สํานักวิจัยและพัฒนา กรม...

โครงการพัฒนาเคร่ืองตรวจวัดขอมูลอุทกวิทยา และชลศาสตรระยะไกล

เพ่ือใชในการชลประทานและบริหารจัดการน้ํา

(Multipurpose Remote Sensing of Hydraulic and Hydrological Data

for Irrigation and Water Management)

กรณี : การจัดทําเครื่องวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน

(Syphoning Rain Gauge)

โดย

นายปริญญา กมลสินธุ

ผูเชี่ยวชาญดานวิศวกรรมชลประทาน (ดานชลศาสตร)

สํานักวิจัยและพัฒนา

กรมชลประทาน

บทคัดยอ

โครงการจัดทําเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน (Syphoning Rain Gauge) เปนสวนหน่ึงของ

โครงการพัฒนานวัตกรรม และเทคโนโลยีที่เหมาะสม มาใชในงานชลประทาน และบริหารจัดการนํ้า

ตามภารกิจหลักของกรมชลประทาน โดยมีวัตถุประสงคเพื่อใหหนวยงานมีเคร่ืองวัดนํ้าฝน ที่สามารถผลิต

ขึ้นไดเอง และสามารถสรางขยายผลเพิ่มจํานวนใหครอบคลุมพื้นที่โครงการชลประทานและพื้นที่ลุมนํ้า

ใหมากที่สุด เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอนที่ประดิษฐขึ้นมาน้ี ประกอบดวย 2 สวนหลัก คือ ชุดถังรับและ

วัดนํ้าฝน พรอมขาต้ัง ประกอบดวย กรวยรับนํ้าฝน ติดต้ังบนปากกระบอก เสนผาศูนยกลาง 20 ซม. รับ

นํ้าฝนลงสูกระบอกวัดนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลาง 18 มม.ทําดวยทอ PVC ขนาด ½ น้ิว สูง 12 ซม. ซึ่งมี

ทอไซฟอนทองเหลืองขนาดเสนผาศูนยกลางรูทอ 5 มม. ยาว 100 ซม. ดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝนทุก

1 มม.ของฝนที่ตกลงมาในกรวย และสวนที่สองคือชุดบันทึกและสงขอมูล โดยใชพลังงานจากเซลล

แสงอาทิตย ( Solar Cell) และแบตเตอรร่ีเก็บประจุไฟฟา ซึ่งในการวัดขอมูลนํ้าฝน ปริมาณนํ้าฝน ทุก 1

มม. จะถูกแปลงเปนสัญญาณไฟฟาและตัวเลข บันทึกขอมูลใน Data Logger ขณะเดียวกันขอมูลฝนก็

สามารถสงสัญญาณออนไลน สูคอมพิวเตอรที่ติดต้ังรับไวขอมูลที่ระยะไกลผาน GPRS Modem ขอมูลฝน

ที่บันทึกคือเวลา และปริมาณฝนตกวัดคร้ังละ 1 มม. ซึ่งขอมูลน้ีสามารถเปลี่ยนเปนความเขมฝนเพื่อ

นําไปใชประโยชในการศึกษาวิเคราะหดานอุทกวิทยาและชลศาสตร เตือนภัย และบริหารจัดการนํ้า

ตอไป เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอนที่จัดทํา มีขอดี คือ เปนเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบที่ไมมีสวนใดเคลื่อนไหว

ไมมีสวนที่สึกหรอ จึงมีอายุการใชงานไดนาน และคาบํารุงรักษานอย

คํานํา ปงบประม าณ 2552 สํานักวิจัยและพัฒนา ไดมีนโยบายในการพัฒนานวัตกรรมเทคโนโลยีที่

เหมาะสม ราคาประหยัด มาใชในงานชลประทาน การจัดทําเคร่ืองวัดนํ้าฝนอัตโนมัติแบบไซฟอนเปน

นวัตกรรมหน่ึงของโครงการ พัฒนาเคร่ืองตรวจวัดขอมูลอุทกศาสตร และ ชลศาสตรระยะไกล เพื่อใช

ในงานชลประทาน และบริหารจัดการนํ้า ที่หนวยงานไดจัดทําขึ้นมา เพื่อเปนเคร่ืองมือชวยในการ

พยากรณเตือนภัยนํ้าทวม รวมถึงการใชขอมูลปรับปรุงพัฒนางานชลประทาน เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซ

ฟอนที่จัดทําขึ้นน้ี สามารถบันทึกขอมูลเขาระบบจัดบันทึกขอมูล และเปนตนแบบในการที่จะพัฒนา

เปนระบบโทรมาตรที่สมบูรณแบบในขั้นตอไป ซึ่งเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน มีขอดี คือ ไมมีสวนใด

ที่เคลื่อนไหว จึงประหยัดคาบํารุงรักษาและสามารถผลิตขยายผลใหทั่วพื้นที่ชลประทานได ในอนาคต

ตอไป

ก

สารบัญ

หนา

บทคัดยอ

คํานํา

สารบัญ ก

สารบัญตาราง ค

สารบัญรูป ง

บทที่ 1 บทนํา

1.1 หลักการและเหตุผล 1

1.2 วัตถุประสงคของโครงการ 1

1.3 เปาประสงค 1

1.4 ขอบเขตของการดําเนินงาน 1

บทที่ 2 ทฤษฎีและหลักการ

2.1 ฝน และ การวัดปริมาณนํ้าฝน 2

2.2 การวัดปริมาณนํ้าฝน (Rainfall Amount) 4

2.3 เคร่ืองวัดนํ้าฝน (Rain Gauge) 5

บทที่ 3 การดําเนินงาน

3.1 การออกแบบและทดลองเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน 8

3.2 หลักการทํางานของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน 10

3.3 การทดลองเบื้องตน 11

3.4 การทดลองเบื้องตน หาความตอเน่ือง และ ความเหมาะสมของการปรับวาลวนํ้า

จากถังรับนํ้าฝนสัมพันธกับความเขมฝน

15

3.5 การทดลองอุปกรณวัดและบันทึกปริมาณนํ้าฝน 18

3.6 การประกอบเคร่ืองวัดนํ้าฝนตนแบบ 25

3.7 การทดสอบความสม่ําเสมอของการทํางานของกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน

และไซฟอน

29

ข

สารบัญ ( ตอ)

บทที่ 4 สรุปและขอเสนอแนะ หนา

4.1 สรุป 35

4.2 ประโยชนของเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน 36

4.3 ขอเสนอแนะ 37

เอกสารอางอิง 38

ผูดําเนินงานวิจัย 40

ภาคผนวก 41

ค

สารบัญตาราง

หนา

ตารางที่ 3.1 ผลการทดสอบการดูดนํ้าของไซฟอน กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 2 น้ิว 13

ตารางที่ 3.2 ผลการทดสอบการดูดนํ้าของไซฟอน กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 1.5 น้ิว 13

ตารางที่ 3.3 ผลการทดสอบการดูดนํ้าของไซฟอน กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 1/2 น้ิว 14

ตารางที่ 3.4 การทดลองกระบอกรับนํ้าฝนและไซฟอน 16

ตารางที่ 3.5 การสอบเทียบเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน เทียบกับ หัวฉีดจําลองทําฝนมาตรฐาน กระบอก

วัดนํ้าฝนขนาด 1/2 น้ิว ( 1.8 ซม.) ยาว 12 ซม. ทอไซฟอนขนาด 5 มม.ยาว 50 ซม.

ความเขมฝนจําลอง 50 มม./ชม.

20

ตารางที่ 3.6 การสอบเทียบเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน เทียบกับหัวฉีดจําลองทําฝนมาตรฐาน กระบอก



21

ตารางที่ 3.7 การสอบเทียบเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน เทียบกับหัวฉีดจําลองทําฝนมาตรฐาน กระบอก



22

ตารางที่ 3.8 การสอบเทียบเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนเทียบกับ หัวฉีดจําลองทําฝนมาตรฐาน กระบอก

วัดนํ้าฝนขนาด 1/2 น้ิว ( 1.8 ซม.) ยาว 12 ซม. ทอไซฟอนขนาด 5 มม. ยาว 70 ซม.


23

ตารางที่ 3.9 การสอบเทียบเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนเทียบกับ หัวฉีดจําลองทําฝนมาตรฐาน กระบอก

วัดนํ้าฝนขนาด 1/2 น้ิว ( 1.8 ซม.) ยาว 12 ซม. ทอไซฟอนขนาด 5 มม .ยาว 100 ซม.


24

ตารางที่ 3.10 ผลการสอบเทียบการทํางานของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าตนแบบ 31

ง

สารบัญรูป

หนา

ภาพที่ 2.1 การวัดปริมาณฝนตกดวยกระบอกตวง 4

ภาพที่ 2.2 เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบธรรมดาหรือแบบไมบันทึก 6

ภาพที่ 2.3 เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบถวยกระดก 7

ภาพที่ 2.4 เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบลูกลอย หรือแบบไซฟอน 7

ภาพที่ 3.1 กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน และทอทองเหลือง/สายยาง ที่ใชทําไซฟอน

ของโมเดลทดลอง

8

ภาพที่ 3.2 ถังรับนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลางตามมาตรฐานเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน 20 ซม. ทําดวย

ทอ PVC ขนาดเสนผาศูนยกลาง 8 น้ิว (20 ซม.)

