Степень податливости берега абразии сильно варьирует и зависит от ряда следующих факторов:

Экспозиция:

• ·очертания береговой линии в плане
• ·экспозиция по отношению к доминирующим ветрам, волнению и длине разгона волны.
• 2. Высота приливов и приливные течения.
• 3. Тип берега:
  • ·низкий берег с дюнами
  • ·высокий скалистый берег, обычно обрамленный клифами.
• 4. Состав пород, слагающих берег.

Рельеф морской зоны пляжа.

Изменения уровня моря.

Влияние искусственных сооружений.

Вдольбереговое перемещение прибрежных наносов

Переходим к краткому рассмотрению влияния этих факторов.

Экспозиция. Там где береговая линия имеет неправильный контур, энергия концентрируется преимущественно у мысов, где в связи с этим пляжи, как правило, размываются. В то же время мысы обычно сложены более твердыми породами, лучше противостоящими размыву по сравнению с соседними участками берега. Следует ожидать, что наветренные берега быстрее будут разрушаться абразионными процессами, чем подветренные, хотя существуют и отклонения от этого правила.

Приливные явления. Влияние прилива выражается в том, что он способствует расширению зоны действия волн, облегчая абразию клифов. При большой высоте приливов профиль морской зоны пляжа обычно бывает ровным, что препятствует прежде временному разбиванию волн на подводных валах с нейтрализацией части их энергии. Если профиль имеет обычную параболическую форму, волны при приливе разбиваются ближе к берегу и энергия их расходуется над поверхностью пляжа, имеющего уменьшенную ширину, что способствует размыву берега.

Низкие берега. Низкие берега защищены от моря лишь накоплениями наносов. К этим берегам относятся дюнные побережья, которые, в частности, могут противостоять разрушению их волнами, если дюны имеют большую высоту и хорошо закреп лены растительностью. Некоторые низкие берега оказываются под защитой маршей, при условии если они находятся в очень хорошо укрытом месте. Сам характер таких берегов предполагает малую уязвимость штормовыми волнами. В тропиках низкие берега нередко защищаются поясом мангров или колониями кораллов; в приполярных районах защитную роль выполняют ледниковые шельфы. Во всех приведенных примерах сохранность низменных побережий обеспечивается окружающей средой. При нарушении какого-либо из условий среды - на пример повышении уровня моря - эти берега претерпели бы быстрые изменения, затормозить которые было бы возможно лишь при серьезном вмешательстве человека.

Скалистые берега. Скалистые или клифовые берега при отсутствии защитного пляжа непосредственно подвергаются абразии, устойчивость против которой зависит главным образом от характера слагающего их материала.

Экспозиция этих берегов относительно волновой атаки и вдольбереговое перемещение наносов имеют второстепенное значение; ими определяется наличие или отсутствие защитного пляжа.

Рельеф морской зоны пляжа. Рельеф морской зоны пляжа играет большую роль в направленности и интенсивности абразии. Прежде всего, рельеф влияет на рефракцию волн; благодаря этому волновая энергия концентрируется на отдельных участках побережья.

На берегах, окаймленных широким шельфом, абразионная активность волн меньше, чем на обрывистых, где значительные глубины отмечаются непосредственно у уреза воды.

Изменения рельефа морской зоны вблизи берега могут играть важную роль в распределении отдельных размываемых участков дна в различение периоды времени.

Изменения уровня моря. Изменения уровня моря также влияют на абразионный процесс. Снижение уровня, вызванное регрессией, вероятно, выразится в уменьшении активности абразии: морская зона клифа обмелеет, что приведет к снижению интенсивности воздействия штормовых волн на берег. Повышение уровня моря ведет к углублению морской зоны пляжа, вследствие чего происходит расширение сферы действия волн и возрастание их абразионной способности. В целом поднятие уровня моря способствует ускорению абразии в тех районах, где этот процесс уже начался, а на нейтральных берегах - ее возникновению.

Искусственные сооружения. В некоторых районах абразия берега вызывается различными искусственными сооружениями, в частности молами или волноломами. Мол, построенный на участке, где существует сильное вдольбереговое перемещение материала, будет препятствовать этому переносу, что неизбежно вызовет размыв берега с «подветренной» стороны мола.

В других случаях размыв берега может начаться в связи с постройкой морского канала, прорезающего береговой бар.

Вдольбереговое перемещение. Перемещение материала вдоль берега прямо или косвенно оказывает решающее влияние почти на все процессы разрушения берега.

