ການຄິດໄລ່ ແລະ ອອກແບບ ປະຕູຮັບນ້ຳ (Intake) ແລະ ປະຕູລະບາຍຊາຍ (Bottom Outlet / Sand Gate)

📐 Calculation and Design of Hydropower Intake and Bottom Outlet / Sand Gate Structures

[!ຄຳເວົ້າໂດດເດັ່ນ]
"80% ຂອງປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ ROR ຖືກກຳນົດໄວ້ຕັ້ງແຕ່ຈຸດເລີ່ມຕົ້ນ. Intake ແລະ Bottom Outlet ທີ່ອອກແບບບໍ່ຖືກຕ້ອງ ເຮັດໃຫ້ສູນເສຍຫົວນ້ຳ, ຕົບຕະກອນ, ແລະ ຄວາມເສຍຫາຍທີ່ຫຼີກລ່ຽງບໍ່ໄດ້."

1. 🏗️ ປະຕູຮັບນ້ຳ (Power Intake)

1.1 ຄຳນິຍາມ ແລະ ປະເພດ (Definition & Types)

ປະຕູຮັບນ້ຳ (Intake) ເປັນໂຄງສ້າງໄຮໂດຼລິກທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດອັນດັບຕົ້ນໆ ຂອງລະບົບ ROR, ຕັ້ງຢູ່ສ່ວນຫົວສຸດ (headwork) ມີໜ້າທີ່ຮັບ ແລະ ຄວບຄຸມການໄຫຼຂອງນ້ຳຈາກອ່າງ (reservoir) ຫຼື ແມ່ນ້ຳ ເຂົ້າສູ່ລະບົບສົ່ງນ້ຳ. ການອອກແບບທີ່ດີຈະຊ່ວຍໃຫ້ນ້ຳໄຫຼເຂົ້າໄດ້ລຽບງ່າຍ, ມີການສູນເສຍພະລັງງານ (head loss) ຕ່ຳທີ່ສຸດຕະຫຼອດການໃຊ້ງານ.

ປະເພດຂອງ Intake (ອີງຕາມມາດຕະຖານ USBR ແລະ JICA):

ປະເພດ (Type)	🧱 ລາຍລະອຽດ	ການນຳໃຊ້ (Application)
Low-Pressure Intake	ອອກແບບສຳລັບຫົວນ້ຳຕໍ່າ (< 30 m), ມັກຕັ້ງຢູ່ໃນໂຕເຂື່ອນ	ໂຮງງານໄຟຟ້າຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ກາງ (Low Head)
High-Pressure Intake	ອອກແບບສຳລັບຫົວນ້ຳສູງ (> 30 m), ມີຄວາມຕ້ອງການດ້ານການອອກແບບທີ່ຊັບຊ້ອນກວ່າ	ໂຮງງານໄຟຟ້າຂະໜາດກາງ ແລະ ໃຫຍ່ (Medium to High Head)

1.2 🧮 ສູດຫຼັກໃນການອອກແບບ Intake (Intake Design Formulas)

ການອອກແບບ Intake ຕ້ອງອີງໃສ່ຫຼັກການໄຮໂດຼລິກ ເພື່ອຫຼຸດການສູນເສຍຫົວນ້ຳ (head loss) ແລະ ໃຫ້ໄດ້ປະສິດທິພາບສູງສຸດ.

1.2.1 🏞️ ການຄິດໄລ່ຂະໜາດພື້ນທີ່ໜ້າຕັດ (Cross-sectional Area Calculation)

ສຳລັບ Intake ທີ່ໄຫຼເຕັມທໍ່ (full-flow conduit), ພື້ນທີ່ໜ້າຕັດ ($A_{intake}$) ຖືກຄິດໄລ່ຈາກອັດຕາການໄຫຼອອກແບບ (Q) ແລະ ຄວາມໄວການໄຫຼ ($v$) ຕາມສູດ:

$${\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">A</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">i</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">n</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">t</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">a</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">k</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">e</span>}}<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">=</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">Q</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">v</span>}}$$

• $A_{intake}$: ພື້ນທີ່ໜ້າຕັດຂອງ Intake (ຕາແມັດ, m²)

