การคำนวณปริมาณน้ำท่าจากปริมาณน้ำฝนสามารถทำได้หลายวิธี โดยอาศัยสมการเชิงคณิตศาสตร์ เช่น Rational Method และแบบจำลองที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น SCS Curve Number Method ขึ้นอยู่กับขนาดพื้นที่และข้อมูลที่มี การคำนวณนี้เป็นขั้นตอนสำคัญในการจัดการน้ำ การป้องกันน้ำท่วม และการออกแบบระบบระบายน้ำ

การบอกปริมาณน้ำท่า (Runoff) จากปริมาณน้ำฝน (Rainfall) เกี่ยวข้องกับการคำนวณปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาสู่พื้นดิน และแปลงเป็นน้ำท่าที่ไหลบนผิวดินเข้าสู่ลำธาร แม่น้ำ หรือพื้นที่ลุ่ม การคำนวณปริมาณน้ำท่านี้ใช้ข้อมูลหลายอย่างประกอบกัน เช่น ปริมาณฝน ความสามารถในการซึมของดิน ลักษณะภูมิประเทศ และการใช้ประโยชน์ที่ดิน โดยมีขั้นตอนและวิธีการคำนวณดังนี้:

1. การเก็บข้อมูลปริมาณน้ำฝน (Rainfall Measurement)

ปริมาณน้ำฝนที่ตรวจวัดได้จากเครื่องวัดฝนจะถูกบันทึกเป็น มิลลิเมตรต่อชั่วโมง หรือ มิลลิเมตรต่อวัน ข้อมูลนี้เป็นค่าพื้นฐานในการคำนวณปริมาณน้ำท่าที่จะเกิดขึ้น โดยสามารถใช้ข้อมูลจาก:

• สถานีวัดน้ำฝน ที่ติดตั้งในพื้นที่
• ข้อมูลจากเรดาร์และดาวเทียม เพื่อตรวจวัดปริมาณฝนในพื้นที่ขนาดใหญ่

2. การคำนวณน้ำท่าจากปริมาณน้ำฝน

การคำนวณปริมาณน้ำท่าจากปริมาณน้ำฝนมีหลายวิธี แต่วิธีที่นิยมใช้มากที่สุดคือ สมการ Rational Method ซึ่งใช้สำหรับพื้นที่ขนาดเล็กและคำนวณน้ำท่าในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ โดยสมการนี้ระบุว่าปริมาณน้ำท่าเป็นผลมาจากอัตราการไหลของน้ำฝนที่ตกลงมาในพื้นที่ที่สนใจ:

สมการ Rational Method:

$$Q=CiA$$

• Q = อัตราการไหลของน้ำท่า (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที, m³/s)
• C = สัมประสิทธิ์การไหล (Runoff Coefficient) ซึ่งแสดงความสามารถในการซึมซับน้ำของพื้นผิวดิน (ค่ามีตั้งแต่ 0 ถึง 1 ขึ้นอยู่กับประเภทของดินและลักษณะภูมิประเทศ)
• i = ความเข้มของฝน (Rainfall Intensity) เป็นค่าความเข้มของฝนที่ตกในช่วงเวลาหนึ่ง มีหน่วยเป็นมิลลิเมตรต่อชั่วโมง
• A = พื้นที่รับน้ำฝน (Area) หน่วยเป็นตารางกิโลเมตรหรือเฮกตาร์

ตัวอย่าง:

หากในพื้นที่ขนาด 1 ตารางกิโลเมตร มีฝนตก 50 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง และพื้นที่มีสัมประสิทธิ์การไหล $C=0.5$ (ซึ่งหมายความว่าครึ่งหนึ่งของน้ำฝนจะกลายเป็นน้ำท่า) การคำนวณจะได้ดังนี้:

$$Q=0.5\times 50\times 1=25\text{ลบ.ม./วินาที}$$

3. การใช้แบบจำลองน้ำท่า (Runoff Models)

การคำนวณน้ำท่าจากปริมาณน้ำฝนสามารถทำได้โดยใช้แบบจำลองที่ซับซ้อนมากขึ้น โดยเฉพาะในพื้นที่ขนาดใหญ่หรือพื้นที่ที่มีลักษณะภูมิประเทศหลากหลาย ตัวอย่างของแบบจำลองที่นิยมใช้คือ:

• SCS Curve Number Method (SCS-CN): แบบจำลองนี้พัฒนาโดยหน่วยงานอนุรักษ์ดินและน้ำของสหรัฐอเมริกา ใช้สำหรับการคำนวณปริมาณน้ำท่าจากพื้นที่ขนาดใหญ่ โดยอิงตามค่าที่เรียกว่า Curve Number (CN) ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถในการซึมน้ำของดิน พืชพันธุ์ และการใช้ประโยชน์ที่ดิน
• SWMM (Storm Water Management Model): เป็นแบบจำลองที่ใช้ในการจัดการน้ำท่วมในพื้นที่เมือง โดยจำลองการไหลของน้ำฝนในเขตเมืองซึ่งมีการปูพื้นด้วยวัสดุที่ไม่สามารถซึมน้ำได้ เช่น คอนกรีตหรือแอสฟัลต์

4. ปัจจัยที่ส่งผลต่อปริมาณน้ำท่า

ปริมาณน้ำท่าที่เกิดขึ้นจากน้ำฝนไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝนเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ๆ เช่น:

• ความสามารถในการซึมของดิน: ดินที่มีความสามารถในการซึมน้ำสูง เช่น ดินทราย จะกักเก็บน้ำได้มาก ทำให้น้ำท่าที่เกิดขึ้นน้อย แต่ดินที่มีความสามารถในการซึมน้ำต่ำ เช่น ดินเหนียว จะมีน้ำท่าไหลบนพื้นดินมาก
• ลักษณะภูมิประเทศ: พื้นที่ที่มีความลาดชันมาก จะทำให้การไหลของน้ำท่าเกิดขึ้นเร็วกว่าในพื้นที่ที่ราบ
• การใช้ประโยชน์ที่ดิน: พื้นที่เมืองที่มีการสร้างอาคาร ถนน หรือพื้นที่ที่ปูพื้นด้วยคอนกรีต จะมีปริมาณน้ำท่าสูงกว่าในพื้นที่เกษตรหรือป่าไม้

5. การใช้ข้อมูลร่วมกับระบบเตือนภัยและการจัดการน้ำ

ข้อมูลการคำนวณน้ำท่าจากปริมาณน้ำฝนมีความสำคัญอย่างยิ่งในการจัดการน้ำและการออกแบบระบบระบายน้ำในเมือง นอกจากนี้ ยังสามารถใช้ในการพยากรณ์และเตือนภัยน้ำท่วมโดยเฉพาะในพื้นที่เสี่ยงน้ำท่วมได้อย่างแม่นยำ