Ученые особо подчеркивают значение вдольберегового перемещения наносов в защите побережий. Если волны размыва подходят к берегу под прямым углом, то мате риал пляжа перемещается на сравнительно короткое расстояние от берега, откуда он вновь может быть возвращен на пляж волнами намыва, возникающими в периоды спокойной погоды. Поэтому постоянное отсутствие пляжа объясняется лишь вдольбереговыми процессами, за исключением тех случаев, когда образованию пляжа препятствует значительная глубина прибрежной части дна. Наиболее благоприятные условия для развития абразии возникают там, где расход наносов за счет вдольберегового перемещения больше, чем поступление материала на этот участок.

Такое явление часто наблюдается на мысах, где перенос наносов осуществляется в обе стороны от мыса. Побережье с ровной береговой линией также неустойчиво по отношению к абразии из-за отсутствия препятствий свободному вдольбереговому перемещению материала. Отрицательное влияние вдольберегового перемещения особенно заметно на таких участках берега, где поступление материала с соседнего участка исключает какие-либо выступающие формы.

Вдольбереговое перемещение наносов является чрезвычайно важным фактором, определяющим характер береговой абразии.

Вся прибрежная полоса всех водоёмов планеты в той или иной степени сформировалась под воздействием волн, возникающих в этих водоёмах. Процесс, происходящий под воздействием волн и формирующий береговую линию водоёмов - называется абразия берегов. Слово Abrasia переводится с латыни как Соскабливание. Именно механическое разрушение береговой линии морей, рек и озёр планеты непрекращающимся воздействием на неё волн и определяет то состояние берегов водоёмов, которое мы наблюдаем сегодня. Наиболее интенсивно абразия берегов происходит у самого берега, на небольшой глубине, где непрерывно накатывающиеся на горные породы берегов волны прибоя и течение воды постепенно разрушают эти породы, формируя на границе вода-суша, своеобразные террасы береговой линии. Если глубина воздействия волн на разрушение берегов в озёрах и реках сравнительно небольшая (5-10 метров), то в океанах и морях процесс абразии берегов происходит до глубины 50 – 100 метров. Во время процесса абразии берега, набегающие на него прибойные волны механически разрушают их, подтачивая и унося разрушенную породу в прибрежную зону водоёмов. Таким образом, непосредственно у берега водоёма образуется волноприбойная или абразивная терраса. Берег, выше уровня воды называется «клиф», или «абразивный уступ». Подводная часть берега - «бэнч», который собственно и является «абразивной террасой».

Часть разрушенного берега водоёма в виде гальки, гравия и песка выносится волнами на абразивную террасу и оседает на ней в виде береговых аккумуляторных форм. Другая же часть материала выносится волнами дальше в водоём, где образуются так называемая прислонённая аккумуляторная терраса. Абразия берега происходит до тех пор, пока абразивная терраса не сформируется на достаточно большой площади. Когда же площадь террасы становится таковой, что прибойные волны, при движении по ней к берегу - теряют свою энергию вследствие трения волн о дно, абразия берегов прекращается. На некоторых участках берегов водоёмов протяжённость абразивных террас может достигать 20 – 25 километров. Глубина продвижения водоёма вглубь береговой линии зависит от двух важнейших факторов:
- Сила и интенсивность прибойных волн водоёма
- Твёрдость горных пород береговой линии.
В высоких широтах прибрежная полоса северных морей и помимо механической абразии берегов подвергается и термической абразии. Термическая абразия берегов – это разрушение материала берега под воздействием перепада внешних температур от минусовой отметки до плюсовых показателей. Вода, попадающая при плюсовых температурах в трещины горных пород, составляющих материал береговой линии, замерзает в трещинах при понижении температуры до минусовых значений, разрушая при этом породу, из которой состоит берег водоёма. Необходимо отметить, что скорость разрушения горных пород береговой линии при термической абразии берега достаточно велика, и в некоторых случаях она выше, чем в случае волноприбойной береговой абразии.
В некоторых случаях абразия берега усиливается под воздействием следующих факторов:
1. Повышение уровня воды в водоёме.
2. Опускание суши по причине тектонических процессов.
3. Усиление скорости течения водных потоков в реках или подводных прибрежных течений в озёрах и морях в случае увеличения количества выпадающих сезонных атмосферных осадков.
Большую проблему создают процессы абразии берегов на искусственных водоёмах (водохранилищах, искусственных морях и каналах). Берега на таких водоёмах геоморфологически - сравнительно молоды и не устоявшиеся. Материал береговой линии в большинстве случаев представлен осадочными породами, которые легко поддаются абразии. Эти обстоятельства приводят к значительным разрушениям береговой линии искусственных водоёмов в процессе абразии берегов, что приводит к значительным расходам по проведению берегоукрепляющих мероприятий. Абразия берегов приводит к потере суши береговой линии, которая неумолимо уходит под воду. Для примера: В северо-западной части российского участка береговой линии Чёрного моря под воду ежегодно уходит около 1.5 метра берега. На некоторых участках скорость поглощения Чёрным морем береговой линии составляет 3,5 – 4,0 метра в год. Особенно проблемным это явление становится в черте населённых пунктов или объектов промышленной и транспортной инфраструктуры. Для профилактики наступления моря на берег тратятся огромные средства, что не всегда приводит к положительным результатам, так как наступление моря на сушу, в некоторых случаях – предотвратить невозможно. Поэтому учёные постоянно проводят мониторинг состояния берегов в пределах населённых пунктов для предотвращения чрезвычайных ситуаций.

