الانجراف الساحلي الطويل

كان تآكل السواحل وانتقال الرواسب معروفًا منذ القدم، لا سيما في المناطق التي تشهد تغيرات جذرية في الشواطئ. إلا أن هذه الملاحظات المبكرة كانت في معظمها قصصية. فقد لاحظ الصيادون والبحارة والسكان المحليون أن الرمال والحصى تتحرك على ما يبدو على الشواطئ، لكنهم لم يفهموا آلية ذلك تمامًا. وبسبب محدودية المعرفة العلمية آنذاك، كانت هذه الظاهرة مثيرة للاهتمام، ولكنها لم تكن مفهومة تمامًا.

بدأ البحث المنهجي في العمليات الساحلية، بما في ذلك تلك المسؤولة عن الانجراف الساحلي، في منتصف القرن التاسع عشر عندما حاول العلماء تفسير عمليات حركة الرواسب على طول السواحل. ومن أوائل هذه النظريات تلك التي اقترحها المهندس الفرنسي جان باتيست فورييه والجيولوجي الأيرلندي روبرت ماليت . درسوا حركة الأمواج ونقل الرواسب؛ إلا أنه في ذلك الوقت، لم يكن مصطلح "الانجراف الساحلي" قد ظهر بعد. وبدلاً من ذلك، انصبّ التركيز الرئيسي على فهم عمليات الأمواج وتأثيرها على إعادة تعليق الرمال والحصى وحركتها. كان هذا الموضوع ذا أهمية بالغة لأنه ساعد في تفسير السمات المورفولوجية لأي ساحل. ومع ذلك، ورغم تغطية جوانب كثيرة، لم تكن الأهمية الكاملة لهذه الآليات قد اتضحت تمامًا بعد.

في السنوات الأولى من القرن العشرين، أصبح تفسير الانجراف الساحلي أكثر دقةً بفضل علماء المحيطات ومهندسي السواحل. فقد أدركوا أن زاوية اقتراب الأمواج من الساحل ذات أهمية قصوى في نقل الرواسب. وأدى ذلك إلى تطوير مفهوم "التيارات الساحلية"، التي بدورها تنقل الرواسب على طول الساحل. وأصبحت هذه التيارات تُعرف بأنها العامل الرئيسي للانجراف الساحلي. ومن المفاهيم المهمة التي برزت خلال هذه الفترة مفهوم "الشاطئ المتوافق مع الانجراف". وقد فسّر هذا المفهوم كيفية تشكّل الشواطئ نتيجةً لاتجاهات الرياح والأمواج السائدة، حيث يحدث الترسيب على أحد جانبي الشاطئ، بينما يحدث التعرية على الجانب الآخر. ومع أن الآليات أصبحت أكثر وضوحًا، إلا أن العلاقة المتبادلة بين القوى المؤثرة ظلت تُشكّل تحديًا كبيرًا لمن يحاولون إدارة السواحل.

تأخذ العديد من الحسابات في الاعتبار العوامل التي تُنتج الانجراف الساحلي. وهذه الصيغ هي:

1. صيغة بيجكر (1967، 1971)
2. صيغة إنجيلوند وهانسن (1967)
3. معادلة أكيرز ووايت (1973)
4. صيغة بايلارد وإنمان (1981)
5. معادلة فان راين (1984)
6. صيغة واتانابي (1992) ^{[ 3 ]}

تُقدّم هذه المعادلات رؤيةً مختلفةً للعمليات التي تُولّد الانجراف الساحلي. وتشمل العوامل الأكثر شيوعًا التي تُؤخذ في الاعتبار في هذه المعادلات ما يلي:

• النقل المعلق والنقل على حمولة السرير
• الأمواج، على سبيل المثال، الأمواج المتكسرة والأمواج غير المتكسرة
• القص الناتج عن الأمواج أو التدفق المرتبط بالأمواج. ^{[ 3 ]}

