Кентерберийский залив — большая бухта на восточной стороне Южного острова Новой Зеландии . Бухта простирается примерно на 135 километров (84 мили) от южной оконечности полуострова Бэнкс до поселения Тимару и обращена на юго-восток, подвергая ее воздействию высокоэнергетических штормовых волн, берущих начало в Тихом океане . В результате бухта известна суровыми условиями: обычно высота волн превышает 2 метра (6,6 футов). [1] Большая часть географии залива сформирована этой высокоэнергетической средой, взаимодействующей с множеством крупных рек, впадающих в Тихий океан через залив, таких как реки Ракайя , Эшбертон/Хакатере и Рангитата . [2] Отложения этих рек, преимущественно Грейваке , откладываются вдоль побережья и простираются на 50 километров (31 миль) в море от нынешней береговой линии. [1] Множественные хапуа , или лагуны в устье реки , можно найти по всей длине залива, где волны отложили достаточное количество отложений, чтобы сформировать барьер через устье реки, включая, в первую очередь, озеро Элсмир / Те-Вайхора и лагуну Уошдайк.
Кентерберийский залив можно разделить на три отдельных региона: южную зону, центральную зону и северную зону. [3]
Южная зона простирается от Дэшинг-Рокс в Тимару на юге до устья реки Рангитата на севере. [3] Особенности включают барьер Уошдайк и лагуну Уошдайк .
Центральная зона является самой большой и проходит между устьем реки Рангитата и Таумуту на южной оконечности косы Кайторете . Эту зону объединяют рыхлые аллювиальные скалы с прослоями песка и ила, которые образуют крутые, узкие, смешанные песчано-галечные пляжи. [3] Скалы являются результатом эрозии рек Рангитата, реки Эшбертон / Хакатере и аллювиальных вееров реки Ракайя , устья которых охватывают этот регион. Продолжающаяся эрозия скал составляет около 70% грубого материала, поступающего на смешанные песчано-гравийные пляжи залива Кентербери. [2]
Северная зона простирается от Таумуту до полуострова Бэнкс и представляет собой «нисходящую» часть бухты. В этой зоне доминирует коса Кайторете (фактически барьер), и она широко окружена системами дюн. [3] Кайторете «Коса» окружает озеро Элсмир / Те Вайхора , четвертое по величине озеро в Новой Зеландии. Это единственная зона, не находящаяся в длительном эрозионном состоянии.
Вообще говоря, существует шесть потенциальных источников отложений на пляжах. Это прибрежный перенос , береговой перенос, ветровой перенос, речной перенос (и аллювиальные скалы в бухте Кентербери), биогенное (в основном в форме ракушек) отложение и водородное отложение. [1] В системе залива Кентербери ветровой перенос, а также биогенные и водородные отложения могут быть исключены как факторы поступления отложений. Ветер можно исключить, поскольку он удаляет осадок с пляжа, хотя это и незначительно. Биогенные отложения можно исключить, поскольку высокоэнергетическая среда и крупные отложения не позволяют панцирным животным занять эту территорию. Наконец, водородные отложения не считаются важными для системы Кентербери-Байт. [1] Это означает, что реки, прибрежный и береговой транспорт являются основными источниками отложений в заливе Кентербери.
Считается, что эрозия аллювиальных скал (и последующий прибрежный перенос) через центральную зону залива Кентербери поставляет большую часть грубого материала в пляжную систему. [1] Это создает загадку, поскольку реки, как правило, считаются основным источником отложений на побережьях, а три крупные реки (Рангитата, Эшбертон и Ракайя) впадают в залив Кентербери. Более того, общее количество наносов, которые реки переносят к побережью, пропорционально количеству других рек по всему миру. [3] Первая причина, по которой реки не доставляют значительного количества наносов на побережье, заключается в том, что крупные наносы (т.е. гравий) переносятся в море во время наводнений, где волны не могут вернуть их на берег и/или откладываются дальше. вглубь русла реки. [1] Вторая причина заключается в том, что материал, способный питать береговую линию (т.е. грубый материал, такой как гравий), поступающий из рек, оценивается всего лишь в 176 700 м3/год, хотя это значение является весьма умозрительным. [4] Эта оценка поступления крупных наносов соответствует лишь менее 10% (по весу) наносов, поступающих из речных систем. Остальные 90% (по весу) представляют собой мелкий материал, который не может питать Кентерберийский залив и транспортируется в море. [1]
