Войти
Схема нарастания и эрозии отложений в прибрежной системе. Черные стрелки указывают на нарастание, а белые стрелки - на эрозию. Бюджеты отложений - это инструмент управления прибрежной зоной, используемый для анализа и описания различных поступлений (источников) и выходов (стоков) наносов на побережье, который используется для прогнозирования морфологические изменения любой конкретной береговой линии с течением времени. В прибрежной среде скорость изменения отложений зависит от количества отложений, внесенных в систему, по сравнению с количеством отложений, покидающих систему. Эти входы и выходы наносов затем приравниваются к общему балансу системы и чаще всего отражают количество эрозии или нарастания, влияющих на морфологию побережья.
Для оценки баланса осадочных отложений побережье необходимо разделить на две отдельные морфологии, обычно известные как литоральные ячейки и компартменты. Отделения наносов обычно можно определить как два каменистых барьера, которые отмечают концы пляжа и имеют фиксированный запас наносов, хотя обычно в некоторой степени имеют утечку. Прибрежные ячейки могут быть свободными или фиксированными и могут занимать иерархию масштабов, от отдельных ячеек до целых пляжей.
В прибрежной системе существуют различные типы естественных источников и стоков. Источники отложений могут включать речной перенос, эрозию морских обрывов и прибрежный занос в район. Поглощения наносов могут включать прибрежный дрейф наносов от района и их отложение в эстуарий.
Антропогенная деятельность также может влиять на баланс отложений; в частности, строительство плотины на реке и разработка русла реки гравием могут уменьшить источник наносов до побережья. Напротив, питание пляжа может увеличить источник наносов.
В 1966 году Боуэн и Инман определили литоральную ячейку и разделили входы наносов, нарастание за счет берегового дрейфа и выходы.
Бюджеты осадочных пород используются для помощи в управлении эрозией пляжа, пытаясь показать текущее движение наносов и прогноз будущего движения наносов.
Для понимания баланса осадочных отложений в прибрежной среде важно знать различные типы обратной связи, которые могут определить, есть ли стабильность. Когда на пляжную среду оказывает влияние ветер, волна и энергия приливов, он реагирует либо положительной, либо отрицательной обратной связью, которая определяет, сбалансирована ли система, а в равновесии.
отрицательная обратная связь является стабилизирующим механизмом, действующим для противодействия изменениям. морфологии побережья и установлению равновесия. Прибрежная среда, находящаяся в равновесии, способна рассеивать или отражать поступающую энергию без возникновения поступления или выхода отложений и изменения морфологии. Например; когда равновесный пляж разрушается во время шторма, он образует прибрежную полосу, которая, в свою очередь, заставляет волны разбиваться о нее. При этом волны теряют много энергии и рассеиваются, не достигнув береговой линии, что значительно снижает дальнейшую эрозию. Когда шторм утихает, планка возвращается на пляж.
В отличие от положительная обратная связь отталкивает прибрежную систему от равновесия, изменяя ее морфологию до тех пор, пока не будет достигнут порог, в результате чего возникает другой тип ответа. Например; если шторм должен был нарушить foredune пляжа, который не находится в равновесии, будет создана уязвимая область, которая, в свою очередь, станет восприимчивой к образованию выброса из-за ветра, использующего отсутствие растительность.
Компартментализация берега происходит там, где есть серьезные препятствия или объекты, особенно мысы на глубоко заливных берегах. Самые закрытые пляжи обычно называют карманными пляжами. На пляжах такого типа количество песка остается постоянным и представляет собой закрытые отсеки. Литоральные клетки можно определить как циркулирующие отложения на побережье, например отрывные токи. Прибрежные клетки обычно развиваются на побережье, которому не препятствуют мысы и где могут развиваться прибрежные течения.
Идентификация литоральных ячеек имеет решающее значение для определения баланса наносов песчаных берегов. На юго-западе Западной Австралии большие остроконечные выступы и скалистые мысы считаются границами литоральных ячеек. Границы литоральных ячеек были определены с использованием радиоизотопных исследований движения наносов, геоморфологических наблюдений и седиментологического описания, источников тяжелых минералов и анализа пространственного распределения волнового потока вдоль берега.