9

ภาพที่ 3.3 เซนตเซอรและเคร่ืองวัดสัญญาณไฟฟา (Sensor and Volt Meter) ที่ใชในการทดลอง 10

ภาพที่ 3.4 ขนาดทดลองกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ทําดวย ทอ PVC 11

ภาพที่ 3.5 ทอทองเหลืองดัดโคงทําไซฟอนดูดนํ้าออกจากระบอกวัดปริมาณนํ้าฝนนํ้า 11

ภาพที่ 3.6 การทดลองอุปกรณเซนตเซอรและเคร่ืองเก็บขอมูล (Sensor and Data logger) 18

ภาพที่ 3.7 การปรับปรุงปรับชองภายในกระบอกรับนํ้าฝน ใหเปน 2 สวน

ปองกันนํ้ากระเด็นถูกเซนตเซอร

19

ภาพที่ 3.8 แบบแสดงสวนประกอบของ เคร่ืองมือวัดปริมาณวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน 26

ภาพที่ 3.9 เคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน เมื่อประกอบติดต้ังใชงาน 27

ภาพที่ 3.10 กรวย กระบอกวัดนํ้าฝน Data Logger และ GPRS Modem ประกอบติดต้ังในถังรับ

นํ้าฝน

28

ภาพที่ 3.11 แผงเซลลพลังงานแสงอาทิตย และ กลองแบตเตอร่ี ที่ใชเปนแหลงพลังงาน

ของเคร่ืองมือ

28

ภาพที่ 3.12 ไซฟอนกระบอกวัดนํ้าฝน ขณะทํางานดูดนํ้าออก โดยอัตโนมัติ 29

1

บทท่ี 1

บทนํา

1.1 หลักการและเหตุผล

ปริมาณนํ้าฝนนับวาเปนขอมูลอุทกวิทยาพื้นฐานที่สําคัญอยางยิ่งในการวิเคราะห

สถานการณนํ้าของแตละพื้นที่ แสดงถึงความสมบูรณความแหงแลง และสภาวะนํ้าหลากที่อาจเกิด

ปญหานํ้าทวมตามมา ในการบริหารจัดการนํ้า การพยากรณเตือนภัย จําเปนตองมีขอมูลปริมาณฝน

ตกมาชวยในกระบวนการการตัดสินใจของผูบริหาร และผูรับผิดชอบในเร่ืองที่เกี่ยวของ ซึ่งการวัด

บันทึกขอมูลปริมาณนํ้าฝนทําไดหลายวิธี ต้ังแตวิธีการอยางงาย ตองใชภาชนะต้ังรองรับวัดปริมาณ

นํ้าฝนที่ตก และเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบตางๆ ที่มีเทคโนโลยีในการทํางานที่แตกตางกันไป

ในงานชลประทาน เคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนที่มีใชงานสวนใหญเปนเคร่ืองมือที่

สั่งซื้อจากตางประเทศ มีใชจํานวนจํากัดเน่ืองจากมีราคาแพง เมื่อเทียบจํานวนเคร่ืองวัดปริมาณ

นํ้าฝนกับพื้นเกษตรกรรม พื้นที่เสี่ยงภัยโดยรวมของประเทศ เคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนยังมีนอย

สํานักวิจัยและพัฒนา จึงไดศึกษาและจัดทําเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน โดยใชหลักการ

ทํางานของไซฟอน วัดและบันทึกขอมูลดวยระบบอิเล็กทรอนิคส ซึ่งจะทําใหสะดวกตอการนํา

ขอมูลมาใชงานตอไป

1.2วัตถุประสงคของโครงการ

เพื่อจัดทําเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน โดยใชหลักการของไซฟอน

1.3 เปาประสงค

1.3.1 มีเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนตนแบบ

1.3.2 มีเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนใชงานในการชลประทานอยางทั่วถึง

1.4 ขอบเขตของการดําเนินงาน

1.4.1 ศึกษาหลักการทํางานของเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบตางๆ ที่มีใชงาน

1.4.2 จัดทําสวนประกอบของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน พรอมอุปกรณวัดบันทึก

จัดเก็บขอมูล และวิธีการนําขอมูลนํ้าฝนมาใชงาน

1.4.3 จัดทําเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนตนแบบ

1.4.4 ทดสอบการทํางานของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน

2

บทท่ี 2

ทฤษฎีและหลักการ

2.1 ฝน และ การวัดปริมาณนํ้าฝน

2.1.1 ฝน (Rain)

ฝนเปนปรากฏการณที่เกิดจากการที่ละอองไอนํ้าในอากาศหรือเมฆจับตัวหรือเกาะกันจนมี

ขนาดใหญขึ้นจนกระทั่งอากาศไมสามารถรองรับไวไดอีกจึงตกลงมาเปนหยดนํ้าขนาดใหญบางเล็ก

บางลงมาตามแรงดึงดูดของโลก ละอองนํ้าฝนหรือฝนที่ตกลงมาเปนละอองจะมีขนาดเสนผาน

ศูนยกลางของหยดนํ้าประมาณ 0.5 มิลลิเมตร เม็ดฝนที่ตกลงมาขณะฝนตกหนักจะมีขนาดเสนผาน

ศูนยกลางของหยดนํ้าประมาณ 2 มิลลิเมตร หรืออาจมีขนาดที่ใหญกวาน้ี การเกิดฝนมีปจจัยตางๆ

ดังน้ี

(ก)ปริมาณไอนํ้าในอากาศ ที่มีจํานวนมากจะรวมตัวกันทําใหเกิดเปนเมฆ จากน้ันก็จะพัฒนาไป

เปนหยดของไอนํ้าที่มี นํ้าหนักมากขึ้น และตกลงสูพื้นผิวโลก ยิ่งมีไอนํ้ามากปริมาณของ นํ้าฝน

ก็จะยิ่งมาก การตกแตละคร้ังก็ตกนาน และตกไดบอยคร้ัง

(ข)อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศ มีสวนในการรวมตัวกันของไอนํ้า และการกลั่นตัวเปนหยด

นํ้าตกลงสูผิวโลก อุณหภูมิที่สูงจะทําใหนํ้าอยูในสภาพไอนํ้ามากขึ้น อุณหภูมิที่ลดตํ่าลงจะทํา

ใหไอนํ้ารวมตัวกันเปนเมฆ และถาอุณหภูมิลดตํ่าลงอีกไอนํ้าจะรวมตัวเปนหยดนํ้าตกลงสูผิว

โลก

(ค)ลมซึ่งเปนท้ังลมปกติและลมพายุ ลมเปนปจจัยในการพัดพาละอองไอนํ้าใหไปรวมกันตาม

บริเวณตางๆ เมื่ออุณหภูมิลดลงจะตกลงมาเปนฝน

- ลมที่เกิดตามปกติของประเทศไทยที่ทําใหเกิดฤดูฝน คือ ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต ลมน้ีจะ

พัดพาไอนํ้าจากมหาสมุทรอินเดียเขาสูพื้นที่ของประเทศทําใหเกิดฝนตกเปนชวงฤดูกาล

-ลมที่เกิดเปนกรณีพิเศษ คือ ลมพายุ (ลมพายุไตฝุน ลมพายุทอรนาโด ลมพายุเฮอริเคน) ลมพายุ

จะเกิดขึ้นในมหาสมุทร มีกําลังแรงมาก จะพัดพาเอาไอนํ้าจํานวนมหาศาลเขาสูพื้นดิน ไอนํ้าจะ

รวมตัวกันตกลงมาเปนฝนจํานวนมากเปนระยะเวลายาวนาน

(ง) ภูเขาและปาไม ภูเขาเปนสวนที่สูงขึ้นมาจากผิวโลกจึงเปนเหมือนกําแพงที่กั้นปะทะใหไอ

นํ้ามารวมตัวกันเปนจํานวนมาก ในขณะที่ปาไมจะคายไอนํ้า ทําใหอุณหภูมิตํ่าลงและทําใหไอ

3

นํ้ารวมตัวกันเปนหยดนํ้าตกลงสูผิวโลก ภูเขาและปาไมจึงเปนบริเวณที่ฝนจะตกมากเปนพิเศษ

เมื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่ที่ไมมีภูเขาและปาไม

ในการรายงานปริมาณนํ้าฝนน้ัน จะรายงานวาฝนตกเล็กนอย ฝนตกปานกลาง ฝนตกหนัก หรือ

ฝนตกหนักมาก แตการที่จะต้ังเกณฑสากลที่เรียกวาฝนตกเล็กนอย หรือตกปานกลางเปนจํานวน

เทาใดหรือกี่มิลลิเมตรน้ัน ไมอาจจะกระทําได เพราะเหตุวาสภาพของฝนแตละประเทศน้ันมี

ปริมาณไมเหมือนกัน

กรมอุตุนิยมวิทยาไดวัดปริมาณนํ้าฝนที่ตกรวมระยะเวลา 24 ชั่วโมง และใหความหมายของฝน

ที่ตกในประเทศแถบโซนรอนในยานมรสุม แบงเปนเกณฑดังน้ี

ฝนวัดจํานวนไมได หมายถึง ฝนตกมีปริมาณนอยกวา 0.1 มิลลิเมตร

ฝนเล็กนอย หมายถึง ฝนตก 0.1 มิลลิเมตร ขึ้นไป แตไมเกิน 10 มิลลิเมตร

ฝนปานกลาง หมายถึง ฝนตกปริมาณ 10.1 มิลลิเมตร ถึง 35.0 มิลลิเมตร

ฝนตกหนัก หมายถึง ฝนตกปริมาณ 35.1 มิลลิเมตร ถึง 90 มิลลิเมตร

ฝนตกหนักมาก หมายถึง ฝนตกต้ังแต 90.1 มิลลิเมตรขึ้นไป

สําหรับประเทศไทยวันใดที่มีฝนตก ณ แหงใด หมายความวามีปริมาณฝนตก ณ ที่น้ันอยาง

นอย 0.1 มิลลิเมตร ขึ้นไป เพราะฉะน้ันในเดือนที่มีฝนตกโดยมีจํานวนวันเทากันก็ไมจําเปนจะตอง

มีปริมาณนํ้าฝนเทากัน และ เมื่อทราบความสูงของนํ้าฝน ณ ที่ใดแลว ก็อาจจะประมาณจํานวน

ลูกบาศกเมตรของนํ้าฝนไดถาทราบเน้ือที่ของบริเวณที่มีฝนตก

ปจจุบันการพยากรณอากาศมีความจําเปนตอการดํารงชีวิตประจําวันเปนอยางมาก เน่ืองจาก

สภาพภูมิอากาศโลกมีความแปรปรวน ผิดจากสภาพปกติ มาก รายงานการพยากรณอากาศ ผานสื่อ

ตางๆ มากมาย ทั้งหนังสือพิมพ วิทยุ โทรทัศน ขอมูลตางๆ เหลาน้ี สวนหน่ึง คือการรายงานปริมาณ

ฝนตก ในพื้นที่ตางๆ ซึ่งขอมูลฝนตกจะนํามาคํานวณปริมาณนํ้าทา (Runoff) ซึ่งเปนปริมาณนํ้าสวน

ที่จะไหลสูแหลงเก็บกัก รวมถึงการไหลบา และถานํ้าทาปริมาณมาก เกินความจุของทางนํ้า และ

แหลงเก็บกักนํ้า ก็จะเกิดปญหา นํ้าทวมตามมา ดังน้ัน ขอมูลฝนตก จึงมีความจําเปนอยางยิ่งตอการ

วิเคราะหสถานการณนํ้า การวิเคราะหสถานการณจะถูกตองแมนยําและทันเวลา จึงตองอาศัย

เคร่ืองมืออุปกรณวัดขอมูลฝนที่ถูกตองแมนยําและสามารถสงขอมูลถึงหนวยวิเคราะหประเมินผล

