การประยุกต์ใช้แบบจำลอง...
Transcript of การประยุกต์ใช้แบบจำลอง...
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
การประยกตใชแบบจาลองคณตศาสตร MIKE11-Data Assimilation
เพอการพยากรณนาทวมในลมนาชตอนบน
An Application of MIKE11-Data Assimilation Model for Flood Forecasting
in the Upper Chi River Basin
วษวฒก แตสมบต1*, กตพงศ ทองเชอ2
2
1 ภาควชาวศวกรรมชลประทาน คณะวศวกรรมศาสตร กาแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร
2
2 ภาควชาวศวกรรมทรพยากรนา คณะวศวกรรมศาสตร
มหาวทยาลยเกษตรศาสตร [email protected]
บทคดยอ
การศกษาครงนมวตถประสงคเพอพฒนาแบบจาลองพยากรณนาในลมนาชตอนบนดวยการ
ประยกตใชชดของแบบจาลอง MIKE11-NAM/HD/DA โดยแบบจาลอง NAM/HD จะถกใชในจาลอง
ลกษณะทางดานอทกวทยาและอทกพลศาสตรของลมนา สวนแบบจาลอง DA จะใชในการพยากรณนา
สาหรบการปรบเทยบและตรวจพสจนแบบจาลอง NAM/HD เลอกใชเหตการณอทกภยในอดตชวง
ระหวางป พ.ศ. 2547-2550 สวนแบบจาลองพยากรณนา DA ไดถกทดสอบประสทธภาพโดยเลอก
เหตการณอทกภยครงใหญทสดทเคยเกดขนในชวงเดอนตลาคม ป พ.ศ. 2549 โดยตงคาชวง
Hindcast Period เทากบ 3 วนยอนหลง และคาชวง Forecast Period เทากบ 3 วนลวงหนา และทา
การพยากรณระดบนาตอเนองทกๆ 2 วน โดยเรมตนพยากรณในวนท 2 จนถงวนท 30 ตลาคม 2549
ผลการศกษาพบวา แบบจาลอง DA ใหผลการพยากรณกราฟของระดบนาไดใกลเคยงกบคาระดบนาท
ตรวจวดไดจากสถานวดนาทาทงสามแหงในแมนาชไดแก สถาน E.23 สถาน E.21 และสถาน E.9
อยางมประสทธภาพ โดยผลการพยากรณระดบนาในชวงหนงวนลวงหนา, ชวงสองวนลวงหนา และ
ชวงสามวนลวงหนา จะมคาความแมนยาเฉลยรอยละ 98.85, 97.68, และ 96.34 ตามลาดบ
ABSTRACT
This study is aimed to develop flood forecasting model in the Upper Chi river basin by an
application of MIKE11-NAM/HD/DA model. NAM/HD model was carried out to simulate the
hydrologic and hydrodynamic conditions on the river basin, while DA model was applied for
flood forecasting. The historical flood event between years 2004-2007 were selected for the
calibration and verification of NAM/HD model. The highest flood event in the period of
October 2009 was chosen to determine the performance of DA - flood forecasting model. The
* ผตดตอหลก (Corresponding author)
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
runtime of DA model was setup that the hindcast period was three days backward, and
forecast period was three days forward. The forecasts of water level by DA model were
generated every two days and the time of forecast was started from 2nd October to 30th
October 2009. The results were found that DA model has shown its effectiveness in
forecasting water level hydrographs that close to the observed values at all three stations –
E.23, E.21, and E.9 - located along the Chi river. The average accuracy of forecasting results
at all stations revealed that for first day forecast, second day forecast, and third day forecast
were 98.85%, 97.68%, และ 96.34%, respectively.
คาสาคญ: MIKE11-DA; Data Assimilation; Flood Forecasting; River Basin Modeling; Upper
Chi River Basin
1. บทนา
ในปจจบนหนวยงานในประเทศไทยอาทเชน กรมทรพยากรนา กรมชลประทาน กรม
อตนยมวทยา และการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย ไดมการประยกตใชงานแบบจาลอง MIKE-11
เพอการศกษาและพยากรณนาทวมในหลากหลายพนทลมนาในประเทศไทยรวมกบการตดตงระบบ
โทรมาตรเพอตรวจวดขอมลอต-อทกวทยาแบบตอเนองตามเวลาจรง (Real Time) ในปจจบนไดเรมม
การนาแบบจาลองคณตศาสตร MIKE11–Data Assimilation (DA) มาใชแทนแบบจาลอง MIKE11-FF
