css templates ...................................................................................................................................................................โครงสร้างรุกล้ำชายฝั่ง

โครงสร้างรุกล้ำชายฝั่ง

(Coastal Structures)

         สิ่งก่อสร้างหลายประเภทถูกสร้างขึ้นตามแนวชายฝั่ง ท่าเรือและปากแม่น้ำต่างๆ โครงสร้างเหล่านี้ล้วนมีผลกระทบโดยตรงต่อกระบวนการเปลี่ยนแปลงชายฝั่ง โดยไปเปลี่ยนทิศทางกระแสน้ำชายฝั่งและน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งทำให้เกิดการกัดเซาะหรือการทับถมของตะกอนชายฝั่ง

          โครงสร้างเหล่านี้อาจจำแนกออกเป็นสามกลุ่ม คือ (1) โครงสร้างที่ตั้งฉากกับแนวชายฝั่ง (2) โครงสร้างที่ถูกสร้างขึ้นนอกชายฝั่งและขนานกับแนวชายฝั่ง และ (3) โครงสร้างที่สร้างบนชายหาดและขนานกับชายฝั่ง

       กลุ่มแรก ได้แก่ เขื่อนดักทรายหรือรอ(groin) เพื่อให้ฝั่งมีเสถียรภาพโดยการชะลอการเคลื่อนที่ของทรายชายหาด และเขื่อนกันทรายและคลื่น (jetty) สำหรับท่าเรือและปากร่องน้ำ เพื่อใช้ป้องกันท่าเรือจากการกระทำของคลื่น และป้องกันร่องน้ำสำหรับการเดินเรือจากคลื่นและการทับถมของตะกอนทรายในร่องน้ำ นอกจากนี้ยังบังคับให้ปากแม่น้ำไม่เกิดการเคลื่อนย้าย

          กลุ่มที่สองประกอบด้วย เขื่อนกันคลื่น(breakwater) เพื่อใช้ลดพลังงานคลื่นซึ่งอาจมีทั้งประเภทสันเขื่อนแบบจมหรือแบบโผล่พ้นน้ำ

ในกลุ่มสุดท้าย ได้แก่ กำแพงตลิ่งแบบแนวดิ่ง (seawall) และแบบเอียง (revetment) ที่สร้างติดกับฝั่งหรือบนหาดทราย เพื่อป้องกันฝั่งจากการปะทะของคลื่น

 

รูปที่ 1 ผลกระทบจากโครงสร้างที่ตั้งฉากกับแนวชายฝั่ง (a) โคร้างสร้างเดี่ยว  (b) โครงสร้างชุด 

 

          ในที่นี้จะกล่าวถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งก่อสร้างเหล่านี้กับกระบวนการเปลี่ยนแปลงของชายหาด รายละเอียดในการออกแบบและการใช้งานศึกษาได้จาก U.S. Army Coastal Engineering Research Center (1973) และจากรายงานการออกแบบโครงการชายฝั่งต่างๆของ U.S. Army Corps of Engineers 

          รูปที่ 1a แสดงรูปร่างของชายฝั่งที่เปลี่ยนไปเมื่อมีโครงสร้างชายฝั่งถูกสร้างตั้งฉากกับฝั่ง และคลื่นกระทำเป็นมุมเอียงกับแนวชายฝั่ง ต่อมาไม่นานจะเกิดการสะสมของตะกอนทรายด้านเหนือเขื่อนที่จุด A  (upcoast) กระแสน้ำ rip จะไหลเลาะไปตามโครงสร้างด้านเหนือเขื่อนและนำทรายไปตกตะกอนบริเวณจุด B ขณะที่บริเวณด้านท้ายเขื่อน (downcoast) ที่จุด C ชายหาดจะถูกกัดเซาะในอัตราเร่งและพยายามปรับตัวเองให้ขนานกับแนวสันคลื่นที่มากระทำ ซึ่งเป็นไปตามการหักเหและเลี้ยวเบนของคลื่นชายฝั่งที่เกิดขึ้น ตะกอนบางส่วนสามารถไหลอ้อมผ่านโครงสร้างไปได้ซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ คือ ความยาวของโครงสร้างนั้น ความพรุนของวัสดุ ความชันของหาดและความลึกที่คลื่นแตก ปัจจัยเหล่านี้เป็นตัวกำหนดการเคลื่อนที่ของตะกอน ซึ่งใช้พิจารณาผลกระทบของโครงสร้างต่อรูปแบบของชายฝั่ง

