หลักเกณฑ์การออกแบบสำนักพัฒนาแหล่งน้ำ

คู่มอื การสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนุรกั ษฟ์ นื้ ฟูแหลง่ นาํ้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนา้ํ



การออกแบบโค้งสนั ฝาย เมื่อ P < 0.5 Ho (แผ่นที่ 1/2)

กลุ่มการวจิ ัยและพฒั นาแหล่งนํา้ ภาควชิ าวิศวกรรมทรพั ยากรนาํ้ 3-31 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนุรกั ษฟ์ นื้ ฟูแหลง่ นาํ้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนา้ํ



การออกแบบโคง้ สันฝาย เมอื่ P < 0.5 Ho (แผน่ ท่ี 2/2)

กลุ่มการวจิ ัยและพฒั นาแหล่งนํา้ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรนํ้า 3-32 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มือการสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษฟ์ ้นื ฟูแหล่งนาํ้ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนํ้า



การออกแบบโค้งสันฝาย เม่อื P ≥ 0.5 Ho

(1.2) ความยาวสันฝายนํ้าล้น (Effective Length of Weir) ความยาวสันฝายน้ําล้นท่ีใช้
ในการออกแบบจะถูกลดความยาวลงเนื่องจากตอม่อ(Pier) ซ่ึงใช้สูตรในการออกแบบ USBR., “ Design of
Small Dam ” หาความยาวใช้งานของสันฝายน้ําลน้ ไดด้ ังนี้

L1  L2  2(NK p  Ka )He

เมอ่ื L1  ความยาวประสทิ ธิ์ผลของสนั ฝายน้ําลน้ เน่ืองจากตอมอ่
L2  ความยาวท้ังหมดของสันฝายนาํ้ ล้นซงึ่ ยังไมร่ วมความหนาของตอมอ่ ตา่ งๆ
N = จาํ นวนตอมอ่ กลาง (Pier)
K p  สปส.การคอดตวั เนือ่ งจากตอมอ่
Ka  สปส.การคอดตวั เนอ่ื งจากกําแพงรมิ ตลงิ่
He = ความสงู ของน้ําเหนือสนั ฝายนํ้าลน้ (Total Head)

ค่า KP มคี า่ เปลยี่ นแปลงไปตามลกั ษณะของตอม่อ คอื
● รูปรา่ งและระยะตอมอ่
● ความหนาของตอม่อ
● Head ทใ่ี ช้ออกแบบ

กล่มุ การวิจยั และพัฒนาแหลง่ นํา้ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรัพยากรนา้ํ 3-33 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

ค่มู อื การสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษ์ฟน้ื ฟแู หลง่ นํ้า การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรน้าํ



● ความเรว็ การไหลของกระแสน้าํ ในรอ่ งชกั น้าํ

คา่ KP จากตอม่อรปู รา่ งตา่ งๆ ประมาณไดด้ งั น้ี
● หัวตอม่อเป็นสเี่ หล่ียมลบมมุ ดว้ ยรัศมี 0.1 ของความหนาของตอมอ่ KP =

0.02

● หัวตอมอ่ เปน็ รูปโค้งมน KP = 0.01
● หวั ตอมอ่ แหลม KP = 0.00
● หวั ตอมอ่ ส่เี หล่ียมไมล่ บมมุ KP = 0.10
คา่ Ka ของตอม่อกําแพงรมิ ตลง่ิ รปู รา่ งต่างๆ มีดงั นี้

● กาํ แพงหน้าทาํ มมุ ฉากกับทิศทางการไหล Ka = 0.20

● ทาํ มมุ ฉากแตล่ บมุมโค้ง รศั มีไมน่ อ้ ยกว่า 0.15H0 , Ka = 0.10

และไมม่ ากกว่า 0.50H0 (หรือ 0.15H0  r  0.50H0 )

● มมุ ตอม่อโค้งมนด้วยรัศมีมากกวา่ 0.50H0 , r  0.50H0 ) , K a = 0.00

และกําแพงหนา้ ทาํ มมุ เฉียงกับทิศทางน้ําไหลไม่มากกวา่ 45 องศา

(2) การออกแบบพื้นฝาย พ้ืนฝายบรเิ วณด้านเหนือนาํ้ จะทาํ หนา้ ทปี่ อ้ งกนั การกดั เซาะ

ของน้ําและเพมิ่ ระยะทางการซมึ ของนา้ํ ลอดใตฝ้ าย ความหนาของพน้ื ฝายด้านเหนอื น้าํ ควรมคี วามหนาพอเพยี ง
ใหส้ ามารถเสรมิ เหลก็ และทาํ งานได้สะดวก โดยทว่ั ไปควรมคี วามหนาไมน่ อ้ ยกว่า 20 เซนตเิ มตร พืน้ ฝาย
บรเิ วณด้านทา้ ยน้าํ นอกจากจะป้องกนั การกดั เซาะของน้าํ และเพม่ิ ระยะทางการซึมของน้ําลอดใตฝ้ ายแล้ว ยงั

ตอ้ งตา้ นทานแรงดนั นํ้าใต้พื้นฝายด้วย ดังนนั้ การออกแบบพนื้ ฝายด้านทา้ ยน้ําจะตอ้ งมคี วามหนาและนํ้าหนัก
เพียงพอทจี่ ะตา้ นแรงดันของน้าํ ใตฝ้ ายไดด้ ้วย

(3) การออกแบบอาคารสลายพลังงาน(Energy Dissipater) อาคารทา้ ยนา้ํ

(Terminal Structure) เปน็ อาคารทีอ่ อกแบบเพอื่ สลายพลงั งานหรอื ลดความเร็วของกระแสน้าํ ก่อนทจี่ ะ
ระบายไปดา้ นทา้ ยฝาย เป็นการป้องกนั การกดั เซาะต่อทางนาํ้ ทา้ ยอาคาร ตามแบบมาตรฐานของ U.S.B.R.

Stilling Basin(Engineering Monograph No.25)

สตู รของ Hydraulic Jump ในอ่างนาํ้ น่งิ รูปส่เี หลย่ี มพ้ืนผ้า มดี ังนี้

D2  1 1 
D1 2  (1  8 F12 ) 2  1



ในเมอื่ D1 = ความลกึ ของนาํ้ กอ่ นเกิด Jump, ม.

D2 = ความลึกของนํา้ หลังเกิด Jump, ม.
F1
= คา่ Froude number = V1
V1
g g .D1

= ความเรว็ ของน้าํ ก่อนเกิด Jump, ม.
= อตั ราเร่งจากแรงโน้มถว่ ง = 9.81 ม./วินาท2ี

Min. Freeboard = 0.1(V1  D2 ), เมตร

กลมุ่ การวิจยั และพัฒนาแหลง่ นํ้า ภาควิชาวศิ วกรรมทรพั ยากรนํา้ 3-34 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คมู่ อื การสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ กั ษ์ฟน้ื ฟูแหล่งนํ้า การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนํา้



ความยาวของอาคารสลายพลงั งานจะสมั พนั ธ์กับคา่ Froude Number และความลึกของ Jump ดังรูปโดยค่า
Minimum Tail Water Depths ในกราฟเป็นค่าในห้องปฏิบัติการ นํามาใช้ในการออกแบบไม่ได้ ต้องสร้าง
กราฟความสัมพันธ์ระหวา่ งระดบั กับปรมิ าณน้ํา(Rating Curve)ของทางน้ําทา้ ยฝายนํา้ ลน้ หรอื อาคารชลศาสตร์

(4) การสร้างกราฟความสัมพันธ์ระหว่างระดับกับปริมาณนํ้า(Rating Curve)ของ
ทางนา้ํ ท้ายฝายนํ้าล้น ผอู้ อกแบบต้องวิเคราะห์หาความสัมพันธ์ระหว่างระดับกับปริมาณนํ้าของทางนํ้าท้าย
ฝาย ดว้ ยวธิ ีการตา่ งๆ เช่น วธิ กี ารสมการแมนนิ่ง และวิธีการ Slope Area เป็นต้น เพ่ือเปรียบเทียบค่าระดับ
น้าํ หลังเกดิ Hydraulic Jump กับค่าระดับน้าํ ในทางนาํ้ ท้าย Stilling Basin(จาก Rating Curve) ท่ปี ริมาณนํ้า
ประมาณ 20% - 100% ของปรมิ าณน้ํานองสูงสุดที่ออกแบบ โดยค่าระดับน้ําในทางนํ้าท้าย Stilling Basin
นัน้ ตอ้ งสงู กว่าค่าระดับนาํ้ หลงั เกิด Hydraulic Jump อย่างนอ้ ย 5-10%

(5) การออกแบบ Cutoff Wall & Obstruction Wall

● การคํานวณค่า Weighted Creep Ratio สามารถใช้วิธีของ Lane ใน “ U.S.B.R.

Design of Small Dam” ดงั นี้

◊ ความยาวของทางเดนิ น้าํ ใตอ้ าคาร

Cutoff Wall จะฝังลึกลงใต้พื้นฝาย เพ่ือขวางการซึมของน้ําลอดใต้พื้นฝายและ

ป้องกนั การพดั พาเอาเม็ดดนิ ใต้ฐานรากหลดุ ไหลไปกบั นาํ้ ได้ ความลึกของ Cutoff Wall จะต้องลึกพอท่ีจะทํา

ใหค้ ่า Weighted Creep Ratio มคี า่ ตามเกณฑ์ที่กําหนดและเพื่อป้องกันน้ําซึมลัดผ่านชั้นดินโดยตรง(Short

Path) ตอ้ งกําหนดให้ Cutoff Wall หา่ งกันไมน่ ้อยกว่า 1.2 เทา่ ของความลึกของ Cutoff Wall

Weighted Creep Ratio = Total Weighted Length of Path / Difference Head
โดย Weighted Length of Path ในแนวดงิ่ ใชเ้ ท่ากบั ระยะจรงิ สว่ นในแนวราบใช้เพียง 1/3
ของระยะจริง

ความยาวของทางเดินนาํ้ ใตอ้ าคาร

Weighted Creep Distance = L1/3 + 2LP +2h1 + 2h2 + 2t
Weighted Creep Ratio {L1/3 + 2LP +2h1 + 2h2 + 2t}/H

กลมุ่ การวิจัยและพัฒนาแหล่งนํ้า ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรนาํ้ 3-35 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ ักษ์ฟ้นื ฟแู หล่งนํ้า การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรน้ํา



เมือ่ t = ความหนาของพื้น, ม.
L1 = ความยาวของแผน่ พ้ืนทึบนาํ้ , ม.
LP = ความยาวของเขม็ พืด, ม.
H = ความแตกต่างของระดบั นํา้ ดา้ นเหนอื นาํ้ และด้านทา้ ยนาํ้ , ม.

◊ ความยาวของทางเดินน้ําข้างอาคาร
Cutoff Wall จะฝังลึกเข้าไปข้างหูฝาย เพ่ือขวางการซึมของน้ําลอดข้างฝายและ

ป้องกันการพัดพาเอาเมด็ ดินขา้ งฝายหลดุ ไหลไปกบั น้ําได้ ความกวา้ งของ Cutoff Wall จะต้องกวา้ งพอทจี่ ะทํา
ให้ค่า Weighted Creep Ratio มีค่าตามเกณฑ์ที่กําหนดและเพ่ือป้องกันน้ําซึมลัดผ่านดินด้านข้างโดยตรง
(Short Path) ต้องกาํ หนดให้ Cutoff Wall ห่างกนั ไมน่ ้อยกวา่ 1.2 เทา่ ของความกว้างของ Cutoff Wall

Weighted Creep Ratio = Total Weighted Length of Path / Difference Head
โดย Weighted Length of Path ใช้เท่ากบั ระยะจริง

ความยาวของทางเดินนาํ้ ข้างอาคาร

Weighted Creep Distance = l1/cos1 + 2l4 + l2 + l3/cos2
Weighted Creep Ratio {l1/cos1 + 2l4 + l2 + l3/cos2}/H

ค่า Lane’s Weighted Creep Ratio สาํ หรบั ดนิ ประเภทตา่ งๆ ทอ่ี ย่บู รเิ วณใตฝ้ ายนา้ํ ลน้

Base Material Lane’s Weighted Creep Ratio

(Cw)

Very Fine Sand of Silt(ทรายละเอยี ดมากหรอื ดนิ ตะกอน) 8.5

Fine Sand (ทรายละเอยี ด) 7.0

Medium Sand (ทรายหยาบปานกลาง) 6.0

Coarse Sand (ทราบหยาบ) 5.0

Fine Gravel (กรวดละเอียด) 4.0

Medium Gravel (กรวดหยาบปานกลาง) 3.5

Coarse Gravel Including Cobbles (กรวดหยาบ) 3.0

Boulders with some Cobbles and Gravel (หินใหญ่มีกรวดแทรกอย)ู่ 2.5

Soft Clay (ดนิ เหนียวออ่ น) 3.0

กล่มุ การวจิ ัยและพัฒนาแหลง่ น้ํา ภาควชิ าวิศวกรรมทรัพยากรนํ้า 3-36 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

ค่มู อื การสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ ักษ์ฟน้ื ฟแู หล่งนํา้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนํา้



Medium Clay (ดินเหนียวแข็งปานกลาง) 2.0
Hard Clay (ดินเหนยี วแขง็ ) 1.8
Very Hard Clay or Hardpan (ดินเหนียวแข็งมากหรอื ดินดาน) 1.6

● การคาํ นวณหาปริมาณน้าํ ไหลซมึ ผา่ นใต้อาคารและ Safe Exit Gradient สามารถใช้วิธี
ตาขา่ ยการไหลของนํา้ (Flow Nets) จากทฤษฎีพนื้ ฐานการไหลของนํ้าผ่านดินหรือ “Darcy’s law” ท่ีสรุปว่า
ความเร็วของนํ้าที่ไหลผ่านตัวกลางพรุนแบบ Laminar จะเป็นสัดส่วนกับความลาดชันชลศาสตร์หรือ
“Hydraulic gradient”

Q  HUP 

H  Q 
HDOWN 

L 

Soil 

   การไหลซมึ ของนา้ํ ในแนวเดียวผา่ นแทง่ ดนิ

จากกฎของดาซี่ ถ้าให้ v = ความเรว็ ของการไหลซึมของนา้ํ

I = ความลาดของระดบั น้ํา (hydraulic gradient) = H
L

H = ความตา่ งศกั ย์ระหวา่ งเหนอื นา้ํ และท้ายนาํ้
L = ความยาวของแทง่ ดนิ ในแนวน้าํ ไหล

ดงั นนั้ v  i
หรอื v = ki
เมือ่ k เป็นค่าคงที่ซง่ึ แสดงคุณสมบตั ิของดนิ ท่ีใหน้ ํ้าไหลผ่านเรียกวา่ Hydraulic conductivity
หรอื Permeability หรือเรยี กวา่ “ค่าความซึมนํา้ ” มกั ใชห้ นว่ ยเป็น ซม.ตอ่ วินาที (cm/sec.)
จากสมการขา้ งบนถ้าพจิ ารณาพืน้ ที่หนา้ ตดั ของแทง่ ดินเทา่ กับ A เพราะฉะนั้นปรมิ าณการไหล
ตอ่ เวลาจะเปน็

q = v.A = kiA

หรอื กรณที ม่ี กี ารพจิ ารณาเฉพาะช่วงเลก็ ๆ ทมี่ ีความยาว dL ปริมาณนํา้ จะเปน็

q = k dh .A
dL

เม่อื dh เปน็ ความชันของเสน้ ศกั ย์นํ้าหรอื เสน้ ผวิ นา้ํ ณ ตาํ แหน่งทพี่ จิ ารณา
dL

