1. 2.idi.rid.go.th/training/2558/Volume 13.pdf · 1 วัน 2) คํานวณหาค ่าปริมาณน้ําผ่าน อาคารชลประทาน

คมอปฏบตงาน ดานจดสรรนา 13 - 1

กรมชลประทาน งานเพอแผนดนกรมชลประทาน งานเพอแผนดนไทยไทย

เลมท

13

คมอการปฏบตงาน คมอการคานวณปรมาณนาผานอาคารชลประทาน

1. วตถประสงค เพอเสนอแนะสตรทนาไปใชในการคานวณปรมาณนาผานอาคารชลประทานทกอสรางเสรจแลวใหถกตอง ใกลเคยงกบความเปนจรงมากทสด และเปนวธทไมยงยากซบซอนเหมาะสาหรบนาไปใชในการปฏบตในสนาม 2. ขอบเขต คมอการปฏบตน เสนอแนะสตรทใชในการคานวณปรมาณนาผานอาคารชลประทานประเภทตาง ๆ อาท อาคารบงคบนาปากคลองสงนาอาคารในระบบชลประทาน อาคารวดนา ซงมลกษณะการไหลแบบอสระ และแบบจม 3. คาจากดความ 3.1 ปตร.ปากคลองสงนา (Main Head Regulator) คอ อาคารทสรางทปากคลองสงนาไมวาจะเปนคลองสงนาสายใหญ คลองซอยหรอคลองแยกซอย จดประสงค เพอบงคบและควบคมปรมาณใหไหลเขาคลองสงนา อาคารชนดนมทงแบบบานตรง และแบบบานโคง 3.2 อาคารทดนา (Check Structure) คอ อาคารทสรางขนในคลองสงนาเพอยกระดบนา และ/หรอควบคมปรมาณนา 3.3 อาคารนาตกทดนา (Check Drop Structure) คอ อาคารทสรางขนในคลองสงนาเพอยกระดบนาและ/หรอควบคมปรมาณนาและปลอยใหนาตกลงไปสคลองดานทายนาทมระดบตากวา 3.4 อาคารนาตก (Drop Structure) คออาคารในคลองชลประทานทมระดบธรณ (พนอาคาร) ลดลงทนทเพอลดระดบผวนา 3.5 ฝาย (Weir) คอ อาคารทดนาประเภทหนง สรางขนทางตนนาของลานาธรรมชาต ทาหนาททดนาทไหลมาตามลานา ใหมระดบสงจนสามารถไหลเขาคลองสงนาไดตามปรมาณทตองการและจะตองมความยาวมากพอทจะใหนาทไหลมาในฤดฝนผานฝายไปไดอยางปลอดภยโดยไมทาใหเกดนาทวมตลงสองฝงลานาดานเหนอฝายมากเกนไป 3.6 สะพานนา (Flume) คอ รางนาทจดทาขนเพอนานาผานพนททไมเหมาะสมในการสรางคลองมทงชนดวางบนพนดนและวางบนตอมอ 3.7 อาคารจายนาแบบความตางระดบนาคงท (Constant Head Orifice Turnout) คออาคารทใชทงควบคมและวดปรมาณนาจากคลองสงนาสายหลกไปยงคลองสงนาสายซอยหรอคสงนาประกอบดวยบาน 2 ชดโดยชดแรก (เหนอนา) ทาหนาทปรบขนาดพนทชองเปด (Orifice) ใหไดปรมาณนาตามทตองการและบานชดท 2 (อยถดจากชดแรกไปทางทายนา) ทาหนาทควบคมใหความตางของระดบนาดานเหนอนากบทายนามคาคงทตามทกาหนด (ประเทศไทยมกจะเปน 8 หรอ 10 เซนตเมตร) นยมเรยกยอๆวา C.H.O Turnout 3.8 การไหลแบบอสระ (Free Flow) คอ การไหลของนาผานอาคารชลประทานทระดบนาดานทายไมมอทธพลตอการไหล 3.9 การไหลแบบจม (Submerged Flow) คอ การไหลของนาผานอาคารชลประทานทระดบนาดานทายมอทธพลตอการไหล

Work Manual 13 - 2

กรมชลประทาน กรมชลประทาน งานเพอแผนดนงานเพอแผนดนไทยไทย

เลมท

13

4. หนาทความรบผดชอบ หวหนาฝายจดสรรนาและปรบปรงระบบชลประทาน (ฝจน.คป./ฝจน.คบ.) วางแผน ตดตามและจดทารายงานผลการคานวณปรมาณนาผานอาคารชลประทานตางๆ ของโครงการชลประทาน/โครงการสงนาและบารงรกษา 5. ผงกระบวนการ

ลาดบ ผงกระบวนการ ระยะเวลาดาเนนการ

รายละเอยดงาน ผรบผดชอบ

1.

1 วน 1) รวบรวมขอมลอาคารชลประทาน คาตวแปรทางชลศาสตรตางๆ ตามชนดของอาคาร

- ฝจน.คป. / ฝจน.คบ.

2.

1 วน 2) คานวณหาคาปรมาณนาผานอาคารชลประทาน

- ฝจน.คป. / ฝจน.คบ.

3.

1 วน 3) วเคราะหผลและสรปรายงาน - ฝจน.ค. / ฝจน.คบ.

6. ขนตอนการปฏบตงาน 6.1 รวบรวมขอมลอาคารชลประทาน ตามชนดของอาคาร เพอนามาแทนคาในสตรการคานวณ เชน ความยาวของสนฝายความลกของนาเหนอสนฝาย สมประสทธการไหลของนาเปนตน 6.2 คานวณหาคาปรมาณนาเลอกใชสตรการคานวณใหตรงกบชนดของอาคารและลกษณะการไหล แลวแทนคาตวแปรลงในสตรกจะไดคาปรมาณนาผานอาคาร 6.3 วเคราะหผลและสรปรายงาน

รวบรวมขอมล

คานวณหาคาปรมาณนา ผานอาคารชลประทาน

สนสดกระบวนการ



เลมท

13

ตารางสตรคานวณหาคาปรมาณนาของอาคารชลประทานชนดตางๆ

1) อาคารปากคลองสงนา

ประเภทอาคาร ชออาคาร ชนด กรณ Q ลบ.ม./วนาท

อาคารปากคลองสงนา ปตร.ปากคลองสงนา (Main Head Regulator) บานตรง (Slide Gate) Free Flow Q = CLh

Submerged Flow Q = CA

บานโคง (Radial or Tainter Gate) Free Flow Q = CLh

Submerged Flow Q = CA

2) อาคารในระบบชลประทาน

ประเภทอาคาร ชออาคาร ชนด กรณ Q ลบ.ม./วนาท

อาคารควบคมนาทอสงนาเขานา ทอสงนาเขานา (Sluice Gate) Sluice Gate Free Flow

(FTO) Submerged Flow

ทอสงนาเขานา (Buffled Distribution) Buffled Distribution Free Flow

Submerged Flow

ทอสงนาเขานา (Stop Log) Stop Log - Q = CLH3/2

อาคารรบนาปากค บานเดยว (ทอสเหลยม) - Q = CA

บานเดยว (ทอกลม) - Q = CA

Constant Head Orifice - C.H.O. ความตางระดบคงท - Q = CA

อาคารนาตก แบบกาแพงตง(Vertical Drop) - - Q = CL (H + (V2/2g))3/2

แบบพนเอยง - - Q = CLH3/2

แบบทอเอยง (Pipe Drop Structure) - - Q = (¶D2V)/4

อาคารทงนา แบบ Side Channal Spillway - - Q = 1.84 LCH3/2

3) อาคารวดนา

ประเภทอาคาร ชออาคาร กรณ Q ลบ.ม./วนาท Q ลตร/วนาท

ฝาย ฝายสเหลยมผนผาแบบไมบบขาง (Suppressed Rectangular Weir) กรณทไมคดความเรวกอนถงอาคาร - Q = 0.01838 L H3/2

กรณทคดความเรวกอนถงอาคาร - Q = 0.01838

ฝายสเหลยมผนผาแบบบบขาง (Contracted Rectangular Weir) กรณทไมคดความเรวกอนถงอาคาร - Q = 0.01838 H3/2 (L-0.2H)

กรณทคดความเรวกอนถงอาคาร - Q = 0.01838

ฝายสเหลยมคางหม (Cipolletti or Trapezoidal Weir) กรณทไมคดความเรวกอนถงอาคาร - Q = 0.01859 L H3/2

กรณทคดความเรวกอนถงอาคาร - Q = 0.01859 L (H+1.5h)3/2

ฝายสามเหลยม (Triangular or 900 V-Notch Weir) - - Q = 2.49 H2.48

ฝายทดนา(Diversion Weir) แบบ Ogee Crest ทไมมการควบคม Q = 0.5522 CLe He3/2

ฝายปากเปด (Duck Bill Weir) - -

ฝายสนกวาง - - Q = cd [bc yc + z y2c ] [2g(H1 - yc )]

1/2

รางวดนา รางวดนาแบบ Parshall Flume Free Flow Qf = CHan1

Submerged Flow QS =( C1(Ha - Hb)n1) / ((-(logS + C2))

n2)

รางวดนาแบบ Cutthroat Flume Free Flow Qf = CfHunf

Submerged Flow QS =(Cs(HU - HD)nf)/(-(logS))ns

{ }3/2 3/2(H + h) - h

{ }3/2 3/2(H + h) - h ( )L - 0 .2 H

2gy1

2gh

2gy1

2gh

s oQ=C .L.G 2gh

Δ2g h

Δ2g h

Δ2g h

d oQ=C .L.G 2gh

s oQ=C .L.G 2gh

d oQ=C .L.G 2gh

3/2Q = C .L. 2g .Hd

Work Manual 13 - 4


เลมท

13

7. มาตรฐานงาน - ใชคาตวแปรตางๆ ไดอยางถกตอง - คาสมประสทธการไหลของนาควรมาจากการสอบเทยบอาคาร - ใชสตรถกตองตามชนดของอาคารและลกษณะการไหลของนา 8. ระบบตดตามและประเมนผล ตดตามการหาคาปรมาณนาผานอาคารเปนรายสปดาหฝายจดสรรนาและปรบปรงระบบชลประทาน (ฝจน.คป./ฝจน.คบ.) เปนผรายงานผล สภาพปญหาและอปสรรค เพอเปนแนวทางปรบปรงการวางแผนและแนวทางการปฏบตในครงตอไป 9. เอกสารอางอง กรมชลประทาน, 2551, อภธานศพทเทคนคดานการชลประทานและการระบายนา. กรมชลประทาน

กรงเทพฯ. ฝายพฒนาการใชนาชลประทาน, 2542, คมอการใชอาคารชลประทาน. สานกอทกวทยาและบรหารนา กรม

ชลประทาน กรงเทพฯ. พงศพชญ ยอดยง, 2553, คมอการใชอาคารชลประทานในแบบจาลองทางกายภาพของระบบคลองสงนา

(Physical Model): TCP/THA/310/CA. กรงเทพฯ สนต ทองพานก, 2533, การวดนาชลประทาน.ภาควชาวศวกรรมชลประทาน คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร นครปฐม. สวฒนา จตตลดการ, 2544, อาคารชลศาสตร. ภาควชาวศวกรรมทรพยากรนา คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร กรงเทพฯ. 10. แบบฟอรมทใช -



เลมท

13

ภาคผนวก ก. สตรคานวณปรมาณนาผานอาคารชลประทาน

ชนดตางๆ

Work Manual 13 - 6


เลมท

13

เมตร

เมตร

เมตร

ลบ.ม./วนาท

โดยท

ตารางเมตร

เมตร

เมตร

เมตร

เมตร

เมตร

ลบ.ม./วนาทQ คอ ปรมาณการไหลของนา

ประตระบายปากคลองสงนาสายใหญMain Head Regulator

ชนดบานตรง (Slide Gate)กรณเปน Free Flow

C คอ สมประสทธการไหลของนา (Discharge Coefficient)

L คอ ความกวางทงหมดของบาน ปตร.

h คอ ความสงทเปดบาน ปตร.

y1 คอ ความลกของนาหนา ปตร.

g คอ คาแรงโนมถวงของโลก = 9.81 เมตร/วนาท2

กรณเปน Submerged Flow

Q คอ ปรมาณการไหลของนา



h คอ ผลตางระหวางความลกดานเหนอนาและทายนา = y1 - hS

y1 คอ ความลกของนาเหนอนา ปตร.

A คอ พนททนาไหลผานบาน ปตร. = G0L

G0 คอ ความสงทเปดบาน ปตร.

hS คอ ความลกของนาดานทายนา


1Q = CLh 2gy

Q = CA 2gh



เลมท

13

เมตร

เมตร

เมตร


โดยท


เมตร

เมตร

เมตร

เมตร

เมตร



A คอ พนททนาไหลผานบาน ปตร. = G0L

G0 คอ ความสงทเปดบาน ปตร.

y1 คอ ความลกของนาหนา ปตร.


h คอ ผลตางระหวางความลกดานเหนอนาและทายนา = y1 - hS


ประตระบายปากคลองสงนาสายใหญMain Head Regulator

ชนดบานโคง (Radial or Tainter Gate)กรณเปน Free Flow


hS คอ ความลกของนาดานทายนา

y1 คอ ความลกของนาเหนอนา ปตร.


Q คอ ปรมาณการไหลของนาg คอ คาแรงโนมถวงของโลก = 9.81 เมตร/วนาท2

r คอ รศมของบานโคง (เมตร)

กรณเปน Submerged Flow


h คอ ความสงทเปดบาน ปตร.

1Q = CLh 2gy

Q = CA 2gh

Work Manual 13 - 8


เลมท

13

โดยท Cd เปนสมประสทธการไหลผานอาคารชลศาสตรแบบ Free Flow

เมตร

เมตร รทก.


เมตร

เมตร

เมตร


ทอสงนาเขานา (Sluice Gate )

กรณ Free Flow

Go เปนระยะเปดบาน

Us เปนระดบนาดานเหนอนา

Ds เปนระดบนาดานทายนา

Y = Us – ระดบธรณประต

h = Y – 0.60Go

L เปนความกวางชองเปด

g เปนคาคงทแรงโนมถวงของโลก = 9.81 เมตร/วนาท2

Q เปนอตราการไหลของนาผานอาคาร

d oQ = C .L.G 2gh



เลมท

13

โดยท

เมตร



เมตร

เมตร

เมตร

ลบ.ม./วนาทQ เปนอตราการไหลของนาผานอาคาร


กรณ Submerged Flow

Cs เปนสมประสทธการไหลผานอาคารชลศาสตรแบบ Submerged Flow

ซงขนอยกบ H และ Go





H = Ds – ระดบธรณประต

h = Us – Ds

s oQ = C .L.G 2gh

Work Manual 13 - 10


เลมท

13



เลมท

13

เมตร



เมตร

เมตร

เมตร


โดยท

Q เปนอตราการไหลของนาผานอาคาร

Cs เปนสมประสทธการไหลผานอาคารชลศาสตรแบบ Submerged Flow

ซงขนอยกบ H และ Go


กรณ Submerged Flow





H = Ds – ระดบธรณประต

h = Us – Ds

s oQ = C .L.G 2gh

Work Manual 13 - 12


เลมท

13



เลมท

13

โดยท ตารางเมตร

เมตร

เมตร

y1 คอระดบนาดานหนาอาคาร เมตร

เมตร


อาคารรบนาปากคชนดบานเดยว

ปรมาณนาไหลผานอาคาร


∆h คอ ผลตางของระดบนาดานหนาและทายอาคาร (เมตร)

สาหรบทอสเหลยม

A คอ พนทหนาตดทนาไหลผานชองบานเปด

G0 คอ ระยะเปดบาน

W คอ ความกวางของชองนาผาน

hS คอ ระดบนาทายอาคาร

Q คอ ปรมาณนาไหลผานอาคาร

A = G0W

C คอ สมประสทธการไหลของนา มคาอยระหวาง 0.6 ถง 0.7

Q = CA 2g h

Work Manual 13 - 14


เลมท

13

โดยท ตารางเมตร

เมตร

องศา

องศา

เมตร

y1 คอระดบนาดานหนาอาคาร เมตร

เมตร



∆h คอ ผลตางของระดบนาดานหนาและทายอาคาร (เมตร)

=

G0 คอ ระยะเปดบาน

C คอ สมประสทธการไหลของนา มคาอยระหวาง 0.6 ถง 0.7

= sin-1 ((G0 - R)/R)1

hS คอ ระดบนาทายอาคาร

Q คอ ปรมาณนาไหลผานอาคาร

ปรมาณนาไหลผานอาคาร สาหรบทอกลม

A =

A คอ พนทหนาตดทนาไหลผานชองบานเปด

R คอ รศมภายในของทอกลม

( )θ θπ

360 - sin+2 2360 R 2R

227

= 2(90- )1

Q = CA 2gh



เลมท

13

โดยท


เมตร

เมตร

เมตร

เมตร

เมตร

ลบ.ม./วนาทQ คอ ปรมาณนาไหลผานอาคาร

อาคารรบนาปากคชนดความตางระดบนาคงทConstant Head Orifice - C.H.O.

ปรมาณนาไหลผานอาคาร

C คอ สมประสทธการไหลของนาผานOrifice Gate

ระยะเกลยวทงหมดเหนอเพลา

A คอ พนทสวนของ Orifice ทเปดใหนาเขา = W x Y

W คอ ความกวางจรงของ Orifice Gate

Y คอ ความสงของขอบลางบานประตเหนอระดบธรณประต


X0 คอ ระยะเกลยวเหนอเพลา

∆h คอ ความแตกตางของระดบนาหนาและทาย Orifice Gate ทวไปใช 0.06 เมตร

Q = CA 2gh

Work Manual 13 - 16


เลมท

13

โดยท

เมตร

เมตร/วนาท

เมตร


อาคารนาตกแบบกาแพงตง

Vertical Drop

ปรมาณนาทยอมใหไหลผานกาแพง Wing Wall หรอ Side Wall

Q = CL (H + (Va2/2g))3/2

Q คอ อตราการไหลของนาขามกาแพง

C คอ สมประสทธการไหลของนาผาน แนะนาใช 1.822

L คอ ความยาวรวมของกาแพง

Va คอ ความเรวของนาเฉลยดานเหนอนา


H คอความสงของนาททวม Sidewalls



เลมท

13

โดยท

เมตร

เมตร


H คอ ความสงของนาททวม Sidewalls

ปรมาณนาทไหลผาน Overflow Discharge, Q = CLH3/2

C คอ สมประสทธการไหลของนาผาน แนะนาใช 1.822

L คอ ความยาวรวมของ Sidewalls รวมกบความกวางของ Check

อาคารนาตกแบบพนเอยง

Q คอ ปรมาณนาไหลผาน Overflow Discharge

Work Manual 13 - 18


เลมท

13

โดยท เมตร

เมตร/วนาท

< 1.00 เมตร/วนาท สาหรบ Earth Outlet Transition

ลบ.ม./วนาทQ คอ ปรมาณนาไหลผานทอ

< 1.50 เมตร/วนาท สาหรบ Concrete Outlet Transition

ความเรวของนาสงสดในกรณทไหลเตมทอ

Pipe Drop with Stilling Pool

อาคารนาตกแบบทอเอยงPipe Drop Structure

ปรมาณนาไหลผานทอ

D คอ ขนาดเสนผาศนยกลางของทอ

V คอ ความเรวของนาในกรณนาไหลเตมทอ (ไมเกน Vmax)

1 2Q = D V4



เลมท

13

โดยท เมตร

เมตร


อาคารทงนาแบบ Side Channel Spillway

ปรมาณการไหลของนาผานสน Spillway

Q = 1.84 LCH3/2

Q คอ ปรมาณการไหลของนาผานสน Spillway

LC คอ ความยาวของ Creast

H คอ ความสงของ Head เหนอ Spillway Crest

Work Manual 13 - 20


เลมท

13

โดยท เซนตเมตร

เซนตเมตร

ลตร/วนาท

หรอ ลบ.ม./วนาท

โดยท เซนตเมตร/วนาท






Q = 0.01838 L((H+h)3/2-h3/2) โดยท h = V2/2gกรณทคดความเรวกอนถงอาคาร (Velocity of Approach)


กรณทไมคดความเรวกอนถงอาคาร (Velocity of Approach)

Q = 0.01838 LH3/2

ฝายสเหลยมผนผาแบบไมบบขาง(Suppressed Rectangular Weir)

h คอ เฮดความเรว

H คอ ความลกของนาเหนอสนฝาย

L คอ ความยาวของสนฝายทนาลน




g คอ ความเรงเนองจากแรงดงดดของโลก = 9.81 เมตร/วนาท2

V คอ ความเรวเฉลยของกระแสนาหนาฝาย



เลมท

13












ฝายสเหลยมผนผาแบบบบขาง Contracted Rectangular Weir

กรณทคดความเรวกอนถงอาคาร (Velocity of Approach)

โดยท h = V2/2g

Q = 0.01838 H3/2 (L - 0.2H)

กรณทไมคดความเรวกอนถงอาคาร (Velocity of Approach)









Q = 0.01838 L((H+h)3/2-h3/2)(L - 0.2H)

Work Manual 13 - 22


เลมท

13


















ฝายสเหลยมคางหมCipolletti or Trapezoidal Weir

Q = 0.01859 L(H + 1.5h)3/2 โดยท h = V2/2gกรณทคดความเรวกอนถงอาคาร (Velocity of Approach)

กรณทไมคดความเรวกอนถงอาคาร (Velocity of Approach)Q = 0.01859 LH3/2





เลมท

13




ฝายสามเหลยมTriangular or 90๐ V-Notch Weir

Q = 0.0138 H2.5



Work Manual 13 - 24


เลมท

13

โดยท

เมตร

เมตร

ลบ.ม./วนาทQ คอ อตราการไหลของนาผานฝาย

C คอ คาสมประสทธการไหลของนาขามสนฝาย ซงจะมคาแปรไปตามความสงของฝาย รปรางของฝาย และลาดดานหนาของตวฝายตลอดจนระดบนาดานทายฝายดวย

Le คอ ความยาวประสทธผลของ Crest

He คอ Head ทงหมดบน Crest ซงรวมถง Velocity Head ททางเขา Ha ดวย

ฝายทดนาDiversion Weir

ปรมาณการไหลของนาขามสนฝายทดนาแบบ Ogee Crest ทไมมการควบคม

Q = 0.5522 CLe He3/2



เลมท

13

Work Manual 13 - 26


เลมท

13

โดยท

เมตร

เมตร

เมตร


bc เปนความกวางของสนฝายหรอหนาตดควบคมซงตงฉากกบทศทางการไหล


ฝายสนกวาง

Q = cd [bc yc + z y2c ] [2g(H1 - yc )]

1/2

Q คอ อตราการไหลของนาผานฝาย

cd เปนคาสมประสทธการไหลขนอยกบคา H1 และ L

yc เปนความลกของนาทหนาตดควบคมบนสนฝายหรอความลกวกฤต

H1 เปนคาความลกของนาดานเหนอนาจากระดบธรณประต

z เปนคาทไดจากสดสวนความลาดเทของหนาตดฝาย



เลมท

13

Work Manual 13 - 28


เลมท

13



เลมท

13

1. 2.idi.rid.go.th/training/2558/Volume 13.pdf · 1 วัน 2) คํานวณหาค ่าปริมาณน้ําผ่าน อาคารชลประทาน

Documents