การจำลองการไหลในลำน้ำและที่ราบน้ำท่วมถึง โดยใช้ซอฟท์แวร์ HEC-RAS : กรณีศึกษาแม่น้ำแม่ลาว จังหวัดเชียงราย

Abstract

การจำลองการไหลแบบไม่ทรงตัว ใน 1 มิติ สามารถอธิบายได้ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ในการทดลองนี้ได้นำซอฟท์แวร์ HEC-RAS มาประยุกต์ใช้ในการจำลองการไหลของแม่น้ำแม่ลาว จังหวัดเชียงราย ตั้งแต่บริเวณต้นน้ำ (สถานี G.10) จนถึงท้ายน้ำ (สถานี G.8) รวมระยะทางประมาณ 30 กิโลเมตร ในช่วงเวลา ปีน้ำ 2547-2551 ข้อมูลพื้นฐานในการสร้างแบบจำลอง คือ ข้อมูลทางกายภาพของลำน้ำ ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของทางน้ำ อัตราการไหล และ ข้อมูล ระดับน้ำที่ตำแหน่งเริ่มต้น ในการประมาณค่าการตอบสนองของพารามิเตอร์ใช้วิธี Perturbation ซึ่ง มีพารามิเตอร์ที่ใช้ในการทดลองนี้ 5 ตัว คือ ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของทางน้ำหลัก ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของทางน้ำริมตลิ่งด้านซ้าย ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของทางน้ำริมตลิ่ง ด้านขวา ค่าสัมประสิทธิ์ฝายแม่ลาว และ ค่าสัมประสิทธิ์ฝายถ้ำวอก การสอบเทียบแบบจำลองมี วัตถุประสงค์เพื่อลดค่าผลรวมความคลาดเคลื่อนกำลังสอง (Sum Square of Error, SSE) ของระดับน้ำรายชั่วโมงที่คำนวณได้ในปีน้ำ 2547 ณ บริเวณท้ายน้ำ (สถานี G.8) ให้มีค่าน้อยที่สุด และ พารามิเตอร์ที่มีค่าการตอบสนองของพารามิเตอร์มากที่สุด คือ ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของทาง น้ำหลัก (5010.80) โดย ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของทางน้ำริมตลิ่งด้านซ้าย ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของทางน้ำริมตลิ่งด้านขวา ค่าสัมประสิทธิ์ฝายแม่ลาว และ ค่าสัมประสิทธิ์ฝายถ้ำวอก มีค่าการตอบสนองของพารามิเตอร์ 1865.70, 271.33, 1.40, และ 1.35 ตามลำดับ ค่า SSE หลังจาก การสอบเทียบแบบจำลอง คือ 612.42 เมตร2 และนำค่าพารามิเตอร์นี้มาใช้ในการทำนายค่าระดับน้ำ ในปีน้ำ 2548-2551 ซึ่งการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลอง เป็นการเปรียบเทียบค่าระดับน้ำ ที่คำนวณได้กับค่าระดับน้ำที่ได้จากการตรวจวัด และพบว่าได้ผลลัพธ์ที่ดี เนื่องจากค่ารากที่สองของ ค่าเฉลี่ยความคลาดเคลื่อนกำลังสอง (Root Mean Square Error, RMSE) มีค่าน้อยกว่า 1 เมตร ในทุก ปีน้ำที่ทำการคำนวณ ซึ่งค่าที่ดีที่สุดอยู่ในปีน้ำ 2550 เท่ากับ 0.23 เมตร และมีค่า RMSE ในปีน้ำ 2548 2549 และ 2551 เท่ากับ 0.38 เมตร 0.33 เมตร และ 0.28 เมตร ตามลำดับ ส่วนแบบจำลองน้ำ ท่วมบนที่ราบน้ำท่วมถึง สร้างโดยใช้ข้อมูลค่าระดับน้ำ ณ ตำแหน่งและเวลาต่าง ๆ ที่คำนวณได้ใน ปีน้ำ 2547 – 2551 และข้อมูลทางกายภาพของลำน้ำ ที่คำนวณได้จากโปรแกรม HEC-RAS มา แสดงผลเป็นแบบจำลองเชิงพื้นที่ 3 มิติ โดยใช้โปรแกรม MATLAB ซึ่งสามารถเลือกช่วงหน้าตัด ของลำน้ำที่ต้องการศึกษาได้ โดยการสร้างพื้นผิวของน้ำจากข้อมูลระดับน้ำที่คำนวณได้ซ้อนทับลง บนแบบจำลองเชิงพื้นที่ ทำให้สามารถแสดงขอบเขตของน้ำท่วมบนแบบจำลองเชิงพื้นที่ตามวันที่ที่ ต้องการได้