potencjalny wpływ planowanych podwodnych progów
advertisement
Geologia i geomorfologian••n9n••nSłupsk 2012, s. 19-32 Tomasz Arkadiusz Łabuz POTENCJALNY WPŁYW PLANOWANYCH PODWODNYCH PROGÓW WZDŁUŻBRZEGOWYCH I OSTRÓG NA ZMIANY BRZEGU W KOŁOBRZEGU Słowa kluczowe: progi podwodne, bilans plaży, ochrona brzegu, morfodynamika Key words: underwater breakwaters, beach balance, coast protection, morphodynamics WPROWADZENIE W pracy przedstawiono wyniki prognostycznych analiz wpływu nowych zabiegów hydrotechnicznych w Kołobrzegu po zakończeniu ich budowy (planowany koniec w marcu 2012 r.) na morfodynamikę brzegu. Inwestycja polega na budowie podwodnych progów na długości 3 km od mola do małego mola przy obiekcie Arka, wykonaniu ostróg (35 sztuk) oraz refulacji plaży (700 tys. m3). W Kołobrzegu dotychczas zastosowano wiele zabiegów hydrotechnicznych oraz kilkukrotnie w ciągu ostatnich lat refulowano plażę. Pomimo to plaża dalej jest niszczona (Łabuz, Łuczyńska 2010), a podbrzeże pogłębia się (Zawadzka 2005). Wynika to z większej głębokości dna przy brzegu niż średnio na polskim wybrzeżu, ujemnego bilansu rumowiska i możliwości podejścia fali podczas spiętrzeń sztormowych wyżej na ląd niż na innych odcinkach brzegu. Powoduje to zabieranie osadu z plaży, wydmy oraz podmywanie niskiego klifu (glina zwałowa) także przy przeciętnych spiętrzeniach sztormowych. Na omawianym odcinku w wielu miejscach osłona wydmowa niskiego klifu morenowego została już zupełnie zniszczona. CHARAKTERYSTYKA BRZEGU Miasto położone jest na podmokłym, nizinnym terenie, na wysokości 0-2,5 m n.p.m. Nizina nadmorska, na której leży Kołobrzeg, zbudowana jest z utworów aluwialno-torfowych, zalegających na glinach zwałowych. Od strony morza brzeg ograniczony jest wąskim pasem zerodowanych wydm, osiągających wysokość od 2,5 do 4,8 m n.p.m. (Łabuz 2005). Wydmy po wschodniej stronie ujścia Parsęty położne są bezpośrednio na glinach sięgających rzędnej 2-3 m n.p.m.; najczęściej to tzw. wydmy naklifowe (Bohdziewicz 1963). Naturalna roślinność pionierska w postaci traw wydmowych występuje bardzo sporadycznie, najczęściej z wcześniej19 20 Rys. 1. Mapa sytuacyjna brzegu w Kołobrzegu: A – lokalizacja miasta, B – położenie głównych zabiegów hydrotechnicznych, w tym planowanych progów podwodnych (Łabuz 2003, uzupełnione) Fig. 1. The situation map of the coast in Kołobrzeg: A – town localisation, B – localisation of the main hydrotechnical measures with planned underwater waterbreakers (Łabuz 2003, completed) szych nasadzeń antropogenicznych. W wielu miejscach na powierzchni plaży widoczne są wychodnie glin. Plaża miejscami przekształca się w platformę abrazyjną pokrytą żwirem. Na badanym odcinku brzegu strop glin w podłożu plaży (brzegu) zalega na głębokości od -0,2 m p.p.m. Na podstawie obserwacji prowadzonych w Kołobrzegu od 1867 roku stwierdzono stały wzrost poziomu morza, średnio o 1,1 mm/rok (Zeidler i in. 1995, Boniecka Rys. 2. Przekroje geologiczno-geomorfologiczne z dynamiką rzeźby plaży (lokalizacja rys. 3) z refulacją (profil 4) i bez refulacji (profil 5): A – piasek morski, B – piasek wydmowy, C – glina, D – wypełnienie ziemne, E – osad refulatu (już nieistniejący), F – zmiany profili brzegu Fig. 2. The geological-geomorphological crossections with beach dynamics relief (localisation Fig. 3): A – sea sand, B – dune sand, C – till, D – artificial ground, E – nourished material (not existing so far), F – coast relief 21 2006). Od lat dziewięćdziesiątych XX w. silne spiętrzenia sztormowe z poziomem morza wyższym o 1,5 m od stanu średniego wystąpiły kilkukrotnie, m.in. w latach 1993, 1995, 2001, 2003, 2004, 2006, 2007 i 2009. W zasadzie co roku pojawia się spiętrzenie sztormowe z poziomem morza