Некоторые аспекты проекта по восстановлению пляжей в Одессе

Некоторые аспекты проекта по восстановлению пляжей в Одессе
В 2007 г. голландской компанией Ван Оорд был реализован уникальный для Черного моря проект по восстановлению песчаных пляжей в Одессе. Фирма Ван Оорд является одной из старейших и крупнейших компаний в мире, работающих в сфере дноуглубления и морского строительства. Основанная в 1968 г. голландским инженером, компания превратилась в фирму, которая осуществляет проекты любой сложности и любого масштаба в любой точке земного шара. Компания предлагает своим клиентам комплексные решения их проблем — от кульмана вплоть до завершения проекта. Инновационное мышление привело фирму Ван Оорд к настоящему лидирующему положению в мире морских подрядчиков.
На счету компании такие проекты, как создание искусственных пальмовых островов в Дубае, дноуглубление крупнейших портов в мире, работы по прокладке подводных трубопроводов. Штат компании насчитывает более 3000 сотрудников, а количество собственных судов приближается к 150.
В данной статье будет подробно освещена история проблемы эрозии берега в Одессе и описан сам ход реализации проекта восстановления пляжей.
С самого момента своего основания в 1794 г. генерал-майором Иосифом Дерибасом жители нового города под названием Одесса столкнулись с вопросами эрозии береговой черты. Несмотря на удобное расположение порта внутри Одесской бухты, само поселение располагалось на возвышенности, склоны которой были сформированы глинами. Береговая же черта города преимущественно состояла из выходов известняковых пород и не имела натурального песчаного пляжа.
В результате подобного геологического строения склоны города были подвержены постоянной эрозии и оползням.
Так продолжалось до 60-х годов прошлого века, когда проблема стала приобретать особо острый характер.
В конце 50-х годов 20 века было принято решение реализовать грандиозный проект по созданию искусственных берегозащитных сооружений по всему побережью Одессы. Изначально проект имел 3 фазы, но только 2 были реализованы, а третья так и осталась на бумаге из-за распада СССР.
Уникальный для своего времени проект предусматривал создание полосы песчаных пляжей протяженностью около 11 км и шириной не менее 40 м по всему побережью Одессы. При этом, для уменьшения скорости эрозии пляжей была предусмотрена система подводных волноломов, устанавливаемых в районе 4-метровой изобаты, и система поперечных траверсов, доходящих до волнолома. Волнолом состоял из сборных железобетонных блоков, уложенных в траншею глубиной 1 м, высотой 3—4 м, весом около 100 т каждый. Впоследствии были дополнительно установлены более короткие буны. Верхний край самого волнолома находился на глубине около 50—60 см. За подводным волноломом был устроен пляж шириной, приблизительно, 30—40 м и высотой около +2 м к многолетнему среднему уровню моря. Вплоть до 1985 г. проводились регулярный ремонт и дополнительная подпитка пляжей, после чего финансирование этих работ было прекращено.
Следует отметить, что даже сегодня подобное решение является одним из наиболее удачных с точки зрения соотношения цена/качество. Однако подобное решение не выдерживает никакой критики с точки зрения экологии и циркуляции воды внутри ячеек.
Кроме того, нужно отметить, что в рамках проекта была создана система по сбору и отводу грунтовых вод со склонов, представляющая собой комбинацию продольных и поперечных штолен. Для представления о масштабах проекта можно отметить, что зайдя в штольню, например, на Ланжероне, можно выйти из нее в районе 16 станции большого фонтана, т.е. на расстоянии более 10 км.
Строительство берегоукрепительных сооружений и устройство пляжей были разделены на 2 этапа. На 1 этапе в 1960—1965 гг. была обустроена северная часть с бунами №№ 1—20 (от Ланжерона до Аркадии). Первые подпитки пляжей были выполнены в 1964—1970 гг.
На 2 этапе, проходившем в 1980—1985 гг., были устроены буны №№ 1—18а в южной части Одессы (от Аркадии до Черноморки), однако, вероятно, их строительство было начато ранее, так как первые подпитки были сделаны уже в 1970—1986 гг.
