กราฟการกระจายของฝนตามเวลาสำหรับออกแบบระบบระบายน้ำในเมือง (ประเทศไทย)

รูปแบบพายุฝนมีความสำคัญในการออกแบบระบบระบายน้ำให้มีประสิทธิภาพเพิ่มความสามารถในการระบายน้ำในเมือง อย่างไรก็ตามยังไม่เคยมีใครศึกษารูปแบบพายุฝนในประเทศไทย เนื่องจากที่ผ่านมาวิศวกรอ้างอิงรูปแบบฝนสหรัฐอเมริกาในการออกแบบระบบระบายน้ำ บทความนี้จึงทำการศึกษารูปแบบฝนที่เหมาะสมกับการออกแบบระบบระบายน้ำในกรุงเทพมหานคร ซึ่งจะรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลฝนจากสถานีวัดน้ำฝนของสำนักการระบายน้ำ ราย 5 นาที ในกรุงเทพมหานคร จำนวน 5 สถานี ช่วงข้อมูลตั้งแต่ปี 2553 - 2560 ได้แก่ สถานีพระนคร (D01) สถานีบางคอแหลม (D06) สถานีดอนเมือง (D14) สถานีทวีวัฒนา (D43) และสถานีบางขุนเทียน (D46) โดยมีจุดประสงค์หลักเพื่อหารูปแบบตามเวลาของพายุฝน ช่วงเวลา 1, 3 และ 6 ชั่วโมง ควอไทล์ที่ 1 (1st Quartile) ความน่าจะเป็น 10 และ 50 เปอร์เซ็นต์ ที่ใช้ในการออกแบบระบบระบายน้ำในกรุงเทพมหานคร ซึ่งรูปแบบการกระจายของฝนที่ความน่าจะเป็น 10 เปอร์เซ็นต์ ช่วงเวลา 1 และ6 ชั่วโมง มีฝนสะสมมากที่สุด 44% และ 78% ในช่วงเวลา 0-10 เปอร์เซ็นต์ของช่วงเวลาทั้งหมด จากนั้นลดลงอย่างมากตามลำดับ ในช่วงเวลา 10-100 เปอร์เซ็นต์ของช่วงเวลาทั้งหมด เมื่อนำรูปแบบตามเวลาของฝนที่ได้มาเปรียบเทียบกับรูปแบบตามเวลาของการศึกษาความถี่การกระจายของพายุฝนในสหรัฐอเมริกา ช่วงเวลา 1 และ 6 ชั่วโมง ควอไทล์ที่ 1 (1st Quartile) ความน่าจะเป็น 10 เปอร์เซ็นต์ ผลการเปรียบเทียบรูปแบบตามเวลาพบว่า กราฟการกระจายฝนสะสมกับช่วงเวลา ฝนรวม 5 สถานี ในกรุงเทพมหานคร มีปริมาณฝนเพิ่มขึ้นมากกว่าฝนในสหรัฐอเมริกา 1.76 เท่า และ 1.78 เท่า ในช่วงเวลาสะสม 0-10% แสดงให้เห็นว่าค่าสูงสุดของอุทกภัยในกรุงเทพมหานครจะเกิดขึ้นมากกว่าที่ออกแบบไว้ตามรูปแบบฝนของสหรัฐอเมริกา รูปแบบการกระจายของฝนตามเวลาที่ได้จะถูกนำไปใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการออกแบบระบบระบายน้ำในเมืองภายใต้ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอนาคตต่อไป ผลการประยุกต์รูปแบบฝนตามเวลากับพื้นที่ระบายน้ำโดยแบบจำลอง SWMM ในสภาวะอากาศปัจจุบัน ของฝนในกรุงเทพมหานครที่เสนอ 3 วิธี คือ วิธี Huff วิธี Kiefer-Chu และ วิธี Composite Hyetograph พบว่ารูปร่างของพื้นที่ระบายน้ำรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสและสี่เหลี่ยมผืนผ้า ไม่ส่งผลต่อค่าอัตราการไหลสูงสุด รูปร่างของไฮโดรกราฟที่จุดออกจากระบบระบายน้ำต่างกันเพียงเล็กน้อย จากรูปแบบฝนตามเวลาที่เสนอวิธีที่อัตราการไหลสูงสุดคือ วิธี Huff ที่ความน่าจะเป็น 10% ปริมาตรน้ำท่าสูงสุดมีค่าเท่ากันทั้ง 3 วิธี ช่วงเวลาก่อนเกิดอัตราการไหลสูงสุดนานที่สุดคือ วิธี Composited hyetograph ในสภาวะการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ รูปแบบตามเวลาที่ให้อัตราการไหลสูงสุด คือ วิธี Huff ที่ความน่าจะเป็น 10% เช่นเดียวกัน และมีความรุนแรงมากขึ้น 2.67, 3.07, 3.52 เท่า จากการเพิ่มอุณหภูมิ °C, 1 °C, 2 °C และ 3 °C