พัฒนาการออกแบบ ‘พื้นที่สีเขียว’ ในเมืองอย่างยั่งยืน เพื่อสุขภาพความเป็นอยู่ที่ดีของประชากร ผ่านการศึกษาแบบจำลองสิ่งแวดล้อม

ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน สังคมให้ความสำคัญกับ ‘พื้นที่สีเขียว’ (green space) และการอนุรักษ์ธรรมชาติมาอย่างยาวนาน เพราะการออกแบบเมืองให้มีพื้นที่สีเขียวนั้น มีส่วนช่วยในการสร้างประโยชน์แก่ประชากรเมือง ให้มีคุณภาพชีวิตที่ดีทั้งสุขภาวะทางด้านร่างกายและจิตใจ เช่นเดียวกับประโยชน์ทางด้านสิ่งแวดล้อม ที่มีส่วนช่วยในการจัดการปริมาณน้ำเมื่อเกิดน้ำท่วม เนื่องจากหลายเมืองใหญ่ ๆ มักต้องประสบปัญหากับพื้นที่เมืองมีน้ำไหลนอง (run off) ทั้งนี้ การสร้างพื้นที่สีเขียว ไม่เพียงช่วยลดปัญหาการจัดการน้ำท่วมเพียงเท่านั้น แต่รวมถึงช่วยลดปรากฏการณ์เกาะความร้อนของเมือง (urban heat island) เป็นเกราะช่วยลดมลภาวะทางเสียง และสร้างคุณภาพอากาศที่ดีอีกด้วย จากที่กล่าวมาข้างต้น จึงเป็นที่มาของการศึกษาวิจัยเรื่อง “Bridging the Form and Function Gap in Urban Green Space Design through Environmental Systems Modeling” โดย Kim Neil Irvine คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์และการผังเมือง มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และคณะ 

งานวิจัยฉบับนี้ ได้ศึกษาการออกแบบเมือง ตามหลักของ Water Sensitive Urban Design : WSUD หรือ การออกแบบภูมิทัศน์เมืองเพื่อช่วยในการจัดการกับทรัพยากรน้ำ  ผ่านการใช้องค์ประกอบทางธรรมชาติ พืชพรรณ และวัสดุ ซึ่งนับเป็นองค์ประกอบสำคัญในการออกแบบพื้นที่สีเขียว โดยสำรวจว่าการสร้างแบบจำลองของบริการทางระบบนิเวศ (ecosystem services) และแบบจำลองแบบไดนามิกของ WSUD จะช่วยให้เกิดการวางแผนและการตัดสินใจในการจัดการ เพื่อสนับสนุนการใช้พื้นที่สีเขียวได้อย่างไร พร้อมอธิบายถึงประโยชน์ทางด้านสภาพแวดล้อมของพื้นที่สีเขียวในเขตเมือง 

ประโยชน์ต่อสังคมและสิ่งแวดล้อมของพื้นที่สีเขียวในเขตเมือง จากการทบทวนสามารถสรุปได้ว่า มีการนำแนวคิดเรื่องความเป็นอยู่ที่ดีของชุมชน ที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพทางร่างกายและจิตใจมาปรับใช้เพิ่มขึ้น โดยเชื่อมโยงผ่านแนวคิดการสร้างเมืองแห่งความสุข ความพร้อมรับมือ ความน่าอยู่ และความยั่งยืน และถึงแม้จากการทบทวนวรรณกรรม 35 บทความอย่างละเอียด จาก 485 บทความของ Lee และ Maheswaran (2011) จะพบว่า หลักฐานที่แสดงความเชื่อมโยงระหว่างสุขภาพกาย สุขภาพจิต ความเป็นอยู่ที่ดี และพื้นที่สีเขียวในเขตเมืองยังมีหลักฐานที่อ่อนแอ เนื่องจากจำเป็นต้องพิจารณาถึง ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น คุณภาพและการเข้าถึงพื้นที่สีเขียวที่อาจส่งผลต่อการใช้พื้นที่เพื่อกิจกรรมทางกาย รวมถึงปัจจัยกำหนดผู้ใช้ เช่น อายุ เพศ เชื้อชาติ และการรับรู้ถึงความปลอดภัย ก็มีส่วนสำคัญเช่นกัน แต่รายงานการค้นพบในการศึกษาโดยทั่วไปยังคงฉายให้เห็นความสอดคล้องกันและสนับสนุนมุมมองในปัจจุบันที่ว่าการออกแบบเมืองสามารถเอื้ออำนวยให้คนมีสุขภาพที่ดี มีส่วนช่วยให้มีการออกกำลังกาย และลดอุปสรรคในการออกกำลังกายลงได้

ด้วยประเด็นดังกล่าวที่มุ่งมั่นจะศึกษาการสร้างแบบจำลองการออกแบบพื้นที่สีเขียวในเขตเมือง ให้เกิดความเหมาะสมและได้ประสิทธิภาพ งานวิจัยนี้สอดคล้องความเกี่ยวข้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน 2 เป้าหมาย ได้แก่ เป้าหมายที่ 3 สุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดี และเป้าหมายที่ 11 เมืองและชุมชนที่ยั่งยืน

จากข้อมูลข้างต้น งานวิจัยฉบับบนี้ได้มีการนำแบบจำลองมาใช้ในการศึกษา ซึ่งจะช่วยจำลองการแสดงผลของระบบที่มีความซับซ้อนในรูปแบบที่ให้ข้อมูลเชิงลึกแก่ผู้ศึกษาเกี่ยวกับวิธีการทำงานของระบบ ซึ่งสามารถพิจารณาการออกแบบของแบบจำลองทั่วไป 3 ประเภท ได้แก่ 

• แบบจำลองฮาร์ดแวร์หรือเชิงกายภาพ 
• แบบจำลองเชิงเทียบเคียง (analogue model) 
• แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (mathematical model) หรือตัวเลข 

โดยการออกแบบสถาปัตยกรรมและวิศวกรรมบางสาขา ส่วนใหญ่จะใช้แบบจำลองฮาร์ดแวร์ แต่ในงานวิจัยฉบับนี้ จะมุ่งไปที่การประยุกต์ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เพื่อทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมในเขตเมืองที่มีความเป็นพลวัต เพื่อนำไปสู่การสนับสนุนการวางแผนพื้นที่สีเขียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสำรวจโอกาสการใช้แนวทางบริการทางระบบนิเวศ เพื่อสร้างแบบจำลองมูลค่าของพื้นที่สีเขียวของเมือง ตลอดจนการประยุกต์ใช้แบบจำลองทางอุทกศาสตร์ร่วมกับทางชลศาสตร์ (hydrologic–hydraulic models) เพื่อประเมินประสิทธิภาพของสถานการณ์การวางแผนพื้นที่สีเขียว

แนวคิดการออกแบบภูมิทัศน์เมืองเพื่อช่วยในการจัดการกับทรัพยากรน้ำ (Water Sensitive Urban Design : WSUD) เป็นการบริหารจัดการระบบระบายน้ำผิวดินที่คำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม (Low Impact Development : LID) หรือที่รู้จักกันในชื่อต่าง ๆ เช่น ระบบระบายน้ำฝนในเมืองแบบยั่งยืน (Sustainable Urban Drainage System : SUDS) หรือ เมืองฟองน้ำ ได้รับการพิจารณาแบบดั้งเดิมว่าเป็นแนวทางการออกแบบในระดับจุลภาค สำหรับการจัดการน้ำฝน ซึ่งได้รวมคุณสมบัติบางอย่างที่ช่วยในการจัดการน้ำฝนเข้าด้วยกัน อาทิ สวนรองรับน้ำฝน ร่องเบี่ยงน้ำ หลังคาเขียว (green roof) พื้นน้ำซึม (permeable pavement) ระบบบำบัดน้ำเสียแบบบึงประดิษฐ์ (constructed wetland) การเก็บกักน้ำเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ (water harvesting)  และการดูแลรักษาต้นไม้  

ซึ่งเป็นการเลียนแบบกระบวนการทางอุทกวิทยาตามธรรมชาติ พยายามเชื่อมต่อพื้นผิวเมืองกับดินที่อยู่ด้านล่าง เพื่อให้มีการแทรกซึมและกักเก็บน้ำได้ง่ายขึ้น ซึ่งในความเป็นจริง Water Sensitive Urban Design อาจแสดงประโยชน์สำคัญหลัก ๆ ได้  2 ประการ คือ การลดน้ำท่วมในพื้นที่ และการปรับปรุงคุณภาพการรับน้ำไหลนอง (runoff) ผ่านการกรองและการดูดซับน้ำ อันเป็นแนวทางที่ได้รับความสนใจจากทั่วโลก แต่การนำมาใช้นั้น สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามบริบทของพื้นที่ ซึ่งงานวิจัยของ Kim Neil Irvine และคณะ ได้พยายามขยายคำจำกัดความดั้งเดิมของ Water Sensitive Urban Design ให้ครอบคลุมพื้นที่สีเขียวขนาดใหญ่ขึ้น เช่น สวนสาธารณะ ป่าในเมือง และพื้นที่ชุ่มน้ำธรรมชาติ (natural wetland) ผ่านการสร้างแบบจำลองที่จะช่วยอธิบายการนำไปปรับใช้กับมาตราส่วนเชิงพื้นที่ต่าง ๆ อย่างเหมาะสม

