Техногенные воздействия в береговой зоне моря в Калининградской области

Техногенные воздействия в береговой зоне моря в Калининградской области

О.В. Басс

В результате развития хозяйственно-технических потребностей человечества, особенно в последние десятилетия, когда его техническая мощь значительно возросла, в естественном ходе природных процессов в качестве геологического фактора выступает деятельность человека [7]. На морском побережье Калининградской области, особенно в пределах Самбийского полуострова, ощутимое влияние на ход береговых процессов имеют техногенные факторы [8,9].

Юго-Восточное побережье Балтийского моря, в пределах которого находится рассматриваемый район, представляет собой зону равнин ледниковой и водно-ледниковой аккумуляции с холмистым рельефом, образовавшуюся под воздействием комплекса берегоформирующих факторов, из которых наибольшее значение имели волнение, вдольбереговые течения, состав пород, слагающих береговую зону, эвстатические изменения уровня моря и эпейрогенические колебания земной коры [5].

Техногенез как совокупность геоморфологических процессов, вызванных производственной деятельностью человека [10], в береговой зоне Калининградской области обусловлен:

а) горнотехнической деятельностью;

б) строительством и эксплуатацией морских портов;

в) берегозащитными мероприятиями.

Горнотехническая деятельность в пределах Самбийского полуострова обусловлена наличием крупнейшего в мире месторождения янтаря, разработка которого ведется на протяжении длительного времени [1]. Первые разработки янтаря на пляже относятся к XII веку. В дальнейшем закладывались шахты на пляже и в береговых уступах: в 1782 году у пос. Синявино, в 1650 и в 1867 годах – у пос. Янтарного [12, 22, 23]. За время промышленной эксплуатации месторождения в районе пос. Янтарного проводилось совершенствование методов добычи янтароносной породы («голубой земли») и производства вскрышных работ. При добыче янтаря подземным способом в большинстве случаев пустая порода и отмытая от янтаря «голубая земля» поступали на пляж или в море. Транспортировка горных масс в объеме 250-300 тыс. м3 в год осуществлялась различными способами (лотки, вагонетки и пр.) к береговой линии, где техногенные отложения в комбинации со свайными стенками и дамбами первоначально защищали горные выработки от воздействия морского волнения, а затем обеспечили устройство пляжевого карьера в 1872 году у пос. Янтарного. Мощность техногенных отложений достигала в то время 10 м.

Одновременно в конце XIX-в начале XX века добыча янтаря производилась на других участках Самбийского полуострова: в береговых уступах южнее мыса Таран, восточнее городов Светлогорска и Пионерского, у пос. Филино. Эти разработки привели к образованию искусственных террас на клифе и в большинстве случаев (м. Таран, пос. Филино) стимулировали размыв и разрушение берегов. Отработанные горные массы также сбрасывались в море [18,12]. В районе пос. Янтарного подземная разработка месторождения была прекращена в 1922 году, и с этого времени добыча янтаря производится исключительно открытым способом. До 1958 года при разработке карьеров в море поступала главным образом отмытая от янтаря «голубая земля» (зеленовато-серая песчаная глина с гнездами мелкозернистого песка). Вскрышные породы (песчано-гравийно-глинистые отложения) складывались во внутрикарьерные отвалы. Объем сброса горных масс составлял 300-500 тыс. м3 в год.

Начиная с 1958 года в связи с переходом на разработку месторождений гидромеханическим способом, при котором в море в виде пульпы стали сбрасываться и вскрышные породы, объем отвала горных пород резко возрос и достиг 2 млн. м3 в год и более (например, в 1973 г. – 3,25 млн. м3). И если до применения гидромеханизации объем сброса грунта за 1880-1938 гг. составил 15-18 млн. м3, то такой же объем был сброшен за пять лет (1969-1974 гг.). В дальнейшем в связи с разработкой карьера Приморского месторождения и развитием производства объем сброса пульпы в море значительно возрос. В результате массового сброса горных пород (дампинга) из карьеров Янтарного комбината было создано техногенное аккумулятивное тело, которое привело к блокировке более чем девятикилометрового участка берега в пределах Бакахино – Окунево. Максимальная мощность техногенных отложений достигала 25-28 м, а береговая линия выдвинулась в море на 600-900 м, достигнув положения изобаты 10 м (по съемкам 1875-1898 гг.). Общий прирост суши составил более 35 км2, что обеспечило проведение добычи янтаря на ранее недоступных участках, расположенных в зоне погребенного подводного берегового склона.

