Зыбкие песчаные полосы защитят балтийские берега эффективнее, чем бетонные сооружения.
Калининградская область становится все более привлекательной для туристов. Комфортабельные променады тянутся вдоль балтийских берегов километрами, отделяя море от зеленых курортных городков. Есть чем полюбоваться. Но что до купания в море, то в последние годы с этим немалые проблемы. Сразу перед взятыми в бетон набережными развернулось масштабное сооружение волноломов. Они призваны не только защитить берег от сильных волн, но и сформировать широкие песчаные пляжи. Специалисты утверждают: если этого не сделать, то море рано или поздно разрушит берег вместе с привлекательной для туристов инфраструктурой.
Но так ли велика эта опасность? Насколько агрессивна балтийская волна в этой части моря? Стоит ли вкладывать в укрепление берега миллиарды рублей и если да, то как лучше это делать?
Поиск ответов на эти вопросы привел меня в Калининград, где расположено Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук.
И вот я в кабинете Бориса Валентиновича ЧУБАРЕНКО (на снимке), ведущего научного сотрудника, кандидата физико-математических наук, руководителя лаборатории прибрежных систем. Стены здесь, как и положено, заняты всевозможными картами, схемами, диаграммами. Но вот неожиданность - среди них резко выделяется репродукция известной картины Рубенса, на которой бог морей Нептун держит за руку богиню плодородия Кибелу. Аллегория «Союз Земли и Воды» издавна воспринимается как символ союза этих стихий. Символический подарок вручили ученому на 10-летие лаборатории, созданной в 1999 году. Коллеги попали в точку, ведь в основе тематики лаборатории - изучение прибрежной зоны Балтийского моря, его берегов и устьевых зон речных систем, т. е. пространства, где и происходит контакт между морем и сушей.
Впрочем, если на картине единение двух стихий выглядит вполне по-семейному, то применительно к Южной Балтике все тревожнее. Море здесь активно наступает на сушу, и задача ученых - поняв суть этих процессов, научиться их предсказывать и находить пути сохранения берегов в их целостности.
Протяженность морского побережья Калининградской области - около 145 километров. Преимущественные сильные ветра западной четверти и редкие ветра значительной силы с севера обеспечивают разгон волн по всей Балтике и их мощный напор на берега области. Процессы абразии берегов идут почти повсеместно с разной интенсивностью. В среднем по побережью море наступает от 0,5 до 1 метра в год, при этом на ряде участков речь может идти о 6-8 метрах потери территории за год.
– Процессы абразии, безусловно, усилились. Это в целом связано с природными факторами - усилением штормовой активности из-за роста температуры воздуха и повышения уровня моря, которое вызвано общей тенденцией повышения уровня Мирового океана. Хотя некоторую роль играют даже и тектонические процессы (наша часть побережья Балтики опускается со со скоростью порядка один миллиметр в год), но основной механизм - это участившаяся реализация комбинации неблагоприятных для берега факторов, когда сильное (и даже необязательно экстремальное) волновое воздействие происходит на фоне базового высокого уровня моря.
Фото Елены Есюковой
Именно в этот момент пляжи имеют минимальную ширину, и их берегозащитная функция «ослаблена». Это природный процесс, и победить в данном случае стихию невозможно, необходимо просто адаптироваться к этой новой реальности, связанной с изменением локального ветро-волнового климата, - объясняет ситуацию ученый.
Что же делать? Закатать все побережье в бетон - это не выход по многим причинам, да и задача непосильная. Такой подход традиционно используется в регионе точечно, т. е. там, где нужно защитить береговую инфраструктуру, а именно в городках-курортах. Однако эта так называемая жесткая берегозащита проблему в комплексе не решает.
Рассказывает Чубаренко:
– В советскую эпоху на наших берегах активно применялись конструкции из бетона - волноотбойные стенки. Были возведены променады в Светлогорске, Зеленоградске и других поселениях побережья. Эта практика в целом оправдала себя - береговая черта оставалась на месте. В то же время она не способствовала сохранению песчаных пляжей. Жесткая берегозащитная конструкция создает сильный гидродинамический отбойный поток, уносящий песок на глубину. Перед стенкой возникают большие глубины, волны ударяют по ней со всей силой. Если стенка прочная, то берег выстоит. Однако пляжный песок при этом смывает. А ведь пляжи сейчас очень востребованы, без них уже трудно представить туристическую сферу. Пляжи - это мощнейший рекреационный ресурс, обеспечивающий посещаемость любого морского курорта.
Есть и другая важнейшая причина сохранять песчаные пляжи. Чубаренко не устает повторять: при достаточной ширине они становятся наилучшей и экологически чистой защитой для берегов, обеспечивая максимальную диссипацию волновой энергии. Вода, поднимаясь по наклонной поверхности пляжа, теряет скорость. Да, при обратном стекании волна уносит часть песка. Но у пляжа есть хорошее свойство: вода сквозь него легко просачивается, и в итоге отмыв песка меньше намыва, идет его накопление. К сожалению, так происходит только при хорошей погоде, т. е. при слабом или умеренном волнении. Зимой же на Балтике нещадно штормит, и с учетом подводного берегового склона волны уносят песка больше, чем наносят. Вот и получается, что зимой пляжи исчезают, а летом восстанавливаются.
