การประเมินค่าดัชนีการไหล ... · 2012-06-21 ·...

น าเสนอโดย

น .ส . กนกพร สวสด ป ร

ผ ร วมว จย

ดร . ศภสทธ คนใหญ

การประเมนคาดชนการไหลพนฐาน

ในลมนายมโดยใชโปรแกรม MATLAB

ภาควชาวศวกรรมเกษตร คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน

การประชมทางวชาการ 7th THAICID NATIONAL SYMPOSIUM 2012

ความสาคญของปญหา

ฤดแลงของทกปลมนายมประสบกบปญหาขาดแคลนนา

นาในแมนายมจะมปรมาณนาไหลนอย

การไหลในลานาตางๆจะตองพงนาทปอนเขาสลานาใตดน

ความสามารถในการกกเกบนาในฤดฝนเพอทจะปอนเขาสลานาตลอด

ทงฤดแลง จงมความสาคญมาก

การกกเกบนาในลานายม ปตร.บานยางซาย

หลงสนสดฤดฝน ชวงฤดแลง

วตถประสงค

เพอทาการวเคราะหและประเมนคาดชนการไหลพนฐานในลมนายม

โดยใชโปรแกรม MATLAB

ขอบเขตการศกษา

ศกษาในพนทลมนายม

บทความฉบบนผศกษา โดยมเกณฑขอจากดอยทมการพจารณาท

ขอมลอตราการไหลรายวน โดยไมไดใชขอมลทางดานภมประเทศ การ

ใชประโยชนทดน ลกษณะทางดานธรณวทยา

สภาพพนทศกษา

ลมนายมครอบคลมพนทจงหวด 11 จงหวด

พนทรบนาฝนประมาณ 23,618 ตารางกโลเมตร

ความยาวตลอดลานาประมาณ 735 กโลเมตร

สภาพลานายมจะมลกษณะรปคอขวด

ความจลานาของแมนายม ตงแตตนนาถง อ.เมอง จ.สโขทย มคาระหวาง

800-2,000 ลกบาศกเมตรตอวนาท

ตงแต อ.เมอง จ.สโขทยลงมา ลดลง 300-500 ลกบาศกเมตรตอวนาท

0.0020.0040.0060.0080.00

100.00120.00140.00160.00180.00200.00220.00240.00260.00280.00300.00

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

ระยะทาง (กโลเมตร)

ระดบ

(เมต

ร-ร.

ท.ก

.)

ระดบตลง ระดบทองนาพะเยา

แพร

สโขทย

พษณโลกพจตร

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 100 200 300 400 500 600 7000

ความ

กวาง

ลาน

า

(เมต

ร)

40

4080

80

800 2,000 1,000 350 500 325

3,800 2,243 2,276 1,140 1,511 1,295ปรมาณนาป 2538

ความจของลานา

800-2,000 ลบ.ม./วนาท

300-500 ลบ.ม./วนาท

ลกษณะทางกายภาพของลานายม

สถานวดนาทาและนาฝน

ครอบคลมพนทลมนายมรวม 8 สถานของจงหวดแพร สโขทย และพจตร

ลาดบทสถานวด

นาทา

สถานวด

นาฝนอาเภอ จงหวด

พนทรบนา

(ตร.กม.)ค.ศ.

1 Y.20 40111 สอง แพร 5,410 1998-2008

2 Y.1C 40151 เมอง แพร 7,624 1998-2008

3 Y.14 59022 ศรสชนาลย สโขทย 12,131 1998-2008

4 Y.6 59121 ศรสชนาลย สโขทย 12,658 1998-2008

5 Y.3A 59032 สวรรคโลก สโขทย 13,583 1998-2008

6 Y.4 59012 เมอง สโขทย 17,731 1990-1997

7 Y.17 38052 สามงาม พจตร 21,415 1998-2005

8 Y.5 38032 โพทะเล พจตร 22,344 1991-1997

ทตงสถานวดนาทา กราฟปรมาณนาฝนและอตราการไหลเฉลยรายเดอน

ทฤษฎและหลกการ

การศกษาศกยภาพการกกเกบนา

โดยเนนการประเมนคาดชนการไหลพนฐานและความสมพนธ

โดยตรงกบคณสมบตเชงกายภาพของพนทรบนา

คณสมบตสาคญททาใหพนทรบนามศกยภาพไดสง

ภมสณฐานของพนทรบนาเปนทราบและมระบบระบายนา

ธรรมชาตตา

ลกษณะของดนทซมนาไดด

การใชทดนทมปาและพนทชมนามาก

ลกษณะของหมวดหนทมรอยแตกและความพรนสง

มการกกเกบนาผวดนไวมาก

การแยกการไหลพนฐาน (Baseflow separation)

กราฟอทกไหลตรงไดจากการแยกการไหลพนฐานออกจาก กราฟ

อทกการไหลตลอดป คอ การโยงจดตาสดของกราฟอทกการไหลในลานา

(Gustard et al., 1992)

ดชนการไหลพนฐาน (Base Flow Index, BFI)

Base Flow Index, BFI = baseflow area / total hydrograph area

ปรมาตรการไหลในลานาจะไดจากขอมลอตราการไหลรายวนโดยใชกฎ

สเหลยมคางหมชวยในการคานวณ ดงน

∑ =−+

==

++

n

1ii1i

1ii ,....2,1i),TT(2

QQV

การแยกการไหลพนฐานจากกราฟอทกการไหลในลานา ทสถานวดนา Y.6

total

hydrograph

area

baseflow

baseflow area

โปรแกรม MATLAB 7.5.0 เวอรชน R2007b

ความสามารถใชในการแกปญหาทางคณตศาสตรทมความซบซอน

ดานวศวกรรม ชวยใหการทางานงายขนมาก

สรางชดฟงชน M-file การเรยกใช M-file ทาไดโดยการพมพชอ file

ทตองการ

แสดงผลไดในลกษณะทงกราฟ 2, 3 มต และจดเกบเปนไฟลรปภาพ

ในการศกษาครงน

โปรแกรม MATLAB จะชวยในการคานวณ ปรมาตรการไหล

พนฐาน และ ปรมาตรการไหลในลานา จะทาใหงายตอการคานวณ

วธการศกษา

1. เขยนกลมฟงกชน M- file โดยการกาหนดใหตวแปร คอ ปรมาณการไหล

ในลานาทงหมด (DIS) และเวลา (TIME) ซงจะเปนการนาเขาขอมลอตรา

การไหลรายวน

2. แยก baseflow ออกจากการไหลพนฐานออกจากปรมาณการไหลในลา

นาทงหมดโดยใชคาสง ginput ใน MATLAB ใชเมาทเลอนไปยงจดท

กราฟอทกการไหลแสดงคาตาสดในแตละชวง จะไดคา พกดของกราฟ

อทกการไหลพนฐาน (Tb, Qb) โดยอตโนมต

การแยกการไหลพนฐานจากกราฟอทกการไหลในลานา ทสถานวดนา Y.6

3. คานวณปรมาตรการไหลในลานา ปรมาตรการไหลพนฐาน และปรมาตร

การไหลพนฐานในแตละปจะใชกฎสเหลยมคางหม โดยการเขยนกลม

ฟงกชน M-file ใชคาสง

trapz (TIME, DIS) จะไดคา ปรมาตรการไหลในลานา (volt)

trapz (Tb, Qb) จะไดคา ปรมาตรการไหลพนฐาน (volb)

4. คานวณคาดชนการไหลพนฐาน (BFI) มคาตวแปร indb

5. ทาการวเคราะหและประเมนคาดชนการไหลพนฐานและแนวโนมเชงเสน

ปรมาณนาใตดน

%program to calculate baseflow index

TQb6 =[ 0.85 3.57

38.27 2.47

88.17 1.92

... ...

