Hydrology sediment 4 slide

1

อทกวทยา (Hydrology)

การวเคราะหปรมาณตะกอน (Sediment analysis)

การวเคราะหปรมาณตะกอน (Sediment analysis)

หนา 2

บทนา

การศกษาเรองตะกอนมความสาคญตอการวางแผนงานพฒนาดานแหลงนา และงานวศวกรรมทเกยวของ เชน

• ในงานออกแบบอางเกบนา− มความจาเปนทจะตองทราบปรมาณตะกอนทไหลเขาอางฯ เพอนาไปกาหนดระดบนาตาสด คานวณหา dead storage และกาหนดอายการใชงานของอางฯ

• ในงานขดลอกแมนา− มจาเปนตองทราบวาปรมาณตะกอนจะตกสะสมในบรเวณใด และมปรมาณเทาไร เพอนาไปคานวณชวงเวลาการขดลอกแมนา

หนา 3

วตถประสงค

เพอสามารถคานวณหาปรมาณตะกอน ณ จดพจารณาตางๆ ในแมนาได เพอสามารถประเมนปรมาณตะกอนทไหลลงสอางเกบนาได เพอสามารถกาหนดระดบตาสดของอางเกบนาได เพอสามารถคานวณอายการใชงานของอางเกบนาได

หนา 4

เนอหา

คาจากดความของตะกอนในลานา การกดเซาะดน การเคลอนตวของตะกอน การศกษาตะกอนในลานา การศกษาตะกอนในอางเกบนา

2

หนา 5

คาจากดความของตะกอน

ทางธรณวทยาใหคาจากดความของตะกอนไวคอ

• สวนวสดทเคลอนตวไป (transported by) หรอแขวนลอยไป (suspended in) หรอตกตะกอน (deposited by) โดยมนาเปนตวการ

หนา 6


ปรมาณตะกอนในลานาเกดจาก

• เมดฝนตกกระทบผวดนหรอเศษวสดตาง ๆ บนผวดน

• ทาใหเมดดนแตกออกเปนอนภาคเลก และถกนาพาไปกบนาบาผวดน สลานาเลก ๆ

หนา 7


ปรมาณตะกอนในลานาเกดจาก (ตอ)

• แรงทเกดจากการไหลของนาในลานาเลกๆ จะทาให อนภาคของเมดดนหลวมและแยกตว

• ทาใหแขวนลอยไปกบการไหลของนาจนถงแมนาสายใหญได


เมอตะกอนไหลลงมาสลานา • ถาอตราเรวของการไหลอาจจะลดตาลง

− ทาใหตะกอนหรออนภาคดนทแขวนลอยมาตกตะกอนสทองนา• ถาอตราการไหลในลานาเพมขน

− จะทาใหตะกอนทตกอยตามทองนาถกลอยตวและเคลอนไปยงทายนาได

− ขนาดของตะกอนทยงคงสภาพแขวนลอยไปกบการไหลของนาจะเปนฟงกชนกบอตราเรวของนา

นอกจากตะกอนทแขวนลอยไปกบนาแลว อนภาคของตะกอนหรอเมดดนทหนกกวาอาจจะหมนตวหรอกระโดดไปตามทองนาได

หนา 8

3


การสรางเขอนปดกนทางนาหรอลานาเดม• จะทาใหพนทรปตดของการไหลเพมขน • และทาใหความเรวของการไหลของนาลดลงมาก

ดวยเหตนอางเกบนาซงทาหนาทเสมอนหนงเปนกบดกตะกอน (sediment trap)

• ดงนนจะไมสามารถหลกเลยงการสญเสยปรมาตรเกบกกอนเกดจากตะกอนทนาพาลงมาสอางไดเลย

หนา 9


ในกรณทลานาหรอแมนาไหลออกสทะเล • อตราการไหลของนาบรเวณใกล ๆ กบจดออกทะเลจะลดตาลง

มาก• ทาใหตะกอนทเคลอนตวมากบนาตกลงและทบถมกนมากขน

ตามกาลเวลา • จนเปนสภาพทเรยกวา สนดอน (deltas) ในทสด

หนา 10


ในชวงเวลาทเกดนาทวมหรอนานอง • เมอนาไหลลนฝงจะทาใหอตราการไหลของนาในพนทนอกฝง

ลดตาลง• ทาใหตะกอนตกสะสมกลายเปน flood plain ของลานาหรอ

แมนาตอไป

หนา 11 หนา 12


ทางดานอทกวทยาศกษาตะกอนเกยวกบ• ความสมพนธระหวางนาและอนภาคของตะกอน ตงแตเมดฝน

ตกกระทบพนผวดน ไปจนถง การไหลของแมนาลาคลองออกสทะเล

จงรวมถง • การกดเซาะดน (Erosion of soil material)• การนาหรอพาไป (transport)• การแขวนลอยไป (suspension) • และการตกตะกอน (deposition) ของอนภาคเมดดน โดยนา

เปนตวการ

4

หนา 13

การกดเซาะดน (Erosion of soil material)

อตราการกดเซาะดนขนอยกบแฟคเตอรทสาคญ 3 ประการคอ

• พลงงานของตวการกดเซาะ • การงายตอการกดเซาะของดน• สภาพการคลมดนของพช

ตวการกดเซาะ คอ • เมดฝน (raindrops) • นาบาผวดน (overland flow)• นาทาผวดน (surface runoff)

ความตานทานตอการกดเซาะ (Resistance to Erosion)

การกดเซาะเนองจากนาเปนตวการแบงออกเปนสองลกษณะดวยกนคอ

• การกดเซาะเปนผน (sheet erosion) − เปนการกดเซาะผวดนเปนผนหรอครอบคลมพนทกวาง − มลกษณะเปนแผน (sheet) ซงมความหนาบางแตกตางกน

• การกดเซาะเปนรองเลก (gully erosion)− ลกษณะเปนรองเลก − เกดจากการไหลของนา

หนา 14


การกดเซาะเปนผน• เกดจากการตกกระทบของเมดฝนและการบาของนาไหลบนผว

ดน• ทาใหเกดการพฒนาเปนทางไหลของนาหรอรองเลกๆ จานวน

มากมาย• ทางนาไหลเลกๆ เหลาน จะลบหายไปเมอมการไถ คราด หรอ

จากการ ผกรอนในทางธรรมชาตดวยระยะเวลานานๆ• ผนผวดนจะถกกดเซาะสลายไปโดยมลกษณะเปนแผนบางๆ

หนา 15


การกดเซาะเปนรองเลก• เกดจากการรวมตวกนของนาบาผวดนหรอนาทาผวดน• ทาใหเกดมความเรวของการไหลสงและไหลเซาะดนเปนรองนา

ในทางธรรมชาตการกดเซาะทงสองลกษณะ (เปนผนและรองลก)

• จะแยกจากกนไดยาก • และมความสมพนธกนเสมอ

หนา 16

5


แฟคเตอรทสาคญทมอทธพลตอความตานทานการกดเซาะของดน คอ

• โครงสราง (structure) • ชนดน (stratification) • อตราการซม (permeability)• ความชนของดน (moisture content)• เนอดน (texture) • สวนผสมทางดานกลศาสตร (mechanical composition) • ชนดและความหนาของพชปกคลม และ • ความลาดเทของผวดน

หนา 17


ถงแมวาความสามารถในการกดเซาะ (erosibility) ของดนบางชนดจะเปลยนแปรผกผนกบขนาดอนภาคของดนกตาม (เมออนภาคขนาดเลกเกดการกดเซาะมาก)

• แตดนประเภทดนทรายละเอยด (fine sandy soil) − จะถกกดเซาะไดงายกวาดนประเภท cemental hardpen หรอดนเหนยว

(tough clay)

เนองจากแรงยดเหนยวระหวางอนภาคดนจะลดลงเมอขาดความชน

• ดงนนดนทแหงจะมโอกาสถกกดเซาะไดงายกวาดนทเปยก

หนา 18


ดนทมพชปกคลมจะตานทานตอการกดเซาะไดด• เพราะพชทปกคลมดนไมเพยงแตจะลดความแรงของการตก

กระทบของเมดฝนตอดน • แตยงเพมความตานทานในการกดเซาะทเกดจากการไหลบา

ของนาทาผวดนดวย

หนา 19

ผลกระทบทเกดจากเมดฝน (Effect of Raindrops)

การแยกหรอการแตกของสวนผสม (aggregates) หรอเมดดน และการนาอนภาคของดนไปพรอมกบการไหลของนาบาผวดน

• เปนผลเนองมาจากพลงงานการตกกระทบของเมดฝน พลงงานจลน (kinetic energy) ของเมดฝนใด ๆ ทตกกระทบกบผวดน

• จะเทากบครงหนงของผลคณระหวางมวลสารของเมดฝนและความเรวยกกาลงสอง

• เนองจากมวลสารของเมดฝนเปนสดสวนกบเสนผาศนยกลางยกกาลงสาม

• และความเรวสดทาย (terminal velocity) จะเพมขนเมอเสนผาศนยกลางเพมขน

• ดงนนพลงงานของเมดฝนเดยวจะเพมข นอยางรวดเรวเมอขนาดของเมดฝนเพมข น

หนา 20

2

21 mvEk

6

ผลกระทบทเกดจากเมดฝน (Effect of Raindrops)

จากการศกษาพบวาขนาดของเมดฝนเฉลยจะเพมขนเพยงเลกนอยเมอเทยบกบความเขมของฝน (rainfall intensity)

ผลจากการเพมมวลสารของเมดฝน• จะทาใหพลงงานในการกดเซาะของฝนเพมขนมากอยางรวดเรว• กวาการเพมความเขมขนของฝน

หนา 21

ผลกระทบทเกดจากนาบาผวดน (Effect of Overland Flow)

อนภาคเมดดนสวนมากทแตกดวยความแรงจากการตกกระทบของเมดฝนจะถกพดพาไปสระบบลานาดวยนาบาผวดน ความแรงของการไหลของนาอาจทาใหสวนผสมของดนทถกพดพาไปเกดการแตกตอไปอก

• เปนผลใหเกดการกดเซาะมากขน

ความสามารถในการกดเซาะของนาบาผวดน • จะคานวณดวยการใชหลกการไหลแบบปนปวน (turbulence) ของ

การเคลอนทของของไหล • เมอการไหลมความปนปวนมากกจะทาใหเกดการกดเซาะไดมาก

มผคนพบวาการกดเซาะอาจเกดขนไดในการไหลแบบราบเรยบ (laminar) ของนาบาผวดน

หนา 22

หนา 23

ศพทนยาม

ตะกอนทองนา (bed load)

