1. อุทกวิทยา (Hydrology) บทนํา
 อ่างเก็บนํ้ า (Reservoir) คือ แหล่งนํ้ าทีเกิดจาการ
่
อ่างเก็บนํา
้ ก่อสร ้างเขือนเก็บกักนํ้ า (storage dam)
่
(Reservoir)
หน้า 2
เขือนภูมพล
่ ิ บทนํา
 อ่างเก็บกักนํ้ า จะทําหน ้าที:
่
• เก็บกักนํ้ าส่วนเกินความต ้องการจากช่วงเวลาทีมนํ้ามาก
่ ี
• สําหรับสํารองไว ้ใช ้ในช่วงเวลาทีมนํ้าน ้อยหรือแห ้งแล ้งได ้
่ ี
่
• ช่วยลดหรือบรรเทาความเสียหายซึงเกิดจากนํ้ าท่วม
หน้า 3 หน้า 4
1

2. คุณล ักษณะทางกายภาพของอ่างเก็บนํา ้
้
รายละเอียดของเนือหา (Physical characteristics of reservoirs)
 คุณลักษณะทางกายภาพของอ่างเก็บนํ้ า  เนืองจากหน ้าทีหลักของอ่างเก็บนํ้ า คือ การจัดให ้มีปริมาตร
่ ่
(Physical characteristics of reservoirs) เก็บกัก (storage) พอเพียงต่อปริมาณนํ้ าต ้องการใช ้นํ้ า
(demand) ต่างๆ
 การแบ่งชนิดของอ่างเก็บนํ้ า
(Classification of reservoirs)
 ด ังนน คุณล ักษณะทางกายภาพทีสําค ัญของอ่างเก็บนํา
ั้ ่ ้
 การออกแบบอ่างเก็บนํ้ า คือ ความจุเก็บก ัก (storage capacity)
(Reservoir design)
 การวางแผนจัดการอ่างเก็บนํ้ า  ถ ้าอ่างเก็บนํ้ ามีรปร่างแบบไม่สมํ่าเสมอแล ้ว ความจุเก็บกักของ
ู
อ่างเก็บนํ้ าทีตังอยูในลํานํ้ าธรรมชาติจะมีรปทรงไม่สมํ่าเสมอจึง
่ ้ ่ ู
คํานวณจากสูตรปริมาตรของแท่งรูปทรงธรรมดาไม่ได ้
หน้า 5 หน้า 6
คุณล ักษณะทางกายภาพของอ่างเก็บนํา ้ คุณล ักษณะทางกายภาพของอ่างเก็บนํา ้
(Physical Characteristics of Reservoir) (Physical Characteristics of Reservoir)
 ความจุเก็บกักของอ่างทีตงอยูในลํานํ้ าธรรมชาติ จะเปลียนแปลงไป
่ ั้ ่ ่  การคํานวณความจุของอ่างเก็บนํ้ า (ต่อ)
ตามระดับนํ้ า และสัมพันธ์กบพืนทีผวนํ้ าทีระดับต่างๆ
ั ้ ่ ิ ่ • คํานวณพืนทีเฉลียภายในเส ้นชันระดับความสูง 2 ระดับทีอยูตดกัน
้ ่ ่ ้ ่ ่ ิ
 การคํานวณความจุของอ่างเก็บนํ้ าทําได ้โดย
• การสํารวจเพือจัดทําแผนทีภมประเทศ
่ ่ ู ิ • คํานวณปริมาตรแต่ละส่วน (increment) ระหว่างเส ้นชันระดับความสูงสอง
้
ระดับ
− ด ้วยการคูณพืนทีเฉลียภายในเส ้นชันระดับความสูงทังสอง ด ้วยผลต่างของ
้ ่ ่ ้ ้
• ลากเส ้นชันระดับความสูง (contour lines) ต่างๆ
้ ้
ระดับชันความสูง (contour interval)
• วัดพืนทีภายในเส ้นชันระดับความสูงแต่ละเส ้นด ้วยเครืองวัด แพลนนิมเตอร์
้ ่ ้ ่ ี • บวกสะสมของแต่ละส่วนปริมาตรทังหมดภายใต ้เส ้นชันระดับความสูงใด ๆ ก็จะ
้ ้
หรือใช ้ Software คอมพิวเตอร์ เช่น Arcview (GIS software) หรือ ได ้ปริมาตรเก็บกักภายใต ้เส ้นชันระดับความสูงนัน
้ ้
AutoCAD เป็ นต ้น
้
• เมือนํ าค่าปริมาตรเก็บกักมาพล๊อตกับชันระดับความสูงก็จะได ้โค ้งปริมาตรเก็บ
่
• นํ าผลของการวัดพืนทีสร ้างความสัมพันธ์ระหว่างพืนที่ และระดับความสูง
้ ่ ้ กัก-ระดับ (storage elevation curve) หรือโค ้งความจุเก็บกัก (capacity
เรียกว่า โค ้งพืนที-ระดับ (area-elevation curve)
้ ่ curve) ของอ่าง
หน้า 7 หน้า 8
2

3. ้ ่
ต ัวอย่าง - ตารางคํานวณโค้งพืนที-ระด ับ
ต ัวอย่าง-แผนทีภมประเทศของอ่างเก็บนํา
่ ู ิ ้
และความจุเก็บก ักของอ่างเก็บนํา
้
ระดับ พืนที่
้ พืนทีเฉลีย
้ ่ ่ ความจุอ่างฯ ความจุอางฯ ความจุอ่างฯ พืนทีผวนํ้า
่ ้ ่ ิ
้
ระหว่างชันความสูง สะสม สะสม
(ม. รทก.) (ตร .ม.) (ตร . ม.) (ลบ. ม.) (ลบ. ม.) (ล ้าน ลบ. ม.) (ตร . กม.)