Размыв аллювиальных скал центральной зоны обусловлен преимущественно субаэральными процессами, а затем морскими процессами, удаляющими эродированный материал. [1] Этот эродированный материал затем подвергается переносу вдоль берега, который в случае Кентерберийского залива осуществляется преимущественно с юга на север. Оценки скорости эрозии варьируются вдоль побережья, но в среднем составляют около 8 м/год (отступление к суше), хотя высокие уровни эрозии на одном участке могут влиять на это значение. [1] Морские процессы включают в себя волновые и обратные волны, при этом более крупные штормовые волны создают более сильные волны/обратные волны, которые удаляют больше эродированного материала. Количество гравия, доставляемого на берег со скал, оценивается примерно в 666 400 м3/год, хотя эта величина также является спекулятивной. [4]
Береговой перенос отложений считается вторичным источником отложений в заливе Кентербери. В морской зоне движение осадков беспрепятственно, поскольку местная батиметрия континентального шельфа относительно плоская и не имеет серьезных препятствий. Считается, что из-за этого штормовые волны способны перемещать отложения на берег (за счет увеличения скорости воды возле дна), хотя из-за сильно турбулентной зоны волновой/обратной волны только небольшая часть отложений останется на берегу. [1]
Свидетельства прибрежного транспорта легко очевидны в Кентерберийском заливе. К ним относится образование барьера Кайторете, формы рельефа, связанной с переносом наносов вдоль берега. [5] Залив Кентербери не подвергается эрозии из-за того, что чистый прибрежный перенос превышает поступление наносов, однако, во-первых, полуостров Бэнкс и базальтовые скалы в районе Дэшинг-Рокс предотвращают значительный прибрежный перенос из системы залива Кентербери, препятствуя дальнейшему транспорту. Во-вторых, прибрежный транспорт, по-видимому, уменьшился, поскольку с 1950-х годов в нижней части бухты накопилось мало отложений, что позволяет предположить, что осадки теряются с пляжей еще до того, как достигают полуострова Бэнкс. [5] Это объясняется тем, что осадок становится более мелким после истирания , что позволяет отсеивать его с пляжа. [4] Подтверждая этот вывод, обратная волна значительно слабее, чем волна, поскольку происходит сильная просачивание через грубый пляжный материал. [1] Более слабая обратная промывка означает, что осадок должен быть меньше, чтобы его можно было удалить с пляжа. Оценки количества потерь отложений из-за абразии сильно различаются: исследования дают цифры 76%, 9–98% и 5–65%. [4]
Осадки, снятые со скал, приносимые на берег с моря, а осадки, доставляемые реками и остающиеся в нижней прибрежной зоне, подвергаются переносу вдоль берега . Основными агентами являются волновая и обратная промывка, которые перемещают материал вверх и вниз по пляжу зигзагообразным образом. Почти все наблюдаемые изменения в морфологии пляжа и распределении наносов вызваны волнами и обратными волнами. [1] Направление и скорость переноса наносов вдоль берега зависят от угла подхода волны, силы волны и времени между последовательными волнами. [2] Конечным результатом этого является чистая миграция крупных отложений на север, преимущественно в зоне перекоса. [2] Это связано с тем, что только зыбь/волны, движущиеся с юга на север, обычно достаточно сильны, чтобы переместить большие отложения. [1] Осадки, выносимые из прибрежной зоны, преимущественно перемещаются в сторону моря, а не вдоль берега, поскольку только крупные южные штормовые волны и их последующий накат, которые обычно текут перпендикулярно пляжу, могут достичь этой области. [1] Направление приближения волны часто относительно перпендикулярно из-за преломления волны . Это означает, что прибрежный перенос преимущественно происходит в прибрежной зоне перекоса.
Ветер также играет роль в переносе наносов. Наиболее частые скорости, достигаемые ветрами в заливе Кентербери, способны перемещать частицы песка среднего и крупного размера. [1] Эти ветры объясняются движением песка с пляжа к дюнам, включая обширные гребни дюн вдоль барьера Кайторете. [1] Ветер также оказывает вторичное воздействие на перенос наносов, особенно сильные ветры, возникающие после южного волнения. Эти ветры вынуждают гребни южных штормовых волн разливаться (разливающиеся прибои). Проливные прерыватели производят более продолжительный и сильный удар. [1] Учитывая, что волнение является компонентом прибрежного дрейфа в заливе Кентербери, легко предположить, что эти волны по своей сути вызовут увеличение переноса наносов, особенно с юга на север. Но, как обсуждалось ранее, штормовые волны больше удаляют осадки с берега, чем вдоль него.