Абразия - процесс механического разрушения волнами и течениями берегов океанов, морей, озер и водохранилищ. Ее интенсивность зависит от энергии и силы удара волн, которая может достигать 0,6 МПа, от их высоты и направления. Сильное влияние на развитие абразии оказывают величины приливов и отливов, скорости вдоль береговых течений, конфигурация и рельеф береговой зоны (этот экзогенный геологический процесс начинается при уклонах прибрежной части водоёма более 0,01) и геологическое строение берегов. Можно выделить общую закономерность: чем слабее грунт, тем активнее идет ее развитие. Характеристика сопротивляемости разрушению различных грунтов приведена в таблице.

Большая скорость абразии наблюдается на водохранилищах, берега которых сложены песками, слабыми глинистыми грунтами и особенно лёссами. На водохранилищах его именуют переработкой берегов водохранилищ. Отчасти столь интенсивное развитие связано с тем, что грунты, не приспособленные к взаимодействию с водой, в очень короткое время оказываются во «враждебных» условиях.

В области развития многолетнемёрзлых грунтов ей обычно предшествует оттаивание грунтов теплом водных масс. Этот процесс приводит к размыву оснований склонов и нарушению их устойчивости с образованием обвалов, оползней, осыпей. Глубина действия не превышает глубины действия волн. В результате формируются абразионные берега и другие формы берегового рельефа, одна из наиболее типичных форм - это клиф. За счёт сноса грунтов разрушающихся берегов ниже уровня воды, образуется подводная аккумулятивная терраса.

Скорость и интенсивность абразии зависят от геологического строения берега, его формы, уклона дна, направления и энергии воздействия волн. Со временем процесс постепенно затухает вследствие образования полосы мелководья. Особенно интенсивно абразия проявляется у самого берега под действием прибоя (наката). Тогда грунты испытывают удар волны, коррозионное разрушение под действием ударов камней и песчинок, растворение и другие действия.

Менее интенсивно проходит подводная абразия, хотя её воздействие на дно в морях и озёрах распространяется до глубины нескольких десятков метров, в океанах до 100 м и более.

Скорость абразии берега

Скорость абразии зависит от многих факторов и редко бывает постоянной. Обычно во время шторма в течение нескольких часов могут произойти гораздо большие разрушения берега, чем за длительный период хорошей погоды. Присутствие и строение клифов имеет большое значение в определении характера и скорости размыва берега, большее, чем экспозиция берега относительно волн.

По-видимому, существует некоторая связь между высотой клифа и скоростью абразии берега, поскольку высота является одним из важных факторов его устойчивости. Значительную роль играет я характер пород, слагающих клиф. На темп размыва влияет также положение защитных сооружений.

Защита берега от абразии

При рассмотрении вопроса о защите берегов от абразии следует иметь в виду только берега, сложенные породами, легко поддающимися размыву. Берега, сложенные прочными скальными породами, не нуждаются в дополнительной защите. Сопротивление этих пород размыву вполне достаточно для того, чтобы противостоять абразии.

Естественная защита

Там, где берег является потенциально поддающимся разрушению вследствие малой высоты или слабой устойчивости пород, естественной защитой от абразии служит достаточно развитый пляж. Он поглощает энергию волн и не позволяет волнам обрушиваться непосредственно на стенки клифов или на поверхность бенча. На низком берегу при отсутствии клифов лучшей естественной защитой являются дюны, сложенные песком, поступившим с пляжа, и закрепленные корнями растений-псаммофитов. Растительность имеет большое значение как первичный уловитель песка в процессе формирования дюн.

