“วิศวกรรมปฐพี...งานวิจัยเพื่อลดความสูญเสียจากธรณีพิบัติภัย”

โดย มูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในพระบรมราชูปถัมภ์

“นักเทคโนโลยีรุ่นใหม่ ประจำปี 2554” พัฒนาเทคโนโลยีเกี่ยวกับวิศวกรรมปฐพี เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของโลกทำให้เกิดธรณีพิบัติภัยต่างๆ ทั้งน้ำท่วม ดินถล่ม เชื่อว่าเทคโนโลยีนี้ช่วยลดความสูญเสียจากพิบัติภัยได้ทั้งด้านเศรษฐกิจ สังคม และความปลอดภัยในชีวิต

การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของโลกก่อให้เกิดความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศ อาทิ อุณหภูมิเฉลี่ยที่สูงขึ้น ฝนตกในช่วงสั้นแต่รุนแรง ฝนทิ้งช่วงหรือฤดูแล้งที่ยาวนาน สภาวการณ์เหล่านี้ก่อให้เกิดธรณีพิบัติภัยต่างๆ ทั้ง น้ำท่วม โคลนถล่ม หรือแม้กระทั่งภัยแล้ง ซึ่งส่งผลกระทบกับโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ ของประเทศ เช่น ถนน เขื่อน อ่างเก็บน้ำ หรือ ที่พักอาศัยในบริเวณสูงชัน ซึ่งมีลาดดินเป็นส่วนประกอบสำคัญ เนื่องมาจากคุณสมบัติของดินซึ่งสัมพันธ์กับปริมาณความชื้นและสภาพอากาศ

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อภินิติ โชติสังกาศ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ซึ่งได้รับคัดเลือกให้เป็น “นักเทคโนโลยีรุ่นใหม่ ประจำปี 2554” จากมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในพระบรมราชูปถัมภ์ จึงได้พัฒนาเทคโนโลยีเกี่ยวกับวิศวกรรมปฐพี 2 กลุ่ม กลุ่มงานแรกคือ  เครื่องมือวัดหน่วยแรงของน้ำในช่องว่างดิน การวัดศักย์แรงดูดในดิน และการทดสอบที่เกี่ยวข้อง และกลุ่มงานที่ 2 คือ ระบบเตือนภัยดินถล่มและการพัฒนาเกณฑ์การเตือนภัยดินถล่มและแนวทางการปรับปรุงเสถียรภาพของลาดดิน

โดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อภินิติ ให้สัมภาษณ์ว่า  ตนและทีมวิจัยได้เริ่มพัฒนาเทคโนโลยีเกี่ยวกับวิศวกรรมปฐพีในกลุ่มงานที่ 1 ในส่วนของเครื่องมือวัดหน่วยแรงของน้ำในช่องว่างดิน (เคยู-เทนซิโอมิเตอร์; KU-Tensiometer) การวัดศักย์แรงดูดในดิน และการทดสอบที่เกี่ยวข้อง ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2548  ซึ่งเครื่องมือเทนซิโอมิเตอร์ประกอบด้วย 2 ส่วนสำคัญด้วยกัน คือ ส่วนรับน้ำปลายดินเผา และ ชุดเซนเซอร์วัดแรงดันชนิดอิเลคทรอนิกส์จุลภาค (Micro Electro Mechanical Systems , MEMs) โดยเครื่องมือชนิดนี้ใช้วัดหน่วยแรงของน้ำในช่องว่างดินทั้งกรณีของแรงดึงและแรงดัน สามารถใช้งานได้ง่ายและประยุกต์เข้ากับอุปกรณ์ทดสอบได้หลากหลาย  ได้นำไปใช้ในงานวิจัยพื้นฐานและวิจัยประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับสมบัติทางกลศาสตร์ของดินและการไหลของน้ำในดิน รวมทั้งเผยแพร่สู่เครือข่ายนักวิจัยทั้งในและต่างประเทศ ซึ่งเป็นที่สนใจอย่างมากเนื่องจากราคาถูกและใช้งานได้สะดวก

ส่วนกลุ่มงานที่ 2 จะเกี่ยวข้องกับเสถียรภาพของลาดดิน ได้แก่ การศึกษาเกณฑ์การเตือนภัยดินถล่ม การป้องกันฟื้นฟูเสถียรภาพของลาด และการออกแบบโครงสร้างทางวิศวกรรมเพื่อช่วยลดโอกาสดินถล่ม ซึ่งครอบคลุมไปถึงการศึกษาการใช้วัสดุกึ่งธรรมชาติอย่างผ้าห่มดินและหมอนกันดิน เพื่อป้องกันการกัดเซาะหน้าดิน โดยร่วมมือกับหน่วยงานต่างๆ พัฒนาระบบตรวจวัดพฤติกรรมของลาดดิน พบว่าสามารถนำผลการตรวจวัดแรงดันน้ำในดิน และการเคลื่อนตัวของลาด ประยุกต์สู่เกณฑ์การเตือนภัยที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น นอกเหนือจากการใช้ปริมาณน้ำฝนเตือนภัยเพียงอย่างเดียว

