Эволюция пляжа происходит на береговой линии , где морская, озерная или речная вода размывает землю. Пляжи существуют там, где песок накапливался в результате многовековых повторяющихся процессов, которые размывают скалистый и осадочный материал в песчаные отложения. Речные дельты откладывают ил с верховьев реки, накапливаясь в устье реки, чтобы расширить береговые линии озера или океана. Катастрофические события, такие как цунами , ураганы и штормовые нагоны, ускоряют эрозию пляжа.
Цунами , потенциально огромные волны, часто вызываемые землетрясениями , имеют большой потенциал эрозии и переработки осадков . Они могут лишить пляжи песка , который мог накапливаться годами, и могут уничтожить деревья и другую прибрежную растительность. Цунами также способны затопить сотни метров вглубь суши за пределами типичного уровня прилива, а быстро движущаяся вода, связанная с затопляющим цунами, может разрушить дома и другие прибрежные сооружения.
Штормовой нагон — это нанос воды на берег, связанный с погодной системой низкого давления — штормами. Штормовые нагоны могут вызывать нарастание и эрозию пляжей . [1] Исторически примечательные штормовые нагоны произошли во время наводнения в Северном море 1953 года , урагана Катрина и циклона Бхола 1970 года .
Несколько геологических событий и климат могут изменить (постепенно или внезапно) относительную высоту поверхности Земли по отношению к уровню моря . Эти события или процессы непрерывно изменяют береговые линии.
Вулканическая активность может создавать новые острова. Например, остров Сюртсей в Исландии диаметром 800 метров (2600 футов) был создан между ноябрем 1963 года и июнем 1967 года. [2] С тех пор остров частично размыло, но ожидается, что он просуществует еще 100 лет.
Некоторые землетрясения могут создавать внезапные изменения относительного уровня земли и кардинально менять береговую линию. Структурно контролируемые побережья включают зону разлома Сан-Андреас в Калифорнии и сейсмический пояс Средиземноморья (от Гибралтара до Греции).
Залив Поццуоли в Поццуоли , Италия, пережил сотни подземных толчков в период с августа 1982 года по декабрь 1984 года. Подземные толчки, достигшие пика 4 октября 1983 года, повредили 8000 зданий в центре города и подняли морское дно почти на 2 метра (6,6 фута). Это сделало залив Поццуоли слишком мелким для крупных судов и потребовало реконструкции гавани с новыми причалами. На фото вверху справа показана гавань до поднятия, а на фото внизу справа — новый причал.
Постепенная эволюция пляжей часто происходит в результате взаимодействия прибрежного дрейфа — волнового процесса, при котором отложения перемещаются вдоль берега пляжа, — и других источников эрозии или наносов, таких как близлежащие реки.
Дельты питаются аллювиальными системами и накапливают песок и ил , образуя зоны, где поток осадка с суши достаточно велик, чтобы избежать полного вымывания прибрежными течениями, приливами или волнами.
Большинство современных дельт образовались в течение последних пяти тысяч лет, после того, как был достигнут современный высокий уровень моря. Однако не все осадки остаются на месте постоянно: в краткосрочной перспективе (десятилетия или столетия) исключительные речные паводки, штормы или другие энергетические события могут удалить значительные части дельтовых осадков или изменить распределение их долей, а в более длительных геологических масштабах времени колебания уровня моря приводят к разрушению дельтовых особенностей.
Опускание — это движение земной поверхности вниз относительно уровня моря, вызванное внутренними геодинамическими причинами. Противоположностью опускания является подъём , который увеличивает высоту.
Венеция, вероятно, является самым известным примером оседающего местоположения. Она периодически затапливается, когда приходят экстремально высокие приливы или волны. Это явление вызвано уплотнением молодых отложений в районе дельты реки По , усиленным подземными водами и эксплуатацией газа. Искусственные работы по решению этой прогрессирующей оседания оказались безуспешными.
Меларен , третье по величине озеро в Швеции, является примером дегляциального поднятия. Когда-то это был залив, по которому морские суда могли заплывать далеко в глубь страны, но в конечном итоге оно стало озером. Его поднятие было вызвано дегляциацией: удаление веса ледников ледникового периода вызвало быстрое поднятие пониженной земли. В течение 2000 лет, по мере того как лед освобождался, поднятие продолжалось со скоростью около 7,5 сантиметров (3,0 дюйма) в год. После завершения дегляциации поднятие замедлилось примерно до 2,5 сантиметров (0,98 дюйма) в год, а затем экспоненциально уменьшалось. Сегодня годовые темпы поднятия составляют 1 сантиметр (0,39 дюйма) или меньше, и исследования показывают, что отскок будет продолжаться еще около 10 000 лет. Общее поднятие с момента окончания дегляциации может составить до 400 метров (1300 футов).