Однако для калининградского побережья проблема в том, что восстанавливаются пляжи не полностью. Решающую роль в нарушении годового баланса в южной части Балтики играют, во-первых, экстремальные штормы. Они уносят песок так далеко, что в летний период компенсироваться потери не успевают. А, во-вторых, большая часть песка течениями переносится вдоль побережья на север, в сторону Литвы и Латвии. По подсчетам ученых, ситуация с размывом берегов Калининградской области такова, что даже при создании искусственных пляжей достаточной ширины их придется ежегодно пополнять песком на 20%.
Но как именно пополнять? Ученые считают вполне оптимальным давно известный способ: брать песок вдали от берега и набрасывать его на пляж. Песок на глубинах 20-35 м уже отмытый, он той самой фракции, что необходима для его удержания в пляжной полосе. Технологии такие есть. Проблема в том, что брать просто так песок из моря для пляжей нельзя - это квалифицируется как добыча полезных ископаемых. Получить на это разрешение крайне сложно.
– Если бы не законодательные ограничения, то можно было бы использовать песок с подводного склона с уже определенных институтом участков, где за многие сотни лет скопился смытый с побережья песок. Причем делать это следовало бы не в рамках разовых программ по берегоукреплению, а на регулярной основе, с учетом необходимой ежегодной подпитки. Устранить это препятствие помог бы федеральный закон о берегах, вопрос о разработке которого научные группы поднимали неоднократно. К сожалению, дело закончилось ничем. А такой закон очень нужен, так как линия берегов у России просто гигантская. При этом их условия настолько разнятся между собой - сравнить ту же Арктику с Черным морем - что по одним лекалам просто невозможно заниматься берегоустройством. В рамках закона можно было бы дать право регионам детализировать общие правовые нормы применительно к местным условиям, - отметил Б.Чубаренко.
Конечно, есть возможность использовать для берегоукрепления государственные программы. Но путь к ним столь долгий, что невозможно принять оперативные меры, продолжил ученый. Проекты проходят экспертизу годами. Затем наступает очередь многомесячных тендеров. И когда подрядчики уже найдены, оказывается, что природная ситуация изменилась и нужно вносить изменения в проекты. В итоге мы постоянно находимся в ситуации отставания.
– Пока нет возможности добавить песчаный материал, используются полумеры - помогать природе делать это за счет строительства инженерных сооружений. Если течение идет вдоль берега, то это поперечные буны, задерживающие поток и находящийся в нем рыхлый материал. Вопрос в том, какой длины строить буны, с каким шагом, из какого материала. Каждый метр их - это большие затраты. Эти вопросы невозможно решить с ходу, и ученые, помогают практикам в этом, - рассказывает Чубаренко.
Под практиками он имел в виду коллег из управления «Балтберегозащита», основные силы которого сегодня направлены на проблемные участки на калининградских берегах. Этой региональной организации, созданной еще в 1972 году, поручена забота о сохранности берегов, и ученые с ней активно сотрудничают. К слову, заместитель директора «Балтберегозащиты» Евгений Бурнашов до этого работал в Институте океанологии в лаборатории Чубаренко и сейчас поддерживает с институтом тесные контакты.
– Мы в целом поддерживаем «Балтберегозащиту», понимая трудности реализации идеального подхода, который был нами совместно выработан при формулировке концепции защиты побережья - рассказывает Б.Чубаренко. - Мы выступаем именно за сбалансированный подход и всегда напоминаем, что упор только на жесткие конструкции не имеет перспективы. Да, в отдельных местах нужны променады и набережные для обеспечения всепогодного туризма. Но это не должно входить в противоречие с пляжным туризмом. Как только у берега появляются променад и бетонные стенки, отбойный волновой поток уносит гораздо больше песка, чем со свободного пляжа. Да и саму стенку придется постоянно поддерживать от разрушений. Без этого она не выдержит.
При конкретной реализации мероприятий по берегозащите необходимо учесть много факторов. В арсенале ученых, конечно, имеются математические модели процессов влияния волн и течений на берега. Они помогают, однако не способны учесть все нюансы. Придумать с ходу инженерное решение, которое спасет данный участок берега, очень трудно. Как минимум нужно несколько лет научных наблюдений над этой частью берега с помощью сети измерительных станций. К сожалению, деньги на это не выделяют. У строителей другие стандарты: на сбор данных отводят 2 месяца, на их анализ - один. В результате в конкретных проектах учитываются далеко не все детали.
