Geum.ru

Міністерство охорони навколишнього природного середовища україни український науково-дослідний інститут екологічних проблем (Укрндіеп)

Вид материалаДокументы

Содержание


Перелік посилань
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

3.3 Розробка рекомендацій щодо укріплення берегів поверхневих водних об’єктів і узбережжя морів шляхом спорудження штучних рифів як біопозитивних берегорегулювальних систем


Для зміцнення берегів поверхневих водних об'єктів і узбережжя морів штучні рифи встановлюються у водному середовищі уздовж берегової лінії на деякій відстані від берега. Віддалення штучних рифів від берега розраховується таким чином, щоб морська хвиля розбивалася за штучним рифом ближче до берега.

Як елементи штучних рифів можуть використовуватися рифи конструкції «Reef Ball», рифи у вигляді масивних блоків з прохідними отворами («Швейцарський сир»), а також рифи у виді порожнього катка з прохідними отворами. Для зміцнення берегів невеликих поверхневих водойм доцільно використовувати штучні рифи у виді накидання з бетонних масивів. При використанні для зміцнення берегів начерки верхня границя встановлюється на відмітці верхньої межі дії хвиль, а нижня визначається нижньою межею дії хвиль, що розмивають берег, при найнижчому обрії хвилі за останній період.

При розрахунку характерних розмірів елементів штучних рифів у першу чергу визначається вихідна висота хвилі Н0, що відповідає штормовим умовам даної акваторії [43, 44]. Потім розраховується необхідний коефіцієнт гасіння хвилі для забезпечення не руйнування берегової лінії. Для піщаних пляжів висоту хвилі Нб=0,25-0,30 м можна приймати безпечною. У цьому випадку необхідний коефіцієнт гасіння хвилі визначається відповідально до співвідношення Нб/Н0.

При використанні штучних рифів з елементами «Reef Ball» рекомендується встановлювати не менш 5-6 рядів уздовж берегової лінії, що зміцнюється.

Якщо розрахунковий коефіцієнт ослаблення хвилі після першої лінії штучних рифів виявляється недостатнім для необхідного ослаблення хвилі, то ближче до берега встановлюється наступна лінія рифів.

З метою акумуляції піщаних відкладень уздовж берегової лінії, що зміцнюється, на крайніх ділянках розташовуються ряди рифів під кутом до берегової лінії.

При зміцненні берегів за допомогою штучних рифів у вигляді блоків «Швейцарський сир» рекомендується встановлювати їх на глибині d=1,6Н0, при цьому висота води над гребенем рифа, що забезпечує розбиття води за хвилеломом, складає від 0,5Н0 до 1,1Н0, а коефіцієнт гасіння хвилі відповідно 0,35 і 0,60.

При зміцненні берегів за допомогою штучних рифів у вигляді блоків «Reef Ball» рекомендується встановлювати їх на глибині d>1,3Н0.

При встановленні штучних рифів на похилій поверхні дна рекомендується попередньо створити пальову підставу, або створити спеціальне «ліжко» з кам'яної начерки, або створити армовану підставу у вигляді «циновки» (штучний риф «RBAM»).

Масивні штучні рифи типу «Швейцарський сир» можливо встановлювати на дні за допомогою плавучих кранів. Невеликі за розміром штучні рифи «Reef Ball» можливо встановлювати шляхом спускання до моря з катеру, або шляхом доставки маленького за розмірами рифу до місця установки аквалангістом.

Вартість одиниці штучних рифів типу «Reef Ball» у фірмі виробника складає приблизно від $200 до 450 для моделей „Паллет Бол” та „Голіаф Бол”. Вартість берегоукріплення при встановленні штучних рифів на довжині 1 км складає приблизно 2,6 – 6 млн. грн. (при 3-х рядах штучних рифів, загальної кількості одиниць рифів – 1500 шт. [45].

Вартість берегоукріплення при використанні хвилевідбійних стінок та бун складає приблизно20 млн. грн. та більше за 1 км узбережжя. Таким чином, використання штучних рифів для берегоукріплення буде приблизно у 4-8 разів дешевше в порівнянні зі традиційними засобами берегоукріплення. Крім того, штучні рифи не потребують експлуатаційних витрат, що зробить берегоукріплення за допомогою штучних рифів більш дешевим.