“ในอดีตที่ผ่านมาเครื่องมือที่ใช้ตรวจวัดแรงดันน้ำในช่องว่างดิน รวมไปถึงเครื่องมือทดสอบทางกลศาสตร์ จำเป็นต้องนำเข้าจากต่างประเทศ และมักจะมีราคาแพง ทำให้วิศวกร นักวิจัยและนักวิทยาศาสตร์ ไม่สามารถใช้งานได้อย่างทั่วถึง ส่งผลให้งานวิศวกรรมปฐพี การวิเคราะห์ด้านดินถล่มอาจทำได้ด้วยความยากลำบาก เนื่องจากต้องอาศัยการตั้งสมมุติฐานและการคาดการณ์เป็นหลัก โดยปราศจากการยืนยันจากผลการตรวจวัด เพราะนอกการสังเกตด้วยสายตาแล้ว เราต้องมีผลตรวจวัดเป็นตัวเลขเพื่อยืนยันด้วย ทีมวิจัยจึงได้มีการคิดค้นและปรับปรุงรูปแบบเครื่องมือนี้ขึ้นมาภายใต้โจทย์ที่ว่า ลดการนำเข้าสามารถบำรุงรักษาเครื่องมือได้เองและสามารถใช้งานในสถานที่ห่างไกลและมีสภาพภูมิอากาศรุนแรง”

สำหรับงานวิจัยชิ้นนี้แม้ในระยะแรกทีมวิจัยจะวางกลุ่มเป้าหมายไว้ที่วงการวิศวกรรมปฐพี แต่ตนเชื่อว่าเทคโนโลยีดังกล่าวจะสามารถเชื่อมโยงกับวงการอื่นได้อย่างเป็นระบบ อาทิ ด้านเกษตรกรรมที่วัดสภาพน้ำในดิน ซึ่งเกี่ยวโยงกับการใช้น้ำของพืช รากพืชที่เปลี่ยนแปลงไปตามสภาพน้ำในดิน รวมไปถึงงานทางทรัพยากรน้ำและสิ่งแวดล้อม ทีมวิจัยได้มีการถ่ายทอดองค์ความรู้ ตลอดจนส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีดังกล่าวในหลายพื้นที่เสี่ยง ซึ่งผลการตรวจวัดมีความสอดคล้องทางวิชาการและเป็นที่น่าพอใจ

“ผมคิดว่างานด้านวิศวกรรมปฐพี สามารถพัฒนาเชื่อมโยงได้อีกหลายศาสตร์ เช่นวิธีฟื้นฟูลาดดินทางธรรมชาติ การเกษตร วนศาสตร์ การเตือนภัยพิบัติธรรมชาติ เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้น เป็นอุปกรณ์พื้นฐานที่นักวิชาการสาขาที่เกี่ยวข้องสามารถนำไปใช้เพื่อวิจัยตอบสนองต่อการพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืน โดยปรับรูปแบบเครื่องมือให้มีความเหมาะสมสอดคล้องต่อการใช้งาน และหากมีหน่วยงานภาครัฐ-เอกชนสนับสนุนงบประมาณ การทำวิจัยอย่างจริงจังและผลักดันให้เกิดการทดลองใช้งานจริงเพิ่มขึ้น ก็จะทำให้งานวิจัยเกิดเป็นรูปธรรมมากยิ่งขึ้น”

อย่างไรก็ตาม ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อภินิติ กล่าวทิ้งท้ายว่า การพัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถใช้งานได้จริงทั้งงานวิจัย และบริการวิชาการ ซึ่งเป็นการลดการนำเข้าเทคโนโลยี รวมถึงเป็นการพึ่งพาตนเองทางเทคโนโลยีถือเป็นหน้าที่หลักของนักวิชาการที่ต้องมีการพัฒนาต่อยอดองค์ความรู้ เพื่อนำไปใช้ในการปรับปรุงการออกแบบเทคโนโลยีที่เหมาะสม สอดคล้องกับธรรมชาติมากยิ่งขึ้น ซึ่งจะลดความสูญเสียจากภัยพิบัติ ทั้งชีวิต ทรัพย์สิน และเศรษฐกิจต่อไป