С этой целью с начала 70-х годов, в пределах отвалов горных пород были заложены так называемые пляжевые карьеры, которые оказались более технологически, экономически и экологически выгодными. К настоящему времени большая часть техногенного отвала в береговой зоне выработана (пос. Покровское, пос. Синявино, большая часть пос. Янтарного), работы ведутся также на участке берега, расположенного к северу от мыса Песчаный. На отработанных площадях пляжевых карьеров в результате штормовой деятельности происходит прорыв перемычек, размыв искусственных дамб. В результате в теле отвалов была образована закрытая от волнения бухта. В районе шахты «Анна» (пос. Янтарный) урез моря вернулся на исходное положение, которое он занимал в конце прошлого века. Сильный шторм 4-6 декабря 1999 года, сопровождавшийся нагоном в 1,3 м, впервые после 1911 г. [12] вызвал размыв коренного берега (в районе шахты «Анна» на 5 м) и обнажил берегозащитную свайную стенку постройки 70-х годов XIX века. С помощью спутниковой навигационной системы GPS «Magellan 2000» 10.12.1999 г. произведена съемка береговой линии после шторма.

В период с 6 по 12 декабря 1999 г. было произведено обследование побережья от южной части Куршской косы до г. Балтийска. В ходе обследования установлено, что наибольшие разрушения относятся к южной части Куршской косы, где на всем протяжении подмыта авандюна, пляж в районе г. Зеленоградска смыт в значительной степени, волнением разрушено металлическое основание маяка. Существенно пострадали берега в районе мыса Гвардейский и восточнее берегоукрепительных сооружений в г. Пионерского. Отмечена эффективная работа сооружений, возведенных СНПО «Балтберегозащита» в г. Пионерском и пос. Рыбное. Расположенный в волновой тени район Филино-Приморье пострадал незначительно. У пос. Синявино размыто более 60 м перемычки, а в теле конуса сформировался уступ размыва высотой до 7 метров. В закрытой бухте зафиксированы следы подъема уровня до отметки +1,3 м относительно наблюдаемой поверхности моря. Береговая линия в бухте Покровской приобрела изогнутое положение и окаймлена уступом размыва высотой 2-2,5 м. Южнее мыса Окунево до пос. Мечниково берег не пострадал. В районе пос. Мечниково – г. Балтийск в результате шторма пляжи расширились. Это иллюстрирует известное положение [6], что при достаточном объеме наносов в береговой зоне (в данном случае техногенного происхождения) морские берега не испытывают разрушений даже при катастрофических штормах.

Другим проявлением техногенеза в береговой зоне Калининградской области является строительство и эксплуатация морских портов. Балтийский пролив, соединяющий Калининградский залив с Балтийским морем, образовавшийся в 1479 году, используется для судоходства. Строительство здесь оградительных молов было начато в XVIII веке [11, 13]. Существующие молы построены в 1924 году и выдвинуты в море до глубины 10,0 м. Они являются искусственной преградой для вдольберегового перемещения наносов и вызывают в связи с этим интенсивную аккумуляцию наносов по схеме заполнения «входящего угла» севернее порта и низовой размыв – южнее, что подтверждено гидрографическими работами, проведенными в октябре 1999 года. Сравнение с результатами промера 1969, 1975 1977 гг. однозначно позволило определить разнонаправленность береговых процессов на участках берега севернее (аккумуляция) и южнее (размыв) молов с заметным смещением уреза в плане и изменениями глубин.

Нужно отметить, что, несмотря на интенсивную аккумуляцию наносов в районе оградительных сооружений порта, до последнего времени внутренний фарватер не испытывал заметной заносимости, что объясняется в первую очередь очень удачной компоновкой сооружений, максимально использующих гидродинамический режим и природные условия района. Начиная с 1966 года в Балтийском проливе объем ремонтного черпания не превышает 100 тыс. м3 в год. 

