css templates .............................................................................................................................................................การเติมทรายและการถ่ายเททราย

การเติมทรายและการถ่ายเททราย

(Beach Nourishment and Sand Bypassing)

 

         การเพิ่มเสถียรภาพให้ชายฝั่งหรือชายหาดสามารถทำได้อย่างประหยัดโดยการเพิ่มทรายให้แก่บริเวณที่มีปัญหา วิธีการนี้สามารถจำแนกได้เป็นสองประเภทคือ การเติมทรายให้กับชายหาดหรือการสร้างหาดเทียม (beach nourishment) ด้วยทรายที่นำมาจากบนฝั่งหรือจากท้องทะเลนอกชายฝั่ง และการถ่ายเททราย (sand bypassing) จากแหล่งสะสมทรายที่ถูกดักไว้ตามโครงสร้างชายฝั่ง (เช่น ท่าเรือ เขื่อนกันทรายและคลื่น ฯ) วิธีการถ่ายเททราย เช่น การขุดลอกและส่งตะกอนมาตามท่อหรือการใช้เครื่องมือต่างๆ เช่น clamshell หรือ dragline ในการขุดลอกและใส่รถหรือเรือขนถ่ายซึ่งเป็นวิธีที่ไม่นิยมใช้กันมากนัก หลักการเบื้องต้นของการสร้างหาดเทียมและการถ่ายเททรายรวมทั้งเทคนิคอื่นๆถูกแสดงไว้โดย U.S. Army Coastal Engineering Research Center (1973)

           การกัดเซาะบางส่วนของชายฝั่งสามารถป้องกันได้โดยการเติมทรายให้กับชายหาดส่วนนั้น วิธีนี้ลงทุนน้อยกว่าการสร้างโครงสร้างถาวรแต่ต้องมีแหล่งให้ทรายอย่างเพียงพอ ข้อดีของการเติมทรายคือไม่เป็นอันตรายกับชายหาดที่อยู่ด้านท้ายเพราะทรายจะไปเสริมให้กับชายหาดเหล่านั้น การเติมทรายเพียงครั้งเดียวจะไม่เป็นทางแก้ปัญหาการกัดเซาะที่ถาวร จึงต้องเติมทรายอย่างสม่ำเสมอ บ่อยครั้งที่ใช้การเติมทรายร่วมกับการสร้างคันดักทรายหรือรอ หรือเขื่อนกันคลื่นนอกชายฝั่ง ซึ่งจะทำให้มีความประหยัดในการป้องกันฝั่ง นอกจากนี้การเติมทรายยังเป็นการพัฒนาชายหาดที่ไม่มีทรายธรรมชาติเพียงพอให้เป็นแหล่งพักผ่อนหย่อนใจอีกด้วย

          แหล่งที่ให้ทรายเพื่อเติมให้กับชายหาด ต้องเป็นทรายที่มีการกระจายของขนาดทรายอย่างเหมาะสมกับสภาพคลื่นลมและความลาดชันของชายหาดนั้น และแหล่งทรายต้องอยู่ใกล้กับชายหาดที่จะเติมทรายเพื่อลดค่าขนส่ง ทรายที่เติมควรเหมาะสมกับการใช้เป็นแหล่งพักผ่อนหย่อนใจและไม่เป็นปัญหาสิ่งแวดล้อม (เช่น ต้องสะอาดและขนาดไม่ใหญ่จนเกินไป และแหล่งให้ทรายต้องไม่เกิดปัญหาด้านนิเวศวิทยาอันเนื่องมาจากบริเวณที่ทำการขุดทราย แหล่งให้ทรายที่นิยมใช้กัน ได้แก่ แหล่งทรายบนฝั่ง ในอ่าวหรือทะเลสาบเปิด เนินทราย และแหล่งทรายนอกชายฝั่ง รวมทั้งแหล่งทรายที่เกิดจากธารน้ำแข็ง สันดอนทรายที่เคยเป็นชายหาดเก่า และแหล่งทรายบริเวณปากแม่น้ำหรือท่าเรือ

         ปริมาณของทรายเริ่มต้นที่ต้องเติมให้กับชายหาดจะขึ้นอยู่กับ

(1) รูปร่างของชายหาดที่ต้องการซึ่งขึ้นอยู่กับจุดประสงค์การใช้งาน (เช่น การพักผ่อน การป้องกันฝั่ง)

(2) ปริมาณที่ต้องเผื่อไว้สำหรับการกัดเซาะที่จะเกิดขึ้น และ

(3) ปริมาณที่เผื่อไว้สำหรับทรายละเอียดที่จะถูกพัดพาไปโดยคลื่นในช่วงเริ่มเติมทรายครั้งแรก

