คำนวณการระบาย
เริ่มต้นจะต้องเข้าใจคำสองคำ คือ ความเร็วน้ำ และ อัตราการไหล แบบที่นักวิชาการในทีวีเขาเรียกกัน
คำแรก ความเร็วน้ำ ถ้าเป็นภาษาวิชาการวิชาฟิสิกส์ เดี๋ยวก็ต้องว่ากันว่าเป็นเวกเตอร์ แต่เอาเป็นว่าเราสนในแบบรวม ๆ ว่าน้ำมันไปเร็วแค่ไหน ก็จะเรียกง่าย ๆ ว่าอัตราเร็วก็ได้
สูตร อัตราเร็ว เท่ากับ ระยะทาง หารด้วย เวลา
เช่น สังเกตเห็นกิ่งไม้เบา ๆ ลอยไปกับน้ำได้ระยะ 6 เมตร ในเวลา 5 วินาที ก็แสดงว่าน้ำไหลเร็วเท่ากับ 6 / 5 = 1.2 เมตรต่อวินาที
ทำเช่นนี้เราก็สามารถเป็นนักสังเกตน้ำได้แล้ว แต่จะเหมาไปว่าน้ำในลำคลองหรือแม่น้ำที่เราสังเกตนั้นมันไหลเท่าที่เราสังเกต แท้ที่จริง น้ำลึกลงไปนิดนึงมันจะไหลเร็วกว่า แต่จะค่อย ๆ ลดลงไปเมื่อมันลึกขึ้น ดูลักษณะความเร็วที่แปรไปตามระดับความลึก
นอกจากนี้ในลำคลองธรรมชาติก็จะไหลช้ากว่าน้ำในลำรางคอนเกรีต
และน้ำในลำรางคอนกรีตแบบเปิดกว้าง ๆ ก็จะไหลเร็วว่าแบบแคบ ๆ และถ้าท่อระบายมันเอียงมากมันก็ไหลเร็วขึ้น
ก็จะเห็นว่ามันขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ก็ได้มีนักวิชาการ ชื่อ แมนนิ่ง (Manning) ก็ได้ทำการศึกษาจนได้เป็นสูตรยาว ๆ ดังนี้
โดยที่
S คือ ค่าความชันของท่อ ลำราง ลำคลอง เช่นว่า = 1:250 (หมายความว่า ค่าความสูงของดินจะต่างกัน 1 เมตร เมื่อเดินออกไปไกลอีก 250 เมตร ตามแนวความลาดชันนั้น)
n คือ สัมประสิทธิ์ความเรียบของผิว
R คือ รัศมีขอบเปียก = A/P
และ A คือ พื้นที่หน้าตัดการระบาย
P คือ ความยาวขอบเปียก (ส่วนที่เปียกน้ำ)
2/3 คือ ยกกำลัง 2/3 และ 1/2 คือ ยกกำลัง 1/2 หรือ รากที่สอง
ก็เลยมีการทดสอบและได้ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของผิวต่าง ๆ บางส่วนตามตาราง
สภาพพื้นผิว | ค่าสัมประสิทธิ์ |
ทางน้ำขุดใหม่ | 0.018 |
ทางน้ำขุดเก่ามีวัชพืช | 0.035 |
ลำน้ำบนที่ราบสะอาด | 0.030 |
พื้นที่น้ำท่วมหย้ายาว | 0.035 |
ทางน้ำดาดผิวคอนกรีตโบกปูนขรุขระ | 0.015 |
ท่อคอนกรีตไม่เต็มท่อ ตรง ตะกอนไหลดี | 0.011 |
ที่มา ตำรา วิศวกรรมชลศาสตร์ รศ กีรติ ลีวัจนกุล
จะลองจินตนาการว่ากำลังเล่นสไลด์เดอร์ในสวนน้ำ ยิ่งมันสูงมันเอียงมันก็ลงมาเร็ว แต่ถ้ารางนั้นไม่มีน้ำเราก็ไม่ไหลลงมา หรือ ร้อนก้นมากเพราะความเสียดทาน หรือ ถ้าหากรางนั้นเป็นคอนกรีตหยาบก็ยิ่งแล้วใหญ่ ไหลยากแสบก้น แต่ถ้าเป็นคอนกรีตเรียบ ๆ ก็ค่อยๆ ดีหน่อย หากเป็นรางแบบมีกอหญ้าตะปุ่มตะป่ำก็ยิ่งไหลยาก
ตัวอย่างที่ 1 คำนวณน้ำไหลในท่อกลมรัศมี 1 เมตร ความชัน 1:500 ปลายจมด้านเข้าด้านเดียว จงคำนวณอัตราการไหล
จบตอนแรกไว้แค่นี้ก่อนนะครับก่อน ไว้เฉลยเร็ว ๆ นี้