ศกั ย์ของน้าํ (Hydraulic Heads) หมายถงึ ผลรวมถงึ ความต่างของทัง้ ระดบั นา้ํ และความดันนาํ้
ณ จดุ ทพ่ี ิจารณาความตา่ งศกั ยข์ องนํา้ ทที่ าํ ให้เกดิ มีการไหลของนํา้ ผ่านดิน

กลุม่ การวจิ ยั และพัฒนาแหลง่ น้ํา ภาควชิ าวิศวกรรมทรัพยากรน้าํ 3-37 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษฟ์ น้ื ฟูแหล่งนา้ํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนํา้



 h = HUp - HDOWN
และอตั ราการเปลีย่ นแปลงของศกั ยร์ วมตอ่ ระยะการไหล เรยี กว่า “Hydraulic gradient” หรอื ความลาดชล

ศาสตร์ ซึง่ เทา่ กบั

i= h
L  iS

แรงดันใต้ฐานรากเฉล่ยี (Average Seepage Pressure per Unit Volume)

Ps  i w

Safe exit gradient for different types of soils

Type of material Safe exit gradient is

Shingle 1/4 – 1/5

Coarse sand 1/5 - 1/6

Fine sand 1/6 - 1/7

ตาขา่ ยการไหลของนาํ้ หรอื Flow nets เป็นการวิเคราะหห์ าปรมิ าณน้ําซึมผ่านดินที่มีการไหล

เปน็ แบบ 2 มิติ และเป็นการไหลแบบ Steady State โดยสามารถเขยี น Flow nets แสดงทางเดนิ ของน้าํ ผ่าน
วัสดใุ ตอ้ าคาร ประกอบดว้ ย Flow lines ซงึ่ เป็นเสน้ ทางเดินของนํ้าผ่านดิน มีจํานวนไม่จํากัด เส้นขอบเขตท่ี
น้ําซมึ ผา่ นไม่ไดถ้ ือเปน็ Flow line เส้นหน่งึ จะเลือกเขยี นเส้น Flow lines ขนึ้ มาจาํ นวนหน่งึ โดยแตล่ ะเสน้ จะ

ขนานกบั เส้นท่ผี ่านมาโดยประมาณและ Equipotential lines ซึ่งเป็นเส้นที่มีแรงดันระดับ(Pressure head)
บนเส้นFlow lines เท่ากนั มจี ํานวนไมจ่ ํากดั จะเลอื กเขยี นเสน้ Equipotential lines ข้ึนมาจํานวนหน่ึง เส้น
ขอบเขตท่ีนํ้าไหลเข้าและไหลออกจากดนิ ถือเป็น Equipotential line เส้นหน่ึง คุณสมบัติเฉพาะของ Flow

nets ทีค่ วรทราบสรุปไดด้ ังน้ี
- Flow line และ Equipotential line จะตัดกันเปน็ มุมฉาก
- รปู ทรงทเี่ กิดจาก Flow Net จะเปน็ สเี่ หลี่ยมจัตุรสั โดยประมาณคอื มีด้านทง้ั สเ่ี ป็นเสน้ ตรง

หรือเส้นโคง้ และสามารถบรรจวุ งกลมไวภ้ ายในโดยมีเส้นรอบวงสัมผสั ทกุ ด้านได้
- ไม่มีการไหลของนา้ํ ขา้ มหรอื ตัด Flow line ดังน้นั Flow line จะตอ้ งไมต่ ัดกัน
- ไมม่ กี ารพบกนั หรอื ตัดกันของเสน้ Equipotential line

- บนเสน้ Equipotential line เส้นใด ๆ จุดบนเสน้ นน้ั จะมีศกั ย์น้าํ เท่ากัน
- การลดศกั ย์ของนา้ํ ระหวา่ งเสน้ Equipotential line คู่ใด ๆ จะมคี ่าเทา่ กนั และ
เรยี กวา่ ”Equipotential space”

- ปรมิ าณนํา้ ทไ่ี หลระหว่าง Flow line คู่ใด ๆ จะมคี า่ เทา่ กัน และชอ่ งของทางนา้ํ ระหวา่ งน้นั
เรียกว่า “Flow channel”

กลมุ่ การวจิ ัยและพฒั นาแหลง่ นาํ้ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรน้าํ 3-38 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

ค่มู ือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ ักษฟ์ ืน้ ฟแู หลง่ น้ํา การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนาํ้



Flow net of sheet pile wall

Flow net under weir

การคาํ นวณหาอัตราการซมึ ของนา้ํ ผ่านคันป้องกนั นํา้ ท่วมสามารถใช้ Flow net และสมการของ
Darcy โดยพจิ ารณาที่ความกว้าง 1 เมตร ของหนา้ ตัดที่ลึกสดุ ดงั น้ี

q = k.  h.(Nf/Nd)
เมื่อ q = อตั ราการซึมของนาํ้ ผา่ นคันป้องกนั นา้ํ ทว่ ม, ลบ.ม/วนิ าท/ี ม.

k = คา่ ความซึมนํา้ ของดนิ , ม.ต่อวนิ าที
 h = ความแตกตา่ งของระดับน้ําดา้ นนอกและด้านในของคันป้องกันน้ําทว่ ม, ม.

Nf = The number of flow channels
Nd = The number of equipotential drops

● การคํานวณหาแรงดันใต้พ้ืนอาคารฝายน้ําล้น ประตูระบายน้ําและเขื่อนทดน้ําและ
Safe Exit Gradient สามารถใช้ Khosla’s Theory และหลักการของตาข่ายการไหลของนํ้า(Flow Nets)

กลุม่ การวิจยั และพฒั นาแหลง่ น้ํา ภาควชิ าวิศวกรรมทรพั ยากรนาํ้ 3-39 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

ค่มู อื การสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนุรักษฟ์ ้ืนฟูแหล่งนํ้า การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรน้ํา



วเิ คราะหอ์ อกแบบความยาวของ Cutoff Wall ได้โดยการปรับ Flow Nets ที่ซับซ้อนให้เป็น Stream lines
และ Equipotential lines ท่ีไม่ซับซ้อน(Khosla’s Flow Net)ขึ้นดังรูป และใช้วิธีการที่เรียกว่า Khosla’s
Method of independent variable ชว่ ยในการวเิ คราะหห์ าแรงดันใต้พนื้ อาคารและ Exit Gradient ได้

โดยต้องปรบั แก้แรงดันใตพ้ น้ื อาคารจากปจั จยั ดังนี้
◊ ปรับแกผ้ ลกระทบจาก Cutoff Wall (Correction for the Mutual interference of Piles, C)

เม่ือ b’ = ระยะห่างระหวา่ ง Cutoff Wall, ม.
D = ความลึกของ Cutoff Wall ท่พี ิจารณาผลกระทบ, ม.
d = ความลกึ ของ Cutoff Wall ที่ถูกผลกระทบ, ม.
b = ความยาวพ้นื ทงั้ หมด, ม.

◊ ปรบั แกผ้ ลกระทบความหนาของพ้นื (Correction for the thickness of floor)

กลมุ่ การวิจยั และพฒั นาแหลง่ นํ้า ภาควิชาวิศวกรรมทรัพยากรนํ้า 3-40 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คูม่ ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษฟ์ นื้ ฟูแหลง่ น้ํา การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนํ้า



◊ ปรับแกผ้ ลกระทบจากความลาดเอียงของพ้ืน (Correction for the slope of the floor)

Exit Gradient (GE) สาํ หรับพน้ื ยาว(b) และความลกึ Cutoff Wall (d) แถวสดุ ท้าย
เมอ่ื

กลมุ่ การวจิ ัยและพัฒนาแหล่งน้าํ ภาควิชาวิศวกรรมทรัพยากรน้าํ 3-41 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรักษ์ฟน้ื ฟแู หล่งนํ้า การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนํา้



Khosla’s pressure Curves

(6) ความหนาของแผ่นพ้ืนทึบนํ้าด้านทา้ ยนา้ํ (Thickness of Apron) ได้จากสมการ

t = (4/3){(h-hL)/(C-W)}W
เมื่อ t = ความหนาของแผน่ พนื้ ทบึ นา้ํ แต่ไมน้อยกวา่ 0.25 ม.

h = ความแตกต่างของระดับน้าํ ด้านเหนือน้ําและทา้ ยน้ํา, ม.

hL = Head Loss เน่อื งจากการไหลของนํา้ ผา่ นชน้ั ดินใต้ฐานรากอาคารจนถึงจดุ ทพ่ี จิ ารณา, ม.
    C = น้าํ หนกั ของคอนกรตี ของแผน่ ทบึ นาํ้ , ตัน/ลบ.ม.

กล่มุ การวจิ ยั และพฒั นาแหล่งนาํ้ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรนา้ํ 3-42 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ กั ษ์ฟนื้ ฟูแหล่งนํา้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนํา้



W = นาํ้ หนักของนํ้า ตนั /ลบ.ม.
4/3 = Factor of Safety

(7) การวิเคราะหค์ วามม่นั คงของโครงสร้างอาคาร(Stability of Structure) การ
ตรวจสอบเสถียรภาพของอาคารโครงสร้างเช่น

● ความมัน่ คงจากการพลกิ ควํา่ (Overturning)

F.S = MomentResisting/MomentOverturning ≈ 2
● ความมนั่ คงจากการเลือ่ นไถล(Sliding)

F.S = C.FV/FH ≈ 1.5
เมอื่ FV = ผลรวมแรงในแนวดิ่ง

FH = ผลรวมแรงในแนวราบ
C = สมั ประสทิ ธิ์แรงเสยี ดทาน(ผวิ สัมผสั คอนกรีตกบั ดินเหนยี ว = 0.30)

● ความม่ันคงจากการกดทบั ของอาคาร(Bearing)
P = (W/L)(1+6e/L) และ P = (W/L)(1-6e/L)

เม่อื P = แรงกดของอาคารทีก่ ระทําต่อดนิ ฐานรากหรอื นาํ้ หนักบรรทกุ ทด่ี ินตอ้ ง
รองรบั ต่อหน่งึ หน่วยความยาว, ตัน/ตร.ม

W = แรงรวมในแนวดิง่ , ตัน
L = ความยาวฐานรากอาคาร, ม.
e = ระยะทางจากแรงลัพธ์ถงึ จุดศนู ย์กลางความยาวของฐานอาคาร, ม.
กรณที ีเ่ ป็นดนิ อ่อน ทําให้ดนิ ไม่สามารถรองรับน้ําหนักของอาคารทางด้านชลศาสตร์ได้ อาทิ เช่น
ฝายนํา้ ล้น ประตรู ะบายน้ําและท่อลอด เป็นต้น ผ้อู อกแบบต้องใชเ้ สาเขม็ รบั นาํ้ หนกั แทนดนิ

กล่มุ การวจิ ยั และพฒั นาแหล่งน้าํ ภาควิชาวศิ วกรรมทรพั ยากรนํา้ 3-43 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คู่มือการสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ กั ษฟ์ นื้ ฟูแหล่งนา้ํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนาํ้



Stilling Basin Characteristics for Froude Number Between 2.5 and 4.5

กลุ่มการวจิ ัยและพฒั นาแหล่งน้ํา ภาควชิ าวิศวกรรมทรัพยากรนาํ้ 3-44 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คูม่ ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ กั ษฟ์ ื้นฟแู หลง่ น้ํา การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนํ้า



Stilling Basin Characteristics for Froude Number Between Above 4.5
Where Incoming Velocity Does Not Exceed 50 Feet per Second

กลมุ่ การวจิ ัยและพัฒนาแหลง่ น้ํา ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรนํา้ 3-45 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษฟ์ ้ืนฟแู หล่งนํา้ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรน้ํา



Stilling Basin Characteristics for Froude Number Above 4.5

กล่มุ การวจิ ัยและพฒั นาแหล่งน้ํา ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรนาํ้ 3-46 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มือการสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรักษ์ฟ้ืนฟแู หลง่ นาํ้ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรน้ํา



(8) การออกแบบช่วงตอ่ เชือ่ ม(Transition)
เป็นส่วนของอาคารท่ีใช้ต่อเช่ือมทางน้ําเข้าอาคารชลประทานหรือใช้ต่อเชื่อมทางน้ําที่มี

ขนาดพ้ืนที่หน้าตัดไม่เท่ากัน หรือรูปร่างหน้าตัดที่ไม่เหมือนกัน ในกรณีที่ใช้ต่อเช่ือมทางน้ํากับอาคาร

ชลประทานน้ันจะต้องมีท้ังช่วงต่อเช่ือมเหนือนํ้า (Inlet Transition) และช่วงต่อเชื่อมท้ายนํ้า (Outlet
Transition) แต่ถา้ เปน็ การต่อเช่อื มทางน้ําเข้าด้วยกันจะใช้ช่วงต่อเชื่อมเพียงอันเดียว จุดประสงค์ของการใช้
ช่วงตอ่ เชอ่ื มก็เพอื่ ตอ้ งการลดความป่นั ปว่ นในการไหลของน้ําท่ีผ่านพื้นท่ีหน้าตัดท่ีไม่เท่ากันหรือไม่เหมือนกัน

โดยไมเ่ ก่ยี วข้องกับพลงั นาํ้
แบบชว่ งตอ่ เช่ือม (Type of Transition) แบ่งออกได้เปน็ 3 แบบ
● ช่วงตอ่ เช่อื มแบบขอบโค้ง (Streamline – Warped Transition) เป็นแบบท่ีมีรูปร่าง

คล้อยตามแนวเส้นการไหลของนํ้า (Streamlines) ให้มากที่สุดจึงให้คุณสมบัติทางชลศาสตร์ดีมาก (Good
Hydraulic Property) เกดิ การสูญเสียระดับนํ้าน้อย (Minimum Head Loss) และเกิดการป่ันป่วนของการ
ไหลนอ้ ยที่สดุ ดว้ ย จึงเหมาะที่จะใชก้ บั อาคารขนาดใหญท่ ีผ่ ่านปรมิ าณนาํ้ จาํ นวนมาก แนวเสน้ ขอบตล่งิ และเชิง

ลาดของชว่ งต่อเช่อื มจะเปล่ยี นแปลงตั้งแต่แนวด่ิงจนกระท่ังไปเท่ากับลาดเทของตล่ิงของทางน้ํา จึงให้ความ
ยุ่งยากในการก่อสรา้ งพอสมควร

● ชว่ งต่อเชื่อมแบบขอบตรง (Straight – Warped Transition) เป็นแบบที่ดัดแปลงมา

จากแบบแรกเพอื่ ใหก้ ่อสร้างง่ายขน้ึ แต่คุณสมบตั ิทางชลศาสตรจ์ ะไม่ดีนักเหมาะสําหรับอาคารขนาดใหญ่และ
ขนาดกลาง

● ช่วงต่อเชอื่ มแบบลาดด้านข้างสองช้ัน (Broken Back or Dog Leg Transition) เป็น

แบบทแี่ นวเสน้ ขอบตลง่ิ และแนวเส้นเชิงลาดเป็นเส้นตรงเช่นเดียวกับช่วงต่อเชื่อมแบบขอบตรง แต่ทางลาด
ด้านข้างนั้นทําเป็นสองช่วงตอนคือ ตอนล่างมีส่วนลาดคงที่เท่ากับส่วนลดลาดของทางนํ้าและตอนบนเป็น
แนวดงิ่ คณุ สมบัติทางชลศาสตร์พอใช้ได้และเป็นแบบทีก่ อ่ สร้างงา่ ยเหมาะสําหรับอาคารชลประทานขนาดเล็ก

