ดินถล่ม: ธรณีพิบัติภัยบนภูเขากลางฤดูฝน

ช่วงกลางถึงปลายเดือนสิงหาคม 2567 หลายจังหวัดทางภาคเหนือของประเทศไทย เช่น เชียงราย พะเยา น่าน แพร่ และสุโขทัย ถูกมวลน้ำปริมาณมหาศาลไหลทะลักเข้าท่วมจนเกิดความเสียหายเป็นวงกว้าง ขณะเดียวกัน ทางภาคใต้ที่จังหวัดภูเก็ตก็เกิดดินถล่ม ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตจำนวน 13 ราย

แม้ภัยพิบัติดินถล่มส่วนใหญ่จะมีความรุนแรงน้อย แต่ความจริงแล้วประเทศไทยเคยเกิดเหตุการณ์ดินถล่มครั้งใหญ่เมื่อวันที่ 22 พฤศจิกายน 2531 ที่ตำบลกะทูน อำเภอพิปูน จังหวัดนครศรีธรรมราช จนมีผู้เสียชีวิตกว่า 230 คนมาแล้ว บทความนี้ ผมจึงอยากชวนผู้อ่านไปรู้จักกับวิทยาศาสตร์ของดินถล่มฉบับรวบรัดกันครับ

ความหมายของดินถล่ม

ดินถล่ม (landslide) เป็นคำเรียกอย่างง่ายที่สื่อถึงการพังทลายของมวล (mass wasting) หรือการเคลื่อนย้ายมวล (mass movement) ซึ่งหมายถึงการที่หิน ทราย ดิน โคลน หรือตะกอน ร่วงไหลจากพื้นที่สูงลงสู่พื้นที่ต่ำตามแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ โดยดินถล่มจะเกิดเฉพาะบริเวณที่มีความลาดชัน และมักจะเกิดบ่อยเป็นพิเศษในฤดูฝนหรือช่วงเวลาที่มีฝนตกอย่างต่อเนื่อง

สิ่งที่ควรรู้คือ ดินถล่มไม่ได้เกิดเฉพาะภายในแผ่นดินเท่านั้น แต่ยังมีดินถล่มริมชายฝั่ง (coastal landslide) กับดินถล่มใต้น้ำ (submarine landslide) ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของการเกิดแผ่นดินไหวและสึนามิ รวมถึงดินถล่มใต้พื้นผิวโลก (subsurface landslide) ที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหว หลุมยุบ และแผ่นดินทรุด ตามมา

สาเหตุและประเภทของดินถล่ม

นักวิทยาศาสตร์คนแรกๆ ที่ศึกษาเกี่ยวกับความแข็งแรงของดินคือนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ชื่อว่า ชาร์ล โอกุสแต็ง เดอ กูลง (Charles Augustin de Coulomb) โดยกูลงได้เสนอทฤษฎีสำหรับคำนวณความต้านทานแรงเค้นเฉือน (shear stress resistance) บนระนาบของมวลดิน หลังจากนั้นทฤษฎีดังกล่าวได้ถูกต่อยอดโดยวิศวกรโยธาชาวเยอรมัน ชื่อว่า คริสเตียน อ็อทโท โมห์ร (Christian Otto Mohr) ปัจจุบันเราเรียกทฤษฎีนี้ว่า ‘เกณฑ์การวิบัติของโมห์ร-กูลง’ (Mohr-Coulomb failure criterion)

พออ่านชื่อและกราดมองแผนภาพที่มีตัวแปรกับสมการแปะอยู่ ผู้อ่านอาจรู้สึกว่าทฤษฎีนี้น่าปวดหัวใช่ไหมครับ แต่ความจริงแล้วทฤษฎีนี้แปลเป็นภาษามนุษย์ได้ว่า วัสดุที่มีความเชื่อมแน่น (cohesive material) จะต้านทานแรงกระทำที่นำไปสู่การวิบัติได้ดีกว่าวัสดุที่ไม่มีความเชื่อมแน่น (non-cohesive material) พูดง่ายๆ คือเป็นการคำนวณความแข็งแรงและการพังทลายของวัสดุ เช่น หิน ดิน คอนกรีต นั่นเอง

