ວິທີກຳນົດຂະໜາດ ແລະ ການອອກແບບ ອ່າງດັກຕະກອນ (Desilting Basin)

 

ວິທີກຳນົດຂະໜາດ ແລະ ການອອກແບບ ອ່າງດັກຕະກອນ (Desilting Basin)

ວິທີກຳນົດຂະໜາດ ແລະ ການອອກແບບ ອ່າງດັກຕະກອນ (Desilting Basin)

📐 Methodology for Sizing and Designing Desilting Basins

[!ຄຳເວົ້າໂດດເດັ່ນ]
"ອ່າງດັກຕະກອນທີ່ອອກແບບບໍ່ຖືກຕ້ອງ ຈະກາຍເປັນ 'ໂຮງງານຂັດເຄື່ອງຈັກ' ທີ່ມີລາຄາແພງທີ່ສຸດ. ອົງປະກອບສຳຄັນນີ້ ປົກປ້ອງກົງຫັນນ້ຳ (turbine) ຈາກຕະກອນ ແລະ ດິນຊາຍ ເຊິ່ງເປັນສາເຫດຫຼັກຂອງການເຊາະເຈື່ອນ (erosion) ແລະ ການສູນເສຍປະສິດທິພາບ."

1. 🎯 ເປົ້າໝາຍ ແລະ ຄວາມສຳຄັນຂອງອ່າງດັກຕະກອນ

ອ່າງດັກຕະກອນ (Desilting Basin) ຫຼື ອ່າງຕົກຕະກອນ (Settling Basin) ເປັນໂຄງສ້າງໄຮໂດຼລິກ (hydraulic structure) ທີ່ຕັ້ງຢູ່ທາງລຸ່ມຂອງປະຕູຮັບນ້ຳ (intake) ກ່ອນນ້ຳຈະເຂົ້າສູ່ຄອງສົ່ງນ້ຳ (headrace channel). ໜ້າທີ່ຫຼັກຂອງມັນແມ່ນ:

  • ປົກປ້ອງເຄື່ອງຈັກນ້ຳຕົກ (Turbine): ກຳຈັດຕະກອນທີ່ລອຍຢູ່ໃນນ້ຳ (suspended sediment) ກ່ອນທີ່ມັນຈະເຂົ້າໄປທຳລາຍກົງຫັນ. ການເຊາະເຈື່ອນຈາກຕະກອນ (abrasion) ສາມາດຫຼຸດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງ turbine ລົງຫຼາຍປີ.

  • ຮັກສາປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ: ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ສ່ວນປະກອບໃຕ້ນ້ຳ (underwater parts) ແລະ ຮັກສາປະສິດທິພາບການຜະລິດໄຟຟ້າ.

  • ຍືດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງໂຄງການ: ປ້ອງກັນການສະສົມຂອງຕະກອນ (sedimentation) ໃນລະບົບສົ່ງນ້ຳ ແລະ ອ່າງເກັບນ້ຳ, ເຊິ່ງຈະຫຼຸດຄວາມອາດສາມາດໃນການກັກເກັບນ້ຳ.

2. 📏 ປັດໄຈຫຼັກໃນການອອກແບບ (Key Design Factors)

ການອອກແບບອ່າງດັກຕະກອນ ຕ້ອງອີງໃສ່ຂໍ້ມູນພື້ນຖານສາມຢ່າງ: ອັດຕາການໄຫຼນ້ຳ (design flow), ລັກສະນະຂອງຕະກອນ (sediment characteristics), ແລະ ປະສິດທິພາບເປົ້າໝາຍ (target efficiency). ສູດການຄິດໄລ່ຕໍ່ໄປນີ້ອີງໃສ່ຫຼັກການໄຮໂດຼລິກ (hydraulic principles) ແລະ ມາດຕະຖານການອອກແບບສາກົນ ເຊັ່ນ: Camp's Method, USBR, ແລະ JICA Guidelines.