o 1 m wyższym od średniego, powodujące zatapianie całej plaży i przelewanie się wód przez opaskę – ściankę szczelną narzut z tertapodów i umocnienia z tzw. wawebloków. Woda sięga wtedy do 3-3,5 m n.p.m., a więc istnieje możliwość przelania się przez koronę niskiego nadbrzeża (Łabuz 2009). Ze względu na morfologię i dynamikę ten odcinek brzegu jest zaliczany do wydmowego erozyjnego (Bohdziewicz 1963). Uwarunkowania naturalne, w tym ujemny bilans rumowiska w podbrzeżu oraz znaczne głębokości podbrzeża przy brzegu, wyznaczają tendencje erozyjne tego rejonu (Zawadzka 2005). Tabela 1 Zmiany objętości osadu plaży na 1 m.b. brzegu do 30 m podnóża ścianki szczelnej na wysokości 331,5 km wybrzeża (profil 4) Table 1 The beach sand volume changes per 1 m width on distance of 30 m from steel band on the coast area of 331.5 km (profile 4) m3/1 m.b. m3/m2 Procent osadu z 09.2005 Sediment percage (%) Objętość osadu po refulacji Volume of nourishement sediment 09.2005 50,00 2,10 100,0 Ubytek osadu / Sediment erosion 09.2005-01.2006 -16,40 -0,60 67,2 Ubytek osadu / Sediment erosion 09.2005-11.2006 -49,90 -1,80 0,2 Ubytek osadu / Sediment erosion 09.2005-02.2007 -78,10 -2,90 -56,2 Ubytek osadu / Sediment erosion 02.2007-10.2010 -23,50 -0,87 -47,0 Objętość osadu wg planowanej refulacji do wys. 2,44 m n.p.m. Sediment volume after planned nourishment up to 2.44 m amsl ok. 83,00 2,44 166,0 Właściwa objętość osadu do refulacji po erozji i obniżeniu dna Proper sediment volume after erosion and lowering bottom ok. 63,00 1,7 146,0 Prognoza ubytku ilości osadu po 3 sztormach Sediment focecast changes after 3 storms -15 0,55 116 Parametry zmian brzegu Coast changes parameters 22 Objętość osadu brzegu Coast sediment volume Ponad 80% wałów wydmowych w Kołobrzegu zabudowanych jest przez obiekty hydrotechniczne ochrony brzegu. Zastosowane dotychczas metody to: ścianki szczelne stalowe i z betonu, narzuty z gwiazdobloków, ostrogi, refulacja plaży oraz metody biotechniczne (rys. 1). W 1994 roku zastosowano nową pionierską metodę ochrony brzegu z użyciem elementów typu waweblok (ang. waveblock). Pomimo tak licznych zabiegów ochronnych, na wschodnim brzegu nie zatrzymano procesów erozji. Prowadząc badania i obserwacje od 2001 roku, autor stwierdza dalszy i wzmożony okresowo zanik plaż oraz erozję pozostałych, niechronionych wałów wydmowych, a jednocześnie stały rozwój infrastruktury turystycznej (Łabuz 2003, 2005). Na omawianym odcinku po rozpoczęciu nowej, omawianej inwestycji (1.10.2010 r.) wawebloki oraz zniszczone stare ostrogi zostały zdemontowane. Dno pomiędzy waweblokami a opaską brzegową pokrywają głazy zalegające na platformie erozyjnej zbudowanej z glin. Plaża od ostatniej refulacji uległa zanikowi w ciągu dwóch spiętrzeń sztormowych. Proces ten trwał jedynie rok – od refulacji we wrześniu 2005 roku do stycznia 2006 roku została nieznacznie zwężona, a po spiętrzeniach sztormowych do lutego 2007 roku – zupełnie rozmyta (tab. 1). Do 2010 roku plaża nie została odbudowana na odcinku pomiędzy małym molem na wysokości ośrodka Arka i tzw. Morskim Okiem. Osad dna i plaży składa się tam z piasku średnio- i gruboziarnistego (MZ = 1,11 phi), z licznymi głazikami (Łabuz, Łuczyńska 2010). W odłożonym na rozmytej plaży osadzie przeważa piasek gruboziarnisty z domieszką bardzo gruboziarnistego (MZ = 0,53 phi). Często obserwowane są wały brzegowe zbudowane ze żwiru. Przy niższym poziomie morza odsłania się platforma abrazyjna wycięta w glinie, z licznymi wypłukanymi z podłoża głazami (rys. 2). Dotychczas refulowana plaża na badanym odcinku jest za niska w stosunku do wysokości napływu wody w trakcie spiętrzeń sztormowych. Podczas spiętrzenia z poziomem morza o 1 m wyższym od