Всего было намыто около 1,6 млн м3 песка, который привозился с Одесской банки. Для сооружения волнолома бетонные конструкции устанавливались с помощью плавкранов. Для намыва песка применялись самоотвозные землесосы. В те годы применялась следующая технология работ: песок брался с Одесской банки, доставлялся к район намыва, землесосы швартовались к специально установленным бетонным блокам весом по 100 т каждый, после чего песок подавался на берег по эстакаде. Очевидно, что подобный метод работ отличала низкая скорость и высокая трудоемкость операций. Вместе с тем, работы были успешно завершены, что позволило резко замедлить процессы береговой эрозии. Другим важным аспектом создания системы берегозащиты явилось появление великолепных песчаных пляжей, что впоследствии превратило Одессу в один из главных курортов на юго-западе СССР. Хочется особо подчеркнуть тот факт, что первичной была берегозащита, а не рекреация, как это принято считать сегодня.
Однако, в виду несовершенства конструкции, потери песка составили более чем 3% в год, как планировалось изначально.
К сожалению, каждое сооружение имеет свой срок эксплуатации, что, в равной мере, относится и к искусственным песчаным пляжам. И поэтому в начале 21 века существующие пляжи Одессы были, в значительной степени, разрушены. Частично это было вызвано также практически полным отсутствием средств на ремонт и содержание конструкций и сооружений. Это привело к резкому ускорению эрозийных процессов, постоянной необходимости в дорогостоящем ремонте подпорной стенки и, конечно, к снижению туристической привлекательности города.
В некоторых местах ширина пляжей сократилась до 10 м, местами вода плескалась под самой подпорной стенкой.
В 2004 г. Одесским ГИК совместно с фирмой Ван Оорд были начаты работы по проекту ПЕСП, направленные на изучение возможности и целесообразности восстановления пляжей города. Проекты ПЕСП — это проекты технической помощи правительства Королевства Нидерланды Украине, которые частично финансируются за счет грантов правительства. Подобный грант был получен компанией Ван Оорд для проведения исследования в Одессе. Кроме того, частично работы были оплачены самим Одесским ГИК, а также фирмой Ван Оорд. Хочется особо отметить поддержку и энтузиазм городских властей в ходе реализации проекта. Особо необходимо отметить помощь и поддержку мэра города Эдуарда Гурвица, который с первого момента являлся сторонником восстановления и возрождения пляжей города.
Проект позволил получить сведения о характеристиках окружающей среды, необходимые для анализа процессов в прибрежной зоне. К ним относятся данные об уровнях моря, батиметрия, волновые и ветровые условия, характер течений, физико-механические свойства грунтов, данные о глобальных климатических изменениях и т.д.
В рамках проекта Одесской компанией Проектгидрострой был выполнен промер глубин, а также предоставлена дополнительная релевантная информация. Исторические данные о берегозащитной системе города были предоставлены мэрией Одессы.
Специалистами компании Ван Оорд были классифицированы все секции пляжа с точки зрения потенциальной стабильности.
В общем случае был сделан вывод, что система берегоукреплений, состоящая из траверсов и подводных волнорезов, продолжает выполнять свои функции. Однако в некоторых местах необходим ремонт берегозащитных конструкций.
Было проанализировано и влияние подводного волнолома.
Подводный волнолом вряд ли влияет на низкие волны. Однако высокие волны (которые вызывают перемещение отложений) значительно уменьшаются. Например, волна высотой 2 м перед стенкой со стороны моря уменьшается только до 1,1 м на обращенной к берегу стороне волнолома.
В общем случае были выявлены следующие основные причины разрушения пляжей:
Пляжи вдоль Одесского побережья сплошь искусственные. Постепенно (и особенно в штормовых условиях) песок уносился над вершиной подводного волнолома. Волнолом препятствует возврату отложений.
В местах, где вообще нет подводного волнолома, описанный выше процесс будет происходить еще быстрее.