Гавань в г. Пионерском построена в 1924-1928 гг. С момента строительства она испытывала заносимость, с которой боролись изменением компоновки оградительных сооружений и ремонтным черпанием. Кроме того, сооружались прорези-ловушки для перехвата наносов перед судовым ходом. Материал дноуглубительных работ (пески) в объеме 100-250 тыс. м3 в год вывозился на морскую свалку у мыса Гвардейский (2,5 мили восточнее порта Пионерский). В 1975-1981 годах было проведено рефулирование донного грунта объемом 750,5 тыс. м3, изъятого из подходного канала порта Пионерский, в пределы береговой зоны у Отрадненского мыса, характеризующегося острым дефицитом наносов. Однако это мероприятие не принесло ожидаемого результата, что можно объяснить недостаточным объемом перемещенного материала. Сооружение гавани вызвало значительный низовой размыв берега с ее подветренной стороны, что в свою очередь повлекло за собой необходимость проведения там берегозащитных мероприятий.

Строительство оградительных сооружений морских портов привело к нарушению естественного хода береговых процессов на прилегающих участках побережья. Грунты дноуглубительных работ, вывозимые на морские свалки, и пульпа янтарного комбината, участвующие во вдольбереговом перемещении, в геоморфологическом смысле представляют собой положительную составляющую бюджета наносов береговой зоны техногенного происхождения.

Со второй половины ХIХ века начались специальные исследования рассматриваемой территории [11, 12, 17-22], по материалам которых можно составить достаточно полную картину морфологии и динамики береговой зоны Самбийского полуострова в не нарушенном техногенезом состоянии. В этот период времени берега Самбийского полуострова почти по всему периметру испытывали интенсивную абразию. Одновременно наблюдался постоянный размыв аккумулятивных образований, причлененных к Самбийскому полуострову, – Вислинской и Куршской кос. Сравнивая интенсивность разрушения берегов Самбийского полуострова, Е.Цадаах [22] отмечал, что в пределах западного побережья (имеющего простирание на юг от мыса Таран) они разрушены значительнее, чем на северном. Причем абразия берегов наблюдалась практически на всем западном побережье, а темп разрушения в районе пос. Мечниково (севернее Балтийского пролива) и пос. Танкитино был не меньше, чем в районе поселков Донское, Синявино и Янтарный. Сильные шторма нередко вызывали катастрофические размывы коренных берегов. Например, шторм 1911 года вызвал размыв клифа у пос. Янтарный на 5,5 м [12], а суммарный объем рыхлого материала, образовавшегося в результате абразии берегов Самбийского полуострова в период шторма 9-10 января 1914 года, cоставил более 1 млн. м3, и суммарная потеря суши составила 24 га [21].

В целом побережье Самбийского полуострова до начала проведения здесь техногенных мероприятий характеризовалось активной абразией берегов, практически полным отсутствием стабильных участков клифа, слабым развитием пляжей, отсутствием авандюн, большими уклонами подводного берегового склона, широким распространением в прибрежной зоне валунно-глыбового бенча. Интенсивное разрушение берегов Самбийского полуострова, приносящее порой значительный материальный ущерб, вызвало необходимость проведения берегозащитных мероприятий. Берегозащита как проявление техногенеза в общем виде представляет собой искусственное изменение хода природных береговых процессов посредством возведения комплексов сооружений активной и пассивной защиты, применения специальных приемов и мер, направленных на предотвращение или прекращение разрушения морских берегов.

Берегозащитные мероприятия в рассматриваемом районе первоначально проводились, как указывалось выше, на локальных участках побережья для решения конкретных задач: защиты горных выработок от волнового воздействия, предотвращения низового размыва берегов после строительства портов, а также для защиты особо ценных сооружений или территорий (берегозащитная валунная стенка у маяка мыса Таран, волноотбойная стенка у пос. Лесное, буны восточнее г. Зеленоградска и южнее г. Балтийска [11, 14-16]. Для решения этих задач были проведены натурные исследования береговой зоны Самбийского полуострова [16-18], специальное моделирование [16], а в 1925 – 1927 гг. была создана мощная система берегозащитных сооружений, главным образом на северном его побережье. Следует отметить, что немецкие гидротехники концептуально считали берегозащиту системой неподвижных (прочных) точек. Но несмотря на несомненные достоинства [14,15], система берегозащиты постройки 1925-1927 гг. поставленных задач по ряду причин не выполнила [2-5,17].