średniego napływ wody na brzeg dochodzi do 2,5-3,5 m n.p.m. W trakcie sztormu 15.10.2009 roku spiętrzona woda dotarła do podnóża promenady leżącej na wysokości 4 m n.p.m. W rejonie szańca uszkodzone zostały nawierzchnie oraz grunt nadbrzeża. Powstały tam skarpy o wysokości 0,7 m. Z analizy zmian na profilach i objętości osadu wynika, że wawebloki nie spełniły swojej funkcji, ponieważ woda podczas spiętrzenia sztormowego swobodnie przechodziła ponad nimi, zabierając z plaży refulat (Łabuz, Łuczyńska 2010). METODY BADAŃ Praca dotyczy odcinka brzegu pomiędzy kompleksem Arka i tzw. Morskim Okiem, dawnym obiektem kąpieliskowym na plaży (333,5-332,5 km UM). Badania zmian morfologii brzegu prowadzone są tam od 2001 roku. Szczegółowe analizy wpływu zabiegów hydrotechnicznych na profil plaży rozpoczęto w styczniu 2006 roku, tuż po jej zrefulowaniu. Pomiary terenowe polegały na wykonywaniu profili niwelacyjnych od zaplecza nadbrzeża, przez obiekty hydrotechniczne, plażę i płytkie podbrzeże, do głębokości 1,5 m. Na podstawie uzyskanych wyników wykonano profile zmienności rzeźby w odstępach sezonowych oraz po zdarzeniach o charakterze ponadprzeciętnym, tj. spiętrzeniach sztormowych. Wyliczono wielkość zmian 23 wysokości plaży i objętości osadu na metr kwadratowy powierzchni, przyjmując dane na 1 metr szerokości profilu. Z charakterystycznych miejsc wzdłuż profili pobrano z powierzchni próby materiału piaszczystego. Posłużyły one do określenia rodzaju osadu pokrywającego powierzchnię brzegu, wyliczenia wskaźników uziarnienia oraz jego zmienności w czasie i przestrzeni (szczegóły: Łabuz, Łuczyńska 2010). Dane uzyskane z Kapitanatu Portu Kołobrzeg umożliwiły odtworzenie warunków hydrometeorologicznych pomiędzy okresami pomiarowymi oraz pozwoliły na interpretację zarejestrowanych zmian morfolitodynamicznych. Wyniki są częścią prowadzonych badań nad dynamiką wydm nadmorskich polskiego wybrzeża (Łuczyńska 2007, http://polishdunes.szc.pl). Przestudiowano również specyfikację planowanej budowy pod kątem zmian rzeźby, jakości i rodzaju zastosowanych zabiegów. W analizach porównawczych wykorzystano dokumentację warunków zamówienia opublikowaną na stronach internetowych Urzędu Morskiego w Słupsku (Warunki... 2009). Na podstawie dotychczasowych zmian objętości osadu pod wpływem spiętrzeń sztormowych oraz zasięgu napływu wody na brzeg i nadbrzeże modelowano potencjalne zmiany morfologiczne, jakie mogą zaistnieć po wykonaniu kolejnej refulacji. Ponadto porównano parametry montowanych w Kołobrzegu budowli hydrotechnicznych do zlokalizowanych w innych rejonach świata, obserwowanych w rzeczywistości oraz na podstawie zdjęć satelitarnych (Google Earth). Analizowano m.in. długość inwestycji wzdłuż brzegu, odległości pomiędzy zastosowanymi progami podwodnymi lub wzdłużbrzegowymi falochronami wyspowymi oraz wysokość rzędnej umocnień w stosunku do wysokości fal nabiegających na brzeg. Na podstawie poczynionych obserwacji określono ich wpływ na morfologię plaż. Wnioski w pracy wyciągnięto, mając na uwadze opisane w literaturze naukowej i osobiście obserwowane „zachowanie” i reakcje brzegu w innych rejonach świata, gdzie zastosowano podwodne lub wystające ponad powierzchnię wyspowe progi wzdłużbrzegowe, oraz aktualne zmiany brzegu omawianego odcinka. CHARAKTERYSTYKA DZIAŁANIA PROGÓW NADWODNYCH I PODWODNYCH Wzdłużbrzegowe zabiegi ochrony dzielone są na falochrony nadwodne i progi podwodne. Falochrony nadwodne budowane są jako segmenty, z przerwami odpowiadającymi długości fal, w celu dostarczania osadu mającego budować plażę w ich cieniu, na zasadzie efektu tombolo (Basiński i in. 1993, Sorenson 1997, Marcinkowski, Ossowski 2004). Są one stosowane z różnym powodzeniem w takich krajach, jak Japonia, Izrael, Wielka Brytania, Włochy (jeden z najdłuższych odcinków: wybrzeże Rimini – 34 km), Niemcy, Wenezuela, Tunezja, Kanada czy Stany Zjednoczone. Autor tej pracy miał możliwość stwierdzenia skutków morfologicznych działania wielu z nich. Najczęściej powodują tzw. efekt tombolo, czyli przyrost osadu pomiędzy nabrzeżem a konstrukcją oraz tworzenie zatok na osi przerw pomiędzy nimi. Przerwy te zwykle mają 60-100 m szerokości, co wiąże się z długością fali przez nie przechodzącej. 