แนวคิดการทำไซฟ่อนระบายน้ำท่วม (Syphon or Siphon)

สวัสดีครับ ช่วงนี้ประเทศไทยประสบปัญหาอุทกภัยครั้งใหญ่ในพื้นที่ภาคกลางและเมืองหลวง มีการนำเสนอแนวคิดการบริหารจัดการน้ำหลากหลาย รวมถึงการป้องกันน้ำเข้าพื้นที่โดยการทำพนังกั้นน้ำ โดยล่าสุดที่มีการกล่าวถึงกันมากคือการระบายน้ำที่ท่วมขังลงไปยังแม่น้ำบางปะกง โดยการทำไซฟ่อนหรือกาลักน้ำ บทความนี้จึงขอนำเสนอปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพการทำไซฟ่อน และสามารถตอบโจทย์ของแนวคิดการทำไซฟ่อนช่วยระบายน้ำท่วมได้มากน้อยเพียงใด

ไซฟ่อนหรือกาลักน้ำ หมายถึง สิ่งปลูกสร้างทางน้ำไหล สร้างเพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวาง อาจมีการสร้างเพื่อลอดสิ่งกีดขว้าง สร้างข้ามสิ่งกีดขวางไป เพื่อให้น้ำเดินสะดวก ดังนั้นประสิทธิภาพการทำไซฟ่อนจะวัดกันที่อัตราการไหลของน้ำผ่านไซฟ่อนครับ โดยอัตราการไหลของน้ำผ่านไซฟ่อนสามารถคำนวณได้จากสมการ

Q = AV

ดังนั้นหากต้องการอัตราการไหลสูงจะต้องเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของทางน้ำไหลและความเร็วของน้ำผ่านไซฟ่อน โดยพื้นที่หน้าตัดของทางน้ำไหลเราสามารถควบคุมได้จากท่อส่งน้ำที่สร้างขึ้น การเจาะถนนเพื่อให้น้ำไหล หรือการเจาะอุโมงค์ลอดถนนเพื่อเป็นทางน้ำไหล หรือการติดตั้งท่อข้ามพนังกันน้ำ ก็เป็นแนวคิดของการทำไซฟ่อนเช่นกัน เพื่อเพิ่มการระบายน้ำลงทะเลให้มากขึ้น โดยการทำไซฟ่อนขึ้นเองทำให้เราสามารถควบคุมอัตราการไหลของน้ำที่จะระบายออกไปได้ เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเอ่อท่วมด้านท้ายน้ำที่ระบายออกมากเกินไปครับ

ความเร็วของน้ำที่ไหลผ่านไซฟ่อนจะขึ้นอยู่กับความลึกของน้ำบริเวณด้านหน้าพนังกั้นน้ำ โดยวัดจากระดับน้ำถึงระดับที่ติดตั้งไซฟ่อน (z)โดยมีค่าประมาณ (กรณีไหลแบบคงตัว (Steady state))

V = (2*9.81*z)^0.5.

ดังนั้นปริมาณการไหลของน้ำผ่านไซฟ่อนเท่ากับ

Q = (2*9.81*z)^0.5*(3.14*0.25*D^2)

ภาพที่ 1 แนวคิดการทำไซฟ่อนระบายน้ำท่วมแบบข้ามสิ่งกีดขวาง

จากสมการการคำนวณอัตราการไหลและสมการความเร็วของน้ำไหลผ่านไซฟ่อน เราสามารถใช้สูตร excel ทำการคำนวณและแสดงอัตราการไหลของน้ำผ่านไซฟ่อน ได้ดังภาพที่ 2

ภาพที่ 2 ปริมาณการระบายน้ำผ่านไซฟ่อนต่อวัน

จากภาพที่2 พบว่าการทำไซฟ่อนให้มีประสิทธิภาพสิ่งที่เป็นปัจจัยหลักก็คือความสูงของระดับน้ำ เนื่องจากการสร้างทางไหลของน้ำขนาดใหญ่เป็นไปได้ยากเช่นกันในระยะเวลาอันสั้น