ไดอยางรวดเร็ว

4

2.1.2 การวัดปริมาณนํ้าฝน (Rainfall Amount)

ปริมาณนํ้าฝน หมายถึง ปริมาณฝนที่ตกสะสมในชวงเวลาที่กําหนด วัดเปนความสูง มีหนวย

เปนมิลลิเมตร (มม.) การตรวจวัดปริมาณนํ้าฝนเปนการตรวจวัดความสูงของนํ้าฝนที่ตกลงบนพื้นที่

หมายถึง ระดับความลึกของนํ้าฝนในภาชนะที่รองรับนํ้าฝน ทั้งน้ีภาชนะที่รองรับนํ้าฝนจะตองต้ังอยู

ในแนวระดับ และวัดในชวงเวลาที่กําหนด หนวยที่ใชวัดปริมาณนํ้าฝนนิยมใชในหนวยของ

มิลลิเมตร ปริมาณนํ้าฝนเปนสิ่งสําคัญยิ่งสิ่งหน่ึงในอุตุนิยมวิทยา เพราะนํ้าฝนเปนปจจัยสําคัญที่

เกี่ยวของกับการกสิกรรมและอ่ืนๆ พื้นที่ใดจะอุดมสมบูรณและสามารถทําการเพาะปลูกไดหรือจะ

เปนทะเลทรายก็ขึ้นอยูกับปริมาณนํ้าฝนที่ตกลงมาในบริเวณน้ัน การวัดปริมาณนํ้าฝนตามความสูง

ของจํานวนฝนที่ตกลงมาจากทองฟาโดยใหนํ้าฝนตกลงในภาชนะโลหะซึ่งสวนมากเปนรูป

ทรงกระบอก มีเสนผานศูนยกลางของปากกระบอกเปนขนาดจํากัด เชน ปากกระบอกมีเสนผาน

ศูนยกลาง 8 น้ิว หรือประมาณ 20 เซนติเมตร ฝนจะตกผานปากกระบอกลงไปตามทอกรวยสู

ภาชนะรองรับนํ้าฝนไว เมื่อเราตองการทราบปริมาณนํ้าฝน เราก็ใชไมบรรทัดหยั่งความลึกของฝน

หรืออาจใชแกวตวงที่มีมาตราสวนแบงไวสําหรับอานปริมาณนํ้าฝน เปนน้ิวหรือเปนมิลลิเมตร การ

วัดปริมาณนํ้าฝนจะใชเคร่ืองมือที่เรียกวา "เคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน (Rain Gauge)" ซึ่งจะต้ังไว

กลางแจงเพื่อรับนํ้าฝนที่ตกลงมา

ภาพที่ 2.1 การวัดปริมาณฝนตกดวยกระบอกตวง

5

2.2 เคร่ืองวัดนํ้าฝน (Rain Gauge)

โดยทั่วไป เคร่ืองวัดนํ้าฝน แบงเปน 2 แบบหลัก ดังน้ี

2.1.1 เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบธรรมดาหรือแบบ ไมบันทึก(Standard Rain Gauge or Non-

recording Rain Gauge)

เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบธรรมดาหรือแบบไมบันทึก เปนภาชนะทรงกลมที่ภายในมีกรวยเพื่อ

รองรับนํ้าฝนที่ตกลงมา นํ้าฝนที่รวบรวมไดจะไหลลงไปรวมกันในภาชนะรองรับ จากน้ันจึงนํานํ้า

ที่เก็บไวในเคร่ืองมาตวง ก็จะทราบปริมาณนํ้าฝนที่ตกลงมาได แตเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบน้ีอาจไดคา

แสดงปริมาณนํ้าฝนคลาดเคลื่อนไปจากความเปนจริง เน่ืองจากนํ้าฝนที่ตกลงมาบางสวนอาจระเหย

ไป และถามีฝนตกลงมานอยกวา 2.5 มิลลิเมตร จะวัดไดยากมาก ขณะเดียวกันก็ไดมีการประดิษฐ

เคร่ืองมือวัดปริมาณนํ้าฝนแบบปองกันการระเหยของนํ้าฝน โดยใชภาชนะทรงกลมต้ังบนหลอด

ขนาดเล็กสําหรับเก็บนํ้าฝน เคร่ืองมือวัดปริมาณนํ้าฝนแบบน้ีสามารถใชวัดปริมาณนํ้าฝนไดดี แมจะ

มีฝนตกลงมาเพียงเล็กนอยก็ตาม

เคร่ืองวัดนํ้าฝนธรรมดา มีสวนประกอบหลัก ที่สําคัญดังน้ี

(1) เคร่ืองมือวัดปริมาณนํ้าฝนแบบธรรมดาหรือแบบไมบันทึก (Non-recording Rain

Gauge) ประกอบดวยขาต้ัง (Support) เพื่อรองรับถังรูปทรงกระบอกใหญ (Overflow Can) ที่มีกรวย

รองรับนํ้าฝน (Collector หรือ Receiver) เสนผาศูนยกลางขนาดมาตรฐาน 8 น้ิว สูง 145 มม. วาง

ซอนทับอยู โดยปลายกรวย ใสลงในถังรูปทรงกระบอกเล็ก ที่บรรจุภายในถังรูปทรงกระบอกใหญ

(Overflow Can) นํ้าฝนเมื่อตกลงในกรวยรองรับแลว จะไหลลงเก็บไวไปในถังทรงกระบอกเล็ก

เพื่อรอการตรวจวัดแตละวัน วิธีการตรวจวัด โดยเจาหนาที่ทําการเทปริมาณนํ้าฝน จากถัง

ทรงกระบอกเล็กใสแกวตวง ซึ่งจะมีขีดแสดงขนาดการวัด การติดต้ังตองติดต้ังอยูในพื้นที่โลงแจง

ภายในคอกอุตุนิยมวิทยา และติดต้ังใหอยูในแนวระนาบไมเอนเอียง

6

ภาพที่ 2.2 เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบธรรมดาหรือแบบไมบันทึก

2.1.2 เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบบันทึก (Recording Rain Gauge) เปนชนิดที่มีปากกาเขียนดวย

หมึก สําหรับบันทึกปริมาณนํ้าฝนไวเปนเวลา 24 ชั่วโมง หรือตลอดสัปดาหหรือนานกวาน้ี ซึ่งมีทั้ง

แบบชั่ง (Weighing Rain Gauge) และแบบกาลักนํ้า (Syphoning Rain Gauge)

(ก) เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบถวยกระดก (Tipping Bucket)

ใชหลักการของแกนกระเด่ือง โดยมีถวยสําหรับรองรับนํ้าฝน 2 อัน ที่สามารรองรับนํ้าฝน

ได 0.2 – 0.5 มม. กระดกสลับไปมาการติดต้ังตองติดต้ังอยูในพื้นที่โลงแจง ภายในคอก

อุตุนิยมวิทยา และติดต้ังใหอยูในแนวระนาบไมเอนเอียง

7

ภาพที่ 2.3 เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบถวยกระดก

(ข) เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบลูกลอย หรือแบบไซฟอน(Float Type Rain Gauge)

มีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกความสูงประมาณ 1.20 เมตร มีหลอดแกวคอหานหรือทอไซ

ฟอน (Syphon) เมื่อรองรับปริมาณนํ้าฝนได 10 มม. แลวจะปลอยนํ้าออกทางหลอดแกวคอหาน

การติดต้ังตองติดต้ังอยูในพื้นที่โลงแจง ภายในคอกอุตุนิยมวิทยา และติดต้ังใหอยูในแนวระนาบไม

เอนเอียง

ภาพที่ 2.4 เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบลูกลอย หรือแบบไซฟอน

8

บทที่ 3

การดําเนินงาน

3.1 การออกแบบและทดลองเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน

3.1.1 หลักการทํางานเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน

ขอกําหนดในการออกแบบเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน คือ การใหปริมาณนํ้าฝนตกลงในปากถังรับนํ้าฝน

มาตรฐานขนาดเสนผาศูนยกลาง 20 ซม. ไหลรวมผานกรวยรับนํ้าฝนที่ตกลงในถัง ลงสูกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน

ซึ่งติดต้ังไซฟอนใหสามารถดูดนํ้าออกจากกระบอกไดอยางรวดเร็วอัตโนมัติ โดยหลักการทํางานของเคร่ืองมือน้ี

กําหนดใหเคร่ืองมือสามารถวัดนํ้าฝนไดทุกๆ 1 มม. ดวยการทําใหไซฟอนดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝนเมื่อ

ปริมาณฝนตกลงมาครบ 1 มม. หมายถึง ปริมาณนํ้าฝนที่ตกลงในถังอยางสม่ําเสมอทั่วพื้นที่ปากถังจนไดความสูง

นํ้าฝน 1 มม. หรือ คิดเปนปริมาณนํ้าฝน 31.42 ลบ.ซม. โดยปริมาณฝนจํานวนน้ีทั้งหมดเมื่อไหลผานกรวยลงไปใน

กระบอกวัดนํ้าแลวจะถูกดูดออกอยางอัตโนมัติ และรวดเร็วดวยไซฟอน เพื่อใหกระบอกวัดนํ้ามีที่วาง รองรับ

ปริมาณนํ้าฝนที่ตกลงมาใหมในชวงเวลาตอไปไดอยางตอเน่ือง

3.1.2 การจัดโมเดลตนแบบเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน

สวนประกอบของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนตนแบบ ทําขึ้นเพื่อทดลองความเปนไปไดในการทดสอบความ

เปนไปได ของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนโดยใชหลักการของไซฟอนดูดนํ้าออกจากกระบอกตวง ประกอบดวย

ก. กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน และไซฟอน เปนกระบอกขนาดเล็กที่รองรับนํ้าฝนอยูดานลางของถังรับ

นํ้าฝน มีทอขนาดเล็กเสนผาศูนยกลางภายใน 0.5 ซม. ทําหนาที่ดูดนํ้าดวยหลักการของไซฟอน ออกจากกระบอก

(ภาพที่ 3.1)

ภาพที่ 3.1 กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน และทอทองเหลือง/สายยาง ที่ใชทําไซฟอน ของโมเดล

ทดลอง

ข. ถังรับนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลางตามมาตรฐานเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน 20 ซม. ทําดวยทอ PVC ขนาด

เสนผาศูนยกลาง 8 น้ิว (20 ซม.) ปรับขอบบนของทอใหขอบคมเรียบ สรางบนแทนพรอมขาต้ัง มีวาลวเปดปด

ควบคุม การไหลของนํ้าจากกระบอกรับนํ้าฝนลงสูกระบอกไซฟอนที่อยูดานลาง (ภาพที่ 3.2)

9

ถังวัดปริมาณนํ้าฝนเปนอุปกรณที่ดักรับนํ้าฝนที่ตกลงมา แลวรวมนํ้าฝนไหลผานกรวยลงสูกระบอกวัด

นํ้าฝน ซึ่งปริมาณนํ้าฝนที่ตกสม่ําเสมอเต็มพื้นที่ปากถัง 1 มม. คิดเปนปริมาณนํ้า 31.42 ซม.3

ขนาดมาตรฐาน

- ขนาดความกวางของปากทอ 20 ซม.

