Section outline

  • พื้นฐานการทำ flood map ด้วย HEC-GeoRAS สำหรับผู้เริ่มต้น (part 2: วิเคราะห์-คำนวณชลศาสตร์)

    Collapse all Expand all
    ในโปรแกรม HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center - River Analysis System) ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์การไหลของน้ำในแม่น้ำหรือคลอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการคำนวณ การไหลในลำน้ำแบบไม่คงที่ (unsteady flow) หรือ การไหลแบบคงที่ (steady flow) — คำว่า "Flood Water Surface Profile" หมายถึง:
    ความหมายของ "Flood Water Surface Profile"
    Flood Water Surface Profile (แนวระดับผิวน้ำในภาวะน้ำท่วม) คือ:
    แนวระดับของผิวน้ำในลำน้ำ/คลอง ตลอดช่วงที่น้ำท่วม โดยแสดงการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำในแนวตามแนวลำน้ำ (longitudinal profile)
    ซึ่งผลลัพธ์นี้แสดงถึงระดับผิวน้ำที่เกิดขึ้นในแต่ละจุดตามความยาวของลำน้ำ เมื่อเกิดน้ำท่วม หรือในสถานการณ์การไหลแบบเฉพาะ เช่น พายุฝนตกหนัก
    ประโยชน์ของการวิเคราะห์ Flood Water Surface Profile
    1.      ใช้ประเมินระดับน้ำสูงสุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในช่วงน้ำท่วม
    2.      ช่วยออกแบบโครงสร้างป้องกันน้ำท่วม เช่น คันกั้นน้ำ เขื่อน หรือสะพาน
    3.      วิเคราะห์พื้นที่เสี่ยงน้ำท่วม
    4.      ใช้สำหรับการจัดทำ แผนที่น้ำท่วม (Floodplain Mapping)
     วิธีการคำนวณ Flood Water Surface Profile ด้วย HEC-RAS
    1. เตรียมข้อมูล
    •        Cross-section ของลำน้ำ (ระยะตัดขวาง)
    •        พิกัดทางภูมิศาสตร์ (ถ้าใช้ควบคู่กับ GIS)
    •        ความหยาบของผิวลำน้ำ (Manning’s n)
    •        ข้อมูลโครงสร้าง (สะพาน, ท่อ, เขื่อน ฯลฯ)
    •        ข้อมูลอัตราการไหล (Flow Data) หรือระดับน้ำที่ปลายลำน้ำ (Boundary Conditions)
    2. สร้าง Geometry
    •        สร้างโครงสร้างของลำน้ำ เช่น cross-sections, banks, flow paths
    •        ป้อนข้อมูลโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง (bridges, culverts)
    3. ป้อน Flow Data
    •        เลือกประเภทการไหล:
     - Steady Flow (คงที่)
     - Unsteady Flow (ไม่คงที่: เช่น น้ำท่วมแบบต่อเนื่อง, hydrograph)
    •        ป้อนเงื่อนไขขอบเขต (boundary conditions)
    4. รันโมเดล (Run Simulation)
    •        ให้โปรแกรมคำนวณระดับน้ำตลอดลำน้ำ
    •        ผลลัพธ์ที่ได้คือ Water Surface Profile (ผิวน้ำตามแนวลำน้ำ)
    5. แสดงผล (Results)
    •        แสดงกราฟแนวระดับผิวน้ำ
    •        Flood inundation maps (แผนที่น้ำท่วม)
    •        ตารางค่าระดับน้ำ
    ตัวอย่างผลลัพธ์
    •        กราฟแนวขวาง (Cross Section View) – แสดงระดับผิวน้ำและท้องน้ำ
    •        Longitudinal Profile – แนวระดับผิวน้ำตามความยาวของลำน้ำ
    •        Floodplain Map – พื้นที่น้ำท่วมแสดงบนแผนที่
     

     

  • (part 2: วิเคราะห์-คำนวณชลศาสตร์)

    การใช้ HEC-RAS              

    การใช้ HEC-RAS ร่วมกับข้อมูลจาก HEC-GeoRAS เป็นกระบวนการที่ช่วยให้การวิเคราะห์การไหลของน้ำในลำน้ำหรือน้ำท่วมมีความแม่นยำและสะดวกยิ่งขึ้น โดยเฉพาะเมื่อทำงานในสภาพแวดล้อมเชิงพื้นที่ (GIS – Geographic Information System)

    ความสัมพันธ์ระหว่าง HEC-RAS และ HEC-GeoRAS

    -HEC-RAS  โปรแกรมสำหรับคำนวณการไหลของน้ำในลำน้ำ (steady/unsteady flow), flood profile, inundation

    -HEC-GeoRAS  Extension ของ ArcGIS ที่ใช้เตรียมข้อมูลภูมิประเทศและลำน้ำ เพื่อส่งต่อไปยัง HEC-RAS หรือรับผลลัพธ์จาก HEC-RAS มาแสดงในแผนที่

    ขั้นตอนการทำงานร่วมกัน: HEC-RAS + HEC-GeoRAS

    1. เตรียมข้อมูล DEM (Digital Elevation Model)

    -เป็นข้อมูลภูมิประเทศที่แสดงความสูงต่ำของพื้นที่

    -ใช้สำหรับสร้างโครงสร้างลำน้ำ (geometry) เช่น cross-sections, floodplain, river centerline

    2. ใช้ HEC-GeoRAS ใน ArcGIS เพื่อเตรียมข้อมูล Geometry ใน HEC-GeoRAS ต้อง digitize ข้อมูลต่อไปนี้ใน ArcMap:

    -Stream Centerline                       เส้นกลางลำน้ำ

    -Bank Lines                                เส้นขอบลำน้ำ (ซ้าย-ขวา)

    -Flow Path                                  เส้นทางการไหลของน้ำ

    -XS Cut Lines                              ตำแหน่งตัดขวาง (cross-sections)

    -Land Use / Manning's n                ความหยาบผิวของพื้นที่

    -Storage Area / Structures              ถ้ามี เขื่อน คันกั้น สะพาน

    3. Export Geometry จาก HEC-GeoRAS → HEC-RAS

    -ใช้ฟังก์ชัน "RAS Export" ใน HEC-GeoRAS

    -โปรแกรมจะสร้างไฟล์ .sdf ซึ่งสามารถนำเข้าใน HEC-RAS ได้

    -นำเข้าใน HEC-RAS → Geometry Data → Import Geometry Data

    4. วิเคราะห์การไหลใน HEC-RAS

    -ป้อนข้อมูลการไหล (steady/unsteady flow)

    -ตั้ง boundary conditions

    -กำหนด simulation parameters

    -Run simulation

    5. นำผลลัพธ์จาก HEC-RAS กลับไปยัง GIS (HEC-GeoRAS)

    -ใน Hec-RAS ใช้ฟังก์ชัน "RAS Mapper" หรือในเวอร์ชันก่อน ใช้ "RAS Import" ในการแดสงผลได้ แต่ยังไม่เรียนในบทเรียนนี้

    -สามารถแสดงผลดังนี้

    Water Surface Profiles   แนวผิวน้ำ

    Floodplain Maps           พื้นที่น้ำท่วม

    Depth Grids                 ความลึกของน้ำ

    Velocity Maps              ความเร็วการไหลของน้ำ

    6. ตัวอย่างการใช้งาน

    -ใช้ DEM และ HEC-GeoRAS เพื่อเตรียมลำน้ำที่มีความแม่นยำ

    -ส่งข้อมูลเข้า HEC-RAS เพื่อวิเคราะห์น้ำท่วม 50 ปี / 100 ปี

    -นำผลกลับเข้า ArcGIS เพื่อสร้างแผนที่น้ำท่วม

    -วิเคราะห์พื้นที่เสี่ยง น้ำท่วมบ้านเรือน หรือวางแผนการพัฒนาเมือง