24 Zadaniem progów podwodnych, które przeważnie stanowią jeden segment podobny do rafy, jest rozpraszanie fal, w efekcie czego zachodzi akumulacja osadu po ich wewnętrznej stronie (Basiński i in 1993, Sorenson 1997). Pojedyncze progi podwodne zastosowano ostatnio w Polsce pod klifem w Orłowie, a wcześniej m.in. we Włoszech, np. na Lido di Dante (Lamberti, Zanuttigh 2005), zaś typowe wraz z poprzecznymi falochronami na 500 m odcinku brzegu w Monako (Larvotto). Wybór długości progu, głębokości jego posadowienia i odległości od brzegu oddziałuje na transport osadu wzdłuż brzegu (Ebersole i in. 1996, Sorenson 1997). Zasadą jest tworzenie takich konstrukcji, które nawiązują w środowisku modelowym do warunków falowania i transportu osadu. Ich głównym celem jest osłabienie falowania i powodowanie odkładania osadu, zwłaszcza po wewnętrznej ich stronie. Planowany obiekt w Kołobrzegu łączy zasady budowy obu tych zabiegów z uzupełnieniem ostróg i sztucznego zasilenia plaż (rys. 3). Rys. 3. Fragment powiększonego planu z okolic tzw. szańca po wykonaniu inwestycji: A – wysokość nabrzeża, B – lokalizacja profili (rys. 2), C – progi podwodne, D – materace kamienne pomiędzy progami, E – ostrogi i ich numer, F – woda, G – plaża po refulacji, H – nabrzeże i ścieżki, I – szerokość plaży 23.10.2010 r. Fig. 3. The piece of enlarged plan from szaniec area after investition finishing: A – seashore height, B – profiles localization (Fig. 2), C – underwater waterbreakers, D – stone mattress, E – groynes and their no, F – water, G – beach after nourishement, H – seashore with paths, I – beach width 23.10.2010 25 CHARAKTERYSTYKA I CEL PLANOWANEJ INWESTYCJI Realizowana w Kołobrzegu od 2010 roku inwestycja obejmie odcinek 3 km od głównego mola przy hotelu Bałtyk do małego mola na wysokości kompleksu Arka, tj. od 333,4 km do 330,4 km brzegu. Ma ona polegać (na podstawie warunków zamówienia Urzędu Morskiego, 2009) na: – wykonaniu progu podwodnego w odległości 100-120 m od linii brzegowej (wg moich obliczeń od podstawy klifu/wydmy – przyp. T.A. Łabuz). Próg ma być wykonany jako nasyp kamienny, podzielony na moduły, równolegle do linii brzegowej. Jego celem jest osłabienie siły fali morskiej [...], – wykonaniu systemu ostróg brzegowych w ilości 35 szt. o średniej długości ok. 110 m, średnim rozstawie od ok. 60 do 106 m. Ostrogi brzegowe będą wykonane z pali drewnianych, wbijanych w brzeg morski, jako konstrukcja liniowa. Usytuowanie ich w poprzek linii brzegowej ma na celu osłabienie impetu fali morskiej przy jednoczesnym kumulowaniu odkładania rumowiska skalnego (piasku) na brzegu morskim, – wykonaniu sztucznego zasilania brzegu morskiego piaskiem w kwartale od progu podwodnego do linii brzegowej (wg planu do podstawy wydmy/klifu/ /ścianki szczelnej – przyp. T.A. Łabuz) w ilości 700 tys. m sześciennych [...] (co da średnio 233 m sześcienne na 1 m.b. brzegu i 2 m sześcienne na każdy metr kwadratowy 3 km odcinka brzegu – przyp. T.A. Łabuz). Celem jest „zwiększenie długości linii brzegowej przywróconej do właściwego stanu, co nastąpi przez zahamowanie postępu erozji na wybranym odcinku brzegu morskiego o długości ok. 3 km. Istotnym celem jest również utrzymanie położenia linii brzegowej w rejonie wybrzeża Polski na odcinku objętym projektem” (Warunki... 