หลักการสำรวจหยั่งน้ำ(Hydrographic Survey) เพื่อคำนวณปริมาณดินในการขุดลอก

               ประเทศไทยเป็นประเทศที่อุดมไปด้วยทรัพยากรมากมาย ไม่ว่าจะเป็น ทรัพยากรธรรมชาติ น้ำมัน รวมไปถึงพืชผลทางการเกษตร ซึ่งทำให้ประเทศไทยเป็นฐานการผลิตวัสดุอุปกรณ์ต่างๆ รวมไปถึง ผลิตผลทางการเกษตร และอุตสาหกรรมอาหาร ซึ่งทั้งหมดนั้น นำมาซึ่งการขนส่ง ทั้งบนบก ในน้ำ และอากาศ ในที่นี้ จะกล่าวถึงการขนส่งทางน้ำ ซึ่งสมัยโบราณเรานิยมสัญจรทางน้ำ และการขนส่งทางน้ำ เป็นกิจวัตร โดยเป็นการขนส่งทางเรือสำเภากันมาก ต่อมาประเทศได้พัฒนาขึ้น การขนส่งทางน้ำยิ่งมีบทบาทสำคัญมากในการขนส่งสินค้า และวัตถุดิบออกนอนประเทศ รวมไปถึงการนำเข้าสินค้าบางประเภทที่ประเทศไม่สามารถผลิตได้ จากเรือสำเภาก็กลายมาเป็นเรือบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่ แน่นอนว่า สินค้าเข้า และสินค้าออก ทำรายได้ให้กับประเทศมากมายมหาศาล  โดยประเทศไทย มีแม่น้ำสายหลักๆ 4 สาย ได้แก่  แม่น้ำเจ้าพระยา, แม่น้ำท่าจีน, แม่น้ำแม่กลอง,  แม่น้ำบางปะกง, และพื้นที่ติดชายทะเล 517,000  ตารางกิโลเมตร จึงต้องมีท่าเรือรองรับในการขนถ่ายสินค้า อาทิ ท่าเรือขนาดใหญ่ และขนาดเล็ก  การขนส่งทางเรือต้องอาศัยร่องน้ำทางเดินเรือเป็นเส้นทางหลัก  แต่ด้วยสภาพธรรมชาติที่มีน้ำไหลหลากในฤดูมรสุม เกิดการตกตะกอนของดินทรายทับถม  ทำให้ร่องน้ำตื้นเขินเป็นอุปสรรคต่อการคมนาคมขนส่งทางน้ำและการประกอบกิจกรรมทางน้ำอื่น ๆ จึงจำเป็นต้องมีการขุดลอกร่องน้ำเพื่อให้เรือสินค้าสัญจรไปมาได้สะดวกนั้นเอง

              1.การขุดลอก (Dredging) หมายถึง  การเคลื่อนย้ายมวลสารจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เพื่อให้พื้นที่นั้นลึกลง หรือ กำจัดสิ่งกีดขวางออกไป ซึ่งในที่นี้หมายถึง ดิน หิน ทราย เช่น การขุดลอกร่องน้ำสำหรับการเดินเรือ ,การขุดลอกเพื่อทำเป็นแอ่งจอดเรือ  และการขุดลอกเพื่อการก่อสร้าง
                งานขุดลอกเป็นงานที่จะต้องกระทำใต้น้ำ ซึ่งยากต่อการมองเห็นว่าลักษณะพื้นผิว หรือวัตถุใต้น้ำนั้นมีลักษณะอย่างไร อาจเป็นทราย ดิน หรือหิน ก็ได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะทางภูมิประเทศในบริเวณนั้น  และการขุดลอกนั้น ต้องอาศัยปัจจัยทางอุทกศาสตร์ด้วย เนื่องจากมีน้ำขึ้น-น้ำลง ซึ่งแต่ละพื้นที่จะไม่เหมือนกัน ดังนั้น ผู้ที่ทำการขุดลอกต้องมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับอุทกศาสตร์ จึงจะทำการขุดลอกให้ได้ระดับตามที่ต้องการได้
               เครื่องมือในการขุดลอกมีหลายชนิด แล้วแต่ลักษณะหรือชนิดงานขุดลอก ในกรณีที่ขุดลอกในคลองเล็ก ส่วนใหญ่จะใช้เรือโป๊ะเหล็กบรรทุกแบ็คโฮ เนื่อจากขุดลอกง่าย และสะดวกในการเคลื่อนย้าย  แต่ถ้าเป็นกรณีการขุดลอกในพื้นที่บริเวณกว้าง เช่น แม่น้ำเจ้าพระยา ชายฝั่งทะเล เป็นต้น จะใช้เรือบาร์จเครน(Barge) ในการขุดลอก เนื่องจากมีการขุดแต่ละครั้งจะได้จำนวณดินที่มากว่าและเร็วกว่าโป๊ะเหล็กบรรทุกแบ็คโฮ