          ตามปกติแล้ว ทิศทาง ความสูงและคาบคลื่นจะเปลี่ยนไปตลอดเวลา ดังนั้นความสมดุลระหว่างการกระทำของคลื่นกับการวางตัวของแนวชายฝั่งไม่เคยคงที่ ชายหาดจะค่อยๆปรับตัวอย่างต่อเนื่องกับการเปลี่ยนไปของคุณลักษณะของคลื่น  อย่างไรก็ตามถ้าคลื่นหลักมาจากทิศทางใดทิศทางหนึ่ง แนวชายฝั่งที่เกิดขึ้นจะคล้ายกับที่แสดงในรูปที่ 1 ในขณะที่คลื่นในทิศทางอื่นจะพัดพาให้ตะกอนสะสมตัวเล็กน้อยที่ด้านท้ายของโครงสร้างที่จุด D ซึ่งจะคงอยู่เช่นนั้นโดยเฉพาะกับโครงสร้างมีความยาวมาก

         เมื่อมีการสร้าง jetty ท่าเรือหรือปากแม่น้ำ แนวชายฝั่งจะมีรูปร่างอย่างเช่นแสดงในรูปที่ 1a ตะกอนบางส่วนที่เคลื่อนผ่าน jetty ไปจะถูกกระแสน้ำพัดพาให้ออกสู่ทะเลลึก หรืออาจเข้าไปตกตะกอนอยู่ในปากแม่น้ำหรือท่าเรือ

         วิธีที่นิยมใช้ในการป้องกันการพังทลายของฝั่งหรือเพิ่มตะกอนให้กับชายหาดที่ถูกกัดเซาะ คือการสร้างรอหลายๆตัวให้ตั้งฉากกับชายฝั่ง (รูปที่ 1b) ซึ่งมันจะดักตะกอนที่ถูกพัดพามาตามชายฝั่ง หรือใช้ร่วมกับการเติมทรายให้แก่ชายหาดที่มีปัญหา ชุดของรอควรถูกสร้างขึ้นทีละแนว โดยเริ่มที่รอแนวท้ายสุดก่อน แล้วจึงเพิ่มขึ้นเมื่อทรายถมเต็มรอตัวแรกนั้น แต่ถ้าหากรอทั้งชุดถูกสร้างขึ้นพร้อมกันจะพบว่า รอตัวแรกด้านเหนือสุดของชุดรอจะถูกทับถมก่อนด้วยทรายจนเต็ม ขณะที่ชายฝั่งระหว่างรอตัวอื่นๆจะถูกกัดเซาะและเปลี่ยนแปลงไปตามทิศทางคลื่นที่มากระทำ ซึ่งต้องรอจนกว่าทรายเต็มรอตัวแรก ทรายจึงเคลื่อนมาถมชายฝั่งของรอตัวถัดไป พึ่งระลึกว่าการกระทำเช่นนี้จะเกิดการกัดเซาะอย่างรุนแรงที่ด้านท้ายของชุดรอตัวสุดท้าย นอกจากนี้ชุดรอไม่สามารถป้องกันชายฝั่งระหว่างที่เกิดพายุได้เพราะทรายจะถูกหอบออกสู่ทะเลลึก 

         สัดส่วนระหว่างระยะห่างกับความยาวของรอที่นิยมใช้กันมีค่าอยู่ระหว่าง 1.5:1 และ 4:1 โดยทั่วไปรอจะถูกสร้างจนถึงจุดที่คลื่นแตกเมื่อเกิดพายุ และระดับสันของรอจะสูงเท่ากับระดับของสันทรายชั้นใน การออกแบบต้องคำนึงถึงพิสัยของคลื่นรายปีที่มากระทำและทำนายรูปร่างของชายฝั่งที่จะเกิดขึ้น ข้อควรระวังคือ ฐานของรอที่ชายฝั่งทั้งสองด้านต้องไม่ถูกกัดเซาะ โดยเฉพาะเมื่อแรกสร้างรอขึ้นและยังไม่มีตะกอนตกสะสมที่จุด A ในรูปที่ 1b หรือเมื่อมีการกัดเซาะอย่างรุนแรงที่ด้านท้ายของรอตัวสุดท้ายที่จุด B ในรูปที่ 1b 

