ВЛИЯНИЕ ПОРТА Г. СОЧИ В УСТЬЕ РЕКИ МЗЫМТЫ НА РЕЖИМ ОТЛОЖЕНИЯ НАНОСОВ

АННОТАЦИЯ

Предмет исследования. Предметом исследования является порт города Сочи в устье реки Мзымты в Имеретинской бухте.

Цели. Изучение морфодинамических процессов в береговой зоне Имеретинской бухты и влияние возведенного порта на режим перемещения и отложения наносов.

Материалы и методы. В изучении динамики побережья можно выделить три основных направления: натурные исследования, эмпирико-теоретические расчеты, а также физическое и гидравлическое моделирование сооружений. В статье выполнен анализ исследования морфодинамических процессов в Имеретинской бухте, проведенного в ходе проектирования грузового порта.

Результаты. В результате исследования был выявлен характер перемещения наносов и изменения береговой линии в районе изучаемого сооружения.

Выводы. Было выявлено, что изучаемое сооружение полностью перекрыло путь галечно-гравийной смеси, что привело к значительным деформациям берега ниже по течению.

ВВЕДЕНИЕ

Волнение и течения в прибрежной зоне производят интенсивный перенос продуктов разрушения берега и отложение их в других его частях или на акватории в местах падения скоростей. Этот процесс называется движением наносов. Поскольку для каждой данной зоны побережья характерно господствующее направление волнения и течения, движение наносов также имеет соответствующее господствующее направление.

Прогноз движения наносов и изменения береговой линии является обязательным элементом строительства и проектирования морских гидротехнических сооружений и надежной безаварийной службы сооружений.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Для грамотного проектирования морских гидротехнических сооружений необходимо проводить расчеты отложения и перемещения наносов и прогнозирование изменений морских берегов [1-4]. В целях

усовершенствования моделей движения наносов вдоль побережья необходимы данные, получаемые в ходе натурных исследований при помощи различных установок [5].

Подобные исследования особенно необходимы для регионов, подверженных значительным береговым деформациям. К ним можно отнести побережье Черного моря в районе города-курорта Сочи, где еще с середины XX века существенно нарушен режим движения и отложения наносов [6, 8].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Изучение динамики побережья представляет собой целый комплекс исследований [4]. В нем можно выделить:

• Натурные исследования, включающие в себя геолого- геоморфологическое обследования, гидрологические изыскания, морфо- литодинамические исследования. В ходе исследования необходимо определить объем перемещаемых наносов. Кроме того, выделяются зоны аккумуляции наносов и размыва берегов.
• Эмпирико-теоретические расчеты, являющиеся приближенными и используемые в случае отсутствия данных натурных наблюдений и невозможности их получения. Выделяют следующие методы: ветроэнергетический, волно-энергетический, ветро-волно- энергетический, гидравлический, эмпирический.
• Физическое и гидравлическое моделирование сооружений, применяемое в случаях сложных и особо ответственных гидротехнических сооружений.

Помимо всех исследований, необходимо также проводить анализ полученных данных с целью наиболее грамотного проектирования и возведения гидротехнического сооружения.

Регулярное наблюдение за динамикой берегов позволяет предотвратить опасные деформации побережья и защитить от возможной опасности население и объекты, находящиеся в прибрежной зоне.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Первые серьезные проблемы на восточном побережье Черного моря в районе города-курорта Сочи возникли в 50-х годах XX века. На значительный размыв береговой линии повлиял ряд антропогенных факторов, таких как: выборка грунта для строительства в промышленных масштабах, сужение русла реки Сочи, а также строительство в ее устье первого порта. Создание искусственных территорий с использованием пляжа в качестве земельного участка, а также необоснованное строительство большого количества волнозащитных стен (бун) привело к значительной деградации береговой зоны и размыву пляжей.

Тем не менее, Имеретинская бухта представляла один из немногих участков кавказского побережья, который не испытывал дефицита наносов. Об этом, в частности, свидетельствовал развитый пляж шириной в несколько десятков метров. Дно в пределах активной зоны профиля было покрыто достаточно мощным слоем осадков (песок, гравий, галька, расположенные на различных участках берегового профиля (рис. 1)).

В 2012 году в Имеретинской бухте был возведен грузовой порт с

целью обеспечения строительства Олимпийских объектов необходимыми материалами. После Олимпийских игр порт был перепрофилирован в яхтенную марину. Однако, при проектировании и строительстве данного порта были допущены серьезные стратегические ошибки, которые привели к неконтролируемому разрушению участков побережья за сооружением.

Для характеристики лито- и морфодинамических процессов в береговой зоне, а также возможного влияния последствий строительства порта на их протекание в рамках проекта были выполнены специальные исследования.

