เขื่อนกันคลื่นเป็นโครงสร้างถาวรที่สร้างขึ้นในพื้นที่ชายฝั่งเพื่อป้องกันน้ำขึ้นน้ำลง กระแสน้ำ คลื่น และคลื่นพายุซัดฝั่ง เขื่อนกันคลื่นถูกสร้างขึ้นตั้งแต่สมัยโบราณเพื่อปกป้องจุดจอดเรือช่วยแยกเรือออกจากอันตรายทางทะเล เช่น คลื่นที่เกิดจากลม^{[ 1 ]}เขื่อนกันคลื่น ซึ่งในบางบริบทเรียกว่าท่าเทียบเรือหรือเขื่อนกันคลื่นอาจเชื่อมต่อกับแผ่นดินหรือตั้งอยู่โดยอิสระ และอาจมีทางเดินหรือถนนสำหรับยานพาหนะเข้าออก

เขื่อนกันคลื่นเป็น ส่วนหนึ่งของ ระบบ การจัดการชายฝั่งโดยจะติดตั้งขนานกับชายฝั่งเพื่อลดการกัดเซาะบนชายหาดที่กระแสน้ำเลียบชายฝั่งคุกคามการกัดเซาะของวัสดุชายหาด อาจมีการติดตั้งโครงสร้างขนาดเล็กบนชายหาด ซึ่งมักจะตั้งฉากกับขอบน้ำ การทำงานของโครงสร้างเหล่านี้ต่อคลื่นและกระแสน้ำมีจุดประสงค์เพื่อชะลอกระแสน้ำเลียบชายฝั่งและยับยั้งการเคลื่อนตัวของวัสดุชายหาด ในการใช้งานลักษณะนี้ มักเรียกกันว่าเขื่อนกันคลื่น แบบมี สันดอน

เขื่อนกันคลื่นช่วยลดความรุนแรงของคลื่นในบริเวณน้ำตื้นชายฝั่ง จึงทำให้เกิดท่าเรือที่ปลอดภัย นอกจากนี้ เขื่อนกันคลื่นอาจเป็นโครงสร้างขนาดเล็กที่ออกแบบมาเพื่อปกป้องชายหาด ที่มีความลาดชันน้อย เพื่อลดการกัดเซาะชายฝั่งโดยจะตั้งอยู่ห่างจากชายฝั่ง 100–300 ฟุต (30–90 เมตร) ในบริเวณน้ำตื้น

จุดจอดเรือจะปลอดภัยก็ต่อเมื่อเรือที่จอดอยู่ได้รับการปกป้องจากแรงคลื่นที่รุนแรงด้วยโครงสร้างขนาดใหญ่ที่เรือสามารถใช้เป็นที่กำบังได้ท่าเรือ ธรรมชาติ เกิดขึ้นจากสิ่งกีดขวาง เช่น แหลมหรือแนวปะการังท่าเรือธรรมชาติบางแห่ง เช่น ท่าเรือในช่องแคบพลีมัธท่าเรือพอร์ตแลนด์และเชอร์บูร์กได้รับการปรับปรุงหรือขยายเพิ่มเติมด้วยเขื่อนกันคลื่นที่ทำจากหินท่าเรือมัลเบอร์รีเป็นเขื่อนกันคลื่นเคลื่อนที่ที่ถูกลากไปยังตำแหน่งที่ต้องการเพื่อสร้างท่าเรือเทียมในช่วง การบุกนอร์ม andy ของฝ่ายสัมพันธมิตรในปี 1944

ประเภทของเขื่อนกันคลื่น ได้แก่ เขื่อนกันคลื่นแบบกำแพงแนวตั้ง เขื่อนกันคลื่นแบบเนินดิน และเขื่อนกันคลื่นแบบเนินดินที่มีโครงสร้างส่วนบน หรือเขื่อนกันคลื่นแบบผสม

โครงสร้างเขื่อนกันคลื่นได้รับการออกแบบมาเพื่อดูดซับพลังงานของคลื่นที่ซัดเข้ามา โดยอาจใช้วิธีเพิ่มมวล (เช่น การใช้แท่งคอนกรีตเสริมเหล็ก) หรือใช้วิธีสร้าง ความลาด ชันเพื่อป้องกันคลื่น (เช่น การใช้หินหรือหน่วยคอนกรีตเสริมเหล็ก)