2009). Koszt całkowity inwestycji ma wynieść ok. 88 mln zł (w tym ok. 74,8 mln dofinansowania z UE). Jednocześnie odstąpiono od wykonania ekspertyzy wpływu inwestycji na środowisko, co jest sprzeczne z obowiązującymi przepisami prawa (sic!), tłumacząc, że poprawi ona stan środowiska. Jest to udokumentowane w pismach Urzędu Morskiego w Słupsku i Wojewódzkiego Wydziału Ochrony Środowiska (www.umsl.gov.pl, dostęp 03.2010). Wykonawcą jest konsorcjum firm: „Moebius – Bau Polska” Sp. z o.o. (lider), Josef Möbius Bau – Aktiengesellschaft, Hydrotechnika – Colcrete – von Essen Sp. z o.o., Colcrete – von Essen GmbH&Co.KG, którego oferta została wybrana jako najkorzystniejsza (http://www.umsl.gov.pl/aktualne.html, dostęp 10.2010). PROGNOZA WPŁYWU PROGÓW PODWODNYCH NA BRZEG W ogólnych wnioskach, jakie wysnuto na podstawie analizy wyników własnych badań w Kołobrzegu, to jest modelowania zmian objętości osadu plaży, jej wysokości i szerokości, a także zawartych w publikacjach dotyczących tego typu obiektów na świecie i ich obserwacji w naturze, trzeba uwzględnić wiele wątpliwości: – długość brzegu chronionego przez progi (3 km) – uniemożliwi swobodny 26 przepływ osadu wzdłuż brzegu, zwłaszcza że inwestycja będzie „schowana” pomiędzy poprzecznymi przegrodami obiektów typu molo, – zastosowane parametry przepustu wody pomiędzy progami – tylko 30-40 m – będą zbyt wąskie dla swobodnego przepływu wody podczas „normalnego” falowania/stanu morza, przy 60-80 m długości fali na Bałtyku. Według obserwacji na innych odcinkach brzegu przepust powinien być równy długości fali, jeśli bowiem jest mniejszy, nie ma cyrkulacji wody pomiędzy konstrukcją a brzegiem (np. wybrzeże Rimini, przepusty do 40 m, gdzie plaża jest wąska, a dno wyściela gromadzący się muł), – gęste sytuowanie ostróg, które zupełnie zatrzymają przepływ wody pomiędzy plażą a progami, zwłaszcza wzdłuż brzegu, – ilość planowanego osadu do refulatu (233 m3 na 1 m.b. brzegu) oraz wysokość planowanej po refulacji plaży (maks. 2,44 m n.p.m.) są zbyt małą wartością dla realnego i występującego podczas sztormu napływu o wysokości do 3,5 m i rozmywania plaży po poprzedniej refulacji, sytuowanej również na rzędnej do 2,5 m n.p.m., – mała wysokość progów (0,7 m pod poziomem morza), która ułatwia zbyt swobodny przepływ wody ponad nimi podczas spiętrzeń sztormowych (lustro wody będzie ponad 2 m nad progiem, nie wyhamuje fali, choć takie zadania mają progi podwodne). Będzie to powodowało odpływ osadu z plaży w trakcie spiętrzenia, takie zjawisko występowało na odcinku z waweblokami, które wystawały 1 m nad lustro wody, a podczas sztormu woda przepływała swobodnie ponad nimi, wynosząc osad w podbrzeże. Skutki tej inwestycji dla brzegu omawianego obszaru to m.in.: – progi zatrzymają falowanie do brzegu w okresie średniego poziomu wody, co zahamuje dopływ osadu i nie pozwoli na odbudowę plaży (i rozwój efektu tombolo), – w trakcie spiętrzeń sztormowych woda ponad progami będzie dochodzić do zrefulowanej plaży i podnóża ścianek szczelnych, zabierając stopniowo osad i wynosząc go poza progi, – refulat ponownie będzie miał zbyt niską rzędną (maks. 2,44 m n.p.m.), co spowoduje zatapianie podczas spiętrzeń (poziom wody do 3,5 m n.p.m.), – od strony morza pogłębianie będzie intensywniejsze niż dotychczas, co może spowodować destabilizację progów i wzmożony transport osadu piaszczystego przykrywającego glinę, tak jak uprzednio wawebloków, które stopniowo „tonęły” w podłożu, – gęsto wbite ostrogi zatrzymają przepływ wody wzdłuż brzegu – transport osadu, a więc nie będzie naturalnej cyrkulacji dążącej do okresowej obudowy plaż (w czasie wiosenno-letnim), w tym