Комплексное управление прибрежной зоной сводит к минимуму негативное воздействие человека на побережья , усиливает защиту побережья , снижает риск, связанный с повышением уровня моря и другими стихийными бедствиями .
Пляжная эрозия — это тип биоэрозии , которая изменяет прибрежную географию посредством морфодинамики пляжа . Существуют многочисленные случаи [ написание? ] современной рецессии пляжей , в основном из-за дрейфа вдоль берега и опасностей прибрежного развития, связанных с деятельностью человека.
Решения варьируются от "ничего не делать" до подхода "Переместить пляж к морю", который использует элементы жесткой и мягкой инженерии. Методы вмешательства, такие как "Переместить пляж к морю", объединяют жесткие инженерные методы, такие как строительство структур ( accropodes ), с мягкими инженерными методами, такими как стабилизация песчаных дюн. Эти вмешательства направлены на предотвращение эрозии пляжа , вызванной дрейфом вдоль берега и опасностями прибрежного развития , а также на содействие эволюции и расширению пляжа .
Пять общих подходов к планированию, используемых при береговой обороне: [3]
Два метода прибрежной инженерии : методы жесткой и мягкой инженерии.
Методы жесткой инженерии также называются «структурными методами». «движение к морю» нарастание пляжа может быть облегчено четырьмя основными типами жестких инженерных сооружений, а именно: морская дамба , подпорная стенка , волнорез или волнорез . Наиболее часто используемые жесткие сооружения — это морская дамба и ряд «волнорезных волнорезных волн» (волнорез, соединенный с берегом волнорезом).
Четыре основных типа конструкций или аккроподов — это морские дамбы, волнорезы, волноломы и насыпи. Волнорезы на мысе представляют собой комбинацию волнолома и волнолома.
Морские дамбы перенаправляют большую часть падающей энергии в виде наклонных откосов, что приводит к низкому отражению волн и значительному снижению турбулентности. В конструкциях используются пористые конструкции из камня или бетонных объектов, таких как Tetrapods или Xblocs с лестничными пролетами для доступа к пляжу. Морская дамба на пляже Кронулла, Новый Южный Уэльс , [4] , например, использует бетонную стену. Подводные морские дамбы или конструкции строятся для создания подводных рифов, чтобы замедлить энергию волн и эрозию пляжа.
Волнорезы — это стены, перпендикулярные береговой линии. Волнорезы обычно размещаются сериями, а области между группами волнорезов называются полями волнорезов . Чтобы направить песок к берегу, предназначенному для накопления песка, более короткий волнорез, слегка повернутый к стороне нисходящего течения пляжа, развертывается на верхнем конце пляжа, более длинный волнорез развертывается на нижнем конце пляжа, серия волнорезов развертывается между двумя концами. Волнорезы часто изготавливаются из габиона, гринхартов, бетона, камня или дерева. Материал накапливается на стороне нисходящего течения, где прибрежный дрейф преимущественно в одном направлении, создавая более широкий и обильный пляж. Волнорезы экономически эффективны, требуют небольшого обслуживания и являются одним из наиболее распространенных средств защиты. [5]
Волнорез , также называемый «морским волнорезом», представляет собой морское сооружение, построенное параллельно берегу для изменения направления волн и энергии прилива. Волны разбиваются дальше от берега и, следовательно, теряют эрозионную силу. Это приводит к образованию более широких пляжей, которые еще больше поглощают энергию волн. По всему пляжному берегу часто размещается ряд волнорезов.
Насыпи представляют собой наклонные или вертикальные заграждения, построенные параллельно берегу, обычно в направлении задней части пляжа, чтобы защитить территорию за ним. Самые простые насыпи состоят из деревянных скосов с возможным каменным заполнением. Волны разбиваются о насыпи, которые рассеивают и поглощают энергию. Береговая линия защищена пляжным материалом, удерживаемым за барьерами, поскольку насыпи задерживают часть материала. Если не использовать другие методы в сочетании, прибой постепенно размывает и разрушает насыпь, что требует постоянного обслуживания.
