วิธี IDF (Intensity-Duration-Frequency) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการประเมินความรุนแรงของฝน (Intensity), ระยะเวลาที่ฝนตก (Duration) และความถี่การเกิด (Frequency) ของฝนในพื้นที่หนึ่งๆ โดยวิธีนี้จะสร้างเส้นโค้งที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของฝน (หน่วยเช่น mm/hr) กับระยะเวลาที่ฝนตกและความถี่ของการเกิดฝน วิธี IDF ถูกใช้บ่อยในการออกแบบระบบระบายน้ำและการจัดการความเสี่ยงน้ำท่วม โดยเฉพาะในวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อม

องค์ประกอบของกราฟ IDF

กราฟ IDF แสดงความสัมพันธ์ระหว่างสามตัวแปรหลัก:

1. ความรุนแรงของฝน (Intensity): ปริมาณฝนที่ตกต่อหน่วยเวลา (เช่น mm/hr)
2. ระยะเวลาฝนตก (Duration): ระยะเวลาที่ฝนตกในช่วงเหตุการณ์ (เช่น 5 นาที, 1 ชั่วโมง, 6 ชั่วโมง ฯลฯ)
3. ความถี่การเกิด (Frequency): ช่วงเวลาในการเกิดเหตุการณ์ฝนตกหนักที่ความรุนแรงหนึ่งๆ เช่น 2 ปี, 5 ปี, 10 ปี, 50 ปี (หมายถึง ความถี่ในการเกิดฝนตกหนักขนาดนั้นในช่วงเวลาเหล่านั้น)

ขั้นตอนการสร้างกราฟ IDF

1. เก็บข้อมูลปริมาณฝน (Rainfall Data Collection):
   • รวบรวมข้อมูลปริมาณฝนตกจากสถานีวัดฝนในพื้นที่ตลอดช่วงเวลายาวนาน เช่น 10 ปี, 50 ปี, 100 ปี
   • ข้อมูลที่เก็บมาจะรวมถึงทั้งปริมาณฝนและระยะเวลาฝนตกในเหตุการณ์ต่าง ๆ
2. การวิเคราะห์ข้อมูลสถิติ (Statistical Analysis):
   • ข้อมูลปริมาณฝนที่เก็บมาในแต่ละช่วงเวลาจะถูกนำมาวิเคราะห์เพื่อหาความถี่การเกิดของฝนตกหนักในแต่ละระดับความรุนแรง
   • ใช้แบบจำลองทางสถิติ เช่น การแจกแจงความน่าจะเป็นของข้อมูลปริมาณฝน เพื่อหาความรุนแรงของฝนที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในความถี่ที่แตกต่างกัน (เช่น ฝนที่เกิดทุก ๆ 5 ปี หรือ 10 ปี)
3. การคำนวณความรุนแรงฝน (Rainfall Intensity Calculation):
   • คำนวณความรุนแรงของฝนจากปริมาณฝนต่อระยะเวลาที่ฝนตก (เช่น mm/hr) สำหรับแต่ละช่วงความถี่ของการเกิดฝน
   • โดยสมการพื้นฐานในการหาค่าความรุนแรงฝน คือ: I=PDI = \frac{P}{D}I=DP​ โดยที่:
     • $I$ = ความรุนแรงฝน (Rainfall Intensity) ใน mm/hr
     • $P$ = ปริมาณฝน (Rainfall Depth) ใน mm
     • $D$ = ระยะเวลาที่ฝนตก (Duration) ใน hr
4. การสร้างกราฟ IDF (IDF Curve Construction):
   • นำข้อมูลความรุนแรงฝนที่ได้จากขั้นตอนการคำนวณ มาสร้างกราฟโดยการพล็อตกราฟระหว่างความรุนแรงฝน (แกน Y) กับระยะเวลาฝนตก (แกน X) สำหรับแต่ละช่วงความถี่การเกิดฝน
   • จะได้เส้นโค้งหลายเส้นที่แสดงถึงความถี่การเกิดฝนที่แตกต่างกัน เช่น เส้นสำหรับฝนที่เกิดทุก 2 ปี, 5 ปี, 10 ปี, 50 ปี ฯลฯ

ตัวอย่างการใช้กราฟ IDF

เมื่อได้กราฟ IDF แล้ว สามารถใช้ประโยชน์ในการออกแบบและการวางแผนระบบต่าง ๆ ได้ เช่น:

• การออกแบบท่อระบายน้ำ โดยต้องการทราบว่าท่อสามารถรองรับปริมาณน้ำที่เกิดจากฝนตกหนักในช่วงระยะเวลาและความถี่ที่กำหนดได้หรือไม่
• การวางแผนระบบการจัดการน้ำท่วม การออกแบบเขื่อน ฝาย หรือพื้นที่กักเก็บน้ำ
• การประเมินความเสี่ยงของพื้นที่ต่อการเกิดน้ำท่วมในช่วงเวลาต่าง ๆ โดยอิงจากข้อมูลฝนในอดีต

สมการ IDF

สมการ IDF ที่ใช้ในการสร้างเส้นโค้ง IDF มีหลายรูปแบบ แต่ที่นิยมใช้กันมากคือรูปแบบทั่วไปดังนี้:

I=a(Tb+Dc)I = \frac{a}{(T^b + D^c)}I=(Tb+Dc)a​โดยที่:

• $I$ = ความรุนแรงฝน (mm/hr)
• $T$ = ความถี่การเกิด (Return period) (ปี)
• $D$ = ระยะเวลาฝนตก (hr)
• $a$, $b$, และ $c$ = ค่าคงที่ที่ได้จากการวิเคราะห์ข้อมูลในแต่ละพื้นที่

ข้อสรุป

วิธี IDF (Intensity-Duration-Frequency) ช่วยให้สามารถประเมินปริมาณและความรุนแรงของฝนตกหนักในช่วงระยะเวลาที่แตกต่างกันตามความถี่การเกิด ซึ่งมีความสำคัญในการออกแบบระบบระบายน้ำและการป้องกันน้ำท่วม