การศึกษาเพื่อสร้างเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำ เพื่อลดปัญหาน้ำท่วมและภัยแล้ง

วัตถุประสงค์หลักในการก่อสร้างอ่างเก็บน้ำก็เพื่อเก็บกักน้ำที่มีมามากในฤดูฝนเพื่อไว้ใช้ในการเพาะปลูกฤดูแล้ง ส่วนวัตถุประสงค์รองก็คือ การใช้อ่างเก็บน้ำเพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำ สำหรับวัตถุประสงค์รองนี้ถ้าศึกษาหรือจัดการน้ำในอ่างเก็บน้ำไม่ดีอาจทำให้เกิดน้ำท่วมด้านท้ายน้ำมากกว่ากรณีไม่มีอ่างเก็บน้ำ โดยในฤดูฝนช่วงที่ฝนตกหนักเก็บกักน้ำไว้ในอ่างเก็บน้ำมากเกินไป

ในช่วงฤดูฝนที่มักเกิดฝนตกหนักและทำให้เกิดน้ำท่วมได้จะเก็บกักน้ำไว้ในอ่างเก็บน้ำที่ระดับต่ำ ทั้งนี้เพื่อรองรับอุทกภัยที่อาจจะเกิดขึ้นทำให้มีปริมาณน้ำไหลลงอ่างเก็บน้ำมาก พอถึงช่วงปลายฤดูฝนและคาดว่าจะไม่เกิดฝนตกหนักทำให้เกิดอุทกภัยไหลลงอ่างเก็บน้ำ ก็จะเริ่มเก็บกักน้ำในอ่างเก็บน้ำเพื่อยกระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำขึ้นสู่ระดับเก็บกักน้ำของอ่างเก็บน้ำที่ได้ออกแบบไว้ ทั้งนี้เพื่อให้มีน้ำไว้สำหรับการเพาะปลูกฤดูแล้งให้ได้มากที่สุด

จากวิธีการโดยย่อดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ถ้าในช่วงฤดูฝนที่มักเกิดฝนตกหนักและทำให้เกิดน้ำท่วมได้ ได้ทำการเก็บกักน้ำไว้ในอ่างเก็บน้ำที่ระดับต่ำ ทั้งนี้เพื่อรองรับอุทกภัยที่อาจจะเกิดขึ้น แต่ถ้าอุทกภัยไม่เกิดก็อาจจะเป็นการยากที่จะสามารถยกระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำขึ้นสู่ระดับเก็บกักตามที่ได้ออกแบบอ่างเก็บน้ำไว้ กรณีนี้อาจทำให้เกิดการขาดแคลนน้ำเพื่อการเพาะปลูกฤดูแล้งได้ ในทางตรงกันข้ามถ้าในช่วงฤดูฝนที่อาจเกิดฝนตกหนักทำให้เกิดน้ำท่วมได้เก็บกักน้ำในอ่างเก็บน้ำไว้ที่ระดับสูง ทั้งนี้เพื่อให้ง่ายต่อการยกระดับน้ำขึ้นสู่ระดับเก็บกักน้ำของอ่างเก็บน้ำตามที่ได้ออกแบบไว้ที่ปลายฤดูฝน เพื่อให้มีน้ำไว้ใช้เพื่อการเพาะปลูกฤดูแล้งอย่างเพียงพอ ฉะนั้นถ้าในช่วงฤดูฝนเกิดฝนตกหนักก็จะทำให้เกิดน้ำท่วมท้ายน้ำรุนแรงมากยิ่งขึ้น

กล่าวโดยสรุปก็คือ เกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเพื่อเก็บกักน้ำไว้ใช้ในการเพาะปลูกฤดูแล้งให้ได้มากที่สุด กับเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำให้ได้มากที่สุดจะขัดแย้งกัน ฉะนั้นผลการศึกษาก็ต้องพยายามศึกษาให้การใช้อ่างเก็บน้ำเกิดประโยชน์สูงที่สุดทั้ง 2 กรณี คือทั้งกรณีการเก็บกักน้ำไว้ใช้เพื่อการเพาะปลูกฤดูแล้งให้ได้มากที่สุด และการใช้อ่างเก็บน้ำเพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำก็สามารถทำได้ดีถึงระดับหนึ่ง