wymiany wody tracącej właściwości fizykochemiczne z powodu użytkowania przez turystów, – nie będzie dostaw osadu o parametrach typowych dla plaż nadmorskich, a gromadzącym się osadem będzie bardzo drobny piasek i muł, co spowoduje obniżenie parametrów odpornościowych na erozję oraz ogólnej jakości dna – wypłycenie, zamulenie (jak w jeziorach, gdzie przepływ jest mniejszy, a dominuje tylko sedymentacja, w tym organogeniczna); osad taki podczas spiętrzeń sztormowych będzie szybko wymywany, 27 – niemożliwa stanie się kąpiel, ponieważ będzie zbyt płytko, a dno zrobi się muliste (jak zaobserwowano na Rimini), – dno może być martwe, pozbawione organizmów żywych, co zuboży siedliska podwodne, – po silnych sztormach refulat z plaży może zostać zabrany lub przemieszczony pod wodę, tuż przed progiem lub poza nim, a brak cyrkulacji w okresach „spokojnego” falowania uniemożliwi jego odtworzenie; plaża będzie niska i podmokła (niemożliwe stanie się „plażowanie”), – plaża nie odbuduje się po spiętrzeniu sztormowym z powodu braku cyrkulacji wzdłuż brzegu (ostrogi) i do brzegu (progi ze zbyt wąskim przepustem), – na odcinku, gdzie występuje wydma nieosłonięta opaską, nie będzie ona odbudowywana z braku osadu, a w trakcie spiętrzeń sztormowych będzie dalej erodowana (odcinek 332 km), – walor krajobrazowy wybrzeża ponownie zostanie obniżony przez kolejny obiekt hydrotechniczny, ograniczający „plażowanie” oraz kąpiele. DYSKUSJA I WNIOSKI Nie ulega wątpliwości, że kolejne zabiegi ochrony nadbrzeży i brzegu w Kołobrzegu są niezbędne w celu zatrzymania postępującej erozji. Planowana inwestycja łączy budowę wzdłużbrzegowego falochronu segmentowego z progiem podwodnym na długości 3 km. Tak długi odcinek i łączony zabieg ochrony nie spełni jednak oczekiwań inwestycyjnych. Wiąże się to ze specyfiką konstrukcji, uniemożliwiającą swobodny dopływ osadu w okresie spokojnego stanu morza, a jednocześnie wzmagającą jego odpływ podczas spiętrzeń sztormowych. Obniżony zostanie również komfort wypoczynku na plaży i kąpieli przy brzegu. Rys. 4. Bilans procentowy osadu od ostatniej refulacji (09.2005) na odcinku 100 m szerokości plaży, profil P4 (rys. 3) Fig. 4. The sediment volume balance in percents from last nourishment (09.2005), on the distance of 100 m beach width, profile P4 (Fig. 3) 28 29 Rys. 5. Morfologia brzegu i modelowe jej zmiany na osi ostrogi nr 18: A – dotychczasowe zmiany na profilu od ostatniej refulacji w 2005 r., B – planowana refulacja i objętość materiału na 1 m.b. brzegu, C – model zmian rzeźby po wystąpieniu 3-4 spiętrzeń sztormowych z poziomem wody ponad 1,5 m od średniego Fig. 5. The coast morphology and model of it changes on the crossection of the groyn no. 18: A – so far changes since last nourishement in 2005, B – planned nourishment and sand volume per 1 m of coast width, C – the model of relief changes after occurrence of 3-4 storm surges with water level over 1.5 m amsl Zmiany te nie będą jednakowe na całym 3 km odcinku brzegu. Uzależnione jest to od ilości osadu na dnie obecnie oraz od wyjściowych warunków morfodynamicznych. W rejonie zachodnim plaże są szersze, a w podbrzeżu występuje osad piaszczysty zatrzymywany przez konstrukcje mola. Tam po wykonaniu omawianego zabiegu plaże zostaną zachowane. Pomiędzy Morskim Okiem a ośrodkiem Arka plaże zanikają, a podbrzeże dochodzące do podnóża opaski pokrywa glina. Na tym odcinku w okresie 1990-2000 odłożono do 478 tys. m3 piasku (Gawlik 2006). W 2000 roku refulowano 80 tys. m3 (Dziedzic 2003), po czym – po spiętrzeniach sztormowych z jesieni i zimy 2001 roku od 2003 roku plaże były ponownie rozmyte i pokryte żwirem. We wrześniu 2005 roku na tym odcinku znów odłożono około 150 tys. m3 w rejonie tzw. Szańca Wschodniego (Dziedzic 2005). Ostatni refulat plaży został rozmyty w trakcie dwóch spiętrzeń sztormowych z poziomem morza 1,5 m ponad średni (listopad 2006 roku i luty 2007 roku), a plaża nie została odbudowana przez kolejne 3 lata (por. rys. 5A). W efekcie silnych spiętrzeń sztormowych woda przelewała się przez posadowione tu w podbrzeżu wawebloki (profil 4), a cała refulowana plaża została rozmyta, tracąc do 150% uprzednio odłożonego materiału (rys. 4). Po wykonaniu najnowszej refulacji, towarzyszącej całej inwestycji, zmiany w rzeźbie plaży będą największe, podobne do uprzednio obserwowanych (Łabuz, Łuczyńska 2010). Po omawianym spiętrzeniu ubyło do 78 m3 osadu na metr bieżący plaży na szerokości 30 m od podnóża opaski. Obecnie w tym samym miejscu będzie odłożonych około 83 m3 osadu, a do samego progu łącznie 233 m3, z czego tylko 127 m3 będzie tworzyło plażę ponad lustrem wody (rys. 5B). Należy podkreślić, że od momentu wykonania dokumentacji inwestycyjnej, zakładającej odłożenie wspomnianego osadu i podniesienie plaży do rzędnej 2,44 m n.p.m., dno w tym miejscu obniżyło się prawie o metr i ubyło kolejnych 20 m3 osadu na 1 m.b. brzegu. Tak więc inwestor powinien odłożyć więcej osadu niż jest planowane, by zachować ustaloną wysokość plaży. Przy założeniu, że spiętrzenia w Kołobrzegu nie wystąpią przez 2-3 lata, dno za progami w tym rejonie wypłyci się, wypełniając osadem, a plaża zostanie obniżona w wyniku użytkowania turystycznego. Z kolei po 3-4 spiętrzeniach sztormowych woda będzie przelewać się swobodnie ponad progami, rozmywając osad z refulowanej plaży do wysokości co najmniej 3 m n.p.m., z tego powodu ulegnie ona obniżeniu lub zupełnemu rozmyciu (rys. 5C). Schemat rozmycia na planowanej ostrodze nr 18 powstał na podstawie obliczeń dotychczasowego obniżania się plaży i ubytku osadu w tym miejscu w ciągu ostatnich 10 lat. W rezultacie zmiany spowodują zatracenie zaplanowanego w projekcie stanu brzegu. Cała inwestycja będzie jednocześnie silne oddziaływać na środowisko naturalne – niszcząc denne siedliska organizmów, podnosząc temperaturę wody i zmieniając parametry uziarnienia osadu. Ponadto gęste posadowienie ostróg uniemożliwi cyrkulację wody przy średnich stanach morza i osadzanie osadu. Podobne działanie miały dotychczasowe wawebloki ograniczone ostrogami z gwiazdobloków, gdzie z powodu braku cyrkulacji osad był tylko wynoszony podczas spiętrzeń, a nie był odkładany w okresach spokojnego falowania. Właściwym rozwiązaniem wydaje się zastosowanie progów podwodnych (jak planowane) w odstępach równych długości fali na Bałtyku (60-80 m, nie 30-40 m) oraz 30 posadowienie ostróg rzadziej (tylko na środkowej osi długości progu), co umożliwiłoby dostawy osadu pomiędzy progami i rozwój plaż na zasadzie efektu tombolo na osi ostróg. Tak działa większość tego typu obiektów na świecie. Ponadto refulowana plaża powinna mieć wyższą rzędną w celu ochrony przed ponadprzeciętnymi spiętrzeniami sztormowymi. L I T E R AT U R A Basiński T., Pruszak Z., Tarnowska M., Zeidler R., 1993: Ochrona brzegów morskich, Gdańsk Bohdziewicz L., 1963: Przegląd budowy geologicznej i typów polskich wybrzeży. W: Materiały do monografii polskiego brzegu morskiego, Geologia i zagadnienia pokrewne 5, red. A. Mielczarski, Gdańsk-Poznań, s. 10-42 Boniecka H., 2006: Warunki hydrometeorologiczne i zalecenia do projektowania. W: Przyszłość ochrony polskich brzegów morskich, red. R. Dubrawski, E. Zawadzka, Gdańsk, s. 68-90 Dziedzic W., 2003: Hydrotechniczne metody ochrony brzegów morskich wybrzeża środkowego Bałtyku. W: Geologia i geomorfologia Pobrzeża i południowego Bałtyku 5, red. W. Florek, Słupsk, s. 197-202 Dziedzic W., 2005: Zagrożenia i ochrona brzegu morskiego