Transcript Department of Civil Engineering Faculty of Engineering, Mahidol University Lecture Notes EGCE 421 Water Resource Engineering Areeya Rittima, D.Eng. E-mail: [email protected].

Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering, Mahidol University
Lecture Notes
EGCE 421
Water Resource Engineering
Areeya Rittima, D.Eng.
E-mail: [email protected]
Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering, Mahidol University
Lecture 2
Overview of Hydrology
Overview of fundamental hydrology
วัฏจักรอุทกวิทยา
Hydrologic cycle
Atmospheric Subsystem
Surface Subsystem
Groundwater Subsystem
การวิเคราะห์ข้อมูลอุทกวิทยาเบื้องต้น
ปริมาณการใชน้ ้ าของพืช
-Double Mass Curve Analysis
้ ที่
-หาปริมาณนา้ ฝนในพืน
ฝน
Rainfall-Runoff Model
-วิเคราะห์
ึ
ปริมาณการซม
ึ
การซม
-วิเคราะห์ปริมาณการระเหย
ข้อมูลอุทกวิทยา
การระเหย
นา้ ท่า
-หาปริมาณนา้ ท่าจากสูตรเอมไพริก ัล
-Flow Duration Curve
-Hydrograph/Unit Hydrograph
ประเภทของระบบ
1. Closed System
Environment
Input
Process
Output
2. Opened System
Environment
Input
Process
Output
การวิเคราะห์ข้อมูลฝน
การวิเคราะห์ข ้อมูลฝนเบือ
้ งต ้น
1. เลือกสถานีทม
ี่ ช
ี ว่ งสถิตข
ิ ้อมูลยาวและกระจายครอบคลุมพืน
้ ทีล
่ ม
ุ่ น้ า
้ นตัวแทนลุม
2. ผลการวิเคราะห์ฝนสามารถใชเป็
่ น้ าได ้
ื่ ถือได ้ของ
3. ข ้อมูลฝนทุกสถานีต ้องผ่านการทดสอบความน่าเชอ
ข ้อมูลโดยวิธ ี Double Mass Curve กรณีทม
ี่ ข
ี ้อมูลถูกต ้อง รูปกราฟ
้
จะมีลก
ั ษณะเป็ นเสนตรง
สว่ นข ้อมูลทีเ่ บีย
่ งเบนไปจะได ้รับการปรับแก ้
ให ้สอดคล ้องกับความเป็ นจริง
การวิเคราะห์ข้อมูลฝน
Double
D O U BMass
L E M A Curve
S S C U R VAnalysis
E
40,000
ST A T IO N 450001 ( m m .)
35,000
30,000
25,000
20,000
15,000
10,000
5,000
0
0
10,000
20,000
30,000
68 ST A T ION M EA N ( m m .)
40,000
การวิเคราะห์ข้อมูลฝน
้ ที่
การหาปริมาณฝนเชงิ พืน
1. วิธเี ฉลีย
่ โดยเลขคณิต (Arithmetic Mean Method)
จานวนปริมาณฝนของทุก
้ ทีแ
้ ที่
สถานีทงในพื
ั้
น
่ ละพืน
ข้างเคียง
R = (R1+R2+R3+…..+Rn)
n
้ ที่
ปริมาณฝนในพืน
(mm.)
จานวนสถานีว ัดนา้ ฝน
ทงหมด
ั้
การวิเคราะห์ข้อมูลฝน
้ ที่
การหาปริมาณฝนเชงิ พืน
2. วิธท
ี ส
ิ เสน (Thiessen Polygon Method)
้ ทีส
พืน
่ ถานีว ัด
R = (A1R1+A2R2+A3R3+…..+AnRn)
A1+A2+A3+…..+An
้ ที่
ปริมาณฝนในพืน
(mm.)
จานวนสถานีว ัดนา้ ฝน
ทงหมด
ั้
= (A1R1+A2R2+A3R3+…..+AnRn)
A
= (W1R1+W2R2+W3R3+…..+WnRn
Thiessen’s Coefficient
Wn=A1/A
)
การวิเคราะห์ข้อมูลฝน
้ ที่
การหาปริมาณฝนเชงิ พืน
้ ชนน
ั้ า้ ฝน (Isohyetal Line Method)
3. วิธเี สน
ั
้ ชน
ั้
้ ทีท
อาศยสถิ
ตน
ิ า้ ฝนทีส
่ ถานีตา่ ง ๆ และรอบ ๆ พืน
่ ต
ี่ อ
้ งการหาและจ ัดทาเสน
ั้
นา้ ฝนชนละ
10-20 mm.