ในวิศวกรรมชายฝั่งเขื่อนกันคลื่น (revetment) คือโครงสร้างที่อยู่ติดกับแผ่นดิน ในขณะที่กำแพงกันคลื่น (breakwater) คือโครงสร้างที่อยู่ติดกับทะเล (กล่าวคือมีน้ำอยู่ทั้งสองด้าน)

เขื่อนกันคลื่นแบบกองหินใช้ช่องว่างโครงสร้างเพื่อกระจายพลังงานคลื่น เขื่อนกันคลื่นแบบกองหินประกอบด้วยกองหินที่คัดแยกตามน้ำหนักต่อหน่วยโดยประมาณ: หินขนาดเล็กสำหรับแกนกลางและหินขนาดใหญ่เป็นชั้นเกราะป้องกันแกนกลางจากการโจมตีของคลื่น หน่วยเกราะหินหรือคอนกรีตที่อยู่ด้านนอกของโครงสร้างจะดูดซับพลังงานส่วนใหญ่ ในขณะที่กรวดหรือทรายจะป้องกันไม่ให้พลังงานคลื่นผ่านแกนกลางของเขื่อนกันคลื่น ความลาดชันของเขื่อนโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1:1 ถึง 1:2 ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ ในน้ำตื้น เขื่อนกันคลื่นแบบกองหินมักจะมีราคาค่อนข้างถูก เมื่อความลึกของน้ำเพิ่มขึ้น ความต้องการวัสดุ—และด้วยเหตุนี้ต้นทุน—ก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก^{[ 2 ]}

เขื่อนกันคลื่น แบบกล่อง (Caisson breakwaters) โดยทั่วไปจะมีด้านข้างเป็นแนวตั้ง และมักสร้างขึ้นในบริเวณที่ต้องการจอดเรือหนึ่งลำหรือมากกว่านั้นที่ด้านในของเขื่อน เขื่อนแบบนี้ใช้มวลของกล่องและวัสดุที่ถมอยู่ภายในเพื่อต้านทานแรงพลิกคว่ำที่เกิดจากคลื่นที่ซัดเข้ามา การก่อสร้างเขื่อนแบบนี้ค่อนข้างแพงในบริเวณน้ำตื้น แต่ในบริเวณน้ำลึกสามารถช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้อย่างมากเมื่อเทียบกับเขื่อนกันคลื่นแบบผนัง (revetment breakwaters)

บางครั้งมีการวางกองหินเพิ่มเติมไว้ด้านหน้าโครงสร้างแนวตั้งเพื่อดูดซับพลังงานคลื่นและลดการสะท้อนของคลื่นและแรงดันคลื่นในแนวนอนบนผนังแนวตั้ง การออกแบบเช่นนี้ช่วยป้องกันเพิ่มเติมทางด้านทะเลและเป็นกำแพงท่าเรือทางด้านในของเขื่อนกันคลื่น แต่ก็อาจทำให้คลื่นซัดขึ้นฝั่งได้ มาก ขึ้น

แนวคิดที่คล้ายกันแต่ซับซ้อนกว่าคือโครงสร้างดูดซับคลื่น ซึ่งรวมถึงรูพรุนหลายประเภทที่ผนังด้านหน้า

โครงสร้างลักษณะนี้ถูกนำไปใช้ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมน้ำมันนอกชายฝั่ง รวมถึงโครงการชายฝั่งที่ต้องการโครงสร้างที่มีความสูงไม่มากนัก (เช่น ทางเดินริมทะเลในเมืองที่ทัศนียภาพของทะเลเป็นสิ่งสำคัญ ดังที่เห็นในเบรุตและโมนาโก ) ในกรณีของโมนาโก ปัจจุบันมีโครงการหนึ่งที่กำลังดำเนินการอยู่ที่Anse du Portierซึ่งประกอบด้วยเสาดูดซับคลื่นสูง 27 เมตร (89 ฟุต) จำนวน 18 ต้น