ВИСНОВКИ

  1. Головним природним фактором руйнування берегів Азовського і Чорного морів є процеси абразії (механічне руйнування берегів у результаті діяльності хвиль і прибою). Максимальну шкоду від абразивного руйнування роблять обвали і зсуви гірських порід, зв'язані з рельєфом берегової зони, які залежать від профілю схилу, схильних гравітаційних процесів, геологічної будови надводної і підводної частини, геологічних умов і тектонічного режиму регіону. На рівнинних ділянках морського узбережжя абразійно-обвальні береги переходять, як правило, в абразійно-зсувні при висоті берегового обриву (кліфу) понад 20 м. Майже 50 % морської берегової лінії України знаходяться під негативним впливом площинного змиву й ерозії і має високий рівень ураженості абразійними та зсувними процесами.
  2. До антропогенних факторів руйнування берегів Азовського і Чорного морів відноситься будівництво портів, освоєння прибережної території, гідротехнічне будівництво, дорожнє будівництво і містобудування, будівництво поперечних берегозахисних споруджень – бун і молів. Портові моли істотно впливають на місцевий режим наносів. Вони приводять до акумуляції наносів поблизу молів, порушують баланс наносів, у результаті чого з підвітряної сторони молу виникають розмиви берегів. Портові спорудження і моли утрудняють міграцію уламкового матеріалу, порушують цілісність природних систем, викликають локальні розмиви берегів. Значний негативний вплив на формування берегової лінії робить зарегулювання стоку великих річок, у результаті якого різко знизився потік уламкового матеріалу в берегову зону. У зв'язку зі зменшенням надходження в берегову зону алювіального матеріалу збільшується розмив акумулятивних форм.

Одним зі значних антропогенних факторів руйнування берегів є вилучення з берегової зони пляжів і підводного схилу піску, гальки, черепашнику. У результаті вилучення великої кількості пісчаного та галькового матеріалу намітився швидкий розмив берегової зони, що приводить до зменшення ширини пляжів, а на окремих ділянках – до їх повного зникнення.
  1. Штучні рифи – це інженерні спорудження у вигляді розміщених у воді великомасштабних конструкцій із твердою поверхнею. Штучні рифи сприяють гідрологічним і біологічним процесам (подібним тими, що відбуваються в природі в коралових рифах). Головна відмінність у тому, що в штучних рифах опорна конструкція створюється людиною з небіогенного матеріалу.

У технічному аспекті штучні рифи представляють собою гідродинамічну систему, що гасить силу хвиль і знижує розмив берега. У біологічному аспекті штучні рифи є додатковими субстратами для поселення організмів біоценозів обростання, що змінює і ускладнює поверхню штучного рифу, в бік збільшення контактної зони «субстрат-вода» і рівня її активності. По-перше, це може призвести до змінювання гідродинамічних характеристик окремої зони акваторії водойми; по-друге, це створює на кордоні «субстрат-вода» біоценози і поверхні (біотопи) з різною величиною і активністю функціонування біоти.

Появу біопозитивного ефекту штучного рифу обумовлює утворення біофільтру з організмів обростання і підвищення інтенсивності процесу самоочищення в прибережній зоні моря або водойми. Найвищий потенціал самоочищення мають прикріплені організми фауни обростання: молюски (дрейссена, мітіліди), моховатки, губки і ракоподібні. Ефективність такого біофільтру залежить від багатьох факторів.

Біологічні наслідки спорудження «штучних рифів» для водного об’єкту дуже важливі. Вони проявляються у збільшенні таксономічного різноманіття водних організмів, в активізації процесів продукції органічних речовин і трансформації її по харчовим ланцюгам. Значна роль молюсків обростання полягає в очищенні води від органічного і нафтового забруднення за рахунок фільтрації і седиментації завислих речовин, концентрування і трансформації їх у форми, що легко піддаються бактеріальному розкладу. Усі ці фактори є запорукою покращення якості води і стану екосистеми узбережжя морів. Крім того, неможливо недооцінювати обростання як досить багате джерело кормів для риби та інших гідробіонтів.
  1. В даний час штучні рифи знайшли широке застосування для зміцнення берегів поверхневих водних об'єктів і узбережжя морів. На сьогоднішній день відомо більш 70 позитивних прикладів використання штучних рифів для укріплення берегової лінії, відновлення підвідних біоценозів, підвищення їхньої продуктивності, природного біологічного очищення води, збільшення біорізноманіття підвідного світу.
  2. Найбільш важливим фактором у створенні біопозитивності гідротехнічних споруд є не більш велика поверхня, а більш висока чисельність молюсків обростання. Більш висока ніж на мармуровому кришенні або кам’яному накиданні щільність обростання досягається на бетонній поверхні.