156 0 0 0 0
157 214,400 107,200 107,200 107,200 0.11 0.21
158 643,840 429,120 429,120 536,320 0.54 0.64
159 1,105,280 874,560 874,560 1,410,880 1.41 1.11
160 1,858,560 1,481,920 1,481,920 2,892,800 2.89 1.86
161 2,999,680 2,429,120 2,429,120 5,321,920 5.32 3.00
162 3,993,600 3,496,640 3,496,640 8,818,560 8.82 3.99
163 5,424,640 4,709,120 4,709,120 13,527,680 13.53 5.42
164 6,946,480 6,185,560 6,185,560 19,713,240 19.71 6.95
165 8,520,960 7,733,720 7,733,720 27,446,960 27.45 8.52
166 9,838,720 9,179,840 9,179,840 36,626,800 36.63 9.84
หน้า 9
้ ่
ต ัวอย่างโค้งพืนที-ระด ับและโค้งความจุเก็บก ัก
ิ
อ่างเก็บนําห้วยแกง จ ังหว ัดกาฬสนธุ ์
้
ระด ับต่างในอ่างเก็บนํา
้
12 10 8
้ ่ ิ ้
พืนทีผวนํา (ตร. กม.)
6 4 2 0
 ระดับเก็บกักปกติ (normal pool level) หรือระดับนํ้ าสูง
168 ปกติ (normal high water level) คือ
166 ่
• ระดับนํ้ าสูงสุดซึงอ่างเก็บนํ้ ายอมให ้ระดับของผิวนํ้ าขึนไปถึงใน
้
ระหว่างการจัดการ (operation) ในสภาพปกติ
ระด ับ (ม.รทก.)
164
162 • โดยทัวไปแล ้ว ระดับเก็บกักปกติจะคํานวณได ้โดยคิดเท่ากับ
่
ระดับของสันอาคารนํ้ าล ้น ในกรณีไม่มประตูควบคุม (gated
ี
160 ปริมาตรเก็บกัก
spillway)
158 พืนทีผวนํ้ า
้ ่ ิ
156
ระดับเก็บกักปกติ
154
0 5 10 15 20 25 30 35 40
ปริมาตรเก็บก ัก (ล้าน ลบ.ม.)
หน้า 11 หน้า 12
3

4. ระด ับต่างในอ่างเก็บนํา
้ ระด ับต่างในอ่างเก็บนํา
้
 ระดับเก็บกักตําสุด (minimum pool level หรือ minimum
่  ระดับนํ้ าสูงสุด (maximum water level)
low water level) คือ • ระดับนํ้ าสูงสุดทียอมให ้เกิดขึนได ้ในอ่างเก็บนํ้ า
่ ้
• ระดับนํ้ าตําสุดซึงสามารถจะชักนํ้ าออกจากอ่างไปใช ้การได ้ใน
่ ่  ระดับความสูงเขือนคํานวณจาก
่
กรณีปกติ
• ระดับนํ้ าสูงสุด + Freeboard
• ระดับจะเท่ากับระดับปากอาคารทางออก (outlet) ตัวทีตําทีสด
่ ่ ่ ุ
Freeboard
ระดับเก็บกักสูงสุด
ระดับเก็บกักตําสุด
่
หน้า 13 หน้า 14
ระด ับต่างในอ่างเก็บนํา
้ อาคารทางออกของอ่างเก็บนํา
้
 ปริมาตรนํ้ าในอ่าง  ทางระบายนํ้ าใช ้งาน (Outlet)
• ระหว่างระดับเก็บกักปกติกบระดับเก็บกักสูงสุด
ั • เพือนํ านํ้ าไปใช ้เพือวัตถุประสงค์ตางๆ เช่น ชลประทาน ผลิต
่ ่ ่
่
− เรียกว่าปริมาตรสําหรับเก็บกักนํ้ าท่วมชัวคราว (surcharge storage) กระแสไฟฟ้ า
• ระหว่างระดับเก็บกักปกติกบระดับเก็บกักตําสุด
ั ่  อาคารนํ้ าล ้นปกติ (service spillway)
− เรียกว่าปริมาตรเก็บกักใช ้การ (useful storage) • ออกแบบไว ้สําหรับระบายนํ้ าในสภาพนํ้ าท่วมขนาดปกติ
• ทีอยูตํากว่าระดับเก็บกักตําสุด
่ ่ ่ ่
− เรียกว่า ปริมาตรเก็บกักสูญเปล่า (dead storage)
 อาคารนํ้ าล ้นฉุกเฉิน (emergency spillway)
• สําหรับใช ้ในกรณีทเกิดนํ้ าท่วมขนาดใหญ่ (extreme floods)
ี่
• โดยปกติระดับของ
emergency
Useful Storage
spillway จะสูงกว่า
service spillway
Dead Storage
หน้า 15 หน้า 16
4

5. Spillway Spillway
หน้า 17 หน้า 18
การแบ่งชนิดอ่างเก็บนํา
้
่ ่ ั
Spillway เขือนปาสกฯ (Classification of reservoirs)
 อ่างเก็บนํ้ าสามารถ แบ่งตามวัตถุประสงค์ของการใช ้งาน
ออกเป็ น 2 ลักษณะด ้วยกันคือ
• อ่างเก็บนํ้ าวัตถุประสงค์เดียว (single reservoir)
่
− การชลประทาน
− ผลิตกระแสไฟฟ้ า
− อุปโภค-บริโภค
− การเดินเรือ
− ป้ องกันนํ้ าท่วม
− การท่องเทียวพักผ่อนหย่อนใจ (recreation)
่
− ้ ์ ั
การเลียงปลา และสงวนพันธุสตว์ป่า (wildlife)
• อ่างเก็บนํ้ าเอนกประสงค์ (multi-purpose reservoir)
− ใช ้หลายๆ วัตถุประสงค์รวมกัน
หน้า 19 หน้า 20
5

6. การแบ่งชนิดอ่างเก็บนํา
้
(Classification of reservoirs)
อ่างเก็บนําว ัตถุประสงค์เดียว
้ ่
การเก็บกับนํ้ าและจัดการนํ้ าขึนอยูกบวัตถุประสงค์การใช ้งาน
้ ่ ั
 เพือการพักผ่อนหย่อนใจ และประมง
่
• ระดับนํ้ าในอ่างจะไม่เปลียนแปลงมากนัก
่
• นอกจากในเวลาทีเกิดปริมาณนํ้ าท่วมขนาดใหญ่
่
่
 เพือการเก็บกักปริมาณนํ้ าท่วมไว ้ชัวคราว
่
• จะพยายามรักษาอ่างให ้ว่างเปล่าสําหรับรอรับนํ้ าท่วมลูกต่อไป
 เพือการประปา เพือการชลประทาน หรือเพือการผลิต
่ ่ ่
กระแสไฟฟ้ า
• ต ้องมีอาคารควบคุมนํ้ าเพือปล่อยนํ้ าออกจากอ่างตามวัตถุประสงค์ทได ้
่ ี่
ออกแบบไว ้
• และต ้องมีแผนการจัดการปริมาณนํ้ าในอ่างให ้มีปริมาณเพียงพอสําหรับ
เก็บไว ้ใช ้ในเวลาทีขาดแคลนในหน ้าแล ้ง
่
หน้า 21 หน้า 22
ต ัวอย่าง-อ่างเก็บนําว ัตถุประสงค์เดียว
้ ่ อ่างเก็บนําอเนกประสงค์
้
 อ่างเก็บนํ้ าวัตถุประสงค์เดียว เพือต ้องการลดอุทกภัยทางด ้านท ้ายเขือน
่ ่ ่  อ่างเก็บนํ้ าเอนกประสงค์เป็ นอ่างเก็บนํ้ าทีสร ้างขึนเพือ
่ ้ ่
• จะพยายามรักษาอ่างให ้ว่างเปล่าสําหรับรอรับนํ้ าท่วมลูกต่อไป วัตถุประสงค์หลายอย่างด ้วยกัน
• ด ้วยการออกแบบให ้มีอาคารทางออกเป็ นแบบไม่มประตูควบคุม เพือรองรับ
ี ่
ปริมาณนํ้ าท่วมขนาดใหญ่
• เมือระดับนํ้ าสูงกว่าสันอาคารนํ้ าล ้น (spillway) จะระบายผ่าน spillway โดย
่
 ปริมาตรนํ้ าเก็บกักนํ้ าเพือใช ้งานหรือเรียกว่า conservation
่
อัตโนมัตเพราะไม่มประตูควบคุม
ิ ี
uses ประกอบด ้วย
• เมือระดับนํ้ าลดลงตํากว่าสัน spillway นํ้ าในอ่างยังคงระบายออกจากอ่างต่อไป
่ ่ • การกําหนดการจัดสรรทีแน่นอนตลอดทังปี
่ ้
ทางอาคารทางออก (outlet) จนกว่าระดับนํ้ าในอ่างจะตํากว่าระดับปากอาคาร
่ − สําหรับวัตถุประสงค์เฉพาะต่าง ๆ
ทางออกการระบายจึงจะหยุด • การเปลียนแปลงปริมาณการจัดสรร
่
− ่
ซึงจะขึนอยูกบการประมาณความต ้องการ
้ ่ ั
 ในแต่ละฤดูหรือแต่ละเดือนของปี จะต ้องมีการคาดคะเน
ปริมาณนํ้ าธรรมชาติทจะมีในช่วงเวลาข ้างหน ้า
ี่
หน้า 23 หน้า 24
6

7. อ่างเก็บนําอเนกประสงค์
้ ต ัวอย่าง-อ่างเก็บนําอเนกประสงค์
้
 อ่างเก็บนํ้ าเอนกประสงค์ทสร ้างขึนเพือหลายวัตถุประสงค์
่ี ้ ่  อ่างเก็บนํ้ าอเนกประสงค์ เพือป้ องกันนํ้ าท่วม เพือการชลประทานและ
่ ่
• จะมีความยุงยากในการบริหารจัดการนํ้ า
่ อุปโภค-บริโภค
• จะพยายามระบายนํ้ าให ้เร็วในช่วงนํ้ าหลาก และพยามรักษาปริมาณนํ้ าในอ่างไว ้ให ้
• เพราะต ้องนํ านํ้ าไปใช ้เพือวัตถุประสงค์ตางๆ ให ้ได ้ครบถ ้วน และ
่ ่ มากทีสดในช่วงนํ้ าน ้อยเพือวัตถุประสงค์การใช ้งานต่างๆ
่ ุ ่
ตรงตามเวลาทีต ้องการ
่
• ด ้วยการออกแบบให ้ spillway ไม่มประตูควบคุม
ี
• ดังนันจึงต ้องใช ้นํ้ าอย่างมีประสิทธิภาพ
้ • แต่มอาคารทางออก (outlet) เป็ นแบบมีประตูควบคุม
ี
 โค ้งเกณฑ์การจัดการนํ้ า (Rule curve)
• สําหรับใช ้เป็ นแนวทางในการบริหารนํ้ า ในแต่ละเดือน
หน้า 25 หน้า 26
การออกแบบอ่างเก็บนํา้ การออกแบบอ่างเก็บนํา้
(Reservoir design) (Reservoir design)
 งานอุทกวิทยาทีเกียวข ้องกับการออกแบบอ่างเก็บนํ้ า
่ ่  งานอุทกวิทยาทีเกียวข ้องกับการออกแบบอ่างเก็บนํ้ า
่ ่
ได ้แก่ ได ้แก่ (ต่อ)
• การคํานวณขนาดปริมาตรเก็บกัก • การคํานวณความสามารถในการระบายนํ้ าของอาคารนํ้ าล ้น และ
− สําหรับวัตถุประสงค์เพือเก็บกักนํ้ าใช ้ (conservation purpose)
่ อาคารทางออกอืน ๆ
่
− สําหรับวัตถุประสงค์เพือการป้ องกันนํ้ าท่วม (flood-control purpose)
่
• การคํานวณความสามารถในการปล่อยนํ้ าเพือวัตถุประสงค์ตาง ๆ
่ ่
• การกําหนดระดับสําหรับวัตถุประสงค์เพือการท่องเทียว พักผ่อน
่ ่
์ ั
หย่อนใจ สงวนพันธุสตว์ป่า และการเดินเรือ • การศึกษาเกียวกับการจัดการหรือการดําเนินการในระหว่าง
่
่ ่
ช่วงเวลาทีมนํ้าไหลเข ้าสูอางทังกรณีสงสุดและตําสุด
่ ี ้ ู ่
หน้า 27 หน้า 28
7

8. แฟคเตอร์ทางด้านกายภาพและเศรษฐศาสตร์
แฟคเตอร์ดานกายภาพ (Physical Factors)
้
(Physical and Economical Factors)
 แฟคเตอร์ทมความสําคัญต่อการออกแบบอ่างเก็บนํ้ า
ี่ ี ่ ่
 สิงทีต ้องพิจารณาอันดับแรก
ประกอบด ้วย • สภาพลํานํ้ าและหุบเขา จะเหมาะสมต่อการสร ้างเขือน ่
• อ่างเก็บนํ้ าทีมปริมาตรความจุเพียงพอสําหรับปริมาตรเก็บกับ
่ ี
• แฟคเตอร์ด ้านกายภาพ (Physical Factors) สําหรับนํ านํ้ าไปใช ้และปริมาตรเก็บกักสํารองเพือการบรรเทา
่
• แฟคเตอร์ด ้านเศรษฐศาสตร์ (Economical Factors) อุทกภัยหรือไม่
 การพิจารณาอันดับสอง
• หากทีตงเขือนเหมาะสมแต่ปริมาตรความจุไม่เพียงพอต่อความ
่ ั้ ่
ต ้องการทุกอย่างทังหมด
้
• จําเป็ นต ้องแบ่งปริมาตรความจุสําหรับวัตถุประสงค์ตางๆ อย่าง
่
สมเหตุสมผล
หน้า 29 หน้า 30
แฟคเตอร์ดานกายภาพ (Physical Factors)
้ แฟคเตอร์ดานกายภาพ (Physical Factors)
้
 ในทางปฏิบัตต ้องพิจารณาแฟคเตอร์อนประกอบเลือกทีตง
ิ ื่ ่ ั้  ตัวอย่างที่ 2
เขือน
่ • ในบริเวณพืนทีทจะสร ้างอ่างเก็บนํ้ า มีการสร ้างถนน ทางรถไฟ สะพาน
้ ่ ี่
ไว ้แล ้ว
• ดังนันอาจต ้องเลือกทีตงเขือนทีมความเหมาะสมตามต ้องการ
้ ่ ั้ ่ ่ ี • อาจต ้องลดระดับนํ้ าของอ่างเก็บนํ้ าลง เพราะค่าลงทุนในการก่อสร ้าง
ทางวิศวกรรมน ้อยกว่าแห่งอืน ่ อาคารทดแทนต่างๆ ในระดับสูงขึนไปให ้พ ้นระดับทีนํ้าท่วมถึงอาจจะ
้ ่
สูงหรือเกินกว่าผลประโยชน์ทจะได ้รับ
ี่
 ตัวอย่างที่ 1
 แฟคเตอร์อนๆ เช่น
ื่
• กรณีทมเมืองใหญ่ตงอยูบริเวณสองฝั่ งของลํานํ้ า หรือมีเขตชุมชน
ี่ ี ั้ ่
• การมีสถานทีโบราณวัตถุหรือสถานศักดิ์
่
อยูในระดับตําบริเวณอ่าง
่ ่
• ป่ าสงวนหรืออุทยานแห่งชาติทสําคัญ
ี่
• ระดับเก็บกักปกติและปริมาตรใช ้การของอ่างอาจจะถูกจํากัดให ้ • ่
ซึงไม่สามารถจะเปลียนระดับหรือก่อสร ้างทดแทนได ้
่
น ้อยกว่าทีต ้องการ
่ • จะเป็ นแฟคเตอร์สําคัญในการจํากัดในการเลือกทีตงของอ่างและ
่ ั้
• หรือต ้องอพยพประชากรมาก ปริมาตรความจุของอ่าง
หน้า 31 หน้า 32
8

9. แฟคเตอร์ดานเศรษฐศาสตร์
้ แฟคเตอร์ดานเศรษฐศาสตร์
้
(Economical Factors) (Economical Factors)
 แฟคเตอร์ทางด ้านเศรษฐศาสตร์ ทีเป็ นผลต่อการออกแบบและ
่  การพิจารณาเลือกโครงการทีดทสดทางด ้านเศรษฐศาสตร์
่ ี ี่ ุ
การจัดการอ่างเก็บนํ้ า คือ จากหลายโครงการหรือการเลือกระดับของการพัฒนาสําหรับ
• ้ ่ ิ
ค่าลงทุนก่อสร ้างและค่าซือทีดน
โครงการเดียวกัน จะต ้องคํานึงถึง
• ค่าสึกหรอรายปี
• ดอกเบียเงินกู ้
้ • ผลตอบแทนสุทธิรายปี (net annual benefits) และ
• ค่าการจัดการบํารุงรักษาซ่อมแซม ผลตอบแทน-ค่าลงทุน
• ผลกําไรหรือค่าตอบแทนทีพงจะได ้รับ
่ ึ − (ค่าผลตอบแทนสุทธิ เท่ากับ ผลตอบแทนรายปี (annual benefits) ลบ
ค่าลงทุนทีคดเทียบเป็ นรายปี (annual costs))
่ ิ
 โครงการทีเหมาะสมและให ้ผลตอบแทนคุ ้มค่านัน
่ ้
• ผลตอบแทนหรือกําไร (benefits) จะต ้องมากกว่าราคาค่าลงทุน  โครงการทีดทสดในแง่เศรษฐศาสตร์ควรจะเป็ นโครงการที่
่ ี ี่ ุ
(costs) • ให ้ค่าอัตราส่วนผลตอบแทน-ค่าลงทุน (benefit-cost ratio) และ
• อัตราส่วนระหว่างผลตอบแทนและค่าลงทุน (benefit-cost-ratio) ค่าผลตอบแทนสุทธิรายปี (net annual benefits) มากทีสด่ ุ
จะต ้องมากกว่าหนึงเสมอ
่
หน้า 33 หน้า 34
แฟคเตอร์ทางด้านกายภาพและเศรษฐศาสตร์ ึ
การศกษาทางด้านอุทกวิทยา
 ในการเลือกทีเขือนจากหลายๆ ทีตัง หรือหลายความจุ
่ ่ ่ ้  ข ้อมูลพืนฐานทีจําเป็ นต ้องใช ้ในการออกแบบอ่างเก็บนํ้ า
้ ่
ต ้องพิจารณาถึง ทางด ้านอุทกวิทยา คือ
• สภาพภูมประเทศ
ิ • แผนทีภมประเทศทีมมาตราส่วนละเอียดเพียงพอ
่ ู ิ ่ ี
• ด ้านวิศวกรรม • ข ้อมูลอุทกวิทยา
• ่
ด ้านสังคมและสิงแวดล ้อม
• และใช ้หลักการทางด ้านเศรษฐศาสตร์ คือ ผลประโยชน์ตอค่า
่  แผนทีภมประเทศบริเวณทีจะสร ้างอ่างเก็บนํ้ า
่ ู ิ ่
ลงทุนมากทีสด่ ุ
• กําหนดขอบเขตของลุมนํ้ า่
• วัดขนาดพืนทีลมนํ้ าทีอยูเหนือทีตงเขือนขึนไป
้ ่ ุ่ ่ ่ ่ ั้ ่ ้
• คํานวณโค ้งพืนที่ - ระดับและโค ้งความจุเก็บกัก
้
หน้า 35 หน้า 36
9

10. ึ
การศกษาทางด้านอุทกวิทยา ึ
การศกษาทางด้านอุทกวิทยา
 ข ้อมูลอุทกวิทยาทีจําเป็ นสําหรับการออกแบบอ่างเก็บ
่  ปริมาณการไหลของนํ้ าในลํานํ้ า
นํ้ าได ้แก่ • เพือนํ ามาหาปริมาณนํ้ าว่าจะพอเพียงสําหรับนํ าไปใช ้ตาม
่
่
• ข ้อมูลปริมาณการไหลของนํ้ า ซึงโดยปกติจะแสดงในรูปกราฟ วัตถุประสงค์ทตงไว ้หรือไม่
ี่ ั ้
นํ้ าท่า (hydrograph)
• ปกติอยูในรูปกราฟนํ้ าท่า (hydrograph) แสดงความสัมพันธ์
่
− เพือนํ ามาหาปริมาณนํ้ าว่าจะพอเพียงสําหรับนํ าไปใช ้ตามวัตถุประสงค์
่
ทีตงไว ้หรือไม่
่ ั้ ระหว่างปริมาณการไหล (discharge) กับเวลา (time)
• ข ้อมูลปริมาณการไหลสูงสุดรายปี ของนํ้ า
− จะนํ าไปวิเคราะห์หาขนาดของนํ้ าท่วมสูงสุด (flood peak) และ
ปริมาตรนํ้ าท่วม (flood volume) สําหรับรอบปี การเกิดซํ้าทีกําหนดต่าง
่
ๆ
− เพือใช ้สําหรับคํานวณปริมาตรความจุสํารองเพือการบรรเทาอุทกภัย
่ ่
และใช ้ในการออกแบบขนาดอาคารนํ้ าล ้น และอาคารทางออกต่าง ๆ
ต่อไป
หน้า 37 หน้า 38
ึ
การศกษาทางด้านอุทกวิทยา ึ
การศกษาทางด้านอุทกวิทยา
 ข ้อมูลปริมาณการไหลของนํ้ า (ต่อ)  ข ้อมูลปริมาณการไหลของนํ้ า (ต่อ)
• จะนํ าไปคํานวณโค ้งปริมาณนํ้ าสะสม • นํ าไปสร ้างโค ้งปริมาณการไหล-ช่วงเวลา (flow-duration curve)
• เพือตรวจสอบว่า ถ ้าต ้องการปริมาณนํ้ าทีกําหนด จําเป็ นต ้องมี
่ ่ • เป็ นความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณการไหลและเปอร์เซ็นต์ของเวลา
อ่างเก็บนํ้ าขนาดเท่าใด จึงจะเหมาะสม ทีจะเกิดการไหล ≥ การไหลทีกําหนด
่ ่
 จากกราฟพบว่า:
• โอกาสเกิดอัตราการ
ไหลของนํ้ า (Q) ≥
10,000 cfs เท่ากับ
28% ของเวลาทังหมด
้
(3 ปี )
หน้า 39
10

11. ปริมาตรเก็บก ักต้องการ ปริมาตรเก็บก ักต้องการ
(Storage Requirements) (Storage Requirements)
 การสร ้างอ่างเก็บนํ้ าจะไม่สามารถให ้ปริมาตรความจุสําหรับ  ปริมาตรความจุของอ่างเพือการเก็บกักนํ้ าไว ้ใช ้ ขึนอยูกบ
่ ้ ่ ั
วัตถุประสงค์การใช ้งานต่างๆ ได ้ครบถ ้วนทังหมด้ • ปริมาณและการผันแปรของปริมาณนํ้ าธรรมชาติทมอยู่ ี่ ี
 ถ ้ามีวัตถุประสงค์เพือเก็บกักนํ้ าไว ้สําหรับใช ้การหลาย
่ • ปริมาณนํ้ าต ้องการ (demand) ของผู ้ใช ้นํ้ าตามวัตถุประสงค์ตางๆ
่
อย่าง • ปริมาตรของนํ้ าสูญเสียทีหลีกเลียงไม่ได ้ เช่น การระเหยจากอ่าง
่ ่
• จําเป็ นต ้องมีการจัดสรรแบ่งปั นปริมาตรเก็บกักให ้เหมาะสม เก็บนํ้ าและการซึมลึกลงไปในดิน
 ถ ้าหากว่าเป็ นอ่างเก็บนํ้ าทีป้องกันนํ้ าท่วมด ้วย
่  ความต ้องการนํ้ าเพือการชลประทาน ขึนอยูกบ
่ ้ ่ ั
• อาจจะออกแบบให ้อ่างเก็บนํ้ ามีปริมาตรความจุสํารองเพือลด
่ • ชนิดของระบบชลประทาน ชนิดของพืชทีปลูก และจํานวนพืนทีท ี่
่ ้ ่
หรือบรรเทาอุทกภัยได ้ขนาดหนึงก่อน
่ จะปลูกทังฤดูฝนและฤดูแล ้ง
้
• ส่วนทีเหลืออาจจะออกแบบวิธการอืนมาประกอบในการป้ องกัน
่ ี ่
นํ้ าท่วมทางด ้านท ้ายเขือน
่
หน้า 41 หน้า 42
ปริมาตรเก็บก ักต้องการ ปริมาตรเก็บก ักต้องการ
(Storage Requirements) (Storage Requirements)
 ความต ้องการนํ้ าเพือการอุปโภค บริโภคและการ
่  ปริมาตรความจุสําหรับรับอุทกภัย ขึนอยูกบ
้ ่ ั
อุตสาหกรรม ขึนอยูกบ
้ ่ ั • ดีกรีของการป้ องกันนํ้ าท่วมว่าจะมีมากน ้อยเพียงใด
• จํานวนประชากร ทังในสภาพปั จจุบนและคาดว่าจะเพิมขึนใน
้ ั ่ ้ • ความจุหรือความสามารถของลํานํ้ าทางด ้านท ้ายเขือน ่
อนาคต − อาจจะทําให ้เพิมประสิทธิภาพมากขึนด ้วยการสร ้างอาคารป้ องกัน
่ ้
• จํานวนโรงงานอุตสาหกรรม ทังในปั จจุบนและอนาคต
้ ั (protective works) เช่น เขือนกันนํ้ าท่วม (levees) หรือกําแพงกันนํ้ า
่ ้
ท่วม (flood walls)
 ความต ้องการนํ้ าเพือการเดินเรือ ขึนอยูกบ
่ ้ ่ ั • การเลือกขนาดของปริมาตรเก็บกักสํารองเพือการบรรเทาอุทกภัย
่
• สภาพการไหลของนํ้ าเพือให ้ได ้ความลึกอย่างน ้อยตามต ้องการ
่ และการเพิมประสิทธิภาพในการระบายของลํานํ้ าท ้ายเขือน
่ ่
โดยเฉพาะตรงจุดทีวกฤตทีสดในลํานํ้ า
่ ิ ่ ุ จําเป็ นต ้องออกแบบควบคูกนไป
่ ั
• ใช ้หลักการทางด ้านเศรษฐศาสตร์มาพิจารณาในการเลือกขนาด
ทีเหมาะสมหรือดีทสด
่ ี่ ุ
หน้า 43 หน้า 44
11

12. ปริมาตรเก็บก ักต้องการ
(Storage Requirements)
ผลผลิตอ่างเก็บนํา (Reservoir Yield)
้
 การคํานวณปริมาตรเก็บกักทีต ้องการของอ่างเก็บนํ้ า แยก
่  สิงทีสําคัญในการออกแบบอ่างเก็บนํ้ า คือ
่ ่
เป็ น • การวิเคราะห์เกียวกับความสัมพันธ์ระหว่าง ผลผลิต (yield) และความจุเก็บกัก
่
(capacity) ของอ่าง
• ปริมาตรเก็บกัก
 ผลผลิตของอ่าง คือ จํานวนนําทีจะสามารถนําไปใช้ได้จาก
้ ่
− วัตถุประสงค์เพือการเก็บกักนํ้ าไว ้ใช ้ (conservation storage)
่
อ่างในช่วงเวลาทีกาหนด
่ ํ
− ใช ้ข ้อมูลเกียวกับ low flows หรือข ้อมูลปริมาณการไหลของนํ้ าในช่วงแล ้ง
่
ทีสด
่ ุ  ช่วงเวลาอาจจะเปลียนแปลงได ้ขึนอยูกบ ชนิดของอ่างเก็บนํ้ า เช่น
่ ้ ่ ั
• ปริมาตรเก็บสํารอง • เป็ นวัน สําหรับถังพักจ่ายนํ้ า (distribution reservoir) ขนาดเล็ก
− วัตถุประสงค์เพือการป้ องกันนํ้ าท่วม (flood-control storage)
่ • เป็ นปี หรือมากกกว่า สําหรับอ่างเก็บนํ้ า (storage reservoir) ขนาดใหญ่
− ใช ้ข ้อมูลเกียวกับนํ้ าท่วมสูงสุด
่  ค่าผลผลิตของอ่าง ขึนอยูกบ
้ ่ ั
่ ่
• ปริมาณการไหลเข ้าสูอาง (inflow)
• และจะผันแปรจากปี หนึงไปยังอีกปี หนึงตามขนาดปริมาณการไหลเข ้า
่ ่
หน้า 45 หน้า 46
ผลผลิตอ่างเก็บนํา (Reservoir Yield)
้ ผลผลิตอ่างเก็บนํา (Reservoir Yield)
้
 ผลผลิตปลอดภัย (safe yield) หรือผลผลิตมั่นคง (firm  เนืองจากการหาค่าผลผลิตปลอดภัยจะได ้ค่าไม่คอย
่ ่
yield) แน่นอน
• คือปริมาณนํ้ าสูงสุดทีสามารถจะประกันว่าสามารถนํ าไปใช ้ใน
่ • ดังนัน จะเป็ นการดีกว่าทีจะประมาณค่าขนาดของผลผลิต
้ ่
ระหว่างช่วงแล ้งวิกฤต (critical dry period) ได ้ ปลอดภัยในเทอมของเปอร์เซ็นต์ของโอกาสทีจะเกิดขึน
่ ้
ิ ่
 ในทางปฏิบัตชวงแล ้งวิกฤติ คือ ช่วงเวลาทีปริมาณการ
่  ปกติผลผลิตทีอาจเป็ นไปได ้สูงสุด (maximum possible
่
ไหลของนํ้ าตามธรรมชาติตําสุด หรือเป็ นช่วงเวลาทีมนํ้าไหล
่ ่ ี yield) จะเท่ากับ
น ้อยทีสดในช่วงข ้อมูลของลํานํ้ าทีมอยู่
่ ุ ่ ี • ปริมาณการไหลเฉลีย (mean flow) - การสูญเสียต่าง ๆ ทีไม่
่ ่
• เพราะฉะนันช่วงเวลาทีแห ้งแล ้งมากกว่าก็อาจจะมีโอกาสเกิดขึน
้ ่ ้ สามารถ ป้ องกันได ้คือการระเหยและการซึมลึกลงดิน
่
ได ้ในอนาคตซึงในกรณีเช่นนีผลผลิตอ่างเก็บนํ้ าจะมีคาน ้อยกว่า
้ ่
ผลผลิตปลอดภัย
หน้า 47 หน้า 48
12

13. ผลผลิตอ่างเก็บนํา (Reservoir Yield)
้ ผลผลิตอ่างเก็บนํา (Reservoir Yield)
้
่ ้
 ถ ้าการไหลของนํ้ าในลํานํ้ าเป็ นแบบคงทีโดยสินเชิงคือ  ปั ญหา คือ จะออกแบบให ้อ่างเก็บนํ้ ามีผลผลิตขนาด
ปริมาณคงทีสมําเสมอตลอดเวลา ก็ไม่จําเป็ นทีจะต ้องมีอาง
่ ่ ่ ่ เท่าใดดี
เก็บนํ้ า  เพือการประปา
่
• แต่เนืองจากความเปลียนแปลงอัตราการไหลในลํานํ้ าธรรมชาติจะ
่ ่ • ควรจะมีขนาดผลผลิตทีออกแบบในลักษณะทีคอนข ้างตําไว ้
่ ่ ่ ่
มีอยูเสมอ จึงจําเป็ นทีจะต ้องมีอางเก็บนํ้ า
่ ่ ่ ่
• เพือหลีกเลียงการเสียงของช่วงเวลาทีผลผลิตอ่างเก็บนํ้ าจะตํา
่ ่ ่ ่
 ยิงความแปรปรวนของการไหลของนํ้ ามีมากยิงขึนเท่าใด
่ ่ ้ กว่าค่าผลผลิตทีออกแบบ
่
• ก็มความจําเป็ นทีจะต ้องใช ้อ่างเก็บนํ้ าขนาดใหญ่ขนตามลําดับ
ี ่ ้ึ  เพือการชลประทาน
่
• เพือทําการเก็บกักนํ้ าในช่วงทีมปริมาณมากเกินพอไว ้ใช ้ในช่วงที่
่ ่ ี ่
• อาจจะยอมให ้มีเปอร์เซ็นต์ของช่วงเวลา ซึงผลผลิตในอนาคตตํา
่
มีอตราการไหลในลํานํ้ ามีน ้อยไม่เพียงพอต่อการนํ าไปใช ้
ั กว่าทีออกแบบไว ้ได ้ถึง 20%
่
หน้า 49 หน้า 50
การคํานวณขนาดความจุเก็บก ักของ
ผลผลิตอ่างเก็บนํา (Reservoir Yield)
้ ถ ังพ ักจ่ายนําสําหร ับผลผลิตทีกาหนด
้ ่ ํ
่ ี ่ ึ่
 ปริมาณของนํ้ าทีมอยูซงเกินกว่าผลผลิตปลอดภัยของอ่าง  สมการพืนฐานสําหรับใช ้ในการคํานวณปริมาตรความจุของ
้
ในช่วงเวลาทีเกิดปริมาณการไหลของนํ้ ามาก ๆ
่ อ่างทีจะให ้มีผลผลิตตามกําหนด เรียกว่า สมการปริมาตร
่
• เรียกว่า secondary yield ่
ความจุ (storage equation) ซึงแสดงดังนี้
• ซึงสามารถนํ าไปใช ้กับความต ้องการของวัตถุประสงค์รองไปได ้
่
0 = ปริมาณนํ้ าไหลออกเฉลีย (ปริมาตรต่อเวลา)
่
O t  I t  S I = ปริมาณนํ้ าไหลเข ้าเฉลีย (ปริมาตรต่อเวลา)
่
 secondary yield นํ าไปใช ้เพือวัตถุประสงค์รองโดยยึดถือ
่ S =อัตราการเปลียนแปลงปริมาตรเก็บกัก
่
(ปริมาตร)
หลักว่า
• ถ ้ามีก็จะนํ าไปใช ้ O t  I t  S t = ช่วงเวลา (interval)
• หากไม่มก็จะไม่นําไปใช ้ เพราะต ้องกันไว ้ใช ้ในวัตถุประสงค์หลัก
ี
ก่อน
หน้า 51 หน้า 52
13

14. ต ัวอย่าง วิธทา
ี ํ
 นํ้ าประปาเพือการอุปโภคบริโภคสําหรับเมือง
่  คํานวณอัตราการสูบนํ้ า
แห่งหนึงได ้จากการสูบนํ้ าจากบ่อบาดาลไปเก็บไว ้
่ (pumping rate)
ในถังพักและจ่ายนํ้ า
• เนืองจากโจทย์กําหนดว่าปั๊ ม
่
 ตารางแสดงปริมาณนํ้ าต ้องการ (demand) สูบนํ้ าด ้วยอัตราคงทีตลอดวัน
่
เป็ นรายชัวโมงของวันทีมการใช ้นํ้ ามากทีสดของปี
่ ่ ี ่ ุ
 ถ ้ากําหนดให ้ปั๊ มสูบนํ้ าด ้วยอัตราคงทีสมําเสมอ
่ ่
• ดังนันหารจํานวนนํ้ าทีจะต ้อง
้ ่
่
ตลอดเวลา 24 ชัวโมง
สูบทังหมดในช่วงเวลา 1 วัน
้
 จงหาอ ัตราการสูบนําและขนาดปริมาตร
้ ด ้วย 24
ความจุของถังพัก
หน้า 53 หน้า 54
การออกแบบขนาดปริมาตรความจุของ
วิธทา
ี ํ อ่างเก็บนําทีสร้างในลํานําธรรมชาติ
้ ่ ้
 หาปริมาณนํ้ าทีต ้องใช ้จาก
่  การคํานวณปริมาตรความจุของอ่างเก็บนํ้ าทีสร ้างในลํานํ้ า
่
ถังพักในช่วงเวลาต่างๆ ธรรมชาติจะยุงยากมากกว่า
่
• ถ ้าช่วงเวลาใด demand
มากกว่าอัตราการสูบ แสดง  การวิเคราะห์ เรียกว่า การศึกษาการจัดการอ่างเก็บนํ้ า
ว่าต ้องใช ้นํ้ าจากถังพัก (reservoir operation study)
• ปริมาณนํ้ าต ้องการจากถัง
• กําหนดกฎเกณฑ์ตางๆ ทีเรียกว่า rule curves ขึน
่ ่ ้
= demand – pumping
rate • ทําการศึกษาการจัดการอ่างเก็บนํ้ าในช่วงเวลาทีเลือก
่
 ขนาดปริมาตรความจุของ • เพือทีจะหากฎเกณฑ์ทดทสด (optimum rule) ในการจัดการอ่าง
่ ่ ี่ ี ี่ ุ
ถังพักคํานวณจาก เก็บนํ้ า
• ผลรวมของปริมาณนํ้ าที่ • เพือใช ้ปริมาตรความจุของอ่างให ้มีประสิทธิภาพมากทีสด
่ ่ ุ
ต ้องการจากถังทุกช่วงเวลา
หน้า 55 หน้า 56
14