يلعب الانجراف الساحلي دورًا كبيرًا في تطور الخط الساحلي ، إذ أن أي تغيير طفيف في كمية الرواسب أو اتجاه الرياح أو أي عامل ساحلي آخر قد يُحدث تغييرًا جذريًا في الانجراف الساحلي، مما يؤثر على تكوين وتطور النظام الشاطئي أو شكله. ولا تحدث هذه التغييرات نتيجة عامل واحد ضمن النظام الساحلي، بل هناك العديد من التغيرات التي قد تطرأ عليه والتي قد تؤثر على توزيع الانجراف الساحلي وتأثيره. ومن هذه التغيرات:

1. التغيرات الجيولوجية، مثل التعرية، وتغيرات الشاطئ الخلفي، وظهور الرؤوس الأرضية.
2. التغير في القوى الهيدروديناميكية، على سبيل المثال التغير في حيود الموجة في بيئات الرؤوس الأرضية والضفاف البحرية.
3. التغيير في التأثيرات الهيدروديناميكية، على سبيل المثال تأثير مداخل المد والجزر الجديدة والدلتا على الانجراف.
4. تغييرات في ميزانية الرواسب، على سبيل المثال تحول خطوط الشواطئ من الانجراف إلى محاذاة المد والجزر، واستنفاد مصادر الرواسب.
5. التدخل البشري، على سبيل المثال حماية المنحدرات، والحواجز المائية، وحواجز الأمواج المنفصلة. ^{[ 2 ]}

تأخذ ميزانية الرواسب في الاعتبار مصادر الرواسب ومصارفها داخل النظام . ^{[ 4 ]} يمكن أن تأتي هذه الرواسب من أي مصدر، ومن أمثلة المصادر والمصارف ما يلي:

• الأنهار
• البحيرات الشاطئية
• مصادر تآكل الأراضي
• مصادر اصطناعية، مثل التغذية
• المصارف الاصطناعية، على سبيل المثال التعدين/الاستخراج
• النقل البحري
• ترسب الرواسب على الشاطئ
• أخاديد عبر الأرض

ثم تدخل هذه الرواسب إلى النظام الساحلي وتُنقل بفعل التيارات البحرية. ومن الأمثلة الجيدة على عمل ميزانية الرواسب والتيارات البحرية معًا في النظام الساحلي، الشعاب الرملية عند مداخل الجزر ، والتي تخزن الرمال المنقولة بفعل التيارات البحرية. ^{[ 5 ]} وإلى جانب تخزين الرمال، قد تنقل هذه الأنظمة الرمال أو تتجاوزها إلى أنظمة شاطئية أخرى، ولذلك تُعدّ أنظمة الشعاب الرملية عند مداخل الجزر مصادر ومصارف جيدة لميزانية الرواسب. ^{[ 5 ]}

يتوافق ترسب الرواسب على امتداد خط الساحل مع فرضية النقطة الصفرية ؛ حيث تحدد قوى الجاذبية والقوى الهيدروليكية سرعة ترسب الحبيبات في توزيع رواسب متدرجة نحو البحر. يحدث الترسب على طول الشاطئ في منطقة ارتداد بزاوية تتراوح بين 90 و80 درجة، لذا يُعرض بزاوية قائمة مع خط الموجة.

تتشكل الألسنة الرملية عندما يمر التيار الساحلي بنقطة (مثل مصب نهر أو منطقة عودة) حيث لا يتطابق اتجاه التيار السائد مع خط الشاطئ. ^{[ 6 ]} بالإضافة إلى اتجاه التيار السائد، تتأثر الألسنة الرملية بقوة التيار الناتج عن الأمواج، وزاوية الموجة ، وارتفاع الأمواج القادمة. ^{[ 7 ]}

