การกัดเซาะชายฝั่งเป็นปัญหาที่พบในหลายพื้นที่ทั่วโลก ซึ่งคุกคามโครงสร้างพื้นฐาน แหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติ และชุมชนชายฝั่ง เพื่อรับมือกับปัญหานี้ มีการพัฒนากลยุทธ์การป้องกันในรูปแบบต่างๆ ตั้งแต่โครงสร้างทางวิศวกรรม ไปจนถึงแนวทางที่อิงกับธรรมชาติและคำนึงถึงสิ่งแวดล้อมมากขึ้น หนึ่งในแนวทางแบบหลังนี้ คือ ระบบลดระดับน้ำใต้ชายหาด (Beach Dewatering Systems: BDS) หรือที่บางครั้งเรียกว่า ระบบระบายน้ำชายหาด ซึ่งถือเป็นเทคนิคใหม่ที่มีความน่าสนใจ และยังไม่เคยเกิดขึ้นในประเทศไทย
ระบบ BDS โดยทั่วไปประกอบด้วยการติดตั้งท่อระบายน้ำหลายเส้น โดยใช้ท่อพลาสติกชนิดที่น้ำสามารถซึมผ่านได้ วางขนานไปกับแนวชายฝั่งในบริเวณที่น้ำทะเลขึ้นถึงและไหลกลับ (intertidal หรือ wave uprush zone) โดยปกติแล้วท่อเหล่านี้จะถูกฝังลึกลงไปใต้ผิวชายหาดประมาณ 1.0 ถึง 2.0 เมตร
แนวคิดพื้นฐานของ BDS คือ การลดระดับน้ำใต้ดินของชายหาดลง เพื่อปรับเปลี่ยนกลไกการทำงานร่วมกันระหว่างการซัดขึ้นของคลื่น การไหลกลับของน้ำใต้คลื่น การไหลของน้ำใต้ดิน และการเคลื่อนย้ายตะกอนในบริเวณแนวซัด (swash zone) ซึ่งเป็นบริเวณที่น้ำทะเลขึ้นและลงสลับกันคลุมผิวหน้าชายหาด วัตถุประสงค์หลักของระบบคือการสร้างสภาพแวดล้อมชายหาดที่ “แห้ง” มากขึ้น โดยเชื่อว่าสภาวะแบบนี้จะลดโอกาสที่ตะกอนทรายจะเกิดการฟลูอิดไดซ์ (fluidization) หรือกลายเป็นของเหลว ทำให้ชายหาดมีความมั่นคงเพิ่มขึ้น
กลไกดังกล่าวคาดว่าจะเกิดขึ้นจากการที่น้ำทะเลสามารถซึมผ่านหน้าชายหาดได้มากขึ้นในช่วงคลื่นซัดขึ้น และมีปริมาณน้ำรวมถึงตะกอนที่ถูกพากลับลงทะเลในช่วงคลื่นไหลกลับลดลง แม้แนวคิดที่ว่าชายหาดที่แห้งกว่าจะมีความมั่นคงมากกว่าจะฟังดูสมเหตุสมผลในทางทฤษฎี แต่การแปลงแนวคิดนี้ให้ได้ผลอย่างสม่ำเสมอและคาดการณ์ได้ในพื้นที่ชายฝั่งที่มีลักษณะแตกต่างกัน ยังคงเป็นความท้าทาย เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างระดับน้ำใต้ดินที่ลดลงกับกระบวนการซับซ้อนของพลศาสตร์คลื่นและการเคลื่อนย้ายตะกอนในแนวซัดนั้น ซับซ้อนเกินกว่าจะอธิบายได้ด้วยโมเดลง่าย ๆ ว่า “ยิ่งแห้งยิ่งดี” ซึ่งเป็นปัจจัยหนึ่งที่อธิบายถึงผลการใช้งานในภาคสนามที่ยังมีความหลากหลาย
ระบบระบายน้ำใต้ชายหาด (BDS) ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเข้าไปปรับเปลี่ยนกระบวนการปฏิสัมพันธ์ทางไฮโดรไดนามิกที่ซับซ้อนในบริเวณแนวซัด (swash zone) ซึ่งเป็นจุดที่คลื่นซัดขึ้น คลื่นไหลกลับ และน้ำใต้ดินภายในชายหาดมีผลต่อกันอย่างใกล้ชิด
ในช่วงคลื่นซัดขึ้น (wave uprush) แผ่นน้ำที่เคลื่อนที่เข้าหาชายฝั่งจะพุ่งชนหน้าชายหาด หากชายหาดถูกระบายน้ำจนระดับน้ำใต้ดินลดลง ปริมาณและอัตราการซึมผ่านของน้ำทะเลเข้าสู่ชั้นทรายก็จะเพิ่มขึ้น การซึมผ่านที่เพิ่มขึ้นนี้คาดว่าจะช่วยลดพลังงานส่วนเกินของคลื่นที่อาจสะท้อนกลับ และส่งเสริมให้ตะกอนแขวนลอยมีโอกาสตกทับถมมากขึ้น บางงานวิจัยเสนอว่า การซึมผ่านที่ดีขึ้น โดยเฉพาะในระบบที่มีความสามารถในการระบายน้ำสูง อาจช่วยให้ตะกอนแขวนลอยเคลื่อนเข้าหาฝั่งได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม มีข้อสังเกตในบางกรณีว่าผลที่เกิดขึ้นโดยตรงต่ออัตราการเคลื่อนย้ายตะกอนเข้าฝั่งในช่วง uprush อาจไม่เด่นชัดเท่าที่คาดหวัง
ในช่วงคลื่นไหลกลับ (wave backwash) น้ำที่ซัดขึ้นมาก่อนหน้านี้จะไหลกลับลงสู่ทะเล บนชายหาดที่ระดับน้ำใต้ดินถูกลดลง น้ำบางส่วนจากคลื่นที่ซัดขึ้นจะซึมลงชั้นทรายไปแล้ว จึงเหลือน้ำน้อยกว่าที่จะไหลกลับ ส่งผลให้ปริมาณน้ำของ backwash ลดลง ซึ่งคาดว่าจะช่วยลดศักยภาพในการพาตะกอนออกสู่ทะเล อย่างไรก็ตาม แม้ปริมาณน้ำจะลดลง ความเร็วของน้ำที่ไหลกลับก็ยังคงสูงได้ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ทำให้น้ำเร่งตัวตามความลาดของชายหาด และอาจยังคงมีการเคลื่อนย้ายตะกอนออกทะเลอยู่บ้าง
ท้ายที่สุด ความสมดุลระหว่างการเคลื่อนย้ายตะกอนในช่วงคลื่นซัดขึ้นและไหลกลับจะเป็นตัวกำหนดว่าชายหาดจะมีแนวโน้มทับถมหรือถูกกัดเซาะ ระบบ BDS จึงมุ่งปรับสมดุลนี้ไปในทิศทางที่ส่งเสริมการทับถม โดยลดศักยภาพการกัดเซาะของ backwash และอาจช่วยเพิ่มผลของการตกตะกอนในช่วงคลื่นซัดขึ้น