รูปที่ 2  รอชุดที่ Eastbourne Beach ประเทศอังกฤษ  

 

รูปที่ 3  การเปลี่ยนแปลงชายหาดที่ Santa Monica รัฐแคลิฟอร์เนีย 

 

         รูปที่ 3 แสดงผลกระทบของเขื่อนกันคลื่นที่ถูกสร้างขนานกับแนวชายฝั่งที่เมือง Santa Monica รัฐแคลิฟอร์เนียในปี 1933-34 (Handin และ Ludwick, 1950)  โดยเขื่อนกันคลื่นมีความยาว 610 ม ห่างจากชายฝั่ง 610 ม อยู่ที่ความลึก 8.5 ม สังเกตว่าแนวชายหาดตอบสนองต่อเขื่อนกันคลื่น โดยการเคลื่อนที่สุทธิของตะกอนตามแนวชายฝั่งไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ในอัตราเฉลี่ย 270,000 ลบ.หลาต่อปี คลื่นที่ปะทะกับเขื่อนกันคลื่นจะเลี้ยวเบนเข้าสู่ด้านหลังของเขื่อน เป็นเหตุให้เกิดการตกตะกอนของทรายในลักษณะของ tombolo ด้านหลังของเขื่อน  เนื่องจากการลดลงของพลังงานคลื่นที่ชายฝั่ง การสำรวจระหว่างปี 1933-48 พบว่ารูปร่างของชายหาดเปลี่ยนแปลงไป โดยที่ความลึก 8 เมตรยังไม่มีการเปลี่ยนแปลงมากนัก  ขณะที่ชายฝั่งด้านเหนือของโครงสร้างมีหาดทรายงอกขึ้นเป็นแนวยาว เม็ดทรายชายฝั่งทางทิศใต้ของเขื่อนกันคลื่นถูกพบว่ามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง median ค่อนข้างคงที่ และเพิ่มขนาดขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงปลายของเขื่อนกันคลื่น และที่ด้านหลังของเขื่อนกันคลื่นขนาดของทรายลดลงอย่างรวดเร็ว จนมีขนาดเล็กที่สุดของตะกอนชายฝั่งในบริเวณนั้น

 

รูปที่ 4  แสดงทางเข้าของท่าเรือ Channel Islands Harbor รัฐแคลิฟอร์เนียซึ่งมีการเลี้ยวเบนและการตกตะกอนของทรายที่ด้านหลังของเขื่อนกันคลื่น 

 

         ในบางพื้นที่มีการสร้างเขื่อนคลื่นสั้นๆหลายๆตัวที่ขนานกับชายฝั่งเพื่อป้องกันการกัดเซาะฝั่ง ระยะห่างระหว่างเขื่อนกันคลื่นมีไว้เพื่อให้พลังงานคลื่นผ่านไปสู่ด้านหลังของเขื่อนได้ เพื่อลดการเกิด tombolo และเพิ่มการไหลเวียนของน้ำด้านหลังเขื่อ 

         เขื่อนกันคลื่นบางแห่งถูกสร้างให้สันเขื่อนอยู่ใกล้เคียงหรือต่ำกว่าระดับน้ำทะเลปานกลาง เขื่อนในลักษณะนี้ยอมให้พลังงานคลื่นบางส่วนข้ามไปได้ หรือเกิดเป็นคลื่นขบวนใหม่เมื่อข้ามสันเขื่อน แม้กระนั้นการตกตะกอนยังคงเกิดขึ้นที่ด้านหลังของเขื่อน และจะมีการเคลื่อนที่ของตะกอนบางส่วนไปตามแนวชายฝั่ง ข้อควรระวังสำหรับโครงสร้างแบบนี้ คืออาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อการเดินเรือได้

 

รูปที่ 5  การสร้างกองหินสำหรับเพิ่มเสถียรภาพของชายฝั่ง 

 