อุปกรณ์ลดทอนคลื่นประกอบด้วยชิ้นส่วนคอนกรีตที่วางในแนวนอนลึก 1 ฟุตใต้ผิวน้ำ โดยวางเรียงตามแนวเส้นขนานกับชายฝั่ง อุปกรณ์ลดทอนคลื่นมีแผ่นคอนกรีต 4 แผ่นหันหน้าไปทางทะเล แผ่นคอนกรีตแนวตั้ง 1 แผ่น และแผ่นคอนกรีต 2 แผ่นหันหน้าเข้าหาฝั่ง โดยแต่ละแผ่นเว้นระยะห่างจากแผ่นถัดไป 200 มิลลิเมตร (7.9 นิ้ว) แถวของแผ่นคอนกรีต 4 แผ่นที่หันหน้าไปทางทะเลและ 2 แผ่นที่หันหน้าเข้าหาฝั่งจะสะท้อนคลื่นจากทะเลโดยอาศัยปริมาตรน้ำที่อยู่ใต้แผ่นคอนกรีต ซึ่งเมื่อถูกทำให้สั่นไหวภายใต้ผลกระทบของคลื่นที่เข้ามา จะสร้างคลื่นที่มีเฟสตรงข้ามกับคลื่นที่เข้ามาทางด้านท้ายน้ำจากแผ่นคอนกรีต

สามารถใช้กำแพงกันคลื่นแบบเนินดินยืดหยุ่นใต้น้ำเพื่อควบคุมคลื่นในน้ำตื้นได้ ซึ่งเป็นทางเลือกที่ทันสมัยกว่ากำแพงกันคลื่นแบบแข็งใต้น้ำแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ ต้นทุนการก่อสร้างกำแพงกันคลื่นแบบเนินดินยืดหยุ่นใต้น้ำยังน้อยกว่ากำแพงกันคลื่นแบบแข็งใต้น้ำทั่วไป เรือและสิ่งมีชีวิตในทะเลสามารถผ่านได้หากมีความลึกเพียงพอ โครงสร้างทางทะเลเหล่านี้ช่วยลดพลังงานคลื่นที่ชนกันและป้องกันการเกิดคลื่นนิ่ง^{[ 3 ]}

เมื่อความสูงของคลื่นที่ออกแบบไว้เพิ่มขึ้น เขื่อนกันคลื่นแบบกองหินต้องใช้หน่วยป้องกันขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อต้านทานแรงของคลื่น หน่วยป้องกันเหล่านี้สามารถทำจากคอนกรีตหรือหินธรรมชาติ ขนาดมาตรฐานที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ หน่วย ป้องกันหินที่ระบุไว้ใน CIRIA 683 "คู่มือหิน" คือ 10–15 ตัน อาจมีขนาดที่ใหญ่กว่านี้ได้ แต่ขนาดสุดท้ายในทางปฏิบัติถูกจำกัดด้วยคุณสมบัติการแตกหักตามธรรมชาติของหินที่มีอยู่ในท้องถิ่น

หน่วยป้องกันคลื่นคอนกรีตรูปทรงต่างๆ (เช่นDolos , Xbloc , Tetrapodเป็นต้น) สามารถรับน้ำหนักได้สูงสุดประมาณ 40 ตัน (เช่นJorf Lasfarประเทศโมร็อกโก) ก่อนที่จะเริ่มเสียหายจากน้ำหนักของตัวเอง แรงกระแทกจากคลื่น และการแตกร้าวจากความร้อนของรูปทรงที่ซับซ้อนระหว่างการหล่อ/การบ่ม ในกรณีที่ต้องการหน่วยป้องกันคลื่นขนาดใหญ่ที่สุดสำหรับพื้นที่ที่เปิดโล่งมากที่สุดในน้ำลึก หน่วยป้องกันคลื่นมักจะทำจากคอนกรีตทรงลูกบาศก์ ซึ่งเคยใช้รับน้ำหนักได้ถึงประมาณ195 ตัน (ข้อมูลนี้ ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม 2019 ในWayback Machineสำหรับส่วนปลายของเขื่อนกันคลื่นที่ Punta Langosteira ใกล้ La Coruña ประเทศสเปน)