• $Q$: ອັດຕາການໄຫຼຂອງນ້ຳອອກແບບ (ແມັດກ້ອນຕໍ່ວິນາທີ, m³/s)

• $v$: ຄວາມໄວການໄຫຼທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ (ແມັດຕໍ່ວິນາທີ, m/s). ຕາມມາດຕະຖານສາກົນ, ຄວນຮັກສາໄວ້ທີ່:

  • $v\le 0.5m\mathrm{/}s$ ສຳລັບການດຳເນີນງານໃນໄລຍະຍາວ ເພື່ອປ້ອງກັນການກັດເຊາະ ແລະ ການດູດເອົາຕະກອນ (sediment).

  • $v\le 1.0-1.5m\mathrm{/}s$ ສຳລັບ Intake ຂະໜາດໃຫຍ່.

1.2.2 🧺 ການອອກແບບຕາໜ່າງກັນຂີ້ເຫຍື້ອ (Trash Rack Design)

ຕາໜ່າງກັນຂີ້ເຫຍື້ອ (Trash Rack) ມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍ ເພື່ອປ້ອງກັນສິ່ງປົນເປື້ອນເຂົ້າໄປໃນລະບົບ. ການອອກແບບຕ້ອງຄຳນຶງເຖິງ ການສູນເສຍຫົວນ້ຳ (Head Loss) ທີ່ເກີດຂຶ້ນ.

ສູດຄິດໄລ່ການສູນເສຍຫົວນ້ຳຜ່ານ Trash Rack (USBR, 2006):

$${\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">h</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">t</span>}}<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">\kappa </span>}<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">\cdot </span><span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">(</span>\frac{{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">v</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">r</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">a</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">c</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">k</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">2</span>}}}{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">2</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">g</span>}}<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">)</span>$$

• $h_t$: ການສູນເສຍຫົວນ້ຳ (ແມັດ, m)

• $\kappa$: ຄ່າສຳປະສິດການສູນເສຍ (Loss Coefficient). ຄ່ານີ້ຂຶ້ນກັບຮູບຮ່າງ ແລະ ຄວາມໜາຂອງເຫຼັກດາກ:

  • 1.0 – 1.5: ສຳລັບເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງດາກຮູບວົງມົນ (Circular bars)

  • 1.8 – 2.0: ສຳລັບດາກຮູບສີ່ຫຼ່ຽມ (Rectangular bars)

• $v_{rack}$: ຄວາມໄວຂອງນ້ຳທີ່ຜ່ານດາກ (Approach velocity). ປົກກະຕິຢູ່ທີ່ $<0.5\text{–}1.0$ ແມັດຕໍ່ວິນາທີ ເພື່ອຄວາມປອດໄພ.

• $g$: ຄ່າແຮງດຶງດູດ (≈ 9.81 m/s²)

[!TIP]
ຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່: ຖ້າ $v_{rack}=1m\mathrm{/}s$, $g=9.81m\mathrm{/}{s}^2$, ແລະ $\kappa =1.8$, ການສູນເສຍຫົວນ້ຳແມ່ນ:

$$$$

h_t = 1.8 \times \frac{1^2}{2 \times 9.81} \approx 0.09 , m

]

1.2.3 🚰 ການອອກແບບຮູບຮ່າງ Intake (Intake Shape Optimization)

ຮູບຮ່າງຂອງ Intake ມີຜົນຕໍ່ປະສິດທິພາບຫຼາຍ. ການອອກແບບຄວນຫຼີກລ່ຽງການປ່ຽນແປງຂະໜາດໜ້າຕັດກະທັນຫັນ ເພື່ອຫຼຸດການສູນເສຍຄວາມດັນ (turbulent losses).

• ຫຼັກການ Bellmouth: ມຸມ Intake ຄວນອອກແບບເປັນຮູບກະດິ່ງ (bell-mouth) ທີ່ຄ່ອຍໆ ຂະຫຍາຍໃຫຍ່ຂຶ້ນ ເພື່ອຮັບປະກັນການໄຫຼທີ່ສະສົມ (laminar flow). ຄວາມຍາວຂອງການປ່ຽນຮູບຮ່າງຈາກຮູບສີ່ແຈ (rectangular) ຫາຮູບວົງມົນ (circular) ຄວນຢ່າງໜ້ອຍ 1-2 ເທົ່າຂອງເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງທໍ່.

2. 🚪 ປະຕູລະບາຍຊາຍ / ຊະລ້າງຕະກອນ (Bottom Outlet / Sand Gate)

2.1 ຄຳນິຍາມ ແລະ ຫຼັກການ (Definition & Principle)

ປະຕູລະບາຍຊາຍ (Bottom Outlet) ມີໜ້າທີ່ຄວບຄຸມການຊະລ້າງຕະກອນ (sediment flushing) ທີ່ສະສົມຢູ່ທ້າຍອ່າງ ຫຼື ທາງນ້ຳເຂົ້າ. ຫຼັກການແມ່ນການສ້າງ ຄວາມໄວການໄຫຼສູງ (jet flow) ເພື່ອດູດເອົາຕະກອນ ແລະ ດິນຊາຍອອກຈາກລະບົບ.

ຄວາມໄວການໄຫຼທີ່ຈຳເປັນ (Flushing Velocity):

$${\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">v</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">f</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">l</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">u</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">s</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">h</span>}}<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">\ge </span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">10</span>}<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">\times </span>\sqrt{{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">d</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">50</span>}}}\text{<span style="font-family: Noto Sans Lao;">(ສຳລັບຕະກອນແຮ່ທີ່ບໍ່ມີການຍຶດຕິດ)</span>}$$

ເຊິ່ງ $d_{50}$ ແມ່ນຂະໜາດເສັ້ນຜ່າສູນກາງສະເລ່ຍຂອງຕະກອນ (ເປັນແມັດ).

[!NOTE]
ຖ້າ $v_{flush}$ ນ້ອຍເກີນໄປ, ຕະກອນຈະບໍ່ຖືກຊະລ້າງອອກ ເຮັດໃຫ້ຄ່ອຍໆສະສົມ ແລະ ປິດກັ້ນທາງນ້ຳ.

2.2 🧮 ສູດການຄິດໄລ່ຂະໜາດປະຕູ (Gate Sizing)

ຂະໜາດຂອງ bottom outlet ຖືກຄິດໄລ່ໂດຍອີງໃສ່ອັດຕາການໄຫຼ ($Q$) ທີ່ຈຳເປັນ ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄວາມໄວ $v_{flush}$ ທີ່ຕ້ອງການ:

$${\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">A</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">g</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">a</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">t</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">e</span>}}<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">=</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">Q</span>}}{{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">v</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">f</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">l</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">u</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">s</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Noto\; Sans\; Lao;">h</span>}}}$$

• $A_{gate}$: ພື້ນທີ່ໜ້າຕັດຂອງປະຕູ (m²)

• $Q$: ອັດຕາການໄຫຼອອກແບບ (m³/s)

• $v_{flush}$: ຄວາມໄວການຊະລ້າງທີ່ຕ້ອງການ (m/s), ຕາມ ມາດຕະຖານການອອກແບບ JICA ຄວນຢ່າງໜ້ອຍ 3–5 m/s.

2.3 ⚙️ ຮູບຮ່າງທີ່ເໝາະສົມ (Optimal Shape)

ການສຶກສາວິທະຍາສາດ (3D Flow Simulation) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ປະຕູຮູບສີ່ແຈນອນ (horizontal-rectangular section) ໃຫ້ປະສິດທິພາບສູງທີ່ສຸດ ເພາະສ້າງກະແສນ້ຳທີ່ມີປະສິດທິພາບ ໃນການເຊາະເຈື່ອນດ້ານລຸ່ມ.

[!NOTE]
ປະຕູທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງໃຫຍ່ກວ່າ ຫຼື ປະຕູຫຼາຍປະຕູຈະຫຼຸດຄວາມສ່ຽງໃນການດຳເນີນງານ. (The larger the gate area or the more gates, the lower the operational risk)

3. 📊 ຕາຕະລາງສະຫຼຸບຄ່າສຳປະສິດການອອກແບບ (Design Coefficients Summary)

ອົງປະກອບ	ຕົວກຳນົດ (Parameter)	ຄ່າປົກກະຕິ (Typical Value)	ສູດ / ມາດຕະຖານ
Intake Area	$A_{intake}$	$A_{intake}=Q\mathrm{/}v$	USBR, JICA
Trash Rack Loss Coefficient	$\kappa$	1.8 (ດາກສີ່ແຈ) / 1.0 (ດາກມົນ)	USBR (2006)
Trash Rack Approach Velocity	$v_{rack}$	$<0.5\text{–}1.0m\mathrm{/}s$	ອີງຕາມຄວາມຖີ່ຂອງການທຳຄວາມສະອາດ
Bottom Outlet Velocity	$v_{flush}$	$3.0\text{–}5.0m\mathrm{/}s$ (ຕໍ່ສຸດ $\ge 2.0m\mathrm{/}s$)	JICA
Bottom Outlet Shape	-	ຮູບສີ່ຫຼ່ຽມນອນ	ປະສິດທິພາບສູງສຸດ

4. 🔗 ຂໍ້ກຳນົດຕາມກົດໝາຍລາວ (Legal Compliance for Lao PDR)

ອີງຕາມ ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍໄຟຟ້າ ສປປ ລາວ 2012, ການອອກແບບປະຕູຮັບນ້ຳ ແລະ ລະບາຍຊາຍ ຕ້ອງປະຕິບັດຕາມ:

• ມາດຕາ 14 ວ່າດ້ວຍການກໍ່ສ້າງ ແລະ ຕິດຕັ້ງໄຟຟ້າ: "ຕ້ອງຮັບປະກັນຄວາມປອດໄຟ, ຈຳກັດ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຜົນເສຍຫາຍຕໍ່ທຳມະຊາດ ແລະ ຊັບສິນຂອງປະຊາຊົນ."【ກົດໝາຍ 2012, ມາດຕາ 14】;

• ມາດຕາ 35 ວ່າດ້ວຍຄວາມປອດໄພໃນການດຳເນີນງານ: ຜູ້ປະກອບການຕ້ອງຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພຂອງອຸປະກອນ ແລະ ສິ່ງປະກອບສ້າງດ້ານໄຟຟ້າ.【ກົດໝາຍ 2012, ມາດຕາ 35】

ອົງປະກອບຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ຕາໜ່າງກັນຂີ້ເຫຍື້ອ, ປະຕູປິດ-ເປີດ, ແລະ ລະບົບຊະລ້າງຕະກອນ ຈຳເປັນຕ້ອງຖືກຕິດຕັ້ງ ແລະ ບຳລຸງຮັກສາ ຕາມ ມາດຕະຖານເຕັກນິກໄຟຟ້າລາວ (ETSN) ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພ ແລະ ປະສິດທິພາບສູງສຸດ.

---

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

---

ຄູ່ມືການຄິດໄລ່ ແລະ ການອອກແບບ Intake ແລະ Bottom Outlet/Sand Gate ສຳລັບໂຄງການ Run-of-River (ROR) ຄົບຖ້ວນ ດ້ວຍສູດ Hydropower Formula, Trash Rack Loss, ແລະ Flushing Velocity.

#HydropowerDesign #IntakeDesign #BottomOutlet #SandGate #RunOfRiver #HydropowerEngineering #SedimentFlushing #TrashRack #HydroPower #RenewableEnergy #LaoPDR #ANSXYL #AnousoneXAYYALATH

Hydropower Design, Intake Design, Bottom Outlet, Sand Gate, Run-of-River, Hydropower Engineering, Sediment Flushing, Trash Rack, Head Loss Calculation, Renewable Energy, Laos, Anousone XAYYALATH, ANSXYL

---

*ແຫຼ່ງອ້າງອີງ: ມາດຕະຖານ USBR (2006), JICA Design Guidelines, ມາດຕະຖານ ISO/AWI 26157, ມາດຕະຖານເຕັກນິກໄຟຟ້າລາວ 2004, ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍໄຟຟ້າ ສປປ ລາວ 2012, ແລະ ການສຶກສາວິຊາການ (3D Flow Simulation).*