• ตะกอนทเคลอนตวดวยการกลง (rolling) หรอการเลอน (sliding) ไปตามทองนา

• และจาเปนจะตองสมผสกบทองนาในชนตะกอนทองนา

หนา 24


ปรมาณตะกอนทองนา (bed-load discharge) • ปรมาณการไหลหรอจานวนของตะกอนทองนาทเคลอนตว

ผานรปตดของลานาทพจารณาในหนงหนวยเวลา

ตะกอนวสดทองนา (bed material) • สวนผสมของตะกอนซงวสดสวนใหญ จะพบในทองนา

ปรมาณตะกอนวสดทองนา (bed-material discharge)• ปรมาณการไหลหรอจานวนของตะกอนวสดทองนาทเคลอน

ตวผานรปตดลานาทพจารณาในหนงหนวยเวลา

7

หนา 25


ตะกอนแขวนลอย (suspended load)

• ตะกอนทแขวนลอยไปกบนา ซงถกพยงดวยกระแสนาในการไหลแบบปนปวน

• และคงอยในสภาพแขวนลอยไปกบนาดวยระยะเวลานานพอสมควร

หนา 26


ปรมาณตะกอนแขวนลอย (suspended-sediment discharge)

• ปรมาณการไหลหรอจานวนของตะกอนแขวนลอยทเคลอนตวผานรปตดของลานาทพจารณาในหนงหนวยเวลา

ปรมาณตะกอนทไมสามารถวดได (unmeasured-sediment discharge)

• ปรมาณของตะกอนทอยใกลทองนาซงไมสามารถวดไดดวยเครองมอการเกบตวอยางตะกอนแขวนลอย (suspended-load sample)

หนา 27


ตะกอนวสดละเอยด (wash load)

• สวนผสมของตะกอนซงประกอบดวยวสดขนาดเลกหรอละเอยดกวาตะกอนวสดทองนา

• หรออาจกลาวไดวาเปนวสดทไมปรากฏในทองนา สวนใหญจะมาจากพนทลมนาและบรเวณตลง

หนา 28


ปรมาณตะกอนรวม (total sediment discharge)• ปรมาณการไหลของตะกอนทงหมดผานรปตดลานาทพจารณา

ตอหนงหนวยเวลา

ปรมาณตะกอนรวมทงหมด คานวณไดหลายลกษณะดงน= ปรมาณตะกอนแขวนลอย (suspended load) + ปรมาณตะกอนทองนา (bed load)= ปรมาณตะกอนวสดละเอยด (wash load) + ปรมาณตะกอนวสด

ทองนา (bead material)= ปรมาณตะกอนทสามารถวดได (measured sediment) +

ปรมาณตะกอนทไมสามารถวดได (unmeasured sediment)

8

หนา 29

วธการเคลอนตวของตะกอน

การเคลอนตวของตะกอน แบงตามคาจากดความได 3 ลกษณะ คอ

• การแขวนลอย (suspension)• การสมผส (contact)• การกระโดด (saltation)

การเคลอนตวของตะกอนในธรรมชาต• อาจเปนวธเดยวหรอหลายวธผสมกน• หรอเคลอนตวดวยวธการหนงในชวงระยะเวลาหนง และ

เคลอนตวดวยวธการอนตอไปกได

หนา 30

วธการเคลอนตวของตะกอน

ตะกอนทเคลอนตวแบบกระโดดจะแยกจากตะกอนแขวนลอยไดยาก

• โดยในทางอทกวทยาไมพจารณาตะกอนแบบกระโดด• เพราะมจานวนนอยมาก

ตะกอนทเคลอนตวแบบแขวนลอย• เปนปรมาณมากทสดของตะกอนทงหมดในลานา• ถกนามาพจารณาในการศกษาเกยวกบการตกสะสมของ

ตะกอนในอางเกบนา

แหลงของตะกอนทเคลอนตวในลานา

ดานอทกวทยา แหลงของตะกอนทเคลอนตวในลานาแบงไดสองลกษณะคอ

• ตะกอนวสดทองนา (bed material) − ซงไดแกสวนทประกอบเปนทองนา

• ตะกอนวสดละเอยด (wash load) − ซงไดแกตะกอนทมอนภาคขนาดเลกเปนพวก fine material − ซงเกดจากการกดเซาะตลงและจากพนทลมนา − และเปนวสดทไมคอยพบตามทองนา

หนา 31

แหลงของตะกอนทเคลอนตวในลานา

การแบงชนดตะกอนไมมขอบเขตแนนอน

• ตะกอนวสดทองนา (bed material) เคลอนทแบบสมผส− มขนาดเทากบหรอโตกวา 0.0625 มลลเมตร เปนขนาดทราย (sand) คอ ตะกอนวสดทองนา

• ตะกอนวสดละเอยด (wash load) เคลอนทแบบแขวนลอย− มขนาดเลกกวา 0.0625 มลลเมตร ซงเปนขนาดของตะกอนทราย

(silt)

หนา 32

9

หนา 33

การศกษาตะกอนในลานา (Study of stream sedimentation)

ในทกๆ ลานาจะมตะกอนทแขวนลอยไปกบนา และบางสวนกลงไปตามทองนา ความถวงจาเพาะ (specific gravity) ของตะกอนมคาประมาณ 2.65 (มความหนาแนน > นา)

• ดงนนอนภาคของตะกอนแขวนลอยจะมแนวโนมทจะตกตะกอนสทองนา

• แตเนองจากวามแรงซงเกดจากการไหลในทศทางยอนขนในการไหลแบบปนปวนจะตานไมใหอนภาคของตะกอนจมลงสทองนา− ตะกอนจงยงคงแขวนลอยและเคลอนทตามทศทางการไหลไปเรอยๆ

หนา 34

การศกษาตะกอนในลานา (Study of stream sedimentation)

บรเวณทลานาเดมบรรจบกบอางเกบนา• พนทการไหลขยายกวางมากขน ความปนปวนลดลงอยาง

รวดเรว• ตะกอนแขวนลอยและตะกอนทองนาสวนใหญจะตกตะกอนลง

สะสมเปนสนดอน (delta)• อนภาคทมขนาดเลกมากยงคงแขวนไปกบนาอกเปนเวลานาน• บางสวนจะไหลไปกบนาทางอาคารนาลน เทอรไบน หรอทาง

อาคารทางออกอนๆ

หนา 35

การเกบตวอยางนาและตะกอน

ปรมาณตะกอนวดไดดวยการเกบตวอยางนาทมตะกอนปะปนอย

• นาตวอยางนาทมตะกอนปะปนอยมาเขาหองปฏบตการ• ขนแรกกจะตองชงนาหนกตวอยาง (นาบวกตะกอน)• ทาการแยกตะกอนออกจากนาดวยการกรอง• ทาตะกอนทแยกออกมาใหแหงโดยใชเตาอบ• นาตะกอนแหงไปชงนาหนก

หนา 36


หนวยการวดตะกอน เรยกวา • สวนในหนงลานสวน (parts per million) ชอยอ ppm • คานวณดวย นาหนกแหงของตะกอน หารดวย นาหนกนาบวก

ตะกอน และคณดวยลาน

เครองมอวดตะกอนชนด DH-48 Depth-Integrating Hand Sample

10

หนา 37


เนองจากปรมาณตะกอนแขวนลอยจะแปรผนตาม• ความลกของนา• ความกวางของลานา

ดงนนการเกบตวอยางตะกอนแขวนลอย• อาจเกบทจดความลกทกาหนด หรอ• อาจเกบตลอดความลกของลานาซงเรยกวา integrated depth

จากนนนาเอาผลการวเคราะหทไดไปหาปรมาณของตะกอนแขวนลอยเฉลยทงรปตดลานา

หนา 38


ในทางปฏบตนนการเกบตวอยางตะกอนทองนา (bed load) ทาไดยากและไมเปนทนยมกระทากน

• เพราะเครองมอแพง

จงนยมเกบตวอยางเฉพาะตะกอนแขวนลอย จะสมมตวาตะกอนทองนาจะเปนกเปอรเซนตของตะกอนแขวนลอย

• อาจจะมจานวนเปลยนแปรจาก 0 ถง 100• โดยทวไปแลวจะอยในชวงระหวาง 5 ถง 30 เปอรเซนต • สาหรบในประเทศไทย ประมาณ 10 ถง 30 เปอรเซนต

หนา 39


หนวยงานหลกในประเทศไทยททาการเกบตวอยางตะกอนในลานา คอ

• กรมชลประทาน • การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย

ขอมลสวนใหญจะเปนตะกอนแขวนลอย ทาการวดพรอมกบปรมาณการไหลของนา

• เพอนามาวเคราะหถงความสมพนธระหวางปรมาณการไหลของตะกอนและปรมาณการไหลของนา

หนา 40

ความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนแขวนลอย และปรมาณการไหลของนา

เนองจากการวดปรมาณตะกอนแขวนลอย (Qs)• ประเมนไดยากกวาปรมาณนาทา (Q)• ซงอาจไมสามารถกระทาไดในทกๆ ชวงเวลาหรอทกๆ จดของ

ลานาได

ดงนนถาความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนแขวนลอย และปรมาณการไหลของนาถกสรางไวในลกษณะของสมการ ในกรณทรคาเฉพาะ Q กสามารถนาไปประยกตใชกบสมการทสรางไว และสามารถหาคา Qs ได

11

หนา 41

ความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนแขวนลอย และปรมาณการไหลของนา

ความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนแขวนลอย (QS) และปรมาณการไหลของนา (Q)

• เรยกวา โคงปรมาณตะกอนแขวนลอย (sediment-discharge rating curve)

เขยนใหอยในรปสมการไดดงน

nS kQQ

Q = ปรมาณการไหลของนา (ปรมาตรตอเวลา)

QS = ปรมาณการไหลของตะกอนแขวนลอย (นาหนกตอเวลา)

k และ n = คาสมประสทธเกรชชน(regression coefficients)

หนา 42

โคงปรมาณตะกอนแขวนลอย

ใชสาหรบประมาณหาคาปรมาณตะกอนแขวนลอย จากขอมลปรมาณการไหลของนาทตดตอกนเปนรายเดอนหรอรายป

เหมอนกบการประมาณหาคาปรมาณการไหลของนา Q จากขอมลระดบนา ผานการอาน stage-discharge rating curve