การออกแบบเบื้องต้นเกี่ยวกับขนาดของหน่วยเกราะมักดำเนินการโดยใช้สมการของฮัดสัน , แวน เดอร์ เมียร์ และล่าสุดคือ แวน เกนต์ และคณะ วิธีการเหล่านี้ทั้งหมดมีอธิบายไว้ในCIRIA 683 "คู่มือหิน" และ คู่มือวิศวกรรมชายฝั่งของกองทัพบกสหรัฐฯ(มีให้ดาวน์โหลดฟรีทางออนไลน์) และแหล่งข้อมูลอื่นๆ สำหรับการออกแบบโดยละเอียด การใช้แบบจำลองทางกายภาพไฮดรอลิกที่มีสเกลยังคงเป็นวิธีการที่เชื่อถือได้มากที่สุดสำหรับการทำนายพฤติกรรมในชีวิตจริงของโครงสร้างที่ซับซ้อนเหล่านี้

การจำลองการเคลื่อนที่ของคลื่นแบบ 3 มิติใกล้กำแพงกันคลื่น MEDUS (2011) ภาควิชาวิศวกรรมทางทะเล มหาวิทยาลัยซาเลอร์โน

เขื่อนกันคลื่นอาจได้รับความเสียหายและถูกน้ำพัดท่วมในระหว่างพายุรุนแรง บางแห่งอาจก่อให้เกิดคลื่นที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งดึงดูดนักเล่นกระดานโต้คลื่น เช่นคลื่น "เดอะเวดจ์"ที่เขื่อนกันคลื่นนิวพอร์ต

การกระจายพลังงานและน้ำที่ค่อนข้างสงบที่เกิดขึ้นด้านหลังเขื่อนกันคลื่นมักจะส่งเสริมการสะสมของตะกอน (ตามการออกแบบของโครงการเขื่อนกันคลื่น) อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้อาจนำไปสู่การสะสมที่มากเกินไป ส่งผลให้เกิด การก่อตัว ของสันดอนทรายซึ่งลดการเคลื่อนตัวของตะกอนตามแนวชายฝั่งเข้าหาฝั่งของเขื่อนกันคลื่น การดักจับตะกอนนี้อาจก่อให้เกิดผลเสียต่อบริเวณปลายน้ำของเขื่อนกันคลื่น นำไปสู่การขาดแคลนตะกอนชายหาดและการกัดเซาะชายฝั่ง ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่ความจำเป็นในการป้องกันทางวิศวกรรมเพิ่มเติมในบริเวณปลายน้ำของเขื่อนกันคลื่น การสะสมของตะกอนในพื้นที่รอบๆ เขื่อนกันคลื่นอาจทำให้เกิดพื้นที่ราบที่มีความลึกลดลง ซึ่งเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ของพื้นทะเล^{[ 4 ]}

การก่อตัวของสันดอนที่เกิดจากเขื่อนกันคลื่นนั้นขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างเขื่อนกันคลื่นกับชายฝั่ง ทิศทางที่คลื่นกระทบเขื่อนกันคลื่น และมุมที่สร้างเขื่อนกันคลื่น (เทียบกับชายฝั่ง) ในบรรดาสามปัจจัยนี้ มุมที่สร้างเขื่อนกันคลื่นมีความสำคัญที่สุดในการก่อตัวของสันดอนที่เกิดจากการออกแบบทางวิศวกรรม มุมที่สร้างเขื่อนกันคลื่นจะเป็นตัวกำหนดทิศทางใหม่ของคลื่น (หลังจากที่คลื่นกระทบเขื่อนกันคลื่นแล้ว) และในทางกลับกันจะเป็นตัวกำหนดทิศทางที่ตะกอนจะไหลและสะสมตัวเมื่อเวลาผ่านไป^{[ 5 ]}

ความไม่สม่ำเสมอที่ลดลงในภูมิทัศน์พื้นทะเลที่เกิดจากเขื่อนกันคลื่นอาจนำไปสู่การลดลงของความอุดมสมบูรณ์และความหลากหลายของชนิดพันธุ์ในระบบนิเวศโดยรอบ^{[ 6 ]}ผลจากความไม่สม่ำเสมอที่ลดลงและความลึกที่ลดลงซึ่งเกิดจากเขื่อนกันคลื่นเนื่องจากการสะสมของตะกอน ทำให้การได้รับรังสียูวีและอุณหภูมิในน่านน้ำโดยรอบเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจรบกวนระบบนิเวศโดยรอบได้^{[ 4 ] [ 6 ]}