Сооружения порта включают, в частности, два перпендикулярных берегу мола, ограждающих территорию порта с западной и восточной сторон. Западный мол выходит на глубину 12 метров, а восточный продолжается до 9-метровой изобаты. Очевидно, молы перекрывают большую часть зоны берегового профиля и препятствуют перемещению наносов в этом районе. Перераспределение наносов под влиянием сооружений, в свою очередь, вызвало значительные деформации контура берега.

Для оценки потенциальных изменений выполнялись расчеты потока в естественных условиях и оценивались смещения береговой линии в окрестностях порта. Сложность исследований заключалась в том, что расчетные методы определения потока наносов относятся в основном к песчаным наносам и лишь в небольшой степени затрагивают гравийно-галечный материал.

Главную роль в прибрежных морфодинамических процессах в Имеретинской бухте играют, очевидно, перемещения осадков гравийно- галечной смеси. Среднемноголетний вдольбереговой поток наносов в исследуемом районе направлен с северо-запада на юго-восток и его емкость превышает 60 тыс. м3 год-1.

Полученные по данным исследований интегральные показатели для гравийно-галечной смеси приведены в таблице.

Табл.1. Значения суммарных потоков гравийно-галечного материала

Поток на СЗ29,2 тыс. м3 год-1Поток на ЮВ-45,8 тыс. м3 год-1Результирующий поток-16,6 тыс. м3 год-1Аккумуляция у восточного мола14,6 тыс. м3 год-1Аккумуляция у западного мола22,9 тыс. м3 год-1

Аккумуляция наносов у преград и создаваемый тем самым дефицит ниже по течению привел к отступлению береговой линии за сооружением.

Результаты, полученные в ходе исследований представлены на рис. 2 и представляют собой потенциальные изменения берега по обе стороны от порта через 1 год, 5 лет и 10 лет после строительства. Видно, что вблизи молов берег нарастает, на остальной части зон возмущения отступает.

Таким образом, полученные расчетные оценки уже на момент проектирования сооружения указывали на возможность негативных тенденций будущего развития берега. Так, пляж на участке восточнее порта уже в ближайшее время может сократиться и полностью исчезнуть. Чтобы не доводить изменения до опасной черты, необходимо в период эксплуатации порта проводить постоянный мониторинг береговой линии и осуществлять берегозащитные мероприятия.

Однако, проводимые берегозащитные мероприятия оказались не способны предотвратить разрушение береговой линии, происходящее на данный момент в Имеретинской бухте. Песчано-гравийно-галечная полоса регулярно размывается и требуется регулярно же выполнять ремонтные искусственные отсыпки для поддержания пляжа необходимой ширины. Бетонные берегозащитные сооружения из проницаемых блоков не способны защитить берег во время сильных штормов. Кроме того, под угрозой оказываются капитальные объекты, находящиеся в зоне прогнозируемого размыва.

На современном снимке (рис. 3) видны последствия движения потока наносов: у корневой части западного мола аккумулируется большое количество наносов, образуя пляж, в то время как к участку берега за сооружением наносы на поступают, что в свою очередь приводит к быстрому разрушению берега и берегозащитных сооружений.

ВЫВОДЫ

• При проектировании морских гидротехнических сооружений высокой степени ответственности необходимо проводить комплексное изучение динамики побережья, а также грамотно анализировать результаты исследований.
• При проектировании порта Сочи в устье реки Мзымты был допущен ряд стратегических ошибок, в частности не верный выбор местоположения сооружения. Оно полностью перекрыло путь галечно- гравийной смеси, что привело к значительным деформациям берега ниже по течению.
• Проводимые в настоящее время берегозащитные мероприятия не способны улучшить ситуацию, а значит необходима разработка инновационных методов защиты береговой территории.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

• Руководство по методам исследований и расчетов перемещения наносов и динамики берегов при инженерных изысканиях // М., Гидрометеоиздат.
• Руководство по расчету элементов гидрологического режима в прибрежной зоне морей и устьях рек при инженерных изысканиях // М., Гидрометеоиздат.
• Дворкин Е.Н., Мустафин Е.Н. Руководство по морским гидрологическим прогнозам. Методы расчетов и прогнозов уровня моря// СПб. 1994.
• Дзагания Е.В. Методы прогноза деформаций морских берегов // Строительство в прибрежных курортных регионах. С. 155-159.
• Дыкман В.З., Ефремов О.И., Е.В. Маньковская. Натурные исследования движения наносов в прибрежной зоне моря // Морской гидрофизический журнал, №5. С.65-80.
• Яковлев П.И., Тюрин А.П., Фортученко Ю.А. Портовые гидротехнические сооружения // М., Транспорт.
• СП 277.1328500.2016. Сооружения морские берегозащитные. Правила проектирования // Минстрой РФ.
• Макаров К.Н., Мигоренко А.В. Побережью Сочи грозит техногенная катастрофа // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, № 2. С.34– 38.
• Макаров К.Н. Основы проектирования берегозащитных мероприятий // Сочи, СГУ,