เมืองฟองน้ำคืออะไร  ใช้ป้องกันน้ำท่วมได้อย่างไร

ศาสตราจารย์กิตติคุณ ดร.ธงชัย พรรณสวัสดิ์   ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืน จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เผยแพร่บทความเรื่อง เมืองฟองน้ำคืออะไร  ใช้ป้องกันน้ำท่วมได้อย่างไร

ฟองน้ำคือสิ่งที่ใช้ซับน้ำรวมทั้งอุ้มน้ำไว้ด้วย  แต่ถ้าอุ้มน้ำจนเต็มแล้วฟองน้ำนั้นก็ใชัซับน้ำต่อไปไม่ได้  นอกจากนี้ฟองน้ำไม่ได้มีไว้สำหรับอุ้มน้ำอย่างเดียว ยังสามารถเอามาบีบไล่น้ำออกไปทิ้ง หรือเอาน้ำที่บีบได้ไปใช้ประโยชน์ใหม่อีกก็ได้  

เราได้เอาหลักการนี้มาใช้ป้องกันน้ำท่วมมานานแล้ว  เช่น เขื่อนที่สร้างขึ้นมาเพื่อกัก(หรืออุ้ม)น้ำป่าไว้ ไม่ให้ไหลลงไปท่วมบ้านชาวบ้าน  แต่ถ้าฝนยังตกต่อเนื่อง ปริมาณน้ำเต็มเขื่อนจนล้น  ในกรณีนี้เขื่อนก็ทำหน้าที่หน่วงน้ำต่อไปไม่ได้  ต้องปล่อยระบายออก  และนี่ก็อาจเป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดสภาพน้ำท่วมที่ชุมชนท้ายเขื่อนได้   ในทางตรงข้าม ในหน้าแล้ง ผู้บริหารเขื่อนก็สามารถ (บีบฟองน้ำ) ระบายน้ำออกจากเขื่อน  เอาน้ำไปใช้ในการเกษตรหรืออื่นๆ ได้

เมืองฟองน้ำก็ใช้หลักการเดียวกันนี้ คือ ทำสิ่งหนึ่งๆ หรือหลายสิ่งให้เมืองมีความสามารถในการอุ้มหรือกักเก็บน้ำเอาไว้ แล้วค่อยปล่อยระบายออกในภายหลัง  เป็นระบบป้องกันน้ำท่วมเมืองที่เริ่มนิยมใช้กันทั่วโลก

แต่กรุงเทพมหานครทำเป็นเมืองฟองน้ำไม่ได้ จริงไหม

ในทางธรณีวิทยา กรุงเทพมหานครและปริมณฑลตั้งอยู่บนชั้นดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ (Bangkok soft clay) ซึ่งมีความหนามากและมีคุณสมบัติทึบน้ำ  ไม่ยอมให้น้ำไหลผ่านได้ง่ายๆ  อัตราการซึมน้ำลงสู่ใต้ดินชั้นล่างจึงต่ำมาก เปรียบเสมือนการอั้นน้ำเอาไว้   ดังนั้นเมื่อฝนตกหนัก หรือตกไม่หนักแต่ตกนาน จนดินชั้นบนอิ่มตัวด้วยน้ำ (saturated) น้ำฝนก็จะไม่สามารถซึมลงไปด้านล่างได้

ดังนั้น หากเราหวังพึ่งกลไกการซึมลงดินตามธรรมชาติ (natural infiltration) เพียงอย่างเดียว  เมืองฟองน้ำกรุงเทพฯจะใช้งานไม่ได้ผลอย่างแน่นอน  บางคนอาจแยังว่ามีหลายเมืองในหลายประเทศที่ใช้ระบบซึมลงดินตามธรรมชาติจนเป็นเมืองฟองน้ำได้จริง  คำอธิบายคือเมืองเหล่านั้นเป็นเมืองที่ชั้นใต้ดินเป็นดินทรายหรือดินร่วน น้ำจึงซึมลงได้ดี ซึ่งเป็นสภาพทางธรณีวิทยาที่ต่างกัน ไม่ควรเอามาสับสนกัน