Другие типы используемых конструкций:
Каменная броня , также называемая каменной наброской , представляет собой основание, размещенное на краю моря с использованием местного материала. Это может быть выступающее основание морской дамбы или подпорной стенки, чтобы уменьшить их обслуживание. Береговой дрейф не затруднен.
Стабилизация скал может быть достигнута путем отвода излишков дождевой воды или посредством террасирования, посадки растений и прокладки проводов для удержания скал на месте.
Шлюзы предотвращают ущерб от штормовых нагонов или любого другого типа стихийного бедствия, которое может нанести ущерб защищаемой ими территории. Обычно они открыты и обеспечивают свободный проход, но закрываются при угрозе штормового нагона. Примером такой конструкции является Темзский барьер .
Эти элементы конструкции могут быть включены в любую из вышеперечисленных конструкций, как в качестве основного элемента, так и в качестве дополнительного элемента для улучшения и снижения стоимости и обслуживания основных конструктивных элементов.
Это сложные железобетонные объекты, такие как A-jack , Akmon , Dolos , Honeycomb sea wall (Seabees), KOLOS , Tetrapod и Xbloc . Простые бетонные блоки были заменены этими сложными бетонными объектами, поскольку эти объекты более устойчивы к воздействию волн и требуют меньше бетона для получения превосходного результата. Их можно использовать для строительства морских дамб, волнорезов, волнорезов и других сооружений, включая жилые здания. Tetrapod, используемый в Marine Drive, Мумбаи, является примером сложных бетонных объектов.
Габионы строятся путем связывания валунов и камней в сетчатые клетки и размещаются перед зонами, уязвимыми к эрозии, иногда на краях скал или под прямым углом к пляжу. Когда океан обрушивается на габион, вода стекает, оставляя осадок, в то время как конструкция поглощает умеренное количество энергии волн. Габионы необходимо надежно закрепить, чтобы защитить конструкцию. Их можно использовать для строительства морских дамб, волнорезов, волнорезов, насыпей, зданий, подводных рифов и т. д. [ требуется ссылка ]
Мягкая инженерия использует «мягкую» (непостоянную) структуру, создавая более крупный песчаный резервуар, отодвигая береговую линию в сторону моря. Она приобрела популярность, поскольку сохраняла пляжные ресурсы и избегала негативных эффектов жестких структур.
Управляемый отход означает, что береговая линия подвергается эрозии, а здания и инфраструктура переносятся дальше вглубь острова.
Развитие пляжа, также называемое «пополнением пляжа» или «питанием пляжа», подразумевает импорт песка из других мест и добавление его к существующему пляжу. Импортируемый песок должен быть такого же качества, как и существующий пляжный материал, чтобы он мог смешиваться с естественными местными процессами и без неблагоприятных последствий. Без волнорезов или схемы требуется повторное применение в ежегодном или многолетнем цикле. Питание пляжа может использоваться в сочетании с изогнутой в сторону моря конструкцией «волнореза мыса» в форме полумесяца, что объединяет преимущества волноломов и волнорезов.
Стабилизация песчаных дюн защищает пляжи, улавливая песок, переносимый ветром, увеличивая естественное формирование пляжа. Ограждения могут позволить песчаным ловушкам создавать выбросы и увеличивать захват переносимого ветром песка. Такие растения, как Ammophila (трава Маррам), могут связывать осадок.
Осушение береговой линии снижает уровень грунтовых вод локально под береговой линией. Это приводит к накоплению песка над дренажной системой. [6]
Расходы на установку, эксплуатацию и обслуживание различаются в зависимости от:
Этот пример комплексного управления прибрежной зоной основан на общем подходе планирования «переместить пляж к морю», который включает в себя как жесткие , так и мягкие инженерные методы. Этот сценарий минимизирует усилия по обслуживанию и затраты за счет оптимального использования прибрежной географии путем включения естественных прибрежных географических особенностей в инженерный проект. Стоимость поддерживается на низком уровне за счет использования легкодоступных бесплатных или экономически эффективных местных материалов, использование которых уже известно или легко покупается местной рабочей силой. Это решение влечет за собой питание пляжа (создание зоны отдыха путем заполнения песком), а также дальнейшее расширение пляжа и предотвращение эрозии пляжа , вызванной прибрежным дрейфом и опасностями прибрежного развития . Проект использует более короткий волнорез, слегка наклоненный к пляжу в том же направлении, что и нисходящий поток, с серией «волнорезов мыса», перпендикулярных берегу, и более длинный «волнорез мыса» в конце нисходящей стороны пляжа с меньшим «волнорезом мыса», перпендикулярным ему, обращенным к восходящему концу пляжа.