Литторальные ячейки обычно представляют собой области, где Изменения объема наносов напрямую влияют на изменения береговой линии, и в идеале они определены так, чтобы минимизировать обмен донных отложений с другими литоральными ячейками, например, карманный пляж, окруженный скалистыми мысами (которые, как предполагается, исключают отложения). Субъячейки обычно определяются для лучшего измерения баланса наносов на побережье с различными темпами нарастания и эрозии. Границей прибрежной ячейки обычно является подножие дюны или утеса, однако границу со стороны моря трудно определить, поскольку механизмы переноса наносов здесь плохо изучены. Есть три вида границ между литоральными ячейками: береговая, береговая и морская; через которые осадок может попасть в литоральную ячейку или покинуть ее в результате различных процессов. Важно определить, какие процессы действуют в конкретной литоральной ячейке, а также важно определить источники и поглотители наносов, поскольку путем измерения количества наносов, полученных или потерянных этими источниками и стоками, можно определить их баланс.
Река Ваймакарири на побережье Кентербери, Новая Зеландия производит 77% наносов, поступающих в залив Пегас береговая линия. Реки являются основными точечными источниками наносов, вносящих вклад в прибрежный осадочный баланс, особенно это касается берегов с крутым уклоном, где реки непосредственно сбрасывают свои отложения на побережье. Берега с небольшим уклоном могут переносить речные наносы в устья. Доставка наносов к береговой линии может быть очень прерывистой, в основном происходящей во время наводнений, когда увеличение потока обычно приводит к увеличению наносов, поступающих на берег. Некоторые реки называют «большими», потому что они производят большое количество наносов, питающих прибрежную среду. Например, река Ваймакарири на побережье Кентербери, Новая Зеландия производит 77% наносов, поступающих на береговую линию Пегас-Бэй. Это не всегда так с некоторыми реками, которые называют «малыми», потому что они изо всех сил стараются поставлять достаточно наносов, чтобы их береговые линии не размывались, например, река Ракая к югу от полуострова Бэнкс в Кентербери, Новая Зеландия.
Строительство речных дамб для борьбы с наводнениями и гидроэнергетики снижает поступление наносов на многие береговые линии из-за улавливания наносов и уменьшения пиков паводков и интенсивности наводнений. В таких местах, как Южная Калифорния в Соединенных Штатах, в частности река Сан-Луис-Рей, строятся плотины, чтобы контролировать затопление собственности вдоль реки. По иронии судьбы, поступая так, это способствует повреждению прибрежной собственности из-за отсутствия наносов, образующихся для защиты пляжей. Другой пример - Асуанская плотина, построенная на реке Нил, Египет в 1964 году. До строительства Асуанской плотины река Нил приносила 60-180 миллионов тонн наносов и воды в год. Подача наносов в настоящее время почти равна нулю, что привело к значительному дисбалансу прибрежных отложений, вызывая значительную эрозию и перемещение наносов вдоль побережья.
Эффекты захвата наносов из-за плотин могут усугубляться в сочетании с другие виды деятельности, такие как добыча гравия в потоке. При выемке гравия из русла реки в профиле канала образуются ямы, которые могут улавливать большую часть поступающих донных отложений , предотвращая или замедляя их достижение береговой линии. Добыча полезных ископаемых также может уменьшить количество наносов, доступных для транспортировки, особенно когда они возникают ниже по течению от плотин. Например; Ежегодно из реки Сан-Луис-Рей в Южной Калифорнии добывается примерно 300 000 м3 гравия, что почти в 50 раз превышает объем наносов, наносимых на дно после строительства плотины. Таким образом, удаление большего количества наносов наносит дополнительный урон побережью.
Удаление естественной растительности для возделывания и землепользования может усилить эрозию почвы, что приведет к увеличению количества наносов, переносимых реками к побережью. Например; в Вестленде Новой Зеландии это имело кумулятивный эффект: сплошная вырубка деревьев увеличила выход речных наносов в восемь раз.
Эрозия морских обрывов - это большой источник отложений для многих прибрежных отложений, инициированный множеством различных процессов, включая волну, осадки и просачивание грунтовых вод. Эрозия скал может быть вызвана повышением уровня моря и усиливается явлениями штормовых нагонов. Примером эрозии скал является эрозия крупных плейстоценовых конусов выноса, которые охватывают Кентерберийский залив, расположенный к северу от реки Вайтаки в Новой Зеландии. Эрозия этих скал из-за высокоэнергетических волн составляет 70% от общего количества материала, поставляемого на эти пляжи.
Хотя они наблюдаются реже, чем речной транспорт и эрозия морских утесов, штормы может составлять большой процент прибрежных осадочных балансов. После урагана Катрина и урагана Рита в 2005 г. вдоль побережья Луизианы и восточного побережья Мексиканского залива было отложено более 131 x 10 метрических тонн наносов. Изучение прибрежных водно-болотных угодий в западной Луизиане показало, что ураганы, по-видимому, являются «непреодолимым путем», по которому осадки оседают в этом месте, учитывая количество отложений, намного превышающих количество отложений в местных речных системах. Основываясь на ежегодных оценках величины отложения наносов, было обнаружено, что ураганы наносят в эти прибрежные водно-болотные районы в сотни раз больше наносов, чем искусственные отводы рек, предназначенные для перенаправления переносимых реками наносов в голодные системы водно-болотных угодий. Для солончаков, особенно в прибрежной Луизиане, накопление наносов от ураганов «достаточно», чтобы учесть весь неорганический осадочный баланс.
Мангровые заросли могут улавливать отложения своими воздушными корневыми структурами. 156>ЭстуарииЭстуарии являются примером прибрежного стока, поскольку они имеют тенденцию улавливать отложения, которые могут быть вызваны приливной циркуляцией и смешиванием пресной и соленой воды, нагнетанием речных наносов и присутствием мангровые заросли. По мере прилива и отлива вода и наносы закачиваются в лиман. Поскольку соленая вода и частицы осадка тяжелее пресной воды, они, как правило, уносятся на дно, пока осадок не опустится на дно и не окажется в устье. Движение песков и морского материала в устье обычно зависит от направления берегового дрейфа и движения придонных вод через континентальный шельф. Эстуарии часто могут улавливать большое количество крупнозернистых донных отложений, которые питаются реками, задерживая их до того, как они достигнут побережья. Северный остров в Новой Зеландии часто опускается в эстуарии, что усиливается наличием мангровых зарослей. Мангровые заросли голодны и улавливают много взвешенных отложений своей сложной воздушной корневой структурой, таким образом функционируя как строители земли.
Песок, который уносится ветром ветер внутри страны с образованием песчаных дюн обычно развивается на береговой линии, где дуют достаточно сильные ветры. Это может быть основным стоком для бюджета наносов на береговой линии.
Диаграмма, демонстрирующая продольный дрейф Дрейфовый дрейф наносов важен для распределения наносов вдоль побережья и считается одним из наиболее важных механизмов. Прибрежный дрейф наносов можно рассматривать и как источник, и как сток, поскольку в некоторых случаях он может добавлять наносы к береговой линии, но в других случаях переносить осадки от береговой линии. Пример обеих крайностей прибрежного дрейфа можно найти на побережье Кентербери в Новой Зеландии, по обе стороны от полуострова Бэнкс. И река Ваймакарири на севере, и Кентерберийский залив на юге полуострова Бэнкс, соответственно, являются источником большого количества наносов. Разница в том, что отложения, поступающие из реки Ваймакарири, являются источником прибрежной косы Нью-Брайтон из-за обращения южных течений, переносящих отложения на юг. В противоположность этому, Кентерберийский залив сочетает в себе высокоэнергетическую среду и сильные прибрежные течения на юге, которые переносят большие количества наносов на север, которые можно классифицировать как сток, что создает дефицит осадочного баланса побережья. В результате происходит эрозия Кентерберийского залива и преимущественно сбалансированной косы Нью-Брайтон.
Для измерения берегового дрейфа были разработаны модели, которые могут помочь в определении баланса отложений, если они интегрированы в правильном временном масштабе.
Бюджет отложений учитывает источники и опускание отложений в пределах система. Эти отложения могут поступать из любого источника с примерами источников и стоков, включая:
Эти отложения затем попадают в прибрежную систему и переносятся морским дрейфом. Хорошим примером совместной работы баланса наносов и берегового дрейфа в прибрежной системе является вход приливно-отливные отмели, в которых накапливается песок, перенесенный дальним береговым транспортом. Помимо хранения песка, эти системы могут также переносить или пропускать песок в другие пляжные системы, поэтому системы приливов и отливов мелководья являются хорошими источниками и стоками для баланса наносов.
Волна перекос и течения могут существенно повлиять на баланс наносов, хотя их трудно измерить. В зависимости от многих факторов, таких как текстура песка и сама волна, перекос может быть либо эрозионным, либо нарастающим. Хотя в хорошую погоду влияние перекоса незначительно, во время штормов уровень моря может подняться достаточно высоко, чтобы разрушить дюны и скалы, сбрасывая большое количество наносов в литоральную ячейку, которые могут быть возвращены дюнам только эолийцами. транспорт. Там, где штормовой нагон вызывает отложение отложений на суше из литоральной ячейки, они могут образовывать или открывать новый приливный вход, который переносит осадок от литоральной ячейки.
Когда прибрежная среда испытывает дефицит наносов, антропогенное питание наносами является одним из способов поддержания сбалансированного баланса отложений. Этот тип управления береговой эрозией принят во всем мире в целях сохранения и защиты. Примером этого является пляж Маунт Маунгани на Северном острове Новой Зеландии, который подвергся эрозии, в результате чего прибрежные дюны отступили почти на 20 метров. Когда начались продолжающиеся дноуглубительные работы у входа в гавань Тауранги, было решено, что удаленный осадок будет использован для повторного питания горы. Пляж Мангануи. Осадки отложились в прибрежной зоне, способствуя наращиванию пляжей за счет установки прибрежной бермы. Результаты показывают, что большая часть из 80 000 м наносов, добавленных к прибрежной зоне, вышла на берег, чтобы восстановить питание пляжа и компенсировать дефицит наносов в прошлом. Питание побережья можно рассматривать как вариант быстрого решения проблемы дефицита наносов; однако важно, чтобы питание продолжалось, чтобы баланс осадочных отложений оставался сбалансированным.
При защите береговой линии важно понимать, как можно повлиять на баланс отложений при применении соответствующих методов защиты побережья. Часто планы управления береговой эрозией предусматривали использование «твердых» инженерных сооружений как средства защиты береговой линии от рецессии. В частности, гребни, которые используются для улавливания берегового выноса наносов, которые часто лишают пляж. Волосы имеют возможность изменять бюджет наносов на побережье, увеличивая количество дрейфующих пляжей, но в то же время сокращая дрейфующие пляжи от голода. В наши дни такой подход к управлению не так часто используется, поскольку современные знания о динамике прибрежных районов способствуют использованию «мягких» естественных подходов, таких как питание и сохранение природных систем, таких как дюны.
Возможность включить бюджет наносов в план управления прибрежной зоной становится критически важной, особенно в современном мире, где большинство населения живет и владеет недвижимостью очень близко к побережью. Одним из важных компонентов, извлекаемых из баланса наносов, является способность прогнозировать морфологические изменения, которые могут произойти с береговой линией с течением времени, особенно при разработке планов, связанных с серьезными экологическими изменениями, такими как повышение уровня моря. Включение бюджета наносов в прибрежный план было признано очень важным в Хокс-Бей Новой Зеландии для поиска информации, относящейся к опасным зонам, защите собственности на пляжах и прибрежной эрозии. как оценить успешность текущих управленческих стратегий. Основным препятствием при использовании бюджета наносов для управления и, вероятно, основной проблемой, касающейся бюджета наносов, является их сложность.