กรณีศึกษา อ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์เป็นอ่างเก็บน้ำที่ใหญ่ที่สุดในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ มีความจุที่ระดับเก็บกัก 182.00 ม.รทก. เท่ากับ 2,263 ล้าน ลบ.ม. ได้ออกแบบทางน้ำล้นของอ่างเก็บน้ำที่มีคาบการเกิดซ้ำ 1,000 ปี (1,000 ปีมีโอกาสเกิด 1 ครั้ง) เท่ากับ 2,500 ลบ.ม.ต่อวินาที อ่างเก็บน้ำก่อสร้างแล้วเสร็จประมาณปี พ.ศ.2506 ต่อมาในปี พ.ศ.2521 เกิดน้ำท่วมใหญ่ปริมาณน้ำที่ระบายออกจากทางน้ำล้นของอ่างเก็บน้ำประมาณ 3,200 ลบ.ม.ต่อวินาที ผลของการเกิดน้ำท่วมครั้งนั้นทำให้มีผู้คนอพยพหนีน้ำท่วมเข้าไปอยู่ในมหาวิทยาลัยขอนแก่น ซึ่งเป็นที่สูงประมาณ 3,000 คน และวัว ควายประมาณ 2,000 ตัว การคมนาคมทางบกไปยังตัวจังหวัดขอนแก่นทั้ง 4 ทิศไม่สามารถทำได้ แต่ยังสามารถเดินทางไปได้โดยทางเครื่องบินเท่านั้น

อนึ่ง ฝายน้ำพอง (หนองหวาย) ก่อสร้างบนช่องลัด ณ จุดที่แม่น้ำพองไหลโค้งท้ายอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ ตามลำน้ำพองประมาณ 33 กม. ได้ออกแบบให้ปริมาณน้ำ 1,500 ลบ.ม.ต่อวินาที ไหลผ่านฝายและปริมาณน้ำ 1,000 ลบ.ม.ต่อวินาที ไหลผ่านทางระบายน้ำฉุกเฉิน (Emergency spillway) ผู้เขียนเป็นผู้ออกแบบเขื่อนดินปิดกั้นลำน้ำพองสูง 19.00 ม. และได้เซ็นชื่อในแบบก่อนออกเดินทางไปศึกษาต่อที่ประเทศแคนาดา อาคารชลประทานที่หัวงานโครงการชลประทานน้ำพองออกแบบระยะพ้นน้ำ (Freeboard) ไว้เท่ากับ 1.50 ม. เมื่อปริมาณน้ำ 2,500 ลบ.ม.ต่อวินาที ไหลผ่านโดยความสัมพันธ์ระหว่างระดับน้ำและปริมาณน้ำ (Rating curve) ที่หัวงานโครงการชลประทานน้ำพองได้โยงมาจากความสัมพันธ์ระหว่างระดับน้ำและปริมาณน้ำบนแม่น้ำพองด้านท้ายน้ำ ณ จุดที่แม่น้ำพองตัดกับถนนสายขอนแก่น-กาฬสินธุ์ ปรากฏว่าเมื่ออุทกภัยปี พ.ศ.2521 ไหลผ่านระยะพ้นน้ำเหลือเพียงครึ่งหนึ่งคือประมาณ 0.75 ม. และอาคารต่างๆ ที่หัวงานโครงการชลประทานน้ำพองไม่ได้รับอันตราย

หลังจากนั้นได้มีการปรับปรุงอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์และได้มีการศึกษาเพื่อสร้างเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์เพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำ โดยในช่วงฤดูฝนที่อาจเกิดฝนตกหนักและทำให้เกิดน้ำท่วมได้ ให้เก็บกักน้ำไว้ในอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ที่ระดับ 179.3 ม.รทก. และปลายฤดูฝนประมาณต้นเดือนตุลาคมให้ยกระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำขึ้นสู่ระดับ 180.50 ม.รทก. (เพราะมีผู้บุกรุกเข้าไปในพื้นที่อ่างเก็บน้ำ) กรณีนี้ถ้าเกิดอุทกภัยรอบ 100 ปี (100 ปีมีโอกาสเกิด 1 ครั้ง) ปริมาณน้ำที่ระบายลงแม่น้ำพอง ท้ายอ่างเก็บน้ำจะเท่ากับความจุของแม่น้ำพองคือประมาณ 400 ลบ.ม.ต่อวินาที

