เรียนรู้

ภัยพิบัติน้ำท่วม และการบรรเทา

น้ำท่วม (flood) หมายถึง ภัยพิบัติที่เกิดจากน้ำพื้นผิวมีปริมาณเกินกว่าทีร่องน้ำจะรองรับได้ ทำให้น้ำเอ่อล้นออกจากร่องน้ำ สร้างความเสียหายให้กับชีวิตและทรัพย์สินของมนุษย์ โดยภัยพิบัติน้ำท่วมนั้นเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ และส่งผลต่อแตกต่างกัน ได้แก่

1) น้ำท่วมจาก พายุฝนฟ้าคะนอง (thunder storm) ทำให้เกิดน้ำหลากจากต้นน้ำลงมาอย่างรวดเร็ว หรือเรียกว่า น้ำท่วมฉับพลัน (flash flood) แต่จะท่วมเพียง 2-3 ชั่วโมง และจะลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งน้ำท่วมรูปแบบนี้เป็นสาเหตุการเสียชีวิตโดยส่วนใหญ่

2) น้ำท่วมจากฝนตกตลอดทั้งวัน ทำให้เกิด น้ำท่วมขังในท้องถิ่น (local flood) แต่จะท่วมนานเป็นสัปดาห์ และลดลงอย่างช้าๆ

ภัยพิบัติน้ำท่วมในประเทศไทย พ.ศ. 2554

3) น้ำท่วมจาก คลื่นพายุซัดฝั่ง (storm surge) เกิดจากพายุในทะเลและหอบมวลน้ำขึ้นมาไหลหลากบนพื้นที่ใกล้ชายฝั่ง

4) สาเหตุอื่นๆ เช่น 4.1) การถล่มของก้อนน้ำแข็งและปิดกั้นธารน้ำ (glacier-jam flood) ทำให้เกิดน้ำท่วมขัง 4.2) การพังทลายของเศษตะกอนที่เคยกั้นน้ำด้านบนเอาไว้ หรือ 4.3) การก่อสร้างขวางธารน้ำไหล เป็นต้น

รูปแบบภัยพิบัติที่มักเกิดร่วมกับน้ำท่วม ตามลำน้ำช่วงต่างๆ (1-2) ภัยพิบัติเศษหินไหลหลาก (debris flow) ที่มักเกิดขึ้นในช่วงต้นน้ำ บริเวณที่ร่องน้ำไหลออกจากหุบเขาสู่ที่ราบ (3) น้ำท่วมฉับพลัน (flash flood) บริเวณจากหน้าเขาจนถึงที่ราบตอนกลางของพื้นที่ (4) การตัดสองร่องน้ำดินตลิ่งที่มักเกิดขึ้นบริเวณกลางน้ำโดยเฉพาะพื้นที่คันน้ำคงสวัสดิ์ห้าน้ำท่วมขังที่เกิดขึ้นบริเวณกลางน้ำบริเวณที่ราบน้ำท่วมถึงและหก ภัยพิบัติ (ย่อม) ความสกปรกบริเวณชายหาดซึ่งมักเกิดบริเวณแม่น้ำไหลลงสู่ทะเลความสกปรกบริเวณชายหาดซึ่งมักเกิดบริเวณที่แม่น้ำไหลลงสู่ทะเล

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ประเมินภัยพิบัติน้ำท่วมโดยนิยมใช้ตัวบ่งชี้ 2 ตัวแปร คือ 1) ไฮโดรกราฟ (hydrograph) และ 2) ความถี่น้ำท่วม (flood frequency)

ไฮโดรกราฟ กราฟพฤติกรรมน้ำท่วม

ไฮโดรกราฟ (hydrograph) หมายถึง กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง อัตราน้ำไหลในธารน้ำ (stream discharge) ในแต่ละช่วงเวลาซึ่งมีส่วนประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือ

1) ส่วนขึ้น (rising limb) ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝนที่ตก ระยะเวลาที่ฝนตก รวมทั้งความสามารถในการรับน้ำของธารน้ำซึ่งสัมพันธ์กับขนาดของพื้นที่รับน้ำ ความลาดชันของพื้นที่รับน้ำ ประสิทธิภาพการระบายน้ำของพื้นที่รับน้ำ ตลอดจนความชื้นของดินในพื้นที่ ตัวอย่างเช่นหากฝนตกหนักหรือธารน้ำแคบ สิ่งกีดขวางมากจะทำให้ส่วนขึ้นนั้นเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในเวลาอันสั้น แต่หากมีพื้นที่รับน้ำมาก ไม่มีสิ่งกีดขวางมากนัก ส่วนขึ้นจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ

ไฮโดรกราฟ (hydrograph) (ซ้าย) ชนบท (ขวา) ชุมชนเมือง

2) ส่วนยอด (peak) แสดงถึงจุดสูงที่สุดของน้ำ ซึ่งยอดจะแหลมหรือป้านขึ้นอยู่กับลักษณะของร่องน้ำ โดยหากน้ำไหลในปริมาณเท่ากัน ร่องน้ำที่มีพืชคลุมดินมากจะดูดซับน้ำได้บางส่วน ทำให้ส่วนยอดนั้นไม่สูงมากนัก  ในขณะที่ร่องน้ำที่ถูกกีดขวางหรือพื้นที่ไม่มีป่าไม้ปกคลุม ส่วนยอดจะสูงกว่าปกติ เช่น ไฮโดรกราฟในสภาวะร่องน้ำแบบปกติจะมีลักษณะเป็นยอดป้านและเตี้ย แปลความหมายได้ว่าน้ำไหลผ่านพื้นที่แบบค่อยเป็นค่อยไป  มากกว่าร่องน้ำที่มีชุมชนเมืองขยายตัว มีการจำกัดร่องน้ำ ทำให้เวลาฝนตก น้ำจะมีระดับสูงขึ้นอย่างรวดเร็วและสูงกว่าร่องน้ำปกติ   เหมือนกับการไหลของน้ำแบบ น้ำท่วมฉับพลัน (flash flood)

3) ส่วนลด (recession) แสดงถึงประสิทธิภาพการระบายน้ำ ซึ่งหากส่วนลดมีความชันสูงแสดงว่าร่องน้ำนั้นมีศักยภาพการระบายน้ำดีกว่าร่องน้ำที่มีความชันของส่วนลดต่ำ

ลักษณะน้ำท่วมในพื้นที่ (ซ้าย) ชนบท (ขวา) ชุมชนเมือง

การวิเคราะห์ความถี่น้ำท่วม

จากข้อมูลน้ำท่วมในอดีตในหลายพื้นที่ทั่วโลก นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าน้ำท่วมขนาดใหญ่ (ความรุนแรงสูง) จะมี คาบอุบัติซ้ำ (return period) ยาวนานกว่าน้ำท่วมขนาดเล็ก (ความรุนแรงต่ำ) ดังนั้นการประเมินภัยพิบัติน้ำท่วมในแต่ละพื้นที่ จึงสามารถแสดงได้ในรูปของ กราฟความถี่น้ำท่วม (flooding frequency curve) ซึ่งเป็นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างขนาดหรือระดับความรุนแรงของภัยพิบัติน้ำท่วม (แกนตั้ง) และความถี่หรือคาบอุบัติซ้ำของการเกิดน้ำท่วม (แกนนอน) ซึ่งในแต่ละพื้นที่รับน้ำหรือในแต่ละธารน้ำจะมีกราฟความถี่น้ำท่วมที่แตกต่างกันแสดงถึงระดับภัยพิบัติน้ำท่วมที่แตกต่างกัน

วิธีการคำนวณเริ่มจากการบันทึก อัตราน้ำไหลในธารน้ำ (stream discharge) สูงที่สุด ในแต่ละปี หลังจากนั้นจัด ลำดับขนาดการเกิดน้ำท่วม (magnitude rank) จากน้ำท่วมสูงที่สุดไปถึงน้ำท่วมต่ำที่สุด (ตาราง) ซึ่งคาบอุบัติซ้ำโดยเฉลี่ย (R) ของการเกิดน้ำท่วม สามารถประเมินโดยใช้สมการ

R = (N+1)/M

ตัวอย่างการประเมินคาบอุบัติซ้ำโดยเฉลี่ยของการเกิดน้ำท่วมในแม่น้ำของรัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา

ปีน้ำท่วม (ค.ศ.) อัตราน้ำไหลในธารน้ำ (stream discharge) สูงที่สุด ลำดับขนาด (magnitude rank) คาบอุบัติซ้ำ (ปี)
1997 93,000 1 100
1907 71,000 2 50
1986 45,100 3 33
1956 42,000 4 25
1963 39,400 5 20
1958 29,300 10 10
1928 22,900 20 5
1914 18,200 30 3
1918 11,900 40 2.5
1910 9,640 50 2
1934 7,170 60 1.7
ตัวอย่างกราฟความถี่น้ำท่วม (www.carleton.edu)

