Хабидов А.Ш., Марусин К.В., Федорова Е.А.

А.Ш.Хабидов, К.В.Марусин и Е.А.Федорова
ИВЭП СО РАН
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ,
ОЗЕР И ВОДОХРАНИЛИЩ
2
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
Мониторинг состояния окружающей среды и ее компонентов подразделяется на
глобальный, региональный и локальный. Мониторинг водных объектов следует
проводить на региональном и локальном уровнях, при необходимости используя
данные глобальной сети наблюдений:
- Региональный мониторинг. Назначение – получение и представление в
Федеральное агентство водных ресурсов общей информации о состоянии дна,
берегов и водоохранных зон изучаемого (контролируемого) водоема в соответствии с
Постановлениями Правительства Российской Федерации от 10 апреля 2007 года №
219 и от 27 августа 2009 г. № 1235-р «Водная стратегия Российской Федерации на
период до 2020 года», а также приказом от 07 мая 2008 г. № 111 Министерства
природных ресурсов Российской Федерации.
- Локальный мониторинг. Назначение – получение детальной информации о
состоянии береговой зоны и протекающих в ее границах природных процессах (i)
для всесторонней оценки состояния дна, берегов и водохранных зон водоема,
характера и масштабов загрязнения прибрежных вод, а также состояния водной
экосистемы; (ii) при обнаружении возможности возникновения или при
возникновении на каком-либо участке побережий водоема чрезвычайных ситуаций;
(iii) при разработке мероприятий по предупреждению или смягчению негативных
последствий воздействия поверхностных вод на берега; (iv) при разработке
мероприятий по предупреждению или смягчению негативных последствий
загрязнения прибрежных вод и ухудшения состояния водной экосистемы; (v) для
повышения эффективности работ по освоению береговой зоны и побережий водоема;
3
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
(vi) для контроля за состоянием возводимых в береговой зоне гидротехнических сооружений и
контроля состояния берегов на смежных с ними территориях; (vii) для информационного
обеспечения Федерального агентства водных ресурсов, его территориальных органов и
подведомственных организаций при принятии решений о развитии социально-экономической
инфраструктуры береговой зоны и побережий водоема, а также обмена информацией с другими
участниками мониторинга водных объектов.
Объектами регионального мониторинга берегов и водоохранной зоны водоемов являются:
1) Береговая зона водоема в границах субъекта Российской Федерации. Ожидаемый
результат мониторинга – районирование побережий контролируемого водного объекта по типу
берегов и выделение ведущих экзогенных рельефообразующих процессов (абразия и ассоциированные с ней склоновые процессы – оползни, обвалы и осыпи, аккумуляция и другие
процессы);
2) Объекты прямого и косвенного негативного влияния водоема на природу и хозяйство
прилегающих территорий. Ожидаемый результат мониторинга – оценка риска возникновения
чрезвычайных ситуаций, риска выхода из строя составляющих социально-экономической
инфраструктуры или ухудшения условий жизнедеятельности человека в береговой зоне и на
побережьях водоема.
3) Гидротехнические и иные сооружения (сооружения инженерной защиты берегов,
ограждающие сооружения гаваней и марин, водозаборы и водовыпуски, трубопроводы и т.д.).
Ожидаемый результат мониторинга – оценка состояния сооружений и их воздействия на
развитие берегов смежных территорий.
