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

1. А.Ш.Хабидов, К.В.Марусин и Е.А.Федорова ИВЭП СО РАН МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР ИВОДОХРАНИЛИЩ

2. МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР ИВОДОХРАНИЛИЩ 2 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 ИВОДОХРАНИЛИЩ 3 (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 ассоцииро- ванные с ней склоновые процессы – оползни, обвалыи 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 ИВОДОХРАНИЛИЩ 4 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 ИВОДОХРАНИЛИЩ 5 - 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 ИВОДОХРАНИЛИЩ 6 3) Участки побережий водоема, где ведется строительство или эксплуатируются берего-защитные 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 ИВОДОХРАНИЛИЩ 7 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 ИВОДОХРАНИЛИЩ 8

9. МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР ИВОДОХРАНИЛИЩ 9

10. МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР ИВОДОХРАНИЛИЩ 10 Технические характеристики мобильного аппаратного комплекса мониторинга: i. Метеорологические характеристики атмосферы: температура воздуха: диапазон измеряе-мых величин -10оС÷40оС, точность – не ниже ± 0.1оС; атмосферное давление: диапазон измеря-емых 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 сине-зеленных водорослей.

11. МОНИТОРИНГ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ, ОЗЕР ИВОДОХРАНИЛИЩ 11 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 Argusvideomonitoringsystem, разработанная в CoastalImagingLab, OregonStateUniversity, США . Argusvideomonitoringsystem в Нидерландах

12. 12 Благодарю за внимание!