ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Canal/Headrace Channel Design)

 

ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Canal/Headrace Channel Design)

ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Canal/Headrace Channel Design)

📐 Design of Headrace Channels for Run-of-River Hydropower Systems

ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Headrace Channel) ແມ່ນຫົວໃຈສຳຄັນຂອງລະບົບໄຟຟ້ານ້ຳຕົກແບບ Run-of-River (ROR). ມັນເປັນສື່ກາງທີ່ນຳນ້ຳຈາກອ່າງດັກຕະກອນ ຫຼື ປະຕູຮັບນ້ຳ (Intake) ໄປຍັງຖັງພັກນ້ຳ (Forebay) ແລະ ທໍ່ສົ່ງນ້ຳແຮງດັນ (Penstock). ການອອກແບບທີ່ດີ ຕ້ອງຮັບປະກັນການໄຫຼທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ການສູນເສຍຫົວນ້ຳຕ່ຳ, ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງໂຄງສ້າງ.

[!ຄຳເວົ້າໂດດເດັ່ນ]
"ຄອງສົ່ງນ້ຳທີ່ອອກແບບບໍ່ດີ ຈະກາຍເປັນອຸປະສັກສຳຄັນ ທີ່ເຮັດໃຫ້ສູນເສຍຫົວນ້ຳ ແລະ ຫຼຸດຜົນຜະລິດໄຟຟ້າລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ."

1.  ຄຳນິຍາມ ແລະ ປະເພດຄອງ

ຄອງສົ່ງນ້ຳ (Headrace Channel) ແມ່ນທາງຜ່ານ (Conveyance) ແບບຄອງເປີດ (Open Channel) ທີ່ນຳນ້ຳຈາກປະຕູຮັບນ້ຳ (Intake) ໄປຍັງ Forebay ຫຼື ໂດຍກົງໄປຍັງ Penstock. ຄອງເປີດນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າໜ້ານ້ຳ (Water Surface) ສຳຜັດກັບຊັ້ນບັນຍາກາດ.

1.1 ປະເພດຕາມວັດສະດຸກໍ່ສ້າງ

ການເລືອກປະເພດຄອງ ຂຶ້ນກັບສະພາບພື້ນທີ່, ງົບປະມານ, ແລະ ຄວາມຕ້ອງການດ້ານການຮົ່ວຊຶມ:

ປະເພດລາຍລະອຽດຄ່າ Manning's Roughness (n)
ຄອງດິນບໍ່ມີການປູພື້ນຄອງດິນທຳມະດາ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ຳ, ແຕ່ມີການຮົ່ວຊຶມສູງ ແລະ ຕ້ອງມີຄວາມໄວບໍ່ເກີນຄ່າທີ່ກຳນົດ.0.025 - 0.035
ຄອງປູພື້ນດ້ວຍຫີນ (Stone Masonry)ໃຊ້ຫີນ ແລະ ປູນສ້າງເປັນຜະໜັງຄອງ. ທົນທານ ແລະ ຮອງຮັບຄວາມໄວສູງຂຶ້ນ.0.020 - 0.025
ຄອງປູນຜະສົມ (Concrete Lined)ປູດ້ວຍປູນຜະສົມເສີມເຫຼັກ, ທົນທານສູງ, ຮົ່ວຊຶມຕ່ຳ, ຮອງຮັບຄວາມໄວສູງ (≤ 3 m/s).0.013 - 0.017
ຄອງເຫຼັກ (Steel Lined)ໃຊ້ແຜ່ນເຫຼັກຮອງພື້ນ, ເໝາະສຳລັບພື້ນທີ່ມີຄວາມຄ້ອຍຊັນສູງ ແລະ ພື້ນຖານບໍ່ໝັ້ນຄົງ.0.011 - 0.015

2. 📏 ຕົວກຳນົດການອອກແບບ (Design Parameters)

ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ ຕ້ອງຄຳນຶງເຖິງຕົວກຳນົດສຳຄັນ 6 ຢ່າງດັ່ງລຸ່ມນີ້, ອີງຕາມມາດຕະຖານສາກົນ (ISO, JICA):

ຕົວກຳນົດສັນຍາລັກຄ່າທີ່ແນະນຳ / ສູດ
ອັດຕາການໄຫຼອອກແບບQ (m³/s)ອີງຕາມຂໍ້ມູນອຸທົກກະສາດ (Hydrological Study)
ຄວາມໄວທີ່ອະນຸຍາດvmax2.5m/s (Concrete)
1.5m/s (Unlined)
ຄວາມໄວຕ່ຳສຸດ: >0.4m/s (ເພື່ອປ້ອງກັນການຈະເລີນເຕີບໂຕຂອງພຶຊຄະນິດ)
ຄວາມຄ້ອຍຂອງທ້ອງຄອງS (m/m)ຄວນຕ່ຳທີ່ສຸດ (0.0005 – 0.005) ເພື່ອຮັກສາຫົວນ້ຳ, ແຕ່ຕ້ອງພຽງພໍທີ່ຈະປ້ອງກັນການສະສົມຂອງຕະກອນ.
ລັດສະໝີໄຮໂດຼລິກR=A/P (m)R=A/P (ຄ່າຫຼາຍ → ປະສິດທິພາບສູງ)
ຄວາມສູງເສີມ (Freeboard)Fb (m)0.3 m ສຳລັບ Q<500 L/s
0.4 m ສຳລັບ 500 L/s <Q<1000 L/s
ມຸມຄ້ອຍຂອງຂອບຄອງ (Side Slope)Nອີງຕາມປະເພດຄອງ; ຕົວຢ່າງ: 0.5 ຫາ 1 (ສຳລັບຄອງຫີນ) ຫຼື 0 (ສຳລັບຄອງປູນຮູບສີ່ແຈ)

3. 🧮 ສູດຄິດໄລ່ຫຼັກ (Core Hydraulic Formulas)

ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ ຕ້ອງອາໄສສູດພື້ນຖານທາງຊົນລະປະທານ (Hydraulics) ດັ່ງລຸ່ມນີ້:

3.1 ຄວາມສຳພັນຕໍ່ເນື່ອງ (Continuity Equation)

ສູດນີ້ໃຊ້ຄຳນວນພື້ນທີ່ໜ້າຕັດທີ່ຈຳເປັນ ເພື່ອຮອງຮັບອັດຕາການໄຫຼ (Q) ທີ່ກຳນົດໄວ້.

A=QV
  • A = ພື້ນທີ່ໜ້າຕັດປຽກ (Cross-sectional area of flow, m²)

  • Q = ອັດຕາການໄຫຼອອກແບບ (Design flow rate, m³/s)

  • V = ຄວາມໄວການໄຫຼທີ່ເລືອກ (Selected flow velocity, m/s)


ຕົວຢ່າງ: ຖ້າ Q=0.39 m³/s ແລະ V=1.0 m/s, ພື້ນທີ່ໜ້າຕັດປຽກທີ່ຕ້ອງການແມ່ນ A=0.39 m².

A=0.391.0=0.39m2

3.2 ສູດ Manning (Manning's Equation)

ເປັນສູດທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດ ເພື່ອຄິດໄລ່ຄວາມໄວ ຫຼື ຄວາມຄ້ອຍຂອງຄອງເປີດ. ສຳລັບ ຄວາມໄຫຼທີ່ສະໝ່ຳສະເໝີ (Uniform Flow):

V=1nR2/3S1/2
  • V = ຄວາມໄວສະເລ່ຍຂອງນ້ຳ (m/s)

  • n = ສຳປະສິດຄວາມສະຫຍາບຂອງ Manning (Manning's roughness coefficient). ຕົວຢ່າງ: ຄອງປູນ = 0.013 – 0.017

  • R = ລັດສະໝີໄຮໂດຼລິກ (Hydraulic radius, m) = A/P

  • S = ຄວາມຄ້ອຍຂອງທ້ອງຄອງ (Channel bed slope, m/m)

ສາມາດຈັດຮູບແບບ ເພື່ອຄຳນວນຄວາມຄ້ອຍ S:

S=(nVR2/3)2

3.3 ການໄຫຼທີ່ສຳຄັນ (Critical Flow)

ການໄຫຼທີ່ສຳຄັນ (Critical Flow) ເກີດຂຶ້ນເມື່ອ ຕົວເລກ Froude (Fr) = 1. ມັນເປັນສະພາບທີ່ມີພະລັງງານສະເພາະ (Specific Energy) ໜ້ອຍທີ່ສຸດ ແລະ ມີຄວາມໄວສູງສຸດ. ການອອກແບບຄວນຫຼີກລ່ຽງການໄຫຼແບບນີ້ ເພາະມັນມີຄວາມບໍ່ໝັ້ນຄົງ.

  • ຕົວເລກ Froude (Fr):

Fr=VgD

(ບ່ອນທີ່ D ແມ່ນຄວາມເລິກໄຮໂດຼລິກ (Hydraulic Depth) = A/T.)

  • ຄວາມໄວທີ່ສຳຄັນ (Critical Velocity, Vc) ສຳລັບຄອງຮູບສີ່ແຈ (Rectangular Channel):

Vc=gH

(ບ່ອນທີ່ H ແມ່ນຄວາມເລິກນ້ຳ.)

4. 🛠️ ຂັ້ນຕອນການອອກແບບ (Design Procedure)

ຂັ້ນຕອນການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ ໃນ 11 ຂັ້ນຕອນ, ອີງຕາມຄູ່ມືການອອກແບບສາກົນເຊັ່ນ "JICA Civil Works Guidelines":

  1. ກຳນົດປະເພດຄອງ (Decide Canal Type) ຕາມສະພາບພື້ນທີ່ ແລະ ງົບປະມານ.

  2. ເລືອກຄວາມໄວທີ່ເໝາະສົມ (Choose Suitable Velocity) ຕາມຄ່າທີ່ແນະນຳ ທັງຕ່ຳ ແລະ ສູງ. ກຳນົດຄ່າ Coefficient n.

  3. ຄິດໄລ່ພື້ນທີ່ໜ້າຕັດປຽກ (A) ຖືກກຳນົດໂດຍສູດ A=Q/V.

  4. ກຳນົດມຸມຄ້ອຍຂອງຂອບຄອງ (Decide Side Slope N). ສຳລັບຄອງປູນຮູບສີ່ແຈ, N=0.

  5. ຄິດໄລ່ຂະໜາດທີ່ດີທີ່ສຸດ (Calculate Optimum Dimensions) H (ຄວາມເລິກນ້ຳ), B ຄວາມກວ້າງທ້ອງຄອງ (Bed Width), ແລະ T (Top Width). ສຳລັບຄອງຮູບສີ່ແຈ, H=A/2 ແລະ B=2H.

  6. ກວດສອບສະພາບການໄຫຼ (Check Flow Stability): ຄວາມໄວຕ້ອງໜ້ອຍກວ່າ 80% ຂອງຄວາມໄວທີ່ສຳຄັນ Vc (ເພື່ອຮັບປະກັນສະພາບ Sub-critical Flow, ເຊິ່ງໝັ້ນຄົງກວ່າ).

  7. ຄິດໄລ່ລັດສະໝີໄຮໂດຼລິກ (Calculate Hydraulic Radius R) ໂດຍ R=A/P, ບ່ອນທີ່ P ແມ່ນເສັ້ນຮອບປຽກ (Wetted Perimeter).

  8. ຄຳນວນຄວາມຄ້ອຍຂອງທ້ອງຄອງ (Calculate Slope S) ໂດຍໃຊ້ສູດ Manning ທີ່ຖືກຈັດຮູບແບບ.

  9. ຄິດໄລ່ການສູນເສຍຫົວນ້ຳ (Calculate Head Loss hf) ໂດຍ hf=S×L (L = ຄວາມຍາວຄອງ).

  10. ກຳນົດຄວາມສູງເສີມ (Determine Freeboard) ເພື່ອປ້ອງກັນການລົ້ນຂອງນ້ຳ.

  11. ພິຈາລະນາການຂົນສົ່ງຕະກອນ (Check Sediment Transport): ຄຳນວນຂະໜາດຕະກອນສູງສຸດທີ່ຄອງສາມາດຂົນສົ່ງ ໂດຍໃຊ້ສູດ dRS.

5.  ຕົວຢ່າງການຄຳນວນ (Worked Example)

ຈົ່ງອອກແບບຄອງປູນສຳລັບໂຄງການ ROR ທີ່ມີ Q=0.39 m³/s ແລະ ຄວາມຍາວຄອງ L=65 m.

  1. ກຳນົດປະເພດຄອງ: ຄອງປູນຜະສົມ (Concrete Lined)

  2. ເລືອກຄວາມໄວ: V=1.0 m/s, n=0.015

  3. ຄຳນວນພື້ນທີ່ໜ້າຕັດ A:

    A=QV=0.391.0=0.39m2
  4. ອອກແບບຂະໜາດ (ຄອງຮູບສີ່ແຈ):

    H=A2=0.3920.44mB=2H=0.88m  (ກົມເປັນ 0.9m)A=0.9×0.45=0.405m2
  5. ກວດສອບສະພາບການໄຫຼ (Sub-critical): V=1.0 m/s < 80% x 9.81×0.45.

  6. ຄຳນວນພາຣາມິເຕີຕ່າງໆ:

    • P (Wetted Perimeter) = 0.90+(2×0.45)=1.8 m

    • R (Hydraulic Radius) = A/P=0.405/1.8=0.225 m

  7. ຄຳນວນຄວາມຄ້ອຍທ້ອງຄອງ (S):

    S=(nVR2/3)2=(0.015×1.00.2252/3)20.00164
  8. ຄຳນວນການສູນເສຍຫົວນ້ຳ (Head Loss, hf):

    hf=S×L=0.00164×650.11m
  9. ກຳນົດຄວາມສູງເສີມ (Freeboard, Fb): ເລືອກ Fb=0.15 m.

  10. ຄວາມເລິກລວມຂອງຄອງ (Total Depth, D)D=H+Fb=0.45+0.15=0.60 m.

6. ການປູພື້ນຄອງ (Canal Lining) ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງ (Stability)

  • ຈຸດປະສົງຂອງການປູພື້ນ:

    • ຫຼຸດຜ່ອນການຮົ່ວຊຶມຂອງນ້ຳ ແລະ ປ້ອງກັນການສູນເສຍຫົວນ້ຳ.

    • ປ້ອງກັນການເຊາະເຈື່ອນຈາກກະແສນ້ຳ.

    • ເພີ່ມປະສິດທິພາບການໄຫຼ (ຄ່າ n ຕ່ຳລົງ).

  • ຮູບຮ່າງຂອງຄອງ:

    • Trapezoidal (ຮູບສາມຫຼ່ຽມຕັດ): ຮູບຮ່າງທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດ ສຳລັບຄອງທີ່ຂຸດລົງໃນດິນ. ຂອບຄອງມີຄວາມຄ້ອຍ. ຕ້ອງອອກແບບຢ່າງລະມັດລະວັງ ເພື່ອປ້ອງກັນການເກີດຮອຍແຕກ ທີ່ຊັ້ນປູພື້ນ.

    • Rectangular (ຮູບສີ່ແຈສາກ): ນິຍົມໃຊ້ສຳລັບຄອງທີ່ກໍ່ສ້າງດ້ວຍປູນ. ມີປະສິດທິພາບສູງໃນການນຳໃຊ້ພື້ນທີ່, ແຕ່ຕ້ອງມີຄວາມສູງເສີມທີ່ພຽງພໍ.


ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Canal/Headrace Channel Design)

ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Canal/Headrace Channel Design)

ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Canal/Headrace Channel Design)

ການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Canal/Headrace Channel Design)

7. ກົດໝາຍ ແລະ ມາດຕະຖານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ (Legal & Standards Compliance)

  • ສປປ ລາວ: ການອອກແບບຕ້ອງປະຕິບັດຕາມ ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍໄຟຟ້າ 2012, ໂດຍສະເພາະ ມາດຕາ 14 ກ່ຽວກັບຄວາມປອດໄພ ແລະ ການຈຳກັດຜົນກະທົບຕໍ່ທຳມະຊາດ, ແລະ ມາດຕະຖານເຕັກນິກໄຟຟ້າລາວ (ETSN).

  • ມາດຕະຖານສາກົນ:

    • ISO 1100-2:2010: ມາດຕະຖານການວັດແທກນ້ຳໃນຄອງເປີດ.

    • NB/T 11090—2023 (ຈີນ): ມາດຕະຖານສະເພາະສຳລັບການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Headrace) ແລະ Forebay, ເຊິ່ງໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອາຊີ.

    • SL 205-2015 (ຈີນ): ມາດຕະຖານສຳລັບໂຄງການນ້ຳຕົກຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ກາງ.


ສົນໃຈ ທີມງານຄຸນນະພາບ ໃຫ້ບໍລິການ:

✨ ທີ່ປຶກສາ ໂຄງການ
✨ ທີ່ປຶກສາ ການລົງທຶນ
✨ ດຳເນີນເອກະສານໂຄງການແທນ
✨ ຮັບຂຽນບົດຕ່າງໆ ຂອງໂຄງການ
🔸 ບົດສະເໜີໂຄງການລົງທຶນ
🔸 ບົດສຶກສາຄວາມເປັນໄປໄດ້ (FS)
🔸 ບົດວິພາກເສດຖະກິດ-ເຕັກນິກ

📞 ຊ່ອງທາງການຕິດຕໍ່ ແລະ ຕິດຕາມຂໍ້ມູນວິຊາການ
❶ ທ່ານ Anousone XAYYALATH
❷ 📱 ໂທລະສັບ / WhatsApp: 020 55296290
❸ 📧 ອີເມວ: anousone11@gmail.com
❹ 🌐 Blogger: anousonexayyalath.blogspot.com
❺ 📱 Facebook: Anousone XAYYALATH (ANSXYL)
❻ 📸 Instagram: anousone_xyl
❼ 🐦 X (Twitter): AnousoneChanel
❽ ✈️ Telegram: t.me/Anousone
❾ 🎵 TikTok: anousonechanel



ຄູ່ມືຄົບຖ້ວນກ່ຽວກັບການອອກແບບຄອງສົ່ງນ້ຳ (Headrace Channel) ສຳລັບໂຄງການ Run-of-River: ສູດຄຳນວນ Manning, ການກຳນົດຂະໜາດ, ການຄິດໄລ່ການສູນເສຍຫົວນ້ຳ, ການປູພື້ນ ແລະ ມາດຕະຖານ.


#HeadraceChannel #CanalDesign #HydropowerDesign #ManningEquation #OpenChannelFlow #HydraulicEngineering #RunOfRiver #CivilEngineering #RenewableEnergy #LaoPDR #ANSXYL #AnousoneXAYYALATH


Headrace Channel, Canal Design, Hydropower Design, Manning Equation, Open Channel Flow, Hydraulic Engineering, Run-of-River, Laos, Anousone XAYYALATH, ANSXYL


*ແຫຼ່ງອ້າງອີງ: ISO 1100-2:2010, NB/T 11090-2023, Manning's Equation, JICA & UNIDO Design Guidelines, ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍໄຟຟ້າ ສປປ ລາວ 2012, Practical Action Nepal, ແລະ ຄູ່ມືວິຊາການອື່ນໆ.*

Previous Post Next Post