М. Научно-методическое обоснование генеральной схемы берегозащиты сочинской агломерации «Морской Фасад». Сочи : Сочинский государственный университет, 2019. 213 с.

⁴ Сафьянов Г. А. Геоморфология морских берегов. Москва : МГУ, 1996. 400 с.

⁵ Хмаладзе Г. Н. Выносы наносов реками Черноморского побережья Кавказа. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1978. 167 с.

Об авторах

Галина Вячеславовна Тлявлина

ОП АО ЦНИИТС

Автор, ответственный за переписку.
Email: TlyavlinaGV@Tsniis.com
ORCID iD: 0000-0003-4083-9014
SPIN-код: 5516-9241

Научно-исследовательский центр «Морские берега», заведующий лабораторией моделирования, расчетов и нормирования в гидротехническом строительстве, кандидат технических наук

Россия, 354002, г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, д. 1

Виктор Алексеевич Петров

ОП АО ЦНИИТС

Email: demmi8@mail.ru
SPIN-код: 9421-9889
Scopus Author ID: 7402842652

Научно-исследовательский центр «Морские берега», старший научный сотрудник, кандидат географических наук 

Россия, 354002, г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, д. 1

Роман Маратович Тлявлин

ОП АО ЦНИИТС

Email: TlyavlinRM@Tsniis.com
ORCID iD: 0000-0002-8648-0492
SPIN-код: 3365-3637

Научно-исследовательский центр «Морские берега», заместитель генерального директора, кандидат технических наук

Россия, 354002, г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, д. 1

Список литературы

Дополнительные файлы