Wybrzeża Środkowego w pracach Urzędu Morskiego w Słupsku w latach 2005-2006, Czas Morza 3 (24), s. 7-10 Ebersole B.A., Neilans P.J., Dowd M.W., 1996: Beach-Fill Performance at Folly Beach, South Carolina (1 Year After Construction) and Evaluation of Design Methods, Journal of Shore and Beach 64 Gawlik W., 2006: Wzrost poziomu morza a strefa brzegowa i jej ochrona. W: Przyszłość ochrony polskich brzegów morskich, red. R. Dubrawski, E. Zawadzka, Gdańsk, s. 159-192 Lamberti A., Zanuttigh B., 2005: An integrated approach to beach management in Lido di Dante, Italy, Estuarine Coastal and Shelf Science 62 (3), s. 441-451 Łabuz T.A., 2003: Antropopresja w środowisku wydm nadmorskich dużej miejscowości na przykładzie Kołobrzegu. W: Człowiek w środowisku przyrodniczym – zapis działalności, red. J. Waga, K. Kocel, Sosnowiec, s. 119-124 Łabuz T.A., 2005: Procesy deflacji wydm nadmorskich w rejonie Kołobrzegu – studium przypadku. W: Geologia i geomorfologia Pobrzeża i południowego Bałtyku 5, red. W. Florek, Słupsk, s. 155-168 Łabuz T.A., 2009: The West Pomerania coastal dunes – alert state of their development, Z. Dt. Ges. Geowiss. 160/2, s. 113-122 Łabuz T.A., Łuczyńska K., 2010: Wpływ betonowych elementów typu waweblok na przebudowę plaży oraz ich skuteczność w ochronie wschodniej części brzegu w Kołobrzegu. W: Geologia i geomorfologia Pobrzeża i południowego Bałtyku 8, red. W. Florek, Słupsk, s. 63-83 Łuczyńska K., 2007: Wpływ budowli hydrotechnicznych na rozwój plaży wybranego odcinka brzegu w rejonie Kołobrzegu, Uniwersytet Szczeciński, Szczecin, praca magisterska niepublikowana Marcinkowski T., Ossowski K., 2004: Falochrony, progi podwodne oraz zjawiska hydrodynamiczne w akwenach chronionych, Inżynieria Morska i Geotechnika 6, s. 317-321 Sorenson R.M., 1997: Basic Coastal Engineering, New York Warunki zamówienia dot. pełnienia usług nadzoru inwestorskiego przy projekcie Odbudowa i rozbudowa umocnień brzegu morskiego w Kołobrzegu, km 3330,4-333,4, 2009: Urząd Morski w Słupsku, Słupsk, załącznik nr 12 31 Zawadzka E., 2005: Morfodynamika brzegu i przybrzeża w rejonie Kołobrzegu. W: Geologia i geomorfologia Pobrzeża i południowego Bałtyku 6, red. W. Florek, Słupsk, s. 217-245 Zeidler R.B., Wróblewski A., Miętus M., Dziadziuszko Z., Cyberski J., 1995: Wind, wave and storm surge regime at the Polish Baltic coast. W: Polish coast past, present and future, red. K. Rotnicki, Journal of Coastal Research, Special Issue 22, s. 33-55 The potential impact on the coast changes of the planned alongshore underwater breakwaters and groynes in Kołobrzeg town SUMMARY In this work are presented conclusions of the field studies over coastline development under new investment – underwater breakwaters (started 10.2010, finished 03.2012) in Kołobrzeg town. Previously in the town were used many kinds of coastal measures, also with waveblocks (done in 1994) and nourishment (done last time in 09.2005). Investigations based on the profiles along the coast show that this is still not working. The idea of the new underwater waterbreakers is to protect nourished beach and to stop sand erosion. But author is sure that it will not work because of characteristics of construction – to long waterbreaker, with to narrow space for water inflow with additional groins stopping alongshore transport and coast rebuild. The nourished beach will be washed off due to high water in period of strong storm surges. And during calm situations shallow shore will fill up by mud that will exclude bathing and swimming, and may kill bottom habitats. Tomasz Arkadiusz Łabuz Zakład Geomorfologii Morskiej Instytut Nauk o Morzu Uniwersytet Szczeciński ul. Mickiewicza 18 70-383 Szczecin [email protected] 32