تُعدّ الألسنة الرملية من التضاريس الأرضية التي تتميز بسمتين رئيسيتين، أولاهما المنطقة الواقعة عند الطرف المواجه للتيار أو الطرف القريب (هارت وآخرون، 2008). يرتبط هذا الطرف القريب باليابسة باستمرار (ما لم ينقطع) وقد يُشكّل حاجزًا طفيفًا بين البحر ومصب النهر أو البحيرة الشاطئية (يُسمى "بيريسيب " في التراث الروسي لعلم شكل الأرض ). أما السمة الثانية المهمة للسان الرملي فهي الطرف المواجه للتيار أو الطرف البعيد، وهو منفصل عن اليابسة، وقد يتخذ في بعض الحالات شكلًا معقدًا يشبه الخطاف أو منحنى، نتيجة لتأثير اتجاهات الأمواج المتغيرة. ^{[ 8 ]}

على سبيل المثال، تشكل لسان نيو برايتون الرملي في كانتربري، نيوزيلندا، نتيجةً لانجراف الرواسب على طول الشاطئ من نهر وايمكاري شمالاً. ^{[ 6 ]} ويشهد هذا النظام اللساني حاليًا حالة توازن، ولكنه يمر بمراحل متناوبة من الترسيب والتعرية.

تتصل أنظمة الحواجز باليابسة من كلا الطرفين القريب والبعيد، وتكون عادةً أوسع ما يكون عند الطرف المواجه للتيار. ^{[ 9 ]} قد تُحيط أنظمة الحواجز هذه بنظام مصب نهري أو بحيرة شاطئية، مثل بحيرة إليسمير/تي وايورا المُحاطة بلسان كايتوريتي أو هابوا التي تتشكل عند نقطة التقاء النهر بالساحل، كما هو الحال عند مصب نهر راكايا .

يُعدّ لسان كايتوريت الرملي في كانتربري، نيوزيلندا، نظامًا رمليًا حاجزًا (يُصنّف عمومًا ضمن تعريف الحاجز، نظرًا لاتصال طرفيه باليابسة، ولكنه يُطلق عليه اسم لسان رملي) موجودًا أسفل شبه جزيرة بانكس منذ 8000 عام. وقد شهد هذا النظام العديد من التغييرات والتقلبات نتيجةً لانحراف مجرى نهر وايمكاري (الذي يتدفق الآن شمال شبه جزيرة بانكس)، والتعرية، وفترات من الظروف البحرية المفتوحة. كما شهد النظام تغييرات أخرى قبل حوالي  500 عام ، عندما شكّل الانجراف الساحلي من الطرف الشرقي لنظام "اللسان الرملي" الحاجز، الذي ظلّ قائمًا بفضل النقل الساحلي المستمر. ^{[ 10 ]}

تتراكم الرواسب في معظم مداخل المد والجزر على طول الشواطئ التي تتعرض للانجراف الساحلي، وذلك في مناطق المد والجزر. وقد تصبح دلتا الجزر متقزمة على الشواطئ المعرضة بشدة وفي المساحات الصغيرة، بينما من المرجح أن تزداد دلتا الفيضانات في الحجم عندما تتوفر مساحة في نظام خليج أو بحيرة شاطئية. ^{[ 4 ]} يمكن أن تعمل مداخل المد والجزر كمصارف ومصادر لكميات كبيرة من المواد، مما يؤثر بالتالي على الأجزاء المجاورة من الخط الساحلي. ^{[ 11 ]}

يُعدّ شكل مداخل المد والجزر عاملاً مهماً في الانجراف الساحلي: فإذا كان المدخل غير منظم، فقد تتجاوز الرواسب المدخل وتُشكّل حواجز رملية في الجزء الواقع أسفل التيار من الساحل. ^{[ 11 ]} وقد يعتمد ذلك أيضاً على حجم المدخل، وشكل الدلتا ، ومعدل الترسيب، وآلية التجاوز. ^{[ 4 ]} كما قد يؤثر تباين موقع القناة وكميتها على تأثير الانجراف الساحلي على مدخل المد والجزر.