แบบเดม ซงแบบจาลองดงกลาวมหลกการทนาสนใจและสามารถพยากรณปรมาณการไหลและระดบ
นาในลานาไดอยางแมนยา (DHI, 2007) โดยความแมนยาในการพยากรณอยในชวง 1 ถง 3 วน
ลวงหนา ซงเพยงพอตอเตรยมการเพอการบรหารจดการนาทวม รวมถงการแจงขาวเตอนภยให
ประชาชนในพนทเสยงภยไดรบทราบ อยางไรกด เนองจากจากสภาวะอากาศของโลกทเปลยนแปลง
ไปจากอดตทผานมา ซงอาจจะสงผลใหการเกดอทกภยมความรนแรงมากยงขน ดงนน ในการศกษา
ครงนจงไดนาแบบจาลอง DA มาประยกตใชเพอพยากรณนาในลมนาชตอนบน
2. วตถประสงค
2.1 เพอศกษาทฤษฎและหลกการของแบบจาลอง MIKE11- Data Assimilation (DA)
2.2 เพอประยกตใชงานแบบจาลองดงกลาวในการพยากรณนาทวมในลมนาชตอนบน
3. พนทศกษา
ลมนาชตอนบน เปนสวนหนงของลมนาช มพนทลมนารวมทงสน 13,292 ตร.กม. ครอบคลมพนท 6
จงหวด ไดแก ชยภม ขอนแกน มหาสารคาม เพชรบรณ นครราชสมา และบรรมย สภาพภมประเทศ
ของลมนาชตอนบนมลกษณะเปนเนนเขาสงทางดานทศเหนอ ทศตะวนออก และทศตะวนตกของลม
นา พนทตอนกลางเปนทราบถงลกคลนลอนลาดและสลบกบเนนเขาเลกนอยทางดานทศใต ความสง
ของพนทลมนาโดยเฉลยประมาณ 200 ม.(รทก.) ดงแสดงขอบเขตของลมนาชตอนบนไวในรปท 1 ลม
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
นาชตอนบน ประกอบดวยลมนาสาขา 7 ลมนายอย ไดแก ลานาชตอนบน ลาสะพง ลากระจวน ลา
คนฉ ลานาชสวนท 2 หวยสามหมอ และลานาชสวนท 3
กรมทรพยากรนา (2549) ไดดาเนนการโครงการสารวจตดตงระบบตรวจวดและจดตงศนยขอมล
ภมภาคในพนทลมนาชตอนบนและลมนามลตอนบนแลวเสรจเมอวนท 14 กรกฎาคม 2549 โดยม
วตถประสงคเพอตรวจวดขอมลดานอต-อทกวทยา ไดแก ปรมาณนาฝน ระดบนา ปรมาณการไหล
และดชนคณภาพนา โดยตรวจวดขอมลแบบตอเนองตามเวลาจรง (Real Time) และพฒนาแบบจาลอง
ทางคณตศาสตร เพอพยากรณนาหลากในลมนาชตอนบนและลมนามลตอนบนรวมถงลมนาสาขา
รปท 1 ขอบเขตของลมนาชตอนบน
4. แบบจาลองระบบแมนา MIKE11-NAM/HD
แบบจาลองคณตศาสตรทคดเลอกมาใชจาลองระบบแมนาชตอนบน คอ แบบจาลอง MIKE 11 ซง
ประกอบดวย แบบจาลองยอย จานวน 2 แบบจาลอง ไดแก แบบจาลองนาฝน-นาทา หรอ MIKE11-
NAM และแบบจาลองการเคลอนตวของนาในลานา หรอ MIKE11-HD สวนแบบจาลองพยากรณนา
MIKE11-DA จะกลาวถงในหวขอถดไป
4.1 แบบจาลอง MIKE11-NAM ประยกตใชเพอประมาณคาปรมาณการไหลเขาดานขางของลมนายอย
ของลมนาชตอนบนทงหมดทไมมสถานวดนาทา
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
4.2 แบบจาลอง MIKE11-HD ประยกตใชเพอการจาลองสภาพการไหลของนาในแมนาชตอนบนและ
ลานาสาขาทมขอมลรปตดขวางลานาซงรวบรวมผลสารวจไดในป พ.ศ. 2549 โดยกรมทรพยากรนา
5. แบบจาลองพยากรณนา MIKE11-DA
แบบจาลอง MIKE11-DA หรอแบบจาลองการพยากรณนา เปนแบบจาลองทใชสาหรบคานวณระดบ
นาหรอปรมาณการไหลลวงหนาตามจดทสนใจซงเปนทต งของสถานวดนาทาตามชวงเวลาทกาหนด
โดยแบบจาลอง MIKE11-DA ถอเปนการเพมความสามารถพเศษในการปรบผลการคานวณจาก
แบบจาลองระบบแมนา NAM/HD กบคาทตรวจวดไดจรง (Observe) ใหมคาตรงกน โดยชวงเวลาท
กาหนดตามหลกการพยากรณนาดวยวธนนน ผใชงานเพยงกาหนดชวงเวลาในการพยากรณ (TOF;
Time of Forecast) ซงจะเปนตวกาหนดชวงเวลาทจะตองจดเตรยมขอมลอต-อทกวทยาใหกบ
แบบจาลองและระยะเวลาทจะทาการพยากรณนาในแตละครง หรอเรยกวา Runtime โดยแบงออกเปน
2 ชวงเวลาซงยดเวลา TOF เปนตวแบงดงรปท 2 ไดแก
5.1 Hindcast Period หรอชวงเวลายอนหลงเวลา TOF เปนชวงเวลาทมขอมลอต-อทกวทยาท
ตรวจวดไดแลวจากทกสถาน (Measurement Data) ซงถาขอมลนนมความถกตองและนาเชอถอมาก
กจะทาใหผลของการพยากรณนาในชวง Forecast Period มความถกตองมากตามไปดวย
5.2 Forecast Period หรอชวงเวลาการพยากรณนาลวงหนา TOF เปนชวงเวลาทแบบจาลอง จะ
ประมาณคาขอบเขต (Boundary Estimation) ซงไดแก ปรมาณนาฝนหรอปรมาณการไหลในชวง
พยากรณลวงหนา ซงแบบจาลองจะนาไปใชเปนเงอนไขขอบเขต (Boundary Condition)
หลกการทางานของ Data Assimilation (DA) เปนการพยากรณนาโดยการนาผลตางหรอคาผดพลาด