Подводный волнолом является средством предотвращения потерь песка в сторону моря. При повреждении подводного волнолома он утрачивает свои функции и предполагается, что будут иметь место потери отложений.
Пляжные секции стабилизируются с помощью ограждающих траверсов и подводного волнолома. В случае, когда длина ограждающего мола достаточна, флуктуации положения береговой линии будут происходить без потери отложений вокруг головной части ограждающей буны (или через подводный волнолом). Когда ограждающие буны слишком коротки, отложения уносятся из пляжной системы. Это можно наблюдать как постепенное отступление береговой линии.
Во всем мире климат изменяется. Средний уровень моря растет, и штормовые условия становятся более тяжелыми. В Одесском порту уровень моря измеряется в течение длительного времени. В период с 1960-х годов по 2005 г. уровень моря поднялся приблизительно на 20 см.
Были определены требования к поперечному сечению пляжей, которые отличаются в зависимости от предназначения пляжа — рекреация или берегозащита. Проведена оценка влияния предназначения пляжа на его жизненный цикл. Методы математического моделирования были применены для определения жизненного цикла пляжей, а также возможного влияния дополнительных защитных сооружений, таких как траверсы и Т-образные траверсы. Было предложено 6 различных схем восстановления пляжей, которые отличались как по предназначению пляжей (рекреация или берегозащита), так и по конструкции дополнительных защитных сооружений. Проведена оценка необходимых затрат на содержание, сроков работ и объемов песка. Начальная ширина пляжей принята равной 40 м.
Предложены альтернативы по строительству новых, дополнительных защитных сооружений. Выполнен концептуальный дизайн подобных сооружений из природного камня, что является наиболее экономичным решением
Особенно хочется отметить тот факт, что в ходе реализации проекта была составлена математическая модель каждой из секций пляжей. По результатам моделирования были даны рекомендации по каждой из секций пляжа.
Морфологический анализ береговой черты позволил также понять основные механизмы эрозии пляжей и, как следствие, метода борьбы с эрозией.
В декабре 2006 г. компания Ван Оорд представила результаты своего исследования Одесским городским властям.
Исследование, выполненное фирмой Ван Оорд, позволило сделать однозначный вывод о возможности и целесообразности восстановления пляжей. Кроме того, был определен и примерный объем песка, необходимый для выполнения работ.
Т.о., в начале 2007 г. городские власти Одессы и лично мэр Эдуард Гурвиц начали работы по подготовке тендера на выполнение работ по восстановлению пляжей.
Одновременно был инициирован тендер на разработку проекта работ.
К сожалению, крайне неэффективная и непродуманная схема государственных закупок не позволила провести тендер в срок. Это было связанно с необходимостью получения необходимых документов в Тендерной палате Украины. Несмотря на все усилия участников торгов, а также из-за на высокой стоимости навязываемых тендерной палатой услуг, не все участники торгов смогли подготовить требуемый пакет документов, и торги были перенесены.
Перенос торгов поставил саму реализацию проекта в 2007 г. под вопрос из-за крайне малого срока выполнения работ, которые следовало завершить до периода осенних штормов.
И снова следует подчеркнуть последовательную позицию городских властей, которые сделали все возможное для того, чтобы работы были выполнены в 2007 г.
Здесь следует отметить, что пляжи — это не только место отдыха, но гидротехнические берегозащитные сооружения, которые к 2007 г. были существенно разрушены. Этим и можно объяснить желание властей города отремонтировать и восстановить пляжи до начала зимних штормов. Думаю, что нужно особо отметить данный момент, т.к. без работ по намыву пляжей значительная часть береговой черты города (особенно в районе 10—18 станций фонтана) была бы сильно повреждена в зимний период, что привело бы к ускорению эрозии склонов и вызвало необходимость в дорогостоящем ремонте берега.