และอาคารในระบบส่งนา้ํ ทั่วไป
(8.1) การออกแบบทางชลศาสตร์ (Hydraulic Design of Transition)
การกาํ หนดความยาวของชว่ งต่อเช่อื มจะกาํ หนดขน้ึ มาด้วยมุมที่เกิดจากเส้นผิวน้ําสูงสุด

ตดั กับลาดด้านขา้ ง ซ่งึ ทาํ กบั แนวศูนย์กลางของชว่ งต่อเช่ือมนั้น (สมมตใิ หเ้ ปน็ มุม  )เกณฑ์การกําหนดค่าของ
มุม  มีดังน้ี

● ในกรณีที่เป็นอาคารใหญ่และต้องการคุณสมบัติทางชลศาสตร์ดีท่ีสุดให้ใช้มุม

 = 27.5 องศา สําหรับช่วงตอ่ เชอ่ื มด้านเหนอื น้าํ ,  = 22.5 องศา สาํ หรบั ชว่ งตอ่ เชอ่ื มด้านทา้ ยนาํ้
● ในกรณที ี่เปน็ อาคารใหญ่แต่ต้องการลดค่าก่อสร้างอาจใช้  = 25 องศา สําหรับท้ัง

ชว่ งตอ่ เชอื่ มด้านเหนือน้ําและทา้ ยนํา้ กไ็ ด้

● ในกรณที ่ีเปน็ อาคารเลก็ และอาคารน้ันทําหน้าที่อัดน้ําด้วย (Check) อาจใช้  = 30
องศา สําหรบั ต่อเช่ือมด้านเหนอื นํ้า

กลมุ่ การวจิ ยั และพัฒนาแหลง่ น้ํา ภาควชิ าวิศวกรรมทรัพยากรนํ้า 3-47 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คูม่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษฟ์ นื้ ฟแู หลง่ น้ํา การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนาํ้



แปลนครงึ่ รปู

รปู ตดั 1 – 1 รูปตัด 2 – 2 รูปตัด 3 – 3

ช่วงต่อเชื่อมแบบขอบโค้ง (Streamline – warped transition)

แปลนครงึ่ รูป

กลมุ่ การวจิ ัยและพัฒนาแหลง่ น้ํา ภาควชิ าวิศวกรรมทรพั ยากรน้าํ 3-48 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คูม่ ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษ์ฟนื้ ฟูแหล่งนํ้า การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรน้ํา



รปู ตัด 1 – 1 รูปตดั 2 – 2 รูปตดั 3 – 3

ชว่ งต่อเชอ่ื มแบบขอบตรง ( Straight – warped transition)

นอกจากนสี้ าํ หรบั พน้ื ของทางชว่ งตอ่ เชอ่ื มแบบลาดดา้ นข้างสองชัน้ การกาํ หนดใหม้ คี วาม

ลาดชันไม่เกิน 1:6 เพอ่ื ปอ้ งกันการกดั เซาะทางดา้ นท้ายนํา้ เว้นเสยี แตว่ ่าจะเรียงหินด้านท้ายน้ําให้มีความยาว

เพียงพอเทา่ นน้ั

(8.2) การหาการสญู เสยี ระดบั น้าํ ท่ผี า่ นชว่ งตอ่ เชือ่ ม การออกแบบเพื่อชว่ ยให้การไหลของน้ํา

ผา่ นชว่ งต่อเชื่อมเป็นไปโดยราบเรียบและเกิดการเสียระดับนํ้าน้อยท่ีสุดควรกําหนดให้ขอบบนของช่องเปิด

(Opening) ของอาคารอยู่ตํา่ กว่าระดับผวิ นํา้ ไมน่ อ้ ยกวา่ 3 น้ิว สาํ หรับชว่ งต่อเชอ่ื มดา้ นเหนอื นํ้า

ส่วนขอบบนของช่วงเปิดของอาคารด้านช่วงต่อเช่ือมด้านท้ายน้ําไม่ควรให้ต่ํากว่าระดับ

ผิวน้ําเลย แต่ถ้าจะตอ้ งมีระดับตํา่ กว่าระดับผวิ นา้ํ จะตอ้ งตํา่ กว่าไมเ่ กนิ 1/6 เท่า ของความลึกของช่องเปิดของ

อาคารจะต้องคํานวณค่าการสูญเสียระดับน้ํา โดยหลักการของการไหลสู่ที่กว้างโดยกระทันหัน (Sudden

Enlargement) แทนการหาค่าการสญู เสียระดบั น้ําที่จะกล่าวต่อไป

ค่าการสญู เสยี ระดบั นา้ํ จะหาได้จากสูตร

hL  K. (V12  V22 )
2.g

ในเมอื่ hL  ค่าการสญู เสยี ระดบั นํา้ , ม.

V1,V2  ความเรว็ ของน้ําที่ปลายทง้ั สองของชว่ งต่อเชอื่ ม, ม./วนิ าที

K  สัมประสทิ ธ์ิซึ่งดไู ด้จากตารางในหนา้ 3-96

แปลนครง่ึ รปู คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

กล่มุ การวจิ ยั และพฒั นาแหล่งน้ํา ภาควชิ าวิศวกรรมทรัพยากรนา้ํ 3-49

คู่มือการสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษ์ฟน้ื ฟแู หลง่ นา้ํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนํ้า



รูปตดั 1 – 1 รูปตดั 2 – 2 รูปตดั 3 – 3

ช่วงต่อเช่ือมแบบลาดดา้ นขา้ งสองชัน้ (Broken back or dog leg transition)

(8.3) การออกแบบชว่ งตอ่ เชื่อมแบบขอบโค้ง

● แบง่ ความยาว Transition L เป็นหลายช่วงเท่าๆ กัน
● กําหนด side slope ในทุกๆช่วงตามความพอใจโดยถอื หลักว่า รีบเปลย่ี นค่า slope ด้าน
เหนอื นา้ํ ให้เร็วและทางดา้ นท้ายนาํ้ ใหค้ ่อยๆเปลยี่ นคา่ slope

● หาค่า hX จาก hX  2H .x 2 โดยคํานวณไปถึงกึ่งกลางความยาว ต่อจากน้ันให้คิดว่า
L2

ช่วงต่อไปเป็น Reverse Parabolic curve ของคร่งึ แรก

● หาค่า vX จากค่า hX  K  v 2  vO2 
 X 
 
2.g

● หาค่า AX จากคา่ AX  Q
vX

● หาค่า d X จาก d X fall  dO  hX  x .
L

หรอื d X rise  dO  hX  x .
L

สว่ นคา่  นน้ั หาไดจ้ าก

 fall  (H  d f )  dO

 rise  dO  (H  d f )

Rise หรือ Fall ใหด้ ูจากเหนอื นาํ้ ไปสูท่ า้ ยนาํ้ ว่า “ ข้นึ ” หรือ “ ลง “

● หาคา่ slope จากSt S t fall  do  Fo    d f  Ff
L

หรือ Strise  do  Fo df  Ff
L

● หาค่า H TX จาก HTXfall  do  Fo   x  x.St

หรือ HTx.rise  do  Fo  x  x.St

กลมุ่ การวจิ ยั และพฒั นาแหลง่ นํ้า ภาควิชาวิศวกรรมทรัพยากรนํา้ 3-50 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

ค่มู อื การสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษฟ์ ้นื ฟแู หล่งนํ้า การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนาํ้



● หาค่า FTX จาก FTX  HTX  d X

● หาค่า WM X จาก WM X  AX
dX

● หาคา่ Wbx จาก WbX  WM X  S.S X .d x , (S.S x คอื คา่ slope ที่กําหนดไว)้

● หาคา่ WWX จาก WWx  WM X  S.S x .d x

● หาค่า WTX จาก WTX  WbX  2.S.S x .HTX

หาคา่ ต่างๆ เหลา่ น้ี นําไปใส่ในตารางคาํ นวณจะสะดวกและไมส่ ับสน และนําค่าที่คํานวณได้

ไป plot กไ็ ด้ Streamline Warped Transition ท่ตี อ้ งการ

(8.4) การออกแบบโครงสร้าง (Structural Design of Transition) ในการคํานวณด้าน

โครงสรา้ งของชว่ งตา่ งๆแบบจะต้องพิจารณาวัดความยาวของชว่ งต่อเชอื่ มเป็นช่วง เพ่อื ลดเหล็กและลดความ

หนาของคอนกรตี เปน็ ระยะๆ ไป สว่ นวธิ ีการคํานวณน้นั จะแบ่งเป็น 2 พวก

◊ แบบขอบโค้งและขอบตรง (Streamline Warped and Straight-Warped Transition)

● กรณที ่ีช่วงความกว้างของแบบตอ่ เชือ่ มไม่มากนักจะออกแบบให้ลาดด้านข้างและพื้นเป็น

คอนกรีตชิ้นเดยี วกันตลอด โดยคดิ ว่าลาดด้านข้างเป็นคานยน่ื (Cantilever Beam) ที่รับแรงดันของดิน ดังรูป

ดา้ นขา้ งลา่ งนี้

Pa  1 . .h2 . K a
2 cos j

Ka  cos2 (  j)
cos 2 j(1  sin 
)2
cos j

ในเมอ่ื Pa  แรงดันดนิ ตอ่ ความยาวของช่วงตอ่ เชอ่ื ม 1 เมตร เป็น กโิ ลกรัม

  น้ําหนกั ของดนิ เป็น กิโลกรัม/ลูกบาศกเ์ มตร

h  ความสงู ของลาดดา้ นข้างเป็น เมตร

  มมุ ทรงตวั ของดนิ เปน็ องศา

j  มุมเอียงจากแนวดิ่งของลาดดา้ นขา้ งเปน็ องศา

K a  คา่ คงที่

ค่าของโมเมนตท์ ีเ่ กิดกับลาดด้านข้างคดิ จากแรง Pa กบั นาํ้ หนักคอนกรีตของลาดด้านข้างน้ัน

ส่วนแรงเฉอื นมีค่าเทา่ กับ Pa

สําหรับส่วนพ้ืนให้คิดนํ้าหนักของลาดด้านข้างท้ังสองมาเฉล่ียบนความกว้างของพื้นเป็น

นา้ํ หนกั แผ่ (Distribution Load) ทกี่ ระทําใต้พ้ืนนั้น โดยมีค่าของโมเมนต์ที่เกิดจากลาดด้านข้างมากระทําที่

ขอบพน้ื ทง้ั สองอีกทีหนึง่

● กรณีท่ีความกว้างของพ้นื ชว่ งตอ่ เชือ่ มนนั้ กว้างมากอนั อาจเป็นผลให้ตอ้ งคํานวณความหนา

และจาํ นวนเหล็กเสริมทพ่ี ื้นมากเกินไป มกั นิยมแยกตวั พ้ืนตัดขาดจากลาดด้านข้างท้ังสองข้าง และคํานวณให้

พืน้ วางอย่บู นพ้ืนดินมีความหนาพอที่จะต้านแรงดนั นาํ้ ใต้พนื้ (Uplift Pressure) ได้ สว่ นเหลก็ ใหใ้ สเ่ หลก็ เสริม

เพือ่ รบั การเปล่ียนแปลงอณุ หภมู ิ (Temperature steel) เพียงอย่างเดียว สาํ หรบั ลาดด้านข้างถา้ สูงไม่มากนัก

ให้คํานวณเปน็ คานยนื่ (Cantilever Beam) แต่ถ้าสงู มากให้คดิ เป็นบทั เตรส (Buttress) หรือเคาน์เตอร์ฟอร์ท

กลมุ่ การวิจัยและพัฒนาแหล่งนํา้ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรัพยากรนํ้า 3-51 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรักษ์ฟื้นฟแู หล่งนา้ํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนาํ้



(Counterfort) โดยรบั แรงดันของดนิ และนํา้ หนกั ตัวลาดด้านข้างเอง และต้องกําหนดความกว้างของฐานรับ
ลาดด้านข้างให้พอท่ีจะต้านทานการพลิกหงาย (Overturning) และการเล่ือนตัว (Sliding) โดยอาจจะใส่
กําแพงล่าง (Cutoff) ดว้ ยก็ได้

◊ แบบลาดดา้ นข้างสองชน้ั (Brocken Back Transition)
การออกแบบลาดด้านข้างให้คิดแรงดันดินปกติตามสูตรทางกลศาสตร์ของดินที่กระทํา

เฉพาะชว่ งท่เี ป็นกาํ แพงตั้งดิง่ เท่านัน้ ส่วนการหาค่าโมเมนต์ทเ่ี กดิ ข้ึนในช่วงทเ่ี ป็นแนวเอียงจะต้องคิดแรงดันดิน

และนาํ้ หนักกดของลาดดา้ นขา้ งกับกําแพงต้ังดง่ิ ด้วยเสมอส่วนพ้ืนนั้นให้คิดเช่นเดียวกับพวกที่ 1 แต่แบบน้ีไม่
นิยมแยกพื้นกับลาดด้านข้างจากกนั เพราะเป็นชว่ งต่อเชื่อมที่ใชก้ บั อาคารขนาดเล็ก จึงมีความกว้างของพ้ืนไม่
มากนัก

แปลนคร่ึงรูป

PROFILE

การออกแบบช่วงต่อเช่ือมแบบขอบโค้ง
(9) การออกแบบเพ่ือป้องกันการกัดเซาะ ผู้ออกแบบต้องออกแบบให้ความเร็วของนํ้าเป็น Sub-

Critical Flow เพอ่ื ควบคุมการไหลของนา้ํ ไมก่ อ่ ใหเ้ กิดการกดั เซาะลําน้ําทา้ ยฝาย โดยการเรียงหินต่อจากฝาย
ออกไปทางท้ายน้าํ

การกําหนดขนาดของหินเรียง (Riprap) แม้ว่าความเร็วของกระแสนํ้าจะถูกลดลงไปแล้วด้วย

อาคารทา้ ยนา้ํ แตก่ ย็ งั อาจมีพลังงานพอที่จะกัดเซาะท้ายอาคารได้ ทําให้ต้องกําหนดขนาดของหินเรียงให้โต
เพยี งพอที่จะตา้ นทานการกดั เซาะนน้ั ความหนาของช้นั หนิ เรยี งไม่ควรนอ้ ยกว่า 1.5 เทา่ ของขนาดโตที่สุดของ
ก้อนหิน ขนาดของหินเรียงหาได้จากสูตรของ U.S.B.R. ดงั นี้

กลมุ่ การวจิ ัยและพฒั นาแหลง่ น้าํ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรนาํ้ 3-52 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คมู่ อื การสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษฟ์ ้ืนฟแู หล่งนํา้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรัพยากรนํา้



d m  0.041V 2

โดยท่ี dm = ขนาดของหนิ , ม.
V = ความเร็วของนา้ํ ทีพ่ น้ื ท้ายน้ํา, ม./วนิ าที

หนิ ท่ใี ชเ้ ป็น Riprap ตอ้ งมีค่าความถ่วงจาํ เพาะระหว่าง 2.65 ถึง 2.70
นอกจากนี้ มาวสิ และลอซซี่ (Mavis and Laushey) ยังได้ให้สมการสําหรบั กําหนดขนาดของหนิ เรียง
ไว้ดังนี้

