กำแพงกันคลื่นควรสูงเท่าไหร่?

ในการออกแบบกำแพงกันคลื่นป้องกันชายฝั่งให้ได้ความสูง (Crest Height) ที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการกัดเซาะพื้นที่ด้านใน สิ่งสำคัญคือจะต้องพิจารณาความสูงของคลื่นที่อาจซัดข้ามโครงสร้าง (Overtopping) เป็นหลัก ซึ่งค่าความสูงของสันโครงสร้าง โดยทั่วไปมักจะกำหนดจากปัจจัยหลัก ๆ ได้แก่

  1. ระดับน้ำทะเลสูงสุด (High Water Level)
    • ต้องนำระดับน้ำขึ้นสูงสุด (Highest Astronomical Tide) หรือ Storm Surge (กรณีมีพายุหรือระดับน้ำหนุน) มาพิจารณา เพื่อดูว่าน้ำทะเลจะขึ้นมาสูงสุดที่ระดับใด สำหรับพื้นที่ที่มีพายุรุนแรงหรือคลื่นลมแรง ควรเผื่อระดับน้ำหนุนช่วง Storm Surge เพิ่มจากระดับน้ำขึ้นปกติ
  2. ข้อมูลคลื่นออกแบบ (Design Wave Condition)
    • ควรคำนวณคลื่นออกแบบจากข้อมูลความสูงคลื่น (Wave Height) คาบคลื่น (Wave Period) และทิศทางของคลื่น ที่สถาบันหรือหน่วยงานทางสมุทรศาสตร์เก็บข้อมูลไว้ หรือข้อมูลจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ โดยนิยมใช้คลื่นที่มีคาบการเกิดซ้ำ (Return Period) ตามระดับความเสี่ยงที่ยอมรับได้ เช่น 25 ปี 50 ปี หรือ 100 ปี เพื่อความปลอดภัยของโครงสร้างในระยะยาว
  3. ความลาดชันและหน้าตัดของโครงสร้าง (Cross Section & Slope)
    • ความลาดความชัน (Slope) ของกำแพงมีผลอย่างมากต่อการซึมซับพลังงานคลื่นและการเกิด Overtopping โดยหลักการ ยิ่งโครงสร้างชัน คลื่นจะวิ่งขึ้น (Run-up) ได้สูง
  4. การคำนวณระดับ Wave Run-up
    • ตัวเลขที่ใช้ในการกำหนดความสูงของโครงสร้าง คือค่า “ระดับคลื่นซัดขึ้นสูงสุด” หรือ Run-up (R_u) ซึ่งคำนวณโดยอาศัยสมการเชิงประจักษ์ (Empirical Formula) ตามมาตรฐานสากล เช่น CIRIA Rock Manual, USACE Coastal Engineering Manual (CEM) และ Van der Meer โดยที่การคำนวณจะคำนึงถึง คุณสมบัติของคลื่น (Hs, T), ความชันโครงสร้าง (α), ความหนาแน่นของวัสดุเรียงหิน และอื่นๆ
  5. การกำหนดความสูงสันโครงสร้าง (Crest Freeboard)
    • หลังจากทราบค่าคลื่นซัดขึ้น (R_u) ที่ระดับน้ำทะเลสูงสุดแล้ว จะต้องเผื่อ Freeboard (ระยะยกสูงเหนือ R_u) เพิ่ม เพื่อจำกัดปริมาณน้ำล้น (Overtopping Discharge) ไม่ให้เกินค่ามาตรฐานที่ยอมรับได้ โดยในบางโครงการอาจอนุญาตให้มี Overtopping ได้บ้างในกรณีที่ด้านหลังโครงสร้างยังมีพื้นที่รับน้ำ หรือไม่มีสิ่งก่อสร้างที่เสียหายง่าย แต่หากต้องการป้องกัน 100% (zero or near-zero overtopping) ก็ต้องเพิ่ม Freeboard ให้สูงขึ้น

โดยทั่วไปแนวทางปฏิบัติจะเริ่มจากการคำนวณ Wave Run-up บนหน้าตัดโครงสร้างที่กำหนด จากนั้นเผื่อ Freeboard เพื่อให้ปริมาณน้ำที่ข้ามโครงสร้างสอดคล้องกับระดับความเสี่ยงที่ยอมรับได้ จึงได้ความสูงที่เหมาะสมในการป้องกันการกัดเซาะพื้นที่ด้านในอย่างมีประสิทธิภาพ