(Error) ของคาทตรวจวดไดจรง (Measurement) กบคาทคานวณไดจากแบบจาลอง (Simulated)
ในชวง Hindcast Period มาทาการประเมนหาคาตวแปรของการแจกแจงคาความผดพลาดทเหมาะสม
โดยอาศยหลกการคดกรองดวยวธ Kalman Filter (แสงเพชรสอง, 2547) โดยใชทฤษฎทงในแบบเชง
เสนตรง (linear) และไมเปนเสนตรง (non-linear) ซงเมอไดตวแปรทเหมาะสมแลว กจะนาเขาส Error
Forecast Model เพอทาการพยากรณนาตอไป (Updated) ขนตอนการทางานแสดงในรปท 3
6. การรวบรวมขอมล
การรวบรวมขอมลพจารณาจากการเลอกชวงเวลาทจะใชปรบเทยบและตรวจพสจนแบบจาลองซง
ไดแก ชวงป พ.ศ. 2547-2548 และ 2549-2550 ตามลาดบ สามารถสรปรายละเอยดแยกตามประเภท
ของขอมลไดดงน
6.1 ขอมลนาฝน สถานทผานการคดเลอกโดยวธ Double Mass Curve (กรมทรพยากรนา, 2553) และ
จะถกใชเพอปรบเทยบแบบจาลอง NAM รวมกบ HD จานวน 6 สถาน ไดแก สถานรหส 05013
05042 05072 05392 14013 และ 14022 ของกรมชลประทานและกรมอตนยมวทยา
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
รปท 2 หลกการกาหนดชวงระยะเวลาทจะทาการพยากรณนาในแตละครง, (กรมทรพยากรนา, 2553)
รปท 3 ขนตอนการทางานของการพยากรณนาโดยวธ Data Assimilation (DHI, 2007)
Estimated error
Time in forecasting period
UpdatedSimulated
State variable
Time in forecasting period
การพยากรณลวงหนา โดยใช Error Forecast Model ในชวง Forecast Period
Observed error
Time in filtering period
UpdatedSimulated
State variable
Time in filtering period
เทคนคการคดกรอง (Filtering) โดยทฤษฎของ Kalman ในชวง Hindcast Period
Measurement
Observed
Forecasted
Hindcast Period (72 Hrs.) Forecast Period (72 Hrs.) TOF
Time Of Forecast
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
6.2 ขอมลอตราการระเหยของนา เลอกใชสถานอตนยมวทยาจานวนทงสน 2 สถาน คอ สถาน
อตนยมวทยาชยภม และสถานอตนยมวทยาขอนแกน ของกรมอตนยมวทยา
6.3 ขอมลขอมลนาทา เลอกใชสถานวดนาทาในลมนาชตอนบน จานวน 7 สถาน ไดแก สถานรหส
E.32A E.6C E.23 E.21 E.5 E.16A และ E.9 ของกรมชลประทาน
6.4 ขอมลกราฟความสมพนธระหวางระดบนากบปรมาณนา (Rating Curves) ไดทาการรวบรวม
ขอมล Rating Curves Tables ทจดทาขนในแตละปของกรมชลประทาน ชวงป พ.ศ. 2547 ถงป พ.ศ.
2550 ทสถาน E.5 E.9 E.16A E.21 และ E.23 ในแมนาช
6.5 ขอมลรปตดขวางลานา ซงสารวจโดยกรมทรพยากรนาในป พ.ศ. 2549 แบงเปน 2 แมนา คอ
แมนาช ชวงตงแตบรเวณสะพานทบานโนนเชอก จงหวดชยภม ถงบานเหลานกชม อาเภอเมอง
จงหวดขอนแกน จานวน 70 รปตด ระยะทางรวม 342.65 กม. และหวยปะทาว ชวงตงแตบานหนอง
ใหญ จงหวดชยภม ถงจดบรรจบแมนาช จานวน 10 รปตด ระยะทางรวม 45 กม.
7. วธการศกษา
7.1 การจดทาแบบจาลองระบบแมนา MIKE11-NAM/HD
ขนตอนการศกษาจะเรมจากการจดทาแบบจาลองระบบลมนา NAM/HD ขนมากอนโดยจะครอบคลม
พนทลมนาชตอนบนทงหมด คดเปนพนท 13,292 ตร.กม. จากตนนาลงไปจนถงสถานวดนาทา E.16A
อาเภอเมอง จงหวดขอนแกน ซงถอเปนขอบเขตดานทายนาของแบบจาลองโดยคดเปนระยะทางตาม
แนวลานาตงแตขอบเขตดานเหนอนาลงมาจนถงดานทายนารวมทงสน 342.65 กโลเมตร ดงแสดง
แผนภมระบบแมนาชตอนบนทจะใชในการจดทาแบบจาลอง NAM/HD ไดดงรปท 4 ดงสรปขนตอน
การจดทาแตละแบบจาลองยอยประกอบดวย
1) การปรบเทยบแบบจาลอง NAM จะใชขอมลรายวนของทงขอมลฝน, ขอมลการระเหยจากถาดวด
การระเหย และปรมาณการไหลท 2 สถาน ไดแก สถาน E.32A ตงอยในพนทลมนายอยลานาช
ตอนบนมพนทรบนา 2,908 ตร.กม. และสถาน E.6C ตงอยในพนทลมนายอยลานาชสวนท2 มพนทรบ
นา 346 ตร.กม. โดยการปรบเทยบและการตรวจพสจนแบบจาลอง NAM เลอกใชชวงป 2547-2548
และ 2549-2550 ตามลาดบ ดงแสดงผลการปรบเทยบในสวนของผลการศกษา โดยกาหนดเกณฑใน
การประเมนผลการปรบเทยบและตรวจพสจนแบบจาลอง NAM ซงจะใชคาดชนทางสถต 3 ตว ดง
แสดงในสมการ (1) (2) และ (3) ดงน
1.1) คาสมประสทธสหสมพทธ หรอ correlation coefficient (r)
(1)
50
1 1
22
1.
