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

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