การคำนวณศักยภาพของแม่น้ำในการรับปริมาณน้ำท่า (Runoff) เป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับหลายปัจจัยทางธรรมชาติและวิศวกรรม ขั้นตอนหลัก ๆ ที่ใช้ในการคำนวณนี้มักประกอบด้วยกระบวนการต่อไปนี้:

1. การกำหนดขอบเขตลุ่มน้ำ (Watershed Delineation)

• กำหนดขอบเขตของพื้นที่ลุ่มน้ำหรือพื้นที่ที่แม่น้ำสามารถรับน้ำได้
• ใช้แผนที่ภูมิประเทศหรือภาพถ่ายดาวเทียมเพื่อระบุแนวแบ่งลุ่มน้ำและลักษณะของภูมิประเทศ

2. การประเมินปริมาณน้ำฝน (Rainfall Estimation)

• เก็บข้อมูลปริมาณน้ำฝนจากสถานีตรวจวัดในพื้นที่หรือนำข้อมูลจากแบบจำลองสภาพอากาศ
• อาจใช้ข้อมูลน้ำฝนเฉลี่ยต่อปีหรือข้อมูลน้ำฝนสูงสุดในช่วงที่เกิดเหตุการณ์ฝนตกหนัก
• ในบางกรณีอาจใช้วิธีการคำนวณความน่าจะเป็นการเกิดฝน (Rainfall Probability) โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์สถิติ เช่น วิธี IDF (Intensity-Duration-Frequency) เพื่อประเมินความรุนแรงและระยะเวลาฝนตก

3. การคำนวณน้ำท่า (Runoff Calculation)

• สมการการคำนวณน้ำท่า (Runoff Equation) ที่นิยมใช้ ได้แก่:
  • สมการของ SCS (Soil Conservation Service): เป็นสมการคำนวณน้ำท่าโดยพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่น ประเภทดิน การใช้ประโยชน์ที่ดิน และระดับความอิ่มตัวของดิน
  • สมการ Rational Method: ใช้คำนวณปริมาณน้ำท่าในพื้นที่ขนาดเล็ก โดยสมการนี้คือ: $$Q=C\cdot I\cdot A$$ โดยที่:
    • $Q$ = ปริมาณน้ำท่าหรือการไหลของน้ำ (m³/s)
    • $C$ = สัมประสิทธิ์การไหล (Runoff Coefficient) ขึ้นอยู่กับลักษณะพื้นผิวดิน
    • $I$ = ความเข้มข้นของฝน (Rainfall Intensity) (mm/hr)
    • $A$ = พื้นที่ลุ่มน้ำ (Catchment Area) (km²)

4. การประเมินศักยภาพการรองรับน้ำของแม่น้ำ (River Capacity Estimation)

• คำนวณความสามารถของแม่น้ำในการรองรับปริมาณน้ำท่า โดยใช้ สมการ Manning ที่ใช้ในการหาความเร็วการไหลของน้ำในแม่น้ำและปริมาตรน้ำที่แม่น้ำสามารถรองรับได้: V=1nR2/3S1/2V = \frac{1}{n} R^{2/3} S^{1/2}V=n1​R2/3S1/2 โดยที่:
  • $V$ = ความเร็วการไหลของน้ำ (m/s)
  • $n$ = ค่าความขรุขระของหน้าตัดแม่น้ำ (Manning’s roughness coefficient)
  • $R$ = รัศมีไฮดรอลิก (Hydraulic radius) ซึ่งคำนวณจาก พื้นที่หน้าตัดน้ำหารด้วยความยาวของเส้นรอบแม่น้ำ
  • $S$ = ความชันของแม่น้ำ (Slope of the river bed)
• จากความเร็วการไหลที่ได้ นำไปคำนวณปริมาตรการไหล (Flow Volume) ของแม่น้ำในหน่วย m3/sm³/sm3/s โดยคูณกับพื้นที่หน้าตัดของแม่น้ำ (Cross-sectional Area)

5. การเปรียบเทียบศักยภาพของแม่น้ำกับปริมาณน้ำท่า

• เปรียบเทียบปริมาณน้ำท่าที่คำนวณได้กับความสามารถของแม่น้ำในการรองรับน้ำ เพื่อประเมินว่าแม่น้ำสามารถรองรับน้ำท่าได้เพียงพอหรือไม่
• หากแม่น้ำไม่สามารถรองรับได้ อาจเกิดการไหลล้น (Overflow) หรือน้ำท่วม

6. การพิจารณาปัจจัยเสริม (Additional Factors)

• คำนึงถึงปัจจัยเสริม เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การกัดเซาะตะกอนในแม่น้ำ หรือการก่อสร้างโครงสร้างสาธารณูปโภคที่อาจมีผลกระทบต่อศักยภาพของแม่น้ำในการรองรับน้ำท่า

สรุปขั้นตอน

1. กำหนดขอบเขตลุ่มน้ำ
2. ประเมินปริมาณน้ำฝน
3. คำนวณปริมาณน้ำท่า
4. คำนวณศักยภาพแม่น้ำในการรองรับน้ำ
5. เปรียบเทียบปริมาณน้ำท่ากับศักยภาพแม่น้ำ
6. พิจารณาปัจจัยเสริม

วิธีการเหล่านี้ช่วยในการวางแผนจัดการน้ำท่วมและพัฒนาระบบระบายน้ำที่มีประสิทธิภาพ