        ปริมาณการกัดเซาะชายหาดที่ยอมรับได้ขึ้นอยู่กับ อัตราการสั้นลงของหาดทราย และ ความถี่และปริมาณทรายที่จะนำมาเติมตามแผนที่กำหนดไว้  อัตราการสั้นลงของชายหาดสามารถประมาณได้จากพฤติกรรมของชายหาดในอดีต อย่างไรก็ตามชายหาดที่ถูกเติมทรายจะสั้นลงเร็วกว่า เพราะมีรูปทรงที่ยาวกว่าธรรมชาติเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าทรายที่นำมาเติมมีความละเอียดกว่าทรายตามธรรมชาติ ทั้งนี้สามารถทำให้อัตราการสั้นลงของชายหาดที่ถูกเติมทรายลดลงได้ด้วยการสร้างคันดักทราย หรือเขื่อนกันคลื่นนอกชายฝั่งเพื่อช่วยให้ชายหาดมีเสถียรภาพแต่ต้องกระทำด้วยความระมัดระวังและคำนึงถึงสิ่งแวดล้อมที่ดี

         ปัจจัยวิกฤตที่ต้องนำมาพิจารณาในการวางแผนโครงการสร้างหาดเทียม คือการหาทรายที่มีการกระจายของขนาดเหมือนกับทรายธรรมชาติของหาดเดิม เนื่องจากทรายธรรมชาติได้ถูกกัดเซาะไปจึงต้องการทรายใหม่ที่มีขนาดเท่ากับหรือใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางmedian ของทรายธรรมชาติ ในการประมาณปริมาตรทรายที่จะเติมจำเป็นต้องเผื่อไว้ โดยการสมมติว่าทรายที่เล็กกว่าทรายธรรมชาติจะถูกพัดพาไปจากหาด   James (1975) รวบรวมเทคนิคเชิงวิเคราะห์ต่างๆที่ใช้สำหรับหาปริมาตรที่ต้องเผื่อไว้  โดยอาศัยการเปรียบเทียบระหว่างการกระจายขนาดของทรายธรรมชาติกับทรายที่หาได้จากแหล่งให้ทรายต่างๆ

           โดยปกติแล้วทรายจะถูกถมลงบนผิวของชายหาดเดิมและเกลี่ยด้วยเครื่องจักร  แต่ถ้าเราทราบทิศทางการพัดพาทรายที่แน่นอน  เราสามารถถมทรายไว้ที่ด้านเหนือของหาดที่ถูกกัดเซาะ โดยกระแสน้ำจะพัดพาทรายไปตามชายฝั่งซึ่งจะประหยัดและให้ผลที่ดีกว่า แต่ต้องระมัดระวังถ้าใช้วิธีนี้กับชายหาดที่อยู่ใกล้ปากแม่น้ำหรือท่าเรือ เพราะอาจเกิดการไหลย้อนกลับของทรายเข้าสู่ปากแม่น้ำและท่าเรือได้

        วิธีการต่างๆที่ใช้ในการถ่ายเททราย (sand bypassing) จากแหล่งสะสมทรายที่อยู่ทางด้านเหนือของสิ่งก่อสร้างที่กีดขวางการเคลื่อนที่ของตะกอนชายฝั่ง เช่น เขื่อนกันทรายและคลื่น (jetty) โดยใช้เครื่องมือในการถ่ายเททราย เช่น การใช้เรือขุดและสูบทรายผ่านท่อซึ่งจะทำงานเป็นครั้งคราว หรืออาจใช้การสูบทรายผ่านท่ออย่างต่อเนื่อง ทั้งนี้ไม่จำเป็นต้องถ่ายเททรายให้บริเวณที่มีปัญหาถึงร้อยเปอร์เซ็นต์ เพราะมีการถ่ายเทของทรายตามธรรมชาติบางส่วนอยู่แล้ว ควรระวังไม่ให้เกิดการสะสมของทรายเข้าไปในท่าเรือหรือปากแม่น้ำ ในกรณีที่อัตราการเคลื่อนที่ของตะกอนส่วนใหญ่ (gross) มากกว่าอัตราการเคลื่อนที่สุทธิ (net) การออกแบบถ่ายเทปริมาณทรายเพียงแค่อัตราการเคลื่อนที่สุทธิก็พอเพียงแล้ว เพราะทรายที่สะสมอยู่ที่บริเวณด้านเหนือของโครงสร้างจะมีการเคลื่อนย้ายออกไปตามธรรมชาติเมื่อคลื่นกลับทิศทาง