2.1 💧 ຂໍ້ມູນອຸທົກກະສາດ ແລະ ຕະກອນ (Hydrological & Sediment Data)

ຕົວກຳນົດ (Parameter)ສັນຍາລັກ (Symbol)ລາຍລະອຽດ (Description)
ອັດຕາການໄຫຼອອກແບບ (Design Flow)Qອັດຕາການໄຫຼສູງສຸດທີ່ຈະຜ່ານອ່າງ (m³/s)
ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຕະກອນອອກແບບ (Design Particle Size)dຂະໜາດຕະກອນທີ່ຈະດັກເອົາ (ໂດຍປົກກະຕິ 0.2–0.3 mm)
ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຕະກອນ (Sediment Density)ρsປົກກະຕິ 2650 kg/m³ ສຳລັບດິນຊາຍ
ປະສິດທິພາບເປົ້າໝາຍ (Target Efficiency)Eສ່ວນຮ້ອຍຂອງຕະກອນທີ່ຈະດັກ; ໂດຍປົກກະຕິ 90% ສຳລັບ d0.2 mm

[!NOTE]
ອີງຕາມ ມາດຕະຖານການອອກແບບ ສປປ ລາວ (ETSN) ແລະ ມາດຕະຖານສາກົນ (ISO/AWI 26157), ເສັ້ນຜ່າສູນກາງທີ່ອອກແບບ (design particle size) ຄວນຖືກກຳນົດໂດຍການວິເຄາະຕົວຢ່າງຕະກອນຈາກແມ່ນ້ຳ (sediment sampling).

2.2 ⚖️ ຄວາມໄວການຕົກຕະກອນ (Settling Velocity – vs)

ສູດ Stokes (Stokes' Law) – ໃຊ້ສຳລັບຕະກອນຂະໜາດນ້ອຍ (d<0.1mm) ແລະ ການໄຫຼແບບລາມິນາ (laminar flow):

vs=g(ρsρw)d218μ

ສູດທົ່ວໄປສຳລັບດິນຊາຍ (General Formula for Sand – ຕາມ Camp's Method):

vs=118(ρsρw)μgd2
  • vs: ຄວາມໄວການຕົກຕະກອນ (m/s)

  • g: ຄ່າແຮງດຶງດູດ (≈ 9.81 m/s²)

  • ρs: ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຕະກອນ (≈ 2650 kg/m³ ສຳລັບດິນຊາຍ)

  • ρw: ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງນ້ຳ (≈ 1000 kg/m³)

  • d: ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຕະກອນ (m)

  • μ: ຄວາມໜືດຂອງນ້ຳ (dynamic viscosity) ≈ 1.0×103Pas ທີ່ 20°C

[!TIP]
ຕົວຢ່າງ: ສຳລັບຕະກອນຂະໜາດ d=0.2mm=0.0002m:
vs0.021m/s (21 mm/s)

2.3 🗺️ ພື້ນທີ່ໜ້ານ້ຳທີ່ຕ້ອງການ (Required Surface Area – As)

ສູດ Camp ພື້ນຖານ (Camp's Basic Equation):

As=Qvs
  • As: ພື້ນທີ່ໜ້ານ້ຳທີ່ຕ້ອງການ (ຕາແມັດ, m²)

  • Q: ອັດຕາການໄຫຼອອກແບບ (m³/s)

ສູດທົ່ວໄປທີ່ໃຊ້ໃນການອອກແບບ (General Design Formula):

As=QSOR

ເຊິ່ງ SOR (Surface Overflow Rate) ຫຼື ອັດຕາການໄຫຼເທິງໜ້ານ້ຳ (surface loading rate) ແມ່ນຄ່າທີ່ຄິດໄລ່ຈາກ vs ພ້ອມທັງຄູນດ້ວຍປັດໄຈດ້ານປອດໄພ (safety factor).

  • SOR=QAs (m/s) ມັກສະແດງເປັນ m³/(m²·h)ຮ

  • ຄ່າ SOR ທີ່ແນະນຳ: < 1,000 gal/day·ft² (≈ 40 m³/m²·d ຫຼື ≈ 1.7 m³/m²·h). ຄ່ານີ້ຮັບປະກັນວ່າຕະກອນຈະມີເວລາພຽງພໍໃນການຕົກລົງ

[!NOTE]
ອ່າງທີ່ຄົມຊາກວ່າ (ເຊັ່ນ: Vortex Settling Basin) ສາມາດບັນລຸອັດຕາ SOR ທີ່ສູງກວ່າ, ແຕ່ຮຽກຮ້ອງການວິເຄາະທາງໄຮໂດຼລິກທີ່ສັບສົນຫຼາຍຂຶ້ນ.

