Print
Hits: 2454

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