การบริหารจัดการน้ําโดยใชแบบจําลองคณิตศาสตร CanalMan (กรณีศึกษาสภาพชลศาสตรคลองสงนํ้าสายใหญฝงซายของโครงการฝายคลองทาทน อําเภอสิชล จังหวัดนครศรีธรรมราช) ความเปนมา

โครงการฝายคลองทาทน จังหวัดนครศรีธรรมราช เปนโครงการหน่ึงของโครงการชลประทานนครศรีธรรมราช เปนโครงการชลประทานประเภท gravity irrigation มีระบบสงน้ําเปนคลองดาดคอนกรีต ซ่ึงเปนส่ิงจําเปนและสําคัญท่ีสุดของโครงการประเภทนี ้เนื่องจากเปนโครงการชลประทานขนาดกลางและมีสภาพพืน้ท่ีเปนท่ีราบบริเวณกวาง ดังนัน้คลองสงน้ําสายหลักจึงมีความยาวมากตามลักษณะภูมิประเทศ นอกจากนี้ยังมีคลองซอย คลองแยกซอยออกไปจากคลองสายหลักอีกจํานวนหลายสายดวยกันเพือ่สงน้ําใหกับพื้นท่ีการเกษตรไดอยางท่ัวถึงและเพยีงพอตามปริมาณท่ีตองการเนื่องจากระบบสงน้ําของโครงการฝายคลองทาทน เปนคลองดาดคอนกรีตและเพิ่งจะสรางเสร็จ ปญหาท่ีเกดิข้ึนในปจจุบันยังไมคอยมี จึงตองทําการศึกษาสภาพชลศาสตรของคลองดังกลาวไวกอน เพื่อนําผลการศึกษาไปใชในการบริหารการจัดการน้าํใหเกิดศักยภาพสูงสุดในการสงน้ําใหกับพื้นท่ีในอนาคตตอไปการศึกษานี้จึงมีวัตถุประสงค เพื่อตรวจสอบศักยภาพของระบบสงน้ํา โดยเลือกพื้นท่ีการศกึษาของโครงการฝายคลองทาทน มีพื้นท่ีชลประทาน 16,000 ไร ซ่ึงคลองสงน้ําสายใหญฝงซายและคลองซอยเปนคลองดาดคอนกรีตยาว 33.332 กม. ปริมาณนํ้าสูงสุดท่ีตนคลอง 1.871ลบ.ม./วินาที มีคลองซอย จํานวน 6 สาย และมีอาคารประกอบท้ังส้ิน 245 แหง วัตถุประสงค การศึกษามีวัตถุประสงคท่ีจะศึกษาสภาพทางชลศาสตรของคลองสงน้ําสายใหญฝงซายของโครงการฝายคลองทาทน อําเภอสิชล จังหวดันครศรีธรรมราช โดยมีวัตถุประสงคในการศึกษาดังนี ้ 1. เพื่อศึกษาสภาพทางชลศาสตรของคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย หลังจากท่ีไดทําการ กอสรางคลองสงน้ําและอาคารบังคับน้ําในระบบคลองแลวเสร็จในป พ.ศ. 2548 โดยทําการ ตรวจวดัคาในสนามและทําการจําลองระบบลงในแบบจําลองคณิตศาสตร (CanalMan) 2. เพื่อศึกษาความสัมพันธระหวางอัตราการไหลผานอาคารประเภทตาง ๆ กับระดับน้ํา ดานทายน้ํา (Rating Curves) ของคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย

3. เพื่อศึกษาการดําเนินการควบคุมอาคารบังคับน้ําและอาคารสงน้ําประเภทตางๆ ใน ระบบคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย โดยใชแบบจําลองทางคณิตศาสตร เพื่อใชเปนแนวทางการ บริหารจัดการน้ําของโครงการฯ ขอบเขตการศึกษา การศึกษาสภาพทางชลศาสตรของคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย ของโครงการฝายคลองทา ทน มีขอบเขตการศึกษาดังนี ้ 1. ใชขอมูลของคลองสงน้ําตามแบบกอสรางคลองสงน้ํารวมท้ังอาคารชลประทานปาก คลองตาง ๆ 2. การหาคาสัมประสิทธ์ิการไหลผานอาคารประเภทตางๆ และคา Manning ของคลองสง น้ําสายใหญฝงซาย จะดําเนินการตรวจวัดในสนามโดยการปรับเทียบ Rating Curve ของอาคารแต ละแหง 3. การจําลองแบบลงในแบบจําลอง เลือกใชแบบจําลองคณิตศาสตร CanalMan 4. ศึกษาตัวแปรตาง ๆ ท่ีเกี่ยวของในทางชลศาสตร โดยทําการวัดอัตราการไหลจริงใน สนามเพ่ือนําไปหาคาสัมประสิทธ์ิแมนนิ่ง (n) และวิเคราะหหาอัตราการสูญเสียน้ําของคลอง เพื่อใช ในการปรับเทียบ (Calibration) แบบจําลองทางคณิตศาสตร ใหสอดคลองกับสภาพการไหลจริง 5. การจําลองเหตุการณ การสงน้ําในคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย ทําการทดสอบดวย กรณีศึกษาของการเปด - ปดบานระยะตางๆ ของทอสงน้ําเขานา แสดงในภาพที่ 1 พื้นท่ีคลองสงน้ําโครงการฝายคลองทาทน

แสดงภาพท่ี 1 พื้นท่ีคลองสงน้ําโครงการฝายคลองทาทน

การดําเนินการสอบเทียบแบบจําลอง การดําเนนิการสอบเทียบแบบจําลอง เพื่อสอบเทียบและใชเปนตัวแทนของระบบสงน้ํา เม่ือทําการสอบเทียบแลวทําการตรวจสอบความถูกตองของแบบจําลองอีกคร้ังโดยนําคาท่ีวัดน้ําไดจริงในสนามท่ีอัตราการไหลตางๆมาทดสอบแบบจําลองกอนนําไปใชศึกษากรณีตางๆ ของการสงน้ําจริงตอไป เม่ือทําการสอบเทียบและตรวจสอบแบบจาํลองแลว แบบจําลองจะเปนตัวแทนของระบบสงน้ําคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย เพื่อใชในการศกึษากรณีตางๆ 5 กรณ ีตามรายละเอียดดังนี ้ กรณีศึกษาท่ี 1 ใหการสงน้ําของอาคารทอสงน้ําเขานาท้ังหมดเทียบเปนเปอรเซ็นตท่ีระยะการเปดบานตาง ๆ โดยการสงน้ําท่ีปริมาณนํ้าท่ีนอยท่ีสุดใหกบัคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย กรณีศึกษาท่ี 2 สงน้ําเต็มศักยภาพของคลองสงน้ําสายใหญฝงซายและอาคารทอ สงน้ําเขานา โดยมีการเปด-ปดบาน อาคารทอสงน้ําเขานารอยเปอรเซ็นต เปรียบเทียบเวลาการเขาสู สภาวะคงท่ี กรณีศึกษาท่ี 3 สงน้ําท่ีปริมาณนํ้าเทากับ 0.40 ลบ.ม./วินาที แลวทําการเปด-ปดบานอาคารทอสงน้ําเขา กรณีตาง ๆ เปรียบเทียบเวลาการเขาสูสภาวะคงท่ี กรณีศึกษาท่ี 4 ใหการเปดบานของอาคารทอสงน้ําเขานาทั้งหมด ท่ี 5 , 10 , 15และ 20 ซม. ตามลําดับ โดยสงน้ําใหคลองสงน้ําสายใหญฝงซายท่ีปริมาณนํ้ามากท่ีสุด กรณีศึกษาท่ี 5 ศึกษาการเขาสูสภาวะคงท่ีในคลอง กรณีเพิ่มอัตราการไหล เม่ือเปดบานอาคารทอสงน้ําเขานา 5 ซม. โดยเพิ่มอัตราการไหลจาก 0.20 ลบ.ม./วินาที เปน 0.30 , 0.40 ,0.50 และ 0.60 ลบ.ม./วินาที ตามลําดับ กรณีลดอัตราการไหล เม่ือเปดบานอาคารทอสงน้ําเขานา 5 ซม.โดยลดอัตราการไหลจาก 0.60 ลบ.ม./วินาที เปน 0.40 , 0.30 , 0.20 และ 0.10 ตามลําดับ จากกรณีศึกษาท้ัง 5 กรณ ีนําผลท่ีไดจากกรณีศึกษามาวิเคราะหและสรุปผลถึงผลกระทบท่ีอาจจะเกิดข้ึนไดจริงในคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย เพื่อเปนแนวทางสําหรับการบริหารจัดการน้ําท่ีเหมาะสมและแนวทางการปรับปรุงคลองสงน้ําสายใหญฝงซายในอนาคต ผลการศึกษา ผลการทดสอบปรับบานในหลายๆสถานการณจาการศึกษา ไดกราฟความสัมพันธระหวางปริมาณนํ้าของคลองสงน้ําสายใหญกับระยะเปดบานตางๆของอาคารทอสงน้ําเขานาแตละอาคาร ซ่ึงสามารถนําไปใชในการบริหารการจัดการน้ําของโครงการฝายคลองทาทนตอไป