ต่อมาในปี พ.ศ.2544 ผู้เขียนมีโอกาสไปศึกษาการใช้น้ำในลุ่มน้ำชีอย่างเป็นระบบด้วยแบบจำลอง ได้เสนอแนะให้ปรับเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ใหม่ โดยในช่วงฤดูฝนที่อาจเกิดฝนตกหนักและทำให้เกิดน้ำท่วมได้ ให้เก็บกักน้ำในอ่างเก็บน้ำไว้ที่ระดับ 180.50 ม.รทก. และที่ปลายฤดูฝนประมาณต้นเดือนตุลาคม ให้ยกระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ขึ้นสู่ระดับเก็บกักที่ 182.00 ม.รทก. กรณีนี้ถ้าเกิดอุทกภัยรอบ 100 ปี (100 ปีมีโอกาสเกิด 1 ครั้ง) ปริมาณน้ำที่ระบายลงท้ายน้ำสูงสุดประมาณ 400 ลบ.ม.ต่อวินาที (เท่ากับความจุของแม่น้ำพอง) รายละเอียดการศึกษามีอยู่ใน (1) ถ้าปรับปรุงการเก็บกักน้ำในอ่างเก็บน้ำตามที่กล่าวมาเมื่อศึกษาการใช้น้ำในลุ่มน้ำชีอย่างเป็นระบบด้วยแบบจำลองโดยนำข้อมูลทางอุทกวิทยามาใช้ในการศึกษาเป็นเวลา 38 ปี พบว่าจะสามารถเพิ่มพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้งได้โดยเกณฑ์เฉลี่ยปีละ 120,000 ไร่ (เทียบเท่าข้าว) รายละเอียดเพิ่มเติมมีอยู่ใน (1) พร้อมกันนี้ได้ศึกษาเพื่อสร้างเกณฑ์การใช้น้ำจากอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์เพื่อการเพาะปลูกฤดูแล้งในรูปของกราฟสำหรับคำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้ง (Dry season area reduction curve-DSAR Curve) อนึ่งที่สิ้นสุดการเพาะปลูกฤดูฝนเมื่อทราบปริมาตรน้ำในอ่างเก็บน้ำก็สามารถคำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้งจากกราฟดังกล่าวได้ ถ้าศึกษาถูกต้องและใช้กราฟนี้คำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้งแล้วน้ำจะไม่แห้งอ่างในระยะยาวและที่ต้นการเพาะปลูกฤดูฝน ถ้าฝนเกิดตกช้าก็มีน้ำให้เตรียมแปลงเพาะปลูกข้าวอีกด้วย การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ผู้รับผิดชอบอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ นอกจากจะเห็นด้วยแล้ว ยังพัฒนาแบบจำลองสำหรับทำนายปริมาณน้ำที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำอีกด้วย (ทั้งนี้เพราะอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ใช้งานยาก เพราะปริมาตรอุทกภัยใหญ่แต่ละครั้งจะมากกว่าความจุอ่างเก็บน้ำ)

จากรายละเอียดโดยย่อดังกล่าว จึงเสนอแนะให้ศึกษาเพื่อสร้างเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเพื่อป้องกันน้ำท่วมด้านท้ายน้ำ (Flood rule curve) และเกณฑ์การใช้น้ำในอ่างเก็บน้ำเพื่อการเพาะปลูกฤดูแล้ง (DSAR-Curve) ของทั้งอ่างเก็บน้ำขนาดกลางและอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือขึ้นมาใหม่ เพราะในปลายเดือนกรกฎาคมและต้นเดือนสิงหาคม 2560 เกิดฝนตกหนักและได้มีการระบายน้ำออกจากอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่และขนาดกลางบางอ่างเป็นจำนวนมาก และปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่บางแห่งยังสูงกว่าระดับเก็บกักปกติของอ่างเก็บน้ำที่ออกแบบไว้ เพราะปัจจุบันปริมาณน้ำที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่แทบทุกอ่างมีมากกว่า 30 ปี สำหรับอุทกภัยที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำในกรณีที่ระบายน้ำลงท้ายน้ำเท่ากับความจุของลำน้ำท้ายอ่างอาจใช้อุทกภัยที่มีโอกาสเกิด 1 ครั้งในรอบ 50-100 ปี (50-100 ปีมีโอกาสเกิด 1 ครั้ง) สำหรับอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่

ส่วนกรณีของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ กราฟสำหรับคำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้ง (DSAR-Curve) ได้ใช้งานมาเป็นเวลา 16 ปีแล้ว จึงเสนอแนะให้ศึกษาเพื่อปรับปรุงใหม่ มิฉะนั้นอาจทำให้มหาวิทยาลัยขอนแก่น ซึ่งมีโรงพยาบาลเกือบ 1,000 เตียง และเทศบาลนครขอนแก่นอาจขาดน้ำดิบในการผลิตน้ำประปาได้

อนึ่งสำหรับอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่และขนาดกลางในประเทศไทย ส่วนใหญ่จะมีปริมาณน้ำที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำรายเดือนมากกว่า 30 ปี จึงเสนอแนะให้นำข้อมูลปริมาณน้ำที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำดังกล่าวมาศึกษาเพื่อสร้างเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำ (Flood rule curve) และกราฟสำหรับคำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้ง (DSAR-Curve) ของทุกอ่างเก็บน้ำใหม่ และเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำทั้ง 2 กรณีดังกล่าวควรมีการทบทวนการศึกษาเป็น

ระยะๆ หรือทุกช่วงเวลา 7-8 ปี หรือในเวลาที่มีข้อมูลใหม่มากพอ

สำหรับอ่างเก็บน้ำบางอ่างเก็บน้ำ เมื่อศึกษาถึงเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำ (Flood rule curve) แล้วไม่สามารถระบายน้ำลงท้ายน้ำเป็นการล่วงหน้าเพื่อรองรับอุทกภัยได้ ใคร่ขอแนะนำให้ศึกษาเพื่อปรับปรุงอ่างเก็บน้ำนั้นให้สามารถระบายน้ำล่วงหน้าเพื่อรองรับอุทกภัยให้ได้

ผู้เขียนได้นำปริมาณน้ำที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำเขื่อนภูมิพลรายเดือน จำนวน 50 ปี ตั้งแต่ปี พ.ศ.2507 ถึงปี พ.ศ.2556 มาศึกษาเพื่อปรับปรุงเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเขื่อนภูมิพลเพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำ ซึ่งรายละเอียดการศึกษามีอยู่ใน (2) อนึ่งจากเกณฑ์ใหม่นี้ถ้าเกิดอุทกภัยเช่นปี พ.ศ.2554 ขึ้นในลุ่มน้ำเจ้าพระยาอีก จะทำให้ลดปริมาณน้ำสูงสุดที่นครสวรรค์ได้ 500 ลบ.ม.ต่อวินาที สำหรับกราฟสำหรับคำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้ง (DSAR-Curve) ของเขื่อนภูมิพลจะคำนวณหาได้โดยต้องศึกษาการใช้น้ำในลุ่มน้ำเจ้าพระยาอย่างเป็นระบบด้วยแบบจำลอง

ในการศึกษาเพื่อใช้อ่างเก็บน้ำลดปัญหาน้ำท่วมและภัยแล้งสามารถสรุปได้ดังนี้

ก.ในการศึกษาเพื่อใช้อ่างเก็บน้ำลดปัญหาน้ำท่วม ประกอบด้วย

1)ศึกษาเพื่อสร้างเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำ เมื่ออุทกภัยรอบ 100 ปี ไหลผ่านอ่างเก็บน้ำ ปริมาณน้ำที่ระบายลงท้ายน้ำต้องไม่เกินความจุของลำน้ำท้ายน้ำ และอุทกภัยรอบ 50 ปี สำหรับอ่างเก็บน้ำขนาดกลาง ถ้าไม่สามารถทำได้ให้ศึกษาเพื่อปรับปรุงอ่างเก็บน้ำ

2)พัฒนาแบบจำลองสำหรับทำนายปริมาณน้ำที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำเช่นเดียวกับที่ กฟผ.ได้ใช้ทำนายปริมาณน้ำที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์
ข.การศึกษาเพื่อใช้อ่างเก็บน้ำลดปัญหาภัยแล้ง ประกอบด้วย

1)ศึกษาเพื่อสร้างกราฟสำหรับใช้ในการคำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้ง (Dry season area reduction curve-DSAR-Curve) โดยต้องศึกษาอย่างเป็นระบบลุ่มน้ำที่ถูกต้องด้วยแบบจำลองและต้องมีการเก็บข้อมูลสำคัญจากสนามเป็นจำนวนมากพอ และเป็นเวลานานพอมาใช้ในการสอบเทียบแบบจำลองด้วย และกราฟนี้จะต้องมีการศึกษาเพื่อปรับปรุงเป็นระยะๆ หรือเมื่อมีข้อมูลใหม่มากพอ

2)จัดสรรน้ำจากอ่างเก็บน้ำล่วงหน้าเป็นรายสัปดาห์อย่างเป็นระบบด้วยแบบจำลองโดยต้องมีการเก็บข้อมูลจากสนามที่มากพอและเป็นเวลานานพอมาใช้ในการสอบเทียบแบบจำลองด้วย

สำหรับโครงการพัฒนาแหล่งน้ำที่จะพัฒนาขึ้นมาใหม่ จะต้องศึกษาเพื่อพัฒนาอย่างเป็นระบบลุ่มน้ำที่ถูกต้องด้วยแบบจำลอง และจะต้องมีการเก็บข้อมูลจากสนามมาสอบเทียบแบบจำลองที่มากพอและเป็นเวลานานพอด้วยดังตัวอย่างในโครงการ “การศึกษาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแหล่งน้ำและการใช้น้ำอย่างมีประสิทธิภาพด้วยระบบท่อส่งน้ำในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ” ของกรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงานศึกษา ในปี พ.ศ.2544 (ปัจจุบันกรมนี้ได้ถูกยุบไปแล้ว) โดยใช้เวลาในการศึกษา 1 ปี สำหรับลุ่มน้ำชีได้ศึกษาการใช้น้ำอย่างเป็นระบบลุ่มน้ำด้วยแบบจำลอง โดยใช้ข้อมูลสำคัญจากแปลงทดลองของโครงการชลประทานลำปาว จ.กาฬสินธุ์ จำนวน 3 แปลงทดลอง ซึ่งศึกษาภายใต้การสนับสนุนด้านการเงินจากอียู และมีวิศวกรชาวเนเธอร์แลนด์เป็นหัวหน้าโครงการ มาใช้ในการสอบเทียบแบบจำลอง (เพราะเวลาศึกษา 1 ปี ไม่สามารถเก็บข้อมูลใหม่จากสนามได้ทันเวลา) ศึกษาโดยแบ่งลุ่มน้ำชีออกเป็น 80 ลุ่มน้ำย่อย ตามที่คณะอนุกรรมการอุทกวิทยาแห่งชาติได้แบ่งไว้ แล้วได้ศึกษาสมดุลน้ำด้วยแบบจำลอง แต่ละลุ่มน้ำย่อยตั้งแต่ต้นน้ำจนถึงปลายแม่น้ำ

อนึ่งเมื่อค่ำวันที่ 7 สิงหาคม 2561 ทีวีหลายช่องได้เสนอข่าวอ่างเก็บน้ำเขื่อนแก่งกระจาน จ.เพชรบุรี ระบายน้ำลงท้ายอ่างเป็นปริมาณมาก จนทำให้เกิดน้ำท่วมพื้นที่ท้ายน้ำของอ่างเก็บน้ำ ซึ่งอาจรวมถึงที่ตั้ง จ.เพชรบุรีด้วย จึงเสนอแนะให้ศึกษาเพื่อสร้างเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเขื่อนแก่งกระจานเพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายน้ำ ดังกรณีศึกษาของเขื่อนอุบลรัตน์ จ.ขอนแก่น ซึ่งศึกษาในปี พ.ศ.2544 และได้กล่าวไว้ในตอนต้น นอกจากนี้ยังมีรายละเอียดการศึกษาเพิ่มเติมอยู่ใน (1)

บทความก่อนหน้านี้แจ้งข้อหาวินจยย.สาว’อั้งยี่-ยุยง’ ฐานครอบครองเสื้อ’สหพันธรัฐไท’คุมตัวส่งฝากขังศาลอาญา
บทความถัดไปญี่ปุ่นเล็งทดลอง “ลิฟต์อวกาศ”