กรณีศึกษา : การออกแบบภูมิทัศน์เมืองเพื่อช่วยในการจัดการกับทรัพยากรน้ำของพื้นที่สีเขียวในเขตเมือง มาปรับใช้ของประเทศสิงคโปร์ นายกรัฐมนตรีลี กวน ยู ได้มีการเสนอวิสัยทัศน์สร้างเมืองพื้นที่สีเขียว หรือ ‘อุทยานนคร’ (Garden City) โดยระยะแรกเป็นโครงการปลูกต้นไม้ ตามถนนสายหลักและถนนสายสำคัญต่าง ๆ ตลอดจนหุ้มโครงสร้างคอนกรีตด้วยพืชไม้เลื้อยต่าง ๆ  และในเวลาต่อมา ได้มีการพัฒนาแนวคิดของอุทยานนครของสิงคโปร์ขยายออกไปเป็นนโยบายสีเขียวอย่าง ‘เมืองในสวน’ หรือ City in a garden ในปัจจุบัน ทั้งนี้ สิงคโปร์ มีโครงการที่ชื่อว่า ABC Waters หรือ Active, Beautiful และ Clean Waters ที่ใช้เป็นกรอบการพัฒนาแหล่งน้ำของทั้งประเทศ เพื่อเชื่อมโยงวิถีชีวิตของประชากรชาวสิงคโปร์เข้ากับน้ำ เพิ่มชีวิตความเป็นอยู่ในเมือง มีการปรับปรุงคุณภาพน้ำ บำบัดน้ำที่มีสารพิษตกค้าง เพื่อสร้างสุขภาพที่ดีและความปลอดภัยให้แก่ประชากรในประเทศ รวมถึงมีการปรับปรุงพื้นที่ริมน้ำ เพื่อป้องกันน้ำท่วมและจัดการปริมาณน้ำ สำหรับรองรับน้ำของเมืองอย่างมีประสิทธิภาพ 

ตัวอย่างความท้าทายในการสร้างแบบจำลอง พบว่า การใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบไดนามิก สำหรับการวางแผนและการจัดการทรัพยากรน้ำ จะช่วยให้เข้าใจถึงกระบวนการทางกายภาพได้อย่างชัดเจน ยกตัวอย่างกรณีศึกษา อำเภอชะอำ ประเทศไทย เป็นเมืองตากอากาศชายฝั่งทะเลขนาดเล็กที่ตั้งอยู่บนอ่าวไทย ห่างจากกรุงเทพมหานคร ไปทางตะวันตกเฉียงใต้ประมาณ 175 กม. ซึ่งการระบายน้ำของชะอำที่มีอยู่นั้นเป็นท่อน้ำทิ้งรวบรวมน้ำเสียที่ปล่อยไปยังระบบบำบัดน้ำเสียแบบบ่อเติมอากาศ (Aerated Lagoon หรือ AL) ซึ่งมีทั้งหมดสี่บ่อ ได้แก่ บ่อแอโรบิค (aeration pond) เป็นบ่อที่มีแบคทีเรียและสาหร่ายแขวนลอยอยู่ บ่อดักตะกอน (settling pond) บ่อเติมอากาศแบบยืดเวลา (extended aeration pond) และบ่อพักน้ำแบบระเหย (evaporation pond) โดยการศึกษา จะช่วยสะท้อนความแตกต่างการใช้แบบจำลองระหว่างวิศวกรรมและสถาปนิกในการทำงานร่วมกันของสหสาขาวิชาชีพ 

ผ่านการสร้างแบบจำลองโดยโปรแกรม PCSWMM ถูกใช้อย่างแพร่หลาย ในอเมริกาเหนือ ยุโรป และออสเตรเลีย และมีการใช้มากขึ้นในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ มาจำลองระบบบ่อบำบัด พบว่า แผนการระบายน้ำภายในแบบจำลอง PCSWMM ค่อนข้างตรงตามที่กำหนดสำหรับวิศวกร แต่ทางการออกแบบ ยังต้องคำนึงถึงขนาดของพื้นที่ ลักษณะของพื้นผิวและดิน โครงข่ายของท่อ และความลาดเอียงที่เหมาะสม ซึ่งการออกแบบทางวิศวกรรมแบบดั้งเดิม จะมีการสร้างแบบจำลองค่อนข้างมีความซับซ้อน เมื่อต้องรวมพื้นที่สีเขียวที่สำคัญไว้ในการออกแบบ แสดงได้ดังรูปที่ 1

อย่างไรก็ดี แม้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์จะเป็นเครื่องมือที่ดี แต่การจะพัฒนาแบบจำลองต่อไป ควรคำนึงถึงประเด็นการพิจารณาทางสังคม เศรษฐกิจ กฎหมาย และสิ่งแวดล้อมร่วมด้วย เพราะบ่อยครั้งรู้สึกว่าในการวางแผนแบบจำลองมักให้แนวทางเชิงทฤษฎีมากกว่าแนวทางปฏิบัติจริง ทำให้บ่อยครั้งแบบจำลองจึงไม่ได้รับการยอมรับหรือเข้าใจโดยคนทั่วไปที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญมากนัก

กล่าวโดยสรุป การวางผังเมืองที่ดีสามารถเพิ่มความน่าอยู่ ความพร้อมรับมือ และความยั่งยืนของเมืองได้ ซึ่งจากการระบาดใหญ่ของโควิด-19 ช่วยกระตุ้นให้เกิดความสนใจในการออกแบบพื้นที่สีเขียวเพิ่มมากขึ้น มีความสนใจในการขยายพื้นที่สีเขียวให้เพิ่มมากขึ้น เพื่อให้รองรับประชากรได้มากขึ้น รวมถึงควรมีการกระจายความต้องการพื้นที่สีเขียวในรูปแบบขนาดเล็กหรือสวนสาธารณะโดยย่อมให้เกิดขึ้นได้ในละแวกใกล้เคียง เพื่อรองรับความเป็นอยู่ที่ดีของชุมชนในพื้นที่ต่าง ๆ ซึ่งเทคนิคการสร้างแบบจำลองที่ยกตัวอย่างมาข้างต้น จะเป็นเครื่องมือที่ช่วยสนับสนุนการตัดสินใจใช้ประโยชน์ สนับสนุนแผนแม่บทของเมือง รวมถึงการฟื้นฟูเมืองขึ้นใหม่ สำหรับการวางแผนผังเมืองในการพัฒนาพื้นที่สีเขียวต่อไป 

งานวิจัยดังกล่าวจัดอยู่ในกลุ่มการวิจัยเพื่อสนับสนุนการขับเคลื่อนนโยบาย SDGs ในระดับชาติและภูมิภาค (policy) ธีมสุขภาพและสุขภาวะที่ดีของคนทุกช่วงวัย

งานวิจัยดังกล่าวเกี่ยวข้องกับ
#SDG3 สุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดี
– (3.9) ลดจำนวนการตายและการเจ็บป่วยจากสารเคมีอันตรายและจากมลพิษและการปนเปื้อนทางอากาศ น้ำ และดิน ให้ลดลงอย่างมาก ภายในปี 2573
#SDG11 เมืองและชุมชนที่ยั่งยืน
– (11.3) ยกระดับการพัฒนาเมืองและขีดความสามารถให้ครอบคลุมและยั่งยืน เพื่อการวางแผนและการบริหารจัดการการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์อย่างมีส่วนร่วม บูรณาการและยั่งยืนในทุกประเทศ ภายในปี 2573
– (11.6) ลดผลกระทบทางลบต่อสิ่งแวดล้อมต่อหัวประชากรในเขตเมือง รวมถึงการให้ความสนใจเป็นพิเศษต่อการจัดการคุณภาพอากาศ การจัดการของเสียของเทศบาล และการจัดการของเสียอื่น ๆ ภายในปี 2573
– (11.7) จัดให้มีการเข้าถึงพื้นที่สาธารณะสีเขียว ที่ปลอดภัยครอบคลุมและเข้าถึงได้ โดยถ้วนหน้า โดยเฉพาะผู้หญิง เด็ก คนชรา และผู้มีความบกพร่องทางร่างกาย ภายในปี 2573

ข้อมูลงานวิจัย: Irvine, K.N., Ho Huu Loc, Chansopheaktra Sovann, Asan Suwanarit, Fa Likitswat, Ranjna Jindal, Thammarat Koottatep, J. Gaut, L.H.C. Chua, Lai Wen Qi, and Koen De Wandeler. (2021). Bridging the Form and Function Gap in Urban Green Space Design through Environmental SystemsModeling. Journal of Water Management Modeling, 29 (C476). https://doi.org/10.14796/JWMM.C476. 
ชื่อผู้วิจัย -สังกัด: Kim Neil Irvine คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์และการผังเมือง มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และคณะ 

Research Brief แนะนำงานวิจัยเชิงลึกของนักวิจัยธรรมศาสตร์ที่สนับสนุนการขับเคลื่อน SDGs โดยกิจกรรมนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการสร้างเครือข่ายความร่วมมือด้านวิจัยแบบบูรณาการระดับแนวหน้า เพื่อขับเคลื่อนเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (TU-SDG Research Network)