เขื่อนกันคลื่นนอกชายฝั่ง (หรือเรียกว่าเขื่อนกันคลื่นแบบแยกส่วน) มีสองประเภทหลัก คือ แบบเดี่ยวและแบบหลายแนว แบบเดี่ยว หมายถึง เขื่อนกันคลื่นที่ประกอบด้วยแนวกั้นเดียวต่อเนื่องกัน ในขณะที่เขื่อนกันคลื่นแบบหลายแนว (จำนวนตั้งแต่สองถึงยี่สิบแนว) จะวางเรียงกันโดยมีช่องว่างระหว่างกัน (160–980 ฟุต หรือ 50–300 เมตร) ความยาวของช่องว่างส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นที่กระทบกัน เขื่อนกันคลื่นอาจเป็นแบบยึดติดหรือแบบลอยตัว และอาจเป็นแบบกันน้ำหรือแบบยอมให้ตะกอนไหลผ่านไปยังชายฝั่งได้ การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับช่วงน้ำขึ้นน้ำลงและความลึกของน้ำ โดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยหินก้อนใหญ่ (หินแกรนิต) ที่มีน้ำหนักมากถึง 10–15 ตันต่อก้อน หรือกองหิน การออกแบบได้รับอิทธิพลจากมุมที่คลื่นเข้าถึงและพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ การก่อสร้างเขื่อนกันคลื่นอาจขนานหรือตั้งฉากกับชายฝั่งก็ได้ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของชายฝั่ง

• สหราชอาณาจักร – เดอะ ซาวด์ , พลีมัธ; ซี พัลลิง , นอร์ฟอล์ก; เอลเมอร์ , เวสต์ซัสเซ็กซ์; บริกซ์แฮม , เดวอน; เซาท์ การ์ , นอร์ทยอร์กเชอร์
• สหรัฐอเมริกา – ลองบีชรัฐแคลิฟอร์เนีย; ซานตาโมนิกา รัฐแคลิฟอร์เนีย; บริเวณ ริมทะเลสาบใจกลาง เมืองชิคาโกรัฐอิลลินอยส์; วินทรอปบี ช รัฐแมสซา ชูเซตส์; โคโลเนียลบีช รัฐเวอร์จิเนีย; ร็อกแลนด์รัฐเมน
• ญี่ปุ่น – เขื่อนกั้นน้ำตอนกลางโตเกียว; อิชิซากิ (檜yama石崎郵便局), จังหวัดฮอกไกโด; ไคเคะ จังหวัดทตโตริ
• อินเดีย – เขื่อนกันคลื่นนอกชายฝั่งที่อุดังกุดีสำหรับท่าเทียบเรือขนถ่านหินแบบใช้เอง; มารีนไดรฟ์ , มุมไบ; ท่าเรือนานาชาติวิชินจัม, ทิรุวนันทปุรัม , ตริวันดรัม
• สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ - หมู่เกาะปาล์ม , ดูไบ; คอร์นิช , อาบูดาบี
• ฮ่องกง – สนามบินไคตั๊ก ; สนามบินนานาชาติฮ่องกง
• คูเวต - ซาบาห์ อัล อาห์หมัด ซี ซิตี้
• ออสเตรเลีย - นิวคาสเซิล รัฐนิวเซาท์เวลส์
• ปากีสถาน - เขื่อนกันคลื่นมาโนราท่าเรือการาจี

• กำแพงกันคลื่น
• โมล (สถาปัตยกรรม)
• เขื่อนกันคลื่นยักษ์ Giant Hulks แห่งแม่น้ำพาวเวลล์
• เขื่อนกันคลื่นฟีนิกซ์
• ท่าเรือ

วิกิซอร์ซมีเนื้อหาจาก บทความ สารานุกรมบริแทนนิกา ค.ศ. 1911เรื่อง " เขื่อนกันคลื่น "

• ภาพถ่ายทางอากาศเฉียง ของ USGS — การกัดเซาะชายฝั่งจากพายุฤดูหนาวเอลนีโญ ตุลาคม 1997 และเมษายน 1998
• หอดูดาวชายฝั่งช่องแคบ — แกลเลอรี่เขื่อนกันคลื่น
• รูปทรงของหน่วยเกราะกันคลื่นและปีที่เริ่มใช้งาน
• บริษัท ซีบูล มารีน จำกัด — ระบบป้องกันการกัดเซาะชายฝั่ง
• WaveBrake – ผู้เชี่ยวชาญด้านการลดทอนคลื่น
• IAS Breakwater ใน Facebook