"หน้าฝนมาแล้วน้ำท่วมจะกลับมาหาเราอีกหรือไม่"
"ประเทศไทยในยุคผลัดเปลี่ยนรัฐบาลจะสามารถแก้ไขน้ำท่วมได้อย่างไร"
"เมื่อเรารู้สภาพภูมิประเทศ คาดการณ์น้ำในทุกลุ่มน้ำ ลำน้ำ
ครอบคลุมพื้นที่ประเทศไทย เราจะมีความสุขในการดำเนินชีวิตมากยิ่งกว่าเดิมอย่างแน่นอน"
การวิเคราะห์ปัญหาน้ำท่วมเขตเมืองด้วยข้อมูลความสูงภูมิประเทศ (Digital Elevation Model; DEM) ความละเอียดสูง
การวิเคราะห์ปัญหาน้ำท่วม ในกรณีที่เป็นการศึกษาการไหลของแม่น้ำ-ลำคลองตามธรรมชาติ อาจไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูลชั้นความสูงที่มีความละเอียดมากนักเนื่องจากเป็นการคาดการณ์ในแบบพื้นที่ริมฝั่งแม่น้ำ ต่างกับกรณีที่น้ำเริ่มไหลเข้าสู่เขตเมืองที่มีความซับซ้อนของพื้นที่จากอุปสรรคที่กีดขวางแนวการไหลมากมาย ไม่ว่าจะเป็นอาคาร บ้านเรือน ถนน ฯลฯ ในการศึกษานี้ได้มีการนำข้อมูลชั้นความสูงที่มีความละเอียดถึงระดับ 1 เมตรมาใช้ ทำให้สามารถจำลองสถานการณ์น้ำได้อย่างชัดเจน ในกรณีที่มีการท่วมล้นจากแนวคันกั้นน้ำเข้าสู่เขตที่อยู่อาศัยหนาแน่น หรือยังอาจนำมาใช้เพื่อศึกษาผลกระทบจากการท่วมเนื่องจากฝนตกหนักลงสู่พื้นที่อย่างต่อเนื่อง รวมตลอดถึงการทดสอบ-ออกแบบ แผนการระบายน้ำต่าง ๆ
3 เหตุผลหลักที่สามารถทำให้เกิดน้ำท่วมในเขตเมือง ได้แก่
1.น้ำท่วมจากแม่น้ำ (fluvial flooding) เกิดจากการท่วมของแม่น้ำ ลำธาร หรือทางน้ำอื่น ๆ ซึ่งเกิดจากน้ำฝนอย่างรวดเร็วในพื้นที่ต้นน้ำของลุ่มแม่น้ำ ขณะที่ปริมาณน้ำเพิ่มขึ้น แม่น้ำอาจไม่สามารถรับสูงลำธารได้ ทำให้น้ำไหลล้นออกมาและท่วมทั้งพื้นที่รอบๆ นั้น น้ำท่วมจากแม่น้ำมักมีความเกี่ยวข้องกับรูปแบบการเกิดฝน ภูมิประเทศ และลักษณะของระบบแม่น้ำ
2. น้ำท่วมจากน้ำฝน (pluvial flooding) เกิดขึ้นเมื่อปริมาณน้ำฝนเกินความจุของระบบระบายน้ำในพื้นที่หรือเมื่อพื้นดินเต็มไปด้วยน้ำและไม่สามารถดูดซับน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพประเภทของน้ำท่วมนี้มักเกิดขึ้นในพื้นที่เมืองที่มีระบบระบายน้ำไม่เพียงพอหรือระบบระบายน้ำถูกทำลาย น้ำท่วมจากน้ำฝน ขึ้นอยู่กับฝนที่ตกอย่างรวดเร็ว ลักษณะการไหลผิดปกติบนพื้นผิวดิน การใช้ประโยชน์ที่ดิน และสภาพของระบบระบายน้ำ
3. น้ำท่วมชายฝั่ง (coastal flooding) คือการเกิดน้ำท่วมในบริเวณชายฝั่งหรือพื้นที่ใกล้ชายฝั่งของทะเลหรือแหล่งน้ำใหญ่อื่น ๆ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อระดับน้ำเกินกว่าขอบเขตปกติและเข้าสู่พื้นที่ที่ไม่เคยน้ำท่วมมาก่อน ปัจจัยที่ส่งผลต่อน้ำท่วมชายฝั่งได้แก่ คลื่นพายุ, การเพิ่มระดับน้ำทะเล, ลมและความสอดคล้องระหว่างสภาวะทางทะเลและสภาวะอากาศ น้ำท่วมชายฝั่งมีความสำคัญกับปัจจัย เช่น พื้นที่ทางภูมิศาสตร์ของชายฝั่ง, การเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเล, รูปแบบภูมิอากาศ, และการมีสิ่งกีดขวางที่ช่วยป้องกันการเกิดน้ำท่วมในบริเวณชายฝั่งได้
การสร้างแบบจำลองระดับสูงของพื้นที่เมืองที่เสี่ยงต่อน้ำท่วมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน แต่ด้วยซอฟต์แวร์และความสามารถในการคำนวณของวันนี้ มันไม่เพียงแต่เป็นไปได้ แต่ยังเป็นสิ่งที่ต้องการประเภทของแบบจำลองที่ใช้ในการแบบจำลองน้ำท่วมในพื้นที่เมืองเรียกว่าแบบจำลองการไหลในช่องเปิด (Open Channel Flow Model) ซึ่งเกี่ยวข้องกับน้ำในช่องหรือท่อที่ไม่เต็มถ้วยเช่นแม่น้ำหรือคลอง ภายใต้เงื่อนไขนี้การไหลของน้ำจะได้รับผลกระทบมากที่สุดจากแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นฟังก์ชันของทัศนียภาพตนเอง ส่วนใหญ่เมืองในประเทศไทยถูกสร้างบนที่ราบเสมอค่อนข้างเป็นธรรมชาติ ดังนั้นความแม่นยำ-ความละเอียดของข้อมูลเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุดในการสร้างแบบจำลองน้ำท่วมในพื้นที่เมือง
ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมาซอฟต์แวร์สำหรับการแบบจำลองน้ำท่วมได้มีการพัฒนาขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตามในประเทศไทยไม่เคยมีใคร สามารถนำเทคโนโลยีสำคัญนี้มาใช้ในพื้นที่กรุงเทพฯได้ เพราะข้อมูลที่สำคัญที่สุดที่มีผลต่อปรากฏการณ์น้ำท่วมคือข้อมูล DEM ที่ได้ ผ่านการทำ Hydro-flatten
เมื่อเร็วๆ นี้บริษัท MappointAsia ได้รับทำโครงการสร้างแบบจำลองน้ำท่วมในพื้นที่ของกรุงเทพฯ กรุงเทพฯ ซึ่งเป็นเมืองใหญ่และต้องแบบจำลองน้ำท่วม ในโครงการนี้เราใช้ข้อมูล DSM (Digital Surface Model) ความละเอียด 1 เมตร และข้อมูล DTM (Digital Terraim Model) ที่สร้างมาจากข้อมูล SAR ซึ่งประกอบด้วยภาพดาวเทียมที่มีความละเอียด 70 เซนติเมตร เพื่อปรับปรุงเวกเตอร์โครงร่างขอบของอาคารและโครงสร้างต่างๆ ที่สร้างขึ้น DEM ทั้งหมด จะต้องถูกประมวลผลให้มีความละเอียดถูกต้องเพื่อให้สอดคล้องหรือใกล้เคียงสภาพแวดล้อมความเป็นจริง
ภาพข้อมูล DTM ความละเอียด 6 เมตร
ภาพ DSM ความละเอียด 1 เมตร
การวิเคราะห์ปัญหาน้ำท่วมเขตเมืองด้วยข้อมูลความสูงภูมิประเทศ (Digital Elevation Model; DEM) ความละเอียดสูง
การวิเคราะห์ปัญหาน้ำท่วม ในกรณีที่เป็นการศึกษาการไหลของแม่น้ำ-ลำคลองตามธรรมชาติ อาจไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูลชั้นความสูงที่มีความละเอียดมากนักเนื่องจากเป็นการคาดการณ์ในแบบพื้นที่ริมฝั่งแม่น้ำ ต่างกับกรณีที่น้ำเริ่มไหลเข้าสู่เขตเมืองที่มีความซับซ้อนของพื้นที่จากอุปสรรคที่กีดขวางแนวการไหลมากมาย ไม่ว่าจะเป็นอาคาร บ้านเรือน ถนน ฯลฯ ในการศึกษานี้ได้มีการนำข้อมูลชั้นความสูงที่มีความละเอียดถึงระดับ 1 เมตรมาใช้ ทำให้สามารถจำลองสถานการณ์น้ำได้อย่างชัดเจน ในกรณีที่มีการท่วมล้นจากแนวคันกั้นน้ำเข้าสู่เขตที่อยู่อาศัยหนาแน่น หรือยังอาจนำมาใช้เพื่อศึกษาผลกระทบจากการท่วมเนื่องจากฝนตกหนักลงสู่พื้นที่อย่างต่อเนื่อง รวมตลอดถึงการทดสอบ-ออกแบบ แผนการระบายน้ำต่าง ๆ
ในการศึกษานี้ ได้ใช้โปรแกรม HEC-RAS version 6.3.1 เป็นโปรแกรมสำหรับจำลองสถานการณ์ต่าง โดยสามารถจำลองการไหลของแม่น้ำเจ้าพระยาช่วงที่พาดผ่านพื้นที่กรุงเทพมหานคร โดยกำหนดอัตราการไหลเป็นค่าต่าง ๆ ทั้งแบบคงที่ (Steady Flow) และแบบมีการเปลี่ยนอัตราการไหลตามช่วงเวลา (Unsteady Flow) โดยมีขั้นตอนการทำงาน ดังนี้
-
การนำเข้าข้อมูล DEM ความละเอียด 1 ม. (สำหรับการจำลองเขตเมือง) และ DEM รายละเอียดต่ำกว่าสำหรับนอกเขต
-
เพิ่ม Web Map เพื่อใช้เป็น background (Google Street Map/Satellite)
-
การสร้าง Geometry ที่แสดงรายละเอียดของลำน้ำ ได้แก่
-
เส้นกึ่งกลางลำน้ำ (River Reach)
-
เส้นขอบฝั่งลำน้ำ (River Bank)
-
เส้นขอบแนวแสดงผลการวิเคราะห์น้ำท่วม (Flow Path)
-
เส้นตัดขวางลำน้ำ (Cross Section) วาดตลอดแนวลำน้ำ
-
2D Flow Area เพื่อกำหนดพื้นที่การคำนวณแบบ 2D ในบริเวณเขตเมือง
-
กำหนดแนวคันกั้นน้ำ (ในการจำลองใส่เพียงฝั่งเดียว ด้านตะวันออก) เชื่อมโยงกับลำน้ำ
-
-
สร้างข้อมูลอัตราการไหลแบบคงที่ Steady Flow และ Unsteady Flow
-
วิเคราะห์และสร้างผลลัพธ์ที่เกิดจากข้อมูลการไหลทั้งสองแบบ
-
ตรวจสอบผลการวิเคราะห์ และกำหนดรูปแบบการแสดงผลใน RAS Mapper ของ HEC-RAS
รายละเอียดหน้าจอของการทำงานในโปรแกรม HEC-RAS แสดงดังต่อไปนี้
ภาพหน้าจอการเพิ่มข้อมูลความสูงภูมิประเทศ
ภาพแสดงส่วนตัดของ DEM จากจุด A ถึงจุด B
ภาพแสดงข้อมูลชั้นความสูงแบบรายละเอียดสูง
ภาพแสดงข้อมูล Geometry รายละเอียดของลำน้ำเจ้าพระยา
ภาพแสดงการกำหนดข้อมูลการไหลแบบ Steady Flow
ภาพแสดงหน้าจอคำนวณและสร้างผลลัพธ์จากการไหลแบบ Steady Flow
ภาพแสดงผลลัพธ์การจำลองน้ำท่วม อัตราการไหลแบบ Steady Flow ที่ 2000 cms
ภาพแสดงการกำหนดข้อมูลการไหลแบบ Unsteady Flow
ภาพแสดงหน้าจอคำนวณและสร้างผลลัพธ์จากการไหลแบบ Unsteady Flow
ภาพแสดงผลลัพธ์การจำลองน้ำท่วม อัตราการไหลแบบ Steady Flow Unsteady Flow
ภาพแสดงผลลัพธ์การจำลองน้ำท่วม อัตราการไหลแบบ Steady Flow Unsteady Flow เมื่อน้ำท่วมสู่พื้นที่หนาแน่น
ภาพแสดงผลลัพธ์การจำลองน้ำท่วม อัตราการไหลแบบ Steady Flow Unsteady Flow เมื่อน้ำท่วมซ้อนด้วยภาพดาวเทียม
ภาพแสดงผลลัพธ์การจำลองน้ำท่วม อัตราการไหลแบบ Steady Flow Unsteady Flow ในแบบ 3D