หนา 43

ขอสงเกต-โคงปรมาณตะกอนแขวนลอย

โคงปรมาณตะกอนแขวนลอยจะใชสาหรบประมาณหาคาปรมาณตะกอนแขวนลอยจากขอมลปรมาณการไหลของนาทตดตอกนเปนรายเดอนหรอรายป

• เหมอนกบการประมาณหาคาปรมาณการไหลของนาจากขอมลทตดตอกนของระดบนาจากโคงปรมาณนา (stage-discharge rating curve)

โคงปรมาณตะกอนแขวนลอยจะมความละเอยดถกตองนอยกวาโคงปรมาณนา

• เนองจากอตราการกดเซาะจะเปลยนแปลงจากพายฝนหนงไปยงอกพายฝนหนง

หนา 44

ขอสงเกต-โคงปรมาณตะกอนแขวนลอย

หากไมคานงถงความละเอยดถกตองทไมคอยจะแนนอนมากนก

• โคงปรมาณตะกอนแขวนลอยเปนวธทมประโยชนสาหรบการประมาณคาปรมาณตะกอนแขวนลอยในลานา

การหาปรมาณของตะกอนรวมในลานาทงหมดทาโดย• เพมปรมาณตะกอนทองนาอกประมาณ 10 ถง 30 เปอรเซนต

ของจานวนปรมาณตะกอนแขวนลอยทคานวณได

12

หนา 45

ตวอยาง

การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย ไดทาการเกบขอมลปรมาณตะกอนแขวนลอย แมนาวงทบรเวณใกลกบจดทจะเสนอเปนทตงทานบกนนาแมวง (Mae Wang Barrage) ในระหวางเดอนสงหาคม-พฤศจกายน 1983 และเดอนกนยายน-พฤศจกายน 1984 รายละเอยดแสดงในตาราง

จงคานวณโคงปรมาณตะกอนแขวนลอยจากขอมลน

หนา 46

หนา 47

วธคานวณ

จากขอมลปรมาณการไหลของนา (Q) และปรมาณตะกอนแขวนลอย (QS) ในคอลมนท (7) และ (9) ของตาราง นาไปพลอตความสมพนธในกระดาษกราฟเลขยกกาลง

หนา 48


ใชวธการทางสถตทเรยกวา การวเคราะหแบบรเกรชชน จะไดสมการความสมพนธดงน

คาสมประสทธแสดงความสมพนธทเรยกวา สมประสทธสหสมพนธ (correlation coefficient, r)

• มคาเทากบ 0.84554 • ถอวาความสมพนธทไดคอนขางด

73862.157033.0 QQS n

S kQQ

13

หนา 49

ความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนแขวนลอยกบพนทลมนา

ในกรณท จดทตองการจะศกษาไมมการเกบขอมลปรมาณตะกอนแขวนลอยอย

ตองนาขอมลจากลานาอน หรอลมนาอนทอยบรเวณใกลเคยงกนและมความคลายคลงกนทางดานอทกวทยา มาประมาณหาคาปรมาณตะกอนแขวนลอย ณ จดสนใจ

หนา 50

ความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนแขวนลอยกบพนทลมนา

วธการทนยมกระทากนอยางหนงคอ ใชขอมลปรมาณตะกอนจากลานาหรอลมนาอน

• โดยนามาคานวณหาความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนแขวนลอยรายปเฉลย (mean annual suspended sediment discharge) และพนทลมนา (watershed area)

QS ปรมาณตะกอนแขวนลอยรายปเฉลย A พนทลมนา a และ b คาสมประสทธเกรชช น

bS aAQ

จากความสมพนธขางตน• เมอทราบขนาดพนทลมนา ณ จดพจารณา (A)• สามารถนาไปแทนคาในสมการ เพอประมาณคาปรมาณตะกอนแขวนลอยรายปเฉลยได

5

ตวอยาง

กาหนดใหขอมลปรมาณตะกอนแขวนลอยรายปเฉลยทสถานในแมนาตางๆ ทเกบรวบรวมโดยสานกงานพลงงานแหงชาต และกรมชลประทาน แสดงดงตาราง

5

ตวอยาง

จงวเคราะหหาความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนแขวนลอยรายปเฉลยและพนทลมนา ถาหากจดพจารณาศกษา ตงอยใกลเคยงกนกบขอมลขางตน จงคานวณปรมาณตะกอนแขวนลอยรายปเฉลย ทจดซงตองการศกษาเกยวกบเรองตะกอนดงกลาว

• กาหนดใหขนาดพนทลมนาของพนทศกษาคอ 1,500 ตารางกโลเมตร

14

5

จากขอมลปรมาณตะกอนแขวนรายปเฉลยและพนทลมนานาไปพลอตในกระดาษกราฟลอกการทม

วธการคานวณ

คา r มคาเขาใกล 1

• ดงนนขอมลมความสมพนธกนดมาก

• สมการมความนาเชอถอเอาไปประยกตใชกบพนทใกลเคยง

5

โจทยกาหนดใหพนทลมนา ณ จดทจะทาการศกษาเทากบ 1,500 ตารางกโลเมตร จากการคานวณดวยสมการ ไดคาปรมาณตะกอนแขวนลอยรายปเฉลย เทากบ 142,655.6 ตนตอป


จากสมการ1915.1441.23 AQS

5

การคานวณปรมาณตะกอนรวม

ปรมาณตะกอนรวม = ตะกอนแขวนลอย (Qs) + ตะกอนทองนา (20-30% ของ Qs)

จากตวอยางทแลวสามารถคานวณปรมาณตะกอนรวมได ดงน

• QT = 142,655.6 + (0.3 * 142,655.6)= 185,452.28 ตน/ป

1915.1441.23 AQS

การคานวณปรมาณตะกอนในลานา

กระทาไดหลายวธอาทเชน• Einstein Procedure • Modified Einstein Procedure • Meyer-Peter-Muller’s Method • Colby’s Method • Toffaleti’s Method เปนตน

ซงในแตละวธจะมทงขอด ขอเสย และอาจจะคานวณตะกอนตางชนดกน

• บางสมการคานวณเฉพาะปรมาณตะกอนแขวนลอย • บางวธคานวณตะกอนวสดทองนา • บางสมการคานวณปรมาณตะกอนรวม เปนตน

หนา 56

15

การคานวณปรมาณตะกอนในลานาดวยวธของ Colby

วธของ Colby ถกนามาใชในการคานวณปรมาณตะกอนวสดทองนาทงหมด (total bed material discharge) นายโคลบไดพฒนากราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณการเคลอนตวของตะกอนทรายและความเรวเฉลยของนา

• สาหรบอณหภมของนาเทากบ 60 องศาฟาเรนไฮต• ขนาดมเดยนของตะกอนทองนา (D50) บางขนาด

กรณทอณหภมของนา และขนาดของตะกอนแตกตางไป จะมกราฟทใชในการประมาณคาแฟคเตอรสาหรบการปรบแก (correction factors)

หนา 57 5

กราฟความสมพนธระหวางปรมาณตะกอนทรายและความเรวเฉลยของนา

5คาปรบแกสาหรบอณหภมของนา ความเขมขนของตะกอนวสดละเอยด และขนาดของ Median Sizes 6

ขอมลพนฐานทใชในการคานวณคอ• ความเรวเฉลยของนา (mean velocity, V)• ความลกของนา (depth, yo)• ขนาดมเดยนของตะกอนวสดทองนา

(median size of bed material, D50)• อณหภมของนา (water temperature, T)• ความเขมขนของตะกอนวสดละเอยด

(fine sediment concentration, Cf)


16


คานวณปรมาณตะกอนวสดทองนาตอหนงหนวยความกวางของลานา (qn) จากกราฟ ดวยการกาหนดขอมล:

• ความเรวเฉลยของนา • ความลกของนา • และขนาดมเดยนของ

ตะกอน (D50)

หนา 61


ถาความลกนาไมตรงตามตารางในกราฟ หาคา qn ไดดงน

• เมอทราบคา V และ D50• อานคา qn สาหรบความลกของนา (yo) 2 คา

• นาคาของ qn และ yo ทงสองคาไปพลอตในกระดาษกราฟลอก

• ทาการเฉลยหาคาของ qn สาหรบ yo ทกาหนด

หนา 62


หนา 63

หาคาแฟคเตอรสาหรบปรบแก

• คา K1 ปรบแกคาของอณหภมของนา

• คา K2 ปรบแกคาปรมาณความเขมขนของตะกอนวสดละเอยด (Cf) ทมตอคา qn


หนา 64

ตรวจสอบคาของ D50 อยระหวาง 0.20 มม. และ 0.30 มม. หรอไม

หากไมอยในชวงดงกลาว • ใชคาปรบแก K3

ปรบแกคา qn ได qT ดงน

ปรมาณตะกอนวสดทองนาตอหนงหนวยความกวางของลานา เทากบ

• w = ความกวางของรปตดลานา

TT wqQ

nT qKKKq 321 11

17

หนา 65

การศกษาตะกอนในอางเกบนา(Study of reservoir sedimentation)

เมอทาการสรางเขอนเกบกกนา • ทาใหเกดการเปลยนแปลงคณลกษณะทางชลศาสตรของลานา • เกดเปลยนแปลงความสามารถในการพาตะกอนของลานา• เกดการตกสะสมของตะกอนในอางเกบนา

วศวกรผวางแผนและออกแบบจาเปนตองศกษา• ความเรวของการตกสะสมของตะกอน• ระยะเวลาทคาดวาตะกอนจะตกสะสมมากจนกระทงการใชงานของอาง

เกบนาอาจจะสนสดลง

หนา 66

การศกษาตะกอนในอางเกบนา(Study of reservoir sedimentation)

การศกษาตะกอนในอางเกบนาประกอบดวยหวขอสาคญคอ• การคานวณปรมาตรของตะกอนทจะตกสะสมในอางเกบนา• การคานวณการแพรกระจายของตะกอนทตกสะสมในอางเกบนา• การคานวณการตกสะสมของตะกอนดานเหนอหรอตนนาของอาง

เกบนา

นอกจากนนยงจาเปนตองศกษาเรองอนๆ ประกอบ เชน• นาหนกตอหนงหนวย• ปรมาตรตะกอนทตกสะสม (sediment unit weight)• ประสทธภาพในการดกตะกอนของอางเกบนา (reservoir trap

efficiency)

การคานวณปรมาตรทตกสะสมของตะกอน (Computation of Sediment Volume Accumulated)

การคานวณปรมาตรทตกสะสมของตะกอนในอางเกบนาแบงออกเปน 2 วธคอ

• คานวณดวยการสารวจการตกสะสมของตะกอนในอางเกบนาทไดสรางขนแลว− ตองเปรยบเทยบลกษณะเชงอทกวทยาของสภาพลมนาวาคลายคลงกนหรอไม

− อาจตองมการปรบแกขอมลใหเหมาะสม และถกตองมากยงขน− ดตวอยาง ขอมลในประเทศสหรฐอเมรกา (เอกสารอางอง 3)

• คานวณจากปรมาตรตะกอนรายปทไหลเขามาสอาง− เปนวธทถกตองมากกวาและนยมใชกน − ใชขอมลตะกอนทเกบรวบรวมในสนามและคณสมบตทางดานชลศาสตรของลานามาคานวณดวยการใชสตร เชน สตรโคลบ

หนา 67

การประยกตขอมลการตกสะสมของตะกอนในอางเกบนาทสรางแลว

ตวอยางขอมลการตกสะสมของตะกอนในอางเกบนาทประเทศสหรฐอเมรกา เพอใชเปนแนวคดเกยวกบการตกตะกอนของอางทสรางขนแลว

หนา 68

Name and location

Net drainage

area

Year storage began

Period of

record

Original capacity

Annual sediment

production rate

Loss of storage%

sq.mi. years acre-ft sq.mi. Annual TotalNortheastBarcroft, Alexandria, Va.