         Silvester และ Ho (1974) แนะนำให้สร้างเขื่อนกันคลื่นให้เป็นเสมือนโขดหิน (headland) เพื่อให้ทรายก่อตัวเป็นรูปโค้งในลักษณะของอ่าวรูปเปลือกหอย (evenulate) ดังแสดงในรูปที่ 5 จะเห็นว่าแนวชายฝั่งปรับตัวให้ตั้งฉากกับทิศทางของคลื่นที่ด้านหลังของเขื่อนซึ่งเกิดจากการหักเหและการเลี้ยวเบน ถ้ามีปริมาณตะกอนชายฝั่งมากเพียงพอหรือเขื่อนกันคลื่นถูกสร้างไว้ใกล้กับชายฝั่ง จะได้แนวชายฝั่งรูปโค้งเปลือกหอยที่คงตัว มิฉะนั้นแล้วจะต้องสร้างหาดเทียมขึ้นมาช่วย  ประสิทธิผลที่ได้จากวิธีนี้คือ ทำให้พลังงานคลื่นที่เข้าสู่ฝั่งแผ่กระจายออกมีค่าต่ำสุด ที่ชายฝั่งด้านเหนือและด้านหลังของเขื่อน 

         กำแพงตลิ่งแบบแนวดิ่งและแบบเอียง เป็นโครงสร้างที่ถูกสร้างบนชายหาดหรือฝั่ง เพื่อป้องกันการปะทะของคลื่นและการโถมตัวของคลื่นจากพายุ  กำแพงตลิ่งแนวดิ่งมักมีความหนามากเพื่อป้องกันคลื่นขนาดใหญ่ และสำหรับกำแพงตลิ่งเอียงจะ เป็นเสมือนเกราะป้องกันฝั่งจากคลื่นขนาดปานกลาง เช่น ชายฝั่งที่เป็นอ่าว เป็นต้น

         กำแพงตลิ่งแนวดิ่งและเอียงล้วนมีผลกระทบต่อชายฝั่ง ชายหาดที่อยู่ด้านหน้าของกำแพงจะถูกกัดเซาะอย่างต่อเนื่องจนเข้าสู่สมดุลใหม่ ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพคลื่นลม รูปทรงของโครงสร้าง ปริมาณตะกอนที่ให้แก่พื้นที่นั้น การตะกรุยดินที่ฐานของโครงสร้างจะรุนแรงยิ่งขึ้นจากการสะท้อนของคลื่นที่กำแพงนั้น กำแพงแนวดิ่งจึงมักมีหินทิ้งด้านหน้าเพื่อป้องกันความเสียหายของส่วนฐาน และฐานของโครงสร้างต้องถูกฝั่งในพื้นให้มีความลึกเพียงพอ หรืออาจทำเป็นแบบผนังพืด(cutoff wall) 

         ถ้ามันถูกสร้างยื่นล้ำไปในชายหาด มันจะประพฤติคล้ายแหลมยื่นซึ่งจะดักทรายส่วนหนึ่งไว้ที่ด้านเหนือของกำแพง และจะเกิดการกัดเซาะรุนแรงที่ด้านท้าย การเลือกสร้างกำแพงตลิ่งจึงต้องให้ส่วนปลายทั้งสองด้านของกำแพงยึดกับชายฝั่ง ที่สามารถต้านทานการกัดเซาะได้ หรือต้องป้องกันโดยโครงสร้างที่ไม่ทำให้เกิดการกัดเซาะที่ปลายกำแพง

                 

==================================

 

สัณฐานของหาดทราย

นิยามและกระบวนการของชายฝั่ง

สัณฐานของหาดทราย

กระแสน้ำเลียบชายฝั่ง

การเลี้ยวเบนของคลื่น

การหักเหของคลื่น

โครงสร้างรุกล้ำชายฝั่ง

ทรายชายหาด

การเคลื่อนที่ของตะกอนทรายชายฝั่ง

ภูมิสัณฐานและระบบการเคลื่อนที่ของตะกอนทรายชายฝั่ง

เนินทรายชายฝั่ง

การเติมทรายและการถ่ายเททราย