               2. หลักการสำรวจหยั่งความลึกน้ำ

               การสำรวจหยั่งน้ำ(Hydrographic Survey) สมัยอดีตเครื่องมือยังไม่ทันสมัย ผู้ที่ทำการสำรวจจะทำการโยดดิ่ง(ตุ่มเหล็ก)ผูกเชือกเพื่อวัดระดับน้ำณ.ขณะนั้นว่าความลึกอยู่ที่ระดับเท่าไหร่ แต่ปัจจุบัน มีเทคโนโลยีที่ทันสมัย ซึ่งเป็นอุปกรณ์หยั่งน้ำนั้นเรียกว่า เรียกว่า ECHO SOUNDER โดยอุปกรณ์ชนิดนี้ เป็นอุปกรณ์ส่งคลื่นเสียงผ่านตัวกลางที่เป็นของเหลว(น้ำ) ลงไปยังพื้นดินใต้น้ำจากนั้นคลื่นเสียงจะสะท้อนกลับมาหาตัวรับ ซึ่งสูตรในการคำนวณนั้นก็คือ V=S/T ซึ่งความแม่นยำที่ได้ขึ้นอยู่กับค่า V คือความเร็วของเสียงที่เดินทางในน้ำ โดยส่วนใหญ่ ถ้าสำรวจในน้ำจืด ค่าจะอยู่ที่ประมาณ 1,498 - 1500 m/s ถ้าเป็นน้ำกร่อย หรือน้ำปากแม่น้ำ แน่นอนว่าความหนาแน่ในน้ำย่อมมากขึ้นตาม ความเร็วของเสียงที่เดินทางในน้ำ ก็จะเพิ่มขึ้นตามเช่นกัน และในกรณีที่สำรวจในน้ำทะเล ความหนาแน่ของน้ำทะเลย่อมมากกว่าน้ำจืดแน่นอน ซึ่งหมายความว่า ความเร็วของเสียงที่เดินทางผ่านนั้น มีค่ามากขึ้นตาม โดยปกติจะอยู่ที่ 1525 - 1530 m/s โดยธรรมชาติของคลื่นเสียงนั้น เมื่อความหนาแน่นของตัวกลางมาก ความเร็วในการเคลื่นที่ของเสียงย่อมมากตามไปด้วย

              การหยั่งความลึกน้ำนั้น ต้องอาศัยอุปกรณ์ในการทำงาน 2 ชนิด เพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลความลึก และข้อมูลตำแหน่งของจุดความลึกนั้นๆ โดยอุปกรณ์ชนิดแรกก็คือ ECHO SOUNDER หรือเครื่องหยั่งความลึกน้ำ ที่กล่าวมาข้างต้น ชนิดที่ 2 คือ เครื่องรับสัญญาณ GPS (Global Positioning System) อุปกรณ์ระบุตำแหน่งบนพื้นโลก ซึ่งทำงานร่วมกับดาวเทียมหลายดวง เพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลพิกัดตำแห่ง ซึ่งข้อมูลที่ได้จากอุปกรณ์ของชนิดนั้น นำมาแมทกัน หรือเรียกง่ายๆคือ ใช้เวลาจากทั้ง 2 อุปกรณ์นั้นมาจับคู่กันเพื่อให้ได้มาซึ่งชุดข้อมูลสำรวจ โดยข้อมูลนั้นก็จะมีทั้งวันเวลา ระดับความลึก และพิกัดอยู่ในข้อมูลชุดเดียวกัน