14.3 1915 42.6 2,092 618 0.38 12.10

Schoharie, Prattaville, N.Y.

312.0 1926 23.8 63,812 217 0.07 1.75

Byllesby, Byllesby, Va.

1,310.0 1912 23.7 8,892 238 2.54 60.20

SoutheastFlanklinton, Flanklinton, N.C.

1.12 1925 13.3 34.7 743 1.60 21.3

Concord, Kanapolis, N.C.

4.54 1925 10.2 1,201 2,235 0.65 6.58

18

หนา 69

การคานวณปรมาตรของตะกอนทจะตกสะสมในอางเกบนา

การคานวณปรมาตรทตกสะสมของตะกอนในอางเกบนาดวยวธคานวณจากปรมาตรตะกอนรายปทไหลเขามาสอาง มขนตอนดงน

• คานวณปรมาณตะกอนรวมทเคลอนตวเขามาสอางเปนรายป (หนวยเปนนาหนกตอหนงหนวยเวลา)

• คานวณนาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอน (• คานวณความสามารถในการดกตะกอนของอางเกบนา

(reservoir trap efficiency)• คานวณปรมาตรของตะกอนทคาดวาจะตกสะสมในอางเกบนา

หนา 70

การคานวณปรมาณตะกอนรวมทเคลอนตวเขามาสอางเปนรายป

วธการคานวณหาปรมาณตะกอนรวมรายป ทเคลอนตวเขาอางเกบนา สามารถทาไดหลายแนวทางดงน

1. ใชขอมลตะกอนทเกบรวบรวมในสนามและคณสมบตทางดานชลศาสตรของลานามาคานวณดวยการใชสตร เชน สตรโคลบ 2. การประยกตใชความสมพนธ เพอหาปรมาณตะกอนแขวนลอย

• ปรมาณตะกอนรวม = ตะกอนแขวนลอย (Qs) + ตะกอนทองนา (20-30% ของ Qs)

bS aAQ

การคานวณนาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทตกสะสมในอางเกบนา

จากหลกการทไดเสนอโดย Geophysical Union สามารถแบงตะกอนตามขนาดอนภาคออกเปน:

• ดนเหนยว (Clay) • ตะกอนทราย (silt) • ทราย (sand) • กรวด (gravel)

หนา 71

ชนดของตะกอน

ดนเหนยว

ตะกอนทราย

ทรายกรวด

ขนาดอนภาคตะกอน (มม.)

นอยกวา 0.0040

0.0040 ถง 0.0625

0.0625 ถง 2.0000

2.0000 ถง 58.0000

การคานวณนาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทตกสะสมในอางเกบนา

คานาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทตกสะสมในอางเกบนาขนอยกบแฟคเตอรหลายอยาง แฟคเตอรทสาคญคอ

• วธการจดการอางเกบนา (reservoir operation) • ชนดและขนาดของอนภาคตะกอน • อตราการอดแนน (compaction) หรอ consolidation ของตะกอนท

ตกทบถม แฟคเตอรทสาคญรองลงมาคอ

• ปฏกรยาของกระแสนา (density current) • ความลาดชนทองนาตามแนวรองลก (thalweg slope) ของลานาท

เขามาสอาง • และผลกระทบของวชพชทข นในบรเวณตนนาของอาง (reservoir

headwater)

หนา 72

สาคญทสด

19

การคานวณนาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอน – ตามการจดการอางเกบนา

Lara และ Pemberton • ไดพฒนาวธการหาคานาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอน

ทตกสะสมระยะแรก (initial unit weight) • เมอทราบการแจกแจงขนาดอนภาคตะกอน และวธการจดการ

อางเกบนา

หนา 73

ประเภท

1

2

3

4

ลกษณะการจดการอางเกบนา

ตะกอนทตกสะสมจะจมอยเสมอหรอเกอบจมตลอดเวลา(sediment always submerged or nearly submerged)

ปกตระดบนาในอางจะลดลงมากหรอคอนขางมาก(normally moderate to considerable reservoir drawdown)

ปกตอางจะแหงอยเสมอ(reservoir normally empty)

ลกษณะคลายเปนตะกอนทตกสะสมในทองลานา(riverbed sediment)


เมอทราบวธการจดการอางเกบนา • สามารถคานวณนาหนกตอหนงปรมาตรของตะกอนทตกสะสม

ระยะแรก จากสมการ

หนา 74

1001ssmmcc PPP

1 คอ initial unit weight (ปอนดตอ ลบ.ฟต)

Pc Pm Ps คอ เปอรเซนตสวนผสมของดนเหนยว ตะกอนทรายและทรายทไหลเขามาสอาง

c m s คอ คาสมประสทธสาหรบดนเหนยว ตะกอนทราย และทราย


คาสมประสทธ c, m และ s หาไดจากตารางน

• แนะนาใหใชวธของ Lara และ Pemberton ซงเปนวธทปรบปรง

ตวเลขทไดจากวธ Lane and Koelzer

หนา 75

ประเภทอางเกบนาแยกตามวธการ

จดการ

Lane and Koelzer Lara and Pemberton

c m s c m s

1234

30466078

65747982

93939393

26354060

70717273

97979797


เมอตะกอนตกสะสมและทบถมเปนเวลานานขน • นาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนกจะมคามากขนตามลาดบ

การคานวณนาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทตกสะสมเปนเวลานาน T ป ใชสมการดงน

• T คอ นาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทตกสะเปนเวลานาน T ป

• K คอ คาคงทข นอยกบขนาดอนภาคตะกอนแตละชนด

สมการขางตนใชในกรณท K คงททกป ใน T ป

หนา 76

TKT 101 log

20


ในสภาพความเปนจรง K มการเปลยนแปลงในแตละป• นายมลเลอร (Miller) ไดเสนอสมการการหาคาเฉลยของ

นาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทตกสะสมตลอดเวลา T ป ดงน

หนา 77

1Tln

1TTK4343.01T

คา K แยกตามประเภทของอางเกบนาและชนดของตะกอนดงน

ประเภทอางเกบนา

แยกตามวธการจดการ

Lane and Koelzer Lara and Pemberton

ดนเหนยวตะกอน

ทรายทราย ดนเหนยว

ตะกอน

ทรายทราย

1234

16.010.76.00.0

5.72.71.00.0

0.00.00.00.0

16.08.40.00.0

5.71.80.00.0

0.00.00.00.0

ตวอยาง

จงคานวณคานาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทคาดวาจะตกสะสมเรมแรก (initial unit weight) ในอางเกบนาจากขอมลทกาหนดใหดงตอไปน

• ประเภทอางเกบนาแยกตามวธการจดการ คอ ประเภทท 1• การวเคราะหการแจกแจงสวนผสมของขนาดอนภาคตะกอน

ไดผลดงตอไปน− ดนเหนยว 23%− ตะกอนทราย 40%− ทราย 37%

หนา 78


จากสมการ

โจทยกาหนดให • Pc = 23%, Pm = 40%, และ Ps = 37%• กาหนดประเภทการจดการอางเกบนา คอประเภทท 1

− อานคา c m s จากตาราง

คานวณคานาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทคาดวาจะตกสะสมเรมแรก

หนา 79

1001ssmmcc PPP

ฟต.ปอนดตอลบ70หรอประมาณ87.69100

37x9740x7023x261

ตวอยาง

จากขอมลในตวอยางทแลว จงคานวณนาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทตกสะสมในอางเกบนาเปนเวลา 100 ป

หนา 80

21


จากตวอยางทแลว จะไดคา 1 = 69.87 ปอนดตอลบ.ฟต คาคงท K ในแตละชนดของตะกอนทอานไดจากตาราง นามาคานวณคา K เฉลยไดดงน

หนา 81

ประเภทอางเกบนา

แยกตามวธการจดการ

Lara and Pemberton

ดนเหนยวตะกอน

ทรายทราย

1 16.0 5.7 0.0

96.5100

370.0407.5230.16

xxxK

ฟต.ปอนดตอลบ79หรอประมาณ3.79

1100ln1100

10096.54343.087.69100

หนา 82

ประสทธภาพการดกตะกอนของอางเกบนา(Reservoir Trap Efficiency)

ประสทธภาพการดกตะกอนของอางเกบนา คอ • จานวนเปอรเซนตของปรมาณตะกอนทงหมดทไหลเขามาสอาง

เกบนา และตกสะสมตามสวนตางๆ ของอางเกบนา

คาจากดความของประสทธภาพการดกตะกอนของอางกคอ • อตราสวนปรมาณตะกอนทตกสะสมในอางตอปรมาณตะกอน

ทงหมดทไหลเขามาสอาง

วธการคานวณมหลายวธ แตทนยมม 2 วธ คอ• วธของ Gunnar Brune• วธของ Churchill

หนา 83

วธของ Gunnar Brune

บรน (Brune) ไดพฒนาวธเอมไพรคลสาหรบประมาณหาคาประสทธภาพการดกตะกอนของอางเกบนา จากขอมลกวา 44 อางในประเทศสหรฐอเมรกา

โดยเสนอโคงความสมพนธระหวางประสทธภาพการดกตะกอนและอตราสวนปรมาตรความจ-ปรมาณการไหลเขาของนาทาสอาง (capacity-inflow ratio)