- ความลึกนํ้า ฝน 1 มม.

- ปริมาตรนํ้าฝน =( )

41.0202 ××π

= 31.42 ซม.3

ภาพที่ 3.2 ถังรับนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลางตามมาตรฐานเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน 20 ซม. ทําดวยทอ PVC ขนาด

เสนผาศูนยกลาง 8 น้ิว (20 ซม.)

ค. เซนตเซอรและเคร่ืองเก็บขอมูล (Sensor and Data logger) ในการวัดและบันทึกขอมูล จํานวนคร้ังที่ไซ

ฟอนทํางานดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝน 1 คร้ังหรือ 1 มม.ป (ภาพที่ 3.3)

20 ซม.

10

ภาพที่ 3.3 เซนตเซอรและเคร่ืองวัดสัญญาณไฟฟา (Sensor and Volt Meter) ที่ใชในการทดลอง

3.2 หลักการทํางานของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน

การทํางานของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน มีขั้นตอน ดังน้ี

3.2.1 ถังรับนํ้าฝนทําหนาที่รับนํ้าฝนที่ตกลงมาแลวปลอยใหไหลผานวาลวควบคุมนํ้าลงสู

กระบอกไซฟอนวัดปริมาณนํ้าที่มีอยูดานลาง

3.2.2 กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน มีทอไซฟอนดูดนํ้าออก เมื่อนํ้าฝนเขามาในกระบอกที่มีปริมาตร

เทากับปริมาณนํ้าฝนที่ตกลงในกระบอกรับนํ้าฝน 1 มม. (ปริมาตรนํ้าฝน 31.42 ซม.3)

3.2.3 ระบบเซนตเซอรและเคร่ืองเก็บขอมูล ตรวจวัดปริมาณนํ้าฝน โดยกําหนดใหปริมาณ

นํ้าฝนตก 1 มม. ใหไซฟอนดูดนํ้าฝนออกจากกระบอกวัดนํ้าฝน 1 คร้ัง ใหบันทึกขอมูล 1 คร้ัง และนับเปน

ปริมาณนํ้าฝนที่ตก 1 มม. เคร่ืองทําการบันทึกเก็บขอมูล 1 คร้ัง

ดังน้ันเคร่ืองจะทําการบันทึกทุกๆ ปริมาณฝนตก 1มม.

3.3 การทดลองเบื้องตน

3. 3.1 การเลือกขนาดกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน และไซฟอน

หลักการทํางานของไซฟอนดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ตองดูดนํ้าออกจากกระบอก

อยางรวดเร็ว เมื่อปริมาณฝนที่ตกลงมา 1 มม. ซึ่งนํ้าในกระบอกรับนํ้ามี ปริมาณ 31.42 ซม. 3 จึงไดเลือก

ทดลองขนาดของกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน และทดสอบการดูดนํ้าฝนออกโดยไซฟอน 3 ขนาด (ภาพที่

3.4) ดังน้ี

ขนาดทดลองกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ทําดวย ทอ PVC

1. ทอ PVC ขนาด 2 น้ิว เสนผาศูนยกลางภายในทอ 5.1 ซม. สูง 10 ซม.

2. ทอ PVC ขนาด 1.5 น้ิว เสนผาศูนยกลางภายในทอ 4.1 ซม. สูง 10 ซม.

3. ทอ PVC ขนาด 1/2 น้ิว เสนผาศูนยกลางภายในทอ 2.8 ซม. สูง 10 ซม.

11

ภาพที่ 3. 4 ขนาดทดลองกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ทําดวย ทอ PVC

สวนทอที่ใชเปนไซฟอนดูดนํ้าออกจากระบอกวัดนํ้า มีขนาดเสนผาศูนยกลางภายใน 0.5 ซม. ทําเปนทอ

โคงรูปตัวยู ดานจุมในทอยาว 11 ซม. และดานนอกที่ดูดนํ้าออกยาว 15 ซม. (ภาพที่ 3.5 )

ภาพที่ 3.5 ทอทองเหลืองดัดโคงทําไซฟอนดูดนํ้าออกจากระบอกวัดปริมาณนํ้าฝนนํ้า

3.3.2 ผลการทดลองหาความเหมาะสมของขนาดกระบอกวัดนํ้าฝน

12

การทดลองหาขนาดความเหมาะสมของกระบอกวัดนํ้าฝน ประกอบดวยขนาดของ

เสนผาศูนยกลาง และความสูงที่พอเหมาะ โดยคํานวณจากปริมาณนํ้าฝนและเวลาในการดูดนํ้าฝนออกจากกระบอก

ดวยไซฟอน ดังน้ี

ก. กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 2 น้ิว , เสนผาศูนยกลางภายใน 5.1 ซม.

-พ.ท. หนาตัดกระบอก , A = 20.4282 ซม.2

-หาความสูงนํ้าในกระบอกกอนดูดออก ( H ) เมื่อปริมาณนํ้าฝน

ในกระบอกมีปริมาณ 31.42 ซม.3

H = 4282.204159.30

= 1.54 ซม.

ข.กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 1.5 น้ิว ,เสนผาศูนยกลางภายในทอ 4.1

ซม.

-พ.ท. หนาตัดกระบอก = 13.2025 ซม.2

-หาความสูงนํ้าฝนในกระบอกกอนดูดออก ( H ) เมื่อปริมาณนํ้า ใน

กระบอก 31.42 ซม.3

H = 2025.134159.30

ซม.

= 2.38 ซม.

ค.กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 1/2 น้ิว เสนผาศูนยกลางภายในทอ 1.8

ซม.

-พ.ท. หนาตัดกระบอก , A = 2.5447 ซม.2

-หาความสูงนํ้าในกระบอกกอนดูดออก ( H ) เมื่อปริมาณนํ้าฝน ใน

กระบอก 31.42 ซม.3

H = 5447.24159.31

ซม.

= 12.35 ซม.

3.3.3 ผลการทดลองดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝนดวยไซฟอน

4.1 ซม.

H

5.1 ซม.

H

1.8 ซม.

H

13

ผลการทดลองดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝน ขนาด 2 , 1.5 และ 1/2 น้ิว แสดงในตารางที่ 3.1

ถึง 3.3 ตามลําดับ

ตารางท่ี 3.1 ผลการทดสอบการดูดนํ้าของไซฟอน กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 2 น้ิว

ครั้งที่ เวลาดูด ปริมาณน้ํา (cc.)

1 5.58 166

2 6.33 167

3 3.74 170

4 6.64 168

5 6.98 168

6 6.37 167

7 6.3 168

8 6.92 168

9 6.68 168

10 6.63 170

ผลการทดลอง พบวา เวลาที่ใชในการดูดนํ้าเฉลี่ย 6.59 วินาที โดยปริมาณนํ้าเฉลี่ยที่ดูดออกโดย

ไซฟอน 168 ลบ. ซม. คิดเปนอัตราการดูดนํ้าเฉลี่ย 25.49 ลบ.ซม./วินาท ี

ตารางท่ี 3.2 ผลการทดสอบการดูดนํ้าของไซฟอน กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 1.5 น้ิว

ครั้งที่ เวลาดูด ปริมาณน้ํา (cc.)

1 7.49 122

2 6.96 126

3 7.30 127

4 7.42 126

5 7.35 125

6 7.50 125

ผลการทดลอง พบวา เวลาที่ใชในการดูดนํ้าเฉลี่ย 7.31 วินาที โดยปริมาณนํ้าเฉลี่ยที่ดูดออกโดย

ไซฟอน 126 ลบ. ซม. คิดเปนอัตราการดูดนํ้าเฉลี่ย 17.24 ลบ.ซม./วินาท ี

ตารางท่ี 3.3 ผลการทดสอบการดูดนํ้าของไซฟอน กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ขนาด 1/2 น้ิว

14

คร้ังท่ี เวลาดูด ปริมาณนํ้า (cc.)

1 10.70 53

2 10.93 49

3 13.58 49

4 10.21 48

5 10.54 48

6 11.20 48

7 10.94 48

8 11.22 47

9 11.20 48

ผลการทดลอง พบวา เวลาที่ใชในการดูดนํ้าเฉลี่ย 10.89วินาที โดยปริมาณนํ้าเฉลี่ยที่ดูดออกโดย

ไซฟอน 48 ลบ. ซม. คิดเปนอัตราการดูดนํ้าเฉลี่ย 4.40 ลบ.ซม./วินาที

ในเบื้องตน ผลการทดลองความเปนไปได พบวา

การดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝนดวยไซฟอน สามารถดูดออกไดเปนจังหวะตอเน่ือง

มีความเปนไปได ที่จะพัฒนารูปแบบ ใหใชเปนเคร่ืองวัดนํ้าฝนไดตอไป โดยมีหลักการ ดังน้ี

1. กระบอกวัดปริมาณนํ้าฝน ควรมีขนาดเล็ก เพื่อใหความสูงของนํ้าฝนในกระบอก ( H ) มีความ

สูงพอเหมาะ ที่ใหการดูดโดยไซฟอนมีประสิทธิภาพปราศจากการไหลปนของฟองอากาศเขาไปในทอไซฟอน

2. ขนาดของทอไซฟอนตองใหญพอเหมาะเพื่อลดความฝด (Friction ) ในทอ และไดปริมาณนํ้าที่

ดูดออกมากในเวลารวดเร็ว จึงตองมีความยาวพอเหมาะเพื่อใหการดูดนํ้าไดความเร็วสูง และตองเร็วกวาปริมาณ

ฝนที่ตกลงมา

3.4 การทดลองเบื้องตน หาความตอเน่ือง และ ความเหมาะสมของการปรับวาลวนํ้าจากถังรับนํ้าฝน

สัมพันธกับความเขมฝน

15

การทดลองเพื่อหาความเขมของฝนตก ที่เคร่ืองวัดนํ้าฝน ที่จัดทําสามารถวัดไดโดยพิจารณาจากการปรับ

วาลวนํ้าใหไหลลงเร็ว – ชา ตรวจสอบ การทํางานของไซฟอน การวัดของ Sensor พรอมกับการทดสอบหา

ขอบกพรองที่อาจเกิดขึ้นในบางกรณีดังน้ี

-ความเขมฝนนอยเกินไป ไซฟอนจะไมทํางานเพราะนํ้าในกระบอกเพิ่มขึ้นชามาก นํ้าไหลไมเต็มทอไซ

ฟอน นํ้าจึงไหลลนออกผานทอไซฟอน เสมือนเปนการไหลลนขามสันฝาย ซึ่งไมใชหลักการของไซฟอน ( นํ้า

ไหลไมเต็มทอ )

- ความเขมฝนมากเกินไป นํ้าไหลลงในกระบอกอยางตอเน่ืองและรวดเร็ว และนํ้าจะเต็มกระบอก

ตลอดเวลา ไซฟอนจะทํางานแบบไหลไมหยุด จึงไมสามารถนับรอบของเคร่ืองวัดSensorได(นํ้าเขามากกวานํ้าออก)

- ถานํ้าไหลเขากระบอกเทากับการไหลออก โดยใชไซฟอนนํ้าจะไหลตอเน่ือง และระดับในกระบอกจะ

คงที่

ผลการทดลองดังแสดงในตารางที่ 3.4 ก -3.4 ง

ตารางท่ี 3.4 การทดลองกระบอกรับนํ้าฝนและไซฟอน 1. ทอ PVC ขนาด 3/4" ยาว 12 ซม.

16

2.ทอไซฟอนทองแดงขนาดเสนผาศูนยกลาง 6 มม. ยาว 30 ซม. ดัดงอ ผลการทดลอง ก.) ปลอยน้ําลงกระบอกในอัตรา ไหลตอเนื่องและเร็ว 2.61 ซม.3/วินาที (ใชเวลาเฉล่ีย 11.69 วินาที น้ําเต็มกระบอก) คิดเปนความเขมฝน 299 มม/ช่ัวโมง ครั้งท่ี เวลาท่ีใช ปริมาตรน้ําท่ี หมายเหตุ

ในการดูดน้ําออก ดูดออกท้ังหมด (วินาที) (cc.) 1 2.14 43.0 2 2.31 41.5 3 2.09 43.0 4 2.27 41.5 5 2.45 41.0 6 2.02 41.0 7 2.18 41.0 8 2.14 40.0 9 2.01 39.0

10 2.24 40.0 11 2.07 40.0 12 2.49 41.0 13 2.29 40.0 14 2.17 41.0 15 2.29 40.0 16 2.09 40.0 17 2.15 40.0 18 2.13 39.0 19 2.13 41.0 20 2.3 39.0 21 2.32 41.0 22 2.45 41.0 23 2.34 41.0 24 2.39 41.0 25 2.34 41.0 26 2.45 43.0 27 2.31 41.0 28 2.41 42.0 29 2.27 40.0 30 2.24 41.0 31 2.39 39.0 32 2.38 41.0

เฉล่ีย 2.26 40.75 คิดเปนความเขมฝน 230 มม./ช่ัวโมง

ข.) ปลอยน้ําลงกระบอกในอัตรา 1.47 ซม.3/วินาที (ใชเวลาเฉล่ีย 23.89 วินาที น้ําเต็มกระบอก) (ไหลตอเนื่องแตชา) คิดเปนความเขมฝน 168 มม/ช่ัวโมง ครั้งท่ี เวลาท่ีใช ปริมาตรน้ําท่ี หมายเหตุ

17

ในการดูดน้ําออก ดูดออกท้ังหมด (วินาที) (cc.) 1 1.97 36.0 2 1.91 35.0 3 1.93 35.0 4 1.99 35.0 5 1.98 35.0 6 1.99 35.0 7 2.01 35.0 8 2.01 35.0 9 2.01 35.0

10 1.99 35.0 11 2.02 35.0 12 1.96 35.0 13 2.02 35.0

เฉล่ีย 1.98 35.08 คิดเปนความเขมฝนเฉล่ีย 150 มม./ช่ัวโมง

ค.) ปลอยน้ําลงกระบอกในอัตรา 0.28 ซม.3/วินาที (ใชเวลาเฉล่ีย 118.79 วินาที น้ําเต็มกระบอก) (ประมาณ 2-3 หยด/วินาที) คิดเปนความเขมฝน 32 มม./ช่ัวโมง ครั้งท่ี เวลาท่ีใช ปริมาตรน้ําท่ี หมายเหตุ

ในการดูดน้ําออก ดูดออกท้ังหมด (วินาที) (cc.) 1 1.74 33 2 1.77 33.5 3 1.77 33.5 4 1.79 33 5 1.75 33 6 1.8 34 7 1.75 33 8 1.78 33 9 1.75 33

10 1.75 33 11 1.71 33 12 1.84 33

เฉล่ีย 1.77 33.17 คิดเปนความเขมฝน 30 มม./ช่ัวโมง

ง.) ปลอยน้ําลงกระบอกในอัตรา 1 หยด ตอวินาที ผลปรากฏวาไซฟอนไมทํางาน เนื่องจากน้ํานอยเกินไปมีเพียงน้ําหยดออกจากปลายทอไซฟอน

ผล การทดลองเบื้องตน สรุปไดวา

-ผลการทดลองทําใหทราบวาหลักการของไซฟอนสามาถนํ้าประยุกต ทํางานกับเคร่ืองวัดนํ้าฝนได เพียงแตตองหา

ขนาดทอไซฟอนที่พอเหมาะ กระบอกวัดนํ้าควรมีขนาดเล็ก เพื่อใหแมฝนตกนอย นํ้าฝนในกระบอกก็สูงขึ้นไดเร็ว

ทําใหไซฟอนทํางานไดเร็ว และมีประสิทธิภาพ ในการดูดนํ้าออก

18

-ฝนนอย 1 หยด ตอวินาที ( ประมาณ 0.02 ซม. 3/วินาที หรือ คิดเปนความเขมฝน 2 มม./ชม. ) เคร่ืองอาจจะวัด

ไมไดเน่ืองจากไซฟอนไมทํางาน

- ทอที่ใชทําไซฟอนตองมีขนาดเล็ก เพื่อใชไซฟอนทํางานได ทั้งกรณีฝนตกนอยและตกมาก เชน ปลายดาน

ทางออกของทอไซฟอนอาจจะ ทําเปนของอรูปตัวยู เพื่อใหมีนํ้าดานนอกกระบอกขังอยูได ถึงจุดหน่ึงจนนํ้าเกือบ

เต็มทอไซฟอนกอน แลวจึงใหเกิดการไซฟอน

-ในกรณีที่ตองการใหนํ้าถูกดูดออกเร็ว ตองเพิ่มความยาวทอไซฟอน เพื่อให Head ของไซฟอนมากขึ้น เพื่อเพิ่ม

ความเร็วในทอ เพื่อใหนํ้าออกไซฟอนออกมากกวานํ้าที่ปลอยมาจากกระบอกรับนํ้าฝน ซึ่งการเพิ่มความยาวทอไซ

ฟอน ทําไดงายและสะดวก กวาวิธีอ่ืน และ กําหนดเปนแนวทางทํางานตอไป

3.5 การทดลองอุปกรณวัดและบันทึกปริมาณนํ้าฝน

การวัดปริมาณนํ้าฝนในกระบอกวัดนํ้าฝน วัดดวยลวด Sensor โดย Sensor จะวัดปริมาณนํ้าฝน

ทุกๆ ปริมาณฝนตก 1 มม. ในกระบอกรับนํ้าฝน กลาวคือเมื่อปริมาณนํ้าฝนไหลลงมาสูกระบอกวัดนํ้าฝนซึ่งมีทอ

ไซฟอนติดอยู เมื่อปริมาณนํ้าขึ้นถึงระดับสูงสุดซึ่งเปนระดับที่ปริมาตรของนํ้าฝนคิดเปนความสูง 1 มม.ในถังรับ

นํ้าฝน นํ้าฝนก็จะถูกดูดออกดวยไซฟอน 1 คร้ัง ตอ 1 ขอมูล มีลักษณะ สวนประกอบดังภาพที่ 3.6

ภาพที่ 3.6 การทดลองอุปกรณเซนตเซอรและเคร่ืองเก็บขอมูล (Sensor and Data logger)

ผลการทดลอง Sensor วัดนํ้าฝนพบปญหาดังน้ี

1. นํ้าเหลือคางในกระบอกรับนํ้าฝน Sensorจุมในนํ้า บันทึกตลอดเวลาแตไมเปนการนับนับสัณญาณ

2. นํ้ากระเด็นเขาขั้วเซนตเซอรทําใหการวัดนํ้าฝนไมถูกตอง

19

การปรับปรุงที่กําลังดําเนินการ คือ ปรับชองภายในกระบอกรับนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลาง 1.8 ซม.

ภายใน ใหเปน 2 สวน ให Sensor ติดไวในคนละชองกับดานที่นํ้าฝนที่ปลอยจากวาลวของกระบอกรับนํ้า ปองกัน

นํ้ากระเด็นโดนลวดเซนตเซอร (ภาพ 3.7) และจากน้ันไดทําการทดลองพรอมกับเปลี่ยนความยาวทอไซฟอน ดัง

แสดงในตารางที่ 3.5-3.9

ภาพที่ 3.7 การปรับปรุงปรับชองภายในกระบอกรับนํ้าฝน ใหเปน 2 สวน ปองกันนํ้ากระเด็นถูกเซนตเซอร


วัดน้ําฝนขนาด 1/2 นิ้ว (1.8 ซม.) ยาว 12 ซม. ทอไซฟอนขนาด 5 มม.ยาว 50 ซม. ความเขมฝนจําลอง 50 มม./ชม.

การ

ทดลอง ความเขมฝนจําลอง เวลาที่ใชดูดน้ําฝนออกจากกระบอกวัดน้ําฝน ปริมาณน้ําฝนที่ดูดออก

20

ครั้งที ่ (มม./ชม.) โดยไซฟอนตอครั้ง (วินาที) โดยไซฟอนตอครั้ง(ลบ.ซม.)

1 50 1.89 32.44

2 50 1.85 32.66

3 50 1.87 32.69

4 50 1.88 32.50

5 50 1.75 32.86

6 50 1.77 32.50

7 50 1.72 32.86

8 50 1.90 32.66

9 50 1.93 32.70

10 50 1.89 32.10

11 50 1.86 32.96

12 50 1.82 32.94

13 50 1.89 32.96

14 50 1.92 32.81

15 50 1.87 32.54

เฉลี่ย 1.85 32.68

ต่ําสุด 1.72 32.10

สูงสุด 1.93 32.96

-เปรียบเทียบอุปกรณ วัดนํ้าฝนที่ประดิษฐ กับ เคร่ืองทําฝนมาตรฐาน กรณีความเขมฝน 50 มม./ชั่วโมง

หรือ คิดเปนปริมาณนํ้าตกฝนสะสมในถัง เทากับ 50 x 31.42 = 1,571 ลบ.ซม. / ชั่วโมง

-ผลการทดลองอุปกรณดูดนํ้าออกเฉลี่ย 32.68 ลบ.ซม./คร้ัง และ เทียบเทากับ ความสูงปริมาณฝนที่ดูดออก

1 มม./คร้ัง

-ดังน้ัน ปริมาณฝนตก 1,571 ลบ.ซม. ใน 1 ชั่วโมง อุปกรณตองดูดนํ้าฝนออกไป = 1571/32.68 = 48 คร้ัง

เทียบเปนปริมาณฝนตก = 48 มม. ความคลาดเคลื่อน = (48-50)/50X100 = -4 %


วัดน้ําฝนขนาด 1/2 นิ้ว ( 1.8 ซม.) ยาว 12 ซม. ทอไซฟอนขนาด 5 มม.ยาว 50 ซม.ความเขมฝนจําลอง 100 มม./ชม.

การ



21

1 100 1.86 32.28

2 100 1.85 32.76

3 100 1.82 32.51

4 100 1.85 32.93

5 100 1.70 32.74

6 100 1.84 32.73

7 100 1.87 32.54

8 100 1.71 32.65

9 100 1.70 32.68

10 100 1.80 32.81

11 100 1.82 32.82

12 100 1.73 32.83

13 100 1.72 32.96

14 100 1.80 32.82

15 100 1.73 32.42

เฉลี่ย 1.79 32.70

ต่ําสุด 1.70 32.28

สูงสุด 1.87 32.96





-ดังน้ัน ปริมาณฝนตก 3,142 ลบ.ซม. ใน 1 ชั่วโมง อุปกรณตองดูดนํ้าฝนออกไป = 3142/32.70 = 96 คร้ัง

เทียบเปนปริมาณฝนตก = 96 มม. ความคลาดเคลื่อน = (96-100)/100X100 = -4 %


วัดน้ําฝนขนาด 1/2 นิ้ว ( 1.8 ซม.) ยาว 12 ซม. ทอไซฟอนขนาด 5 มม.ยาว 50 ซม.ความเขมฝนจําลอง 300 มม./ชม.

การ



1 300 2.34 38.10

22

2 300 2.30 38.15

3 300 2.42 37.27

4 300 2.21 37.50

5 300 2.26 38.00

6 300 2.29 37.90

7 300 2.30 38.00

8 300 2.10 37.10

9 300 2.20 37.39

10 300 2.25 37.95

11 300 2.39 38.00

12 300 2.09 37.70

13 300 2.18 36.10

14 300 2.32 37.85

15 300 2.31 37.09

เฉล่ีย 2.26 37.61

ตํ่าสุด 2.09 36.10

สูงสุด 2.42 38.15





-ดังน้ัน ปริมาณฝนตก 9,426 ลบ.ซม. ใน 1 ชั่วโมง อุปกรณตองดูดนํ้าฝนออกไป = 9,426/37.61 = 250 คร้ัง

เทียบเปนปริมาณฝนตก = 250 มม. ความคลาดเคลื่อน = (250-300)/300X100 = 17 %

-ผลการทดลองมีความคลาดเคลื่อนมาก จึงปรับปรุงไซฟอนและทดลองใหม


วัดน้ําฝนขนาด 1/2 นิ้ว ( 1.8 ซม.) ยาว 12 ซม. ทอไซฟอนขนาด 5 มม.ยาว 70 ซม. ความเขมฝนจําลอง 300 มม./ชม.

การ



1 300 1.39 34.82

2 300 1.58 37.81

23

3 300 1.41 36.79

4 300 1.20 32.73

5 300 1.20 33.65

6 300 1.10 35.68

7 300 1.21 35.52

8 300 1.20 35.56

9 300 1.32 30.55

10 300 1.24 30.73

11 300 1.11 30.83

12 300 1.02 32.00

13 300 1.17 29.87

14 300 1.27 33.06

15 300 1.22 31.24

เฉลี่ย 1.24 33.39

ต่ําสุด 1.02 29.87

สูงสุด 1.58 37.81





-ดังน้ัน ปริมาณฝนตก 9,426 ลบ.ซม. ใน 1 ชั่วโมง อุปกรณตองดูดนํ้าฝนออกไป = 9,426/33.39 = 282 คร้ัง

เทียบเปนปริมาณฝนตก = 282 มม. ความคลาดเคลื่อน = (282-300)/300X100 = - 6 %

ตารางที่3.9 การสอบเทียบเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน เทียบกับ หัวฉีดจําลองทําฝนมาตรฐาน กระบอก

วัดน้ําฝนขนาด 1/2 นิ้ว ( 1.8 ซม.) ยาว 12 ซม. ทอไซฟอนขนาด 5 มม.ยาว 100 ซม. ความเขมฝนจําลอง 300 มม./ชม.

การ



1 300 0.98 31.75

2 300 0.87 34.05

3 300 0.86 32.47

24

4 300 0.90 34.54

5 300 0.94 33.41

6 300 1.10 32.70

7 300 0.83 35.01

8 300 0.97 32.79

9 300 0.93 32.80

10 300 1.00 32.04

11 300 0.87 33.04

12 300 1.24 32.74

13 300 0.84 33.49

14 300 0.95 32.50

15 300 0.89 33.27

เฉล่ีย 0.94 33.11

ตํ่าสุด 0.83 31.75

สูงสุด 1.24 35.01





-ดังน้ัน ปริมาณฝนตก 9,426 ลบ.ซม. ใน 1 ชั่วโมง อุปกรณตองดูดนํ้าฝนออกไป = 9,426/33.11 =284 คร้ัง

เทียบเปนปริมาณฝนตก = 284 มม. ความคลาดเคลื่อน = (284-300)/300X100 = -5.3 %

3.6 การประกอบเคร่ืองวัดนํ้าฝนตนแบบ

เมื่อวิเคราะหผลการทดลองที่ผานมา ทั้งหมด ไดเลือกขนาด กระบอกวัดนํ้าฝนตนแบบ ทําดวยทอ PVC

ขนาดเสนผาศูนยกลางภายใน 1.8 ซม. สูง 12 ซม. การดูดนํ้าดวยไซฟอนออกจากกระบอก กําหนดใหการดูดนํ้าออก

จากกระบอกวัดนํ้าฝนตองดูดออกไดคร้ังละ 31.42 ลบ.ซม.เทากับปริมาณนํ้าฝนที่ตกลงในถังรับนํ้าฝนสูง 1 มม.

ขนาดทอไซฟอนเสนผาศูนยกลาง 5 มม. คิดเปนพื้นที่หนาตัดภายในทอไซฟอน 0.1963 ตร.ซม.ยาว 100 ซม. และ

ทําการประกอบติดต้ังเคร่ืองวัดปริมาณฝนตก (ดังภาพที่ 3.8 -3.12) มีสวนประกอบหลักที่สําคัญ ดังน้ี

1. โครงเหล็กขาต้ังทําดวยทอเหล็กขนาด 3 น้ิว

2. ถังรับนํ้าฝนทําดวยทอPVC ขนาด 8 น้ิว พรอมกรวยรองรับนํ้าฝน

3. กระบอกวัดนํ้าฝน

25

4. แผงเซลลพลังงานแสงอาทิตย

5. GPRS Modem สายตอสัญญาณ Data Logger

6. แบตเตอร่ีพรอมกลองเหล็กติดต้ังบนเสาโครงเหล็กขาต้ัง

26

ภาพท่ี 3.8 แบบแสดงสวนประกอบของ เคร่ืองมือวัดปริมาณวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน

27

ภาพท่ี 3.9 เคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน เมื่อประกอบติดต้ังใชงาน

28

ภาพท่ี 3.10 กรวย กระบอกวัดนํ้าฝน Data Logger และ GPRS Modem ประกอบติดต้ังในถังรับนํ้าฝน

ภาพท่ี 3.11 แผงเซลลพลังงานแสงอาทิตย และ กลองแบตเตอร่ี ที่ใชเปนแหลงพลังงานของเคร่ืองมือ

29

ภาพท่ี 3.12 ไซฟอนกระบอกวัดนํ้าฝน ขณะทํางานดูดนํ้าออก โดยอัตโนมัติ

3.7 การทดสอบความสม่ําเสมอของการทํางานของกระบอกวัดปริมาณนํ้าฝนและไซฟอน

เคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนตนแบบไซฟอนตนแบบ ไดทําการทดลองความแมนยําและความสม่ําเสมอ ของการ

ทํางานของเคร่ืองมือ โดยจําลองฝนตก 200 มม./ชม.ดวยหัวฉีดทําฝนตกมาตรฐาน ทําการทดลองวัดปริมาณนํ้าฝนที่

ดูดออกโดยไซฟอน จํานวน 100 คร้ัง พบวา คาเฉลี่ย คาตํ่าสุด และคาสูงสุด ของนํ้าฝนที่สูบออกโดยไซฟอนมีคา

32.22 , 33.22 และ 33.97 ลบ.ซม.ตอ คร้ัง ตามลําดับ ดังแสดงในตารางที่ 3.10 เมื่อเทียบกับขอกําหนด ที่ตองการคือ

การดูดนํ้า ตอคร้ัง 31.42 ลบ.ซม. ใหเทากับ ความสูงของฝนตก 1 มม. ซึ่งผลการวิเคราะหความคลาดเคลื่อนของ

เคร่ืองมือ หาไดดังน้ี

เคร่ืองวัดนํ้าฝนที่ประดิษฐ กับ เคร่ืองทําฝนมาตรฐาน กรณีความเขมฝน2 00 มม./ชั่วโมง หรือ คิดเปน

ปริมาณนํ้าตกฝนสะสมในถัง เทากับ 200 x 31.42 = 6,284 ลบ.ซม. / ชั่วโมง

3.7.1 ผลการทดลองอุปกรณดูดนํ้าออกเฉลี่ย 32.22 ลบ.ซม./คร้ัง และ เทียบเทากับ ความสูงปริมาณฝนที่ดูด

ออก 1 มม./คร้ัง

ดังน้ัน ปริมาณฝนตก 6,284 ลบ.ซม. ใน 1 ชั่วโมง อุปกรณตองดูดนํ้าฝนออกไป = 6,284/32.22 = 195 คร้ัง


3.7.2 ผลการทดลองอุปกรณดูดนํ้าออกสูงสุด 33.97 ลบ.ซม./คร้ัง และ เทียบเทากับ ความสูงปริมาณฝนที่

ดูดออก 1 มม./คร้ัง



30

3.7.3 ผลการทดลองอุปกรณดูดนํ้าออกตํ่าสุด 30.09 ลบ.ซม./คร้ัง และ เทียบเทากับ ความสูงปริมาณฝนที่

ดูดออก 1 มม./คร้ัง


เทียบเปนปริมาณฝนตก = 209 มม. ความคลาดเคลื่อน = (209-200)/200X100 = 4.5 %

31

ตารางที่ 3.10 ผลการสอบเทียบการทํางานของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าตนแบบ

ครั้งที่ ปริมาณน้ําฝนที่ดูดออก อัตราสวน

ความคลาด

เคลื่อน

ดวยไซฟอนตอครั้ง

(ลบ.ซม.) [น้ําฝนที่ดูดออกดวยไซฟอนตอครั้ง] / [น้ําฝนที่ตก 1 มม.(31.42 ลบ.ซม.)] (%)

1 33.15 1.0551 5.51

2 33.18 1.0560 5.60

3 33.16 1.0554 5.54

4 30.16 0.9599 -4.01

5 31.3 0.9962 -0.38

6 31.5 1.0025 0.25

7 32.21 1.0251 2.51

8 33.16 1.0554 5.54

9 33.18 1.0560 5.60

10 33.62 1.0700 7.00

11 30.18 0.9605 -3.95

12 30.69 0.9768 -2.32

13 31.62 1.0064 0.64

14 30.56 0.9726 -2.74

15 31.62 1.0064 0.64

16 31.6 1.0057 0.57

17 30.29 0.9640 -3.60

18 31.16 0.9917 -0.83

19 32.28 1.0274 2.74

20 32.18 1.0242 2.42

21 31.54 1.0038 0.38

22 33.62 1.0700 7.00

23 32.35 1.0296 2.96

24 33.09 1.0532 5.32

25 32.35 1.0296 2.96

26 33.3 1.0598 5.98

27 32.53 1.0353 3.53

28 33.42 1.0637 6.37

29 30.96 0.9854 -1.46

30 32.95 1.0487 4.87

32

ตารางที่ 3.10 ผลการสอบเทียบการทํางานของเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าตนแบบ(ตอ)






31 32.57 1.0366 3.66

32 31.84 1.0134 1.34

33 30.55 0.9723 -2.77

34 32.54 1.0356 3.56

35 31.63 1.0067 0.67

36 32.58 1.0369 3.69

37 32.54 1.0356 3.56

38 32.28 1.0274 2.74

39 32.64 1.0388 3.88

40 32.72 1.0414 4.14

41 30.46 0.9694 -3.06

42 33.53 1.0672 6.72

43 31.27 0.9952 -0.48

44 31.4 0.9994 -0.06

45 32.17 1.0239 2.39

46 31.68 1.0083 0.83

47 30.82 0.9809 -1.91

48 31.41 0.9997 -0.03

49 33.36 1.0617 6.17

50 31.33 0.9971 -0.29

51 32.12 1.0223 2.23

52 30.56 0.9726 -2.74

53 33.05 1.0519 5.19

54 32.72 1.0414 4.14

55 33.06 1.0522 5.22

56 33.65 1.0710 7.10

57 33.38 1.0624 6.24

58 33.6 1.0694 6.94

59 33.8 1.0757 7.57

60 32.25 1.0264 2.64

33







61 33.28 1.0592 5.92

62 33.53 1.0672 6.72

63 33.9 1.0789 7.89

64 31.59 1.0054 0.54

65 33.97 1.0812 8.12

66 33.81 1.0761 7.61

67 31.34 0.9975 -0.25

68 30.5 0.9707 -2.93

69 31.19 0.9927 -0.73

70 31.26 0.9949 -0.51

71 33.65 1.0710 7.10

72 32.58 1.0369 3.69

73 32.7 1.0407 4.07

74 31.71 1.0092 0.92

75 31.24 0.9943 -0.57

76 31.72 1.0095 0.95

77 31.36 0.9981 -0.19

78 33.89 1.0786 7.86

79 30.09 0.9577 -4.23

80 32.71 1.0411 4.11

81 32.5 1.0344 3.44

82 33.09 1.0532 5.32

83 33.88 1.0783 7.83

84 32.72 1.0414 4.14

85 32.84 1.0452 4.52

86 32.61 1.0379 3.79

87 32.41 1.0315 3.15

88 33.23 1.0576 5.76

89 31.38 0.9987 -0.13

90 30.41 0.9679 -3.21

34







91 33.83 1.0767 7.67

92 32.95 1.0487 4.87

93 31.58 1.0051 0.51

94 32.04 1.0197 1.97

95 32.3 1.0280 2.80

96 31.41 0.9997 -0.03

97 32.38 1.0306 3.06

98 30.78 0.9796 -2.04

99 32.33 1.0290 2.90

100 31.17 0.9920 -0.80

คาเฉลี่ย 32.22 1.0256 2.56

คาสูงสุด 33.97 1.0812 8.12

คาต่ําสุด 30.09 0.9577 -4.23

35

บทท่ี 4

สรุป และ ขอเสนอแนะ

4.1 สรุป

การจัดทําเคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝน แบบไซฟอน พัฒนาจากเดิมในอดีต ที่บันทึกดวยกระดาษกราฟ

เปนการวัดและบันทึกปริมาณฝนตกทุกๆ 1 มม. ซึ่งเปนคาที่มีความละเอียดเพียงพอในการนําไปวิเคราะห

และใชประโยชน ดวยระบบดิจิตอลสงขอมูลผานเคร่ืองมือGPRS Modem โทรศัพทมือถือ และ สูระบบ

ออนไลน เคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอนที่ประดิษฐขึ้นมาน้ี ประกอบดวย 2 สวนหลัก คือ ชุดถังรับและวัด

นํ้าฝน พรอมขาต้ัง ประกอบดวย กรวยรับนํ้าฝน ติดต้ังบนปากกระบอก เสนผาศูนยกลาง 20 ซม. รับนํ้าฝน

ลงสูกระบอกวัดนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลาง 18 มม.ทําดวยทอ PVC ขนาด ½ น้ิว สูง 12 ซม. ซึ่งมีทอไซ

ฟอนทองเหลืองขนาดเสนผาศูนยกลางรูทอ 5 มม. ยาว 100 ซม. ดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝนทุก 1 มม.

ของฝนที่ตกลงมาในกรวย และสวนที่สองคือชุดบันทึกและสงขอมูล โดยใชพลังงานจากเซลลแสงอาทิตย

และแบตเตอรร่ีเก็บประจุไฟฟา ซึ่งในการวัดขอมูลนํ้าฝน ปริมาณนํ้าฝน ทุก 1 มม. จะถูกแปลงเปน

สัญญาณไฟฟาและตัวเลข บันทึกขอมูลในData Logger ขณะเดียวกันขอมูลฝนก็สามารถสงสัญญาณ

ออนไลน สูคอมพิวเตอรที่ติดต้ังรับไวขอมูลที่ระยะไกลผานGPRS Modem ขอมูลฝนที่บันทึกคือเวลา และ

ปริมาณฝนตกวัดคร้ังละ 1 มม. อุปกรณที่สําคัญของเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน คือ กระบอกวัดปริมาณ

นํ้าฝนที่ติดต้ังทอไซฟอนไวภายใน สามารถทํางานไดอยางตอเน่ือง สม่ําเสมอทุกสภาวะความเขมฝนที่ตก

งานวิจัยคร้ังน้ีออกแบบใหไซฟอนดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝนทุกๆปริมาณฝนตก 1 มม. หลักการคือ

ฝนตกลงในถังรับนํ้าขนาดมาตรฐาน เสนผาศูนยกลาง 20 ซม. โดยถือวาฝนตกลงในถังสม่ําเสมอทั่วพื้นที่

ปากถัง ดังน้ัน ฝนตก 1 มม. คิดเปนปริมาตรนํ้าฝน 31.42 ลบ.ซม. และ เมื่อปริมาณนํ้าฝนดังกลาวไหลผาน

กรวยของถังรับนํ้าฝนลงสูกระบอกวัดนํ้าฝน เมื่อปริมาณนํ้าฝนลงในกระบอกไดปริมาณ 31.42 ลบ.ซม. ไซ

ฟอนก็จะดูดนํ้าออกจากกระบอกโดยอัตโนมัติ ซึ่งหลักสําคัญของการไซฟอน คือ กระบอกรับนํ้าฝนตองมี

ขนาดเล็ก ฝนตกนอยแตนํ้าในกระบอกเพิ่มขึ้นเร็วจนทําใหไซฟอนทํางานไดอยางมีประสิทธิภาพ และ การ

ดูดของไซฟอนตองดูดไดเร็ว และดูดไดแตละคร้ังปริมาณสม่ําเสมอตองเทากับ 31.42 ลบ.ซม. หรือใกลเคียง

ที่สุด และตองดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝนหมดในเวลาอันรวดเร็ว เพื่อไมใหความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้น

จากฝนที่ตกลงมาเติมในระหวางไซฟอนกําลังดูดนํ้าออก วัสดุที่ใชทําเคร่ืองวัดนํ้าฝน เชน กระบอกวัดนํ้าฝน

ถังวัดนํ้าฝน และสวนประกอบอ่ืน ทําดวยวัสดุที่หาไดในทองถิ่นและตามทองตลาดทั่วไป เคร่ืองวัดนํ้าฝน

36

แบบไซฟอน ตนแบบ ที่ประดิษฐขึ้นมาใชงานคร้ังน้ี สามารถทํางานไดตามวัตถุประสงค มีรายละเอียดและ

ประสิทธิภาพการทํางาน ดังน้ี

4.1.1 เคร่ืองวัดนํ้าฝน แบบไซฟอน ประกอบดวยสวนที่สําคัญ คือ

- ถังรับนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลาง 20 ซม. สูง 40 ซม. ทําดวยทอ PVC

- กรวยรองรับนํ้าฝนติดต้ังในถังรับนํ้าฝนรอง รับนํ้ามา ลงในกระบอกวัดนํ้าฝน

- กระบอกวัดนํ้าฝนทําจากทอ PVC ขนาดเสนผาศูนยกลาง 1.8 ซม. กนปดยาว 12ซม.

- ทอไซฟอน ทอทองเหลืองขนาดเสนผาศูนยกลาง 5 มม. ยาว 100 ซม.

- แผงเซลล พลังงานแสงอาทิตย

- แบตเตอร่ี สําหรับประจุไฟฟาจากแผง เซลลพลังงานแสงอาทิตยพรอมกลอง

- ระบบสงสัญญาณ GPRS Modem

- สายสัญญาณ Sensorตรวจวัดจํานวนคร้ัง การไซฟอนนํ้า 1 คร้ัง (1 มม.)

4.1.2 อัตราการดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝน ดวยไซฟอน เมื่อฝนตกได 1 มม. เมื่อความเปนฝน

ไมเกิน 300 มม./ชั่วโมง ดูดนํ้าออกดวยอัตราเฉลี่ย 1 วินาที ความคลาดเคลื่อนของการวัด -7.5 ถึง 4.5

เปอรเซ็นต เฉลี่ย – 2.5 เปอรเซ็นต ทดลองไซฟอนสามารถทํางานไดอยางตอเน่ือง

4.2 ประโยชนของเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน

4.2.1 เคร่ืองวัดฝนแบบไซฟอนที่ประดิษฐขึ้นเนนใชวัสดุที่หาไดงายในทองตลาด การสงผลขอมูล

ดวยระบบ GPRS Modem ถึงแมจะเปนระบบเทคโนโลยีสมัยใหม แตสามารถหาซื้อไดตามทองตลาด

สามารถนํามาประกอบเปนเคร่ืองวัดนํ้าฝน สงขอมูลระยะไกลได รวมถึงการสงขอมูลออนไลน จึงทําใหการ

เรียกใชขอมูล ทําใหสะดวกรวดเร็ว โดยเฉพาะการนําขอมูลไปใชประโยชนในการศึกษาวิเคราะหดานอุทก

วิทยาและชลศาสตร เตือนภัย และบริหารจัดการนํ้า วิเคราะห ติดตาม สถานการณนํ้า ในสภาวะวิกฤต เชน

การเกิดอุทกภัยไดอยางรวดเร็ว

37

4.2.2 เคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอน ทํางานโดยไมมีชิ้นสวนอุปกรณใดเคลื่อนไหว ไมมีสวน

ชํารุดสึกหรอ จึงใชงานไดนานและประหยัดคาบํารุงรักษา

4.2.3 สามารถสรางเพิ่มจํานวนได ตามตองการ เน่ืองจากมีตนแบบตัวอยาง

4.3 ขอเสนอแนะ

การศึกษาวิจัยคร้ังน้ี ถึงแมไดทําการทดลอง จัดทําเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอนตนแบบ จนสามารถ

ใชงานได และผานการทดลองความแมนยํา ความสม่ําเสมอของการวัดปริมาณนํ้าฝนของไซฟอน และการ

สงขอมูลฝนที่วัด ผานทางระบบ GPRS แสดงผลบนจอคอมพิวเตอรออนไลนไดแลว แตทั้งหมดยังเปนการ

ทดลองทํางานในภาคปฏิบัติการที่สํานักวิจัยและพัฒนา ยังไมถูกนําไปใชงานจริง เน่ืองจากยังขาดการพัฒนา

ซอฟแวรประมวลผลที่สมบูรณ ดังน้ันงานที่ควรดําเนินการตอไปคือ พัฒนาการวัดนํ้าฝนเปนระบบโทร

มาตรที่สมบูรณ ทําระบบสงสัญญาณ ระบบรับสัญญาณและระบบประมวลผลออนไลน สูการใชงานจริงให

สมบูรณ ตอไป

38

เอกสารอางอิง

กีรติ ลีวัจนกุล. 2543. วิศวกรรมชลศาสตร. มหาวิทยาลัยรังสิต, กรุงเทพฯ. 959 น.

กีรติ ลีวัจนกุล. 2543. อุทกวิทยา. มหาวิทยาลัยรังสิต, กรุงเทพฯ. 681 น.

ประวิทย สุดประเสรฐ. 2553. พลังงานแสงอาทิตย. ศูนยฝกวิชาชีพสยาม. กรุงเทพฯ.107 น.

สํานักอุทกวิทยาและบริหารน้ํา. 2542 คูมืออุทกวิทยา. กรมชลประทาน กรุงเทพฯ.217 น.

สมจิต วัฒนาชยากูล. 2532. สถิติวิเคราะหเบื่องตน. สาขาวิชาคณิตศาสตร-สถิติ. คณะ

วิทยาศาสตรและเทคโนโลย,ี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร, กรุงเทพฯ. 298 น.

วีรพล แตสมบัติ. 2533. หลักอุทกวิทยา. มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร. กรุงเทพฯ. 256 น.

David G.A., M. B. Histand. 2003. Introduction of Mechatronics and Measurement Systems. McGraw-Hill.USA

289 pp.

Nicholas P. C. 1966. Machine Device and Instrumentation. McGraw-Hill. New York. 258 pp.

United States Department of The Interior Bureau Of Rechamation (1967). Water Measurement

Manual.

Arora, K, R.; Irrigation, Water Power and Water Resources Engineering.

Miller, D.S. 1994. Headlosses in closed conduit systems flowing full. pp. 152-216. In D.S. Miller (ed.).

Discharge Characteristics. A.A. Balkema Publushers, Rotterdam.

Fox, R.W. and A.T. McDonald. 1985. Introduction to Fluid Mechanics. John Willy & Sons, Inc., Singapore.

741 p.

Chow, V.T. Open-Channel Hydraulics, McGraw-Hill,NY,1959

Liggett, J.A. Intermediate Fluid Mechanics . McGraw-Hill,NY,1994

39

Robert C. J ., Kurt M.M Fundamentals of Machine Component Design. Wiley.1983

James F.C. Mohsen M.S. Vijay P. Singh Elementary Hydraulies Thomson. 2008

Richard K.P .R.I. Murray Thermofluid mechanics McGraw-Hill, 1966

Joseph B.F E.J Finnemore Fluid Mechanics, McGraw-Hill, 1997

40

ผูดําเนินงานวิจัย นายปริญญา กมลสินธุ ผูเช่ียวชาญดานวิศวกรรมชลประทาน หัวหนาโครงการ (ดานวิศวกรรมชลศาสตร) สํานักวิจัยและพัฒนา

41

ภาคผนวก

1. การเลือกและทดลองขนาดทอ PVC ทํากระบอกตวงนํ้าฝน ท่ีพอเหมาะในการทํางาน

2. การทดลอง ขนาดและติดตั้งทอใชทําไซฟอนดูดนํ้าออกจากกระบอกตวงนํ้าฝน

3. การสรางอุปกรณทดลองการทํางานของกระบอกวัดนํ้าฝนและไซฟอน

4. การสรางตนแบบเคร่ืองวัดนํ้าฝนแบบไซฟอน

42

การเลือกและทดลองขนาดทอ PVC ทํากระบอกตวงนํ้าฝน ที่พอเหมาะในการทํางาน

การทดลอง ขนาดและติดต้ังทอใชทําไซฟอนดูดนํ้าออกจากกระบอกตวงนํ้าฝน

43

การสรางอุปกรณทดลองการทํางานของกระบอกวัดนํ้าฝนและไซฟอน

44

การทดลองนับจํานวนการทํางานของ”ซฟอนดูดนํ้าฝนออกจากกระบอกวัดนํ้าฝนทุกๆ ฝนตก 1 มม.

จากถังรับนํ้าฝนที่ต้ังอยูขางบน

การวัดปริมาณนํ้าฝนที่ตกลง โดยนับจากจํานวนคร้ังที่ไซฟอนดูดนํ้าออกจากกระบอกวัดนํ้าฝน

หมดกระบอก 1 คร้ัง เทากับปริมาณฝนตก 1 มม. โดยใชนํ้าเปนตัด/ตอวงจรไฟฟาในการนับวัดใน

หนวยมิลลิโวลทดวยโวลทมิเตอร เปนหลักการเบื้องตนกอนพัฒนา ตอเชื่อมกับระบบGPRS

Modem สงสัญญาณระยะไกล (Remote Sensing )

45

เคร่ืองวัดปริมาณนํ้าฝนแบบไซฟอนตนแบบ มีสวนประกอบหลัก 6 สวน คือ

1. ถังรับนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลางปากถัง 20 ซม. ตามมาตรฐาน พรอมกรวยรับนํ้าฝน

2. กระบอกรับนํ้าฝนพรอมไซฟอน และ วงจรไฟฟาในการใชนับการทํางานของไซฟอนแต

ละคร้ัง

3. GPRS Modem ใชรับสัญญาณจากการนับคร้ังการทํางานของไซฟอนดูดนํ้าฝน

4. แผงโซลาเซลล ในการสรางพลังงานเลี้ยงระบบ

5. แบตเตอร่ี ทําหนาที่เก็บพลังงานจากแผงโซลาเซลลไวเลี้ยงระบบ

6. ขาต้ังเหล็ก

46

กระบอกรับนํ้าฝนพรอมไซฟอน และ วงจรไฟฟาในการใชนับการทํางานของไซฟอนแต

ละคร้ัง,GPRS Modem ใชรับสัญญาณจากการนับคร้ังการทํางานของไซฟอนดูดนํ้าฝนและ

แบตเตอร่ี ทําหนาที่เก็บพลังงานจากแผงโซลาเซลลไวเลี้ยงระบบ

ถังรับนํ้าฝนขนาดเสนผาศูนยกลางปากถัง 20 ซม. ตามมาตรฐาน พรอมกรวยรับนํ้าฝน,

กระบอกรับนํ้าฝนพรอมไซฟอน และ วงจรไฟฟาในการใชนับการทํางานของไซฟอนแตละ

คร้ัง ,GPRS Modem ใชรับสัญญาณจากการนับคร้ังการทํางานของไซฟอนดูดนํ้าฝน

47

แผงโซลาเซลล ในการสรางพลังงานเลี้ยงระบบ

ไซฟอนวัดนํ้าฝนขณะทํางาน

48

เคร่ืองวัดนํ้าฝนเมื่อประกอบใชงาน ทอไซฟอน ซอนอยูภายในเสาขาต้ัง โดยระบายนํ้าออกทาง

รูเจาะไวที่ฐาน

สํานักวิจัยและพัฒนา กรม...

Documents

Transcript of สํานักวิจัยและพัฒนา กรม...