การถล่มของดินสามารถอธิบายด้วย ‘ปัจจัยความปลอดภัย’ (factor of safety) ซึ่งเป็นอัตราส่วนระหว่างแรงที่ต้านทานการเลื่อนไถลกับแรงที่ทำให้เกิดการเลื่อนไถล กล่าวคือ หากแรงต้านทานการเลื่อนไถลมีค่ามากกว่าแรงที่ทำให้เกิดการเลื่อนไถล มวลดินจะยังไม่พังทลาย แต่ถ้าดินมีอัตราการผุพังสูง พืชพรรณที่ช่วยยึดเกาะหน้าดินหายไป ผิวดินถูกแผ้วถางจนหลุดร่อน พื้นดินถูกเปลวไฟแผดเผาอย่างรุนแรง ฝนตกต่อเนื่องเป็นเวลานานจนดินอิ่มน้ำ มวลดินได้รับแรงสั่นสะเทือนจนปริแตก มีสิ่งก่อสร้างน้ำหนักมากกดทับมวลดิน มีฝายหรืออ่างเก็บน้ำอยู่บนภูเขา หรือพื้นดินทำมุมเอียงมากขึ้น เหตุการณ์ก็จะกลับตาลปัตร เพราะแรงต้านทานการเลื่อนไถลจะน้อยลง แต่แรงที่ทำให้เกิดการเลื่อนไถลจะมากขึ้น จนถึงจุดหนึ่ง มวลดินก็จะพังทลายลงมา!!

การถล่มของหิน ทราย ดิน โคลน และตะกอน สามารถจำแนกได้อย่างน้อย 10 รูปแบบ เช่น การถล่มแบบหมุน การถล่มแบบเลื่อนไถล การถล่มแบบเป็นก้อน หินหล่น การแตกล้ม ดินไหล การถล่มแบบด้านข้าง เศษวัตถุไหล เศษวัตถุถล่ม ดินคืบ โดยการถล่มแต่ละรูปแบบจะมีสาเหตุ กระบวนการ และผลกระทบ แตกต่างกันไปตามลักษณะของพื้นที่และช่วงเวลา

มาตราขนาดและความรุนแรงของดินถล่ม

เพื่อให้การศึกษาดินถล่มมีความถูกต้อง รัดกุม และชัดเจน นักวิทยาศาสตร์จึงพัฒนามาตรา (scale) สำหรับตรวจวัดขนาด (magnitude) และประเมินความรุนแรง (intensity) ของดินถล่ม โดยนิยมแบ่งออกเป็น 3 รูปแบบ ได้แก่

1. มาตราขนาดคลื่นไหวสะเทือนจากดินถล่ม (landslide seismic magnitude scale) เป็นการตรวจวัดพลังงานที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของพื้นดินในเหตุการณ์ดินถล่มแต่ละครั้ง
2. มาตราขนาดเหตุการณ์ดินถล่ม (landslide-event magnitude scale) เป็นการตรวจนับจำนวนเหตุการณ์ดินถล่มในพื้นที่ที่กำลังพิจารณา
3. มาตราความรุนแรงของดินถล่ม (landslide intensity scale) เป็นการประเมินความเสียหายจากเหตุการณ์ดินถล่มที่ส่งผลกระทบต่อชีวิต ทรัพย์สิน โครงสร้างพื้นฐาน หรือสิ่งแวดล้อมของพื้นที่นั้น

ข้อสังเกตคือ ตัวเลขของมาตราขนาดคลื่นไหวสะเทือนจากดินถล่มจะมีแนวโน้มสอดคล้องกับตัวเลขที่ประเมินได้จากมาตราความรุนแรงของดินถล่ม พูดง่ายๆ คือ ถ้ามีมวลดินปริมาณมหาศาลถล่มลงมาอย่างรวดเร็ว แรงสั่นสะเทือนจะมีค่ามาก ความเสียหายของสิ่งต่างๆ ในบริเวณนั้นจึงมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นตามไปด้วยนั่นเอง