ประสทธภาพการดกตะกอน แสดงเปนจานวน% ของปรมาณตะกอนทงหมดทตกสะสมในอาง

หนา 84

วธของ Gunnar Brune

กราฟทเสนอโดยบรน เปนผลจากการศกษาขอมลอางเกบนามาตรฐานทวไป เรยกวา conventional storage reservoirs กราฟนไมเหมาะสมทจะใชกบอางเกบนาประเภทตางๆ ดงน

• อางทมตะกอนทรายตกมาก (desilting reservoir)• อาคารชะลอนาทวม (flood retarding structures)• อางประเภทกงแหงอยเสมอ (semi-dry reservoir)

22

หนา 85

วธของ Churchill

นายเชอรชล (Churchill) ไดพฒนาวธการคานวณคาประสทธภาพการดกตะกอนของอางเกบนา

• โดยศกษาจากอางเกบนาตาง ๆ ในเครอของ Tennessee Valley Authority (TVA)

• ไดเสนอกราฟแสดงความสมพนธในรปเลขยกกาลงระหวาง− % ของปรมาณตะกอนทไหลเขามาสอาง (incoming sediment) ซงไหลผานอางไปทางดานทายนา

− และดรรชนการตกตะกอน (sedimentation index)• ดรรชนการตกตะกอน = อตราสวนระหวางชวงเวลาเกบกก

ความเรวเฉลย (mean velocity) ของนา• ชวงเวลาเกบกก = ปรมาตรความจของอาง

ปรมาณการไหลของนารายวนเฉลยทเขามาสอาง

หนา 86


104 105 106 107 108 109

ดงนน วธการของเชอรชลจะประยกตไปใชไดกวางกวา วธของบรน อยางไรกตามในประเทศไทยนนยงนยมใชวธของ บรนกนมาก

กราฟน ไดเพมกรณอางเกบนาทม:

- ตะกอนทรายตกมาก

- ประเภทกงแหงอยเสมอ


ความหมายทตองเขาใจในการประยกตใชวธของเชอรชล ปรมาตรความจ (capacity)

• ปรมาตรความจของอางทระดบการจดการเฉลย (mean operation pool elevation) ในชวงเวลาทพจารณา

ปรมาณการไหลเขา (inflow) • ปรมาณการไหลเขาของนาทารายวนเฉลยในชวงเวลาท

พจารณา

ชวงเวลาเกบกก (period of retention) • อตราสวนระหวางปรมาตรความจ (ลบ.ฟต) ตอปรมาณการไหล

เขา (ลบ.ฟตตอวนาท) --- C/I

หนา 87


ความหมายทตองเขาใจ (ตอ) ความยาว (length)

• ความยาวของอาง (ฟต) วดทระดบการจดการเฉลย ความเรว (velocity)

• ความเรวของนาเฉลย (ฟตตอวนาท) • คานวณดวยการหารปรมาณการไหลเขาของนาทารายวนเฉลย

ดวยพนทรปตดเฉลยของอาง (V= I/A)• พนทรปตดเฉลยของอาง คอ ปรมาตรความจของอางหารดวย

ความยาวของอาง (A = C/L) ดรรชนการตกตะกอน (sedimentation index)

• อตราสวนระหวางชวงเวลาเกบกกหารดวยครามเรวเฉลย

หนา 88

23

หนา 89

ตวอยาง – วธของบรน

จากขอมลอางเกบนาทกาหนดให C = ปรมาตรความจ = 44,800 เอเคอร-ฟตI = ปรมาณการไหลเขา= 1,122,000 เอเคอร-ฟตตอปL = ความยาวของอาง= 63,360 ฟต

จงคานวณประสทธภาพการดกตะกอนของอางเกบนาดวยวธของบรน

หนา 90

วธทา

คานวณอตราสวน capacity-inflow ratio, C/I = 44,800/1,122,000

= 0.0399

จากกราฟ C/I เทากบ 0.0399 และเปนโคงเฉลยกรณ normal ponded reservoir ไดประสทธภาพการดกตะกอนไดเทากบ 74 เปอรเซนต

หนา 91

ตวอยาง - วธของ Churchill

C = 44,800 เอเคอร-ฟต = 1,951.488 x 106 ลบ.ฟต I = 1,122,000 เอเคอร-ฟตตอป = 1,549.795 ลบ.ฟต/วนาท

• (1 เอเคอร = 43,560.178 ตร.ฟต) ชวงเวลาเกบกก, C/I = 1,951.488 x 106 / 1,549.795

= 1.259 x 106 วนาท L = 63,360 ฟต A = C/L = 1,951.488 x 106 / 63,360 = 30,800 ตร.ฟต V = I/A = 1,549.795 / 30,800 = 0.0503 ฟต/วนาท ดรรชนการตกตะกอน = ชวงเวลาเกบกก / V

= 1.259 x 106 / 0.0503 = 25.03 x 106 = 2.503 x 107

หนา 92

ตวอยาง - วธของ Churchill

จากกราฟ อานคาเปอรเซนตทตะกอนไหลผานอางเกบนาได 13% ดงนน ประสทธภาพการดกตะกอนของอาง = 100 – 13 = 87%

104 105 106 107 108 109

2.503 x 107

13%

24

หนา 93

การคานวณอายการใชงานของอางเกบนา

จากการสงเกตกราฟของบรนจะเหนวา• ประสทธภาพการดกตะกอนของอางจะลดลงเปนสดสวนกบอายการใช งานของอาง

• เนองจากความจของอางจะลดลงตามอายการใชงานเพราะการตกสะสมของตะกอน

การตกสะสมของตะกอนเตมอางอาจจะใชเวลานานหรออาจเกดขนไดยาก

• แตชวตการใชงานของอางอาจจะสนสดลง• เมอปรมาตรของอางถกสะสมเตมดวยตะกอนจนถงมขนาดไมเพยงพอทจะนาไปใชงานตามวตถประสงคทออกแบบไว

หนา 94

ตวอยาง

จงใชโคงความสมพนธของบรนคานวณอายการใชงานของอางเกบนา โดยกาหนดให

• ปรมาตรความจตอนเรมกอสรางเทากบ 30,000 เอเคอร-ฟต • ปรมาณตะกอนทไหลลงมาสอางรายปเฉลยประมาณ 200,000 ตนตอป

• ปรมาณการไหลของนาทาลงสอางรายปเฉลยประมาณ 60,000 เอเคอร-ฟตตอป

• นาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอน ( ) ทตกสะสมเฉลยตลอดอายการใชงานเทากบ 70 ปอนดตอลกบาศกฟต

• ชวตการใชงานของอางจะสนสดเมอ 80 เปอรเซนตของปรมาตรความจเรมแรกของอางถกแทนทดวยตะกอนทตกสะสม

หนา 95


ทาการแบงปรมาตรความจเรมแรกของอางทจะถกสะสมออกเปนชวงๆ (คอลมน (1)) เพอทาการคานวณในแตละชวงวาถาตะกอนตกสะสมแลวจะใช เวลานานกป ในทนจะเปนการแบงออกเปนชวงละ 6,000 เอเคอร-ฟต ชวงสดทายจะเหลอปรมาตรเพยง 6,000 เอเคอร-ฟต เทากบ 20 เปอรเซนตของปรมาตรความจรวมเรมแรก คอ คานวณระยะเวลาการตกสะสมของตะกอนไปจนกวาปรมาตรความจถกตกสะสมดวยตะกอน 80 เปอรเซนต ซงถอวาเปนการสนสดการใชงานตามทโจทยกาหนด

หนา 96


ปรมาตรความจ

อตราสวนC/I

ประสทธภากการดกตะกอน (%) ตะกอนสะสมรายป ชวง

ปรมาตรความจทพจารณา

จานวนปทตะกอนเตมชวงปรมาตรทกาหนด

เมอคดปรมาตรความจทพจารณา

เมอเฉลยในชวงปรมาตรความจ

นาหนก ปรมาตร

(เอเคอร-ฟต) (ตน)

(เอเคอร-ฟต)

(เอเคอร-ฟต) (ป)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

30,000 0.5 96.0

24,000 0.4 95.5 95.75 191,500 138.17 6,000 43

18,000 0.3 95.0 95.25 190,500 137.45 6,000 44

12,000 0.2 93.0 94.00 188,000 135.64 6,000 44

6,000 0.1 87.0 90.00 180,000 129.87 6,000 46รวม 24,000 177

25

หนา 97


คานวณอตราสวนปรมาตรความจและปรมาณการไหลเขาของนาทาสอางรายปเฉลย (คอลมน (2))

• หารคาในคอลมน (1) ดวยปรมาณการไหลเขาของนาทารายปเฉลย (60,000 เอเคอร-ฟตตอป)

คานวณคาประสทธภาพการดกตะกอนของอาง (คอลมน (3))

• อานคาจากกราฟของบรน

หาคาเฉลยของประสทธภาพการดกตะกอนของอางในแตละชวงทพจารณา (คอลมน (4))

• เฉลยจากคอลมน (3)

หนา 98


คานวณนาหนกตะกอนทตกสะสมในอางในแตละปของชวงทพจารณา (คอลมน (5))

• คณตวเลขในคอลมน (4) ดวยปรมาณตะกอนทไหลมาสอางรายปเฉลย (200,000 ตนตอป)

คานวณปรมาตรตะกอนทตกสะสมแตละป (คอลมน (6))• ดวยการใชคานาหนกตอหนวยปรมาตรของตะกอนทกาหนด

(70 ปอนดตอลกบาศกฟต) ไปหารคาในคอลมน (5)• และทาการเปลยนหนวย

(1 ton = 2200 lb, 1 acre = 43,560 ft2)

หนา 99


คานวณจานวนเวลาหรอจานวนปทตองการในการตกสะสมของตะกอนในแตละชวง (คอลมน (8))

• คอลมน (7) หารดวยคอลมน (6) ผลรวมของเวลาในคอลมน (8) กคอจานวนปทงหมดของอายการใชงานของอางเกบนา หมายเหต

• นาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอนทตกสะสมจะเพมขนตามอายการตกสะสม

− เพราะมโอกาสอดทบถมกนแนนมากยงขน • แตในตวอยางนสมมตใหคานาหนกตอหนงหนวยปรมาตรเปนคาเฉลยตลอดอายการใชงาน