แล้วจะทำอย่างไรให้กรุงเทพเป็นเมืองฟองน้ำได้

แนวคิดเมืองฟองน้ำมีเป้าหมายหลัก 4 ประการ คือ

1. รับน้ำฝน รวบรวมน้ำฝนที่ไหลมารวมกันบนถนนและท่อระบายน้ำในพื้นที่หนึ่งๆ ไว้ก่อน
2. ทำเป็นฟองน้ำ เช่น แก้มลิง กักเก็บน้ำไว้ชั่วคราวในพื้นที่ต่าง ๆ ให้มากเท่าที่จะมากได้
3. ชะลอการระบายน้ำ ไม่ให้น้ำฝนปริมาณมากไหลเข้าท่อ คลอง อุโมงค์ และ ระบบระบายน้ำอื่นๆ พร้อมกันทันทีหรือในระยะเวลาสั้นๆ  เพื่อให้ระบบระบายน้ำและการสูบออกจากพื้นที่มีโอกาสที่จะทำได้ทันกับอัตราไหลของน้ำที่ไหลเข้ามาในพื้นที่  จึงไม่เกิดภาวะการณ์น้ำท่วมขึ้น
4. นำน้ำกลับมาใช้ประโยชน์ เช่น รดน้ำต้นไม้ตามถนนหรือสวนสาธารณะ หรือใช้ในงานอื่นๆ ที่ไม่ต้องการน้ำคุณภาพสูง

สรุปสั้นๆ คือ การซึมลงดินเป็นเพียงกลไกหนึ่ง ไม่ใช่หัวใจทั้งหมดของเมืองฟองน้ำ  กรุงเทพฯจึงยังสามารถเป็นเมืองฟองน้ำได้

กรุงเทพฯ เมืองฟองน้ำที่ไม่พึ่งการซึมของน้ำลงดินลึก

แนวคิดเมืองฟองน้ำ (sponge city) ในทางวิศวกรรมการออกแบบเมืองสมัยใหม่ไม่ได้หมายถึงการปล่อยให้น้ำซึมหายลงดินลึกเพียงอย่างเดียว แต่เป็นการปรับเปลี่ยนโครงสร้างเมืองให้ทำหน้าที่เหมือนฟองน้ำในการซึม หน่วง เก็บ และระบายน้ำ  ซึ่งสำหรับกรุงเทพมหานครนักผังเมืองและวิศวกรได้ปรับรูปแบบให้สอดคล้องกับสภาพชั้นดินเหนียวด้านล่าง ดังนี้…

1. เปลี่ยนจากฟองน้ำใต้ดิน เป็น ฟองน้ำบนผิวดิน (surface retention)

เนื่องจากน้ำซึมลงดินไม่ได้ จึงต้องสร้างพื้นที่รับน้ำบนดินให้ทำหน้าที่กักเก็บน้ำแทน เช่น การสร้างหรือปรับปรุงพื้นที่สวนสาธารณะให้เป็น พื้นที่หน่วงน้ำธรรมชาติ เช่น สวนป่าเบญจกิติ หรือสวน 100 ปี จุฬาฯ  เมื่อฝนตกหนัก พื้นที่เหล่านี้จะยอมให้น้ำท่วมขังในระดับที่ควบคุมได้เพื่อทำหน้าที่เป็นฟองน้ำกักเก็บน้ำชั่วคราว ก่อนจะค่อยๆ ระบายออกเมื่อพายุผ่านไป

2. ใช้แก้มลิงใต้ดิน (underground water banks) แทนการซึมลงดิน

ในเมื่อน้ำซึมลงดินตามธรรมชาติไม่ได้ การกักเก็บน้ำใต้ดินจึงต้องใช้ โครงสร้างวิศวกรรมคอนกรีต หรือที่เรียกว่าแก้มลิงใต้ดิน ทำเป็นถังขนาดใหญ่ไว้ตามจุดเสี่ยงน้ำท่วมขัง เพื่อกักเก็บน้ำปริมาณมหาศาลไว้ชั่วคราวในช่วงที่ฝนตกหนักมากๆ แล้วค่อยสูบระบายออกสู่ระบบคลองหรืออุโมงค์ในภายหลังเมื่อเหตุวิกฤติผ่านพ้นไปแล้ว

3. วัสดุซึมน้ำร่วมกับระบบระบายในแนวราบ (permeable pavement with underdrains)