N
i
N
icciooi
cci
N
iooi
QQQQ
QQQQr
−×
−
−×
−
=
∑ ∑
∑
= =
−−
−
=
−
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
ลมนาชตอนบน
A = 4,254 กม.2
สถานวดนาทา E.5
กม. 110.000หวยปะทาว
กม. 240.000
กม. 342.650
สถานโทรมาตรวดป�าประชาราษฎร (040172)
ฝายชนบท
แมนา
ช
จงหวดขอนแกน
กม. 0.000
หวยปะทาวตอนบน
A = 346 กม.2
กม. 220.000
สถานโทรมาตรบานเหลานกชม (040171)
จงหวดชยภม
สถานโทรมาตรวดโนนเชอก (040176)
กม. 50.000สถานโทรมาตรบานคายหมนแพว (040174)
กม. 0.000กม. 45.000
กม. 30.000
แมนา
ชแม
นาช
สถานวดนาทา E.23
สถานวดนาทา E.6C
ลมนายอย 3 (CS.3)
A = 260 กม.2
กม. 130.000 สถานวดนาทา E.21
สถานวดนาทา E.9
สถานวดนาทา E.16A
ลมนา
ยอย
5 (C
S.5)
A =
2,75
9 กม
.2 ลม
นายอ
ย 1
(CS.
1)
A =
2,70
2 กม
.2 ลม
นายอ
ย 2
(CS.
2)
A =
1,47
1 กม
.2 ลม
นายอ
ย 4
(CS.
4)
A =
1,50
0 กม
.2
ทตงจงหวด
สญลกษณ
ฝาย
สถานวดนาทา
จดพจารณา
ทศทางการไหล
กม. 0.000 ระยะทางตามแนวลานา
สถานโทรมาตรวดระดบนาของกรมทรพยากรนา
รปท 4 แผนภมระบบแมนาชตอนบน (กรมทรพยากรนา, 2553)
1.2) คา efficiency index (EI)
(2)
1.3) คา root mean square error (RMSE)
[ ]2
1
1 ∑=
−=N
icioi QQ
NRMSE (3)
เมอ Qi คอ ปรมาณการไหลหรอระดบนา ทเวลา i สวน Q คอ คาเฉลยของปรมาณการไหลหรอ
ระดบนา โดยท subscript O กบ C คอ คาทตรวจวดไดและคาทไดจากการคานวณของแบบจาลอง
ตามลาดบ และ N คอ จานวนของขอมล
( ) ( )
( )%
QQQQEI N
iooi
N
icioi
N
iooi
100
1
2
1
2
1
2
×−
−−−=
∑
∑∑
=
==
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
คา r มคาอยระหวาง -1 ถง 1 ถา r มคาเขาใกล 1 แสดงวาชดขอมลทงสองมความสมพนธแบบปฏภาค
โดยตรงทดมาก สวนคา Efficiency index (EI) ถามคาเทากบ 100% แสดงวาชดขอมลทไดจาก
แบบจาลองมคาเทากบทไดจากการตรวจวดทกขอมล สวนคา root mean square error (RMSE) ยงม
คานอยยงด แสดงวาชดขอมลทไดจากแบบจาลองมความคลาดเคลอนจากขอมลตรวจวดนอย
2) การปรบเทยบแบบจาลอง HD จะใชขอมลรายวนของปรมาณการไหลและระดบนา รวมทงโคง
ความสมพนธระหวางระดบนากบปรมาณการไหล (Rating Curves) ท 4 สถาน เรยงลาดบจากดาน
เหนอนาไปดานทายนาไดแก สถาน E.5 E.23 E.21 และ E.9 ของกรมชลประทาน ดงแสดงผลการ
ปรบเทยบในสวนของผลการศกษา
3) การปรบเทยบแบบจาลอง NAM รวมกบ HD โดยหลงจากไดทาการปรบเทยบและตรวจพสจน
แบบจาลอง NAM และ HD แยกสวนกนแลว ไดประยกตใชแบบจาลองยอยทงสองในการจาลองสภาพ
การเกดอทกภยในชวงป พ.ศ. 2547-2550 โดยกาหนดเงอนไขขอบเขต (Boundary Condition) ของ
ระบบแมนาชตอนบน แสดงไดดงน (ดรปท 4)
- ขอบเขตดานเหนอนา กาหนดใหใช สาหรบแมนาช ใชปรมาณการไหลรายวนทสถานวด
นาทา E.5 และสาหรบหวยปะทาว ใชปรมาณการไหลรายวนทสถาน E.6C
- ขอบเขตดานทายนา กาหนดใหใชโคงความสมพนธระหวางระดบนากบปรมาณการไหล
หรอ Rating Curves ทสถาน E.16A
- ปรมาณการไหลเขาดานขางของลมนาทไมมสถานวดนาทา กาหนดใหใชปรมาณการไหลท
ประเมนไดจากแบบจาลอง NAM จานวน 5 ลมนายอย (CS.1 – CS.5)
- อาคารชลศาสตรทสาคญ คอ ฝายชนบท โดยกาหนดเกณฑในการควบคมอาคารชลศาสตร
สาหรบแบบจาลอง MIKE 11 HD ไดดงน
(ก) ในชวงฤดแลงหรอฤดเพาะปลก (ชวงเดอนธนวาคม ถง พฤษภาคม) ถาระดบ
นาหนาฝายนอยกวาระดบเกบกกปกต กาหนดใหปดบานหมด แตถาระดบนาหนาฝายมากกวาระดบ
เกบกกปกต กาหนดใหเปดบานในอตราสวนเดยวกบระดบนาทเพมขน
(ข) ในชวงฤดฝนหรอฤดนาหลาก (ชวงเดอนมถนายน ถง พฤศจกายน) กาหนดให
เปดบานหมด
7.2 การจดทาแบบจาลองการพยากรณนา MIKE11-DA
ในขนตอนนจะนาแบบจาลอง NAM/HD ทผานการปรบเทยบจากหวขอทแลว มาประยกตใชโดย
ทดสอบผลการพยากรณนาในชวงฤดนาหลากในอดตชวงป 2547-2550 เพอแสดงใหเหนถง
ประสทธภาพของผลการพยากรณนาทไดจากแบบจาลอง MIKE11-DA ดงนน จงไดพจารณากาหนด
จดและชนดของขอมลทจะทาการพยากรณนา จานวนทงสน 3 จดในแมนาชสายหลก โดยทกจดจะ
เลอกใชขอมลระดบนารายวนมาทาการ Update กบผลการรนของแบบจาลอง ไดแก
1) สถาน E.23 ซงอยตรงกบ กม.+50.00 ในแมนาช
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
2) สถาน E.21 ซงตรงกบ กม.+130.00 ในแมนาช
3) สถาน E.9 ซงตรงกบ กม.+240.00 ในแมนาช
จากการพจารณาเหตการณนาหลากในอดตชวงป 2547-2550 พบวาลมนาชตอนบน จะประสบกบ
ปญหาอทกภยสงสดในป พ.ศ. 2549 โดยทสถาน E.23 E.21 และ E.9 มปรมาณการไหลสงสดเทากบ
399.8 (ณ วนท 10 ต.ค.), 744.6 (ณ วนท 14 ต.ค.) และ 612.6 (ณ วนท 18 ต.ค.) ลบ.ม.ตอวนาท
ตามลาดบ การทดสอบรนโดยตงคาชวง Hindcast Period เทากบ 3 วนยอนหลง และคาชวง Forecast
Period เทากบ 3 วนลวงหนา และทาการพยากรณนาตอเนองทกๆ 2 วน โดยชวงเวลาเรมตนการ
พยากรณ (TOF) ในวนท 2, 4, 6, เรอยไปจนถงวนท 30 ตลาคม 2549 จานวนทงสน 15 ครง โดยผล
การพยากรณนาทสถานวดนาทาทงสามแหงไดแก สถาน E.23 สถาน E.21 และสถาน E.9 ในแมนาช
จะถกตรวจสอบคาความแมนยาในรปของคาคลาดเคลอนระหวางคาระดบนาทตรวจวดไดจรงกบคา
ระดบนาทแบบจาลองพยากรณนาลวงหนาออกไปตงแต 1 ถง 3 วน จากสมการท (4) ดงน
100×−
=∈obs
simobs
WLWLWL
(4)
เมอ ∈ = คาความคลาดเคลอน (หนวยเปน รอยละ)
obsWL = คาระดบนารายวนทตรวจวดไดจรง (หนวยเปน ม.รทก.)
simWL = คาระดบนารายวนทพยากรณไดจากแบบจาลอง (หนวยเปน ม.รทก.)
8. ผลการศกษาและวจารณ
ผลการศกษาจะแยกสรปตามประเภทของแบบจาลองยอย ดงน
8.1 แบบจาลองนาฝน-นาทา MIKE11-NAM
ผลการปรบเทยบและตรวจพสจนแบบจาลอง NAM ดงแสดงในรปท 5 และสรปเปนคาดชนทางสถต
ของปรมาณการไหลระหวางคาทคานวณไดกบคาทตรวจวดในตารางท 1 ซงพบวา คาทางสถตของ
สถานวดนาทาทต งอยในลมนาชตอนบนทงสองสถานจะไดคาทางสถตทอยในเกณฑทดมาก โดยคา r
อยในชวง 0.747 – 0.911
8.2 แบบจาลองการไหลในลานา MIKE11-HD
ผลการปรบเทยบแบบจาลอง HD ซงไดจากการทดลองแบบ Trial and Error คาพารามเตอร
Manning’s n จนไดคาทเหมาะสมและเปนทยอมรบได ดงสรปไดแสดงในตารางท 2
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
(ก) สถาน E.32A
21-5-2004 10-7-2004 29-8-2004 18-10-2004 7-12-2004 26-1-2005 17-3-2005 0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
[m^3/s]
ปรม
าณกา
รไห
ล (ล
บ./ม
./วน
าท)
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
[mm/h]
ปรม
าณฝน
(มลล
เมต
ร)
MIKE11- NAM Calibration of E.32A Period 2004
21-5-2005 10-7-2005 29-8-2005 18-10-2005 7-12-2005 26-1-2006 17-3-2006 0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
[m^3/s]
ปรม
าณกา
รไห
ล (ล
บ./ม
./วน
าท)
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
[mm/h]
ปรม
าณฝน
(มลล
เมต
ร)
MIKE11-NAM Calibration of E.32A Period 2005
6-5-2006 25-6-2006 14-8-2006 3-10-2006 22-11-2006 11-1-2007 2-3-2007 0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
450.0
500.0
[m^3/s]
ปรม
าณกา
รไห
ล (ล
บ./ม
./วน
าท)
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
[mm/h]MIKE11-NAM Verification of E.32A Period 2006
21-4-2007 10-6-2007 30-7-2007 18-9-2007 7-11-2007 27-12-2007 15-2-2008 0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
450.0
500.0
[m^3/s]