V = 0.5(d1)½(s-1)½
ในเม่อื V = ความเร็วของน้าํ ดา้ นทา้ ยนํา้ , ม./วินาที

d1 = เสน้ ผา่ ศนู ย์กลางของกอ้ นหิน, ซม.
S = ความถว่ งจาํ เพาะของหินประมาณ 2.65
ขนาดของหินเรียงท่ีใชจ้ ะตอ้ งมากกว่าท่ีหาได้จาก 2 สมการข้างต้น ส่วนการกําหนดความยาวของ
หนิ เรียงด้านทา้ ยนาํ้ ไม่ควรนอ้ ยกวา่ 4 เท่า ของความลกึ ของน้ําหลงั จากการเกิด Jump(d2) ส่วนความยาวของ
หนิ เรยี งด้านเหนอื นํา้ ไม่ควรน้อยกวา่ ความลกึ ของน้าํ ด้านเหนือนํ้าแตไ่ มน่ อ้ ยกวา่ 5 เมตร

4.2) การออกแบบอาคารทางนํา้ ล้นผา่ นถนน(Wet Crossing)
Wet Crossing หรือทางน้ําผ่านถนน ประกอบด้วยอาคารบนถนนที่ก่อสร้างขวางทางนํ้า

ธรรมชาติแล้วสามารถให้น้ําไหลมาล้นข้ามไปได้ เป็นฝายรูปสี่เหล่ียมคางหมูบางครั้งเรียกว่า Indian Type
หรือฝายสนั แบน ซึ่งเปน็ รปู แบบท่ีกอ่ สร้างข้ึนก่อนในประเทศอินเดยี สามารถให้รถยนต์ขนาดเล็กข้ามได้ สัน
ฝายมีความกว้างประมาณ 2-3 เมตร ลาดเอยี งดา้ นเหนอื นํ้าอยู่ระหว่าง 1:1 ถึง 1:2 ลาดเอียงด้านท้ายน้ํา
อยู่ระหวา่ ง 1:2 ถึง 1:6 และลาดเอียงด้านข้างตรงสนั ฝายประมาณ 1:8 (เพอื่ ใหร้ ถยนต์หรอื รถทางการเกษตร
ข้ามได้) การออกแบบ Wet Crossing ที่สาํ คัญมดี ังตอ่ ไปนี้

(1) การคาํ นวณอัตราการไหลของน้ําล้นผา่ นถนน ใช้สมการดังน้ี
● เมือ่ น้ําท้ายอยตู่ ่ํากว่าสนั ทางน้ําล้นผ่านถนน(Free Flow)
Q = 0.667CLh (2gh)0.5

เมอ่ื Q = ปรมิ าณนาํ้ ไหลขา้ มฝาย(ลบ.ม.ต่อวินาท)ี
C = สัมประสิทธ์ิปริมาณนํา้ ผา่ นฝายมีค่าอยรู่ ะหว่าง 0.60 ถึง 0.70

L = ความยาวสันฝาย(เมตร)

h = ความลกึ ของนาํ้ เหนือสนั ฝาย(เมตร)

● เม่ือนาํ้ ทา้ ยอยสู่ ูงกวา่ สนั ทางน้ําลน้ ผา่ นถนน(Submerged Flow)
Q = CL(h-h/3)(2gh)0.5

h = ความแตกต่างของระดับน้ําด้านเหนอื และทา้ ยน้าํ ของฝาย(เมตร)

ซ่งึ เรียกว่า Affux

กลุม่ การวจิ ยั และพัฒนาแหลง่ น้ํา ภาควิชาวิศวกรรมทรพั ยากรน้าํ 3-53 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คูม่ อื การสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนุรกั ษฟ์ น้ื ฟูแหลง่ น้ํา การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนํ้า



(2) ระยะเผอ่ื ลน้ (Freeboard) เพ่ือไมใ่ หถ้ นนเกิดการชํารุดเสยี หายจากคลน่ื ของน้าํ หลาก ระดับ
ผิวจราจรของถนนบนฝง่ั ควรสงู กว่าระดับนํ้าสงู สุดไมน่ อ้ ยกว่า 0.60 ม.

(3) ความยาวของอาคารและแผ่นพ้ืนทึบน้ํา การคํานวณค่า Weighted Creep Ratio สามารถ
ใชว้ ิธขี อง Lane ใน “ U.S.B.R. Design of Small Dam” เช่นเดยี วกบั การออกแบบฝายนํา้ ลน้

(4) อาคารสลายพลังงาน(Stilling Basin) การป้องกันการกัดเซาะด้านท้ายฝาย อาจใช้อาคาร
สลายพลงั งานแบบตา่ งๆหรือการใชห้ ินท้งิ

(5) อัตราการไหลของน้าํ ผ่านทอ่ ลอดถนนคาํ นวณจากสมการ
Q = 0.65A(2gh)0.5

เม่อื A = พืน้ ทห่ี น้าตัดทอ่ (ตารางเมตร)
h = ความแตกต่างของระดบั นาํ้ ด้านเหนือและทา้ ยนาํ้ ของท่อ(เมตร)

กลมุ่ การวิจยั และพฒั นาแหล่งนํ้า ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรนํา้ 3-54 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ อื การสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษ์ฟนื้ ฟแู หล่งนา้ํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรน้ํา



แปลนอาคารระบายนาํ้ ลน้ (Wet Crossing)

กลุ่มการวิจัยและพฒั นาแหลง่ นํา้ ภาควชิ าวิศวกรรมทรัพยากรนา้ํ 3-55 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ กั ษ์ฟืน้ ฟแู หล่งน้ํา การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนา้ํ



รปู ตดั ตามยาวอาคารระบายน้ําล้น (Wet Crossing)

กลุ่มการวจิ ัยและพฒั นาแหล่งน้ํา ภาควิชาวศิ วกรรมทรพั ยากรนํา้ 3-56 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ ักษฟ์ น้ื ฟูแหล่งนาํ้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรัพยากรนํ้า



การคํานวณหาคา่ Critical Depth เม่ือการไหลเป็น Free Flow ของทางนํ้ารปู ส่ีเหลย่ี มคางหมูใช้สมการ
Q2TC/gAC3 = 1
AC/TC = Q2/gAC2
AC/TC = VC2/g

เมื่อ TC = ความกว้างผิวนํ้าที่ Critical Depth(Top Width), เมตร

Hydraulic jump ในทางนํ้ารปู สเ่ี หล่ยี มคางหมู (ตาํ แหน่งของจดุ 4 อยูก่ ่อน jump และจุด 5 อย่หู ลัง jump)

r4+(2.5t+1)r3+(1.5t+1)(t+1)r2+(0.5t2+(t-3Fr42)(t+1))r-3Fr42(t+1)2 = 0

เมอื่ r = Y5/Y4
t = b/my4
Fr4 = V4/(gY4)0.5

m = ลาดเอยี งทางรถขา้ ม
b = ความกว้างกน้ ทางนํา้ (Bottom Width), เมตร
Y4, Y5 = ความลึกน้าํ ท่ีจดุ 4 (อยู่กอ่ น jump) และจุด 5 (อยหู่ ลงั jump)

3.4 การออกแบบประตูระบายนา้ํ (Regulator)
1) วตั ถปุ ระสงคแ์ ละลกั ษณะอาคาร(Purpose and Description)
ประตรู ะบายนาํ้ คือ อาคารท่ีทําหน้าที่เกบ็ กกั และผนั นาํ้ เข้าพืน้ ท่รี บั ประโยชน์หรือทางน้าํ สายรอง มี

ประตูที่เป็นแบบบานตรงหรอื บานโคง้ ชว่ ยในการควบคมุ ทัง้ ระดับเหนือประตแู ละอัตราการไหลผ่านประตูไปยัง
ท้ายน้าํ ได้ การออกแบบจะไม่ยอมให้น้ําไหลล้นข้ามได้เหมือนฝาย โดยทั่วไปการออกแบบประตูระบายนํ้า
จะต้องพจิ ารณาใหก้ ลมกลนื กับลกั ษณะภมู ปิ ระเทศ สามารถใชง้ านได้อย่างมีประสทิ ธภิ าพ โดยมีคา่ กอ่ สร้าง คา่
ดําเนินการและบํารุงรักษาตํ่าที่สุดและที่สําคัญ คือ ต้องสามารถระบายนํ้านองสูงสุดที่ออกแบบได้อย่าง
ปลอดภยั ไมก่ อ่ ให้เกิดความเสยี หายต่อตัวอาคาร ในการออกแบบประตรู ะบายนา้ํ จะพิจารณาถึงลักษณะการ
ใชง้ าน ตาํ แหนง่ ทต่ี ัง้ ทใ่ี ห้ความปลอดภัยต่อตัวอาคารในทุกกรณี ท้ังในระหว่างก่อสร้างและภายหลังก่อสร้าง
แลว้ เสร็จและใชง้ าน

2) การเลอื กท่ตี ั้งหรือการประยกุ ตใ์ ช(้ Site Selection or Application)
เกณฑท์ ั่วไปในการเลือกทตี่ ง้ั หรอื ประยกุ ตใ์ ชป้ ระตรู ะบายนาํ้ มดี งั นี้
(1) ไม่สามารถกอ่ สร้างฝายนํ้าลน้ ได้ จําเป็นตอ้ งใช้เปน็ ประตูระบายนํ้าท่ีมีค่าก่อสร้างสูงขึ้น เพื่อ

ลดผลกระทบจากปญั หานา้ํ ท่วมพ้ืนที่ด้านเหนือน้าํ ของอาคาร
(2) กรณีทตี่ ง้ั อยูใ่ นคลองสายหลกั /ทางน้าํ หลัก ตอ้ งสามารถควบคุมระดับน้ําหน้าประตูและผันน้าํ

เขา้ คลองสายรอง/ทางนํา้ รองได้อย่างมีประสทิ ธภิ าพ
(3) จะตอ้ งบรหิ ารจดั การแหล่งนํ้าได้อย่างเหมาะสม

3) ข้อพิจารณาในการออกแบบ(Design Consideration)
ข้อพจิ ารณาในการออกแบบมดี งั น้ี
(1) สามารถระบายปริมาณน้าํ นองสูงสดุ จากออกแบบทางดา้ นอุทกวทิ ยาที่ระดบั ท่กี าํ หนดไว้

กลมุ่ การวจิ ัยและพฒั นาแหล่งน้ํา ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรนํ้า 3-57 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ กั ษฟ์ น้ื ฟแู หล่งนํ้า การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรัพยากรนา้ํ



(2) ลักษณะของประตรู ะบายนาํ้ จะต้องเหมาะสมกับตําแหน่งที่ตั้งและลักษณะภูมิประเทศ และ
ส่วนของอาคารตอ้ งมนี ํา้ หนกั เพยี งพอที่จะสามารถตา้ นการลอยตัวเนอื่ งจากแรงยกของน้าํ (Uplift Pressure)

(3) กรณที ีใ่ ชป้ ระตูระบายนํ้าขนาดใหญ่ จะต้องขยายเขตไฟฟ้าให้ถึงหัวงาน เพ่ือใช้กับมอเตอร์

ไฟฟ้าสําหรับเปิด-ปิดประตู
(4) แนวทกี่ ําหนดควรพิจารณาให้มรี ะยะความยาวของอาคารสั้นสุดเท่าทีเ่ ปน็ ไปได้ เพ่ือประหยัด

ค่าก่อสรา้ ง

(5) ต้องกําหนดรูปแบบของอาคารสลายพลังงาน (Stilling Basin)ที่เหมาะสมกับสภาพการไหล
และภมู ปิ ระเทศ

(6) ออกแบบปอ้ งกันการกดั เซาะจากการไหลป่ันป่วนของกระแสน้ําบริเวณจุดเช่ือมต่อระหว่าง

อาคารสลายพลังงานและลํานา้ํ เดมิ
(7) ออกแบบความแข็งแรงทนทานของอาคารใหถ้ กู ตอ้ งตามหลักวิชาการ โดยคาํ นึงถึงการใช้วัสดุ

ในท้องถิ่นที่สามารถประหยดั ค่ากอ่ สร้างไดม้ ากทีส่ ดุ

4) การออกแบบทางด้านชลศาสตร์(Hydraulic Design)
ประตูระบายนาํ้ มอี งคป์ ระกอบหลกั ไดแ้ ก่ สว่ นป้องกันการกดั เซาะดา้ นเหนอื นํ้าและด้านทา้ ยนาํ้

ส่วนรับน้ําเข้า(Inlet Transition) โครงสร้างหลัก(Main Structure) และส่วนระบายน้ําออก(Outlet

Transition) และองคป์ ระกอบรอง เชน่ บานระบาย และเคร่ืองกวา้ น เปน็ ตน้ ดงั แสดงในรูป

กล่มุ การวจิ ัยและพัฒนาแหล่งนํ้า ภาควชิ าวิศวกรรมทรพั ยากรน้าํ 3-58 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษ์ฟื้นฟแู หล่งน้าํ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนา้ํ



แปลนประตรู ะบายนาํ้

กลมุ่ การวจิ ัยและพฒั นาแหลง่ นา้ํ ภาควิชาวิศวกรรมทรพั ยากรน้าํ 3-59 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คู่มือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนุรกั ษ์ฟ้ืนฟูแหล่งนํา้ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนา้ํ



รปู ตดั ตามยาวประตรู ะบายนํ้า

กล่มุ การวิจยั และพัฒนาแหลง่ นํา้ ภาควิชาวศิ วกรรมทรัพยากรน้ํา 3-60 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คูม่ ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนุรักษ์ฟน้ื ฟแู หล่งนํ้า การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรัพยากรน้ํา



การคาํ นวณออกแบบด้านชลศาสตรม์ ีเกณฑก์ ําหนดดังต่อไปน้ี
4.1) ปรมิ าณการไหลของน้าํ ผ่านประตรู ะบายสงู สุด กรณเี กิดปริมาณนาํ้ นองสูงสดุ ที่ออกแบบ ตอ้ งยก

บานประตพู ้นน้ํา(Fully Gate Opening) โดยใชส้ มการของ ฉลอง(2526) ดังสมการ
Q = CA3(2gΔh/(1-C2A32/A12))1/2

เมอ่ื
A1 = พนื้ ทห่ี นา้ ตดั การไหลหนา้ ประตู = (ระดับเหนอื นาํ้ – ระดบั ธรณีประตู.)xความกวา้ งประตูxจํานวน
ประตู
A3 = พน้ื ทห่ี นา้ ตดั การไหลท้ายประตู = (ระดับท้ายนํา้ – ระดบั ธรณีประตู) xความกว้างประตxู จํานวนประตู
Δh = ระดับนํ้าเหนอื น้าํ – ระดับนา้ํ ท้ายน้าํ

C = สมั ประสิทธ์กิ ารไหลกรณเี ปดิ บานพ้นน้าํ = 0.85
4.2) ปริมาณการไหลของนํ้าลอดใต้ประตูบานตรง(Sluice Gate) กรณีเปิดบานบางส่วน(Partially

Gate Opening) การไหลของนาํ้ เกดิ ได้ 2 กรณีคือ การไหลของนํา้ ลอดใต้ประตูบานตรงแบบ Free Flow(ระดับ

นํา้ ด้านทา้ ยไมม่ ผี ลตอ่ การไหล)และการไหลของน้ําลอดใต้ประตูบานตรงแบบ Submerged Flow(ระดับน้ําด้าน
ทา้ ยมีผลตอ่ การไหล) โดยใชก้ ราฟของ Swamee(1992) ท่ปี ระยุกตจ์ ากกราฟของ Henry(1950) ดังรปู

การไหลลอดใตป้ ระตูบานตรงแบบ Free Flow การไหลลอดใตป้ ระตูบานตรงแบบ Submerged Flow

(1) การไหลของนํา้ ลอดบานประตูบานตรงแบบ Free Flow ปรมิ าณนํ้าไหลคํานวณไดจ้ ากสมการ
Q = CdA(2gY1)1/2

เม่ือ Q = ปรมิ าณนาํ้ ไหลลอดบานประต,ู ลบ.ม./วินาที
Cd = สัมประสทิ ธ์ิการไหลแบบ Free Flow แสดงในรปู หรอื
= 0.611{(Y1-w)/(Y1+15w)}0.072
L = ความกวา้ งประต,ู ม.
w = ระยะเปดิ บานประต,ู ม.
A = พนื้ ทกี่ ารไหลใต้บานประต,ู ตร.ม. = wL
Y1 = ความสงู ของนํ้าด้านหน้าบานประตู, ม.

กลมุ่ การวจิ ยั และพฒั นาแหลง่ น้าํ ภาควิชาวศิ วกรรมทรพั ยากรนํ้า 3-61 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนุรกั ษฟ์ ืน้ ฟูแหล่งนา้ํ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนาํ้



(2) การไหลของน้ําลอดประตบู านตรงแบบ Submerged Flow ปริมาณนํ้าไหลคาํ นวณได้จาก
สมการ

Q = CdA(2gY1)1/2
Cd = สัมประสิทธ์กิ ารไหลแบบ Submerged Flow แสดงในรปู หรือ

=

CC = 0.611
Y2 = ความสูงของน้ํานอ้ ยทส่ี ดุ ในช่วงทีผ่ า่ นพ้นบานประต,ู ม. = CCW
Y3 = ความลึกของนํ้าด้านท้ายนาํ้ , ม.
4.3) ปริมาณการไหลของนํ้าลอดใต้ประตูบานโค้ง(Radial หรือ Tainter Gate) กรณีเปิดบาน
บางส่วน(Partially Gate Opening) การไหลของน้ําเกิดได้ 2 กรณีคือ การไหลของนํ้าลอดใต้ประตูบานโค้ง
แบบ Free Flow(ระดับนํ้าด้านท้ายไม่มีผลต่อการไหล)และการไหลของนํ้าลอดใต้ประตูบานโค้งแบบ

Submerged Flow(ระดบั น้ําดา้ นท้ายมีผลต่อการไหล) โดยใช้ Discharge Algorithms ของ Buyalski(1983) ดัง
รูป

กลมุ่ การวิจยั และพัฒนาแหล่งนํา้ ภาควิชาวศิ วกรรมทรพั ยากรนาํ้ 3-62 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มือการสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษฟ์ ้นื ฟูแหล่งน้ํา การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรัพยากรนา้ํ



การไหลของนํ้าลอดใตป้ ระตูบานโคง้ แบบ Free Flow และ Submerged Flow

(1) การไหลของนาํ้ ลอดบานประตแู บบ Free Flow ปริมาณนํ้าไหลคํานวณได้จากสมการ
Q = CdA(2gHU)1/2

เมื่อ Q = ปรมิ าณนา้ํ ไหลลอดบานระบาย, ลบ.ม./วนิ าที
Cd หรอื FCDA = สมั ประสิทธก์ิ ารไหลแบบ Free Flow จาก Discharge Algorithms

GW = ความกวา้ งประตู, ม.
GO = ระยะเปดิ บานประต,ู ม.
A = พน้ื ท่ีการไหลใตบ้ าน, ตร.ม. = GW.GO
HU = ความสงู ของน้ําด้านหน้าบานประตู, ม.

(2) การไหลของนํา้ ลอดบานประตูแบบ Submerged Flow ปรมิ าณน้าํ ไหลคาํ นวณไดจ้ ากสมการ
Q = CdA(2gHU)1/2

Cd หรือ SCDA = สัมประสทิ ธก์ิ ารไหลแบบ Submerged Flow จาก Discharge Algorithms

กลมุ่ การวจิ ัยและพฒั นาแหล่งนํ้า ภาควิชาวิศวกรรมทรพั ยากรนํา้ 3-63 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนุรกั ษ์ฟน้ื ฟแู หล่งนาํ้ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนํา้



Free Flow Algorithms Submerged Flow Algorithms
Eccentricity, FE: Directrix, D:
AFE = {0.00212(1+31.2(RAD/PH-1.60)2)}1/2+0.901
BFE = {0.00212(1+187.7(RAD/PH-1.635)2)}1/2-0.079 ADA = 1/(11.98RAD/PH-26.7)
FE = AFE-BFE.GO/PH
Directrix, FD: ADB = -0.276/(RAD/PH)+0.62
AFD = 0.788-{0.04(1+89.2(RAD/PH-1.619)2)}1/2 AD = 1/(ADA.GO/PH+ADB)
BDA = 0.025RAD/PH-2.711
BFD = 0.0534RAD/PH+0.0457
FD = 0.472-{BFD(1-(GO/PH-AFD)2)}1/2 BDB = -0.33RAD/PH+0.071

Focal Distance, FX1: BD = BDA.GO/PH+BDB
IF GO/PH < 0.277, FX1 = 1.94GO/PH-0.377
IF GO/PH > 0.277, FX1 = 0.18GO/PH+0.111 DR = AD.HD/PH+BD
FXV = HU/PH-FX1 D = (1/DR)1.429
Focal Distance, FY1: Eccentricity, E:
FY1 = 0.309-0.192GO/PH AEA = -0.019RAD/PH+0.06
AEB = 0.0052RAD/PH+0.996
Free Coefficient of Discharge, FCDA: AE = 1/(AEA.GO/PH+AEB)
FCDA = {FE2(FD+FXV)2-FXV2}1/2+FY1 BEK = -0.293RAD/PH+0.32
BE = BEK+{0.255(1+1.4286(GO/PH-0.44)2}1/2

ER = AE.D+BE
E = {ln(ER/D)}1/2
Vector, V1:
V1 = E.D/(1+E)
Focal Distance, FY:
AFA = -0.158/(RAD/PH)+0.038
AFB = 0.115.RAD/PH+0.29
AF = AFA.GO/PH+AFB
BFA = 0.0445/(RAD/PH)-0.321
BFB = -0.092/(RAD/PH)+0.155
BF = BFA/(GO/PH)+BFB
FY = BF-AF.HD/PH
IF FY < 0.0, FY = 0.0 and FX = 0.0
IF FY > 0.0, FX = (V12+FY 2)1/2-V1
VX = HU/PH-(V1+HD/PH+FX)
Submerged Coefficient of Discharge, SCDA:
SCDA = {E2.(D+VX)2-VX2}1/2+FY

4.4) การออกแบบอาคารสลายพลังงาน เช่นเดียวกบั การออกแบบฝายนํ้าลน้
4.5) การสร้างกราฟความสัมพันธ์ระหว่างระดับกับปริมาณนํ้าของทางนํ้าท้ายประตูระบาย
ผอู้ อกแบบต้องดําเนินการเช่นเดยี วกับการออกแบบฝายนาํ้ ลน้

4.6) ความยาวของอาคารและแผ่นพื้นทึบน้ํา อาคารด้านชลศาสตร์ท่ีชํารุดเสียหายหรือพังทลายลง
ส่วนใหญ่เกดิ จากการรัว่ ซึมของนํ้าในดิน ซึ่งพัดพาเอาเม็ดดินใต้พื้นอาคารไปทางด้านท้ายนํ้า (Piping) ทําให้พ้ืน
อาคารเป็นโพรงซ่งึ จะก่อให้เกิดความเสยี หายต่ออาคาร การคาํ นวณคา่ Weighted Creep Ratio สามารถใช้วิธี

ของ Lane ใน “ U.S.B.R. Design of Small Dam” เชน่ เดียวกบั การออกแบบฝายน้ําล้น
4.7) ความหนาของแผ่นพื้นทึบน้ําด้านท้ายน้ํา(Thickness of Apron) เช่นเดียวกับการออกแบบ

ฝายนา้ํ ล้น

4.8) การกําหนดขนาด ความยาวและความหนาของชั้นหินเรียง ด้านท้ายน้ําเช่นเดียวกับการ
ออกแบบฝายนา้ํ ลน้ ส่วนความยาวหนิ เรียงด้านเหนอื นํา้ เท่ากบั 3 เท่าของความลกึ ของนาํ้ ด้านเหนือนา้ํ

4.9) การวิเคราะห์ความมัน่ คงของโครงสร้างอาคาร เช่นเดียวกับการออกแบบฝายน้าํ ล้น

กลมุ่ การวจิ ยั และพัฒนาแหล่งน้ํา ภาควชิ าวศิ วกรรมทรัพยากรน้าํ 3-64 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

ค่มู ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษ์ฟน้ื ฟแู หลง่ นาํ้ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนํา้



3.5 การออกแบบอาคารระบายนํา้ ล้น(Spillway)
1) วัตถุประสงคแ์ ละลักษณะอาคาร(Purpose and Description)
อาคารระบายน้ําลน้ คอื อาคารทท่ี าํ หน้าทร่ี ะบายนํา้ สว่ นเกนิ ลงไปยังทา้ ยนาํ้ เพอ่ื ป้องกันไม่ให้ระดับ

นํ้าขนึ้ สูงเกนิ ระดบั ท่ีเหมาะสมจนเปน็ อนั ตรายต่ออาคารหลกั หรอื อาคารประกอบของโครงการ เช่น อ่างเกบ็ น้ํา
หนองน้ํา/บึงท่ปี รบั ปรุงเพอ่ื การอนรุ กั ษแ์ ละฟื้นฟู เป็นต้น โดยทั่วไปการออกแบบอาคารระบายน้ําล้นจะต้อง
พจิ ารณาใหเ้ หมาะสมกบั ลกั ษณะภูมิประเทศและลักษณะทางธรณีเทคนิคของดินฐานราก สามารถใช้งานได้

อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีค่าก่อสร้าง ค่าดําเนินการและบํารุงรักษาตํ่าท่ีสุดและที่สําคัญ คือ ต้องสามารถ
ระบายนํา้ นองสงู สดุ ท่ีออกแบบได้อยา่ งปลอดภยั ไม่ก่อใหเ้ กิดความเสียหายต่อตัวอาคาร คลองระบายน้ําและ
ลํานํา้ เดิมจากการกัดเซาะ ในการออกแบบอาคารระบายนํา้ ล้นจะพจิ ารณาถงึ รปู รา่ งการใชง้ าน ตาํ แหนง่ ที่ตัง้ ที่

ใหค้ วามปลอดภัยตอ่ ตวั อาคารในทุกกรณี ท้ังในระหว่างกอ่ สรา้ งและภายหลังกอ่ สร้างแลว้ เสรจ็ และใช้งาน
2) การเลือกท่ีต้ังหรอื การประยกุ ตใ์ ช(้ Site Selection or Application)
เกณฑ์ทว่ั ไปในการเลอื กทต่ี งั้ หรอื ประยกุ ต์ใช้อาคารระบายน้ําล้นมดี งั น้ี

(1) การเลือกรูปร่าง/ประเภทของทางระบายน้ําล้นต้องเหมาะสมกับลักษณะภูมิประเทศและ
ลกั ษณะทางธรณเี ทคนิคของดินฐานราก เพ่ือประหยัดค่ากอ่ สร้าง

(2) กรณที ต่ี อ้ งระบายปรมิ าณน้ํานองสงู สดุ ทีอ่ อกแบบสงู ๆ ต้องพจิ ารณาใชป้ ระตูระบายน้ําบนสนั

ทางระบายนํ้าลน้ ชว่ ย เพื่อใหก้ ารบรหิ ารจดั การนํ้าหลากมีประสทิ ธภิ าพ
3) ข้อพจิ ารณาในการออกแบบ(Design Consideration)
ขอ้ พิจารณาในการออกแบบมีดงั น้ี

(1) สามารถระบายปริมาณนา้ํ นองสูงสุดจากการออกแบบทางด้านอทุ กวทิ ยาทร่ี ะดบั ท่ีกําหนดไว้
(2) ชนดิ ของอาคารน้าํ ลน้ จะตอ้ งเหมาะสมกับตําแหนง่ ที่ตั้ง ลักษณะภูมิประเทศและดินฐานราก
สว่ นของอาคารต้องมีน้าํ หนกั เพยี งพอทีจ่ ะสามารถตา้ นการลอยตัวเนื่องจากแรงยกของน้าํ (Uplift Pressure)

(3) ที่ตั้งของอาคารระบายน้ําลน้ ควรมีความเหมาะสมทางด้านชลศาสตร์ เพื่อลดผลกระทบด้าน
การกอ่ สร้างท่ีจะมีตอ่ ไป

(4) แนวท่กี ําหนดควรพจิ ารณาใหม้ รี ะยะความยาวของอาคารสนั้ สุดเท่าท่เี ปน็ ไปได้ เพ่ือประหยัด

ค่าก่อสรา้ ง
(5) อาคารทั้งหมดโดยเฉพาะสว่ นท่เี ปน็ อาคารคอนกรตี เสรมิ เหล็ก จะกําหนดให้วางอยู่บนดนิ เดิม

หรอื ชน้ั หนิ ทมี่ ีความแข็งแรงสามารถรับน้ําหนักอาคารโดยไม่เกดิ การทรุดตวั

(6) ตอ้ งกาํ หนดรูปแบบของอาคารสลายพลังงาน (Stilling Basin)ที่เหมาะสมกับสภาพการไหล
และภมู ิประเทศ

(7) ความลึกของน้ําทไี่ หลในรางเท(Chute)และอาคารสลายพลังงาน(Stilling Basin) จะต้องไม่

ไหลขา้ มกาํ แพงกนั ดนิ ดา้ นข้าง
(8) คลองระบายนาํ้ ของอาคารระบายนํ้าล้น ต้องมีขนาดใหญ่พอท่ีจะรับอัตราการไหลที่ระบาย

ออกและควรจะให้เชือ่ มต่อกับลําน้าํ เดิม โดยให้มีความสอดคล้องกลมกลนื ไปกบั ลาํ นาํ้ และไมก่ ดี ขวางการไหล

ท่จี ะกอ่ ใหเ้ กดิ การกดั เซาะบริเวณจดุ ตดั ของทางระบายนํา้ และลํานํ้าเดมิ ได้
(9) ต้องออกแบบป้องกันการกัดเซาะจากการไหลป่ันป่วนของกระแสนํ้าบริเวณจุดเช่ือมต่อ

ระหวา่ งอาคารสลายพลงั งานและคลองระบายนา้ํ คลองระบายนํา้ กบั ลํานาํ้ เดิม

กลุ่มการวจิ ยั และพัฒนาแหลง่ น้ํา ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรน้าํ 3-65 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ กั ษ์ฟื้นฟูแหล่งนํา้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรัพยากรนํา้



(10) ต้องออกแบบดินขุดและดินถมตลอดความยาวคลองระบายน้ําใหม้ ีความมน่ั คงต่อการเลือ่ นตวั
และการวิบัตขิ องลาดดินขดุ ดินถมตลอดอายุการใชง้ าน มีอัตราความปลอดภยั อยใู่ นเกณฑท์ ก่ี าํ หนด

(11) ตอ้ งออกแบบความแขง็ แรงทนทานของอาคารให้ถกู ต้องตามหลกั วชิ าการ โดยคํานงึ ถึงการใช้
วัสดใุ นท้องถ่นิ ที่สามารถประหยดั คา่ ก่อสร้างไดม้ ากท่ีสดุ

4) การออกแบบทางดา้ นชลศาสตร์(Hydraulic Design)

อาคารทางระบายน้าํ ล้นจากอ่างเกบ็ นํ้ามีองคป์ ระกอบทส่ี ําคัญ 5 สว่ นดงั น้ี

● ทางชกั น้ําเขา้ (Approach Channel)
● ฝายน้ําลน้ (Overflow Crest of Spillway)
● ส่วนระบายนํ้าหรือรางเท (Chute) มีลักษณะเป็นรางตัว U วางเอียงเชื่อมต่อกับส่วนลด
พลังงานท้ายน้ํา (Terminal Structure) ทําหน้าท่ีระบายนํ้าไปยังลํานํ้าเดิมท้ายเข่ือนโดยผ่าน Terminal
Structure 
● ส่วนลดพลงั งานทา้ ยนํ้า (Terminal Structure) โดยทั่วไปจะมีหลายชนิด ในเบื้องต้นจะ
พิจารณาชนิด U.S.B.R Stilling Basin เว้นแต่หากผลการเจาะสํารวจธรณีฐานรากเพิ่มเติม ปรากฏว่าช้ันหิน
แขง็ ทอี่ ยูต่ ื่นกวา่ ที่คาดไว้ อาจพิจารณาออกแบบเปน็ ชนดิ อืน่ ๆ เช่น Flip bucket และ plunge pool เปน็ ตน้
● ทางระบายนํ้าลงลํานํ้าเดิม (Tail Channel) ทําหน้าท่ีระบายนํ้าต่อจาก Terminal
Structure ไปยังลําน้าํ เดมิ ทา้ ยเข่ือน การออกแบบจะกําหนดให้มีหน้าตัด (Cross Section) เป็นรูปสี่เหล่ียม
คางหมู โดยให้การไหลของนํ้าเป็นแบบ Sub-critical Flow หาก Terminal Structure เป็นชนิด Stilling
Basin ระดับนํ้าใน Tail Channel จะต้องสูงพอทีจ่ ะควบคุมไม่ใหค้ วามสูงของ Jump ใน Basin เกินกว่าระดับ
นา้ํ ใน Tail Channel ได้ในทุกๆช่วงของปริมาณนํา้ ทีร่ ะบาย
(1) สันฝายนํ้าล้น(Overflow Crest of Spillway) ลักษณะอาคารจะมีรูปร่างแบบ Ogee
Weir ซ่ึงมคี วามยาวเพยี งพอทจ่ี ะระบายนํา้ นองสูงสดุ ท่ีออกแบบได้ ซึง่ สามารถคํานวณลกั ษณะของรปู ร่างและ
ความยาวของสัน Spillway ดว้ ยวิธีการเช่นเดยี วกับการออกแบบฝายนา้ํ ล้น
(2) การออกแบบอาคารลาํ เลยี งน้ํา(Chute Channel) อาคารลาํ เลียงน้ํามลี กั ษณะเปน็ รางน้ําที่
ต่อจากรางรบั น้ําลน้ (Trough) จะตอ้ งมคี วามลาดชันมากเรียกว่า รางเท การไหลในรางน้ีเป็นแบบ Super –
critical Flow หลกั เกณฑใ์ นการออกแบบรางเท มจี ดุ ประสงคท์ ่จี ะรับนา้ํ และระบายลงสทู่ า้ ยนํา้ โดยให้มคี วาม
ยาวของรางส้ันที่สุด แต่ในขณะเดียวกันต้องพยายามให้ท้ายนํ้าห่างจากเชิงลาดตัวเข่ือนในระยะที่ไม่เป็น
อนั ตรายต่อการกดั เซาะต่อฐานรากเขอ่ื น หากลักษณะภมู ิประเทศทตี่ ั้งของรางเทมีความชันมาก และรอ่ งรบั นาํ้
เป็นหินทที่ นทานต่อการกัดเซาะกส็ ามารถลดความยาวของรางเทได้ โดยการออกแบบให้ปลายรางเทเชิดข้ึน
เพ่ือให้น้ําโจน (Deflector or Flip Bucket) ซง่ึ นํ้าจะพงุ่ ลอยในอากาศสลายพลังงานโดยอัตโนมัติก่อนที่จะตก
สรู่ ่องนํา้ ธรรมชาตโิ ดยไมเ่ กิดการกดั เซาะ
(2.1) จุด Control Section เป็นตําแหน่งท่ีจะกําหนดจุดเร่ิมต้นของความลึกของนํ้าใน
Chute โดยจุดน้ีจะกําหนดการเปลี่ยนแปลงสภาวะการไหลของนํ้าใน Chute จาก Sub-critical Flow เป็น
Critical Flow ดงั นน้ั การคํานวณหาความลึกของน้ําทจี่ ุดนี้จะคาํ นวณจาก

dc = (q2/g)1/3

โดยท่ี dc = ความลึกนํา้ ทจ่ี ุด Control Section (Critical Depth), ม.

กล่มุ การวจิ ยั และพัฒนาแหล่งนํา้ ภาควิชาวิศวกรรมทรัพยากรน้ํา 3-66 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ ักษฟ์ ้นื ฟแู หล่งน้าํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรน้ํา



q = ปริมาณนา้ํ ทีไ่ หลผ่านสันฝายต่อความยาว 1 ม.

= Q/L (ลบ.ม./วนิ าที/ม.)

Q = ปริมาณน้าํ ทไี่ หลผา่ น Chute (ลบ.ม./วินาท)ี

L = ความกวา้ ง Chute (ม.)
g = อตั ราเร่งเน่อื งจากแรงโนม้ ถว่ งของโลก = 9.81 ม./วนิ าท2ี

เมื่อคํานวณหาค่า dC (critical Depth) จากจุดน้ีได้แล้วจะนําไปเป็นจุดเริ่มต้นใน
การคํานวณหาค่าความลกึ ของนาํ้ ที่จุดต่างๆตลอดความยาว Chute ต่อไป

(2.2) การคาํ นวณ Flow Profile ในช่วงรางเทจะใช้ Direct Step Method จากสมการ

ในหนงั สือ Open Channel ของ Henderson, F.M(1996) ดังรปู ขา้ งลา่ ง ดงั น้ี

X  (E2  E1 )
(S0  S f )

เมอื่ X = ระยะระหว่างช่วงหนึ่งในรางเท

E1, E2 = Specific Energy (y  v2 ) ท่ีจดุ หัวและทา้ ยของชว่ งนั้น

2g

S0 = ความลาดชนั ของพื้นรางเท

S f = Friction slope เฉลยี่ ระหวา่ งหวั ทา้ ยของชว่ งนน้ั = S f1  S f2
2

S f1 , S f2 = (V .n)2 จาก manning Formula
4

R3

(2.3) การคํานวณโค้งควํ่า(Convex Curvature) ใช้กรณีที่พื้น Chute เปล่ียนลาด

Slope ชันกวา่ เดิมมสี มการดังน้ี

Y  X . tan  0   X 2 (tan  L  tan  0 
2.Lt

และ Lt   (tan L  tan  0 ). 2 ( d  h v ) cos 2 0 
 K 
 

เม่ือ Lt = ระยะทางในแนวราบจากจดุ กําเนดิ ถึงจุดสิ้นสดุ โค้ง

0 = มุมท่พี ้ืน Chute ดา้ นเหนอื นํ้าของโคง้ ทํากับแนวราบเป็นองศา

L = มุมท่ีพ้ืน Chute ดา้ นท้ายนํ้าของโคง้ ทํากบั แนวราบเป็นองศา

d  hv = Specific Head ของน้ําไหลทีจ่ ุดกาํ เนิดโคง้

K = Acceleration Factor (มคี ่าไมเ่ กนิ 0.5 เพื่อไม่ให้เกิด Negative

Pressure ที่พ้ืนรางเท)

(2.4) การคาํ นวณโค้งหงาย (Concave Curvature) จะคํานวณหงายตรงบริเวณที่พ้ืน

Chute ท่ีเปลี่ยนแปลงความชันจากมากไปหาน้อย รัศมีโค้งจะต้องมากเพียงพอท่ีจะไม่ให้เกิดแรงดันท่ีพื้น

เน่อื งจากแรงเหวี่ยงของนา้ํ ทไี่ หลสูงเกินไป รศั มีโค้งหาได้ดังน้ี

R  2q.V หรือ R  2.dV 2
P P

เม่ือ R = รศั มนี ้อยท่สี ุดของโค้ง, ฟตุ

กลุม่ การวิจยั และพฒั นาแหลง่ นํา้ ภาควิชาวศิ วกรรมทรัพยากรนํา้ 3-67 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คู่มือการสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ ักษ์ฟ้นื ฟแู หล่งน้าํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนาํ้



q = อัตราการไหลของน้ํา, ฟตุ 3/วนิ าที/ฟตุ

V = ความเรว็ ของน้ํา, ฟุต/วินาที

d = ความลกึ ของน้ํา, ฟตุ
P = ความดนั ทีพ่ น้ื โคง้ , ปอนด/์ ฟุต2
โดยปกติรศั มีความโค้งทเี่ หมาะสมจะมแี รงดันทพี่ ืน้ โค้งประมาณ 1,000 ปอนด์/ฟุต2

(Design of Small Dams หนา้ 387)

(2.5) Transition ของรางน้ํา การเปล่ยี นแปลงความกว้างของ Chute จะต้องควบคุมมิ

ใหเ้ กิดคล่ืนสงู ในชว่ งทีแ่ คบลง (Convergent) และตอ้ งใหม้ กี ารไหลแผก่ ระจาย โดยสมํ่าเสมอตลอดความกว้าง

ที่ผายออก (Divergent) มุมเบีย่ งเบนจากศูนยก์ ลางของผนงั กําแพงของ Chute จะต้องมีมุมไมเ่ กนิ ค่าที่กําหนดให้

ดังนี้

Tan   g .d 1
2

3 .V

เมื่อ  = มุมทีผ่ นังกําแพงเบนจากศูนย์กลาง, องศา
g = อัตราเร่งจากแรงโน้มถว่ ง = 9.81 ม./วนิ าท2ี
V = ความเร็วเฉลย่ี ใน Transition, ม./วินาท2ี

= 0.5(V1  V2 )
d = ความลกึ เฉลี่ยของนาํ้ ใน Chute, ม.

= 0.5(d1  d2 )

Transition ของรางนา้ํ

(2.6) ระยะเผ่ือพ้นนํ้า( Freeboard) ของ Chute ระยะเผื่อพ้นนํ้าของผนังกําแพง

Chute คํานวณได้จาก Design Of Small Dam หนา้ 385 ดังน้ี

Freeboard = 2.0  0 . 025 V (d ) 1 , ฟุต
3

หรือ = , ม.1
0 .61  0 .037 V ( d ) 3

เม่อื Freeboard = ระยะเผือ่ พน้ นาํ้ , ม.
V = ความเรว็ นํ้าไหลเฉล่ยี , ม./วินาที

d = ความลึกเฉลี่ยของนา้ํ ไหล, ม.

กลุ่มการวิจยั และพัฒนาแหล่งน้ํา ภาควชิ าวิศวกรรมทรพั ยากรนํา้ 3-68 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คมู่ อื การสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนรุ ักษ์ฟ้นื ฟูแหลง่ น้าํ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนํา้



(3) การออกแบบอาคารสลายพลังงาน อาคารท้ายนํ้า(Terminal Structure)เป็นอาคารที่

ออกแบบเพื่อสลายพลังงานหรือลดความเร็วของกระแสน้ํา กอ่ นทีจ่ ะระบายท้ิงลงสู่ลําน้ําเดิม เป็นการป้องกัน

การกัดเซาะตอ่ ทางนํา้ ท้ายอาคาร

(3.1)กรณีออกแบบตามแบบมาตรฐานของ U.S.B.R. Stilling Basin(Engineering

Monograph No.25) ดาํ เนินการเช่นเดยี วกบั การออกแบบฝายนาํ้ ลน้

(3.2)กรณีออกแบบเป็น Free Flip Bucket และ Plunge Pool จาก Design of Small

Dam หนา้ 385

รัศมขี อง Bucket

R = 2dv 2

p

เมือ่ R = รัศมีตํ่าสุดของ Bucket, ft.

d = ความลึกของน้ําใน Chute ก่อนถึง Bucket
v = ความเรว็ ของน้าํ ใน Chute กอ่ นถงึ Bucket

p = Normal Dynamic Pressure ท่ีกระทําต่อพ้นื Bucket  1,000 lb
ft 2

และ R ไมน่ ้อยกวา่ 5d (Design of Small Dams) หนา้ 387) Angle of Lip  < 300

Trajectory flow from bucket

X2
 Y  XTan  
K 4 ( d  h v ) cos 2 

 = the angle of lip with the horizontal

K = a factor = 0.90

If Y = 0

X = 2K(d  hv )sin2
Plunge Pool Depth

จาก Design of Small Dams หนา้ 402

D = 1.32H 0.225 q 0.54

เมือ่ D = the ultimate scour depth below tail water level, ft.

H = the elevation drop from reservoir to tail water, ft.

q = the unit discharge, ft 2 / sec./ ft.

(4) การออกแบบเพ่ือป้องกันการกัดเซาะ ต้องออกแบบให้ความเร็วของนํ้าเป็น Sub-Critical

Flow เพ่ือควบคุมการไหลของนํ้าก่อนลงลํานํ้าเดิม และไม่ก่อให้เกิดการกัดเซาะบริเวณจุดบรรจบ แม้ว่า

ความเรว็ ของกระแสนํ้าจะถกู ลดลงไปแล้วดว้ ยอาคารท้ายนา้ํ แต่กย็ งั อาจมพี ลังงานพอท่จี ะพัดพาส่วนท่ีป้องกัน

การกัดเซาะท้ายอาคารได้ ซ่งึ ต้องกาํ หนดขนาดของหินเรยี งให้โตพอที่จะตา้ นทานการกดั เซาะได้ ขนาดของหิน

ความยาวและความหนาของชั้นหนิ เรยี งหาได้เช่นเดยี วกับการออกแบบฝายนาํ้ ล้น

กลุม่ การวิจยั และพัฒนาแหล่งนํ้า ภาควชิ าวิศวกรรมทรพั ยากรนํา้ 3-69 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คู่มือการสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษ์ฟน้ื ฟูแหลง่ นา้ํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนาํ้



3.6 การออกแบบบานระบาย(Gate)
1) วัตถุประสงค์และลกั ษณะอาคาร(Purpose and Description)

บานระบายคือ องคป์ ระกอบทท่ี ําหน้าทีค่ วบคุมอตั ราการไหลของนํ้าผา่ นอาคารชลศาสตร์ เพื่อให้

อัตราการไหลและระดับนํ้าหน้าบานระบายเป็นไปตามความต้องการของการบริหารจัดการนํ้า โดยท่ัวไป
ลักษณะของบานระบายจะเปน็ แบบบานตรง(Sluice Gate)และแบบบานโค้ง(Radial or Tainter Gate) การ
ออกแบบตอ้ งสามารถใชง้ านได้อยา่ งมีประสิทธิภาพ โดยมีค่าก่อสร้าง ค่าดําเนินการและบํารุงรักษาตํ่าที่สุด

และท่สี าํ คญั คอื ตอ้ งสามารถระบายน้ํานองสงู สดุ ทอ่ี อกแบบไดอ้ ยา่ งปลอดภัย ไม่ก่อใหเ้ กิดความเสียหายต่อตัว
อาคาร มีความปลอดภัยต่อตัวอาคารในทุกกรณี ทง้ั ในระหวา่ งก่อสร้างและภายหลังก่อสร้างแล้วเสร็จและใช้
งาน

2) การเลือกทตี่ ั้งหรอื การประยุกตใ์ ช(้ Site Selection or Application)

เกณฑ์ทว่ั ไปในการประยกุ ต์ใช้บานระบายมดี งั น้ี

(1) สามารถลดผลกระทบจากปัญหาน้าํ ทว่ มพืน้ ท่ีด้านเหนือนํ้าของอาคารไดเ้ ป็นอย่างดี
(2) สามารถควบคุมระดับนํ้าด้านเหนือน้ําเพื่อการใช้ประโยชน์จากแหล่งนํ้าได้อย่างมี
ประสิทธิภาพ

3) ขอ้ พจิ ารณาในการออกแบบ(Design Consideration)

ขอ้ พจิ ารณาในการออกแบบมดี งั น้ี

(1) สามารถระบายปรมิ าณนา้ํ นองสูงสดุ จากออกแบบทางด้านอทุ กวทิ ยาทร่ี ะดับทก่ี ําหนดไว้
(2) ชนิดของบานระบายจะต้องเหมาะสมกบั อาคารชลศาสตรห์ ลัก
4) การออกแบบบานระบาย

การออกแบบมอี งค์ประกอบทส่ี าํ คัญดังน้ี
4.1) บานประตูเหล็กตรง (Vertical Gate) คํานวณหาขนาดล้อบาน สลักล้อและแอก Self

Lubricating โดยนําแรงเฉือนมารวมกันในแต่ละช่วง นําแรงเฉือนท่ีมากสุดมาหาขนาดของล้อบานและ
อปุ กรณ์ตามสูตร Hertz Formula for Line Contact

P  0.418 Pe
B0R

ซ่ึงค่า Hertz’s Contact Stress จะต้องไมเ่ กนิ ค่า Allowable Contact Stress

Pa  100 H B
Zv

คํานวณหาขนาดของช่องบาน แผ่นรองรับล้อบาน (Wheel truck) และคานรองรับล้อบาน

(Wheel rail) ตามสตู ร Andre’s Formula

PC  0 .2813 p  3 EC 
ES I X b2

โดยทค่ี ่า PC  40 kg
cm 2

PS  0 .4999 p  3 ES I X 
ZX ECb

โดยที่ค่า PC  1200 kg
cm 2

กลุ่มการวจิ ยั และพฒั นาแหลง่ น้าํ ภาควิชาวิศวกรรมทรพั ยากรนํ้า 3-70 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษฟ์ ื้นฟแู หล่งนาํ้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรัพยากรนาํ้



ทาํ การคํานวณหาค่านํา้ หนักทัง้ หมดของตัวบานระบายทีไ่ ด้ออกแบบไปแล้ว โดยที่นํา้ หนักต่อ

ปรมิ าตรของเหล็กเหนยี ว เหล็กหลอ่ เพลาและเหลก็ กลา้ ไรส้ นิมเท่ากับ 7850 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร.

นํ้าหนกั ยางกันนาํ้ รว่ั ต่อความยาว 1.00 เมตร = 15 กิโลกรมั

เมอื่ ได้นา้ํ หนักท้งั หมดของตวั บานระบายแล้วจะตอ้ งเผื่อนํา้ หนักอปุ กรณอ์ นื่ ๆ เช่น สลักเกลยี ว

ประมาณ 5% ของนาํ้ หนกั บาน

คํานวณหาแรงฝืดเนื่องจากการเล่อื นของลอ้ บานดา้ นขา้ งตามสตู ร

(u 1  u2d )p
2
FW 
d

2

คํานวณหาแรงฝืดเนื่องจากยางกนั นํา้ รวั่

Fr  u r Pb L
คํานวณหานํ้าหนักท่ียกเปิดบาน (Opening Load) เพื่อหาขนาด Capacity เคร่ืองกว้านมี

ดังนี้

FQ  น้ําหนกั บาน  FW  Fr kg.
จากน้ันกําหนดขนาดเครอ่ื งกวา้ นชนิดลกู มว้ น

4.2) เครื่องกว้านบานระบาย (Gate Hoist) เคร่ืองกว้านบานระบายจะต้องออกแบบไว้ให้

สามารถทําหน้าท่ีควบคุมการทํางานของบานระบายให้สามารถเปิด ปิดและคงระดับการเปิดบานให้ได้ตาม

ต้องการ เคร่ืองกว้านบานระบายนี้ต้องมีความม่ันคงแข็งแรงทนทานต่อสภาพแวดล้อมและการใช้งานมี

ประสทิ ธิภาพดี ใช้งานงา่ ย

4.3) ระบบส่งกําลังและอุปกรณ์เคร่ืองกว้าน (Hoisting System and Power Supply)
เครอื่ งกว้านบานระบายจะตอ้ งสามารถเปิด ปดิ บานระบายได้ด้วยกําลังขับจากมอเตอร์ไฟฟ้าและสามารถใช้
แรงคนเปิด ปดิ ไดด้ ้วยเครื่องกว้านนี้ จะมีส่วนประกอบเป็นชุดเฟืองทดทรี่ ับกาํ ลังขับจากเกยี ร์มอเตอรถ์ ่ายทอด

กาํ ลังออกจากเพลาขับ 2 ดา้ น และกําลงั เพลาขบั นจี้ ะส่งไปขบั เฟอื งลกู มว้ นลวด (Drum Gear) ใหห้ มุนดงึ เชอื ก
ลวด (Wire Rope) ซงึ่ ปลายยดึ ติดอย่กู บั หบู านระบาย เป็นการปดิ เปิดบานระบาย ในการคงระดับบานระบาย
ไวใ้ นทต่ี ําแหนง่ ใดๆ ในชว่ งการปดิ เปิดจะมีเบรกสาํ หรบั หยดุ และคงระดบั บานระบายไวท้ ีต่ าํ แหน่งตอ้ งการ โดย

ชดุ เบรกจะติดต้ังไวก้ ับชุดเฟอื งทดหรอื มอเตอรก์ ็ได้

ในกรณที ใ่ี ช้แรงคนหมุนเครอ่ื งกวา้ นเพอ่ื เปดิ ปดิ บานระบายแทนกาํ ลงั ขับมอเตอรไ์ ฟฟา้ เครอ่ื ง
กว้านนจี้ ะต้องมกี ลไกสาํ หรบั ตดั ต่อกาํ ลังระหวา่ งมอเตอร์ไฟฟา้ กับชดุ เกียร์ทดหมุนและอุปกรณม์ อื หมุนไว้ด้วย

4.4) ระยะยกบานระบาย เคร่ืองกว้านบานระบายจะต้องมีความสามารถยกบานระบายจาก

ตําแหนง่ ทบ่ี านระบายปดิ สนทิ จนบานระบายสามารถเปิดเต็มท่ีได้แล้ว ยังต้องเผื่อระยะยกในกรณีท่ียกบาน
แขวน (Dogging) เมื่อไม่ใช้งานหรอื เพ่ือการซอ่ มบาํ รงุ บานระบายไดด้ ้วย

3.7 การออกแบบระบบกระจายนํ้า

1) วัตถปุ ระสงคแ์ ละลักษณะอาคาร(Purpose and Description)
ระบบกระจายนาํ้ หมายถงึ ทางนาํ้ ท่จี ดั สร้างขึ้นเพื่อนํานํา้ จากแหล่งนํา้ ไปสพู่ ้ืนท่รี บั ประโยชน/์ พนื้ ท่ี

เพาะปลูกให้เพียงพอกับความต้องการนํ้าของพืช ตามขนาดพื้นท่ีเพาะปลูก และตรงตามเวลาท่ีพืชต้องการ

ระบบกระจายน้าํ จะมที ้งั ระบบปดิ ได้แก่ ระบบท่อสง่ นํ้า ซึ่งนํา้ จะเคลอ่ื นทีภ่ ายใต้แรงดนั และระบบเปิด ได้แก่

กลมุ่ การวจิ ัยและพฒั นาแหล่งนํ้า ภาควชิ าวิศวกรรมทรัพยากรนํ้า 3-71 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มอื การสาํ รวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษ์ฟ้นื ฟูแหล่งน้าํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรน้ํา



ระบบคลองส่งน้ํา ซ่ึงนํา้ จะเคล่ือนทโ่ี ดยอาศัยแรงโนม้ ถว่ ง ในที่นจี้ ะกลา่ วถึงเฉพาะระบบกระจายน้ําด้วยคลอง
ส่งนา้ํ ซงึ่ ประกอบด้วยคลองสง่ นํ้า และอาคารควบคุมนํ้าประเภทต่างๆ ควบคมุ น้ําเพอ่ื ให้สามารถส่งน้ําไปตาม
คลองซึ่งมีความลาดเทไปถึงพ้ืนท่ีเพาะปลูกทุกแห่งตามจํานวนที่ต้องการ ท้ังนี้ขนาดของคลองส่งน้ําจะถูก

ออกแบบให้เหมาะสมกบั ขนาดของพืน้ ท่ีเพาะปลกู
2) การเลือกทีต่ ัง้ หรือการประยกุ ตใ์ ช้(Site Selection or Application)
เกณฑท์ ่วั ไปในการประยกุ ต์ใช้มดี ังนี้

(1) เหมาะสมกับพื้นท่รี บั ประโยชนห์ รอื การใชส้ อย สามารถใช้ประโยชน์จากแหลง่ น้ําไดอ้ ย่างมี
ประสิทธภิ าพ

(2) มีปรมิ าณนา้ํ ต้นทุนเพียงพอสําหรบั ความตอ้ งการ

(3) คณุ ภาพน้าํ ของแหลง่ น้าํ เหมาะสมกบั กจิ กรรมการใช้นํ้า
3) ขอ้ พิจารณาในการออกแบบ(Design Consideration)

ข้อพิจารณาในการออกแบบมีดงั นี้

(1) สามารถกระจายนา้ํ ได้อย่างท่ัวถึง
(2) มีอาคารควบคมุ น้ําไดท้ ั้งปรมิ าณและระดบั
(3) มีอาคารระบายนาํ้ ส่วนเกินออกจากพ้นื ทีไ่ ด้อยา่ งมปี ระสทิ ธิภาพ

(4) กรณที ่เี ป็นท่อแรงดนั ตอ้ งออกแบบใหป้ ลอดภัยจาก Water Hammer
4) การออกแบบระบบกระจายนา้ํ
4.1) ข้อมูลสําหรับการออกแบบ ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะข้อมูลท่ีจําเป็นต่อการออกแบบระบบ

กระจายนา้ํ ซึ่งขอ้ มูลทุติยภูมเิ ท่าน้นั ส่วนขอ้ มลู เบ้อื งตน้ ทใี่ ช้ในการวเิ คราะหผ์ อู้ อกแบบอาจศกึ ษาเพ่ิมเติมหรอื มี
หน่วยงานอ่ืนที่ได้วิเคราะห์ไว้แล้ว ผู้ออกแบบจําเป็นต้องมีข้อมูลต่างๆ ที่เก่ียวข้องมาใช้ประกอบในการ
พิจารณาคอื

◊ แผนทีภ่ มู ปิ ระเทศ ไดแ้ ก่ แผนที่แสดงระดับช้ันความสูงของผิวดินในพ้ืนท่ีขอบเขตโครงการ
และบรเิ วณใกล้เคียง แสดงตาํ แหนง่ ทีต่ ั้งหัวงานและรายละเอยี ดตา่ งๆ ได้แก่ ถนน ลาํ นาํ้ อาคารบ้านเรอื น และ
สิง่ กอ่ สรา้ งอื่นๆ ทม่ี ีอยู่ มาตราสว่ นที่ใช้ควรเหมาะสมกบั งาน เชน่ 1:10,000 สาํ หรับวางแนวระบบกระจายนํ้า

ทั้งพืน้ ทีโ่ ครงการ และ 1:4,000 สําหรบั งานออกแบบคลองส่งน้าํ
◊ ที่ตั้งหัวงาน ในกรณีท่ีแหล่งนํ้าต้นทุนเป็นน้ําผิวดิน จําเป็นจะต้องทราบตําแหน่งที่ตั้งและ

ลกั ษณะของหวั งานด้วยวา่ เปน็ หัวงานประเภท ฝาย สระเก็บนํ้า หรือสถานีสูบน้ํา ระดับน้ําสูงสุด-ต่ําสุด และ

ระดบั ทีใ่ ช้อาคารบังคับได้ รวมถึงปริมาณน้ําทสี่ ามารถนําไปใช้ได้
◊ ความต้องการนํ้าของพื้นที่ ผู้ออกแบบต้องทราบถึงปริมาณความต้องการน้ําของพื้นที่

สําหรับใช้ในการคํานวณขนาดของคลองส่งนํ้า/ท่อส่งนํ้า เพื่อให้คลองส่งน้ํา/ท่อส่งนํ้าแต่ละสายมีขนาดที่

เหมาะสม สามารถส่งนํ้าให้แกพ่ ้ืนทร่ี ับประโยชนไ์ ดเ้ พียงพอกบั ความตอ้ งการ
4.2) การวางแนวระบบกระจายน้ํา หลักสําคญั ในการวางแนวระบบกระจายนํ้า ก็คือ ต้องพยายาม

ให้คลองวางอยู่ในแนวทีจ่ ะทําให้นํา้ ไหลออกจากคลองไปสู่พื้นทีเ่ พาะปลูกหรอื คลองท่ีมขี นาดเลก็ กวา่ ไดส้ ะดวก

นั่นก็คือ จะต้องพยายามใหค้ ลองวางอย่ใู นแนวซ่ึงมรี ะดับสูงที่สุดในเขตส่งนํ้าท่ีคลองรับผิดชอบ ท้ังน้ีจะทําได้
แคไ่ หนข้ึนอยู่กับลกั ษณะภมู ิประเทศของพนื้ ท่ี ซึ่งอาจแบง่ ออกไดเ้ ปน็ 2 ลักษณะด้วยกัน ดังรปู คือ

◊ บริเวณท่รี าบระหวา่ งเชงิ เขา ลกั ษณะพื้นท่เี พาะปลกู ซ่ึงมักจะมีแนวยาวและมีความลาดเท

จากเชงิ เขาหรอื เนนิ ลงมาหาทางนาํ้ ซ่งึ อยู่ตรงกลาง ดังนัน้ แนวคลองกจ็ ะวางใหไ้ ตล่ ดั เลาะไปตามแนวเส้นขอบ

กล่มุ การวจิ ัยและพัฒนาแหลง่ นํา้ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรพั ยากรน้าํ 3-72 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร ์

คู่มือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษ์ฟ้นื ฟูแหล่งน้ํา การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนาํ้



เนินซ่ึงเป็นขอบบนของบรเิ วณที่ราบซ่งึ กาํ หนดใหเ้ ป็นพนื้ ที่รบั นํ้า สว่ นแนวคลองจะอยู่ไกลจากทางน้ําซ่งึ อยูต่ รง
กลางมากเท่าใดนน้ั ขึ้นอยกู่ ับระดบั นา้ํ ใชก้ ารของหวั งานและความลาดเทตามยาวของคลองทเี่ ลอื กใช้

◊ บรเิ วณที่ราบกว้างใหญ่ แนวคลองสง่ น้าํ ในพ้ืนท่ีที่เป็นท่ีราบกว้างใหญ่จะต้องอยู่ในแนวท่ีมี

ระดบั พน้ื ท่สี งู สุดเช่นเดยี วกับในกรณแี รก แตใ่ นกรณีน้ีจะวางอยู่ในแนวสันเนนิ หลักของพน้ื ที่ ซึ่งทําให้คลองตัด
ตงั้ ฉากกบั แนวเสน้ ขอบเนิน การส่งนา้ํ สามารถทําได้ท้งั สองฝ่งั คลอง

รูปแสดงลกั ษณะภมู ิประเทศทว่ั ไป

กลมุ่ การวิจยั และพฒั นาแหล่งนา้ํ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรัพยากรนํา้ 3-73 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษ์ฟ้นื ฟูแหล่งน้ํา การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนา้ํ



4.3) การออกแบบคลองสง่ นา้ํ คลองส่งนาํ้ จะต้องมีขนาด และรูปร่างที่เหมาะสมเพ่ือให้สามารถส่ง
ได้ตามปรมิ าณทก่ี าํ หนด การออกแบบคลองสง่ น้ําเปน็ การกาํ หนดขนาด หรือสดั ส่วนของคลองส่งน้ําใหส้ ามารถ
ไดต้ ามปรมิ าณน้ําท่กี ําหนด

◊ ส่วนสัดของคลองส่งนํ้า รูปตัดขวางทั่วไปคลองส่งนํ้าน้ันส่วนสัดของคลองส่งน้ําที่จะต้อง
พจิ ารณามีดังนี้

O ลาดผวิ นา้ํ ในคลอง (water surface slope in canal)
O รูปตดั ขวางของคลอง (cross section of canal) ซ่ึงประกอบด้วย

• ความกวา้ งของกน้ คลอง (bed width of canal = b)
• ความลกึ ของนา้ํ ในคลอง (depth of water in canal = d)
• ระยะพ้นนาํ้ (free board)
• ลาดตลง่ิ คลอง (side slopes of canal = SS) โดยทั่วไปคลองดาดคอนกรีตใช้ 1:1 ถึง
1:1.5
• คันคลอง (embankments)
• เขตคลอง (right-of-way)

กลุ่มการวิจยั และพัฒนาแหลง่ นํ้า ภาควชิ าวิศวกรรมทรัพยากรน้ํา 3-74 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์

คมู่ อื การสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษฟ์ ้ืนฟูแหลง่ น้าํ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรน้าํ



Typical concrete lining canal

รูปตัดทวั่ ไปคลองสง่ นํ้า

กลุม่ การวจิ ัยและพัฒนาแหลง่ นํา้ ภาควชิ าวศิ วกรรมทรัพยากรนํ้า 3-75 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คูม่ อื การสํารวจออกแบบโครงการพฒั นาและอนุรกั ษ์ฟ้ืนฟูแหลง่ นํา้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรัพยากรนํา้



◊ การเลือกใชล้ าดผิวน้ําในคลอง ลาดผวิ นํา้ (S)เป็นสิง่ สําคัญและมีอิทธิพลที่จะทําให้นํ้าไหลไป
ไดด้ ้วย แรงโนม้ ถว่ งของโลก ไมม่ ลี าดผิวนาํ้ น้ําจะไมไ่ หล ถ้าลาดผิวนํ้ายงิ่ ชนั น้าํ จะยิง่ ไหลแรงข้ึน ถ้ายิ่งราบก็จะ
ยิ่งไหลช้าลง ตามปกติในการออกแบบคลองส่งนํ้าจะกําหนดให้การไหลของน้ําในคลองเป็นแบบสม่ําเสมอ
(Uniform flow) นั่นคือ ลาดก้นคลอง (SO) ขนานกบั ลาดผิวนํ้า (SW) และขนานกบั ลาดเส้นพลังงาน (Sf) หรือ
SO = SW = Sf ดังรปู

รปู แสดงการไหลแบบสม่ําเสมอ(Uniform flow)

นอกจากน้ี ปัจจัยที่มีผลต่อการเลือกลาดผิวนํ้า คือ สภาพภูมิประเทศ การเลือกลาดผิวนํ้าท่ีมีความ
ลาดชันมากกว่าความลาดของพน้ื ทจี่ ะทําใหร้ ะดับน้ําในคลองสง่ นํา้ อยู่ตา่ํ กวา่ ระดบั พืน้ ดนิ เปน็ ผลให้ไม่สามารถ
สง่ น้าํ ให้กับพ้นื ที่รับประโยชนไ์ ดอ้ ย่างท่ัวถึง แต่การกําหนดให้ลาดผิวนํ้าราบกว่าความลาดของพื้นท่ีตามแนว
คลอง ระดบั ก้นคลองส่งน้าํ จะอยสู่ งู กว่าระดบั พนื้ ดินเดมิ มาก จําเป็นตอ้ งถมดนิ เพือ่ กอ่ สร้างคลอง ทาํ ให้ต้องเสยี
ค่ากอ่ สร้างมาก

ทง้ั นี้ ในคลองไมจ่ าํ เปน็ ตอ้ งมคี ่าเดียวกันตลอดคลอง จะชันในบางตอนแล้วราบในบางตอนก็ได้ เช่น
ตอนต้นคลองใชล้ าดผวิ นา้ํ 1:8,000 ตอนกลางคลองใช้ลาดผวิ นํ้า 1:10,000 และตอนปลายคลองใช้ลาดผิวน้ํา
1:12,000 เช่นนก้ี ไ็ ด้ แต่ถา้ สามารถทาํ ได้แล้วควรใชล้ าดผวิ นาํ้ ในคลองคา่ เดียวกนั ตลอดคลอง

กล่าวได้ว่า การเลือกใช้ลาดผิวนํา้ ในคลองไมม่ กี ฎเกณฑ์แนน่ อน ทั้งน้แี ลว้ แต่
• ลาดพน้ื ดนิ ตามแนวคลองสง่ น้ํา
• ลักษณะและปรมิ าณของตะกอนทไ่ี หลมากบั น้ํา
• ลักษณะเน้อื ดนิ ตามแนวคลองที่นํา้ จะพดั พาไปได้ กรณีออกแบบเป็นคลองดิน
• ดุลยพินจิ ของผู้ออกแบบ

◊ การพจิ ารณารปู ตัดขวางของคลองส่งนา้ํ สดั ส่วนรปู ตัดขวางของคลองทส่ี ําคญั ต่อการสง่ น้ํา

ประกอบดว้ ย

• ความกว้างของก้นคลอง (b)

กล่มุ การวจิ ยั และพฒั นาแหลง่ นํ้า ภาควิชาวศิ วกรรมทรัพยากรนาํ้ 3-76 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ ักษฟ์ นื้ ฟูแหลง่ นาํ้ การออกแบบรายละเอียด
กรมทรพั ยากรนํา้



• ความลึกของนํา้ ในคลอง (d)
• ลาดตลิ่งคลอง (SS)

ความกว้างของก้นคลอง (b) และความลึกของน้ําในคลอง (d) มีความสําคัญมากและเก่ียวกับ
hydraulic properties ของคลอง การเลอื กใชค้ วามกว้างของก้นคลอง (b) และความลึกของนํ้าในคลอง (d)
สําหรับปริมาณนาํ้ (Q) ค่าหนงึ่ ๆ น้ัน สามารถเลอื กได้หลายสดั ส่วน

◊ การออกแบบรปู ตัดของคลอง จากแผนที่วางแนวระบบกระจายน้ํา ผอู้ อกแบบจะทราบขนาด
ของพ้นื ที่รบั ผดิ ชอบของคลองส่งน้ําแต่ละสาย เมอ่ื ทราบความต้องการน้ําของพ้ืนท่ี จะได้ว่า ปริมาณนํ้าที่ต้อง
ส่งในคลองแต่ละสายจะเป็นเท่าไร ในการออกแบบรปู ตดั ขวางของคลองส่งน้าํ น้ันจะต้องคํานวณอัตราเร็วของ
น้ําในคลอง (V) ก่อน เม่ือเอาอัตราเร็วของนํ้าคูณกับเน้ือที่รูปตัดขวางของคลองที่น้ําไหลผ่าน (A) ก็จะได้
ปรมิ าณนํ้าท่ไี หลในคลอง (Q) นน่ั คือ

Q = AV

อัตราเรว็ ของนา้ํ ในคลองมีความสมั พนั ธ์กบั ลาดผวิ นํา้ ในคลอง ดงั จะเห็นได้จาก Manning’s formula
ซึง่ ใน ค.ศ. 1889 นายชา่ งไอริชผู้หนง่ึ ช่อื Robert Manning ได้คดิ สูตรน้ขี น้ึ ซึ่งต่อมาได้ร้จู กั กันแพร่หลาย โดย
มรี ูปสมการดังนี้

V = 1/n R2/3 Sf1/2

เมื่อ V = อตั ราเรว็ เฉล่ียของนา้ํ ในทางน้ําเปิด เปน็ เมตร/วนิ าที
n = roughness coefficient ซง่ึ เรยี กทั่วไปว่า “The Manning’s n”
R = hydraulic radius เปน็ เมตร
= A/P
A = เนื้อท่ีรปู ตัดขวางของทางนํา้ เปดิ ท่นี า้ํ ไหลผ่านเปน็ เมตร2
P = wetted perimeter เป็น เมตร
Sf = slope of energy grade line
◊ การออกแบบคลองดาดคอนกรีต(Concrete Lining Channel Design) การออกแบบคลอง

สง่ นา้ํ ดาดคอนกรีตกเ็ ริ่มจากการพจิ ารณาคดั เลือกหนา้ ตัด ขนาด และความลาดชันทอ้ งทางน้าํ ให้พอเพียงที่จะ
ทําให้ปริมาณน้ําออกแบบไหลผ่านได้ด้วยระยะเผื่อล้น (Freeboard) ที่เหมาะสม U.S. Bureau of
Reclamation เสนอแนะใหใ้ ช้ระยะเผื่อล้นจากสมการ

F  ky
b

เม่ือ Fb = ระยะเผอ่ื ล้น (Freeboard) , เมตร
y = ความลกึ ของนํา้ , เมตร
k = สัมประสิทธิ์มีคา่ อยรู่ ะหวา่ ง 0.8 สําหรบั ปริมาณน้าํ ประมาณ 0.5 ลบ.ม.ตอ่ วนิ าที
และ 1.4 สําหรบั ปรมิ าณนํา้ ประมาณ 85 ลบ.ม.ต่อวนิ าที

กล่มุ การวิจัยและพฒั นาแหลง่ นํา้ ภาควิชาวศิ วกรรมทรัพยากรนาํ้ 3-77 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ ักษฟ์ ื้นฟแู หลง่ นํา้ การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรน้าํ



สว่ น Central Board of Irrigation and Power ของประเทศอินเดีย (Raju, 1983) แนะนําใหใ้ ช้ ระยะ

เผ่อื ลน้ ดงั รายละเอียดในตาราง

ระยะเผอื่ ลน้ ทเี่ หมาะสม

ปริมาณนํา้ (ลบ.ม./วินาที) < 1.5 1.5 ถงึ 85 > 85

ระยะเผื่อลน้ (เมตร) 0.50 0.75 0.90

◊ การออกแบบคลองดิน (Erodible Channel Design) วิธีการออกแบบทนี่ ิยมใช้กับประกอบด้วย
(1) วธิ ีแรงเฉอื น (Tractive Force) ทางนํ้าจะถกู กัดเซาะถ้าแรงลพั ท์ทจ่ี ะทําให้อนุภาคเคลื่อนที่

มคี า่ มากกวา่ แรงตา้ นการเคลือ่ นที่ แรงทเ่ี กิดจากการไหลของนาํ้ บนทอ้ งน้าํ และลาดตลง่ิ มกั เรียกว่า แรงเฉอื น ซงึ่
เกิดจาก Shear Stress ของการไหลแบบราบเรยี บ แรงนจี้ ะเทา่ กับส่วนของนํ้าหนกั นาํ้ ที่กระทําในทิศทางการไหล

ทางนาํ้ ทีม่ คี วามลาดชันทอ้ งน้าํ เท่ากบั So นํ้าหนกั ของนาํ้ ในช่วงความยาว L เท่ากบั wAL เมื่อ

A เทา่ กบั พ้ืนทห่ี นา้ ตดั การไหล ดังน้นั ส่วนของน้าํ หนักนาํ้ ทก่ี ระทําในทศิ ทางการไหลเทา่ กับ wALSo(w เทา่ กบั
นา้ํ หนักจําเพาะของนา้ํ ) เท่อื การไหลเป็นแบบราบเรียบ แรงน้ีจะเท่ากบั แรงเฉอื นทกี่ ระทําตลอดเส้นขอบเปยี ก(P)

ดงั น้นั Unit Shear Stress (o) เขยี นสมการได้ดังน้ี

o = wALSo/PL = wRSo
การกระจายตัวของแรงเฉอื นตลอดเสน้ ขอบเปยี กไมส่ ม่าํ เสมอ ดังนน้ั Lane(1955) ได้ประมาณ
ค่าสาํ หรบั ทางนา้ํ รูปสเี่ หลีย่ มคางหมูได้ดังน้ี

ท่ีทอ้ งนํ้า ; o = wRSo หรอื เทา่ กับ wySo เมอื่ ทางน้าํ กว้างมาก

ที่ลาดตลง่ิ ; S = 0.76 wRSo หรอื เท่ากบั 0.76 wySo เมอื่ ทางน้าํ กว้างมาก

Shear Stress ทวี่ ัสดทุ อ้ งน้ําจะเคล่อื นทจ่ี ากสภาวะหยุดนงิ่ เรยี กว่า Critical Stress (c) โดย
จะขึ้นอยกู่ บั ขนาดของวัสดุทอ้ งนํ้า ซง่ึ อย่ใู นรปู ของ Internal Friction Angles หรอื Angle of Repose และ
ความเข้มขน้ ของตะกอนในนํา้ หาคา่ ได้จากรปู ข้างล่าง คา่ Reduction Factor ของ Critical Stress ที่กระทาํ บน
ลาดตลิ่ง อาจหาไดจ้ ากสมการ

K 1 sin 2 
sin 2 

เมอื่  = มุมเอยี งของลาดตลง่ิ
 = มมุ Internal Friction ของอนุภาคหรือ Angles of Repose

กลุ่มการวิจยั และพฒั นาแหลง่ นาํ้ ภาควิชาวศิ วกรรมทรัพยากรนาํ้ 3-78 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ์

คู่มือการสํารวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ ักษฟ์ ้นื ฟูแหลง่ นํ้า การออกแบบรายละเอียด
กรมทรัพยากรนํ้า



Angles of Repose ของ Non-cohesive Materials

Permissible Shear Stress ของ Non-cohesive Materials

กลมุ่ การวิจยั และพฒั นาแหล่งนํ้า ภาควิชาวิศวกรรมทรัพยากรนํา้ 3-79 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร ์

คมู่ ือการสาํ รวจออกแบบโครงการพัฒนาและอนรุ กั ษ์ฟ้ืนฟูแหลง่ นํ้า การออกแบบรายละเอยี ด
กรมทรพั ยากรนาํ้



Unit tractive force (lb/ft2) 

Permissible Shear Stress ของ Cohesive Materials

(2) วธิ คี วามเร็วสงู สุดทย่ี อมรบั ได้ (Permissible Velocity) การออกแบบทางนาํ้ รูปสเ่ี หลีย่ มคาง

หมู ผ้อู อกแบบต้องเลอื กความลาดชันด้านขา้ งทเี่ หมาะสมอนั จะทําใหค้ วามลาดเอยี งดา้ นขา้ งของทางนํา้ มีความ

มัน่ คงในทุกเง่อื นไขดงั แสดงรายละเอียดในตาราง

ความลาดเอยี งด้านข้างของทางน้าํ ท่ีเหมาะสมสาํ หรับวสั ดุต่าง ๆ

วัสดุ ความลาดเอยี งดา้ นขา้ ง

Rock Nearly vertical

Stiff clay ½ : 1 to 1:1

Firm soil 1:1

Loose sandy soil 2:1

Sandy loam 3:1

กลมุ่ การวจิ ัยและพฒั นาแหลง่ นํา้ ภาควิชาวศิ วกรรมทรัพยากรนา้ํ 3-80 คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร ์