การเพิ่มประสิทธิภาพ การจัดการน้ำในอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ เพื่อลดปัญหาน้ำท่วมและภัยแล้งด้านท้ายน้ำ

การเพิ่มประสิทธิภาพ

การจัดการน้ำในอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่

เพื่อลดปัญหาน้ำท่วมและภัยแล้งด้านท้ายน้ำ

ในเดือนตุลาคม 2563 ได้เกิดฝนตกหนักในเขต จ.นครราชสีมา ทำให้มีการระบายน้ำออกจากอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ ได้แก่ อ่างเก็บน้ำลำตะคอง ลำพระเพลิง และอ่างเก็บน้ำมูลบน ทำให้เกิดน้ำท่วมพื้นที่ท้ายอ่างเพิ่มมากขึ้น จึงเสนอแนะให้ศึกษาเพื่อ

1) สร้างเกณฑ์การใช้อ่างเก็บน้ำเพื่อลดปัญหาน้ำท่วมด้านท้ายอ่าง และ

2) สร้างเกณฑ์การใช้น้ำในอ่างเก็บน้ำเพื่อการเพาะปลูกฤดูแล้ง (Dry season area reduction curve-DSAR Curve)

ดังกรณีศึกษาของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ ซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในหนังสือชลศาสตร์ประยุกต์ หน้า 557 ของผู้เขียน โดยทำการศึกษาของทุกอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ ถ้าอ่างเก็บน้ำใดไม่สามารถดำเนินการได้ เสนอแนะให้ศึกษาเพื่อปรับปรุงอ่างเก็บน้ำ

เขื่อนอุบลรัตน์ได้กู้เงินจากประเทศเยอรมนีมาใช้ในการออกแบบและก่อสร้าง โดยตัวเขื่อนก่อสร้าง ณ จุดที่แม่น้ำพองไหลผ่านช่องเขาแคบในเขต อ.อุบลรัตน์ จ.ขอนแก่น เป็นเขื่อนที่มีปริมาตรเก็บกักน้ำที่ระดับเก็บกัก 182.00 ม.รทก. เท่ากับ 2,263 ล้าน ลบ.ม. และเป็นอ่างเก็บน้ำที่ใหญ่ที่สุดในเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ โดยทางน้ำล้นของเขื่อนได้ออกแบบให้อุทกภัยรอบพันปี (พันปีมีโอกาสเกิด 1 ครั้ง) ไหลผ่านได้ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 2,500 ลบ.ม.ต่อวินาที (ได้ทราบว่าข้อมูลอุทกวิทยาที่ใช้ในการออกแบบมีไม่ถึง 20 ปี) ไหลผ่านได้และท้ายน้ำของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ตามลำน้ำพองประมาณ 33 กม. ได้ออกแบบหัวงานโครงการชลประทานน้ำพอง (หนองหวาย) ที่ อ.น้ำพอง จ.ขอนแก่น โดยให้ฝายน้ำล้นอยู่ในช่องลัด (Cutoff Channel) และออกแบบให้ปริมาณน้ำอุทกภัย 1,500 ลบ.ม.ต่อวินาทีไหลผ่านได้ ส่วนปริมาณน้ำอุทกภัยอีก 1,000 ลบ.ม.ต่อวินาที ให้ไหลผ่านทางระบายน้ำล้นฉุกเฉิน (Emergency spillway)