Эрозия происходит на 75% территории залива Кентербери. В долгосрочной перспективе большинство смешанных песчано-галечных пляжей находятся в эрозионном состоянии из-за отсутствия крупных отложений, необходимых для того, чтобы противостоять высокоэнергетической среде, в которой они находятся. [2] Однако в Северной зоне, от Таумуту до Бердлингс-Флэт. Условия на полуострове Бэнкс относительно стабильны, поскольку прибрежный перенос в зону невелик, но достаточен для поддержания относительного равновесия. [1] Центральная зона, от устья реки Рангитата до Таумуту, испытывает наибольшую эрозию вдоль залива. Оценки различаются в зависимости от скорости эрозии, но указано среднее значение 8 м/год, однако на это значение может влиять высокий уровень эрозии на одном участке. [4] Высота скал, характеризующих эту зону, и размер пляжа перед ними являются контролирующим фактором скорости эрозии. [4] Южная зона, от Dashing Rocks Timaru до устья реки Рангитата, также подвергается эрозии, хотя и не такими сильными темпами, как в Центральной зоне. Наибольшее беспокойство в этой зоне вызывает барьер Уошдайк. [6]
Управление Кентерберийским заливом контролируется и регулируется Управлением по охране окружающей среды Кентербери (Ecan). Экан считает, что во многих случаях повышенный риск эрозии и затопления морской водой вызван неподходящим расположением активов и деятельности, а также зависимостью от неадекватных работ по защите от океана. [7] Для расследования прибрежных опасностей , Ecan; устанавливать и поддерживать сотрудничество с агентствами по прогнозированию погоды и цунами при выпуске предупреждений о потенциально разрушительных природных явлениях, оценивать влияние опасностей на побережье и регулярно собирать данные о состоянии моря/береговой линии для определения любых изменений в возникновении опасностей и физический характер побережья, а также определить зоны, требующие снижения опасности. [7]
Эрозия и последующее затопление морской водой представляют серьезную угрозу на всем протяжении залива Кентербери. На сегодняшний день эрозия привела к потере сельскохозяйственных угодий, поставила под угрозу ценную инфраструктуру и некоторые дачные поселки, а также сократила прибрежные лагуны и водно-болотные угодья. [7] Одной из основных проблемных областей является барьер Уошдайк. Береговая линия в Вашдайке подвергалась естественной эрозии до того, как в 1879 году началось строительство гавани Тимару. Гавань предотвратила транспортировку отложений с юга, а это означает, что никакие крупные отложения не могут питать пляж / барьер Вашдайк. Материал, который в настоящее время находится на пляже, подвергается истиранию (обсуждаемому выше), что приводит к уменьшению размеров зерен и уменьшению высоты берм, увеличивая количество смывов, что еще больше увеличивает эрозию. [6]
Этот процесс создал значительную опасность, поскольку барьер Уошдайк является единственной линией защиты между высокоэнергетическим океаном и ценной инфраструктурой, включая Государственное шоссе 1, важную железную дорогу и крупную промышленную зону. Кроме того, барьер защищает лагуну Уошдайк, которая является ценным объектом дикой природы. [6]
В 1980 году для борьбы с опасностью эрозии барьера Уошдайк высота гребня пляжа была увеличена на 2,0–2,5 м, чтобы минимизировать размыв, осадки промыва использовались для заполнения основной части пляжа, а речной гравий использовался для покрытия гребня пляжа. Мониторинг этой программы проводился в течение пяти лет и показал, что эрозия снизилась на 55% без отступления или размыва. Необработанные прилегающие пляжи за пятилетний период значительно сократились, что свидетельствует о том, что программа была очень успешной. [6]
Существует очевидная необходимость дальнейшего смягчения опасности береговой эрозии вдоль залива путем управления прибрежными зонами . Восстановление барьера Уошдайк оказалось успешным предприятием для этого региона, хотя оно лишь уменьшило угрозу, а не полностью ее устранило. Успех программы восстановления питания означает, что ее следует снова использовать в этой области. В центральной зоне залива Кентербери необходимы различные методы смягчения последствий, чтобы уменьшить риски эрозии. Возникает огромная дилемма, поскольку осадки из этой области необходимы для питания Северной зоны, которая без них сама начала бы разрушаться. Учитывая это, остается только три варианта: либо ничего не делать, отступить от берега, либо постоянно подпитывать территорию крупными наносами. Ничего не делать — это вариант для некоторых территорий, где нет экономического или культурного значения, а эрозия не представляет риска для чего-либо ценного. Объекты, которые можно переместить в сторону суши, не неся при этом существенных потерь, следует перемещать управляемым отступлением . Наконец, подпитку можно использовать экономно в тех местах, где объекты не могут быть перемещены или имеют какую-либо ценность. Восстановление питания было бы идеальным методом, используемым для всей береговой линии, но это маловероятно из-за размера территории и стоимости восстановления питания.