ผลกระทบของดินถล่ม

เมื่อมวลดินเคลื่อนตัวจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ มวลดินเหล่านั้นอาจหล่นทับ กระแทก และกลบฝังร่างของมนุษย์ สัตว์ พืช สิ่งของ หรือสิ่งก่อสร้างต่างๆ ที่อยู่เบื้องล่าง ทำให้กระแสไฟฟ้าดับ เพลิงไหม้ น้ำท่วม และก๊าซรั่ว รวมถึงปิดกั้นเส้นทางจราจรและธารน้ำไหล จนบุคคลภายนอกเข้าไปช่วยเหลือได้ลำบาก

นอกจากความเสียหายที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของมวลดิน ผลกระทบอีกอย่างหนึ่งคือ ‘ระเบิดอากาศ’ (air blast) ซึ่งเกิดจากมวลดินปริมาณมหาศาลร่วงหล่นจากพื้นที่สูงชันลงมาบีบอัดก้อนอากาศด้านล่างอย่างรวดเร็ว ก้อนอากาศจึงมีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น เกิดเป็นเสียงดังสนั่นและกระแสลมความเร็วสูงกระจายออกไปรอบทิศทาง ซึ่งสามารถทำให้ต้นไม้หักโค่นได้เลยทีเดียว!!

การบรรเทาผลกระทบจากดินถล่ม

เนื่องจากดินถล่มจะเกิดขึ้นเฉพาะบริเวณพื้นที่ลาดชันและเกิดบ่อยในช่วงเวลาที่ฝนตกติดต่อกันหลายวัน เราจึงสามารถระบุขอบเขตของพื้นที่เสี่ยงภัยและช่วงเวลาที่ต้องเฝ้าระวังได้ค่อนข้างง่าย โดยใช้ ‘แผนที่ดินถล่ม’ ซึ่งแบ่งออกเป็นหลายรูปแบบ เช่น

1. แผนที่แสดงรายการดินถล่ม (landslide inventory map) หมายถึง แผนที่แสดงตำแหน่ง ขอบเขต และขนาดของดินถล่ม โดยข้อมูลการเกิดดินถล่มในอดีตสามารถนำไปคาดการณ์การเกิดดินถล่มในอนาคตได้
2. แผนที่แสดงความอ่อนไหวต่อดินถล่ม (landslide susceptibility map) หรือแผนที่แสดงศักยภาพการเกิดดินถล่ม (landslide potential map) เป็นแผนที่แสดงความเสียหายของพื้นที่เนื่องจากการเกิดดินถล่มในอดีต ความแข็งแรงของดิน และความลาดชันของพื้นที่ ซึ่งสามารถนำไปประเมินความเสี่ยงการเกิดดินถล่มในอนาคตได้
3. แผนที่แสดงอันตรายจากดินถล่ม (landslide hazard map) เป็นแผนที่แสดงความน่าจะเป็นของตำแหน่งที่จะเกิดดินถล่มและทิศทางที่มวลดินเคลื่อนที่ไปตามความลาดชันของพื้นที่
4. แผนที่แสดงความเสี่ยงจากดินถล่ม (landslide risk map) เป็นแผนที่แสดงศักยภาพของดินถล่มที่อาจทำให้มีผู้ได้รับบาดเจ็บ ผู้เสียชีวิต ทรัพย์สินเสียหาย และสิ่งก่อสร้างพังทลาย

เมื่อทราบพื้นที่เสี่ยงภัยจากแผนที่ดินถล่มแล้ว ต่อไปเราจะนำหลักการทางวิศวกรรมมาช่วยบรรเทาปัญหา เช่น