จากที่ได้นำเสนอมาการทำไซฟ่อนแบบข้ามสิ่งกีดขวางมีข้อดีที่ไม่ทำลายแนวพนังกั้นน้ำ (เช่นถนน) แต่ในขณะเดียวกันการสร้างทางไหลของน้ำให้มีขนาดใหญ่มากพอที่จะระบายน้ำได้มากพอก็เป็นไปได้ยากในเวลาอันสั้น แต่ก็สามารถสร้างไซฟ่อนหลายๆเส้นทางเพื่อช่วยระบายน้ำ แต่อุปสรรคสำคัญมากคือระดับน้ำบริเวณพนังกั้นน้ำซึ่งหากปล่อยให้มีระดับสูงมากเพื่อหวังเพิ่มปริมาณการไหลผ่านไซฟ่อนอาจเป็นอันตรายต่อพนังกั้นน้ำได้ เนื่องจากจะมีแรงกระทำกับพนังกั้นน้ำสูงมากดังแสดงในบทความเรื่อง วิธีการวางกระสอบทรายทำพนังกั้นน้ำ จากที่กล่าวมาจึงสรุปได้ว่า ระดับน้ำเป็นปัญหาของแนวคิดการทำไซฟ่อนระบายน้ำ

การวางกระสอบทรายทำพนังกั้นน้ำ ยิ่งสูงยิ่งต้องแข็งแรง

สวัสดีครับท่านผู้อ่านช่วงนี้ประเทศไทยของเราประสบปัญหาน้ำท่วมกันหลายจังหวัด ในแต่ละชุมชนก็เร่งสร้างพนังกั้นน้ำเพื่อป้องกันน้ำท่วมเข้ามาในพื้นที่ชุมชน แต่ในขณะเดียวกันเราจะพบข่าวเรื่องพนังกั้นน้ำพังทลายไม่สามารถกั้นน้ำได้เมื่อใช้งานไปได้ระยะหนึ่ง พนังกั้นน้ำที่สร้างก็มีหลากหลายรูปแบบทั้งแบบถาวรเช่น คอนกรีต คันดิน หรือแบบชั่วคราวเช่นใช้ กระสอบทรายในการทำเป็นพนังกั้นน้ำ ในขณะที่น้ำท่วมภายนอกจะมีความดันน้ำกระทำกับพนังกั้นน้ำ โดยความดันน้ำจะมีขนาดเพิ่มขึ้นเมื่อวัดจากระดับผิวน้ำ (ผมตั้งสมมุติฐานว่าความเร็วของน้ำบริเวณใกล้ๆพนังมีค่าเป็นศูนย์) โดยความดันน้ำที่ความลึก h เมตรใดๆ จะมีค่าเท่ากับ

P = 9.810h (kPa)

จากข้อมูลที่เราได้รับจากข่าวน้ำท่วมจะพบว่าพนังกั้นน้ำมีความสูงตั้งแต่ 1 – 5 เมตร ดังนั้นความดันบริเวณผิวล่างของพนังกั้นน้ำจะมีค่าสูง ดังแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 ความดันน้ำที่ความลึกต่างๆ

ความสูงของพนังกั้นน้ำ (เมตร)	ความดันบริเวณผิวล่างของพนังกั้นน้ำ(kPa)
1	9.81
2	19.62
3	29.43
4	39.24
5	49.05

เอาหล่ะครับจากตารางที่ 1 จะพบว่าพนังกั้นน้ำยิ่งสูงยิ่งมีความดันบริเวณผิวล่างสูง เรามาดูกันต่อครับว่าหากเรามีพนังกั้นน้ำยาวซัก 1 เมตรจะมีแรงดันน้ำที่คอยผลักพนังกั้นน้ำของเราประมาณกี่นิวตันหรือกี่ตันกัน หากพนังกั้นน้ำเรามีรูปร่างดังแสดงในภาพที่ 1 โดยความยาวจะอยู่ลึกเข้าไปในรูปภาพนะครับ

ภาพที่ 1 พนังกั้นน้ำรูปร่างอย่างง่าย

แรงดันน้ำที่กระทำกับพนังกั้นน้ำยาว 1 เมตรจะมีค่าเท่ากับ

F = 9.810*(h0/2)*h0 ดังนั้นเราสามารถคำนวณแรงดันน้ำที่กระทำกับพนังกั้นน้ำยาว 1 เมตรได้ดังตารางที่ 2

ตารางที่ 2 การคำนวณแรงดันน้ำที่กระทำกับพนังกั้นน้ำความยาว 1 เมตรที่ความสูงของน้ำด้านนอก

ความสูงของพนัง กั้นน้ำ (เมตร)	แรงดันน้ำกระทำกับพนังกั้นน้ำ (N)	แรงดันน้ำกระทำกับพนังกั้นน้ำ (ตัน)
1	4,905	0.5
2	19,620	2.0
3	44,145	4.5
4	78,480	8
5	122,625	12.5

จากตารางที่ 2 ท่านผู้อ่านคงจะเห็นแล้วแรงดันของน้ำที่กระทำกับพนังกั้นน้ำมีสูงมากขนาดไหน โดยจากการคำนวณยังอยู่บนสมมุติฐานที่ว่าน้ำบริเวณใกล้พนังกั้นน้ำมีความเร็วเป็นศูนย์ แต่ในความเป็นจริงยังมีพนังกั้นน้ำอีกเป็นจำนวนมากที่ถูกสร้างขวางการไหลของน้ำซึ่งจะมีแรงดันกระทำกับพนังกั้นน้ำเพิ่มขึ้นกว่านี้อีกมาก เอาหล่ะครับ มาถึงตอนนี้เราก็ได้พบแล้วว่ายิ่งระดับน้ำสูงมากขึ้นก็ยิ่งเป็นอันตรายต่อพนังกั้นน้ำ เรามาดูรูปร่างของพนังกั้นน้ำที่เหมาะสมและช่วยเพิ่มแรงกดบนกระสอบทรายหรือคันดินที่ใช้เป็นพนังกั้นน้ำเพื่อให้สามารถต้านทานแรงดันของน้ำได้มากขึ้นครับ โดยรูปร่างของพนังกั้นน้ำที่ช่วยเพิ่มแรงกดพนังกั้นน้ำเพื่อให้พนังกั้นน้ำต้านทานน้ำได้ จะมีรูปร่างเป็นแบบพิระมิด ดังแสดงในภาพที่ 3 โดยพบว่าแรงดันที่พยายามผลักและแรงกดพนังกั้นน้ำสามารถคำนวณได้จากสมการ

FT = 9.810*(h0/2)*h0

Fc = 9.810*(h0/2)*(h0/tan(ceta))

ภาพที่ 3 พนังกั้นน้ำแบบพิรามิด

จากสมการค่าแรงกดพนังกั้นน้ำจะขึ้นอยู่กับมุมเอียงของพนังกั้นน้ำครับ หากมุมเป็น 90 องศาก็จะไม่มีแรงกดพนังกั้นน้ำ ขณะที่มุมเอียงพนังกั้นน้ำต่ำๆก็จะมีแรงกดพนังกั้นน้ำสูงขึ้นดังแสดงในตารางที่ 3 ขณะที่แรงดันน้ำที่พยายามผลักทำลายพนังกั้นน้ำก็ยังมีค่าขึ้นอยู่กับความสูงของระดับน้ำเช่นเดิม แต่พนังกั้นน้ำลักษณะนี้จะเพิ่มแรงกดไปที่พนังกั้นน้ำทำให้ประสิทธิภาพการต้านทานสูงขึ้นครับ

ตารางที่ 3 แรงกดพนังกั้นน้ำความยาว 1 เมตร (ตัน)

ความสูง(เมตร)	มุมเอียง 90 องศา	มุมเอียง 60 องศา	มุมเอียง 45 องศา
1	0	0.3	0.5
2	0	1.2	2.0
3	0	2.6	4.5
4	0	4.6	8.0
5	0	7.2	12.5