กำหนดให้ N คือ ช่วงเวลาที่มีการบันทึกภัยพิบัติน้ำท่วม และ M คือ ลำดับขนาดการเกิดน้ำท่วม (magnitude rank) นอกจากนี้ยังสามารถประเมินความน่าจะเป็น (probability, P) ของการเกิดน้ำท่วมในแต่ละขนาดได้ตามสมการ

P = 1/R

การบรรเทาภัยพิบัติน้ำท่วม (Flood Mitigation)

การบรรเทาภัยพิบัติน้ำท่วม (Flood Mitigation) หมายถึง การเตรียมตัวให้พร้อมก่อนเกิดน้ำท่วม เพื่อให้พื้นที่ใดๆ สามารถรับมือภัยพิบัติน้ำท่วมที่อาจจะเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

1) การสร้างสิ่งป้องกันทางกายภาพ (physical barrier) เช่น การสร้าง คันดินเทียม (artificial levee) เพื่อไม่ให้น้ำเอ่อล้นร่องน้ำได้ง่าย การสร้าง เขื่อน (dam) เพื่อสะดวกในการบริหารจัดการน้ำ แต่ทั้ง 2 วิธีนี้ต้องใช้งบประมาณในการก่อสร้างสูง อีกทั้งการสร้างคันดินเทียมนั้นเปรียบเสมือนการทำให้ร่องน้ำกว้างขึ้น ซึ่งจากหลักการทางอุทกศาสตร์ หากอัตราน้ำไหลในธารน้ำคงที่ (Q) เมื่อร่องน้ำกว้างขึ้น (A) น้ำในร่องน้ำจะไหลช้าลง (V) ตะกอนจึงตกทับถมมากกว่าปกติ ทำให้ร่องน้ำตื้นเขินเร็วขึ้น ซึ่งการสร้างเขื่อนก็ได้รับผลกระทบเช่นเดียวกัน

การบรรเทาภัยพิบัติน้ำท่วมด้วยสิ่งป้องกันทางกายภาพ

2) การขุดลอกร่องน้ำ (channelization) เช่น การกำจัดขยะ การขุดลอกเศษตะกอนท้องน้ำให้ธารน้ำลึกและกว้างขึ้น แต่อาจส่งผลต่อระบบนิเวศในร่องน้ำและอาจทำให้ร่องน้ำเสียสมดุล เกิดการพังของตลิ่งได้ง่าย

3) การจัดพื้นที่ (zoning and regulation) จัดทำแผนที่เสี่ยงน้ำท่วม เพื่อกำหนดพื้นที่ราบน้ำท่วมถึง จากนั้นจึงจัดโซนเพื่อกันพื้นที่เสี่ยงน้ำท่วม เช่นในประเทศสหรัฐอเมริกากำหนดว่าพื้นที่ซึ่งมีโอกาสเกิดน้ำท่วมในอีก 100 ปีข้างหน้า สามารถสร้างอาคารหรือที่พักอาศัยได้ แต่ต้องออกแบบตามกฏหมายที่ระบุไว้อย่างเคร่งครัด เพื่อรองรับภัยพิบัติน้ำท่วมที่อาจเกิดขึ้นได้ ในขณะที่พื้นที่ซึ่งมีโอกาสเกิดน้ำท่วมภายใน 20 ปี จะไม่อนุญาตให้มีการสร้างสิ่งก่อสร้างโดยเด็ดขาด ซึ่งในสภาวะปกติจะใช้เป็นพื้นที่สาธารณะที่ไม่ได้รับผลกระทบมากนักหากเกิดน้ำท่วม เช่น เป็นสนามหญ้าเพื่อการพักผ่อนของชุมชน ลานกีฬาชั่วคราว เป็นต้น นอกจากนี้ควรมีการกันพื้นที่ส่วนที่เป็น ทะเลสาบรูปแอก (oxbow lake) เพื่อใช้กักเก็บน้ำเมื่อน้ำไหลมามากกว่าปกติ

4) การติดตั้งระบบเตือนภัย (warning system) เช่น การให้ความรู้เรื่องภัยพิบัติน้ำท่วมแก่ชุมชน ติดตั้งสถานีตรวจวัดระดับน้ำ (gauging station) หรือระบบตรวจวัดปริมาณน้ำฝนที่สะดวกในการใช้งานและบำรุงรักษาง่ายแก่ประชาชนในแต่ละท้องถิ่น เพื่อให้ในแต่ละพื้นที่สามารถเตือนภัยได้ด้วยตัวเอง

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth

Share: