โค้งกฎการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำ

1. โค้งกฎการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำโค้งกฎการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำ (Reservoir Operation Rule Curves)

2. 1.บทนำ ด้วยความที่ไม่แน่นอนของปริมาณน้ำในลำน้ำธรรมชาติซึ่งจะผันแปรตามเวลา(Temporal)และสถานที่(Spatial) เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดความไม่สอดคล้องกับความต้องการน้ำของผู้ใช้น้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูฝนจะมีปริมาณน้ำในลำน้ำมากเกินความต้องการ และในฤดูแล้งจะมรปริมาณน้ำน้อยกว่าความต้องการจึงทำให้เกิดการขาดน้ำ ดังนั้นมนุษย์จึงคิดที่จะแก้ปัญหานี้ด้วยการควบคุมปริมาณน้ำในลำน้ำธรรมชาติให้เก็บกักปริมาณน้ำส่วนที่เกินความต้องการในฤดูฝนสำหรับไว้ใช้ในฤดูแล้ง และสามารถลดขนาดของการเกิดน้ำท่วมด้วยการพัฒนาการสส่งน้ำเป็นสำคัญ

3. 2.อ่างเก็บน้ำ อ่างเก็บน้ำ คือ กลไกที่มนุษย์สร้างขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่ควบคุมปริมาณน้ำที่ไหลตามลำน้ำธรรมชาติ เพื่อวัตถุประสงค์อย่างใดอย่างหนึ่ง(single purpose reservoir) หรือเพื่อหลายอย่าง(multipurpose reservoir) อ่างเก็บน้ำประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วนคือ (วราวุธ,2539) 1. ตัวอ่างเก็บน้ำ(reservoir) 2. ทางระบายน้ำล้น(spillway) 3. อาคารทางออก(outlet works)

4. ภาพที่ 1 การแบ่งปริมาตรอ่างเก็บน้ำ

5. 3.ประเภทของอ่างเก็บน้ำตามวัตถุประสงค์ของการใช้น้ำ3.ประเภทของอ่างเก็บน้ำตามวัตถุประสงค์ของการใช้น้ำ แบ่งเป็น 2 ประเภทคือ 3.1 อ่างเก็บน้ำเอกประสงค์(single purpose reservoir) เป็นอ่างเก็บน้ำเพื่อทำหน้าที่เก็บน้ำไว้ใช้สำหรับวัตถุประสงค์อย่างใดอย่างหนึ่ง เช่น เพื่อการเกษตร เพื่อการอุปโภคบริโภค หรือเพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งการบริหารจัดการน้ำในอ่างเก็บน้ำจะง่ายที่สุด 3.2 อ่างเก็บน้ำเอนกประสงค์(multipurpose reservoir) เป็นอ่างเก็บน้ำที่ทำหน้าที่เก็บน้ำไว้ใช้สำหรับหลายวัตถุประสงค์พร้อมกันเช่น การเกษตร อุปโภค-บริโภค การอุตสาหกรรม การคมนาคม ดังนั้นการบริหารจัดการน้ำย่อมมีความสลับซับซ้อนและยุ่งยากมากกว่าอ่างเก็บน้ำเอกประสงค์

6. 4.กฎการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำ(reservoir operation rule) 4.1 กฎการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำ (reservoir operation rule) หมายถึง การเก็บกักน้ำในอ่างเก็บน้ำและการส่งน้ำจากอ่างเก็บน้ำเพื่อวัตถุประสงค์ต่าง โดยมีการวางแผนล่วงหน้าว่าควรจะเก็บกักและส่งน้ำจากอ่างเก็บน้ำในแต่ละช่วงเวลาเป็นปริมาณเท่าใด และมีการปฏิบัติการตามแผนที่วางไว้ตราบเท่าที่สภาพในอนาคตเป็นไปตามที่คาดคะเนไว้ในตอนวางแผน การปฏิบัติการปฏิบัติการอาจต่างจากแผนที่วางไว้เพื่อลดสภาวะการขาดแคลนน้ำหรือน้ำที่ไหลล้นอ่าง(วราวุธ,2538)

7. 4.2 กฎการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำ (reservoir operation rule) เป็นเครื่องมือที่เป็นประโยชน์ต่อการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำซึ่งมีหลายแบบ แต่ละแบบจะบอกปริมาณน้ำที่ต้องปล่อยจากอ่างเก็บน้ำหรือไม่ก็บอกปริมาณน้ำที่ต้องการเก็บกักในอ่างเก็บน้ำในช่วงเวลาต่างๆ ของปีซึ่งเรียกว่าโค้งกฎการปฏิบัติงาน(rule curve)(วราวุธ,2539) หนึ่งในจำนวนที่มากมายของเครื่องมือที่มีประโยชน์ต่อการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำคือ โค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำ (reservoir operation rule curve) 4.3 โค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำ (reservoir operation rule curve) หรือบางครั้งเรียกว่าโค้งแนวปฏิบัติ(guide curves)ซึ่งจะได้จากการวิเคราะห์ข้อมูลทางอุทกวิทยาในอดีต(historical data)ซึ่งมีเงื่อนไขต่างๆ กันร่วมกับความต้องการน้ำ

8. 5. หลักและวิธีการพัฒนาโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำ 5.1 หลักในการพัฒนาโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำ คือ ในช่วงฤดูฝนจะพร่องน้ำจากอ่างเก็บน้ำในแต่ละช่วงเวลาที่กำหนดในปริมาณเท่าใด เพื่อให้มีปริมาตรว่าสำหรับรับปริมาณน้ำหลากที่จะไหลเข้าอ่างเก็บน้ำโดยไม่เกิดการไหลล้นอ่างซึ่งจะก่อให้เกิดอุทกภัยด้านท้ายอ่างเก็บน้ำ และในขณะเดียวกันต้องรักษาปริมาณน้ำไว้ในอ่างสำหรับใช้ในฤดูแล้ง ซึ่งเส้นโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำ เส้นนี้เรียกว่า “Upper Rule Curve” (URC) และในช่วงฤดูแล้งจะรักษาปริมาณน้ำไว้ในอ่างเก็บน้ำในแต่ละช่วงเวลาที่กำหนดไว้เท่าใด จึงจะลดความเสี่ยงต่อการเกิดน้ำแห้งอ่างเก็บน้ำซึ่งโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำ เส้นนี้เรียกว่า “Lower Rule Curve ” (LRC)

9. 5.2 วิธีการพัฒนาโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำ วิธีการพัฒนาโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำ สามารถหาได้ด้วยแบบจำลองที่ใช้กระบวนการของการจำลอง (simulation) และแบบจำลองที่ใช้กระบวนการของการหาคำตอบที่ดีที่สุด(optimization)

10. 5.2.1 Simulation เป็นกระบวนการจำลองเพื่อศึกษาพฤติกรรมของระบบ จากกฏการจัดการและควบคุม ซึ่งในการพัฒนาโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำที่ใช้วิธีนี้ได้แก่ 1. การวิเคราะห์ระบบอ่างเก็บน้ำสำหรับการเก็บกักน้ำ (reservoir System Analysis for Conservation) ซึ่งสามารถนำผลการวิเคราะห์มาสร้างโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำได้ โดยทั่วไปก็คือโปรแกรม HEC-3 2. Vacancy-Minimum Storage Requirements Rule Curve จะอาศัยแนวคิดที่ว่า ปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำจะเต็มอ่างพอดีเมื่อสิ้นฤดูฝน ในขณะเดียวกันเมื่อสิ้นสุดฤดูแล้งปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำจะแห้งอ่างเก็บน้ำพอดี

11. ภาพที่ 2 การพร่องน้ำในช่วงเริ่มต้นฤดูฝน

12. ภาพที่ 3 การสำรองน้ำในช่วงฤดูแล้ง

13. 3. Standard Operation Policy เป็นเกณฑ์ที่ค่อนข้างง่าย โดยจะปล่อยน้ำให้เป็นไปตามความต้องการทุกๆ ช่วงเวลา ดังนั้นหากปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำมีไม่เพียงพอกับความต้องการระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำก็จะลดลงเรื่อยๆ ขณะเดียวกันในช่วงฤดูฝนที่มีน้ำมากระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำก็จะเพิ่มสูงขึ้นจนกระทั่งปล่อยน้ำให้ไหลล้นอ่างเก็บน้ำต่อไป เกณฑ์การปฏิบัติงานวิธีนี้มีความเหมาะสมในการลดปริมาณการขาดน้ำทั้งหมด(Total Deficit)ในช่วงเวลาพิจารณา

14. 4.Probability Based Rule Curve เป็นวิธีที่อาศัยหลักการพื้นฐานของความน่าจะเป็นมาช่วยในการวิเคราะห์ “Upper Rule Curve” (URC) คือระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำมากที่สุดที่ทำให้ความเสี่ยงต่อการที่อ่างมีปริมาตรไม่พอที่จะรับน้ำนองอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ “Lower Rule Curve ” (LRC) คือระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ควรรักษาไว้เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงต่อการเกิดน้ำแห้งของอ่างเก็บน้ำหรือเสี่ยงต่อการขาดแคลนน้ำในอนาคตที่อยู่ในเกณฑ์ยอมรับได้

15. 5.2.1 Optimization Optimization เป็นกระบวนการหาคำตอบที่ดีที่สุดจากการจัดการตามวัตถุประสงค์(objectives)และข้อจำกัด(constraints)ซึ่งเป็นการจำลองที่เหมาะสมที่สุด ทั้งนี้เพราะสามารถหาคำตอบที่ดีสุดได้ตามวัตถุประสงค์และข้อจำกัดต่างๆ แต่อย่างไรก็ตามการใช้วิธีนี้จำเป็นต้องจำลองระบบเสียก่อนซึ่งในการพัฒนาโค้งของกฎการปฏิบัติการอ่างเก็บน้ำที่ใช้วิธีนี้ได้แก่ 1. Chance- Constrained Model with Linear Decision Rule เป็นการพัฒนากฎการปฏิบัติงานอ่างเก็บน้ำด้วยแบบจำลอง โอกาส-ข้อจำกัด ร่วมกับกฎการตัดสินใจเชิงเส้น