4017.00 2.60]

Tb6=TQb6(:,1);

Qb6=TQb6(:,2);

plot(TIME6,DIS6,Tb6,Qb6);

title('Bana Kaeng Luang, Si Satchanaalai, Sukhothai Y6(1998-2008)')

xlabel('Time(Day)')

ylabel('Discharge(CMS)')

volt=trapz(TIME6,DIS6)

volb=trapz(Tb6,Qb6)

indb=volb/volt

ผลการศกษา

1. การแยกการไหลพนฐานและดชนการไหลพนฐาน (BFI)

สถานวด

นาทา

พนทรบนา

(ตร.กม.)

ปรมาตรการไหลนาใตดน

(ลบ.ม/วนาท/วน)

ปรมาตรการไหลในลานา

(ลบ.ม/วนาท/วน)BFI จานวนป

Y.20 5,410 39,608.04 195,656.86 0.20 11

Y.1C 7,624 76,487.23 259,236.12 0.30 11

Y.14 12,131 114,983.74 368,283.28 0.31 11

Y.6 12,658 128,835.83 395,549.11 0.33 11

Y.3A 13,583 101,176.54 441,365.89 0.23 11

Y.4 17,731 25,341.92 150,524.19 0.17 8

Y.17 21,415 52,342.91 356,097.80 0.15 8

Y.5 22,344 63,500.53 304,391.03 0.21 7

2. แนวโนมเชงเสนปรมาณนาใตดน

สรปและวจารณผล

1. สถาน Y.6 และ Y.14 จงหวดสโขทย มปรมาณการไหลของนาใตดนเขาสลานาสง

ทสดเมอเทยบกบสถานอนๆ เมอพจารณากราฟนาฝนเฉลยรายเดอนมความสอดคลอง

ไปทศทางเดยว แสดงวาปรมาณนาฝนมผลตอการไหลของปรมาณนาใตดน

2. สถาน Y.17 จงหวดพจตร มปรมาณการไหลของนาใตดนเขาสลานานอยทสด แสดง

ใหเหนวา ในพนทรบนาของ Y.17 มสภาพเกบกกนาใตดนสง ซงควรพจารณาอทก

ธรณดวย

3. คาดชนการไหลพนฐานของแตละสถานสอดคลองกบปรมาณการไหลของนาใตดน

เมอคาดชนการไหลพนฐานสง แสดงวาปรมาณการไหลของนาใตดนสลานาสงเชนกน

สรปและวจารณผล (ตอ)

4. แนวโนมปรมาณนาใตดนเพมขนมากทสด คอ Y.6 มแนวโนมเพมขนถง 654.80

ลบ.ม./วนาท/ป และลดลงนอยทสด คอ Y.5 มแนวโนมลดลงถง 1,016 ลบ.ม./

วนาท/ป

5. ในการสรางชดฟงกชน M-file บน MATLAB สามารถประยกตใชงานกบลมนาอน

ได โดยพจารณาทอตราการไหล ทาใหงายตอการคานวณ

6. คาดชนการไหลพนฐานสามารถเปนตวชวดศกยภาพไดในระดบหนงซงจะชวยใน

การจดการพนทลมนาและการจดการในแมนายมได

ขอเสนอแนะ

ในการพจารณาความสามารถการกกเกบนาของพนทรบนาและการ

ไหลของนาใตดนสลานา ควรจะพจารณาปจจยอนประกอบเพมเตมเชน

โคงชวงเวลาการไหล (Flow duration curve)

ความสามารถในการซมนาของดน

อทกธรณวทยา

การกกเกบนาผวดน

เขามาเกยวของดวยในการวเคราะหเพอใหไดผลลพธทสมบรณยงขน

กตตกรรมประกาศ

ผเขยนขอขอบคณ

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน ทใหการสนบสนนทน

ชางเผอก

ภาควชาวศวกรรมเกษตร คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน

สนบสนนและอานวยความสะดวกในการทาวจยน

Thank you for your attention !

ขอขอบพระคณคะ