Искусственная защита

Поскольку лучшей естественной защитой берега является широкий и высокий пляж, любой метод, позволяющий искусственно воспроизвести эту форму, представляется наиболее желательным при поисках путей предотвращения или прекращения абразии. Искусственный пляж может быть построен двумя способами. Прежде всего пляж можно создать при помощи морских бун. Однако эти сооружения не всегда безопасны для берега. Буны, строящиеся обычно почти под прямым углом к линии берега, преследуют цель улавливать наносы, движущиеся вдоль берега, чтобы повысить уровень поверхности пляжа. Опасность бун, так же как волноломов и некоторых других сооружений, заключается в том, что «подветренный» участок может испытывать дефицит наносов вследствие пере хвата материала, что способствует ускорению процесса размыва.

Говоря о значении бун, стоит отметить, что расположение и характер их должны соответствовать избран ному участку берега, так как невозможно сделать заранее окончательные заключения и рекомендации по этим характеристикам бун. Длина их должна соответствовать ширине зоны потока наносов; там, где эта зона узкая, и буны надо делать короче, однако с учетом того, чтобы все имеющееся небольшое количество наносов могло аккумулироваться в верхней части пляжа, где в этом есть особая необходимость. На галечных пляжах буны должны быть только короткие, заканчиваясь лишь на расстоянии нескольких ярдов от того места, где пляж становится песчаным.

Что касается высоты бун, то она не должна превышать максимальную высоту того уровня, до которого ожидается аккумуляция наносов на пляже. Буна должна быть полого наклонена, уходя под уровень пляжа своим нижним концом; угол ее наклона должен соответствовать уклону поверхности пляжа, который зависит от механического состава слагающего его материала. Что касается расстояния между бунами, то оно должно быть равно их длине. Более длинные буны можно располагать на расстоянии полуторной длины друг от друга.

Другим способом защиты низких берегов является сооружение искусственного вала, расположенного с внутренней стороны берега.

В некоторых районах единственным возможным методом защиты берега и сооружений является возведение береговых волноотбойных стен. Такие стены одновременно можно использовать для прогулок отдыхающих. В других районах береговые стены необходимы для защиты низменных участков суши от затопления при штормовых нагонах. Этой цели могут служить земляные насыпи, подобные тем, которыми ограждают многие реки, защищая их берега от приливной волны, паводков или размыва волнами.

Также стены способствуют и наращиванию пляжа. Бетонная стена является чрезвычайно прочным сооружением, способным отразить удары прибоя. Сила обратного прибойного потока при этом особенно велика вследствие отсутствия потери воды на фильтрацию. Унос материала в сторону моря, усиливающийся при сильных морских ветрах, способствует уничтожению пляжа непосредственно у подножия стены. Какие-либо резервы песка, необходимые для амортизации и стабилизации верхней части пляжа, отсутствуют. Уменьшение высоты и ширины пляжа приводит к сосредоточению энергии волн в более узкой зоне, что усиливает их разрушительную силу.

Существует еще один метод защиты берега, о котором следует упомянуть. Это метод искусственного восстановления материала, смытого с пляжа, широко применяемый в США и получивший наименование «байпассинг».

Байпассинг сводится к тому, что дефицит наносов на каком - либо участке пополняется за счет переброски на него этих наносов с соседнего участка аккумуляции.

Черпание песка из зоны забурунивания на первых порах вызвало интенсивный размыв пляжа в его «подветренной» части, что еще раз свидетельствует о необходимости с большой осторожностью вмешиваться в естественный процесс вдольберегового перемещения наносов. Материал, нужный для восстановления пляжей, может быть получен с некоторых участков берега, располагающихся с наветренной стороны препятствий, вызывающих размыв, или из совершенно иного источника, не связанного с потоком наносов. Если достигнуто первоначальное соотношение между приходом и расходом материала, процесс отложения песка будет в общем эквивалентным потере его при размыве и берег приобретет стабильность. Для того чтобы правильно определить, каким должен быть материал, необходимо произвести тщательный сбор и исследования образцов наносов, слагающих пляж в настоящее время, включая сбор образцов из всех зон пляжа. Результаты этих анализов должны быть сопоставлены с характером материала, используемого для заполнения. Механический состав наносов, идущих на формирование пляжа, должен находиться в пределах границ изменения механического со става материала естественных пляжей. Для получения оптимального результата материал заполнения должен быть не сколько крупнее, чем естественный, не измененный размывом нанос, и лучше сортирован.

