การไหลลอดประตูระบายภายใต้อิทธิพลของน้ำขึ้นน้ำลง

Abstract

ศึกษาชลศาสตร์การไหลลอดบานประตูระบายแบบบานยกตรง ของเขื่อนปิดกั้นลำน้ำที่ป้องกันการรุกล้ำของน้ำเค็ม ในลำน้ำที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของน้ำขึ้นน้ำลง โดยศึกษาจากแบบจำลองกายภาพทางชลศาสตร์ ณ ห้องปฏิบัติการแบบจำลองชลศาสตร์และชายฝั่งทะเล ภาควิชาวิศวกรรมแหล่งน้ำ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เมื่อกำหนดให้อัตราการไหลและระยะการเปิดบานประตูระบายน้ำ รวมทั้งค่าแอมพลิจูดคลื่นเป็นตัวแปรชลศาสตร์การไหลที่ศึกษา แบบจำลองชลศาสตร์ในการวิจัยประกอบด้วย แบบจำลองทางน้ำ แอ่งน้ำขึ้นน้ำลง เครื่องกำเนิดน้ำขึ้นน้ำลง ชุดควบคุมอัตราการไหล รวมทั้งชุดเก็บบันทึกข้อมูล โดยแบบจำลองทางน้ำ สร้างขึ้นจากพลาสติกใส ขนาดความกว้าง 0.50 เมตร ยาว 18 เมตร สูง 0.20 เมตร กำหนดค่าอัตราการไหลในช่วงที่ศึกษามีค่าอยู่ระหว่าง 1-24 ลิตรต่อวินาที ระยะการเปิดบานประตูระบายน้ำ ตั้งแต่ 0.5-2.5 ซม. และค่าแอมพลิจูดคลื่นอยู่ในช่วง 0.49-1.25 ซม. สำหรับตัวแปรอื่นๆ กำหนดให้มีค่าคงที่ ประกอบด้วย คาบคลื่นและลักษณะทางกายภาพของแบบจำลอง สัมประสิทธิ์การไหลลอดบานประตูเป็นตัวแปรชลศาสตร์การไหลหลัก ที่ใช้ในการศึกษาเปรียบเทียบพฤติกรรมชลศาสตร์การไหลลอดบานประตู ภายใต้อิทธิพลน้ำขึ้นน้ำลงและการไหลแบบคงตัวที่ไม่อยู่ใต้อิทธิพลของน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งในกรณีการไหลที่ไม่อยู่ใต้อิทธิพลน้ำขึ้นน้ำลง ได้ศึกษาค่าสัมประสิทธิ์การไหล เพื่อทดสอบความถูกต้องของแบบจำลองโดยเปรียบเทียบกับผลการศึกษาที่ผ่านมา และจากผลการศึกษานี้พบว่า ค่าสัมประสิทธิ์การไหลลอดบานประตูสอดคล้องกับผลการศึกษาที่ผ่านมา สำหรับค่าสัมประสิทธิ์การไหลภายใต้อิทธิพลน้ำขึ้นน้ำลง จากผลการทดลองพบว่ามีค่าน้อยกว่าค่าสัมประสิทธิ์การไหล เมื่อไม่มีอิทธิพลของน้ำขึ้นน้ำลงโดยมีค่าอยู่ระหว่าง 0.1-0.45 มีช่วงความแตกต่างประมาณ 5%-60% ที่ระยะความแตกต่างระดับน้ำเหนือบานและท้ายบานเดียวกัน นอกจากนี้ยังพบว่า ค่าสัมประสิทธิ์อัตราการไหลที่ลดลงมีความสัมพันธ์กับค่าแอมพลิจูด และระยะยกบานประตู โดยพบว่าเมื่อค่าแอมพลิจูดคลื่น และระยะยกบานประตูสูงขึ้น ค่าความแตกต่างของของสัมประสิทธิ์การไหลยิ่งมากขึ้น