Екологічні наслідки використання тієї або іншої конструкції штучного рифу оцінюються в залежності від збалансованості процесів біопродуктивності і деструкції органічних речовин на підводній поверхні, що потребує певних моніторингових досліджень і розрахунків.
  1. Математична модель розвитку берегової екосистеми описується диференціальними рівняннями, що враховують баланс уламкового матеріалу, а також його біогенну продукцію в береговій зоні і динаміку біомаси. Основою гідрологічною характеристикою штучних рифів є коефіцієнт гасіння хвилі, що показує, у скількох разів зменшується висота хвилі після проходження штучного рифа. Коефіцієнт гасіння розраховується для різних видів штучних рифів за допомогою аналітичних співвідношень, що враховують як геометричні параметри рифів, так і характеристики морської хвилі (довжину і висоту хвилі).
  2. Як елементи штучних рифів використовуються рифи конструкції «Reef Ball», рифи «Швейцарський сир» (у виді масивних блоків з прохідними отворами), у виді модулів «fish-condo», через які можуть вільно пропливати риби. У теперішній час найбільш часто використовуються штучні рифи конструкції «Reef Ball». При їхньому використанні рекомендується встановлювати не менш 5-6 рядів уздовж берегової лінії, що зміцнюється. При проектуванні штучних рифів їх віддалення від берега розраховується таким чином, щоб морська хвиля розбивалася ближче до берега. Коефіцієнт гасіння хвилі розраховується таким чином, щоб ослаблена хвиля не могла б зруйнувати берегову лінію. З метою акумуляції піщаних відкладень уздовж берегової лінії, що зміцнюється, на крайніх ділянках рекомендується розташовувати ряди рифів під кутом до берегової лінії.
  3. Для зміцнення берегів поверхневих водойм доцільно використовувати штучні рифи у вигляді скинутих у воду бетонних масивів. При подібному способі зміцнення берегів верхня межа кріплення встановлюється на відмітці верхньої межі дії хвиль, а нижня визначається нижньою межею розмиваючої дії хвиль при найнижчому горизонті хвилі за підлідний період.



ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

  1. Артюхин Ю.В. Антропогенный фактор в развитии береговой зоны моря. –Ростов: РГУ, 1989. – 143 с.
  2. Шеко А.И., Круподеров В.С., Дьяконова В.И. Активизация абразии в Крыму // Береговая зона моря. – М.: Наука, 1981. – С. 108 – 112.
  3. Артюхин Ю.В., Мамыкина В.А. Межгодовая изменчивость абразивного материала в береговую зону Азовского моря и его роль в прибрежном осадконакоплении // Береговая зона моря. – М.: Наука, 1981. – С. 67 – 73.
  4. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А. Уровень Черного моря. Прошлое, настоящее, будущее. – Севастополь, 2006. – 210 с.
  5. Копилов С.А., Сучков І.О., Шапран С.Д. Негативні наслідки впливу антропогенного фактору на взаємодії морських екосистем з оточуючим середовищем // Екологічні проблеми Чорного моря. – Одеса: ОЦНТЕІ, 2002. – С. 92 – 97.
  6. Мамыкина В.А., Хрусталев Ю.П. Современное состояние и перспективы развития аккумулятивных форм в Азовском море // Береговая зона моря. – М.: Наука, 1981. – С. 73 – 78.
  7. Берд Э. Изменения береговой линии. Глобальный обзор. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 254 с.
  8. Айбулатов Н.А. Антропогенный фактор в развитии береговой зоны морей // Водные ресурсы. –1981. – № 2. – С. 161 – 170.
  9. Артюхин Ю.В. Механизмы антропогенных нарушений морских береговых систем// География и природные ресурсы. 1983. № 4, С. 94-104.
  10. Breakwaters // J. Water. Herb. Div. Procced. Armer. Soc. Civ. Eng. – 1970. –Vol. 96, №2/ – P. 359 – 372.
  11. Артюхин Ю.В., Мамыкина В.А. Изменчивость поступления материала абразии в Азовское море // Известия СКНЦ ВШ. Естественные науки. – 1978. – № 3. – С. 79 – 81.
  12. Есин Н.В., Савин М.Т., Жиляев А.П. Абразионный процесс на морском берегу. – Л., 1980. – 199 с.
  13. Bulck M. Portomarea Marine Monitoring Coral and Fish / Invertebrate Survey, January, 2003, Internal Reports Portomari Foundation on Reef Ball project.
  14. Richard E. Spieler Ertificial reef reseach in broward county 1993-2000: a summary report. – Oceanographic Center Nova Southeastern University. – 17 p.
  15. Lee E. Harris. Status report for the submerget reef Ball artificial reef Beach stabilization project for the Grand Cayman Marriott hotel. – Florida 32901 USA, 2002. – P. 11.
  16. Lee E. Harris. Combined Recreational amenities and coastal erosion protection using submerged Breakwaters for shoreline stabilization. Institute of Technology, 2004. – P. 8.
  17. 30 % design submittal for the 63 street “Hotspot”, Miami Beach, Florida, Section 227 national Shoreline erosion control development and demonstration program. – April 3, 2003. – P. 45.
  18. Lee E. Harris. Stability analyses for the submerged reef Ball Break Water proposed for the undisslosed hotel resort, Quintal roo, Mexico, Florida, Institute of Technology, Melbourne, USA.
  19. Kathy Fitrpatrick Designs for artificial reef sites in the Indian river lagoon Martin Country, Florida, 2002, counsulting Coastal Engineer.
  20. Декларация о намерениях. План строительства морского перегрузочного комплекса навалочных грузов в Имеретинской бухте, Новоморниипроект, 2007. / http: // www.novomor.ru / press.asp
  21. Китран Е.Е. Изыскание с целью укрепления подверженных оползневым явлениям берегов у г. Одессы // Труды 2-го Всесоюзного гидрогеологического съезда. – Ч. 2. – Л.: Гидрометеоиздат, 1928.
  22. Пышкин Б.А. Динамика берегов водохранилищ АН Украины, институт гидромеханики. – К.: Наукова думка, 1973. – 413 с.
  23. Stucky A. Bonnard D. Constribution to the experimental etudy of marine rock fill dikes. Bull. Technique de la Siuzze Romande, August, 1973.
  24. Beach Erosion Board. A vpdel study of the effect of submerged Breakwaters on wave action. Tech Memo. 1, Chief of Englineers. U.S. War. Dept., 1990.
  25. Morison I.R. Model study of wave action on underwater barries. Inst. Eng. Res. Univ. Calif, Berkeley? Report He-116-304, 1949.
  26. Лызлов И.А. Экспериментальное исследование берегоукрепительных подводных волноломов различных конструкций. // Труды Океанографической комиссии, XII. Новые исследования берегов морей и водохранилищ. – М.: АН СССР, 1961.
  27. Лызлов И.А. Морские подводные берегоукрепительные волноломы. / Транспортное строительство. – № 5. – 1962.
  28. Тамаженко В.С. Новый тип берегоукрепительного волнолома для приглубого берега. // Труды Океанографической комиссии, XII. Новые исследования берегов морей и водохранилищ. – № 5. – М.: АН СССР, 1956.
  29. Сидорчук В.Н., Аверин В.З. О волногасящих свойствах волноломов. // Вопросы гидротехники и гидравлики. – К.: Урожай, 1965.
  30. Jeffreys H. Note on the offshore bar problem and reflection from a bar. Grt. Brit. Ministry of Supply. Wave Report 3, June, 1944.
  31. Lamb H. Hydrodinamics, 6-th, ed, 1945.
  32. Johnson J.W., Fuchs R.A., Movrison I.R. The damping action of submerged breakwater. – V. 32, 5 – Trans. AGV, 1951.
  33. 30 % design submittal for the 63 street “Hotspot”, Miami Beach, Florida, Section 227 national Shoreline erosion control development and demonstration program. – April 3, 2003.
  34. Miche R. Propriets des d’ondes oceaniques et de laboratoire, 1954. – 210 p.
  35. Анцыферов С.М. Косьян Р.Д. Взвешенные наносы в верхней части шельфа. – М.: Наука, 1986. – 223 с.
  36. Ahrens J.P., 1987 “Characteristics of Reef Breakwater”. Nechnical Report CERC-87-17, Coastal Engineering Research Center, U.S. Army Corps of Engineers Water ways Experiment Station, Vicksburg, MS, 62 p.
  37. Seabrook, S.R., 1997 Investigation of the Performance of Submerged Rubblemound Breakwater, V. Sc, Thesis, Queen’s University? Ontario, Canada, 200 p.
  38. Протасов А.А. Пресноводный перифитон .- К.: Наукова думка, 1994. – 307 с.
  39. Соловьева О.В. Влияние гидротехнических сооружений на процессы самоочищення в прибрежной зоне Черного моря./Автореферат дисс. канд. биол наук. – Севастополь, ИБЮМ. – 2008. – 22 с.
  40. Берегозащитные сооружения их значения, и модернизация в пределах г.Сочи (http:/zacheta.net.ua/referat).
  41. Соловьева О.В. Роль митилид (Mjllusca: Mutilidae) в процессах самоочищения морской воды о нефтяных углеводородов. // Экология моря. – 2007. – Вып.73. – С.91-100.
  42. Миронов О.Г., Муравьева И.П. и др.. Илистые образования на гидротехнических сооружениях акватории Севастополя (Черное море).// Экология моря. - 2007. – Вып.73. – С.55-59.
  43. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. – Т. 4. Черное море, Вып. 1, Гидрометеорологические условия / Под ред. А.И. Симонова. – С.-Пб.: Гидрометеоиздат, 1991. – 429 с.
  44. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. – Т. 5, Азовское море/ Под ред. Н.П. Гоптарева – С.-Пб.: Гидрометеоиздат.
  45. REEF BALL FOUNDATIONS / all.org.