ปรม
าณกา
รไห
ล (ล
บ./ม
./วน
าท)
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
[mm/h]MIKE11-NAM Verification of E.32A Period 2007
(ข) สถาน E.6C
21-5-2004 10-7-2004 29-8-2004 18-10-2004 7-12-2004 26-1-2005 17-3-2005 6-5-2005 25-6-20050.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
[m^3/s]
ปรม
าณกา
รไห
ล (ล
บ./ม
./วน
าท)
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
[mm/h]
ปรม
าณฝน
(มลล
เมต
ร)
MIKE11-NAM Calibration of E.6C Period 2004
6-5-2005 25-6-2005 14-8-2005 3-10-2005 22-11-2005 11-1-2006 2-3-20060.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
[m^3/s]
ปรม
าณกา
รไห
ล (ล
บ./ม
./วน
าท)
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
[mm/h]
ปรม
าณฝน
(มลล
เมต
ร)
MIKE11-NAM Calibration of E.6C Period 2005
21-4-2006 10-6-2006 30-7-2006 18-9-2006 7-11-2006 27-12-2006 15-2-20070.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
[m^3/s]
ปรม
าณกา
รไห
ล (ล
บ./ม
./วน
าท)
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
[mm/h]
ปรม
าณฝน
(มลล
เมต
ร)
MIKE11-NAM Verification of E.6C Period 2006
6-4-2007 26-5-2007 15-7-2007 3-9-2007 23-10-2007 12-12-2007 31-1-2008 21-3-20080.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
50.0
55.0
60.0
[m^3/s]
ปรม
าณกา
รไห
ล (ล
บ./ม
./วน
าท)
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
[mm/h]
ปรม
าณฝน
(มลล
เมต
ร)
MIKE11-NAM Verification of E.6C Period 2007
รปท 5 การเปรยบเทยบแบบจาลอง MIKE11-NAM ทสถาน E.32A และ E.6C ของป 2547-2550
คาตรวจวด คาคานวณ จากแบบจาลอง
คาตรวจวด คาคานวณ จากแบบจาลอง
คาตรวจวด คาคานวณ จากแบบจาลอง
คาตรวจวด คาคานวณ จากแบบจาลอง
คาตรวจวด คาคานวณ จากแบบจาลอง
คาตรวจวด คาคานวณ จากแบบจาลอง
คาตรวจวด คาคานวณ จากแบบจาลอง
คาตรวจวด คาคานวณ จากแบบจาลอง
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
8.3 แบบจาลองระบบแมนา MIKE11-NAM/HD
ผลการประยกตใชแบบจาลอง NAM/HD สาหรบเหตการณอทกภยในชวงป พ.ศ. 2547-2550 แสดง
เปนผลการวเคราะหกราฟปรมาณการไหลทสถาน E.23 และ E.9 ในรปท 6 ซงพบวาแบบจาลอง
NAM/HD ใหผลการวเคราะหปรมาณการไหลไดด มเพยงป พ.ศ.2549 ซงมปรมาณนาหลากมาก
พจารณาในรปท 6 ของสถาน E.23 พบวา มปรมาณไหลทตรวจวดไดเทากบ 400 ลบ.ม.ตอวนาท แต
สวนผลการคานวณจากแบบจาลองไดคามากกวาคอ 471 ลบ.ม.ตอวนาท ทงนเนองจากในชวงเวลา
ดงกลาวมปรมาณนาหลากมากและเกดนาลนตลงคอนขางมาก ทาใหขอมลการวดปรมาณการไหล
อาจจะเกดความผดพลาดไป จงทาใหปรมาณการไหลทคานวณไดจากแบบจาลองมคามากกวาคาทได
จากการตรวจวด อยางไรกตามสาหรบในป พ.ศ.2547 2548 และ 2550 แบบจาลอง NAM/HD ใหผล
การคานวณปรมาณการไหลไดดใกลเคยงกบคาทตรวจวดได
ตารางท 1 คาดชนทางสถตของปรมาณการไหลจากผลการปรบเทยบแบบจาลอง NAM
ชวงป พ.ศ. สถานวดนาทาในลมนาช
E.32A E.6C E.32A E.6C E.32A E.6C
คา r คา EI (%) คา RMSE (cms)
ป พ.ศ. 2547 0.850 0.747 69.78 49.42 18.91 1.20
ป พ.ศ. 2548 0.901 0.858 81.07 67.53 17.94 2.55
ป พ.ศ. 2549 0.911 0.900 80.39 80.92 28.18 1.98
ป พ.ศ.2550 0.875 0.855 70.03 63.66 22.55 2.29
ตารางท 2 คาสมประสทธความขรขระ (Manning’n) ทไดจากการปรบเทยบแบบจาลอง HD
ชอลานา ชวงลานา Manning’n
แมนาช สถานโทรมาตร 040176 – สถานโทรมาตร 040174 0.05
ทงนาทวมในแมนาช สถานโทรมาตร 040176 – สถานโทรมาตร 040174 0.20