1. การปรับเสถียรภาพความชัน (slope stability) หมายถึง การลดระดับความลาดชันของพื้นที่ให้มีความเสี่ยงต่อการเกิดดินถล่มน้อยลง
2. การติดตั้งท่อระบายน้ำ (drainage pipe) เป็นการเพิ่มอัตราการระบายน้ำของเนื้อดิน เพื่อลดปริมาณน้ำที่ตกค้างอยู่ภายในเนื้อดิน
3. การเพิ่มความแข็งแรงของพื้นที่ลาดชัน เช่น ติดตั้งตาข่ายป้องกันดินถล่ม (geocell) หรือปลูกพืชเพื่อช่วยยึดเหนี่ยวเนื้อดินตามหลักการปฐพีชีววิศวกรรม (soil bioengineering)
4. การจัดวางโครงสร้างป้องกันอันตราย เช่น ติดตั้งตาข่ายรองรับหินหล่น (rockfall barrier) หรือสร้างกำแพงกันดิน (retaining wall)
5. การออกแบบสิ่งก่อสร้างให้สอดคล้องกับสิ่งแวดล้อมตามหลักการภูมิสถาปัตยกรรม (landscape architecture) เช่น สร้างบ้านใต้ถุนสูงด้วยเสาเข็มที่แข็งแรง หรือออกแบบสิ่งปลูกสร้างให้สอดคล้องกับความลาดชันของพื้นที่
6. การติดตั้งระบบแจ้งเตือนภัย (warning system) เช่น สร้างสถานีแจ้งเตือนภัยพิบัติ หรือติดตั้งเซนเซอร์ตรวจวัดแรงสั่นสะเทือนที่สามารถส่งข้อความไปยังสมาร์ตโฟนของประชาชนในพื้นที่ได้
7. การไม่อาศัยอยู่ใกล้พื้นที่เสี่ยงภัย โดยการกำหนดระยะถอยร่น (setback) จากบริเวณที่อาจเกิดดินถล่ม ซึ่งเป็นวิธีการที่ง่าย ประหยัด และยั่งยืนมากที่สุด

ปัจจุบัน การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ (climate change) ได้เข้ามาเป็นปัจจัยสำคัญที่เพิ่มความเสี่ยงการเกิดดินถล่ม ภาครัฐจึงต้องเร่งศึกษาแนวทางรับมือภัยพิบัติด้วยข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้อง ครบถ้วน และทันสมัย รวมถึงการนำปัญญาประดิษฐ์ (artificial intelligence) เข้ามาช่วยวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมากอย่างรวดเร็ว มิใช่แก้ปัญหาเฉพาะหน้าด้วยวิธีการที่ล้าหลังหรือทำแบบวัวหายล้อมคอกเหมือนที่ผ่านมา

ทุกวันนี้ นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ศึกษาเฉพาะดินถล่มบนโลกเท่านั้นนะครับ แต่พวกเขายังขยายกรอบการวิจัยเรื่องการพังทลายของมวลไปยังดวงจันทร์และดาวเคราะห์หินอื่นๆ ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ และดาวอังคาร อีกด้วย

อ้างอิง

• สมาธิ ธรรมศร. (2558). รู้วิทย์ พิชิตภัยพิบัติ.
• กิจการ พรหมมา. (2556). ธรณีวิทยาสำหรับวิศวกร.
• ลัลนา ปริญญาปริวัฒน์. (2555). ธรณีวิทยากายภาพ.
• ปกรณ์ สุวานิช. (2552). ธรณีพิบัติภัย: การเรียนรู้และจัดการ.
• คูลอมบ์กับฟิสิกส์ของดินถล่ม
• An updated method for estimating landslide‐event magnitude
• What is a landslide hazard map?
• Landslide seismic magnitude
• Landslide Types and Processes

• Facebook
• Twitter
• Line

สมาธิ ธรรมศร
นักสื่อสารวิทยาศาสตร์และนักวิชาการด้านฟิสิกส์ประยุกต์ โลกศาสตร์ และดาราศาสตร์ ที่ชื่นชอบการเดินป่า เที่ยวพิพิธภัณฑ์ และฟังเพลงวงไอดอล