จากภาพที่ 3 จะกล่าวได้ว่าหากต้องการให้มุมเอียงของพนังกั้นน้ำมีค่าน้อย ความกว้างของฐานพนังกั้นน้ำจะต้องยาวกว่าความกว้างบนผิวยอดของพนังกั้นน้ำมากๆ โดยมุมเอียงสามารถคำนวณได้จากสูตร

ceta = arctan (2H/(L2-L1))

ผลของแรงกดพนังกั้นน้ำต่อความสามารถในการรับวิกฤตน้ำท่วม จะทำให้แรงเสียดทานระหว่างพื้นดินและพนังกั้นน้ำมีค่าสูงกว่า โดยพนังกั้นน้ำแบบพิระมิดจะมีแรงกดกระทำกับพื้นดินเท่ากับ น้ำหนักของกระสอบทรายหรือดิน + แรงกดพนังกั้นน้ำอันเกิดจากความดันของน้ำเองทำให้มีแรงเสียดทานต้านทานมิให้พนังกั้นน้ำเกิดการเลื่อนไถลได้จากสูตร

Ff = Cf*(W+Fc) กรณีพนังกั้นน้ำแบบพิระมิด

เมื่อขนาดของแรงเสียดทานมีค่าสูงมากนอกจากจะต้านมิให้พนังกั้นน้ำไถลไปตามความดันน้ำแล้วยังทำให้พนังกั้นน้ำเกิดเสถียรภาพมากขึ้นเมื่อระดับน้ำมีค่าเพิ่มขึ้น

จากที่ได้กล่าวมาทั้งหมดขอสรุปอีกครั้งนะครับว่า พนังกั้นน้ำควรเป็นรูปร่างแบบพิระมิด โดยหากระดับน้ำมีค่าเพิ่มขึ้นควรลดระดับมุมเอียงของผิวพนังกั้นน้ำเพื่อเพิ่มแรงกดลงบนพนังกั้นน้ำป้องกันการเลื่อนไถลและพังทลาย สิ่งสำคัญหากฐานรากของพนังกั้นน้ำไม่แข็งแรงอาจเกิดการทรุดตัวลงได้ การทำพนังกั้นน้ำชั่วคราวโดยใช้กระสอบทรายควรระวังรอยรั่วของพนังกั้นน้ำอยู่ตลอดเวลา โดยให้วางตำแหน่งพนังกั้นน้ำห่างจากกำแพงรั้วเพื่อจะสามารถสังเกตุเห็นรอยรั่วได้อย่างชัดเจน การเพิ่มความสูงของพนังกั้นน้ำเมื่อระดับน้ำสูงเพิ่มขึ้นจะต้องขยายความกว้างของฐานพนังกั้นน้ำไปด้วยเพื่อให้พนังกั้นน้ำมีความแข็งแรงในการต้านทานความดันของน้ำได้

บทความที่เกี่ยวข้อง

แนวคิดการทำไซฟ่อนช่วยระบายน้ำ

แหล่งให้สินเชื่อเพื่อการบริโภค (Consumer loans) มีที่ใดบ้าง

สวัสดีครับบทความนี้จะขอนำเสนอแหล่งให้สินเชื่อให้กับท่านผู้อ่านครับ จากที่เราได้กล่าวถึง การคำนวณสินเชื่อเพื่อการบริโภคไปแล้วเช่น สินเชื่อรถยนต์ (Car loans) โดยใช้ excel ช่วยในการคำนวณ โดยทำให้เราทราบการคิดคำนวณดอกเบี้ยของสินเชื่อ ชนิดของสินเชื่อ ขั้นตอนต่อไปหากท่านผู้อ่านต้องการใช้สินเชื่อ จะมีแหล่งให้สินเชื่อที่ใดบ้าง และเราต้องนำข้อมูลการให้สินเชื่อหรือลักษณะของสินเชื่อของแหล่งให้สินเชื่อต่างๆมาร่วมตัดสินใจในการขอสินเชื่อด้วยครับ ผมขอแบ่งแหล่งให้สินเชื่อจากต้นทุนในการกู้ยืมออกเป็น 3 กลุ่มดังนี้ครับ

1. สินเชื่อที่มีต้นทุนในการกู้ยืมต่ำที่สุด ก็เช่น เงินกู้จากพี่น้อง พ่อแม่ ญาติสนิทหรือเพื่อนๆครับ ซึ่งเงินกู้จากแหล่งสินเชื่อนี้จะมีเงื่อนไขการขอสินเชื่อน้อยมาก ขณะที่อัตราดอกเบี้ยของสินเชื่อจะต่ำหรืออาจไม่มีเลย เนื่องจากเป็นการขอสินเชื่อโดยอาศัยความสนิทสนม ความสัมพันธ์ ความไว้ใจ แต่สิ่งที่ต้องระวังในการขอสินเชื่อลักษณะนี้คือการผิดนัดชำระสินเชื่อ หรือการบาดหมางใจกัน กรณีผู้ขอสินเชื่อไม่สามารถชำระสินเชื่อได้ตามกำหนด แหล่งสินเชื่อลักษณะนี้ผมแนะนำให้เป็นแหล่งสินเชื่อสุดท้ายครับ เพราะเรื่องเงินทองละเอียดอ่อน ไม่ควรนำมาทำลายความสัมพันธ์

2. สินเชื่อที่มีต้นทุนในการกู้ยืมปานกลาง ได้แก่ การขอสินเชื่อจากสหกรณ์ออมทรัพย์ ธนาคารพาณิชย์ และโรงรับจำนำ

2.1 สหกรณ์ออมทรัพย์ จะให้บริการสินเชื่อเฉพาะสมาชิกของสหกรณ์เท่านั้นโดยมีเงื่อนไขการขอสินเชื่อที่ไม่ยุ่งยากนักโดยมีอัตราดอกเบี้ยในการขอสินเชื่อค่อนข้างต่ำ

2.2 ธนาคารพาณิชย์ การขอสินเชื่อจากธนาคารพาณิชย์ผู้ขอสินเชื่อจะต้องเป็นลูกค้าเครดิตดี ซึ่งธนาคารจะตรวจสอบข้อมูลเครดิตของผู้ขอสินเชื่อค่อนข้างละเอียดเพื่อให้มั่นใจในความสามารถชำระสินเชื่อ แต่ดอกเบี้ยในการขอสินเชื่อจะสูงกว่าสินเชื่อจากสหกรณ์ โดยธนาคารจะคิดดอกเบี้ยแบบ ลดต้นลดดอก ตัวอย่างของประเภทสินเชื่อที่ธนาคารให้บริการเช่น สินเชื่อบ้าน (Home loans) สินเชื่อเพื่อการศึกษา สินเชื่อส่วนบุคคล(Personal loans) เป็นต้น

2.3 โรงรับจำนำ เป็นการให้สินเชื่อที่ต้องมีหลักประกันและเป็นสินเชื่อระยะสั้น โดยอัตราดอกเบี้ยไม่สูงมากนัก

3. สินเชื่อที่มีต้นทุนในการกู้ยืมสูงที่สุด คือการกู้ยืมจากบริษัทเงินทุนหลักทรัพย์ (Finance companies) โดยในส่วนของสินเชื่อเพื่อการบริโภคที่เราจะพบในบริการของบริษัทเงินทุนคือ สินเชื่อรถยนต์ สินเชื่อส่วนบุคคล โดยบริษัทเงินทุนจะพิจารณาสินเชื่อในเวลาอันสั้นและอนุมัติสินเชื่อได้ง่ายกว่าธนาคารพาณิชย์แต่ขอเสียคืออัตราดอกเบี้ยค่อนข้างสูงเนื่องจากบริษัทเงินทุนคิดดอกเบี้ยแบบ Add-on Method

จากที่ได้นำเสนอแหล่งสินเชื่อจากที่ต่างๆ ก็หวังว่าท่านผู้อ่านจะเข้าใจและมีข้อมูลในการช่วยตัดสินใจขอสินเชื่อได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพราะการบริหารการเงินส่วนบุคคลที่ดี จะทำให้เราบรรลุเป้าหมายทางการเงินที่ต้องการและมีคุณภาพชีวิตที่ดีครับ เดี๋ยวเรามาพบกันในบทความต่อไปนะครับ