تُعد بحيرة أركاشون في جنوب غرب فرنسا مثالاً على نظام مداخل المد والجزر، الذي يوفر مصادر ومصارف كبيرة لرواسب الانجراف الساحلي. ويتأثر تأثير هذه الرواسب على هذا النظام بشكل كبير بتغير عدد مداخل البحيرة ومواقعها. وأي تغيير في هذه العوامل قد يُسبب تآكلاً شديداً باتجاه التيار أو تراكماً كبيراً للرواسب في اتجاه التيار، مما يؤدي إلى تكوين حواجز رملية كبيرة. ^{[ 11 ]}

عندما يعترض الانجراف الساحلي عوامل طبيعية أخرى، يمكن أن يحدث ترسب كافٍ للرواسب لتشكيل بنى أرضية طويلة الأمد تمتد من الساحل. وتشبه عملية التكوين تلك التي تحدث في الجزر الحاجزة .

جزيرة كغاري هي أكبر جزيرة رملية في العالم، وتقع على الساحل الشرقي لأستراليا، وقد تشكلت نتيجة انجراف ساحلي شمالي متقطع. ^{[ 12 ]}

على مدى فترات طويلة، يمكن للرواسب العائمة أن تتسرب إلى المياه العميقة، حيث تكون الرياح والأمواج التي تدفع الانجراف الساحلي أضعف. ^{[ 13 ]} وهذا يسمح بتراكم رواسب واسعة النطاق قبالة الشاطئ، والتي تُنقل تدريجيًا عائدةً إلى الساحل مع انخفاض مستوى سطح البحر في دورات جليدية طويلة الأمد. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

الحواجز المائية هي هياكل لحماية الشواطئ، توضع على مسافات متساوية على طول الساحل لوقف التعرية الساحلية، وتعبر عمومًا منطقة المد والجزر . ولهذا السبب، تُستخدم هذه الحواجز عادةً على الشواطئ ذات صافي منخفض وانجراف ساحلي سنوي مرتفع، وذلك لاحتجاز الرواسب المفقودة في العواصف المدية وعلى امتداد الساحل. ^{[ 2 ]}

توجد العديد من الاختلافات في تصميمات حواجز الأمواج، وأكثر ثلاثة تصميمات شيوعاً تتكون مما يلي:

1. الحواجز المتعرجة، التي تعمل على تبديد التدفقات المدمرة التي تتشكل في التيارات الناتجة عن الأمواج أو في الأمواج المتكسرة.
2. الحواجز ذات الرأس على شكل حرف T، والتي تقلل من ارتفاع الموجة من خلال حيود الموجة.
3. رأس على شكل حرف "Y"، وهو نظام حاجز على شكل ذيل سمكة. ^{[ 2 ]}

تُعدّ الرؤوس الاصطناعية أيضاً من هياكل حماية الشواطئ، التي تُنشأ لتوفير قدرٍ من الحماية للشواطئ أو الخلجان. ورغم أن إنشاء هذه الرؤوس يتضمن تراكم الرواسب على الجانب المواجه للتيار من الرأس، وتآكلاً معتدلاً للطرف الآخر منه، إلا أن ذلك يُجرى بهدف تصميم نظام مستقر يسمح بتراكم المواد في الشواطئ على امتداد الساحل. ^{[ 2 ]}

يمكن أن تحدث الرؤوس الاصطناعية نتيجة للتراكم الطبيعي أو أيضاً من خلال التغذية الاصطناعية.

تُعدّ حواجز الأمواج المنفصلة هياكل لحماية الشواطئ، تُنشأ لتكوين طبقات رملية لاستيعاب انخفاض منسوب المياه أثناء العواصف. ولتحقيق ذلك، لا تتصل هذه الحواجز بخط الشاطئ، مما يسمح للتيارات والرواسب بالمرور بينها وبين الشاطئ. وينتج عن ذلك منطقة ذات طاقة أمواج منخفضة، مما يشجع على ترسب الرمال على الجانب المواجه للرياح من الحاجز. ^{[ 2 ]}

تُستخدم حواجز الأمواج المنفصلة عمومًا بنفس طريقة استخدام الحواجز المائية، وذلك لزيادة حجم المواد بين الساحل وهيكل حاجز الأمواج من أجل استيعاب ارتفاعات الأمواج الناتجة عن العواصف. ^{[ 2 ]}

يُمكن أن يُؤثر إنشاء الموانئ والمرافئ في جميع أنحاء العالم بشكلٍ خطير على المسار الطبيعي للانجراف الساحلي. ولا يقتصر تأثير الموانئ والمرافئ على تهديد الانجراف الساحلي على المدى القصير فحسب، بل يُهدد أيضًا تطور الخط الساحلي. ويتمثل التأثير الرئيسي لإنشاء ميناء أو مرفأ على الانجراف الساحلي في تغيير أنماط الترسيب، مما قد يؤدي بدوره إلى تراكم و/أو تآكل الشاطئ أو النظام الساحلي. ^{[ 2 ]}

على سبيل المثال، أدى إنشاء ميناء في تيمارو، نيوزيلندا ، في أواخر القرن التاسع عشر إلى تغيير كبير في حركة الرواسب الساحلية على طول ساحل جنوب كانتربري . فبدلاً من أن تنقل هذه الحركة الرواسب شمالاً باتجاه بحيرة وايماتايتاي، أدى إنشاء الميناء إلى منعها من الانجراف، مما تسبب في تراكمها جنوب الميناء عند الشاطئ الجنوبي في تيمارو. ونتيجة لذلك، أدى تراكم هذه الرواسب جنوباً إلى نقص الرواسب المترسبة على الساحل بالقرب من بحيرة وايماتايتاي (شمال الميناء)، مما أدى إلى انهيار الحاجز المحيط بالبحيرة في ثلاثينيات القرن العشرين، ثم اختفاء البحيرة نفسها بعد ذلك بفترة وجيزة. ^{[ 6 ]} كما هو الحال مع بحيرة وايماتايتاي، فإن بحيرة واشدايك ، التي تقع حاليًا شمال ميناء تيمارو، تتعرض للتآكل وقد تنهار في النهاية، مما يتسبب في فقدان بيئة بحيرة أخرى.

• برون، بير، محرر. (2005). تطورات هندسة الموانئ والسواحل في العلوم والتكنولوجيا . كارولاينا الجنوبية: برون، بير.
• هارت، دي إي؛ مارسدن، آي؛ فرانسيس، إم (2008). "الفصل 20: النظم الساحلية". في وينتربورن، إم؛ نوكس، جي إيه؛ مارسدن، آي دي؛ بوروز، سي (محررون). التاريخ الطبيعي لكانتربري (الطبعة الثالثة  ). مطبعة جامعة كانتربري. الصفحات 653-684 . 
• ريف، د؛ تشادويك، أ؛ فليمنج، ج (2004). الهندسة الساحلية - العمليات والنظرية وممارسة التصميم . نيويورك: سبون برس.

• كيرك، آر إم؛ لاودر، جي إيه (2000). "أنظمة البحيرات الساحلية الهامة في الجزيرة الجنوبية، نيوزيلندا". العلوم من أجل الحفاظ على البيئة . DOC 46 صفحة: 13-24 .
• ميشيل، د؛ هوا، هـ. ل. (1997). "السلوك المورفوداميكي لنظام مدخل المد والجزر في بيئة طاقة مختلطة". فيزياء وكيمياء الأرض . 22 ( 3-4 ): 339-343 . Bibcode : 1997PCE....22..339M . doi : 10.1016/s0079-1946(97)00155-9 .
• بيترسون، د؛ ديغارد، ر؛ فريدسو، ج (يوليو 2008). "نمذجة مورفولوجيا الألسنة الرملية" . هندسة السواحل . 55 ( 7-8 ): 671-684 . Bibcode : 2008CoasE..55..671P . doi : 10.1016/j.coastaleng.2007.11.009 .
• سونز، ج.م.؛ شولمايستر، ج.؛ هولت، س. (أبريل 1997). "التطور الهولوسيني لحاجز حصوي غني التغذية ومجمع بحيرة، كايتوريت "سبيت"، كانتربري، نيوزيلندا". الجيولوجيا البحرية . 26 ( 1-2 ): 69-90 . Bibcode : 1997MGeol.138...69S . doi : 10.1016/S0025-3227(97)00003-0 .