        ข้อพิจารณาอื่นๆในการออกแบบระบบการถ่ายเททราย คือ

1.  อัตราการเคลื่อนที่ของตะกอนชายฝั่งมีความไม่แน่นอน อัตราสูงสุดรายวันอาจมากกว่าอัตราเฉลี่ยรายวันในรอบปีหลายเท่าตัว อัตราที่สูงๆเหล่านี้มักเกิดในช่วงที่มีพายุซึ่งมักเป็นขณะเดียวกับที่ไม่สามารถทำการถ่ายเททรายได้ ดังนั้นอาจต้องเตรียมแหล่งให้ทรายที่มีขนาดใหญ่เพื่อเก็บตะกอนและสามารถถ่ายเททรายได้อย่างต่อเนื่อง

2.  เรือขุดลอกส่วนมากมักทำงานไม่ได้เมื่อมีคลื่นลม ดังนั้นแหล่งขุดทรายควรถูกป้องกันจากคลื่น ไม่เช่นนั้นเรือขุดจะใช้ได้เฉพาะในช่วงเวลาที่คลื่นมีขนาดเล็กเท่านั้น

3.  ต้องประมาณพื้นที่ที่มีการเคลื่อนที่ของทราย เพื่อนำไปหาขนาดของแหล่งให้ทราย ขนาดของพื้นที่นี้ขึ้นอยู่กับความลาดชันของชายหาด สภาพคลื่นลม และพิสัยน้ำขึ้นน้ำลง 

รูปที่ 1 แสดงประเภทของระบบการถ่ายเททรายที่ใช้กัน วิธีที่ดั้งเดิม (รูปที่ 1a) คือการถ่ายเททรายที่สะสมอยู่ที่เขื่อนกันทรายและคลื่นโดยใช้ clamshell และรถบรรทุก หรือใช้เรือขุดดูดทรายด้วยปั๊มหอยโข่งแล้วส่งทรายผ่านท่อข้ามปากแม่น้ำ

รูปที่ 1 ระบบการถ่ายเททราย

 

สำหรับท่าเรือที่มีการสร้างเขื่อนกันทรายและคลื่นที่ทรายก่อตัวเป็นจงอยสันทรายที่ปลายเขื่อน (รูปที่ 1b) ในลักษณะเช่นนี้เขื่อนกันทรายและคลื่นและจงอยจะป้องกันคลื่นขณะที่เรือขุดทรายกำลังทำงานและการถ่ายเททราย

รูปที่ 1c แสดงระบบการถ่ายเททรายที่มีประสิทธิภาพแต่ลงทุนมาก  โดยการสร้างเขื่อนกันคลื่นนอกชายฝั่งซึ่งจะทำให้เกิดการสะสมทรายและเป็นแหล่งกำบังคลื่นลมขณะทำการขุดทราย เขื่อนกันคลื่นนี้อาจถูกสร้างขึ้นเพื่อป้องกันคลื่นบริเวณปากแม่น้ำไปในตัว

ระบบการถ่ายเททรายที่แสดงในรูปที่ 1d ประกอบด้วยฝายที่มีสันฝายอยู่ที่ระดับน้ำทะเลปานกลาง (MSL) ซึ่งสร้างขึ้นใกล้กับชายฝั่งบนเขื่อนกันทรายและคลื่นที่ทรายมาสะสม ฝายนี้วางอยู่ในตำแหน่งที่ทรายสามารถที่เคลื่อนที่ข้ามมาสู่แหล่งสะสมทรายที่ได้จัดไว้ ตัวอย่างของระบบถ่ายเททรายในลักษณะนี้ ได้แก่ ที่ South Lake Worth Inlet รัฐฟอริด้า (Watts, 1953); Santa Barbara Harbor รัฐแคลิฟอร์เนีย (Wiegel, 1959); Chamel Islands Harbor รัฐแคลิฟอร์เนีย (Herron และ Harris, 1966) และ Masonboro Inlet รัฐ North Carolina (Maynuson, 1966)

อ่านการเติมทรายชายหาดฉบับชาวบ้าน

นิยามและกระบวนการของชายฝั่ง

สัณฐานของหาดทราย

กระแสน้ำเลียบชายฝั่ง

การเลี้ยวเบนของคลื่น

การหักเหของคลื่น

โครงสร้างรุกล้ำชายฝั่ง

ทรายชายหาด

การเคลื่อนที่ของตะกอนทรายชายฝั่ง

ภูมิสัณฐานและระบบการเคลื่อนที่ของตะกอนทรายชายฝั่ง

เนินทรายชายฝั่ง

การเติมทรายและการถ่ายเททราย