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