В результате, в самые сжатые сроки одесской фирмой Проектгидрострой был подготовлен проект. Сам конкурс на проведение работ был выигран фирмой Ван Оорд. Думаю, что подобный исход торгов был прогнозируемым, т.к. наша компания к тому моменту обладала наиболее полной и исчерпывающей информацией об условиях работы в Одессе, а современный флот судов разного размера позволил предложить наиболее эффективную технологию выполнения работ и привлечь судно оптимального размера. Кроме того, важен и тот уникальный опыт, который был накоплен фирмой Ван Оорд за последние годы в ходе создания гигантских пальмовых островов в Персидском заливе.
Выполнение проекта
Для реализации работ по намыву песка фирмой Ван Оорд был мобилизован самоотвозный трюмный землесос Хэм-316. Кроме того, дополнительно был мобилизован плавучий пульпопровод длиной около 600 м и диаметром 800 мм. Данный пульпопровод собирается из секций плавучих труб диаметром до 2 м и выполнен из резин специальных типов. Это обеспечивает его плавучесть.
Особо необходимо остановиться на специфике работы в Одессе. При кажущейся простоте и относительно небольших объемах намыва работы в Одессе поставили целый рад сложных и противоречивых задач.
Первое: чем больше судно, тем дешевле, в общем случае, стоит намыв одного кубометра грунта. Вместе с тем, побережье Одесской бухты отличается относительно малыми глубинами, что затрудняет применение крупных судов. Достаточно сказать, что в некоторых местах 10-метровая изобата находится на расстоянии более 1200 метров от берега. Данная проблема характерна и для источника песка — Одесской банки. Так, глубины в северной части составляют лишь около 8 м. Таким образом, фирма Ван Оорд столкнулась с выбором использовать крупное судно и усложнять технологию работ или использовать более мелкий землесос. В результате, после проведения дополнительных промеров, было решено использовать самоотвозный землесос средних размеров.
Второе: наличие подводного волнолома, отстоящего от берега на 80—120 м. Недостаточная глубина над волноломом всего около 60 см не позволяет завести плавучий пульпопровод непосредственно на берег, а достаточно высокая дистанция до берега требует дополнительных устройств для рефулирования песка.
В результате было принято решение разместить специальный понтон в районе волнолома, на котором было установлено специально сконструированное сопло, которое позволило подавать песок непосредственно на берег путем рефулирования (rainbowing).
В качестве понтона был использован плавкопер, арендованный у компании Черномортехфлот. Там же были взяты и буксиры сопровождения.
В общем, схема работ выглядела следующим образом:
Песок берется на Одесской банке и доставляется в трюме землесоса к месту намыва. Землесос подключается к плавучему пульпопроводу и подает под большим давлением пульпу, которая через сопло, расположенное на понтоне, рефулируется непосредственно на берег. После подачи песок равномерно распределялся по пляжу с помощью бульдозеров и экскаваторов. Сам пульпопровод перемещался буксирами к новой точке намыва за то время, пока землесос грузился на подводной банке. При ясной погоде данная схема организации работ позволила практически полностью избежать простоев судна, а значит снизить стоимость работ.
Надо также отметить, что подача методом рефулирования (rainbowing) имела еще один плюс. Одновременно формировался и подводный откос новых пляжей. Это позволило сократить энергию волн, выкатывающихся на новые пляжи, т.к. часть ее гасилась подводным склоном.
Предложенная схема работ позволила найти необходимый компромисс и обеспечивала намыв около 6000 м3 песка за одну ходку. Продолжительность круга составляла около 6 часов. При этом, за счет современного оборудования, время погрузки и выгрузки составляло около 80 минут на каждую операцию.
К сожалению, как показала практика, данная схема была не лишена недостатков. Арендуемый понтон оказался совершенно непригоден для работы при волнении. Качка понтона вызывала большие динамические нагрузки на участок пульпопровода, расположенный на нем. Это приводило к необходимости останавливать работы уже при незначительном волнении.
Кроме того, относительно большая осадка понтона и малые глубины перед волноломом создавали опасность повреждения понтона во время волнения, что приводило к необходимости отводить понтон мористее.
В общей сложности подобные задержки составляли до 30% времени.