อนึ่ง ผู้เขียนได้ช่วยออกแบบเขื่อนดินปิดลำน้ำพองซึ่งมีความสูงประมาณ 19 เมตร และได้เซ็นชื่อในแบบก่อนเดินทางไปศึกษาต่อ ณ ประเทศแคนาดา (ธันวาคม 2508) สำหรับการออกแบบหัวงานโครงการชลประทานน้ำพอง กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างระดับน้ำและปริมาณน้ำ (Rating Curve) ที่ใช้ในการออกแบบได้โยงมาจาก Rating curve ของลำน้ำพองทางด้านท้ายน้ำที่ใกล้จุดตัดระหว่างลำน้ำพองและทางรถยนต์จากจังหวัดขอนแก่นไปจังหวัดกาฬสินธุ์ อาคารชลประทานที่หัวงานได้ออกแบบให้ความสูงของอาคารสูงจากระดับน้ำสูงสุดเท่ากับ 1.50 เมตร (Freeboard) ส่วนก้นช่องลัดอยู่สูงจากก้นลำน้ำพองประมาณ 9.00 เมตร และที่ท้ายช่องลัดซึ่งลาดลงสู่ก้นลำน้ำพองออกแบบเป็นอาคารลดระดับขจัดพลังงานน้ำ (Baffled apron drop) อนึ่งในปี พ.ศ.2521 ได้เกิดอุทกภัยไหลผ่านทางน้ำล้น (Spillway) ของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ประมาณ 3,200 ลบ.ม.ต่อวินาที และที่หัวงานโครงการชลประทานน้ำพอง Freeboard ของอาคารชลประทานเหลือเพียง 0.70 เมตร แต่ไม่มีอาคารชลประทานที่หัวงานได้รับความเสียหาย หัวงานโครงการชลประทานน้ำพองสามารถส่งน้ำให้พื้นที่เพาะปลูกทั้งบนฝั่งซ้ายและฝั่งขวาของแม่น้ำพองได้มากกว่า 200,000 ไร่

สำหรับในลุ่มน้ำเจ้าพระยา เขื่อนเจ้าพระยาก่อสร้างแล้วเสร็จในปี พ.ศ.2498 ระบบส่งน้ำของเขื่อนซึ่งสามารถส่งน้ำให้การเพาะปลูกข้าวฤดูฝนได้มากกว่า 7 ล้านไร่ ก่อสร้างแล้วเสร็จในปี พ.ศ.2504 อ่างเก็บน้ำเขื่อนภูมิพลก่อสร้างแล้วเสร็จในปี พ.ศ.2506 และอ่างเก็บน้ำเขื่อนสิริกิติ์ก่อสร้างแล้วเสร็จในปี พ.ศ.2514 หลังจากเขื่อนสิริกิติ์ก่อสร้างแล้วเสร็จ ข้าราชการในหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเข้าใจว่าสามารถเปิดพื้นที่ชลประทานด้านท้ายน้ำได้อีกมาก ร้อนถึงธนาคารโลกซึ่งให้กู้เงินมาก่อสร้างโครงการทั้ง 3 ได้เสนอแนะให้กรมชลประทานว่าจ้างบริษัท
ที่ปรึกษามาศึกษาการใช้น้ำในลุ่มน้ำเจ้าพระยา-แม่กลอง (Chao Praya-Meklong Basin Study) อนึ่งบริษัท เอเคอร์ (Acres International Services Ltd. ชื่อที่ใช้ในต่างประเทศ) จากประเทศแคนาดา (ซึ่งผู้เขียนเคยไปปฏิบัติงานที่สำนักงานใหญ่ในประเทศแคนาดาเป็นเวลา 1 ปี (2517-2518)) ได้รับการคัดเลือกให้เข้ามาศึกษาการใช้น้ำในลุ่มน้ำเจ้าพระยา-แม่กลอง (ประมาณปี พ.ศ.2520)

ผลการศึกษาการใช้น้ำในลุ่มน้ำเจ้าพระยาอย่างเป็นระบบด้วยแบบจำลองของบริษัท เอเคอร์ สามารถสรุปได้ว่า ปริมาณน้ำที่สามารถเก็บกักได้ในอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ทั้งสองในลุ่มน้ำเจ้าพระยา (อ่างเก็บน้ำเขื่อนภูมิพลและเขื่อนสิริกิติ์) มีไม่เพียงพอสำหรับเพาะปลูกข้าวฤดูแล้งในเขตโครงการชลประทานเจ้าพระยาได้เต็มพื้นที่ (เต็มตามความสามารถที่คลองส่งน้ำจะส่งให้ได้) ทุกปี เป็นผลให้โครงการชลประทานพิษณุโลกระยะที่ 2 บนฝั่งซ้าย (หันหน้าตามน้ำ) ของแม่น้ำน่านในเขต จ.พิษณุโลก พิจิตร และนครสวรรค์ หลายแสนไร่ต้องหยุดการพัฒนา การศึกษาดังกล่าวมีข้อเสนอแนะที่นับว่าสำคัญข้อหนึ่งคือ ไม่ควรก่อสร้างอ่างซ้อนอ่างและเปิดพื้นที่ชลประทานท้ายอ่างด้านเหนือน้ำเพิ่ม เพราะจะเป็นการย้ายการใช้น้ำจากการเพาะปลูกฤดูแล้งในเขตโครงการชลประทานเจ้าพระยาไปยังพื้นที่ชลประทานท้ายอ่างด้านเหนือน้ำ ซึ่งต้องเสียค่าก่อสร้างเพิ่ม ซึ่งขณะนั้นอ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่งัด พร้อมระบบชลประทานท้ายอ่างในเขต จ.เชียงใหม่ และอ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่กวง พร้อมระบบชลประทานท้ายอ่างในเขต จ.ลำพูน ยังไม่ได้ก่อสร้าง ซึ่งอ่างเก็บน้ำทั้งสองอยู่เหนืออ่างเก็บน้ำภูมิพล ซึ่งปัจจุบัน (ตุลาคม 2563) มีปริมาตรอ่างว่างโดยเกณฑ์เฉลี่ยปีละประมาณ 4,000 ล้าน ลบ.ม. ซึ่งต่อมาก็ได้ก่อสร้างอ่างเก็บน้ำทั้งสองโดยไม่สนใจข้อเสนอแนะดังกล่าว สำหรับอ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่กวงก่อสร้างอ่างที่มีขนาดใหญ่เกินไปจนนานๆ จึงจะมีน้ำให้เก็บกักได้เต็มอ่างสักครั้ง และต่อมาก็ได้มีการก่อสร้างอุโมงค์ผันน้ำจากแม่น้ำแม่แตงไปยังแม่น้ำปิง และจากแม่น้ำปิงไปยังอ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่งัด และจากอ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่งัดไปยังอ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่กวง

ต่อมาในปี พ.ศ.2544 กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน (ปัจจุบันกรมนี้ได้ถูกยุบไปแล้ว) ได้ว่าจ้างบริษัทที่ปรึกษาในโครงการ “การเพิ่มประสิทธิภาพแหล่งน้ำและการใช้น้ำอย่างมีประสิทธิภาพด้วยระบบท่อส่งน้ำในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ พื้นที่รับประโยชน์ 1,500,000 ไร่” ซึ่งประกอบด้วย 5 บริษัทใหญ่ และ 6 บริษัทเล็ก โดยมีผู้เขียนเป็นผู้จัดการโครงการและทางกรมได้ว่าจ้างภาควิชาวิศวกรรมแหล่งน้ำ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ มากำกับและตรวจสอบผลการศึกษา อนึ่ง ทางภาควิชาวิศวกรรมแหล่งน้ำจุฬาฯ ได้ว่าจ้างอดีตรองอธิบดีกรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน ซึ่งเกษียณอายุราชการแล้วมาร่วมงานด้วย ซึ่งผู้เขียนต้องไปปฏิบัติงานที่กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงานเป็นเวลา 23 เดือน ซึ่งท่านอดีตรองอธิบดีกรมพัฒนาฯ ก็ได้นั่งปฏิบัติงานอยู่ใกล้กับผู้เขียนอีกด้วย อนึ่งบริษัทที่ผู้เขียนสังกัดได้รับผิดชอบลุ่มน้ำชี ผู้เขียนจึงได้ศึกษาการใช้น้ำในลุ่มน้ำชีอย่างเป็นระบบด้วยแบบจำลอง โดยแบ่งลุ่มน้ำชีออกเป็น 80 ลุ่มน้ำย่อยตามที่คณะอนุกรรมการอุทกวิทยาแห่งชาติได้แบ่งไว้ และได้ศึกษาสมดุลน้ำแต่ละลุ่มน้ำย่อยด้วยแบบจำลองจากต้นน้ำจนถึงปลายแม่น้ำ อนึ่ง ผู้เขียนได้ใช้ผู้ที่สำเร็จการศึกษาขั้นปริญญาโทจากภาควิชาวิศวกรรมทรัพยากรน้ำ มก. ซึ่งได้ใช้แบบจำลองศึกษาการจัดการน้ำจากอ่างเก็บน้ำเพื่อศึกษาเป็นวิทยานิพนธ์ขึ้นปริญญาโทกับผู้เขียนมาช่วยในการศึกษาดังกล่าว จำนวน 3-4 คน ผลการศึกษาการใช้น้ำในลุ่มน้ำชีอย่างเป็นระบบด้วยแบบจำลองพอสรุปได้ดังนี้

1) เพิ่มประสิทธิภาพโครงการพัฒนาแหล่งน้ำที่มีอยู่เดิมและพัฒนาโครงการแหล่งน้ำขึ้นมาใหม่รวม 4 โครงการ

2) เสนอแนะให้ปรับเกณฑ์การใช้น้ำของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ ซึ่งเป็นอ่างเก็บน้ำที่ใหญ่ที่สุดในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ มีความจุที่ระดับเก็บกัก 2,263 ล้าน ลบ.ม. ถ้าใช้เกณฑ์ใหม่นี้ผลประโยชน์ที่จะได้รับเพิ่มขึ้นประกอบด้วย

– ในฤดูฝนเมื่ออุทกภัยรอบ 100 ปี (100 ปีมีโอกาสเกิด 1 ครั้ง) ไหลผ่านอ่างเก็บน้ำ ปริมาณน้ำที่ระบายลงท้ายน้ำไม่เกินความจุของลำน้ำพอง (400 ลบ.ม.ต่อวินาที)

– ได้ศึกษาหากราฟสำหรับคำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้ง (Dry Season Area Reduction Curve-DSAR Curve) ของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ ถ้าใช้กราฟที่ศึกษาได้มาคำนวณหาพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้งแล้วน้ำจะไม่แห้งอ่างในระยะยาว และที่ต้นการเพาะปลูกฤดูฝนถ้าฝนเกิดตกช้าก็จะมีน้ำให้เตรียมแปลงเพาะปลูกข้าว จากผลการศึกษาดังกล่าวจะทำให้ได้พื้นที่เพาะปลูกฤดูฝนเพิ่มขึ้นโดยเกณฑ์เฉลี่ยปีละ 79,000 ไร่ และพื้นที่เพาะปลูกฤดูแล้งเพิ่มขึ้นโดยเกณฑ์เฉลี่ยปีละ 120,000 ไร่ จากข้อมูลทางอุทกวิทยาที่นำมาใช้ในการศึกษา 38 ปี อนึ่ง ทางกรมพัฒนาฯและภาควิชาวิศวกรรมแหล่งน้ำจุฬาฯ ก็เห็นด้วยกับผลการศึกษา และทางกรมได้ขอให้ทางบริษัทได้นำผลการศึกษาไปชี้แจงกับผู้แทนของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ซึ่งใช้งานเขื่อนอุบลรัตน์อยู่ ผลการประชุมร่วมกับผู้แทนการไฟฟ้าฝ่ายผลิตฯ ซึ่งนอกจากจะเห็นด้วยกับผลการศึกษาแล้ว ยังเสนอแนะว่าจะพัฒนาแบบจำลองสำหรับทำนายปริมาณน้ำที่ไหลลงอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ ทั้งนี้ เพราะเขื่อนอุบลรัตน์ใช้งานยาก ซึ่งปริมาตรอุทกภัยใหญ่แต่ละครั้งจะมากกว่าความจุของอ่างเก็บน้ำ ซึ่งผู้เขียนก็เห็นด้วยกับข้อเสนอแนะดังกล่าว

อนึ่ง เมื่อสิ้นสุดการศึกษา กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงานได้ตั้งงบประมาณเพื่อขอให้ศึกษาต่อเฉพาะลุ่มน้ำชีแต่สำนักงบประมาณไม่อนุมัติ เพราะกรมจะถูกยุบอยู่แล้ว มิฉะนั้นท่านทั้งหลายก็จะได้เห็นการจัดการน้ำอย่างเป็นระบบลุ่มน้ำทั้งภาคตะวันออกเฉียงเหนือและอาจจะไม่เกิดน้ำท่วมพื้นที่ท้ายอ่างดังเช่นในปี พ.ศ.2563-2564 นอกจากนี้ อาจได้เห็นการผันน้ำจากแม่น้ำโขงมาใช้ในภาคตะวันออกเฉียงเหนืออีกด้วย

อนึ่ง ในการเดินทางออกไปปฏิบัติงานภาคสนามเพื่อวางโครงการพัฒนาแหล่งน้ำเพื่อการชลประทานขึ้นมาใหม่ และเพื่อปรับปรุงโครงการเดิมในลุ่มน้ำชี แต่ละโครงการต้องใช้เวลาเดินทางไปอย่างน้อยโครงการละ 3-4 ครั้ง จึงจะได้โครงการดีๆ แต่ละครั้งจะได้พบประชาชนที่ต้องการโครงการใหม่และปรับปรุงโครงการเดิมเป็นจำนวนมาก เนื่องจากผู้เขียนเป็นผู้จัดการโครงการ เวลาออกไปปฏิบัติงานภาคสนามส่วนใหญ่จึงเดินทางไปในวันเสาร์และวันอาทิตย์ (เพราะท่านอธิบดีของกรมได้แนะนำผู้เขียนว่าไม่ควรออกไปปฏิบัติงานภาคสนามในวันธรรมดามากนัก เพราะเป็นผู้จัดการโครงการ) ซึ่งทางกรมจะไม่ทราบเรื่องนี้ เนื่องจากผู้เขียนได้เห็นความเดือดร้อนของประชาชนเกี่ยวกับการจัดการน้ำเป็นจำนวนมาก จึงไม่รู้สึกเหน็ดเหนื่อยในการเดินทาง แต่เป็นที่น่าเสียดายที่โครงการเกี่ยวกับการจัดการน้ำดีๆ บางโครงการไม่ได้ดำเนินการก่อสร้างทั้งๆ ที่เป็นโครงการที่ศึกษาอย่างเป็นระบบลุ่มน้ำด้วยแบบจำลอง เนื่องจากระยะเวลาที่ศึกษาเพียง 1 ปี จึงได้ใช้ข้อมูลจากแปลงทดลองในเขตโครงการชลประทานลำปาว จ.กาฬสินธุ์ จำนวน 3 แปลงทดลอง

ซึ่งศึกษาโดยได้รับการสนับสนุนด้านการเงินจากอียู และมีวิศวกรชาวเนเธอร์แลนด์เป็นหัวหน้าโครงการมาสอบเทียบแบบจำลอง แต่ในทางตรงกันข้ามโครงการพัฒนาแหล่งน้ำขนาดใหญ่ในลุ่มน้ำเจ้าพระยาซึ่งไม่ได้ศึกษาอย่างเป็นระบบลุ่มน้ำแต่ศึกษาเป็นโครงการๆ ไป จึงทำให้เกิดการย้ายการใช้น้ำจากโครงการชลประทานเจ้าพระยาซึ่งอยู่ท้ายน้ำสุดไปใช้ยังโครงการชลประทานที่ก่อสร้างขึ้นมาใหม่ทางด้านเหนือน้ำ จึงเป็นโครงการที่ไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ กับได้รับงบประมาณในการก่อสร้างและโครงการเหล่านี้มีบางโครงการ ถ้าในอนาคตอันใกล้นี้เกิดความแห้งแล้งที่รุนแรงเช่นปี พ.ศ.2536 ขึ้นมาอีกในลุ่มน้ำเจ้าพระยาจะเป็นตัวเร่งให้กรุงเทพฯมีโอกาสขาดน้ำดิบในการผลิตน้ำประปาสูงมากๆ ขึ้นอีกด้วย ทั้งนี้ เพราะกรุงเทพฯอยู่ท้ายน้ำสุดในลุ่มน้ำเจ้าพระยา

อนึ่ง ในต้นเดือนตุลาคม 2563 และเดือนกันยายนและเดือนตุลาคม 2564 ได้เกิดน้ำท่วมพื้นที่ท้ายอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่บางแห่ง เช่น อ่างเก็บน้ำเขื่อนลำตะคอง และอ่างเก็บน้ำเขื่อนป่าสักชลสิทธิ์ เป็นต้น จึงเสนอแนะให้ดำเนินการศึกษาเพื่อจัดการน้ำในอ่างเก็บน้ำเพื่อป้องกันน้ำท่วมพื้นที่ด้านท้ายอ่าง และเพื่อเพิ่มพื้นที่เพาะปลูกที่รับน้ำจากอ่างเก็บน้ำทั้งฤดูฝนและฤดูแล้ง ดังกรณีศึกษาของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์

ศาสตราจารย์เกียรติคุณ ฉลอง เกิดพิทักษ์