4
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
Для достижения ожидаемых результатов регионального мониторинга в береговой зоне
водоема необходимо провести:
- Геоморфологическое обследование и картографирование побережий контролируемого
водоема, в ходе которого выявляются основные тенденции развития берегов, характер ведущих
и ассоциированных рельефообразующих процессов;
- Определение морфометрических характеристик береговой зоны водоема (высота
берегового уступа, ширина пляжа и его высота в тыловой части, наличие на пляже береговых
валов и их параметры, ширина и уклон подводного берегового склона, наличие на склоне
подводных валов и их параметры, на водохранилищах – также наличие, ширина и уклон
подводной прислоненной аккумулятивной террасы);
- Отбор проб грунта береговых уступов, пляжеобразующего материала и донных осадков для
проведения в лабораторных условиях гранулометрического анализа и определения
прочностных свойств горных пород и отложений береговой зоны контролируемого водоема;
- На водоемах всех типов определяется протяженность береговых уступов, подвергающихся
размыву во время шторма, серии штормов, в течение года или иного периода времени в
результате деятельности абразионных процессов, а на водохранилищах, для областей
преимущественно флювиального морфолитогенеза, также определяется и протяженность
береговых уступов подвергающихся размыву в результате деятельности боковой эрозии в
различные сезоны гидрологического года или календарный год;
- Определяется скорость смещения береговой линии вглубь прибрежных территорий в
результате абразии или боковой эрозии;
5
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
- Определяется объем размытых пород берегового уступа за шторм, серию штормов, год или
иной период времени в результате деятельности абразионных процессов, а на водохранилищах,
где в областях преимущественно флювиального морфолитогенеза водохранилищ ведущим
фактором рельефообразования является деятельность стоковых течений, а ведущим процессом
боковая эрозия, определяется объем размытых пород берегового уступа в различные сезоны
гидрологического года или за календарный год;
- Определяется потенциальная возможность загрязнения прибрежных вод и изменения
состояния водной экосистемы в результате поступления продуктов разрушения берегов,
деятельности сельскохозяйственного производства, лесного хозяйства, промышленного
производства, водного транспорта, градостроения, рекреационного комплекса и других
составляющих социально-экономической инфраструктуры.
Объектами локального мониторинга берегов и водоохранной зоны водоемов являются:
1) Участки побережий водоема, в границах которых возможно развитие катастрофических
природных процессов и явлений, создана угроза сложившейся социально-экономической
инфраструктуре и безопасной жизнедеятельности человека или возникли чрезвычайные
ситуации.
2) Участки побережий, где для предупреждения негативного воздействия вод на берега
водоема планируется возвести берегозащитные сооружения и предполагается провести
предпроектные проработки задачи (научное обоснование и выбор наиболее эффективных
методов управления береговыми процессами) и проектно-изыскательские работы.
6
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
3) Участки побережий водоема, где ведется строительство или эксплуатируются берегозащитные и иные сооружения (ограждающие сооружения гаваней и марин, водозаборы и
водовыпуски, трубопроводы и т.д.).
4) Участки побережий водоема, где существует угроза загрязнения прибрежных вод и, как
следствие, происходит ухудшение состояния водной экосистемы.
Как и при региональном мониторинге, для достижения ожидаемых результатов локального
мониторинга в береговой зоне водоема должно проводиться выявление характера
рельефообразующих процессов, изучение рельефа береговой зоны и отбор проб грунта
береговых уступов, пляжеобразующего материала и донных осадков береговой зоны
контролируемого водоема. Однако в отличие от регионального мониторинга обязательной
составляющей
локального
мониторинга
является
контроль
метеорологических,
гидрофизических, гидрохимических и, при необходимости, гидробиологических показателей, в
том числе: метеорологических характеристики приземного слоя атмосферы, параметров
ветровых волн, скорости и направления течений, концентрации взвешенных наносов и
основных гидрохимических характеристик прибрежных вод.
При ведении и регионального, и локального мониторинга контролируемых водных объектов
наряду с упомянутыми выше работами и измерениями используется информация регулярных
гидрометеорологических наблюдений, а также проводится сбор данных дистанционного
зондирования поверхности Земли. В последнем случа наибольший интерес представляют ДДЗ
КА WorldView-2, канал 0,423-0,453 мкм которого с пространственным разрешением в надире 0.5
м (панхроматический режим) – 1.8 м (мультиспектральный режим) – т.н. «береговой» канал –
предназначен для оценки морфометрических характеристик береговой зоны.
7
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
Подобный комплекс средств наземных измерений и измерений в водной среде в настоящее
время создан и эксплуатируется в ИВЭП СО РАН. В составе используемого нами оборудования
представлены:
Наземные средства измерений, накопления и обработки данных, фиксации состояния
местности и событий: автономный метеорологический комплекс АМК-03, электронные
тахеометры Leica TS 06, геодезический GPS-приемник Leica System 1200 GNSS, лазерные
дальномеры Leica DISTO D8, стандартное оптическое геодезическое оборудование
и
промышленный планшетный защищенный компьютер «Гранат» TS-006.