สรุปและขอเสนอแนะ สรุป ในการศึกษาสภาพชลศาสตรคลองสงน้ําสายใหญฝงซายของโครงการฝายคลองทาทนอําเภอสิชล จังหวัดนครศรีธรรมราช โดยใชแบบจําลองทางคณิตศาสตร CanalMan ชวยในการวิเคราะห โดยทําการรวบรวมขอมูลทางกายภาพของคลอง อาคารบังคับน้ํา อาคารทดนํ้า อาคารสงน้ําในคลองและขอมูลการวัดน้ําในสนามไดอัตราการไหลและระดับน้ําในคลอง จากขอมูลดังกลาวนํามาวิเคราะหหาคาสัมประสิทธ์ิการไหลผานอาคารประเภทตางๆ และคา Manning ของคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย โดยการปรับเทียบ Rating Curve ของอาคารแตละแหงและทําการทดสอบดวย กรณีศึกษาของการเปดปดบานระยะตางๆ ของทอสงน้ําเขานา สามารถสรุปไดดังนี ้ 1. การวิเคราะหรูปแบบการสงน้ํา การสงน้ําในคลองสงน้ําสายใหญฝงซาย โครงการฝาย คลองทาทน ในปจจุบันสงน้าํเต็มคลองตลอดฤดูฝนและเปดบานทอสงน้ําเขานาท่ีระยะเปดบาน สูงสุด สวนในฤดูแลงจะใชขอมูลท่ีไดจากการศึกษาคร้ังนีน้ําไปประยุกตใชกับการบริหารการ จัดการน้ําและการจัดรอบเวรการสงน้ําในอนาคตตอไป (เนื่องจากโครงการพ่ึงกอสรางเสร็จ การ ปลูกพืชในฤดแูลงยังมีนอยมาก) 2. การสอบเทียบแบบจําลองชลศาสตร ผลการสอบเทียบแบบจําลอง สรุปวาท่ีอัตราการ ไหลและความลึก ดานเหนือน้ําและทายน้ํา ของอาคารบังคับน้ํา มีเปอรเซ็นตความแตกตางของผล จากแบบจําลองเทียบกับผลจากการวดัในสนามนอยกวา +/ - 10% ซ่ึงถือวามีคานอย เม่ือเทียบกับ ความเปนจริงและยอมรับได 3. การเสนอแนะแผนการสงน้ําท่ีเหมาะสม 3.1 การศึกษาเปอรเซ็นตการสงน้ําของอาคารทอสงน้ําเขานากับปริมาณน้ําท่ีสงให คลองสงน้ําสายใหญ จากผลการศึกษาสามารถนํากราฟความสัมพันธระหวาง Qmin ของคลองสงน้ํา