การใช้บล็อกปูพื้นหรือคอนกรีตซึมน้ำในกรุงเทพฯ จะแตกต่างจากเมืองอื่น ตรงที่ด้านล่างของชั้นวัสดุเหล่านี้จะต้องมีท่อระบายด้านล่าง (underdrains) รองรับไว้ด้วย เพื่อให้น้ำไหลผ่านพื้นผิวด้านบนๆ ลงมาแล้วถูกบังคับให้ไหลไปตามท่อแนวนอนเข้าสู่ระบบระบายน้ำของเมือง แทนที่จะปล่อยให้ซึมลงผ่านชั้นดินเหนียวด้านล่างที่อิ่มน้ำแล้ว

4. การจัดการน้ำบนอาคารและพื้นที่ว่าง (rooftop & on-site retention)

สนับสนุนและบังคับให้อาคารขนาดใหญ่และโครงการก่อสร้างใหม่ๆ มีพื้นที่หน่วงน้ำในพื้นที่ของตนเอง เช่น การทำหลังคารับน้ำ  หรือถังหน่วงน้ำในโครงการ (retention tank) เพื่อเก็บกักน้ำฝนไว้ชั่วคราวก่อนปล่อยหรือสูบลงสู่ท่อระบายน้ำสาธารณะทีละน้อย อันเป็นการช่วยลดภาระการระบายน้ำของเมืองในช่วงเวลาที่อัตราไหลของน้ำสูงๆ

วิธีการที่น่าจะเหมาะกับกรุงเทพฯ มีหลายวิธี ดังนี้

ข้อจำกัดสำคัญที่เมืองฟองน้ำแก้ไม่ได้ด้วยตัวเอง

แม้เราจะสร้างพื้นที่หรือแอ่งหน่วงน้ำได้ แต่หากฝนตกหนักต่อเนื่องจนพื้นที่หรือแอ่งเหล่านั้นเต็ม ก็จะไม่สามารถรับน้ำเพิ่มได้อีก  ยิ่งไปกว่านั้น กรุงเทพฯ ยังมีข้อจำกัดสำคัญอีก 3 ประการ กล่าวคือ

• ระดับน้ำที่สูงในชั้นใต้ดิน  เมื่อน้ำฝนซึมลงใต้ดินไม่ได้ น้ำก็จะสะสมและเอ่อสูงขึ้น ซึ่งจะไปจำกัดการซึมน้ำและอาจทำให้พื้นที่เก็บน้ำใต้ดินใช้ประโยชน์ได้ไม่เต็มที่
• ระบบระบายน้ำ  หากท่อและคลองรวมทั้งอุโมงค์ระบายน้ำมีความสามารถในการระบายหรือสูบออกไม่พอ น้ำที่กักไว้ก็ระบายออกไม่ทัน
• ระดับน้ำในแม่น้ำและคลอง  ช่วงที่น้ำเจ้าพระยาสูงหรือมีน้ำทะเลหนุน ทำให้ระดับน้ำในคลองสูงขึ้นตามไป  การระบายออกทำได้ยากขึ้น ต้องใช้เครื่องสูบน้ำขนาดใหญ่มาช่วย ซึ่งเป็นค่าใช้จ่ายที่สูงไม่น้อย

ดังนั้น การออกแบบเมืองฟองน้ำในกรุงเทพฯ ต้องเชื่อมโยงกับระบบคลอง ท่อระบายน้ำ ประตูระบายน้ำ และอุโมงค์ส่งน้ำ รวมทั้งสถานีสูบน้ำด้วย ไม่ใช่พึ่งพาสวนหรือพื้นที่สีเขียวเพียงอย่างเดียว

สรุป

ข้อจำกัดเรื่องดินเหนียวใต้ดินทำให้กรุงเทพฯ ไม่สามารถเป็นเมืองฟองน้ำในรูปแบบที่ให้น้ำฝนซึมลงใต้ดินลึกได้ แต่กรุงเทพฯ สามารถเป็นเมืองฟองน้ำได้ในรูปแบบของโครงสร้างวิศวกรรมที่ช่วยรับ ชะลอ(หรือหน่วง) เก็บ และจัดการน้ำบนผิวดินและใต้ดินด้วยระบบปิด ควบคู่ไปกับการฟื้นฟูคูคลองและระบบสูบระบายน้ำออกอย่างเป็นระบบ เพื่อให้เมืองสามารถอยู่ร่วมกับน้ำได้ดีขึ้น  ก่อนที่น้ำจะกลายเป็นน้ำท่วมบนถนนและในชุมชน.