Тем не менее работа движется, и о ней мне рассказал замдиректора «Балтберегозащиты» кандидат географических наук Е.Бурнашов. Начал с давней истории. Проблема сохранности берегов стояла и до 1945 года, когда эта территория относилась к Восточной Пруссии. Немцы активно работали над ней с конца 19 века, экспериментируя с различными видами конструкций, особое внимание уделяя системе бун. Но вскоре стало ясно, что они на различных участках приносят как пользу, так и вред. И некоторые буны, которые наносили берегу больше вреда, чем пользы, тогда даже разбирали.
После Великой Отечественной войны первые советские сооружения в Калининградской области начали строить с 1962 года. Строительство берегозащитных сооружений активизировалось после 1983 года, когда был шторм такой мощи и продолжительности, какой бывает лишь раз в сто лет. Кое-где берег тогда отступил на 20-30 метров! Возникла угроза всей береговой инфраструктуре, для защиты которой применялась недорогие, но и не самые прочные и неэкологичные волногасители из железобетонных свай и автомобильных покрышек. Через 20-30 лет эксплуатации волногасители были сильно повреждены и впоследствии реконструированы в пологонаклонные каменные бермы.
Сейчас «Балтберегозащита» реализует крупный проект по строительству пляжеудерживающих сооружений и волногасящих пляжей в районе пос. Отрадное Светлогорска. В основе концепции лежит комплексный подход. Песок пока намывается естественным порядком за счет пляжеудерживающих сооружений, некоторые из них уже построены. Это система волноломов и бун, которые задерживают песчаные наносы и фактически способствуют созданию широкого пляжа. Благодаря им на одном из участков уже намыло пляж шириной в 70 метров.
Ученые проработали с помощью математических моделей несколько разных вариантов конструкций. На научно-техническом совете, рассмотрев их, остановились на том, что нужно сделать систему из 6 бун и 16 волноломов. Работы на участке берега в 4,5 км планируется завершить в 2029 году. В будущем году начнется строительство набережной длиной в 2,3 км, соединяющей Светлогорск с Пионерским. Для искусственного намыва пляжей планируется также перемещение морских песчаных наносов, накопившихся на поверхности подводного берегового склона на глубинах 25-30 метров.
– Комплексный подход (в союзе с наукой) доказал свою эффективность. С Атлантическим отделением Института океанологии мы заключили соглашение, на безвоздмездной основе обмениваемся данными измерений, в частности, подводных склонов. Примером такого сотрудничества могут служить променад в Зеленоградске и построенная там вдоль берега система бун, позволяющая нарастить пляж вдвое и тем самым защитить берег и променад от разрушительных волн, - рассказал Е.Бурнашов.
Пляжная тематика не единственная в работе лаборатории прибрежных систем Атлантического отделения. Важное место занимают также вопросы экологии. Рассказывает Б.Чубаренко:
– Для Балтики в целом одной из проблем является биогенное загрязнение - с берегов привносится большой объем сточных вод и смыва удобрений с сельскохозяйственных территорий. Следствие - цветение моря, когда на его поверхности развиваются микроводоросли. Против этой беды объединились все страны Балтики, есть план по восстановлению морской экосистемы, каждое государство обязалось снизить нагрузку. Для расчетов этих нагрузок используются математические модели, в том числе для наших крупных заливов - Куршского и Вислинского, качество воды которых страдает по той же причине. Особенность Калининградской области в том, что речные водосборные бассейны у нас трансграничны, частично они начинаются в Польше, Литве и Белоруссии. И если встанет вопрос об уменьшении биогенной нагрузки на Балтику со стороны наших берегов, мы сможем определить ту ее долю, что пришла из-за рубежа. Чтобы не платить лишнего.
Другое направление работы - это процессы в устьевых областях, где идет смешение пресной речной воды с солоноватой морской. Проблема серьезная: солоноватая вода у нас порой проникает вверх по течению главной для Калининграда реки Преголи и блокирует водозаборы города, которые переходят на резервное водоснабжение. Возникает серьезный вопрос: насколько долго хватит этих резервов? Мы как раз занимаемся этой проблемой.
В настоящий момент сотрудниками нашей лаборатории и лаборатории физики моря выполняется грант РНФ (№24-44-20027), направленный на оценку удержание микропластика в устьевых зонах. В этой области существует нестыковка научных оценок. Объем микропластика, который транспортируется в сторону океана, во много раз больше того, что оценивается плавающим по океану. Возникает вопрос: куда девается разница? Одна из гипотез состоит в том, что очень большое количество микропластика удерживается в устьевых зонах рек. Мы бы хотели проверить эту идею на нашей реке Преголе. Сейчас идет набор данных по этой теме.
В прибрежной зоне, где взаимодействуют не только природные стихии, но и активно действует человек, есть еще тьма нерешенных вопросов, многое только предстоит узнать, а еще больше - использовать знания на практике для сбалансированного существования вместе с природой.
Геннадий Белоцерковский
Обложка: фото автора