ค่าเฉลีย
่ ของปริมาณฝนระหว่าง
A1, A2,…..,An
R = (A1R1+A2R2+A3R3+…..+AnRn)
A1+A2+A3+…..+An
ปริมาณฝนเฉลีย
่ ในพืน
้ ที่
(mm.)
้ น
ั ้ น้ าฝน
พืน
้ ทีร่ ะหว่างเสนช
การวิเคราะห์ข้อมูลฝน
้ ที่
การหาปริมาณฝนเชงิ พืน
4. วิธป
ี ริมาณฝนก ับความสูงของสถานีว ัด (Depth-Elevation Method)
โดยทั่วไปปริมาณฝนจะเพิม
่ ขึน
้ ตามระดับความสูงของสถานีวัด
80,000
Station1
ป ริ ม า ณ ฝ น ( มม.)
70,000
60,000
50,000
Station2
40,000
30,000
20,000
Station3
10,000
0
ค ว า มสู ง ข อ ง ส ถา นีว ัด
ั พันธ์เป็ นเสนตรง
้
ความสม
หาโดยวิธ ี Least Square
การวิเคราะห์ข้อมูลฝน
้ ที่
การหาปริมาณฝนเชงิ พืน
ปริมาณฝนในแต่ละสถานีหาได ้จากกราฟ Depth-Elevation ของสถานีตา่ ง ๆ ทีค
่ วามสูง
เฉลีย
่ ตามลาดับ จากนั น
้ ปริมาณฝนทัง้ หมดจะคานวณหาได ้จาก
R = (A1R1+A2R2+A3R3+…..+AnRn)
A1+A2+A3+…..+An
ปริมาณฝนเฉลีย
่ ในพืน
้ ที่
(mm.)
พืน
้ ทีท
่ รี่ ะดับความสูงต่าง ๆ
ปริมาณฝนเฉลีย
่ ของพืน
้ ที่
A1, A2,…..,An
่ ฝนรายเดือน รายปี เป็ นต ้น
วิธน
ี เี้ หมาะสาหรับการหาปริมาณฝนเฉลีย
่ เป็ นระยะเวลานานเชน
การวิเคราะห์ข้อมูลฝน
้ ที่
การหาปริมาณฝนเชงิ พืน
5. วิธเี ฉลีย
่ ระด ับความสูง (Mean Arial Elevation Method)
้
ั พันธ์ของปริมาณฝนและความสูงของสถานีวัดมีความสม
ั พันธ์
วิธน
ี ใี้ ชในกรณี
ทค
ี่ วามสม
้
เป็ นเสนตรง
ค่าพารามิเตอร์ของแต่ละพืน
้ ที่
Ri = a+bhi
ความสูงของสถานี
ปริมาณฝนเฉลีย
่ ในพืน
้ ที่
(mm.)
การวิเคราะห์ข้อมูลน้้าท่า
้ งต้น
การวิเคราะห์ขอ
้ มูลนา้ ท่าเบือ
สูตรเอมไพริก ัล (Empirical Formula)
วิเคราะห์เหนือเขือ
่ น
Q = aAb
เมือ
่ Q = ปริมาณนา้ ท่ารวมเฉลีย
่ รายปี (mcm)
้ ทีร่ ับนา้ ฝน (sq.km.)
A = พืน
้ ที่
a,b = พารามิเตอร์ของแต่ละพืน
เขือ
่ น
วิเคราะห์ใต้เขือ
่ น
การวิเคราะห์ข้อมูลน้้าท่า
้ งต้น
การวิเคราะห์ขอ
้ มูลนา้ ท่าเบือ
Rational Method
นิยมใชใ้ นการคานวณหาอ ัตราการไหลสูงสุดของลุม
่ นา้ ขนาดเล็ก
Q = ciA
เมือ
่ Q = อ ัตราการไหลสูงสุด (cms)
ั
ิ ธิน
c = สมประส
ท
์ า้ ท่า = Runoff/Precipitation
i = ความเข้มฝน (mm/hr)
้ ทีร่ ับนา้ (sq.km.)
