Hydrology reservoir 2 slides

1

อทกวทยา (Hydrology)

อางเกบนา (Reservoir) อางเกบนา

(Reservoir)

หนา 2

บทนา

อางเกบนา (Reservoir) คอ แหลงนาทเกดจาการกอสรางเขอนเกบกกนา (storage dam)

2

หนา 3

เขอนภมพล

หนา 4

บทนา

อางเกบกกนา จะทาหนาท:• เกบกกนาสวนเกนความตองการจากชวงเวลาทมนามาก

• สาหรบสารองไวใชในชวงเวลาทมนานอยหรอแหงแลงได

• ชวยลดหรอบรรเทาความเสยหายซงเกดจากนาทวม

3

หนา 5

รายละเอยดของเนอหา

คณลกษณะทางกายภาพของอางเกบนา(Physical characteristics of reservoirs)

การแบงชนดของอางเกบนา(Classification of reservoirs)

การออกแบบอางเกบนา (Reservoir design) การวางแผนจดการอางเกบนา

หนา 6

คณลกษณะทางกายภาพของอางเกบนา(Physical characteristics of reservoirs) เนองจากหนาทหลกของอางเกบนา คอ การจดใหมปรมาตรเกบกก (storage) พอเพยงตอปรมาณนาตองการใชนา (demand) ตางๆ

ดงน น คณลกษณะทางกายภาพทสาคญของอางเกบนา คอ ความจเกบกก (storage capacity)

ถาอางเกบนามรปรางแบบไมสมาเสมอแลว ความจเกบกกของอางเกบนาทตงอยในลานาธรรมชาตจะมรปทรงไมสมาเสมอจงคานวณจากสตรปรมาตรของแทงรปทรงธรรมดาไมได

4

หนา 7

ความจเกบกกของอางทตงอยในลานาธรรมชาต จะเปลยนแปลงไปตามระดบนา และสมพนธกบพนทผวนาทระดบตางๆ การคานวณความจของอางเกบนาทาไดโดย

• การสารวจเพอจดทาแผนทภมประเทศ

• ลากเสนชนระดบความสง (contour lines) ตางๆ

• วดพนทภายในเสนชนระดบความสงแตละเสนดวยเครองวด แพลนนมเตอร หรอใช Software คอมพวเตอร เชน Arcview (GIS software) หรอ AutoCAD เปนตน

• นาผลของการวดพนทสรางความสมพนธระหวางพนท และระดบความสงเรยกวา โคงพนท-ระดบ (area-elevation curve)

คณลกษณะทางกายภาพของอางเกบนา (Physical Characteristics of Reservoir)

หนา 8

การคานวณความจของอางเกบนา (ตอ)• คานวณพนทเฉลยภายในเสนชนระดบความสง 2 ระดบทอยตดกน

• คานวณปรมาตรแตละสวน (increment) ระหวางเสนชนระดบความสงสองระดบ− ดวยการคณพนทเฉลยภายในเสนชนระดบความสงทงสอง ดวยผลตางของ

ระดบชนความสง (contour interval)

• บวกสะสมของแตละสวนปรมาตรทงหมดภายใตเสนชนระดบความสงใด ๆ กจะไดปรมาตรเกบกกภายใตเสนชนระดบความสงนน

• เมอนาคาปรมาตรเกบกกมาพลอตกบชนระดบความสงกจะไดโคงปรมาตรเกบกก-ระดบ (storage elevation curve) หรอโคงความจเกบกก (capacity curve) ของอาง

คณลกษณะทางกายภาพของอางเกบนา (Physical Characteristics of Reservoir)

5

หนา 9

ตวอยาง-แผนทภมประเทศของอางเกบนา

ตวอยาง - ตารางคานวณโคงพนท-ระดบ และความจเกบกกของอางเกบนา

ระดบ พนท พนทเฉลย ความจอางฯ ความจอางฯ ความจอางฯ พนทผวนาระหวางชนความสง สะสม สะสม

(ม. รทก.) (ตร.ม.) (ตร.ม.) (ลบ.ม.) (ลบ.ม.) (ลาน ลบ.ม.) (ตร. กม.)156 0 0 0 0157 214,400 107,200 107,200 107,200 0.11 0.21158 643,840 429,120 429,120 536,320 0.54 0.64159 1,105,280 874,560 874,560 1,410,880 1.41 1.11160 1,858,560 1,481,920 1,481,920 2,892,800 2.89 1.86161 2,999,680 2,429,120 2,429,120 5,321,920 5.32 3.00162 3,993,600 3,496,640 3,496,640 8,818,560 8.82 3.99163 5,424,640 4,709,120 4,709,120 13,527,680 13.53 5.42164 6,946,480 6,185,560 6,185,560 19,713,240 19.71 6.95165 8,520,960 7,733,720 7,733,720 27,446,960 27.45 8.52166 9,838,720 9,179,840 9,179,840 36,626,800 36.63 9.84

6

หนา 11

ตวอยางโคงพนท-ระดบและโคงความจเกบกกอางเกบนาหวยแกง จงหวดกาฬสนธ

024681012

154

156

158

160

162

164

166

168

0 5 10 15 20 25 30 35 40

พนทผวนา (ตร. กม.)ระดบ

(ม

.รทก

.)

ปรมาตรเกบกก (ลาน ลบ.ม.)

ปรมาตรเกบกก

พนทผวนา

ระดบตางในอางเกบนา

ระดบเกบกกปกต (normal pool level) หรอระดบนาสงปกต (normal high water level) คอ

• ระดบนาสงสดซงอางเกบนายอมใหระดบของผวนาขนไปถงในระหวางการจดการ (operation) ในสภาพปกต

• โดยทวไปแลว ระดบเกบกกปกตจะคานวณไดโดยคดเทากบระดบของสนอาคารนาลน ในกรณไมมประตควบคม (gated spillway)

หนา 12

ระดบเกบกกปกต

7


ระดบเกบกกตาสด (minimum pool level หรอ minimum low water level) คอ

• ระดบนาตาสดซงสามารถจะชกนาออกจากอางไปใชการไดในกรณปกต

• ระดบจะเทากบระดบปากอาคารทางออก (outlet) ตวทตาทสด

หนา 13

ระดบเกบกกตาสด


ระดบนาสงสด (maximum water level)• ระดบนาสงสดทยอมใหเกดขนไดในอางเกบนา

ระดบความสงเขอนคานวณจาก• ระดบนาสงสด + Freeboard

หนา 14

Freeboard

ระดบเกบกกสงสด

8


ปรมาตรนาในอาง• ระหวางระดบเกบกกปกตกบระดบเกบกกสงสด

− เรยกวาปรมาตรสาหรบเกบกกนาทวมชวคราว (surcharge storage)• ระหวางระดบเกบกกปกตกบระดบเกบกกตาสด

− เรยกวาปรมาตรเกบกกใชการ (useful storage)• ทอยตากวาระดบเกบกกตาสด

− เรยกวา ปรมาตรเกบกกสญเปลา (dead storage)

หนา 15

Useful Storage

Dead Storage

อาคารทางออกของอางเกบนา

ทางระบายนาใชงาน (Outlet)• เพอนานาไปใชเพอวตถประสงคตางๆ เชน ชลประทาน ผลตกระแสไฟฟา

อาคารนาลนปกต (service spillway) • ออกแบบไวสาหรบระบายนาในสภาพนาทวมขนาดปกต

อาคารนาลนฉกเฉน (emergency spillway)• สาหรบใชในกรณทเกดนาทวมขนาดใหญ (extreme floods)

หนา 16

• โดยปกตระดบของ emergency spillway จะสงกวา service spillway

9

หนา 17

Spillway

หนา 18

Spillway

10

หนา 19

Spillway เขอนปาสกฯ

หนา 20

การแบงชนดอางเกบนา (Classification of reservoirs)

อางเกบนาสามารถ แบงตามวตถประสงคของการใชงานออกเปน 2 ลกษณะดวยกนคอ

• อางเกบนาวตถประสงคเดยว (single reservoir) − การชลประทาน− ผลตกระแสไฟฟา− อปโภค-บรโภค− การเดนเรอ− ปองกนนาทวม− การทองเทยวพกผอนหยอนใจ (recreation) − การเลยงปลา และสงวนพนธสตวปา (wildlife)

• อางเกบนาเอนกประสงค (multi-purpose reservoir) − ใชหลายๆ วตถประสงครวมกน

11

หนา 21

การแบงชนดอางเกบนา (Classification of reservoirs)

อางเกบนาวตถประสงคเดยว

การเกบกบนาและจดการนาขนอยกบวตถประสงคการใชงาน เพอการพกผอนหยอนใจ และประมง

• ระดบนาในอางจะไมเปลยนแปลงมากนก• นอกจากในเวลาทเกดปรมาณนาทวมขนาดใหญ

เพอการเกบกกปรมาณนาทวมไวชวคราว• จะพยายามรกษาอางใหวางเปลาสาหรบรอรบนาทวมลกตอไป

เพอการประปา เพอการชลประทาน หรอเพอการผลตกระแสไฟฟา

• ตองมอาคารควบคมนาเพอปลอยนาออกจากอางตามวตถประสงคทได ออกแบบไว

• และตองมแผนการจดการปรมาณนาในอางใหมปรมาณเพยงพอสาหรบเกบไวใชในเวลาทขาดแคลนในหนาแลง

หนา 22

12

หนา 23

ตวอยาง-อางเกบนาวตถประสงคเดยว อางเกบนาวตถประสงคเดยว เพอตองการลดอทกภยทางดานทายเขอน

• จะพยายามรกษาอางใหวางเปลาสาหรบรอรบนาทวมลกตอไป• ดวยการออกแบบใหมอาคารทางออกเปนแบบไมมประตควบคม เพอรองรบปรมาณนาทวมขนาดใหญ

• เมอระดบนาสงกวาสนอาคารนาลน (spillway) จะระบายผาน spillway โดยอตโนมตเพราะไมมประตควบคม

• เมอระดบนาลดลงตากวาสน spillway นาในอางยงคงระบายออกจากอางตอไปทางอาคารทางออก (outlet) จนกวาระดบนาในอางจะตากวาระดบปากอาคารทางออกการระบายจงจะหยด

หนา 24

อางเกบนาอเนกประสงค

อางเกบนาเอนกประสงคเปนอางเกบนาทสรางขนเพอวตถประสงคหลายอยางดวยกน

ปรมาตรนาเกบกกนาเพอใชงานหรอเรยกวา conservation uses ประกอบดวย

• การกาหนดการจดสรรทแนนอนตลอดทงป− สาหรบวตถประสงคเฉพาะตาง ๆ

• การเปลยนแปลงปรมาณการจดสรร − ซงจะขนอยกบการประมาณความตองการ

ในแตละฤดหรอแตละเดอนของป จะตองมการคาดคะเนปรมาณนาธรรมชาตทจะมในชวงเวลาขางหนา

13

หนา 25

อางเกบนาอเนกประสงค

อางเกบนาเอนกประสงคทสรางขนเพอหลายวตถประสงค• จะมความยงยากในการบรหารจดการนา• เพราะตองนานาไปใชเพอวตถประสงคตางๆ ใหไดครบถวน และตรงตามเวลาทตองการ• ดงนนจงตองใชนาอยางมประสทธภาพ

โคงเกณฑการจดการนา (Rule curve)• สาหรบใชเปนแนวทางในการบรหารนา ในแตละเดอน

หนา 26

ตวอยาง-อางเกบนาอเนกประสงค อางเกบนาอเนกประสงค เพอปองกนนาทวม เพอการชลประทานและอปโภค-บรโภค

• จะพยายามระบายนาใหเรวในชวงนาหลาก และพยามรกษาปรมาณนาในอางไวให มากทสดในชวงนานอยเพอวตถประสงคการใชงานตางๆ

• ดวยการออกแบบให spillway ไมมประตควบคม• แตมอาคารทางออก (outlet) เปนแบบมประตควบคม

14

หนา 27

การออกแบบอางเกบนา (Reservoir design)

งานอทกวทยาทเกยวของกบการออกแบบอางเกบนา ไดแก

• การคานวณขนาดปรมาตรเกบกก− สาหรบวตถประสงคเพอเกบกกนาใช (conservation purpose) − สาหรบวตถประสงคเพอการปองกนนาทวม (flood-control purpose)

• การกาหนดระดบสาหรบวตถประสงคเพอการทองเทยว พกผอนหยอนใจ สงวนพนธสตวปา และการเดนเรอ

หนา 28

การออกแบบอางเกบนา (Reservoir design)

งานอทกวทยาทเกยวของกบการออกแบบอางเกบนา ไดแก (ตอ)

• การคานวณความสามารถในการระบายนาของอาคารนาลน และอาคารทางออกอน ๆ

• การคานวณความสามารถในการปลอยนาเพอวตถประสงคตาง ๆ

• การศกษาเกยวกบการจดการหรอการดาเนนการในระหวางชวงเวลาทมนาไหลเขาสอางทงกรณสงสดและตาสด

15

หนา 29

แฟคเตอรทางดานกายภาพและเศรษฐศาสตร (Physical and Economical Factors)

แฟคเตอรทมความสาคญตอการออกแบบอางเกบนาประกอบดวย

• แฟคเตอรดานกายภาพ (Physical Factors)• แฟคเตอรดานเศรษฐศาสตร (Economical Factors)

หนา 30

แฟคเตอรดานกายภาพ (Physical Factors)

สงทตองพจารณาอนดบแรก • สภาพลานาและหบเขา จะเหมาะสมตอการสรางเขอน• อางเกบนาทมปรมาตรความจเพยงพอสาหรบปรมาตรเกบกบสาหรบนานาไปใชและปรมาตรเกบกกสารองเพอการบรรเทาอทกภยหรอไม

การพจารณาอนดบสอง• หากทตงเขอนเหมาะสมแตปรมาตรความจไมเพยงพอตอความตองการทกอยางทงหมด

• จาเปนตองแบงปรมาตรความจสาหรบวตถประสงคตางๆ อยางสมเหตสมผล

16


ในทางปฏบตตองพจารณาแฟคเตอรอนประกอบเลอกทตงเขอน

• ดงนนอาจตองเลอกทตงเขอนทมความเหมาะสมตามตองการทางวศวกรรมนอยกวาแหงอน

ตวอยางท 1 • กรณทมเมองใหญตงอยบรเวณสองฝงของลานา หรอมเขตชมชนอยในระดบตาบรเวณอาง

• ระดบเกบกกปกตและปรมาตรใชการของอางอาจจะถกจากดให นอยกวาทตองการ

• หรอตองอพยพประชากรมาก

หนา 31


ตวอยางท 2• ในบรเวณพนททจะสรางอางเกบนา มการสรางถนน ทางรถไฟ สะพาน ไวแลว

• อาจตองลดระดบนาของอางเกบนาลง เพราะคาลงทนในการกอสรางอาคารทดแทนตางๆ ในระดบสงขนไปใหพนระดบทนาทวมถงอาจจะสงหรอเกนกวาผลประโยชนทจะไดรบ

แฟคเตอรอนๆ เชน • การมสถานทโบราณวตถหรอสถานศกด• ปาสงวนหรออทยานแหงชาตทสาคญ • ซงไมสามารถจะเปลยนระดบหรอกอสรางทดแทนได • จะเปนแฟคเตอรสาคญในการจากดในการเลอกทตงของอางและปรมาตรความจของอาง

หนา 32

17

หนา 33

แฟคเตอรดานเศรษฐศาสตร (Economical Factors)

แฟคเตอรทางดานเศรษฐศาสตร ทเปนผลตอการออกแบบและการจดการอางเกบนา คอ

• คาลงทนกอสรางและคาซอทดน• คาสกหรอรายป• ดอกเบยเงนก • คาการจดการบารงรกษาซอมแซม• ผลกาไรหรอคาตอบแทนทพงจะไดรบ

โครงการทเหมาะสมและใหผลตอบแทนคมคานน• ผลตอบแทนหรอกาไร (benefits) จะตองมากกวาราคาคาลงทน

(costs) • อตราสวนระหวางผลตอบแทนและคาลงทน (benefit-cost-ratio) จะตองมากกวาหนงเสมอ

หนา 34

แฟคเตอรดานเศรษฐศาสตร (Economical Factors)

การพจารณาเลอกโครงการทดทสดทางดานเศรษฐศาสตรจากหลายโครงการหรอการเลอกระดบของการพฒนาสาหรบโครงการเดยวกน จะตองคานงถง

• ผลตอบแทนสทธรายป (net annual benefits) และผลตอบแทน-คาลงทน− (คาผลตอบแทนสทธ เทากบ ผลตอบแทนรายป (annual benefits) ลบ คาลงทนทคดเทยบเปนรายป (annual costs))

โครงการทดทสดในแงเศรษฐศาสตรควรจะเปนโครงการท• ใหคาอตราสวนผลตอบแทน-คาลงทน (benefit-cost ratio) และคาผลตอบแทนสทธรายป (net annual benefits) มากทสด

18

หนา 35

แฟคเตอรทางดานกายภาพและเศรษฐศาสตร

ในการเลอกทเขอนจากหลายๆ ทตง หรอหลายความจ ตองพจารณาถง

• สภาพภมประเทศ • ดานวศวกรรม• ดานสงคมและสงแวดลอม• และใชหลกการทางดานเศรษฐศาสตร คอ ผลประโยชนตอคาลงทนมากทสด

หนา 36

การศกษาทางดานอทกวทยา

ขอมลพนฐานทจาเปนตองใชในการออกแบบอางเกบนาทางดานอทกวทยา คอ

• แผนทภมประเทศทมมาตราสวนละเอยดเพยงพอ• ขอมลอทกวทยา

แผนทภมประเทศบรเวณทจะสรางอางเกบนา• กาหนดขอบเขตของลมนา• วดขนาดพนทลมนาทอยเหนอทตงเขอนขนไป• คานวณโคงพนท - ระดบและโคงความจเกบกก

19

หนา 37


ขอมลอทกวทยาทจาเปนสาหรบการออกแบบอางเกบนาไดแก

• ขอมลปรมาณการไหลของนา ซงโดยปกตจะแสดงในรปกราฟนาทา (hydrograph)− เพอนามาหาปรมาณนาวาจะพอเพยงสาหรบนาไปใชตามวตถประสงคทตงไวหรอไม

• ขอมลปรมาณการไหลสงสดรายปของนา− จะนาไปวเคราะหหาขนาดของนาทวมสงสด (flood peak) และปรมาตรนาทวม (flood volume) สาหรบรอบปการเกดซาทกาหนดตาง ๆ

− เพอใชสาหรบคานวณปรมาตรความจสารองเพอการบรรเทาอทกภยและใชในการออกแบบขนาดอาคารนาลน และอาคารทางออกตาง ๆ ตอไป

หนา 38


ปรมาณการไหลของนาในลานา• เพอนามาหาปรมาณนาวาจะพอเพยงสาหรบนาไปใชตามวตถประสงคทตงไวหรอไม

• ปกตอยในรปกราฟนาทา (hydrograph) แสดงความสมพนธระหวางปรมาณการไหล (discharge) กบเวลา (time)

20

หนา 39


ขอมลปรมาณการไหลของนา (ตอ)• จะนาไปคานวณโคงปรมาณนาสะสม• เพอตรวจสอบวา ถาตองการปรมาณนาทกาหนด จาเปนตองมอางเกบนาขนาดเทาใด จงจะเหมาะสม


จากกราฟพบวา:• โอกาสเกดอตราการไหลของนา (Q) ≥ 10,000 cfs เทากบ 28% ของเวลาทงหมด (3 ป)

ขอมลปรมาณการไหลของนา (ตอ)• นาไปสรางโคงปรมาณการไหล-ชวงเวลา (flow-duration curve) • เปนความสมพนธระหวางปรมาณการไหลและเปอรเซนตของเวลาทจะเกดการไหล ≥ การไหลทกาหนด

21

หนา 41

ปรมาตรเกบกกตองการ (Storage Requirements)

การสรางอางเกบนาจะไมสามารถใหปรมาตรความจสาหรบวตถประสงคการใชงานตางๆ ไดครบถวนทงหมด ถามวตถประสงคเพอเกบกกนาไวสาหรบใชการหลายอยาง

• จาเปนตองมการจดสรรแบงปนปรมาตรเกบกกใหเหมาะสม

ถาหากวาเปนอางเกบนาทปองกนนาทวมดวย • อาจจะออกแบบใหอางเกบนามปรมาตรความจสารองเพอลดหรอบรรเทาอทกภยไดขนาดหนงกอน • สวนทเหลออาจจะออกแบบวธการอนมาประกอบในการปองกนนาทวมทางดานทายเขอน

หนา 42


ปรมาตรความจของอางเพอการเกบกกนาไวใช ขนอยกบ• ปรมาณและการผนแปรของปรมาณนาธรรมชาตทมอย• ปรมาณนาตองการ (demand) ของผใชนาตามวตถประสงคตางๆ• ปรมาตรของนาสญเสยทหลกเลยงไมได เชน การระเหยจากอางเกบนาและการซมลกลงไปในดน

ความตองการนาเพอการชลประทาน ขนอยกบ• ชนดของระบบชลประทาน ชนดของพชทปลก และจานวนพนททจะปลกทงฤดฝนและฤดแลง

22

หนา 43


ความตองการนาเพอการอปโภค บรโภคและการอตสาหกรรม ขนอยกบ

• จานวนประชากร ทงในสภาพปจจบนและคาดวาจะเพมขนในอนาคต

• จานวนโรงงานอตสาหกรรม ทงในปจจบนและอนาคต

ความตองการนาเพอการเดนเรอ ขนอยกบ• สภาพการไหลของนาเพอใหไดความลกอยางนอยตามตองการโดยเฉพาะตรงจดทวกฤตทสดในลานา

หนา 44


ปรมาตรความจสาหรบรบอทกภย ขนอยกบ• ดกรของการปองกนนาทวมวาจะมมากนอยเพยงใด• ความจหรอความสามารถของลานาทางดานทายเขอน

− อาจจะทาใหเพมประสทธภาพมากขนดวยการสรางอาคารปองกน (protective works) เชน เขอนกนนาทวม (levees) หรอกาแพงกนนาทวม (flood walls)

• การเลอกขนาดของปรมาตรเกบกกสารองเพอการบรรเทาอทกภย และการเพมประสทธภาพในการระบายของลานาทายเขอนจาเปนตองออกแบบควบคกนไป

• ใชหลกการทางดานเศรษฐศาสตรมาพจารณาในการเลอกขนาดทเหมาะสมหรอดทสด

23

หนา 45


การคานวณปรมาตรเกบกกทตองการของอางเกบนา แยกเปน

• ปรมาตรเกบกก− วตถประสงคเพอการเกบกกนาไวใช (conservation storage)− ใชขอมลเกยวกบ low flows หรอขอมลปรมาณการไหลของนาในชวงแลงทสด

• ปรมาตรเกบสารอง− วตถประสงคเพอการปองกนนาทวม (flood-control storage) − ใชขอมลเกยวกบนาทวมสงสด

หนา 46

ผลผลตอางเกบนา (Reservoir Yield)

สงทสาคญในการออกแบบอางเกบนา คอ • การวเคราะหเกยวกบความสมพนธระหวาง ผลผลต (yield) และความจเกบกก

(capacity) ของอาง

ผลผลตของอาง คอ จานวนนาทจะสามารถนาไปใชไดจากอางในชวงเวลาทกาหนด ชวงเวลาอาจจะเปลยนแปลงไดขนอยกบ ชนดของอางเกบนา เชน

• เปนวน สาหรบถงพกจายนา (distribution reservoir) ขนาดเลก • เปนปหรอมากกกวา สาหรบอางเกบนา (storage reservoir) ขนาดใหญ

คาผลผลตของอาง ขนอยกบ• ปรมาณการไหลเขาสอาง (inflow)• และจะผนแปรจากปหนงไปยงอกปหนงตามขนาดปรมาณการไหลเขา

24


ผลผลตปลอดภย (safe yield) หรอผลผลตมนคง (firm yield)

• คอปรมาณนาสงสดทสามารถจะประกนวาสามารถนาไปใชในระหวางชวงแลงวกฤต (critical dry period) ได

ในทางปฏบตชวงแลงวกฤต คอ ชวงเวลาทปรมาณการไหลของนาตามธรรมชาตตาสด หรอเปนชวงเวลาทมนาไหลนอยทสดในชวงขอมลของลานาทมอย

• เพราะฉะนนชวงเวลาทแหงแลงมากกวากอาจจะมโอกาสเกดขนไดในอนาคตซงในกรณเชนนผลผลตอางเกบนาจะมคานอยกวาผลผลตปลอดภย

หนา 47


เนองจากการหาคาผลผลตปลอดภยจะไดคาไมคอยแนนอน

• ดงนน จะเปนการดกวาทจะประมาณคาขนาดของผลผลตปลอดภยในเทอมของเปอรเซนตของโอกาสทจะเกดขน

ปกตผลผลตทอาจเปนไปไดสงสด (maximum possible yield) จะเทากบ

• ปรมาณการไหลเฉลย (mean flow) - การสญเสยตาง ๆ ทไมสามารถ ปองกนไดคอการระเหยและการซมลกลงดน

หนา 48

25


ถาการไหลของนาในลานาเปนแบบคงทโดยสนเชงคอ ปรมาณคงทสมาเสมอตลอดเวลา กไมจาเปนทจะตองมอางเกบนา

• แตเนองจากความเปลยนแปลงอตราการไหลในลานาธรรมชาตจะมอยเสมอ จงจาเปนทจะตองมอางเกบนา

ยงความแปรปรวนของการไหลของนามมากยงขนเทาใด • กมความจาเปนทจะตองใชอางเกบนาขนาดใหญขนตามลาดบ • เพอทาการเกบกกนาในชวงทมปรมาณมากเกนพอไวใชในชวงทมอตราการไหลในลานามนอยไมเพยงพอตอการนาไปใช

หนา 49


ปญหา คอ จะออกแบบใหอางเกบนามผลผลตขนาดเทาใดด เพอการประปา

• ควรจะมขนาดผลผลตทออกแบบในลกษณะทคอนขางตาไว • เพอหลกเลยงการเสยงของชวงเวลาทผลผลตอางเกบนาจะตากวาคาผลผลตทออกแบบ

เพอการชลประทาน• อาจจะยอมใหมเปอรเซนตของชวงเวลา ซงผลผลตในอนาคตตากวาทออกแบบไวไดถง 20%

หนา 50

26


ปรมาณของนาทมอยซ งเกนกวาผลผลตปลอดภยของอางในชวงเวลาทเกดปรมาณการไหลของนามาก ๆ

• เรยกวา secondary yield • ซงสามารถนาไปใชกบความตองการของวตถประสงครองไปได

secondary yield นาไปใชเพอวตถประสงครองโดยยดถอหลกวา

• ถามกจะนาไปใช • หากไมมกจะไมนาไปใช เพราะตองกนไวใชในวตถประสงคหลกกอน

หนา 51

หนา 52

การคานวณขนาดความจเกบกกของถงพกจายนาสาหรบผลผลตทกาหนด

สมการพนฐานสาหรบใชในการคานวณปรมาตรความจของอางทจะใหมผลผลตตามกาหนด เรยกวา สมการปรมาตรความจ (storage equation) ซงแสดงดงน

StItO 0 = ปรมาณนาไหลออกเฉลย (ปรมาตรตอเวลา)I = ปรมาณนาไหลเขาเฉลย (ปรมาตรตอเวลา)S =อตราการเปลยนแปลงปรมาตรเกบกก

(ปรมาตร)t = ชวงเวลา (interval)StItO

27

หนา 53

ตวอยาง

นาประปาเพอการอปโภคบรโภคสาหรบเมองแหงหนงไดจากการสบนาจากบอบาดาลไปเกบไว ในถงพกและจายนา ตารางแสดงปรมาณนาตองการ (demand) เปนรายชวโมงของวนทมการใชนามากทสดของป ถากาหนดใหปมสบนาดวยอตราคงทสมาเสมอ ตลอดเวลา 24 ชวโมง จงหาอตราการสบนาและขนาดปรมาตรความจของถงพก

หนา 54

วธทา

คานวณอตราการสบนา (pumping rate)

• เนองจากโจทยกาหนดวาปมสบนาดวยอตราคงทตลอดวน

• ดงนนหารจานวนนาทจะตองสบทงหมดในชวงเวลา 1 วน ดวย 24

28

หนา 55

วธทา

หาปรมาณนาทตองใชจากถงพกในชวงเวลาตางๆ

• ถาชวงเวลาใด demand มากกวาอตราการสบ แสดงวาตองใชนาจากถงพก

• ปรมาณนาตองการจากถง = demand – pumping rate

ขนาดปรมาตรความจของถงพกคานวณจาก

• ผลรวมของปรมาณนาทตองการจากถงทกชวงเวลา

หนา 56

การออกแบบขนาดปรมาตรความจของอางเกบนาทสรางในลานาธรรมชาต

การคานวณปรมาตรความจของอางเกบนาทสรางในลานาธรรมชาตจะยงยากมากกวา การวเคราะห เรยกวา การศกษาการจดการอางเกบนา (reservoir operation study)

• กาหนดกฎเกณฑตางๆ ทเรยกวา rule curves ขน• ทาการศกษาการจดการอางเกบนาในชวงเวลาทเลอก• เพอทจะหากฎเกณฑทดทสด (optimum rule) ในการจดการอางเกบนา

• เพอใชปรมาตรความจของอางใหมประสทธภาพมากทสด

29

หนา 57


ชวงเวลาทเลอกทาการศกษาการจดการอางเกบนา• เปนชวงเวลาทเกดปรมาณการไหลตาสดมากทสด (extremely

low flow) ซงถอวาเปนชวงเวลาทวกฤตทสด− ปรมาตรความจทตองการจะเพยงพอ ในชวงทแลงทสดทเลอก

• แตอาจศกษาขยายชวงเวลาคลมไปทงชวงเวลาทงหมดทมขอมลอย− คลมไปถงการประมาณหาคาผลผลตทใชการไดในแตละปของขอมล

• ชวงเวลาทสรางขอมลยาวขน เรยกวา synthetic record

หนา 58


การศกษาการจดการอางเกบนาทสมบรณ จะตอง• คานวณหาโอกาสหรอเปอรเซนตของเวลาทนามไมเพยงพอแกปรมาณนาตองการ

• เพราะมความสาคญในการวางแผนทางเศรษฐศาสตร • ควรรวมเอาโครงการตางๆ เขาเปนระบบอนเดยวกน

ขอมลของทาการศกษาการจดการอางเกบนา• ปรมาณนารายป • รายเดอน • รายวน • หรอชวงเวลาทนอยกวาได

30

หนา 59


อางเกบนาขนาดใหญ• ใชขอมลรายเดอนกเพยงพอ

อางเกบนาขนาดเลก• ปรมาณการไหลของนาภายในชวงเวลาของเดอนอาจจะสาคญ• ควรจะใชขอมลรายวน

หนา 60


การวเคราะหโดยประมาณอาจจะกระทาดวยวธกราฟ• เรยกวา mass curve analysis

การวเคราะหทใชชวงเวลาขอมลยาวๆ • ซงตองใชขอมลอทกวทยาทมชวงเวลายาวนาน (มากกวา 20 ป)• วธการนมกนยมเรยกวาสมดลนา (water balance)• ในทางปฏบตจรงจะม software ชวยในการวเคราะห เชน HEC-3 หรอ

HEC-5 เปนตน

การใชโปรแกรมคอมพวเตอรในการศกษาการจดการอางเกบนา• สามารถทางานสะดวก• สามารถใชระบบลองทายและทาซา ดวยการเปลยนกฎเกณฑการจดการ

(operation rules) ตาง ๆ กน

31

หนา 61


กอนทาการวเคราะหขอมล ตองพจารณาขนตอนหลายอยาง

• หากไมมขอมลปรมาณการไหลของนาตรงจดทจะสรางอางเกบนา− จาเปนตองใชขอมลจากสถานอนในลานาเดยวกน− จากลานาใกลเคยงมาปรบหรอดดแปลง

• ขอมลทมอยอาจจะสนไปจนไมครอบคลมชวงเวลาทเกดปรมาณการไหลตาสด − กจาเปนตองตอขยายขอมลออกไปดวยการเปรยบเทยบขอมลทยาวกวาของสถานทอยใกลเคยง

− ใชหลกการจาแลงเชงอทกวทยา (hydrologic simulation) − หรอใชหลกของวธสตอคลาสตก (stochastic method)

หนา 62


เมอไดปรมาณการไหลเขาแลว จะตอง• ยอมใหไหลผานอางเกบนาเพอใหทางดานทายนาไดใชตามสทธ • เรยกวา ปรมาณนาสทธ (water right)

ตามหลกการ• ตองคานวณปรมาณการใชนาจากลานาทางดานทายเขอนในสภาพปจจบนกอน

• เมอสรางอางเกบนาตองทาการปลอยนาไปใหผใชนาทางดานทายเขอนทไมเกยวของกบพนทโครงการ

• เพอไมใหผใชนาถกกระทบกระเทอนจากการสรางอางเกบนา

32

หนา 63


การสรางอางเกบนาจะไปเพมพนทผวนานอกเหนอจากพนทผวนาในลานาเดม

• ทาใหเกดการระเหยจากผวนามากขนกวาเดม

อตราการระเหยจากผวนา (reservoir evaporation) • จะมากกวาการคายระเหยทแทจรง (actual

evapotranspiration) จากผวดนและพชปกคลมเสมอ

การสรางอางเกบนาในเขตบรเวณทมสภาพอากาศแหงแลง

• การสญเสยนาเนองจากการระเหยจะมมาก• บางครงอาจเปนสาเหตใหเลกลมการสรางอางเกบนา เพราะไมคมกบการลงทน

หนา 64


ถาหากสมมตวาปรมาณการไหลเขา เปนปรมาณนาทจดตงเขอน ปรมาณการระเหยสทธ (net evaporation loss, Enet) ทเปนผลจากการสรางอางเกบนา คานวณไดจากสมการ

• Ew = การระเหยโดยอสระจากผวนา• Ea = การคายระเหยทแทจรงจากพนทนา• P = ฝนตกในพนทอาง• q = นาทาจากอางกอนนาทวมหรอกอนสรางอาง• CR = คาสมประสทธนาทา (runoff coefficient)

ถา Enet มคาตดลบ จะสมมตใหมคาเทากบศนย

qPEEEE wawnet PC1EE Rwnet

33

หนา 65


สงจาเปนอกอยางในการออกแบบปรมาตรความจของอางเกบนา คอ

• อตราหรอปรมาณการตกตะกอนในอางเกบนา • เพราะชวงเวลาการใชงานหรออายของอางเกบนาหลายสบป• ตะกอนทสะสมแตละปจะทาใหปรมาตรความจของอางเกบนาลดลง

• การคานวณออกแบบปรมาตรความจของอางจะตองเผอไวสาหรบใหตะกอนดวย

• ปรมาตรความจน คอ ปรมาตรเกบกกสญเปลา (dead storage)

หนา 66

ตวอยาง-การหาความจอางเกบนาธรรมชาตดวยวธ water balance

ใหคานวณปรมาตรความจของอางทสามารถสงนาไปใชตามปรมาณนาตองการรายเดอน ขอมลทกาหนดใหคอ

• ปรมาณการไหลเขารายเดอน ณ จดทจะทาการกอสรางเขอน• ปรมาณการระเหยรายเดอน• ปรมาณฝนรายเดอนทวดทสถานใกลเคยง • ปรมาณนาตองการรายเดอน• ปรมาณสทธทายนา = คาทนอยทสดระหวาปรมาณนาไหลเขาและ 100 เอเคอร-ฟตตอเดอน

• สมประสทธนาทา (CR) = 0.25• พนทผวอาง (reservoir water surface area) เทากบ 1,000 เอเคอร

34

หนา 67

ตวอยาง-การหาความจอางเกบนาธรรมชาตดวยวธ water balance

เดอน ปรมาณการไหลเขา

ปรมาณการระเหยจากถาด

ปรมาณนาฝน ปรมาณนาทตองการ

(เอเคอร-ฟต) (นว) (นว) (เอเคอร-ฟต)(1) (2) (3) (4) (5)ส.ค. 2,100 3.5 4.5 40ก.ย. 4,400 5.0 4.7 40ต.ค. 30 5.8 0.5 80พ.ย. 10 6.1 0.7 130ธ.ค. 5 5.4 0.2 140ม.ค. 3 4.6 0.0 140ก.พ. 1 3.0 0.0 130ม.ค. 0 1.7 0.0 120เม.ย. 0 0.8 0.0 80พ.ค. 0 1.0 0.4 40ม.ย. 0 1.3 0.8 30ก.ค. 3 2.4 4.6 30

หนา 68

วธทา

คอลมน (1) ถง (5) เปนขอมลทโจทยกาหนดให คอลมน (6) แสดงการคานวณปรมาณนาสทธหรอความตองการนาทางดานทายนา

• มคาเทากบ 100 เอเคอร-ฟตตอเดอน ถาปรมาณนาไหลเขามากกวา 100 เอเคอร-ฟตตอเดอน

• เทากบปรมาณนาไหลเขา ถาหากวาปรมาณนาไหลเขานอยกวา 100 เอเคอร-ฟตตอเดอน

คอลมน (7) เปนการคานวณปรมาณการระเหยรายเดอนจากอางเกบนา

• โดยการสมมตคาสมประสทธถาดวดระเหยเทากบ 0.70

35

หนา 69

วธทาเดอน ปรมาณ

การไหลเขา

ปรมาณการระเหยจากถาด

ปรมาณนาฝน

ปรมาณนาทตองการ

ปรมาณนาสทธทายนา

ปรมาณนาระเหยจากอาง

ปรมาณฝนสทธ

ปรมาณการไหลเขาทปรบแลว

ปรมาณนาตองการจากอาง

(เอเคอร-ฟต) (นว) (นว)

(เอเคอร-ฟต)



(เอเคอร-ฟต) (เอเคอร-ฟต)


(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

ส.ค. 2,100 3.5 4.5 40 100 204 281 2,077 0

ก.ย. 4,400 5.0 4.7 40 100 292 294 4,302 0

ต.ค. 30 5.8 0.5 80 30 338 31 -307 387

พ.ย. 10 6.1 0.7 130 10 356 44 -312 442

ธ.ค. 5 5.4 0.2 140 5 315 13 -303 443

ม.ค. 3 4.6 0.0 140 3 268 0 -268 408

ก.พ. 1 3.0 0.0 130 1 175 0 -175 305

ม.ค. 0 1.7 0.0 120 0 99 0 -99 219

เม.ย. 0 0.8 0.0 80 0 47 0 -47 127

พ.ค. 0 1.0 0.4 40 0 58 25 -33 73

ม.ย. 0 1.3 0.8 30 0 76 50 -26 56

ก.ค. 3 2.4 4.6 30 3 140 288 148 0

รวม 6,552 40.6 16.4 1,000 252 2,368 1,025 4,957 2,460

(7) = (3) x 1000 x 0.7 / 12 (9) = (2) – (6) – (7) + (8)(8) = (4) x 1000 x 0.75 / 12 (10) = (9) – (5) เฉพาะผลลพธเปนลบ มฉะนนใหเทากบศนย

หนา 70

วธทา

คอลมน (8) เปนการคานวณปรมาณฝนสทธ (Pnet) ทตกลงสอาง

คาสมประสทธนาทา (CR) มคาเทากบ 0.25 ขนาดพนทผวนาทเพมขนจากการสรางอาง คอลมน (9) คอปรมาณการไหลเขาทปรบแลว คานวณจาก

• การนาปรมาณการไหลเขาสอาง – ปรมาณการระเหย - และปรมาณนาสทธออก + บวกดวยปรมาณนาฝนสทธ

PCP Rnet 1 P = ฝนตกในพนทอางCR = คาสมประสทธนาทา

(runoff coefficient) Ew = การระเหยโดยอสระจากผวนาEnet = การระเหยสทธnetwnet PEE

36

หนา 71

วธทา

คอลมนท (10) คอ ปรมาณนาตองการจากอาง• คดเมอปรมาณความตองการ (คอลมนท (5)) มากกวาปรมาณนาไหลเขาสทธ (คอลมนท (9))

• ปรบคาทคานวณไดจากตดลบใหเปนบวก

ผลรวมของปรมาณนาในอาง คอ ปรมาตรความจของอางจะเทากบ 2,460 เอเคอร-ฟต

tOtIS

หนา 72

โคงปรมาณนาไหลเขาสะสม (Mass Curve of Inflow)

โคงปรมาณนาไหลเขาสะสม (mass curves) • คอ กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณการไหลเขาทปรบแลว (adjusted inflow หรอ net reservoir inflow) สะสมกบเวลา

• เปนวธคานวณความจอางเกบนาทตองอยางงาย

ขอมลทใชในการคานวณคอ• ขอมลปรมาณการไหลเขาอางเกบนา• ขอมลปรมาณความตองการใชนา

37

หนา 73


ความลาดชนของโคงปรมาณนาไหลเขาสะสมทพลอตไดทเวลาใดๆ กคอ

• ปรมาณนาทไหลเขาสในเวลานน

โคงปรมาณนาตองการ (demand curve)

• เปนตวแทนของปรมาณนาตองการ

• มอตราคงทสมาเสมอ• เปนเสนตรงและมความลาดชนเทากบอตราปรมาณนาทตองการ (demand rate)

หนา 74


เสนโคงปรมาณนาตองการทลากสมผสกบจดสงสดของโคงปรมาณนาไหลเขาสะสม (จด A และ B) คอ

• อตราสวนของการชกนาออกจากอางไปใช

• ดวยการสมมตวาอางเกบนาจะมนาเตมปรมาตรเกบกกปกต เมอใดกตามทเสนโคง demand ตดกบโคงการไหลสะสม

38

หนา 75


ระยะทางในแนวดงทเสนโคงปรมาณตองการหางจากโคงปรมาณนาไหลเขาสะสมมากทสด

• เรยกวา ระยะตางมากสด (maximum departure)

• คอ ปรมาตรความจของอางทตองการ

ระยะในแนวดงระหวางเสนสมผสทใกลกน (จด B และ E)

• คอ นาทไหลลน (spill) ทางอาคารนาลนออกไปทางดานทายนา

หนา 76

ตวอยาง

จงคานวณปรมาตรความจของอางเกบนาทจะประกนไดวามผลผลตหรอ ปรมาณนาตองการเทากบ 75,000 เอเคอร-ฟตตอป

39

หนา 77

ตวอยาง

เนองจากปรมาณนาตองการทกาหนดใหตอปเปนคาคงท โคงปรมาณนาตองการเปนเสนตรง มความลาดชนเทากบ 75,000 เอเคอร-ฟตตอป ลากเสนโคงปรมาณนาตองการสมผสกบจดสงสดของโคงปรมาณนาไหลเขาสะสม (จด A และ B)

• ไดระยะตางมากสดเกดขนทจด C และมคาเทากบ 56,000 เอเคอร-ฟต

ปรมาตรความจของอางเกบนาทตองการเทากบ 56,000 เอเคอร-ฟต

หนา 78

ตวอยาง

A-D-E• อางเกบนาจะมนาเตมอาง (ถงระดบปรมาตรเกบกกปกต) ทจด A

• นาทเกบกกไวในอางจะถกใช ไปเรอยๆ จนเหลอ 34,000 เอเคอร-ฟตทจด D

• ทจด D นาจะถกใชจากอางไปทงหมด 22,000 เอเคอร-ฟต

• จากจด D มาถงจด E ปรมาณนาไหลเขาจะมากกวาปรมาณนาตองการ

• ระดบนาในอางจะเพมมากขนจนเตมอางทจด E อกครงหนง

40

หนา 79

ตวอยาง

E-B• ระหวางจด E และ B อางจะเตมตลอดเวลา

• ปรมาณนาไหลเขาสอางทเกนกวาอตราปรมาณนาตองการจะถกปลอยทงไปทางอาคารนาลน

หนา 80

ตวอยาง

B-C-F • จากจด B นาจะถกใชไปเรอยๆ

• ทจด C ปรมาณนาในอางหมดพอด

• จากจด C ไปจด F ปรมาณนาไหลเขาจะมากกวาปรมาณนาตองการดวยการสงเกตจากความลาดชนทมากกวา

• และเมอถงจด F นาจะกลบเตมอางอก

41

8

ตวอยาง

จงคานวณหาผลผลตของอางในชวงเวลาตาง ๆ จากการกาหนดปรมาตรความจเทากบ 30,000 เอเคอร-ฟต และโคงปรมาณนาไหลเขาสะสม ณ จดทตงเขอนดงรป

8

การคานวณ

เสนสมผส (เสนประ) จะลากใหสมผสกบจดยอดของโคงปรมาณนาไหลเขา (A, B) โดยกาหนดใหระยะตางมากสดเทากบ 30,000 เอเคอร-ฟต (เทากบความจอาง) ความลาดชนของเสนสมผสจากจด A และ B กคอผลผลตของอางในแตละชวงเวลา ซงมคาเทากบ 95,000 และ 60,000 เอเคอร-ฟตตอป คอผลผลตนอยทสด (minimum yield)

42

8

ดงนน จากชวงเวลาทใช วเคราะห ปรมาณนาตองการจะมากกวา 60,000 เอเคอร-ฟตตอปไมได เพราะถามากกวา จะเกดการขาดแคลนนาในระหวางชวงป 1934 และ 1935 เพราะปรมาตรความจของอางกาหนดใหเพยง 30,000 เอเคอร-ฟตเทานน

การคานวณ

ความสมพนธ - กราฟนาทา - โคงปรมาณนาไหลเขาสะสม - โคงปรมาณการไหลและชวงเวลา

โคงปรมาณการไหล-ชวงเวลา (Flow Duration Curve)

โคงปรมาณนาไหลเขาสะสม (Mass Curve)

กราฟนาทา (Flow Hydrograph)กราฟทง 3 สามารถนามาใชในการคานวณหาปรมาตรความจอางเกบนาคานวณอยางงาย

43

กราฟนาทา - โคงปรมาณนาไหลเขาสะสม

ปรมาตรความจของอางเกบนาคานวณจาก

• กราฟนาทา • โคงปรมาณนาไหลเขาสะสม

ปรมาตรความจจะแปรผนตรงกบปรมาณการไหลเขาทแลงทสด ในการความจ ตองมขอมลศกษายาวมากพอครอบคลมชวงทแลงทสด

โคงปรมาณนาไหลเขาสะสม

หนา 86

ในกรณชวงแลงระหวางป 1935-1936 ไมจาเปนตองการปรมาตรความจขนาดใหญถง 1,959,000 วนาท-ฟต-วน

44

โคงปรมาณนาไหลเขาสะสม

หนา 87

สาหรบปรมาตรความจในชวงแลงระหวางป 1937-1938 ไมสามารถจะกาหนดไดเพราะขอมลปรมาณนาไหลเขาไมเพยงพอ ดงนนจงตองการขอมลเพมเพอใหได ความจทเหมาะสมครอบคลมชวงทแลงทสด

โคงปรมาณการไหล-ชวงเวลา

เปนความสมพนธระหวางปรมาณการไหลและเปอรเซนตของเวลาทจะเกดการไหล ≥ การไหลทกาหนด

% of time (exceedance probability)

45

การคานวณ - โคงปรมาณการไหล-ชวงเวลา

เรยงลาดบขอมลจากมากไปนอย กาหนดลาดบ (m)โดยใหคามากทสดเปนลาดบท 1 คานวณ exceedance probability (Pr)

1)(

N

mPqQP r


กาหนดใหความตองการนา = 10,000 cfs (ลกบาศกฟตตอวนาท) จาก flow –duration พบวา:

• โอกาสเกดอตราการไหลของนา (Q) ≥ 10,000 cfs เทากบ 28% ของเวลาทงหมด (3 ป)

46


จาก flow – duration (ตอ)

• พนทใตกราฟ demand และใต flow duration คอ− ความจของนาท สามารถ

นาไปใชได − เทากบ 5,662,000

ลกบาศกฟตตอวนาท คณวน (dfs)

• พนทใตกราฟ demand และเหนอเสน flow duration คอ− ความจของนาทไมเพยงพอ

ตอความตองการ และจาเปนตองเรยกใชจากอางเกบนา

− เทากบ 5,288,000 dfs


ปรมาตรความจ5,288,000 dfs นไมใชปรมาตรทตองใชจากอางฯ ทแทจรง เนองจากปรมาณการไหลจากกราฟไมไดเกดจากเหตการณทตอเนองกน

• เปนการรวมเหตการณทกชวงแลงเขาดวยกน

วธ mass curve of inflow จงเหมาะสมกวา

47


ในกรณทปรมาณนาตองการมอตราไมคงท (nonuniform rate)

• สามารถคานวณความจอางเกบนาไดดวยการศกษาจากกราฟนาทาโคงปรมาณนาไหลเขาสะสม

สาหรบอางเกบนาทเปนระบบหรอมหลายอางทาหนาทรวมกน

• ควรศกษาเปนแบบรายวน (daily flow) • ซงการใชโปรแกรมคอมพวเตอรมาชวยจะมความเหมาะสมมากกวา

หนา 93

อางเกบนาชนดควบคมและไมควบคมปรมาตรความจ

ปจจบนอาจมการเขาใจวา• อางเกบนาแบบควบคมปรมาตรความจ -- คออางทมประต

(gated) ควบคมเหนอสน spillway• อางเกบนาแบบไมควบคมปรมาตรความจ -- คออางทไมม ประต (ungated) ควบคมเหนอสน spillway

ซงการเขาใจเชนนนบวาไมถกตอง

หนา 94

48

หนา 95

Spillway แบบไมมประตควบคม

หนา 96

Spillway แบบไมมประตควบคม

สน spillway

49

หนา 97

Spillway แบบมประตควบคม

อางเกบนาชนดควบคมปรมาตรความจ

มคณสมบตดงนคอ• ในทกๆ ทางออก (outlet) ตองมประตควบคม (gated) ทงหมด• อาคารทางออกตางๆ ตองมความสามารถในการปลอยนารวม

(outlet capacities) ≥ Inflow ทมากทสดอาจจะเกดขนได − จงจะสามารถควบคมปรมาตรความจของอางฯ ได 100%

• ถาหากอาคารทางออกมความสามารถในการปลอยนารวม < Inflow สอางแลว− จะไมสามารถปองกน การเพมปรมาตรนาในอาง

เมอ Inflow เขามาก ๆ ได − การควบคมปรมาตรความจก ไมมประสทธภาพ

หนา 98

50

อางเกบนาชนดไมควบคมปรมาตรความจ

มคณสมบตดงนคอ• ในทกๆ ทางออก (outlet) ตองไมมประตควบคม (gated) ทงหมด

• ถา spillway เปนแบบไมมประตควบคมแตทอาคารทางออก (river outlet) มประตควบคม− อางเกบนาแบบนกจะเปนแบบควบคม− อยางไรกตามการควบคมปรมาตรความจ จะไมสมบรณเตมทเพราะปรมาณนาทระบายผาน อาคารทางออกมปรมาณนอยมากเมอเทยบกบ ปรมาณนาทระบายผาน spillway (ไมถกควบคม)

หนา 99

การควบคมปรมาตรความจเพอปองกนนาทวมทาอยางไร ?

ปรมาตรเกบกกสารองเพอการบรรเทานาทวม (detention storage, flood control storage)

• คอปรมาตรระหวาง maximum storage กบ normal storage

หนา 100

(Maximum water surface)Freeboard

51

การควบคมปรมาตรความจเพอปองกนนาทวมทาอยางไร ?

การปองกนนาทวมคอการลดขนาดปรมาณการไหลสงสด (flood peak) ทเขาอางฯ ใหมคา ≤ ปรมาณการไหลทจะทวมทายเขอน

• ปรมาณการไหลเขาสวนเกนจะถกเกบไวในปรมาตรเกบกกสารอง• เพอประสทธภาพสงสดในการควบคมนาทวม

− ปรมาตรเกบกกสารองตองถกออกแบบใหมขนาดนอยทสด แตบรรเทานาทวมไดสงสด

หนา 101

(Maximum water surface) Freeboard

การควบคมปรมาตรเกบกกสารอง

หนา 102

ประเภทการจดการ• อางเกบนาแบบควบคมได 100%

• อางเกบนาแบบไมมการควบคม

• อางเกบนาแบบควบคมบางสวน

เมอกาหนดให Qk คออตราการไหลทไมทวมทายเขอน • ดงนนตองการลด Qp ลงใหมขนาด Qk

52

การควบคมอางเกบนาแบบควบคมได 100% (Ideal case)

หนา 103

แนวทางการจดการ• เรมตน

− ปลอย Outflow = Inflow ตลอดเวลา

• เมอ Inflow ≥ QK − ปลอย Outflow = QK − ปรมาตรการไหลใน

พนท A จะถกเกบในปรมาตรเกบกกสารอง

Inflow

Outflow

การควบคมอางเกบนาแบบควบคมได 100% (Ideal case)

หนา 104

แนวทางการจดการ (ตอ)

• เมอ Inflow < QK − ปลอย Outflow = QK ตอไป เพอระบายนาในปรมาตรเกบกกสารองออกจนหมด (ใชเวลา = tA)

• เมอปรมาตรเกบกกสารองระบายหมด− ปลอยนา Outflow =

Inflow

Inflow

Outflow

53

การควบคมอางเกบนาแบบไมมการควบคม

หนา 105

แนวทางการจดการ• ไมสามารถควบคม

Outflow ได • Outflow จะไหลออกจากอางเกบนาอยางอสระ − ตามศกยภาพการระบายนาของ spillway

Inflow

Outflow

การควบคมอางเกบนาแบบไมมการควบคม

หนา 106

ระยะเวลาทตองการระบายนาออกจากปรมาตรเกบกกสารองเทากบ TA+B (> tA -แบบควบคมปรมาตร)

Inflow

Outflow

ปรมาณนาทจะถกเกบในปรมาตรเกบกกสารองคอ• ปรมาณนาในพนทใตกราฟ A+B• ปรมาตรสวน B ทเพมขนนนถอวาไมมประสทธภาพ

− เพราะจะสญเสยไปโดยไมจาเปน

54

การควบคมอางเกบนาแบบควบคมไดบางสวน

หนา 107

หลงจากเวลา t1 ไป• ปรมาตรเกบกบสารองถกใชหมด

• ระดบนาในอางเพมขนเรอยๆ จนลนสนเขอน

• เขอนพง

Inflow

Outflow

ถาหากวามความสามารถในการระบายออก < QK

• สมมตวาเทากบ Qc แลว• Outflow = Qc

ปรมาตรเกบกกสารองจะเตมกอน เมอเวลาผานไป t1

ทาอยางไรจะสามารถควบคมปรมาตรเกบกกสารองไดอยางสมบรณ

อาคารทางออกแบบมประตควบคมตองมความสามารถในการระบายนาออกรวม ≥ QK

ผรบผดชอบดแลอางฯ ตองมความชานาญอยางสง

หนา 108

Inflow

Outflow

ควรจะมอาคารนาลนฉกเฉน (emergency spillway) แบบไมมประตควบคม ควรม Freeboard อยางนอย 1.5 – 2.5 ม.

55

การออกแบบอางเกบนาปองกนนาทวม (Design of Flood-Control Reservoir)

ความแตกตางกนในการออกแบบ• ปรมาตรเกบกกเพอการนาไปใชงาน (conservation storage)

− พจารณาขอมลปรมาณนาในชวงเวลาทเกดนานอย− หรอชวงเวลาทแหงแลงมาก ๆ ในแตละป

• ปรมาตรเกบกกเพอปองกนนาทวม (flood control storage)− พจารณาชวงเวลาทเกดนาทวมนอง หรอเวลาทมปรมาณนาไหลสงสดในแตละป

− พจารณาชวงระยะเวลาทเกดนาทวมสองลกใกล ๆ กน– โดยทวไประยะเวลาดงกลาวจะนานเวลาในการระบายนาออกของนาทวมลกแรก

– ดงนนจงพจารณาออกแบบโดยใชขนาดนาทวมเพยงลกเดยว

หนา 109


วธการออกแบบ flood control storage

• นยมกระทาดวยวธการเคลอนตวนาทวมผานอางเกบนา (reservoir routing)

ขนตอนการออกแบบ• อนดบแรกตองกาหนดคา QK ซงเปนปรมาณการไหลสงสดทยอมใหปลอยออกจากอางไปสลานาทายเขอนได − กาหนดดวยการพจารณาความสามารถของลานาทายเขอนเปนหลก

หนา 110

56


จากนนกทาการเคลอนกราฟนาทวมทออกแบบ (design flood hydrographs) ผานอางเกบนา

• ดวยการกาหนดขนาด• และรปรางของ spillway และOutlet ตาง ๆ

หนา 111

สน spillway

Qmax


หนา 112

ตรวจสอบQmax ≤ Qk

No

ขนาด spillway และ/หรอ Outlet ทเหมาะสม

กาหนดขนาด spillway และ/หรอ Outlet เบองตน

คานวณระดบนาเหนอสน spillway

(Hmax)

Yes

57


หนา 113

(Maximum water surface)Freeboard

Hmaxระดบนาสงสด (maximum water surface)

= ระดบสน spillway + Hmax

ปรมาตรของนาทอยในปรมาตรเกบกกสารอง1. เทากบปรมาตรในพนท A+B (ถาเปนอางแบบไม

ควบคม)2. เทากบปรมาตรในพนท A (ถาเปนอางแบบ

ควบคม)

Inflow

Outflow

1

การวางแผนจดการอางเกบนา(Reservoir operation planning)

การวางแผนจดการอางเกบนามความจาเปนอยางมาก• โดยเฉพาะ อางเกบนาเอนกประสงค

− ตองมการวางแผนจดการอยางด เพอใหเพยงพอตอทกความตองการ

อางเกบนาวตถประสงคเดยว• ชนดเกบกก เชน การประปา การชลประทาน การเดนเรอ

− กาหนดปรมาณนาไหลตาสดสาหรบแตละวตถประสงค− คานวณปรมาตรความจทจาเปนตองเกบรกษาไว − แมวาปรมาณนาไหลเขาอางนอยกวาปรมาณนาไหลตาสด จาเปนตองปลอยนาเทากบปรมาณไหลตาสด

58

1

การวางแผนจดการอางเกบนา(ตอ)

อางเกบนาเอนกประสงค• สวนใหญมกมความขดแยงดานความตองการนา• ตองมการวางแผนวางแผนลวงหนา ขนกบ

− ฤดกาล − สภาพนาทา

• แตแผนดงกลาวเปลยนแปลงได ถาความตองการนามการเปลยนแปลง

1

การวางแผนจดการอางเกบนา (ตอ)

การวางแผนจดการรายป (annual operation

plan) • ของอางเกบนาเอนกประสงค

• สรางในลานาสาขา

ปรมาตรสารองเพอปองกนนาทวม

• ตองมการศกษาขอมลนาทวมในอดต

มการกาหนดระดบและปรมาตรความจสาหรบแตละวตถประสงค

59

1

ขอมลของนาทวม แสดงถง• ชวงการเกดในแตละป• ชวงเดอนทมการเกดนาทวม

1

การจดสรรปรมาตรความจอางเกบนาออกเปนสวนๆ ตามวตถประสงคตางๆ (กรณสรางในลานาสาขา)

ปรมาตรเกบกบ (storage)ระดบ

(ฟต รทก.)ปรมาตร


1. ตากวาระดบ normal minimum pool 826 – 930 286,000

2. conservation 930 – 978 646,000

3. ใชรวมกน conservation และ flood control 978 – 1020 1,115,000

4. Flood control 1020 – 1034 520,000

5. Flood surcharge 1034 - 1044 425,000

รวมปรมาตรเกบกบถงระดบ 1044 ฟต รทก. 2,992,000

การลดระดบนาตากวา 930 ฟต รทก. ทาเฉพาะในกรณวกฤตเทานน

60

1

การวางแผนจดการอางเกบนา (ตอ)

การวางแผนจดการรายป (annual operation plan)

• ของอางเกบนาเอนกประสงค

• สรางในลานาสายใหญ

ตองมระดบนาถาวร (permanent pool)

• สาหรบการเดนเรอ• คานวณจากสภาพภมประเทศ

• ตาแหนงเขอนอนดานเหนอนา

1

การจดสรรปรมาตรความจอางเกบนาออกเปนสวนๆ ตามวตถประสงคตางๆ (กรณสรางในลานาสายใหญ)

ปรมาตรเกบกบ (storage) ระดบ(ฟต รทก.)

ปรมาตร(เอเคอร-ฟต)

1. ตากวา navigation pool 628 – 675 375,900

2. ใชรวมกน conservation และ flood control 675 – 682.5 220,900

3. Flood control 682.5 – 685.44 108,500

รวมปรมาตรเกบกบถงระดบ 685.44 ฟต รทก. 705,500

Documents

Hydrology reservoir 2 slides