Средства измерений, проводимых с поверхности воды, и средства отбора проб донных
осадков: Навигационный эхолот Lowrance-480 c GPS-приемником, пробоотборник Бикера для
отбора проб грунта с ненарушенными текстурой и структурой образца, ковш Ван Вина 0.5
литра.
Средства измерений в водной среде (прибрежная зона водоема): автономные регистраторы
волнения АРВ-К14, SonTek/YSI ADV Ocean/Hydra – автономный акустический допплеровский
измеритель скорости и направления течений с опциями регистрации параметров волн,
концентрации взвешенных наносов (OBS – оптический сенсор обратного рассеивания),
температуры и электропроводности воды (Sea-Bird MicroCAT CTD-зонд), YSI 6600-V2 –
автономный многопараметрический зонд для измерения температуры, рН воды, содержания
растворенного в воде кислорода и содержания в воде биогенных веществ (возможны
дополнительные опции – содержание цветных органических веществ, содержание сырой
нефти), хлорофилла, сине-зеленных водорослей (возможная дополнительная опция –
фотосинтетическая активность среды) и подводная фото/видеокамера GoPro Hero.
8
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
9
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
10
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
Технические характеристики мобильного аппаратного комплекса мониторинга:
i. Метеорологические характеристики атмосферы: температура воздуха: диапазон измеряемых величин -10оС÷40оС, точность – не ниже ± 0.1оС; атмосферное давление: диапазон измеряемых величин 640 мм ртутного столба÷760 мм ртутного столба (нормальное давление)÷815 мм
ртутного столба, точность – не ниже ± 1 мм ртутного столба (1.333 гПа); скорость ветра: диапазон
измеряемых величин 0.1 мс-1÷40 мс-1, точность – не ниже ± 0.1 мс-1, направление ветра: диапазон
измеряемых величин 0о÷360о, точность – не ниже ± 1о.
ii) Температура воды: диапазон измеряемых величин -5°C÷45°C, точность – не ниже ± 0.1 оС.
iii) Высота ветровых волн: диапазон измеряемых величин 0.1 м ÷2.0-3.0 м, точность не ниже ±
0,01 м в интервале измеряемых величин 0.1÷1.0 м и ± 0.1 м в интервале измеряемых величин
1.1÷3.0 м.
iv) Скорость и направление течений: скорость течений: диапазон измеряемых величин
0.05÷5.00 мс-1, точность – не ниже ± 1% измеренной величины; направление течений: диапазон
измеряемых величин 0о÷360о, точность – не ниже ± 1о.
v) Концентрация взвешенных наносов: диапазон измеряемых величин 0.1÷20 гл-1 (диаметр
частиц ≥ 0.05 мм) и 0.1÷1.0 гл-1 (диаметр частиц ≤ 0,05 мм), точность – ± 0,01÷0.1 гл-1.
vi) Основные гидрохимические характеристики прибрежных вод (рН воды, содержание
растворенного в воде кислорода, содержание биогенных веществ в воде): рН воды: диапазон
измеряемых величин 0,0÷14.0, точность – не ниже + 0.01; содержание растворенного кислорода:
диапазон измеряемых величин 0÷50 мг/л, точность – не ниже 0.2 мг/л (в интервале измерений
0÷20 мг/л) и ± 6% (в интервале измерений 21÷50 мг/л); содержание биогенных веществ в воде:
диапазон измеряемых величин 0÷200 мг/л, точность – не ниже ± 2 мг/л; хлорофилла и синезеленных водорослей.
11
МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР И
ВОДОХРАНИЛИЩ
В развитие системы мониторинга состояния берегов внутренних водоемов в ИВЭП СО РАН
в настоящее время предполагается разработать систему видемониторинга гидродинамических,
литодинамических и морфодинамических процессов, прототипом которой является Argus video
monitoring system, разработанная в Coastal Imaging Lab, Oregon State University, США .
Argus video monitoring system в Нидерландах
12
Благодарю за внимание!