A = พืน
การวิเคราะห์ข้อมูลน้้าท่า
้ งต้น
การวิเคราะห์ขอ
้ มูลนา้ ท่าเบือ
ข้อจาก ัดของ Rational Method
-ใชเ้ ฉพาะลุม
่ นา้ ทีม
่ ข
ี นาดไม่เกิน 13 sq.km
ั า้ ในพืน
้ ทีล
-สมมุตวิ า
่ อ ัตราการดูดซบน
่ ม
ุ่ นา้ มีคา่ คงที่
-ไม่คานึงถึงกระบวนการในการเปลีย
่ นฝนเป็นนา้ ท่า
การวิเคราะห์ข้อมูลน้้าท่า
การวิเคราะห์ Flow-Duration Curves
่ งเวลา (Flow-Duration Curve) คือ โค้งความถีส
โค้งอ ัตราการไหล-ชว
่ ะสม
ั ว่ นของเวลาทีอ
ซงึ่ ให้ขอ
้ มูลสดส
่ ัตราการไหลมีคา่ มากกว่าหรือเท่าก ับค่าที่
กาหนด (Searcy, 1959)
ฝน-น้้าท่า
การแผ่กระจายของปริมาณฝนในระด ับ Region
ฝน
น้ าท่า
การวางแผนการใชน้ ้ า
การป้ องกันอุทกภัย/ภัยแล ้ง
ปริมาณฝนในระดับ
Region
แบบจ้าลองฝน-น้้าท่า
Ranfall-Runoff Model
TANK Model
Standford Watershed Model
SCS Model, Sacramento Model
การวิเคราะห์ข้อมูลการระเหย
การวิเคราะห์ปริมาณการระเหย
อ ัตราการระเหย (Evaporation Rate)
Erate = Kp*Ep
เมือ
่ Kp = Pan Coefficient ~0.8
Ep = อ ัตราการระเหยจาก Class-A Pan (mm/day)
ปริมาณการระเหย (Evaporation)
Evaporation = Erate*Area
้ ทีผ
เมือ
่ Area = พืน
่ วิ นา้ (sq.m)
การวิเคราะห์ข้อมูลการระเหย
ึ
การวิเคราะห์ปริมาณการซม
ึ (Infiltration) คือ กระบวนการทีน
ึ ผ่านผิวดินลงไปตามชอ
่ งว่าง
การซม
่ า้ ไหลซม
่ น
ระหว่างเม็ ดดินสูพ
ื้ ดินทีอ
่ ยูล
่ ก
ึ ลงไป
ึ
ปัจจ ัยทีม
่ ผ
ี ลต่ออ ัตราการซม
1) สภาพผิวหน้าดินและพืชปกคลุมดิน
2) คุณสมบ ัติของดิน
-ความพรุน (Porosity)
-ความนาเชงิ ชลศาสตร์ (Hydraulic Conductivity)
ื้ ในดิน
3) ความชน
4) ฯลฯ
เครื่องมือวัดระดับน้้า
Simple vertical staff
Sectional staff
Staff gauge
Inclined staff
เครื่องมือวัดน้้าฝน
Rain Gauge
เครื่องมือวัดน้้าฝน
Tipping Bucket Rain Gauge
เครื่องมือวัดปริมาณการระเหย
Class-A Pan
เครื่องมือวัดปริมาณการระเหย
Double Ring Infiltrometer
เครื่องมือวัดปริมาณการใช้น้าของพืช
Lysimeter
เครื่องมือวัดความเร็วน้้า
Current Meter
ปริมาณการใช้น้าของพืช
้ า้ ของพืช (Evapotranspiration)
ปริมาณการใชน
ี จากพืน
่ รรยากาศในรูป
้ ทีเ่ พาะปลูกสูบ
เป็นปริมาณนา้ ทงหมดที
ั้
ส
่ ญ
ู เสย
ของไอนา้
้ เยือ
1. ปริมาณนา้ ทีพ
่ ช
ื ดูดไปจากดิน : นาไปสร้างเซลล์และเนือ
่ และคายออกทางใบ
่ รรยากาศ เรียกว่า การคายนา้ (Transpiration)
ไปสูบ
2. ปริมาณนา้ ทีร่ ะเหยจากผิวดินบริเวณรอบ ๆ ต้นพืช เรียกว่า การระเหย
(Evaporation)
ปัจจัยที่มีผลต่อปริมาณการใช้น้าของพืช
สภาพดินฟ้า
อากาศ
ปริมาณและ
วิธก
ี ารให้นา้
ชนิดพืชทีป
่ ลูก
้ า้
ปริมาณการใชน
ของพืช
ระยะการเจริญ
เติบโต
วิธก
ี ารปลูกพืช
ฤดูกาล
ปริมาณการใช้น้าของพืช
้ า้ ของพืช (Evapotranspiration)
ปริมาณการใชน
้ ัตราสว่ นการคายนา้ ของพืช (วิธด
1. การใชอ
ี งเดิ
ั้ ม)
2. การว ัดโดยตรง
้ า้ ของพืช (Lysimeter)
-การว ัดจากถ ังว ัดการใชน
ึ ษาจากความชน
ื้ ในดิน
-ศก
ึ ษาจากแปลงทดลอง
-ศก
้ า้ ของพืชอ้างอิง
3. การคานวณการใชน