В довоенное время предпринимались попытки улучшить работу системы берегозащиты Самбийского полуострова, но и эти меры, как показали результаты специальных исследований береговой зоны данного района [2,4], не были достаточно эффективными в борьбе с абразией. Новым этапом в борьбе с разрушением морских берегов явились работы, выполненные СНПО «Балтберегозащита», которые включали в себя сооружение волногасителей, срезку береговых уступов для подпитки береговой зоны наносами, закрепление и восстановление авандюн, регулирование поверхностного стока и т.д. К сожалению, в связи с отсутствием финансирования эти работы прекращены, несмотря на заметные результаты.

Таким образом, проявления техногенеза в береговой зоне Калининградской области особенно ощутимо наблюдаются с конца XIX века и до настоящего времени его роль в большой степени определяет состояние и развитие береговой зоны как природно-техногенной системы.

Список литературы

Айбулатов Н.А., Басс О.В. Антропогенный фактор в развитии береговой зоны Балтийского моря //Водные ресурсы. – 1983. – № 3.

Бойнагрян В.Р. Морфология и динамика берегов Самбийского полуострова // Океанология. – 1966. – Т.6. – Вып.3.

Блажчишин А.И. Подводные ландшафты Калининградского взморья в районе Самбийского полуострова //Геоэкология морских ландшафтов. – Калининград, 1992.

Болдырев В.Л., Гречщев Е.К., Рыбак О.А. и др. Основы берегозащиты Калининградского побере6жья Балтики //Baltica. – 1982. – Вып.7.

Геология Балтийского моря. – Вильнюс, 1976.

Зенкович В.П. Основы учения о развитии морских берегов. – М., 1962.

Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М., 1990.

Лымарев В.И. Морские берега и человек. – М., 1986.

Лымарев В.И. Берега Юго-Восточной Балтики, современные проблемы природопользования //Проблемы геоморфологии и четвертичной геологии шельфов морей. – Калининград, 1989.

Энциклопедический словарь терминов по физической географии. – М., 1980.

Arbomeit J, Bock P, Jentsch A. Handbuch des deutschen Dnnenbaues. – Berlin, 1900.

Brckmann R. Beobachtungen uber Strandverschiebungen an der Kste des Samlandes// Schr.d.Phys-k. Ges.LII. – Leipzig, Berlin, 1913. 

Haberland K., Lomber W, Arendt A. Pillau – einst und jetzt – 1725 – 1925. – Pillau, 1925.

Hansen O. Kstenschutz an der Ostsee // D.Bautechnik. H.53 Abb 4, 1927.

Heiser H. Uferschutzbau an der deutschen Ostseekste // D. Bautechnik, H.53. – Berlin, 1927.

Kressner B. Modellversuche der Wirkunger der Stromungen und Brandungswellen auf sandingen Meersstrand und Strand-Buhnen // D. Bautech. H.25. – Berlin, 1925.

Magens K. Uferschutzbanen an der Ostseekste von Dars bis Hiddenssee. – Hannover, 1958.

Mortensen H. Die Morphologie der samlandische Steil-Kste aut Grund einer phisko-morphologischen Kartierung des Gebites. H.III. – Hamburg, 1921.

Pratje O. Der Verblieb des Abbruchsmaterials des Samlandkste //Geol.d.Meers. – Knigsberg, 1932.

Tidemann B. Uber Wandern des Sandes Kstenraum des Samlandes. Zeitschr. Bauw. – № 199. – 1930.

Torngust A. Die Wirkung der Strumtlut von 9 bis 10 Januar 1914 auf Samland und Nehrung //Schr.d Phis-k Ges Zeipzig u. – Berlin, 1914.

Zaddach E. Das Tertiargebirge Samlands //Schr. Phys-k GesVIII, 1867.

Zaddach E. Beobachtungen uber das Vorkommen des Bernsteins und Ausdehnung des Tertiargebirges in Westpreussen und Pommern //Schr. Phys-Ok Ges.,1869.