− จงไมไดเพมคานาหนกตอหนงหนวยของตะกอนตามอายการตกสะสมตามความเปนจรง

การคานวณการแพรกระจายของตะกอนทตกสะสมในอางเกบนา

รปฟอรมการตกสะสมของตะกอนในอางเกบนาขนอยกบแฟคเตอรหลายอยาง คอ

• ชนดและขนาดของอนภาคตะกอน • ความสมพนธระหวางปรมาณการไหลเขาและปรมาณการไหล

ออกของนาทา • ขนาดและรปรางของอางเกบนา • การจดการอางเกบนา

โดยทวไป• ตะกอนทมอนภาคใหญกวาจะตกกอนในบรเวณตนนาของอาง

(reservoir headwater) • ตะกอนทมอนภาคละเอยดกวา จะถกนาพดเขามาสอาง

หนา 100

26


วตถประสงค• เพอตองการคานวณระดบศนยใหม (new zero elevation) ท

ตวเขอน− หลงจากอางเกบนามตะกอนตกสะสมในระยะเวลาชวงหนง

• เพอตองการศกษารปแบบการกระจายตวของตะกอนในอางเกบนา − นาไปปรบแกโคงปรมาตรความจ และโคงพนทผวนา - ระดบ ใหม− หลงจากอางเกบนาถกสรางไปในระยะเวลาหนง

หนา 101


วธการคานวณ จะขอกลาวถงเพยง 2 วธคอ• วธ Empirical Area-Reduction Method

− เปนวธคานวณระดบศนยใหม (new zero elevation) ทตวเขอนหลงจากอางเกบนามตะกอนตกสะสมในระยะเวลาชวงหนง

− พฒนาจากขอมลทไดจากการสารวจอางเกบนาทสรางขนแลวกวา 30 อางในประเทศสหรฐอเมรกา

− หาความสมพนธระหวางเปอรเซนตของความลกของอางทงหมด (total reservoir depth) และเปอรเซนตของปรมาตรของอางทงหมด (total reservoir volume)

− พนททตะกอนตกสะสมในอาง จะมการเปลยนแปลงตามความลก• วธ Increment Area Method

− หลกการ คอ สมมตวาพนททตะกอนตกสะสมในอาง จะคงทตลอดความลกของอาง (reservoir depth)

หนา 102

วธ Empirical Area-Reduction Method

การวเคราะหการแพรกระจายของตะกอนในอางเกบนา จะมรปแบบทแตกตางกนตามชนดของอางเกบนา วธนไดแบงประเภทของอางเกบนาตามรปรางลกษณะทางกายภาพ (physical shape) ออกเปน 4 ประเภท ประเภทของอางเกบนา จะถกจาแนกดวยคา m (ดรรชนแสดงประเภทของอางเกบนา)

หนา 103

ประเภทอางเกบนา ลกษณะรปรางทางกายภาพ คาสวนกลบความลาดเท (m)

1

2

3

4

ทะเลสาบ (lake)

Flood plain-foothill

เนนเขา (hill)

Gorge

3.50-4.50

2.50-3.50

1.50-2.50

1.00-1.50


คา m หาไดจาก• การพลอตความลกของอาง (reservoir depth) ในแกนตงกบ

ปรมาตรความจของอางในแกนนอน ในกระดาษกราฟเลขยกกาลง

• m = สวนกลบของ ความชนเสนตรง

หนา 104

หากมความลาดเท 2 คา• อาจพจารณาการจดการอาง

เกบนา• และขนาดของอนภาคตะกอน

ทไหลเขามาสอาง ประกอบ• เพอทาการแบงประเภทของ

อางได

27


สมการพนฐานทใชในการวเคราะหคอ

หนา 105

S ปรมาณตะกอนทงหมดทจะตกสะสมในอางเกบนา0 ระดบศนยของเขอนเมอเรมกอสราง (original

zero elevation)y0 ระดบศนยใหม (new zero elevation) ของเขอน

หลงจากชวงเวลาทตะกอนไหลเขามาสอางA พนทผวนาของอาง (reservoir surface area)dy ชวงระยะความลก (incremental depth)H ความลกของอางทระดบการจดการปกตหรอระดบ

เกบกกสงสดปกตK คาสดสวนคงท สาหรบเปลยนคาพนทตะกอน

สมพทธ (relative sediment area) เปนคาพนทจรง (actual area)

a พนทตะกอนสมพทธ

H

y

y

dyaKdyAS0

0

0

Hy0

y


จากการอนทเกรชน และทาใหอยในรปทงายขน จะได

หนา 106

0

0

0

01HA

VSa

v

p

pp a

vh

1

pH

pHp HA

VSh

'

v0 ปรมาตรสมพทธของอางทระดบศนยใหมa0 พนทสมพทธของอางทระดบศนยใหมV0 ปรมาตรทงหมดของอางทระดบศนยใหมH ความลกของอางเรมแรกทระดบการจดการปกตA0 พนททงหมดของอางทระดบศนยใหม

p ความลกสมพทธVpH ปรมาตรความจอางทระดบความลก pHApH พนทอางทระดบความลก pH

hp = h’p ทระดบความลกศนยใหม y0

การแนะนาเทอมใหม


จากเงอนไข hp = h’p ทระดบศนยใหม y0

การหาคา y0 ตองทราบคา p0 กอนดงน• y0 = p0H

การหาคา p0 จะขนอยกบประเภทอางเกบนา โดยมวธดงน

หนา 107

• Plot ความสมพนธระหวาง h’p และ p

• ลงในกราฟ hp และ p ทตรงกบประเภทของอางเกบนา

• จดตดของสองกราฟคอ p0

p0

pH

pHp HA

VSh

'


การศกษาการแพรกระจายของตะกอนทตกสะสมในอาง ใชโคงความสมพนธระหวางความลกสมพทธ (p) และพนทสมพทธ (a) ซงขนอยกบประเภทของอางเกบนาเชนเดยวกน

หนา 108

28

ตวอยาง

ใชวธ Empirical Area-Reduction Method• คานวณการแพรกระจายของตะกอนทตกสะสมในอางหลงจาก

สรางเสรจและใชงานแลว 50 ป

กาหนดให • เมอเรมกอสรางอางฯมปรมาตรความจทระดบเกบกกสงสดปกต

1,889.6 ฟต เทากบ 67,000 เอเคอร-ฟต• ตารางขอมลเกยวกบพนทผวนาของอางและปรมาตรความจของ

อางทระดบความลกตาง ๆ กน • ตะกอนทตกสะสมในเวลา 50 ป มปรมาตรในอางเทากบ 9,300

เอเคอร-ฟต

หนา 109

ตวอยาง

ใชวธ Empirical Area-Reduction Method

• คานวณการแพรกระจายของตะกอน− ทตกสะสมในอางหลงจากสรางเสรจ

ไป 50 ป

กาหนดให • เมอเรมกอสรางม

− ระดบเกบกกสงสดปกต 1,889.6 ฟต − ปรมาตรความจเกบกกปกต =

67,000 เอเคอร-ฟต• ตะกอนทตกสะสมในเวลา 50 ป

− มปรมาตรในอางเทากบ 9,300 เอเคอร-ฟต

• ตารางขอมล

หนา 110

ระดบ พนทผวนาของอาง

ปรมาตรความจของอาง

(ฟต) (เอเคอร) (เอเคอร-ฟต)

1839 (กนอาง) 0 01845 48 801848 118 3311850 154 6031851 197 7791852 239 9961854 340 1,5751855.5 (a) 473 2,1841860 906 5,3001865 1,270 10,7001870 1,678 18,1001875 2,060 27,4201880 2,487 38,7901885 2,960 52,3801889.6 (b) 3,445 67,100

(a) ระดบปรมาตรความจสญเปลา(b) ระดบเกบกกสงสด

วธการ

1. คานวณคา m เพอทราบประเภทของอางเกบนา ดงน• สรางความสมพนธระหวางความลกของนาและปรมาตรความจของ

อาง− H = 1,889.6 – 1,839.0 = 50.6 ฟต

• ผลการศกษาพบวา กราฟมคา m 2 คา− กราฟสวนบน คา m เทากบ 2.60 เปนคาของอางเกบนาประเภทท 3

(1.5 ถง 2.5) − กราฟสวนลาง คา m เทากบ 3.24 เปนคาของอางเกบนาประเภทท 2

(2.5 ถง 3.5)

หนา 111

• จากการตรวจสอบกราฟพบวา 70 % ของตะกอนจะตกสะสมในสวนของอางประเภทท 2

• จงสมมตวาเปนอางเกบนาประเภทท 2

วธการ2. คานวณความสมพนธระหวาง p และ h’p โดยมขนตอนดงตาราง

• สมมตระดบของนาในอางทระดบตางๆ (pH)• คานวณความลก (y) = pH – 1839 (กนอาง)• p = y / H

− H = ความลกทระดบเกบกกสงสด = 1889.6 – 1839 ฟต• (4), (6) อานคาปรมาตรและพนท จากตารางทโจทยกาหนด• S = ตะกอนทตกสะสมในอางเทากบ 9,300 เอเคอร-ฟต

หนา 112

ระดบ,

pH

ความลก ความลกสมพทธ,

p

ปรมาตร,

VpH

S-VpH พนทผวนา,

HApH h'p

(ฟต) (ฟต)ApH

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)1848 9 0.178 331 8,969 118 5970.8 1.5021850 11 0.217 603 8,697 154 7792.4 1.1161851 12 0.237 779 8,521 197 9968.2 0.8551852 13 0.257 996 8,304 239 12093.4 0.6871854 15 0.296 1,575 7,725 340 17204.0 0.449

pH

pHp HA

VSh

'

29

วธการ

3. คานวณคาความลกศนยใหม (y0) ดงน• พลอตความสมพนธของ h’p และ p (จากตาราง) ลงในกราฟ hp

และ p• จดตดกบอางเกบนาประเภทท 2 คอ p0 = 0.237• y0 = p0H = 0.237 x 50.6 = 11.99 หรอ 12 ฟต

หนา 113

0.237

• ระดบศนยใหมหลงจาก 50 ป = 1,839.0 (กนอาง) + 12.0

= 1,851.0 ฟต

วธการ

4. การคานวณการแพรกระจายของตะกอนทตกสะสม ดงน

• คอลมน (1), (2) และ (3) จากตารางทโจทยกาหนดให

• คอลมน (4) ความลกสมพนธ (p) = y/H

• คอลมน (5) พนทสมพนธ (a) สาหรบอางเกบนาประเภทท 2 อานคาจากรปหรอคานวณจากสตร − a = 2.487 p0.57(1-p)0.41