Вывод: абразионная деятельность моря оказывает на берега двоякое влияние. С одной стороны, она ведет к накоплению материал, формированию пляжей, кос, перемычек, а с другой - к разрушению берегов ударным воздействием и их постепенному отступлению.

Абразия морских берегов

Абразия

Абразия - процесс разрушения волнами и прибоем берегов водоемов. Абразия распространяется и на дно водоемов до глубины нескольких десятков метров, а в океанах - до 100 метров и более. Обломочный материал перемещается вдоль берегов, уносится и откладывается у берегов там, где ослабевает энергия волн, и в понижениях дна. В результате абразии создаются различные формы рельефа абразионного берега.

Выделяют механическую (основную), химическую и термическую абразию.

Механическая абразия происходит под действием механического удара волн и влекомых обломков.

Химическая абразия - это разрушение берегов, сложенных растворимыми породами (карбонатами, сульфатами, галоидами). Под действием солей, углекислого газа, содержащихся в химически агрессивной морской воде, происходит растворение и выщелачивание пород.

Термическая абразия имеет место в основном в полярных зонах на берегах морей, сложенных рыхлыми многолетнемерзлыми породами или льдом. Здесь берег разрушается не только под действием механической энергии волн, но и в результате того, что температура морской воды выше температуры мерзлых пород, и последние оттаивают, разрыхляются и легче разрушаются. Химическая и термическая абразия всегда сопровождаются механической, которая в конечном счете является основной. Абразия происходит наиболее интенсивно на приглубых побережьях, т.е. там, где есть крутой подводный склон. Тогда волны подходят к берегу, не растратив своей энергии, как это происходит при опрокидывании волн на отмелых берегах, и вся кинетическая энергия волн идет на разрушение берега. Сначала у уреза моря образуется углубление в основании берегового обрыва - абразионная, или волноприбойная ниша (в условиях постоянной мерзлоты термоабразионная ниша), а затем при дальнейшем ее углублении и обваливании нависающего над ней карниза коренных пород образуется крутой абразионный уступ, или клиф. Интенсивность и скорость абразии зависят не только от энергии волн, но также и от высоты берега, состава и структуры слагающих его пород, т.е. от их устойчивости против размыва. Прочными, крепкими являются метаморфические, магматические, сцементированные осадочные породы. Если берег сложен мягкими породами, то разрушение его идет особенно интенсивно и часто сопровождается оползанием или отседанием блоков пород с образованием крутых стенок. При этом абразионная ниша не образуется (не успевает сформироваться).

Средняя скорость абразии на таких берегах 0,6-1 м/год, хотя при сильных штормах берег может отступить сразу на 10 м. Если берег сложен твердыми скальными породами, то крупный обломочный материал, образующийся при их разрушении, остается у подножия клифа, а менее крупный обратными течениями выносится в море и откладывается на подводном склоне, постепенно формируя подводную аккумулятивную террасу. По мере разрушения клифа и отступания его в глубь суши перед его подножием образуется слабо наклонная в сторону моря или горизонтальная абразионная площадка - бенч. Поверхность бенча сочленяется с подводной аккумулятивной террасой, образуя наклонную абразионно-аккумулятивную поверхность, которая впоследствии, будучи выведена на поверхность из области волновых процессов (в результате поднятия побережья), образует морскую террасу.

Иногда при разрушении и отступании скалистого берега в прибрежной зоне остаются отдельные скалы - кекуры. По мере расширения бенча и накопления у подножия клифа грубого материала образуется сплошная глыбовая или валунная, в зависимости от литологии пород и длительности их переработки морем, отмостка, или настил. Эта отмостка защищает берег от размыва. Бенч может быть выработан в глинистых породах, тогда отмостка отсутствует. Поверхность бенча или ровная, или грядовая, или ступенчатая в зависимости от угла наклона и однородности размываемых пород и их состава. По степени развития клифы разделяются на современные, или активные, формирующиеся ныне, отмирающие и древние, уже отмершие. С течением времени бенч и аккумулятивная подводная терраса расширяются, подводный склон выполаживается. Волны, проходя над формирующимся мелководьем, расходуют значительно больше энергии, и абразия постепенно ослабевает и затухает.

Подводный склон из приглубого превращается в отмелый, на котором идет аккумуляция осадков и начинают образовываться аккумулятивные формы - подводные и надводные валы. При этом бенч, покрытый осадками, становится погребенным. Таким образом, абразионная деятельность моря естественным путем может смениться аккумулятивной. Процессы абразии и аккумуляции в природных условиях приводят к выравниванию побережья - срезанию выступающих в море мысов и заполнению осадками заливов.