Попытка дополнительно мобилизовать понтон из Европы была отвергнута из-за продолжительности таможенных формальностей, а также необоснованно высокой стоимости временного ввоза оборудования в Украину.
Однако, несмотря на указанные трудности, проект был успешно завершен, хотя и несколько позднее, чем планировалось.
При этом было намыто 435000 м3 песка, что позволило создать около 8 га новых пляжей. Было восстановлено около 8 км береговой черты.
Нужно отметить, что изначально исходный проект предусматривал намыв около 850 тыс. м3 песка. Подобный объем позволил бы восстановить все без исключения пляжи города. Однако жизнь вносит свои коррективы, и на проведение работ была выделена фиксированная сумма, что позволило оплатить лишь намыв указанного объема песка. При оценке того, насколько эффективным был намыв такого объема, нужно учесть, что суммарно в 60—80-х гг. 20 века было намыто 1600000 м3 песка. При этом, намыв происходил с нуля и пляжи только создавались. Сегодня мы говорим о ремонте уже существующих пляжей. Т.о., очевидно, что намыв примерно полумиллиона кубических метров песка оказал существенное влияние на пляжи города и позволил не только восстановить их до проектных величин, но и улучшить некоторые из них. Так, например, ширина пляжа Ланжерон составила более 50 м. Пляж на 15 станции большого фонтана был полностью разрушен до начала работ (глубина возле подпорной стенки была около 1 метра), а по их окончании ширина пляжа составила около 40 м.
Т.о., выполненные работы позволяют утверждать, что намыв пляжей с помощью самоотвозного землесоса является единственно возможной опцией при проведении масштабных работ. Действительно, использование судна типа Хэм 316 с вместимостью хоппера около 10000 м3 позволяет намывать до 20000 м3 в день. При этом не создается нагрузка на транспортную инфраструктуру города. Достаточно представить, что при подвозе песка грузовым транспортом для намыва 500000 м3 необходимо около 71000(!) ходок грузовиков. Очевидно, что, не говоря о транспортном коллапсе, все дороги города будут нуждаться в ремонте по окончании проекта.
Еще одним важным преимуществом использования современных судов является экологическая чистота доставляемого песка. Например, в Одессе песок брался с Одесской банки с расстояния около 17 миль от берега. При этом вначале компанией Ван Оорд был снят верхний слой песка с морского дна, а непосредственно на пляжи доставлялся песок, добытый с глубины более одного метра ниже уровня дна. Т.о., можно утверждать, что привезенный песок является экологически чистым, свободным от любых техногенных загрязнений.
К сожалению, в Украине сегодня нет компаний, которые могли бы выполнить данные работы собственными силами. Имеющиеся суда вместимостью около 1000 м3 имеют низкую скорость погрузки и выгрузки и позволяют намывать не более 2000 м3 песка в сутки при аналогичных условиях. Кроме того, малые суда более подвержены влиянию плохой погоды и соответственно будут иметь больше простоев по метеоусловиям. А низкая вместимость ведет к более высокой стоимости доставки 1 куб. м грунта. Нет в стране и плавучих пульпопроводов.
Таким образом, единственной альтернативой проведения подобных работ является привлечение крупных зарубежных компаний, которые обладают не только соответствующим оборудованием, но и обширным опытом подобных работ. Кроме того, опыт, например, фирмы Ван Оорд, говорит о том, что наличие разнообразного оборудования позволяет реализовывать подобные проекты в практически любых условиях.
В заключение хочется отметить, что проект, реализованный в Одессе, является ярким примером того, что целеустремленность и последовательность действий городских властей позволяют реализовывать столь масштабные начинания в непростых экономических условиях настоящего времени. Уверен, что подобный проект, совместно реализованный фирмой Ван Оорд и Одесским ГИК, позволит не только возродить и приумножить славу Южной Пальмиры, но сможет послужить прекрасным примером для реализации в других регионах.
Тыныныка И.В., директор Украинского филиала
Van Oord Dredging and Marine Contractors b.v.