หนา 114

H

y

y

dyaKdyAS0

0

0

ระดบ พนทผวนาของอาง

ปรมาตรความจของอาง

ความลกสมพทธ

พนทสมพทธ

พนทตะกอน

ปรมาตรตะกอน

ปรมาตรตะกอนสะสม

พนทตะกอน

ปรมาตรตะกอน

ปรมาตรตะกอนสะสม

ปรบแก พนทอางเดม

ปรบแก ปรมาตรอางเดม

p a (ครง 6) (ครง 6) (ครง 6)

(ฟต) (เอเคอร) (เอเคอร-ฟต)

= y/H (อานกราฟ)

(เอเคอร) (เอเคอร-ฟต)





(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)

1889.6 3,445 67,100 1.000 0.000 0.00 409.54 9,190.50 0.00 415.17 9,300.00 3,445.00 57,800.00

1885.0 2,960 52,380 0.909 0.881 178.06 1,008.83 8,780.95 180.51 1,022.69 8,884.82 2,779.49 43,495.18

1880.0 2,487 38,790 0.810 1.116 225.47 1,185.24 7,772.12 228.57 1,201.53 7,862.13 2,258.43 30,927.87

1875.0 2,060 27,420 0.711 1.231 248.63 1,265.60 6,586.88 252.04 1,282.99 6,660.60 1,807.96 20,759.40

1870.0 1,678 18,100 0.613 1.275 257.61 1,283.52 5,321.28 261.16 1,301.16 5,377.61 1,416.84 12,722.39

1865.0 1,270 10,700 0.514 1.266 255.79 1,250.29 4,037.76 259.31 1,267.47 4,076.45 1,010.69 6,623.55

1860.0 906 5,300 0.415 1.209 244.32 1,057.47 2,787.47 247.68 1,072.01 2,808.98 658.32 2,491.02

1855.5 473 2,184 0.326 1.117 225.67 951.00 1,730.00 228.77 957.97 1,736.97 244.23 447.03

1851.0 197 779 0.237 0.980 197.00 699.00 779.00 197.00 699.00 779.00 0.00 0.00

1845.0 48 80 0.119 0.700 48.00 80.00 80.00 48.00 80.00 80.00 0.00 0.00

1839.0 0 0 0.000 0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

K1= 202.051 ปรมาณตะกอนสะสม 9,190.50 เอเคอร-ฟตK2= 204.458 ปรมาณตะกอนสะสม 9,285.44 เอเคอร-ฟตK3= 204.779 ปรมาณตะกอนสะสม 9,298.08 เอเคอร-ฟตK4= 204.821 ปรมาณตะกอนสะสม 9,299.75 เอเคอร-ฟตK5= 204.827 ปรมาณตะกอนสะสม 9,299.97 เอเคอร-ฟตK6= 204.828 ปรมาณตะกอนสะสม 9,300.00 เอเคอร-ฟต

+

คอลมน (12) = คอลมน (2) – คอลมน (9)คอลมน (13) = คอลมน (3) - คอลมน (11)

699.0 = 779.0-80.0

4. การคานวณการแพรกระจายของตะกอนทตกสะสม (ตอ)

• ทดลองสมมตคา K เพอทาใหสมการฝงขวาเทากบ S− K1 = พนทตะกอน (sediment area) ทระดบ 1851.0 (หรอระดบศนยใหม) หาร พนทสมพนธ (a) ทระดบ 1851.0 เชนเดยวกน

− K1 = 197/0.975 = 202

• คอลมน (6) พนทตะกอนทระดบตางๆ = K1 x คอลมน (5) − ยกเวนกรณทระดบเทากบหรอตากวาระดบศนยใหมใชตวเลขพนทอางเดมจากคอลมน (2)

− หมายเหต ทระดบตากวาศนยใหมใหคดวาพนทอางถกตะกอนสะสมจนเตมหมด

H

y

y

dyaKdyAS0

0

0

วธการ

30

4. การคานวณการแพรกระจายของตะกอนทตกสะสม (ตอ)• คอลมน (7) ปรมาตรตะกอน (sediment volume)

− = เฉลยพนทในคอลมน (6) x ความแตกตางของระดบในคอลมนท (1)

− ยกเวนเฉพาะระดบทเทากบและตากวาระดบศนยใหม ใหใชตวเลขปรมาตรความแตกตางเดมจากคอลมน (3)

• คอลมน (8) ปรมาตรตะกอนสะสม = บวกสะสมคาในคอลมน (7) จากระดบกนอางไปจนถงระดบเกบกกสงสดปกต

• ตรวจสอบคาทไดทระดบเกบกกสงสดปกตวาเทากบคาปรมาตรตะกอนทจะตกสะสมจานวน 9,300 เอเคอร-ฟต ตามโจทยกาหนดหรอไม

วธการ

4. การคานวณการแพรกระจายของตะกอนทตกสะสม (ตอ)• ปรมาตรตะกอนทคานวณไดเทากบ 9,190.50 เอเคอร-ฟต (ไมเทากบ

ทโจทยกาหนด) − จงจาเปนตองปรบแกคา K เสยใหม

• เปนคา K2 = K1 (9300/9190.50) = 204.458 • นาคา K2 คานวณขนตอนเหมอนคอลมน (6) ถง (8) ใหม และ

ตรวจสอบปรมาณตะกอนสะสมใหม ถาไมเทาใหคานวณคา K ตอไป จนไดผลใกลเคยงกบ 9,300 ซงผลการคานวณแสดงในคอลมน (9), (10) และ (11)

• คอลมน (12) ปรบแกพนทผวนา = คอลมน (2) – คอลมน (9)

• คอลมน (13) ปรบแกปรมาตรความจ = คอลมน (3) - คอลมน (11) ผลการคานวณไดเปรยบเทยบแสดงไวแลวในรป

วธการ

โคงปรมาตรความจและโคงพนท-ระดบหลงการใชงาน 50 ป

หนา 119

วธ Area Increment Method

เปนวธคานวณระดบศนยใหม (new zero elevation) หลงจากอางเกบนามตะกอนตกสะสมในระยะเวลาทพจารณา หลกการทสาคญ คอ

• การสมมตวาพนททตะกอนจะตกสะสมในอางนนจะคงทตลอดความลกของอาง (reservoir depth)

หนา 120

31

วธ Area Increment Method

E.A. Cristofano พฒนาสมการพนฐานขนดงน

• S = ปรมาตรตะกอนทงหมดทตกสะสมในอางเกบนาในชวงระยะเวลาทพจารณา

• A0 = แฟคเตอรสาหรบปรบแกพนท (area correction factor) = พนทของอางทระดบศนยใหม

• H = ความลกของอางเรมแรกวดจากทองลานาเดมจนถงระดบเกบกกสงสดปกต

• y0 = ความลกของอางชวงทตะกอนตกสะสมในระยะเวลาทพจารณา

• V0 = ปรมาตรตะกอนทระดบศนยใหม จากสมการพนฐาน จะเหนวาจะตองลองทายคา y0 จนกระทงวาตวเลขทางดานขวาใกลเคยงกบคาของ S

หนา 121

000 VyHAS

ตวอยาง

จากผลการศกษาเกยวกบเขอนนาหมนทบานแกงสมพนธ อ.ดานซาย จงหวดเลย

• กาหนดใหปรมาตรความจและพนทผวนาของอางทระดบตางๆ แสดงไวในคอลมน (1), (2) และ (3)

• กาหนดใหระดบเกบกกสงสดปกตเทากบ 686 เมตร (รทก.)• ถาปรมาตรตะกอนทจะตกสะสมในอาง ในชวง 200 ปขางหนา

ประมาณ 3.208 ลานลกบาศกเมตร

จงคานวณ• ระดบศนยทเขอนวาเปลยนจากเดมทระดบ 635 เมตร (รทก.)

เปนเทาใด • โคงปรมาตรความจ และโคงพนท-ระดบขอบอาง ใหม

หนา 122


สงทโจทยกาหนดให:• S = 3.208 ลานลกบาศกเมตร • ระดบกนอาง = 635 และระดบเกบนาสงสดปกต = 685 ม.

รทก.− คานวณคา H = 685-635 = 51 เมตร

จากสมการ

• ทดลองทายคา yo และคานวณคา A0, V0 เพอทาใหสมการเปนจรง

ผลการลองทายคาพบวา yo = 6.06 เมตร คอคาทเหมาะสม

หนา 123

000 VyHAS


ทคา y0 = 6.06 ม. ---- ระดบ = ระดบกนอางเดม + yo

= 635.0 + 6.06 = 641.06 เมตร (รทก)

• คานวณคาจากคอลมน (2) และ (3) ในตาราง− A0 = 0.06636 ตารางกโลเมตร − V0 = 0.227 ลานลกบาศกเมตร

นาคาตางๆ ไปแทนทางดานขวามอของสมการ จะได

• หมายเหต S = 3.208 ลานลกบาศกเมตร

ดงนนระดบศนยใหม = 641.06 เมตร (รทก)

หนา 124

กเมตรลานลกบาศ209.3

227.006.60.5106636.0VyHA 000

32

ตารางคานวณ

หนา 125

Elevation Original Sediment Revised

Area Capacity Area Acc. Volume Area Capacity

(m.MSL) (sq.km.) (mcm) (sq.km.) (mcm) (sq.km.) (mcm)(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)686 20.094 235.012 0.066 3.208 20.028 231.804685 18.997 215.469 0.066 3.142 18.931 212.327680 14.076 133.093 0.066 2.810 14.010 130.283675 10.108 72.906 0.066 2.478 10.042 70.428670 6.143 32.688 0.066 2.147 6.077 30.541665 1.998 13.281 0.066 1.815 1.932 11.466660 1.042 5.810 0.066 1.483 0.976 4.327655 0.350 2.484 0.066 1.152 0.284 1.332650 0.180 1.182 0.066 0.820 0.114 0.362645 0.090 0.520 0.066 0.488 0.024 0.032640 0.060 0.148 0.060 0.148 0.000 0.000635 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

641.06 0.066 0.227+


คานวณพนทตะกอนและปรมาตรทตกสะสมกระจายตามความลกตาง ๆ ของอาง (ดคอลมน (4) และ (5) ของตาราง)

• ตวเลขในคอลมนท (4) − ทระดบสงกวาระดบศนยใหม

– จะสมมตใหพนทตะกอนคงทเทากบ 0.666 ตลอด (คา Ao นนเอง) − ทระดบตากวาระดบศนยใหม

– ใชคาพนทเทากบพนทอางเดม (สมมตวาตะกอนเตมหมด)• ตวเลขในคอลมนท (5) ------------ (สะสม)

− ทระดบสงกวาระดบศนยใหม – คานวณจากคอลมนท (1) และ (4) ดวยวธเฉลยพนทและคณดวยความแตกตางระดบ (บวกสะสม)

− ทระดบตากวาระดบศนยใหม – ใชปรมาตรของอางเดมทถกตะกอนตกสะสมแทน

หนา 126


ทาการปรบแกโคงพนท-ระดบและโคงปรมาตรความจของอาง

• ผลคานวณแสดงไวคอลมน (6) และ (7)

นาผลการปรบโคงพนท-ระดบและโคงปรมาตรความจ ไปทาการพลอตเปรยบเทยบกบโคงเดม

• สามารถคาดคะเนการเปลยนแปลงหรอผลกระทบทเกดจากการตกสะสมของตะกอนในระยะ 200 ปหลงจากการใชงานของเขอนได

หนา 127

การคานวณการตกสะสมของตะกอนดานเหนอหรอตนนาของอาง

aggradation หมายถง การททองลานาเดมสงขนเนองจากมตะกอนมาตกสะสมจนทาใหระดบและรปตดตามยาวเปลยนแปลงไป ผลกระทบทเกดจาก aggradation ม 2 ประเภท คอ

• การเกดเปนสามเหลยมสนดอน (delta) ขนทางดานเหนออาง− จะทาใหเกดปญหาเกยวกบผลกระทบจาก backwater profile ในชวงลานาทอยเหนออางขนไป

– เชนอาจเปนอนตรายแกทอยอาศยหรอพนทเพาะปลกตามชายตลงดานเหนอนาได

• อาจทาใหเกดปญหาสงแวดลอมเลวลงได เชน − การเกดบอนานงทบรเวณพนทใกลเคยง − การทาใหเกดสภาพลานาเลวลงอนเนองมาจากการเพมความเขมขนของตะกอนหรอการสงสอาศยของวชพชตาง ๆ เปนตน

หนา 128

33


ผลกระทบทเกดจาก aggradation

หนา 129


U.S.Bureau of Reclamation • ศกษาสภาพการฟอรมตวของสามเหลยมสนดอนจากอางเกบนา

ในประเทศสหรฐอเมรกามากกวา 27 แหง สรปความสมพนธในลกษณะเอมไพรกลระหวาง topsetbed slope และ original stream slope ของอางเกบนา ดงน

• โดยทวไป topset bed slope ประมาณครงหนงของ original channel slope

• ตาแหนง pivot point − อยระหวาง topset และ foreset slopes

หนา 130

− ขนอยกบลกษณะการจดการอางเกบนา

− และความลาดเทของทองลานาเดมตรงจดทจะเกดสามเหลยมสนดอน


ความสมพนธระหวาง Topset Bed Slope และ Original Stream Slope ทสามเหลยมสนดอน (Delta) โดย U.S. Bureau of Reclamation

หนา 131


การกาหนดใหระดบของ pivot point เทากบระดบเกบกกสงสดปกต ตอเมอ

• การจดการอางเกบนาอยในระดบนเกอบตลอดเวลา• หรอเมอสภาพธรรมชาตชใหเหนวาชวงของลานาทคดเคยว

(meandering) เกดการไหลลนฝงอยเสมอ

แตถาสภาพการจดการอางชวาระดบนาในอางจะขนลงอยเสมอ และการไหลในลานาเดมมลกษณะอยในรองอยเสมอ

• กาหนดใหระดบ pivot point เทากบระดบเฉลยของระดบการจดการอางเกบนาได

หนา 132

34


จดหรอตาแหนงบนสดของสามเหลยมสนดอน• กาหนดใหอยตรงทระดบนาสงสด (MWL) ตดกบทองลานาเดม

รปรางจาก topset bed เบองตน• ลากจากจดบนสดของสามเหลยมสนดอนไปยง pivot point

การคานวณ foreset slope• คาเฉลยของ foreset slope จะประมาณ 6.5 เทาของ topset

slope • อาจใชเปนพนฐานในการคานวณการฟอรมตวของสามเหลยม

สนดอนโดยประมาณได

หนา 133


คานวณหาปรมาตรของตะกอนในสามเหลยมสนดอนดวยการใชวธเฉลยพนทปลาย (average end area method)

• จากขอมลพนทหนาตดลานาทไดปรบเกยวกบการตกตะกอนแลว

• ปรมาตรของตะกอนในสามเหลยมสนดอน − ประมาณเทากบปรมาตรของตะกอนในสวนทมขนาดเทากบของทรายหรอใหญกวา ซงคาดวาจะถกลานาพดพาเขามายงอาง

• เมอปรมาตรดงกลาวตางกนไมมากนก − ทาการปรบแกใหมดวยการเปลยน topset slope เสยใหม − แตถาจะตองมการปรบแกปรมาตรในสามเหลยมสนดอนมากแลว − จาเปนตองทาการเลอน pivot point ไปทางดานเหนอหรอทายนาแลวแตกรณ

− แตตองรกษาระดบของ pivot point ใหอยระดบเดมทไดคานวณไว

หนา 134

แนวทางควบคมตะกอนในอางเกบนา

วธการทวไปเกยวกบปญหาตะกอนในอางเกบนากคอ • ออกแบบใหมปรมาตรความจบางสวนของอางสงวนไวสาหรบการ

ตกตะกอน

วธนเปนวธการทางดานลบ ซงไมมทางทจะลดตะกอนทจะตกสะสมได เพยงแตจะเลอนเวลาเมอปญหาจะถงขนวกฤตเทานน

• เนองจากไมสามารถบงคบใหตะกอนตกอยเฉพาะ dead storage ทออกแบบไวแหงเดยวได

แทจรงแลวตะกอนในอางเกบนาไมสามารถทจะปองกนได • แตอาจจะบรรเทาหรอลดจานวนลงไดดวยวธการตาง ๆ• วธทควรจะพจารณาเปนอนดบแรกกคอ การเลอกทตงของอางในทม

ปรมาณตะกอนไหลมาตามธรรมชาตนอย

หนา 135


กาหนดปรมาตรความจของอาง ควรมขนาดใหญเพยงพอ • ทจะทาใหอายการใชงานของอางยาวนานพอสมควรหรอคมกบการลงทน

กอสราง• การใชงานของอางเกบนาขนาดใหญจะยาวนานกวาอางเกบนาขนาดเลก ถา

แฟคเตอรอนคลายคลงกน ปรมาณตะกอนทมาจากลมนาอาจจะลดลงไดจากการอนรกษดน (soil conservation) ภายในลมนาและตนนา โดยการปลกพชแบบ

• Terraces• strip cropping• contour plowing

เทคนคน• จะลดหรอบรรเทาความรนแรงของการไหลของนาบาผวดน• รองนาเลกๆ จะดกหรอเกบตะกอนบางสวนไว • จงเปนการปองกนไมใหตะกอนไหลลงมาสลานาหรอลงมาสอางเกบนา

หนา 136

35


ถาหากวาลานาเกดมตะกอนไหลมานอยกวาทเคยเปนตามปกตแลว

• อาจเกดการกดเซาะทองนาหรอชายตลงได • จงตองการปองกนตลงจงจาเปนควบคกนไป

การลดการตกสะสมของตะกอนในอางเกบนา• อาจจะทาไดดวยการจดหาวธการทจะระบายตะกอนบางสวน

ออกไป• การจดใหมอาคารทางออก (sluice gates) ทมระดบธรณประต

ตางๆ กน− จะสามารถระบายตะกอนขนาดเลกบางสวนออกไปจากอางกอนทจะตกสะสมในอาง

− ถอวาเปนการยดอายการใชงานของอางออกไปได

หนา 137

การบาน

จงวเคราะหปรมาณตะกอนรวมรายปเฉลย (ในหนวย ลบ.ม./ป) ทคาดวาจะไหลผานจดกอสรางอางเกบนาแหงหนง ซงตงอยในลมนาทาตะโก อาเภอทงตะโก จงหวดชมพร

• ดวยการใชขอมลปรมาณตะกอนรายปของสถานตรวจวดตางๆ ทอยในบรเวณขางเคยงกบจดทตง จากกรมชลฯ ทกาหนดให

• กาหนดให − พนทรบนาของจดกอสรางเขอนคอ 55 ตร. กม.− นาหนกตอหนงหนวยปรมาตรของตะกอน ( ) = 1.25 ตน/ลบ.ม.

จงคานวณปรมาณตะกอนทคาดวาจะตกสะสมในอาง (ในหนวย ลบ.ม.) เมอระยะเวลาผานไป 50 ป

• กาหนดใหประสทธภาพในการดกตะกอนมคา 95% คงททกป

หนา 138

การบาน – ตอ

ขอมลปรมาณตะกอนรายปของสถานตรวจวดตางๆ

หนา 139

ลาดบท รหสสถาน พนทรบนาฝน ปรมาณตะกอนเฉลยรายป

ของกรม (ตร.กม.) (ตน)

1 X.46 751 161,279.00

2 X.158 1,819 248,730.00

3 X.55 105 35,132.00

4 X.70 39 7,581.00

5 X.149 469 60,463.00

6 X.163 97 19,524.00

7 X.165 25 9,375.00

8 X.167 268 20,727.00

9 X.36 3,012 198,363.00

10 X.103 180 13,699.00

11 X.104 354 24,257.00

12 X.37A 5,200 243,206.00

13 X.81A 220 94,280.00

การบาน – ตอ

จงใชวธ Empirical Area-reduction method และวธ Area Increment Method เพอศกษา

• ระดบศนยใหมของเขอน เมออางใชงานไปแลว 50 ป• โคงปรมาตรเกบกก โคงพนทผว และระดบนา ทเปลยนแปลง

ไปเมออางใชงานไปแลว 50 ป• ระดบกนอางเดมอยท

− 146.5 ม.รทก.• ระดบเกบกกปกตสงสดอยท

− 156 ม. รทก.

หนา 140

ระดบ พนท ผวนา ความจสะสม(ม.รทก.) (ตร.ม.) (ลาน ลบ.ม.)

146.5 0.000 0.000147 0.009 0.004148 0.030 0.027149 0.055 0.070150 0.122 0.158151 0.192 0.315152 0.236 0.529153 0.291 0.802154 0.339 1.143155 0.420 1.555156 0.508 2.060157 0.593 2.653

Hydrology sediment 4 slide

Documents

Transcript of Hydrology sediment 4 slide