แมนาช สถานโทรมาตร 040174 – สถาน E.21 0.10
ทงนาทวมในแมนาช สถานโทรมาตร 040174 – สถาน E.21 0.50
แมนาช สถาน E.21 – สถานโทรมาตร 040171 0.20
ทงนาทวมในแมนาช สถาน E.21 – สถานโทรมาตร 040171 0.95
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
รปท 6 การเปรยบเทยบปรมาณการไหลทสถาน E.23 และ E.9 ของเหตการณอทกภยป 2547-2550
8.4 แบบจาลองการพยากรณนา MIKE11-DA
ผลการพยากรณระดบนาลวงหนาซงเรมตนตงแตวนท 2, 4, 6, เรอยไปทก ๆ 2 วนจนถงวนท 30
ตลาคม 2549 ทสถานวดนาทาทงสามแหงไดแก สถาน E.23 สถาน E.21 และสถาน E.9 ในแมนาช
ซงไดสรปผลคาความแมนยาของผลการพยากรณในรปของคาคลาดเคลอนระหวางคาทตรวจวดไดจรง
กบคาทแบบจาลองพยากรณนาลวงหนาออกไปตงแต 1 ถง 3 วนในตารางท 3 และไดแสดงตวอยาง
กราฟผลการพยากรณนาของสถาน E.21 ไวในรปท 7 จากตารางท 3 พบวา แบบจาลอง DA ใหผล
การพยากรณนาเปนทนาพอใจในระดบดมาก โดยผลการพยากรณระดบนาในชวงหนงวนลวงหนาของ
สถานวดนาทาทงสามแหงจะมคาความคลาดเคลอนเฉลยรอยละ 1.15 และอยในชวงรอยละ 0.01 ถง
รอยละ 17.73, สาหรบผลการพยากรณนาในชวงสองวนลวงหนาจะมคาเฉลยรอยละ 2.32 และอย
ในชวงรอยละ 0.02 ถงรอยละ 28.43, และผลการพยากรณนาในวนทสามจะมคาเฉลยรอยละ 3.66
และอยในชวงรอยละ 0.07 ถงรอยละ 28.97 ทงนคาคลาดเคลอนจะเพมขนเรอยๆ เมอพยากรณนา
ลวงหนาออกไปหลายวนขนในทกสถาน เนองจากยงขาดการพยากรณฝนลวงหนาทมความแมนยาสง
อย แตอยางไรกตาม ถาพจารณาแปลงคาความคลาดเคลอนทมากทสดไปเปนคาความแมนยา
ยกตวอยางเชน ทสถาน E.23 (ตารางท 3) ผลการพยากรณนาลวงหนาวนท 3 มความความ
คลาดเคลอนเฉลยเทากบรอยละ 8.47 หรอคดเปนคาความแมนยาไดเปนรอยละ 96.34 เปนตน
คาทตรวจวดได คาทคานวณไดจากแบบจาลอง
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
171.0
171.5
172.0
172.5
173.0
173.5
174.0
174.5
175.0
28-Sep 30-Sep 02-Oct 04-Oct 06-Oct 08-Oct 10-Oct 12-Oct 14-Oct 16-Oct 18-Oct 20-Oct 22-Oct 24-Oct 26-Oct 28-Oct 30-Oct 01-Nov
ระดบ
น�า
ม.ร
ทก.
ระดบน�าท�วดไดจรง
TOF 2 ต.ค. 2549
TOF 4 ต.ค. 2549
TOF 6 ต.ค. 2549
TOF 8 ต.ค. 2549
TOF 10 ต.ค. 2549
TOF 12 ต.ค. 2549
TOF 14 ต.ค. 2549
TOF 16 ต.ค. 2549
TOF 18 ต.ค. 2549
TOF 20 ต.ค. 2549
TOF 22 ต.ค. 2549
TOF 24 ต.ค. 2549
TOF 26 ต.ค. 2549
TOF 28 ต.ค. 2549
TOF 30 ต.ค. 2549
รปท 7 ผลการพยากรณนาทสถาน E.21 ณ TOF ชวงระหวางวนท 2 ถง 30 ตลาคม 2549
ตารางท 3 สรปผลการพยากรณระดบนาดวยแบบจาลอง DA ชวงระหวางวนท 2 ถง 30 ตลาคม 2549
คารอยละของความคลาดเคลอนระหวางคาตรวจวดไดจรงกบคาทพยากรณนา
สถาน E.23 สถาน E.21 สถาน E.9
พยากรณ
วนท 1
พยากรณ
วนท 2
พยากรณ
วนท 3
พยากรณ
วนท 1
พยากรณ
วนท 2
พยากรณ
วนท 3
พยากรณ
วนท 1
พยากรณ
วนท 2
พยากรณ
วนท 3
2 ต.ค. 2549 9.33 10.15 10.08 0.16 0.15 0.11 0.33 0.66 0.98
4 ต.ค. 2549 8.26 8.75 8.81 0.25 0.62 0.93 0.14 0.22 0.46
6 ต.ค. 2549 0.47 2.13 4.01 0.24 0.66 2.37 0.15 0.46 0.88
8 ต.ค. 2549 0.67 1.64 2.20 1.69 4.45 6.93 0.20 0.64 1.19
10 ต.ค. 2549 0.26 0.62 0.88 0.34 1.04 1.49 0.05 0.19 0.54
12 ต.ค. 2549 0.11 0.17 0.32 0.32 0.64 0.51 0.19 0.55 0.91
14 ต.ค. 2549 0.10 0.02 0.30 0.32 0.78 1.43 0.01 0.28 0.81
16 ต.ค. 2549 0.21 5.11 14.34 0.06 0.33 0.47 0.14 0.28 0.75
18 ต.ค. 2549 1.56 4.43 15.23 0.16 0.67 1.22 0.18 0.63 1.36
20 ต.ค. 2549 0.22 0.43 0.42 0.14 0.08 0.39 0.02 0.15 0.96
22 ต.ค. 2549 0.23 0.22 1.45 0.25 0.44 0.35 0.36 0.49 1.16
24 ต.ค. 2549 0.88 13.81 25.91 0.34 0.74 1.22 0.15 0.37 0.74
26 ต.ค. 2549 3.45 9.20 14.04 0.11 1.44 2.54 0.27 0.59 0.77
28 ต.ค. 2549 17.73 28.43 28.97 0.63 0.10 1.38 0.24 0.48 0.68
30 ต.ค. 2549 0.21 0.66 0.07 0.52 0.04 3.06 0.34 0.54 0.87
คาความคลาด
เคลอนมากทสด17.73 28.43 28.97 1.69 4.45 6.93 0.36 0.66 1.36
คาความคลาด
เคลอนนอยทสด0.10 0.02 0.07 0.06 0.04 0.11 0.01 0.15 0.46
คาความคลาด
เคลอนเฉลย2.91 5.72 8.47 0.37 0.81 1.63 0.18 0.44 0.87
ชวงเวลาการ
พยากรณนา
(Time of
Forecast)
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
9. สรปและขอเสนอแนะ
9.1 สรปผลการศกษา
ลมนาชตอนบน นบเปนลมนาขนาดใหญและมโอกาสทจะเกดปญหาอทกภยขนาดใหญอนเนองมาจาก
การเปลยนแปลงสภาวะแวดลอมของโลกไดในอนาคต ผลการศกษาในครงนซงไดมการพฒนา
แบบจาลองการพยากรณนาและไดทดสอบกบการจาลองเหตการณอทกภยในป พ.ศ. 2549 และพบวา
แบบจาลองดงกลาวใหผลการพยากรณระดบนาทม ความแมนยาคอนขางสง ดงนนจงสามารถนา
แบบจาลองดงกลาวมาประยกตใชรวมกบระบบโทรมาตรทตดตงไวแลวซงจะมการรบ-สงขอมลแบบ
Real-time ไดทก ๆ 15 นาท จงสามารถทาการพยากรณนาไดตามความถของขอมลทสงมาส
แบบจาลองพยากรณนา ดงนนเมอใดกตามทมแนวโนมวาจะเกดปญหาอทกภยขนในอนาคต ระบบ
ดงกลาวจะชวยแจงเตอนภยใหกบประชาชนและหนวยงานในพนทไดทราบถงแนวโนมการคาดการณ
ระดบนาในแมนาช ซงจะชวยลดความสญเสยจากอทกภยลงได นอกจากนชดของแบบจาลอง
MIKE11-NAM/HD/DA กนบวาเปนแบบจาลองระบบลมนา (River Basin Modelling) และการ
พยากรณนา (Flood Forecasting) ทมการแสดงผลทงายตอการทาความเขาใจและสามารถแสดงผลทง
ในกราฟ และตาราง รวมทงมความเหมาะสมในการนามาประยกตใชในการศกษาดานอทกภยและ
บรหารจดการทรพยากรนาในลมนาอนๆ ตอไป
9.2 ขอเสนอแนะ
ถงแมวาแบบจาลอง MIKE11-DA จะใหผลการพยากรณระดบนาลวงหนาไดคอนขางแมนยามาก แต
จากการศกษาครงนพบวา เมอทดลองเปลยนประเภทของขอมลการตรวจวดทจะนามาใช update จาก
ขอมลระดบนามาเปนปรมาณการไหลทตรวจวดได แบบจาลองดงกลาวมกจะไมสามารถคานวณคา
ปรมาณการไหลไดแมนยาเทยบเทากบคาระดบนาซงเปนคาทสารวจไดทกวน แตถาตองการให
ปรมาณการไหลมความแมนยามากขนจะตองมการสารวจ Rating Curves ในจดสาคญหรอเปนทต ง
ของสถานวดนาทาใหครอบคลมทกชวงการไหลตงแตคานอยไปจนถงคามากหรอชวงทเกดอทกภย ซง
จะทาใหทราบปรมาณการไหลทถกตองในทกชวงการไหล
10. กตกรรมประกาศ
การศกษานไดรบทนสนบสนนการตพมพจากคณะวศวกรรมศาสตร กาแพงแสน ม.เกษตรศาสตร ผ
แตงขอขอบคณหนวยทเกยวของ ไดแก กรมทรพยากรนา กรมชลประทาน และกรมอตนยมวทยาท
อนเคราะหขอมลประกอบการศกษา และขอขอบพระคณคณาจารยจากภาควชาวศวกรรมชลประทาน
ทใหการสนบสนนและคาปรกษาตลอดการศกษาในครงน
การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 16 มหาวทยาลยมหดล | 18 – 20 พฤษภาคม 2554
11. บรรณานกรม
กรมทรพยากรนา, 2549. รายงานแบบจาลองคณตศาสตรเพอการบรหารจดการนา โครงการสารวจ
ตดตงระบบตรวจวดและจดตงศนยขอมลภมภาค ในพนทลมนาชตอนบนและลมนามล
ตอนบน. กรมทรพยากรนา.
กรมทรพยากรนา, 2553. รายงานผลการสอบเทยบและการปรบปรงพฒนาแบบจาลอง โครงการจาง
เหมาบารงรกษาระบบตรวจวดสภาพนาอตโนมตทางไกลในพนทลมนาชตอนบนและมล
ตอนบน. กรมทรพยากรนา.
กฤษฎา แสงเพชรสอง, 2547. แนวคดพนฐานและหลกการทางานของ Kalman Filter Algorithm.
วารสารโรงเรยนนายเรอ, ปท 4, ฉบบท 4: เลขหนา 37-48.
DHI Water Environment and Health, 2007. MIKE11-A Modelling System for Rivers and
Channels, Reference Manual. DHI, Denmark.