สายใหญกับเปอรเซ็นตการสงน้ําของ FTO.และกราฟความสัมพันธระหวาง Q ของ FTO. กับระยะ เปดบานไปใชในการบริหารจัดการน้ําของโครงการ 3.2 การศึกษา การสงน้ําเต็มศักยภาพของคลอง LMC. และ FTO. จากผลการศึกษา สรุปไดวา

3.2.1 การสงน้ําท่ีปริมาณนํ้าเทากับ 0.40 ลบ.ม./วินาที ของคลองสงน้ําสายใหญสามารถเปดบานท่ีระยะสูงสุดของอาคารทอสงน้ําเขานา ตัวท่ี 1 (FTO-1) ใชเวลาในการเขาสูสภาวะคงท่ี เทากับ 1 วัน 13 ช่ัวโมง 16 นาที 3.2.2 การสงน้ําท่ีปริมาณนํ้าเทากับ 0.60 ลบ.ม./วินาที ของคลองสงน้ําสายใหญสามารถเปดบานท่ีระยะสูงสุดของอาคารทอสงน้ําเขานา ตัวท่ี 1 และ 2 (FTO-1 , FTO-2) ใชเวลาใน การเขาสูสภาวะคงท่ีเทากับ 1 วัน 44 นาที 3.2.3 การสงน้ําท่ีปริมาณนํ้าเทากับ 0.65 ลบ.ม./วินาที ของคลองสงน้ําสายใหญสามารถเปดบานท่ีระยะสูงสุดของอาคารทอสงน้ําเขานาตัวท่ี 1 , 2 และตัวท่ี 3 (FTO-1 , FTO-2 , FTO-3) ใชเวลาในการเขาสูสภาวะคงท่ีเทากับ 22 ช่ัวโมง 52 นาที 3.2.4 การสงน้ําท่ีปริมาณนํ้าเทากับ 1.20 ลบ.ม./วินาที ของคลองสงน้ําสายใหญสามารถเปดบานท่ีระยะสูงสุดของอาคารทอสงน้ําเขานาตัวท่ี 1 , 2 , 3 และตัวท่ี 4 (FTO-1 , FTO-2 , FTO-3 , FTO-4) ใชเวลาในการเขาสูสภาวะคงท่ีเทากับ 20 ช่ัวโมง 58 นาที จากผลการศึกษาท้ัง 4 แบบ สรุปไดวา การสงน้ําในคลองสงน้ําสายใหญท่ีปริมาณมากกบัการเปดบานท่ีระยะสูงสุดของอาคารทอสงน้ําเขานาหลายตัวจะทําใหน้ําเขาสูสภาวะคงท่ีไดเร็ว 3.3 การศึกษา การสงน้ําของคลองสงน้ําสายใหญท่ีปริมาณนํ้าเทากับ 0.40 ลบ.ม./ วินาที กับการเปดบานของอาคารทอสงน้ําเขานา จากผลการศึกษาสรุปไดวา จากปริมาณน้ําท่ีสงในคลองสงน้ําสายใหญ (0.40 ลบ.ม./ วินาที) สามารถเปดบานท่ีระยะสูงสุดของอาคารทอสงน้ําเขานาไดเพยีง 2 แหง และการเปดบานท่ี ระยะสูงสุดของอาคารทอสงน้ําเขานา ท่ีปลายคลองจะทําใหน้ําเขาสูสภาวะคงท่ีไดเร็วกวาท่ีอ่ืน ๆ ของคลอง 3.4 การศึกษา การเปดบานท่ีระยะ 5, 10, 15 และ 20 ซม. ท่ีปริมาณนํ้ามากสุดในคลอง สงน้ําสายใหญ จากผลการศึกษาสามารถนํากราฟความสัมพันธระหวางปริมาณนํ้ามากท่ีสุดของคลอง สงน้ําสายใหญกับระยะเปดบานของอาคารทอสงน้ําเขานาและนํากราฟความสัมพันธระหวาง ปริมาณนํ้าของอาคารทอสงน้ําเขานากับระยะเปดบานไปใชในการบริหารการจัดน้ําของโครงการ ตอไป 3.5 การศึกษา การเขาสูสภาวะคงท่ีเม่ือลดหรือเพิ่มอัตราการไหลที่ระยะเปดบาน 5 ซม. ของอาคารทอสงน้ําเขานาโดยสงน้ําเต็มศักยภาพของคลองสงน้ําสายใหญ (ปริมาณนํ้ามากท่ีสุด เทากับ 0.60 ลบ.ม./วินาที) จากผลการศึกษาสามารถนํากราฟความสัมพันธระหวางปริมาณนํ้ากับเวลาเขาสูสภาวะ

คงท่ี ของน้ํา เม่ือเปดบาน 5 ซม. ของอาคารทอสงน้ําเขานาท้ังหมด ไปใชในการบริหารการจัดการ น้ําของโครงการตอไป

ขอเสนอแนะ 1. จากแผนการสงน้ําในปจจบัุน สามารถลดอัตราการไหลในคลองใหเหลือรอยละ 70 ของ อัตราการไหลที่ใชในปจจุบันได เพื่อเปนการประหยัดน้ําโดยไมเกิดผลกระทบตอระดับ และ ปริมาณนํ้าท่ีตองการของพื้นท่ีสงน้ํา 2. การตรวจสอบบํารุงรักษาคลองและอาคารบังคับน้ํามีความสําคัญมาก เนื่องจากจะเกดิ ขอผิดพลาดในการสงน้ําตามแผนการสงน้ําท่ีไดเสนอแนะ หากการบาํรุงรักษาไมดพีอ ควร ตรวจสอบการสงน้ําตามท่ีเสนอแนะเปนคร้ังคราวเพื่อสรางความม่ันใจและเช่ือม่ันตอแผนการสงน้ํา 3. ควรใหความสําคัญของปริมาณนํ้ากับระยะการเปด-ปดบาน ตามจุดท่ีกําหนดไวแก บุคลากรของโครงการเนื่องจากละเลยจะสงผลเสียตอการสงน้ําในระยะยาวได 4. ควรมีการทาํความเขาใจใหเกษตรกรผูใชน้ําทราบวา การลดอัตราการไหลเหลือเพียง รอยละ 70 ของอัตราการไหลในปจจุบัน ไมมีผลกระทบตอการใชน้ําของเกษตรกรอีกท้ังเปนการ ประหยดัน้ําไวใชในอนาคตดวย 5. การศึกษาคร้ังนี้ เปนเพยีงการศึกษาเฉพาะคลองสงน้ําสายใหญฝงซายเพยีงฝงเดียว เพื่อ ความสมบูรณของการศึกษาวิจัยตอไป ควรมีการศึกษาเพิ่มเติมในระบบคลองสงน้ําสายใหญฝงขวา เพื่อใหการบริหารการจัดการน้ําท้ังระบบเกิดประโยชนสูงสุดและสอดคลองกัน แสดงในภาพที่ 2 การวัดน้ําคลอง LMC. ท่ี กม. 5+814 แสดงในภาพที่ 3 การวัดน้ําคลอง LMC. ท่ี กม. 7+760 ตารางท่ี 1 ตัวอยางตารางแสดงขอมูลการวดัปริมาณนํ้าคลอง LMC. ท่ี กม. 5+814 ตารางท่ี 2 ตัวอยางตารางแสดงขอมูลการวดัปริมาณนํ้าคลอง LMC. ท่ี กม. 7+760

ภาพท่ี 2 การวดัน้ําคลอง LMC. ท่ี กม. 5+814

ภาพท่ี 3 การวดัน้ําคลอง LMC. ท่ี กม. 7+760

ผลงาน นายประวัต ิชาครานนท หัวหนาฝายสงน้าํและบํารุงรักษาท่ี 5 โครงการชลประทานนครศรีธรรมราช อ.พระพรหม จ.นครศรีธรรมราช สํานักชลประทานท่ี15 กรมชลประทาน กระทรวงเกษตรและสหกรณ