2.4 ⏱️ ເວລາກັກຄ້າງໄຮໂດຼລິກ (Hydraulic Detention Time – td)

ສູດຄຳນວນ (Calculation Formula):

td=VQ=AsHQ
  • td: ເວລາກັກຄ້າງ (ຊົ່ວໂມງ, h)

  • V: ປະລິມານອ່າງ (ມ³)

  • H: ຄວາມເລິກຂອງອ່າງ (m)

ຄ່າທີ່ແນະນຳ (Recommended Range): td=1.5 ຫາ 2.0 ຊົ່ວໂມງ. ສຳລັບໂຄງການທີ່ມີນ້ຳຂຸ່ນຫຼາຍ ຫຼື ຕ້ອງການປະສິດທິພາບສູງ, ຄວນອອກແບບທີ່ 2–3 ຊົ່ວໂມງ.

2.5 📐 ອັດຕາສ່ວນຂອງຂະໜາດ (Dimension Ratios)

ອັດຕາສ່ວນ (Ratio)ຄ່າທີ່ແນະນຳ (Recommended Value)ຈຸດປະສົງ (Purpose)
ຄວາມຍາວ ຕໍ່ ຄວາມກວ້າງ (L : W)4:1 ຫາ 8:1ຮັບປະກັນການໄຫຼທີ່ເປັນລະບຽບ (uniform flow) ແລະ ຫຼຸດການປັ່ນປ່ວນ (turbulence)
ຄວາມກວ້າງ ຕໍ່ ຄວາມເລິກ (W : H)> 2:1ຮັກສາພື້ນທີ່ໜ້ານ້ຳທີ່ກວ້າງ ເພື່ອການຕົກຕະກອນທີ່ດີຂຶ້ນ
ຄວາມຍາວຕໍ່ຄວາມເລິກ (L : H)> 20:1ຄວບຄຸມການໄຫຼ ແລະ ປ້ອງກັນການປັ່ນປ່ວນສູງເກີນໄປ

3. 🧮 ຂັ້ນຕອນການຄິດໄລ່ແບບເທື່ອລະຂັ້ນຕອນ (Step-by-Step Calculation Procedure)

ຂັ້ນຕອນທີ 1 – ກຳນົດປັດໄຈອອກແບບ (Step 1 – Define Design Parameters)
ຂໍ້ມູນທີ່ຕ້ອງການ:
– ອັດຕາການໄຫຼອອກແບບ, Q=1.5m³/s
– ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຕະກອນເປົ້າໝາຍ: d=0.2mm=0.0002m
– ປະສິດທິພາບເປົ້າໝາຍ: 90% ສຳລັບ 0.2 mm

ຂັ້ນຕອນທີ 2 – ຄຳນວນຄວາມໄວການຕົກຕະກອນ (Step 2 – Calculate Settling Velocity)
ໃຊ້ສູດ Stokes (Camp's Method) ສຳລັບຕະກອນຂະໜາດນ້ອຍ (d0.1mm). ສຳລັບດິນຊາຍລະອຽດ (0.1mm<d1.0mm), ຄວນໃຊ້ສູດຂອງ Schoklitsch ຫຼື ກົດນິຍາມອື່ນ.

ສໍາລັບຕົວຢ່າງນີ້ໃຊ້ vs=0.021m/s (21 mm/s)

ຂັ້ນຕອນທີ 3 – ຄຳນວນພື້ນທີ່ໜ້ານ້ຳຂັ້ນຕ່ຳ (Step 3 – Calculate Minimum Surface Area)

As=Qvs=1.50.02171.4

ຂັ້ນຕອນທີ 4 – ກຳນົດຂະໜາດອ່າງ (Step 4 – Determine Basin Dimensions)
ສົມມຸດວ່າ:
– ຄວາມເລິກ, H=3.5m
– ອັດຕາສ່ວນ L:W = 5:1
– ກຳນົດຄວາມກວ້າງ (Width), W=As5=71.453.78m
– ກຳນົດຄວາມຍາວ (Length), L=5×3.7818.9m

[!TIP]
ຖ້າຕົວເລກທີ່ຄຳນວນໄດ້ມີຂະໜາດບໍ່ລຽບງ່າຍຕໍ່ການກໍ່ສ້າງ, ຄວນປັດໃຫ້ເປັນຕົວເລກກົມ (round up) ເພື່ອຄວາມປອດໄພ (ເຊັ່ນ: L=20m,W=4m).

ຂັ້ນຕອນທີ 5 – ຢັ້ງຢືນເວລາກັກຄ້າງ (Step 5 – Verify Detention Time)

V=LWH=20×4×3.5=280td=VQ=2801.5186.7seconds3.1minutes(?)

[!CAUTION]
ຄ່າທີ່ຄຳນວນໄດ້ (3.1 ນາທີ) ຕໍ່າກວ່າຄ່າທີ່ແນະນຳ (1.5–2 ຊົ່ວໂມງ) ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ການອອກແບບຕົວຈິງບໍ່ສາມາດໃຊ້ຄ່າເລິກ 3.5 m ດຽວໄດ້; ຮຽກຮ້ອງຕ້ອງມີການຈັດວາງຊັ້ນ (multiple tiers) ຫຼື ການເພີ່ມຄວາມເລິກ.


ການປັບປຸງແກ້ໄຂ (Refinement – ການອອກແບບຕົວຈິງຕ້ອງການຄວາມເລິກທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ):

ສົມມຸດວ່າໃຊ້ຄວາມເລິກທີ່ມີປະສິດທິພາບ (effective depth) ທີ່ສູງກວ່າ (ເຊັ່ນ: Heff=3.5m, ແຕ່ຈັດວາງຫຼາຍຊັ້ນ ຫຼື ໃຊ້ວິທີການຊີ້ນຳ?), ຕົວຈິງແລ້ວຄ່າ td ຕ້ອງຖືກຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ປະລິມານທີ່ມີປະສິດທິພາບ (effective volume). ຖ້າ td ຢັ້ງຢືນວ່າຢູ່ໃນລະດັບ 1.5–2.0 ຊົ່ວໂມງ, ການອອກແບບກໍ່ຖືວ່າປອດໄພ.

4. 📊 ຕາຕະລາງ: ຄ່າສຳປະສິດ ແລະ ພາຣາມິເຕີຫຼັກ (Coefficient & Parameter Table)

ພາຣາມິເຕີ (Parameter)ຄ່າ (Value)ໜ່ວຍ (Unit)ຂໍ້ສັງເກດ / ມາດຕະຖານ
ເວລາກັກຄ້າງ (Detention Time, td)1.5–2.0hມາດຕະຖານທົ່ວໄປສຳລັບອ່າງດັກຕະກອນ ແລະ ອ່າງຕົກຕະກອນ
Surface loading rate (SOR)< 40m³/m²·d1.7m³/m²h (ຈາກ USBR guidelines)
ອັດຕາສ່ວນ L:W4:1 ຫາ 8:1-ຮັກສາການໄຫຼທີ່ເປັນລະບຽບ (uniform flow)
ປະສິດທິພາບການດັກ (Efficiency)≥ 90%%ກຳນົດໂດຍຂະໜາດຕະກອນເປົ້າໝາຍ (0.2–0.3 mm)
ຕົວປັບປະສິດທິພາບ (Efficiency Factor, e)0.5–0.7-ຊົດເຊີຍຄວາມບໍ່ສົມບູນແບບຂອງການໄຫຼ, ສຳລັບການອອກແບບ
Camp's Number (ສຳລັບການໄຫຼ turbulent)ຄິດໄລ່ຈາກ vvs-ພິຈາລະນາເຖິງຜົນກະທົບຂອງຄວາມປັ່ນປ່ວນ (turbulence) ຕໍ່ການຕົກຕະກອນ

5. 🧪 ການກວດສອບ ແລະ ປັບປຸງດ້ວຍແບບຈຳລອງທາງກາຍະພາບ (Physical Model Verification)

ສຳລັບໂຄງການຂະໜາດໃຫຍ່ ຫຼື ສຳຄັນ, ການອອກແບບອ່າງດັກຕະກອນຄວນໄດ້ຮັບການກວດສອບດ້ວຍ ແບບຈຳລອງທາງກາຍະພາບ (physical hydraulic model). ຂະບວນການນີ້ປະກອບມີ:

  • ການຈຳລອງຮູບຮ່າງ ແລະ ສະພາບການໄຫຼແບບຕົວຈິງ (prototype) ໃນຂະໜາດທີ່ຫຼຸດ (scaled model).

  • ການທົດສອບປະສິດທິພາບໃນການດັກຕະກອນຂະໜາດຕ່າງໆ (ຕົວຢ່າງ: 0.2 mm, 0.3 mm).

  • ການວັດແທກປະສິດທິພາບລະບົບຊະລ້າງ (flushing efficiency) ຜ່ານອຸໂມງຊະລ້າງຕະກອນ (silt flushing tunnel).

  • ການປັບປຸງຂະໜາດອ່າງ, ຄວາມຍາວຂອງສ່ວນປ່ຽນ (transition), ແລະ ຮູບແບບການວາງທໍ່ລະບາຍຕາມຜົນການທົດສອບ.

[!NOTE]
ວິທີການນີ້ໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ ສຳລັບໂຄງການໄຟຟ້ານ້ຳຕົກໃນເຂດພູຫິມະໄລ (Himalayan region) ເຊິ່ງມີປະລິມານຕະກອນສູງ, ເພື່ອຮັບປະກັນການດຳເນີນງານທີ່ມີປະສິດທິພາບຍາວນານ.

6. 🔗 ຂໍ້ກຳນົດຕາມກົດໝາຍ ແລະ ມາດຕະຖານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ

ອີງຕາມ ມາດຕະຖານເຕັກນິກໄຟຟ້າລາວ (ETSN) ແລະ ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍໄຟຟ້າ ສປປ ລາວ 2012, ການອອກແບບອ່າງດັກຕະກອນຕ້ອງປະຕິບັດຕາມ:

  • ມາດຕາ 14: ຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພ, ຈຳກັດ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຜົນເສຍຫາຍ.

  • ມາດຕາ 31 ກ່ຽວກັບການປະເມີນຜົນກະທົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ.

  • ມາດຕະຖານສາກົນ:

    • NB/T 10390-2020 (ຈີນ) ແລະ SL/T 269-2019 (ຈີນ): ເປັນມາດຕະຖານສະເພາະສຳລັບການອອກແບບອ່າງດັກຕະກອນໃນໂຄງການພະລັງງານນ້ຳ ແລະ ຊົນລະປະທານ.

    • ມາດຕະຖານຂອງ USBR ແລະ JICA: ແຫຼ່ງອ້າງອີງຫຼັກທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນລະດັບສາກົນ ສຳລັບການອອກແບບອ່າງຕົກຕະກອນ.


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



ຄູ່ມືຄົບຖ້ວນກ່ຽວກັບການອອກແບບ ແລະ ການຄຳນວນຂະໜາດອ່າງດັກຕະກອນ (Desilting Basin) ສຳລັບໂຄງການໄຟຟ້ານ້ຳຕົກ. ປະກອບດ້ວຍສູດການຄິດໄລ່ Settling Velocity (Stokes), Camp's Method, ພາຣາມິເຕີການອອກແບບ, ແລະ ຕົວຢ່າງ.


#DesiltingBasin #HydropowerDesign #Sedimentation #SettlingVelocity #CampMethod #HydraulicEngineering #CivilEngineering #RenewableEnergy #LaoPDR #ANSXYL #AnousoneXAYYALATH


Desilting Basin, Hydropower Design, Sedimentation Tank Design, Settling Velocity, Stokes Law, Camp's Method, Headrace Channel, Hydraulic Structures, Renewable Energy, Laos, Anousone XAYYALATH, ANSXYL


*ແຫຼ່ງອ້າງອີງ: ຄູ່ມື USBR, ມາດຕະຖານ JICA, ມາດຕະຖານສາກົນ (ISO/AWI 26157), ມາດຕະຖານເຕັກນິກໄຟຟ້າລາວ 2004, ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍໄຟຟ້າ ສປປ ລາວ 2012, ການສຶກສາວິຊາການ (Teesta-VI Project, Sikkim).*

Previous Post Next Post