               3. หลักการคำนวณหาปริมาตรดินในการขุดลอก

               3.1การประมวลผล และการวิเคราะห์พื้นที่ขุดลอก

              การคำนวณหาปริมาตรดินขุดนั้น ต้องอาศัยข้อมูลจากการสำรวจหยั่งน้ำ นำมาวิเคราะห์เพื่อให้เห็นถึงลักษณะพื้นผิวใต้น้ำ(surface analysis) ก่อนที่เราจะทำการขุดลอก ว่าขอบเขตที่จะดำเนินการขุดลอกนั้น ความลึก ตื้นขนาดไหน ตัวอย่างดังรูป 

               3.2การคำนวณปริมาตรดินในการขุดลอก

              

               การคำนวณหาปริมาตรดินในการขุดลอกนั้น ได้จาก(Cross Sectional Area)หรือการคำนวณพื้นที่หน้าตัดของระดับดินเดิมที่สำรวจหยั่งน้ำ ไปยังระดับที่สมมุติที่จะทำการขุดลอก(Digging design)

              จากรูป แสดงพื้นที่หน้าตัด แต่ละ Station ตั้งแต่ STA. 0+000 ถึง STA. 0+050 รวม 50 เมตร ระยะห่างแต่ละ Station เท่ากับ 10 เมตร 

          สูตรในการคำนวณ คือ   

             V = ปริมาตรดินเฉลี่ย (Volume) ที่อยู่ระหว่าง 2  หน้าตัด Section มีหน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตร
              d =  ระยะห่างระหว่างหน้าตัดที่ 1 และ 2  (Interval) 
            a1 =  พื้นที่หน้าตัดของ  Section 1 (หน่วยตารางเมตร)
            a2 =  พื้นที่หน้าตัดของ  Section 2 (หน่วยตารางเมตร)
             กรณีมีจำนวณพื้นที่หน้าตัด(Section)มาก ให้คำนวณปริมาตรดินเฉลี่ยเป็นวรรคๆไปจนครบทั้งหมด
             แล้วนำค่า ปริมาณดินเฉลี่ยทั้งหมดมารวมกัน
           
             Vn  =  ปริมาณเนื้อดินทั้งหมดที่จะทำการขุดลอก
            
หมายเหตุ ช่วงระยะห่างระหว่างหน้าตัด (interval)  ที่จะนำไปใช้ในการคำนวณหาปริมาตรดินจะแตก ต่างกันตามพื้นที่สำรวจ หรือตามความเหมาะสมของพื้นที่

ตัวอย่าง ตารางการคำนวณปริมาตรดินในการขุดลอก

               จะเห็นได้ว่าในตาราง ของ Station 0+000 ปริมาณดินจะเป็น 0 เนื่องจาก การคำนวณนั้น จะให้ Station 0+000 เป็น section 1  และ  ให้ Station 0+010 เป็น section 2 ในการคำนวณค่า V1 ซึ่งปริมาตรดินที่คำนวณได้ จะไปตกในแถวของ Station 0+010 การคำนวณต่อไป จะให้ Station 0+010 เป็น section 1  และ ให้ Station 0+020 เป็น section 2 ในการคำนวณค่า V2 โดยจะเห็นว่า Station 0+010 จะคาบเกี่ยวกันออยู่ คำนวณจนจบ Stationสุดท้าย แล้วน้ำปริมาตร ที่ได้มารวมกัน จะเป็นปริมาตรทั้งหมดที่จะต้องขุดลอกในพื้นที่นั้นๆ
             
4. การแต่ง Slope บริเวณขอบพื้นที่การขุดลอก 

                               

ชนิดของดิน	ความลาดชัน
ดินเหนียวแข็ง , ดินเหนียวปานกลาง , ดินเหนียวปนทราย	ไม่เกิน 1:2
ดินปนทรายละเอียด , ดินปนทรายหยาบ	ไม่เกิน 1:4
ทรายหยาบ , ทรายละเอียด	ไม่เกิน 1:8
กรวดปนทราย	ไม่เกิน 1:10
โคลน	1:10 ขึ้นไป

เขียนและเรียบเรียงโดย