Это пример тропической обстановки, часть моря может быть отвоевана путем строительства морской дамбы с облицовкой (склоном), укрепленной вооружением из сотового сиби, сделанного из бетона с шестиугольными отверстиями, части морской дамбы могут быть сделаны из габиона . Морская дамба будет располагаться [7] на гравии или камне . Морская дамба может быть смесью вертикальных конструкций в областях, где требуется больше места, и сужающихся облицовок (склона) в качестве эстетического элемента ландшафтного дизайна. Облицовки могут быть сделаны из местного доступного материала. Различные части облицовки могут иметь разный материал и конструкцию, например, габион ( сварная проволочная сетка, заполненная камнем, гравием и деревом) и сотовый сиби (изготовленный из бетона с шестиугольными отверстиями). Сотовый сиби или габион могут использоваться в областях нисходящего течения, хотя деревянный волнорез будет самым дешевым вариантом, таким как используемый в Мандесли . Другие области морской дамбы и облицовки могут быть смесью цементированных низких стен, габионов, каменной наброски из гравия или мешков с песком. Части морской дамбы и облицовки могут быть оставлены открытыми, особенно те, которые сделаны из декоративного габиона , а другие части могут быть покрыты низко- или среднеуровневыми местными растениями. Морская дамба будет располагаться [8] на гравийном или каменистом основании, которое может быть шире морской дамбы, так что она также будет действовать как каменная наброска.
Возвращенная территория может быть заполнена песком и стабилизирована эстетическим ландшафтным дизайном путем выращивания местных деревьев и растений. Плотный слой местных тропических деревьев может быть высажен на материковой стороне восстановленной территории с должным учетом высоты деревьев, чтобы они не закрывали вид на какое-либо сооружение, например, курорт или пляжный домик. Возвращенная территория увеличит экономическую ценность, создав безопасную зону отдыха, заполненную песком, в которой могут размещаться зоны для загара и внутренний пресноводный или морской бассейн или лагуна, окруженные барами, ресторанами, водными видами спорта и т. д. Рестораны могут иметь выдвижные навесы, расположенные ближе к морской дамбе, озелененные сужающимися слоями вечнозеленых местных тропических растений. Бары могут быть открытыми, переносными или навесными ( хижина нипа с соломенной крышей и решетка из местного материала, пергола или пляжный зонтик ) с бассейном и пляжными сиденьями. Места для сидения могут представлять собой удобные и раскладные футоны , утопленные песчаные ямы, наполненные песком кресла-мешки на пляже, дизайнерские табуреты/стулья и столы местного производства из экологически чистых природных материалов, таких как бамбук, состаренная деревенская древесина и многочисленные виды местной древесины, устойчивой к атмосферным воздействиям.
В Средиземном море дельты непрерывно растут в течение последних нескольких тысяч лет. Шесть-семь тысяч лет назад уровень моря стабилизировался, и непрерывные речные системы, эфемерные потоки и другие факторы начали этот устойчивый рост. Поскольку интенсивное использование человеком прибрежных территорий является относительно недавним явлением (за исключением дельты Нила ), контуры пляжей в основном формировались естественными силами до последних столетий.
В Барселоне , например, расширение побережья было естественным процессом вплоть до позднего Средневековья, когда строительство гаваней увеличило скорость расширения .
Порт Эфес , один из великих городов ионийских греков в Малой Азии , был заполнен осадками из-за наносов из близлежащей реки; теперь он находится в 5 километрах (3,1 мили) от моря. Точно так же Остия , некогда важный порт недалеко от древнего Рима , теперь находится на несколько километров вглубь страны, а береговая линия медленно сместилась в сторону моря.
Брюгге стал портом в раннем Средневековье и был доступен по морю примерно до 1050 года. Однако в то время естественная связь между Брюгге и морем заилилась. В 1134 году штормовое наводнение открыло глубокий канал, Цвин , соединяющий город с морем до пятнадцатого века через канал от Цвина до Брюгге. Для этой цели Брюгге приходилось использовать ряд внешних портов, таких как Дамме и Слёйс . В 1907 году в Зебрюгге был открыт новый морской порт .
В настоящее время важные сегменты низких берегов находятся в состоянии рецессии, теряя песок и уменьшая размеры пляжей. Эта потеря может происходить очень быстро. Существуют различные причины рецессии пляжей, некоторые из которых более естественны, чем другие (степень антропизации ). Примеры этого происходят в Сете , в Калифорнии, в Польше, в Авейру (Португалия), а также в Нидерландах и в других местах вдоль Северного моря . В Европе прибрежная эрозия широко распространена (не менее 70%) и распределена очень неравномерно.
Пляжи и другие особенности береговой линии Калифорнии изменяются в зависимости от доступности пляжного песка, энергии волн и течений, воздействующих на побережье, и других физических процессов, которые влияют на движение песка. Для формирования и поддержания пляжей вдоль этой береговой линии необходим постоянный приток песка. Многие виды деятельности человека, включая строительство плотин и прокладку рек, сократили приток песка, достигающего океана. Это, в свою очередь, помешало пополнению пляжей и, таким образом, создало большую уязвимость береговых линий, которые всегда подвергались различной степени эрозии. Существует мало практических решений для улучшения поставок песка из внутренних источников, поэтому управление эрозией береговой линии, скорее всего, продолжит фокусироваться на интерфейсе суша/море вдоль береговой линии Калифорнии.
Строительство волнорезов , молов или волнорезов для защиты входов в гавань, поддержания пляжей или защиты прибрежных сооружений как помогло, так и навредило перемещению песка вдоль береговой линии. Защитные броневые образования задерживают песок и позволяют пляжам расширяться вверх по побережью от устройства, но могут прервать поток песка к пляжам, расположенным вниз по побережью.
Некоторые из оборонительных бункеров береговой обороны Атлантического вала , построенные немецкими солдатами во время Второй мировой войны на вершине дюн, находились под водой 2/3 времени 65 лет после войны. На нем показано 200 метров отступления пляжа за 65 лет.
Отступление побережья около Сета связано с прекращением поступления прибрежного песка из-за роста дельты Роны , которая (как и большинство дельт) становится независимой от остального побережья. Текущая береговая линия лидо находится в 210 метрах от римского лидо.
Голландское побережье состоит из песчаных, многобарьерных пляжей и может быть охарактеризовано как побережье, где преобладают волны. Примерно 290 км побережья состоит из дюн, а 60 км защищено такими сооружениями, как дамбы и плотины . С таянием льда в конце последнего ледникового периода береговая линия сместилась на восток, пока около 5000 лет назад не было достигнуто нынешнее положение голландской береговой линии. По мере того, как уровень моря стагнировал, подача песка уменьшилась, и образование береговых хребтов прекратилось, после чего, когда море прорвало линии дюн во время штормов, люди начали защищать землю, строя примитивные дамбы и стены. Дюны вместе с пляжем и береговой линией обеспечивают естественную песчаную защиту от моря. Около 30% Нидерландов находится ниже уровня моря.
За последние 30 лет около 1 миллиона м³ песка в год терялось с голландского побережья в глубокую воду. В большинстве северных прибрежных участков эрозия происходит в глубокой воде, а также в прибрежной зоне. В большинстве южных участков седиментация происходит в прибрежной зоне, а эрозия — в глубокой воде. Структурная эрозия вызвана повышением уровня моря относительно суши, а в некоторых местах она вызвана портовыми плотинами. Голландское побережье, рассматриваемое как единое целое, демонстрирует эрозионное поведение. Около 12 миллионов м³ песка ежегодно переносится из Северного моря в Ваттовое море в результате относительного повышения уровня моря и прибрежной эрозии.
Во время последнего оледенения территория Балтийской Польши была покрыта льдом и связанными с ним моренными отложениями. Дегляциация оставила значительное количество рыхлых осадков. В настоящее время эти рыхлые отложения сильно размыты и переработаны морем.
Северное побережье Португалии и его пляжи питались за счет крупных иберийских рек. Массовое строительство плотин в бассейне реки Дору сократило поступление осадка на побережье Авейру , что привело к его отступлению. На протяжении всего этого времени проводились серьезные защитные работы.
![Поднятые из тюков дома народа Ифугао.[10]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9a/Traditional_stilt_houses_in_Bangaan_of_the_Ifugao_people.jpg/1280px-Traditional_stilt_houses_in_Bangaan_of_the_Ifugao_people.jpg)
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )