evaporation 4 slides

1

อทกวทยา (Hydrology)

การระเหยและการคายนา(EVAPORATION AND TRANSPRIRATION)

การระเหยและการคายนา(EVAPORATION AND TRANSPRIRATION)

หนา 2

การสญเสยทางอทกวทยา(Hydrologic Abstractions)

เปนทแนชดวา ปรมาณนาจากอากาศ หรอ นาฝน เมอตกลงสพนโลกแลว จะไหลบาลงสทตาและกลายเปนปรมาณนาทาไหลในแมนา

แตปรมาณนาฝนทตกลงสพนโลกทงหมด อาจไมสามารถเปลยนแปลงเปนปรมาณนาทาได 100%

กระบวนการททาใหเกดการสญหายไปของนาฝนกอนเหลอกลายเปนปรมาณนาทา คอ “การสญเสยทางอทกวทยา”

หนา 3

Hydrologic Abstractions

Abstracted

Rainfall

Runoffหนา 4

การสญเสยทางอทกวทยา(Hydrologic Abstractions)

ปรมาณการสญเสยทางอทกวทยาทสาคญประกอบดวย• การดกของพช (Interception)• การขงตามหลม บอ หรอทลมพนท (Surface storage or

depression storage)• การซมผานผวดน (Infiltration)• การระเหย (Evaporation)• การคายระเหย (Evapotraspiration)

ปรมาณนาฝนทงหมดทตก เมอหกปรมาณการสญเสย เรยกวาปรมาณนาฝนสวนเกน (Rainfall excess) ซงจะมผลตอการเกดปรมาณนาทาตอไป

2

หนา 5

การดกของพช (Interception)

หนา 6

การขงตามหลมตามบอ(Depression storage)

หนา 7

ปรมาณนาฝนเมอตกลงสพนดนแลว นาบางสวนจะสญเสยไปจากการซมลงไปในดน

Infiltration คอ การซมผานผวดนของนาลงไปในดน

การซมผานผวดน (Infiltration)

หนา 8

องคประกอบของเนอหา

การระเหย (evaporation) การคายนา (transpiration) การคายนารวมการระเหย (evapotranspiration)

3

หนา 9

การระเหยในวฏจกรของนา

1

2

4

5

3

หนา 10


ในวฏจกรของนา การระเหยสามารถเกดขนไดตลอดเวลาในทกกระบวนการของวฏจกรของนา เชน

• การระเหยทเกดขนขณะทนาจากอากาศกาลงตกลงสพนโลก• การระเหยจากทะเลมหาสมทร• การระเหยจากนาทคางหรอเกบกกดวยตนไมใบหญา• การระเหยจากแหลงนาจด• การระเหยจากดน• การระเหยจากการคายนาของพช

หนา 11


ในการศกษาดานอทกวทยา มความจาเปนตองศกษาการระเหยเพอนาไปวเคราะหปรมาณนาฝนสวนเกนทจะตกลงบนพนโลก ทสามารถทาใหเกดปรมาณนาทาได

นกอทกวทยาใชขอมลปรมาณนาฝนทวดไดจากสถานวดนาฝนไปวเคราะหปรมาณนาฝนสวนเกน

อยางไรกตามการวดนาฝนจะวดเหนอพนดนเพยงตามระยะของเครองมอ (ไมกฟต)

หนา 12


ดงนนปรมาณการระเหยในทางอทวทยาจงพจารณาเฉพาะ ปรมาณการระเหยทเกดระหวางสถานตรวจวด ถงพนดน ซงครอบคลมการระเหยตอไปน:

• การระเหยจากนาทคางหรอเกบกกดวยตนไมใบหญา• การระเหยจากพนดน• การคายระเหยและการคายนาของพช• การระเหยจากผวนาจด เชน หนองนา บง และอางเกบนา

การระเหยตอไปนจะไมนามาพจารณา• การระเหยโดยตรงจากเมดฝน ซงเกดขนขณะทนาจากอากาศ

กาลงตกลงสพนโลก• การระเหยจากทะเลมหาสมทร

4

หนา 13


นอกจากการระเหยจะใชในการวเคราะหปรมาณนาฝนสวนเกนเพอประเมนปรมาณนาทาแลว

• บางครงปรมาณการระเหยของนาจะเปนแฟคเตอรทสาคญในการตดสนใจเกยวกบการออกแบบอางเกบนาในพนททรกนดารหรอแหงแลง (arid region)

• การระเหยและการคายนา (การคายระเหย) จะเปนดรรชนบอกถงการเปลยนแปลงหรอการลดความชนในลมนา และเปนแฟคเตอรทสาคญทใชในการคานวณความตองการนาของพชทปลกในโครงการชลประทานตาง ๆ

หนา 14

การระเหย (Evaporation)

กระบวนการระเหยคอ การทนาในสถานะของเหลวเปลยนสถานะกลายเปนไอนา (water vapor)

ทางดานอทกวทยานนการระเหยหมายถง อตราการเปลยนแปลงปรมาณไอนาหรอโมเลกลของนาสทธไปสบรรยากาศ

หนา 15

การระเหย (Evaporation)

ในสภาพธรรมชาต บรเวณผวนากบบรรยากาศนนจะมการแลกเปลยนโมเลกลของนาตลอดเวลา

• มทงการระเหย (โมเลกลของนาหลดออกสบรรยากาศ)

• และการกลนตว (โมเลกลของนาจากบรรยากาศกลบคนสผวนา)

การระเหยจะหยดกตอเมออตราการระเหยเทากบการกลนตว

หนา 16

แฟคเตอรควบคมกระบวนการระเหย

อตราการระเหยนาขนอยกบแฟคเตอรทสาคญ 2 ประการคอ

• แฟคเตอรเกยวกบอตนยมหรอสภาพลมฟาอากาศ(Meteorological factors)

• แฟคเตอรเกยวกบลกษณะของผวทมการระเหย(Nature of evaporation surface)

5

หนา 17

solar radiation

evaporation

แฟคเตอรเกยวกบอตนยมวทยา (Meteorological factors)

เนองจากการระเหยของนาเปนกระบวนการแลกเปลยนพลงงาน รงสแสงอาทตย (solar radiation) จงเปนแฟคเตอรทสาคญมากทสดตอการระเหย ซงมการเปลยนแปลงตาม:

• ละตจด • ฤดกาล • เวลาของวน • และสภาพของทองฟา

หนา 18

แฟคเตอรเกยวกบอตนยมวทยา (Meteorological factors)

อตราการระเหยยงขนอยกบแฟคเตอรอน ๆ อกคอ • ความเรวลม • อณหภมของอากาศ • ความดนไอนา • และอาจขนอยกบ

ความดนบรรยากาศอกดวย

หนา 19

ขอคด - ทาไมอากาศอมตว

ความรอน• ทาใหโมเลกลของนาเคลอนทเรวจนชนะแรงยดเหนยวหลดส

บรรยากาศ (การระเหย)

อากาศอมตว• เมอโมเลกลของนาเตมความจของอากาศจะกลนตว

การลดอณหภม• อากาศเยนทาใหเกดการควบแนนไดดกวาอากาศรอน

เนองจากโมเลกลของไอนาเยนมพลงงานนอยกวา จงสญเสยความเรวและเปลยนสถานะเปนของเหลวไดงาย

หนา 20

แฟคเตอรเกยวกบลกษณะของผวทมการระเหย(Nature of evaporation surface)

พนผวตาง ๆ ทไดรบนาฝนโดยตรง เชน พนดน พนหญา พนถนน หรออาคาร จะเปนผวทการระเหยมโอกาสเกดขนเตมท เนองจากพนทดงกลาว สามารถรบแสงแดดไดเตมท

อตราการระเหยบนพนผวทมนานน จะมจานวนจากดโดย มคาไมเกนจานวนนาฝนทตองการทาใหผวดงกลาวอมตวดวยนา (ศกยภาพในการรบนาของแตละพนผว)

6

หนา 21

แฟคเตอรเกยวกบลกษณะของผวทมการระเหย(Nature of evaporation surface)

อตราการระเหยจะมคามากในระยะเรมตน

เมอการระเหยเกดขนตอไปเรอย ๆ พนผว (ดน) กจะเรมแหง อตราการระเหยลดลงและอณหภมของดนจะสงขนเพอรกษาการสมดลของพลงงาน

เมอถงระยะเวลาหนง การะเหยกจะหยดเพราะไมมกรรมวธทจะดงนาทอยลกลงไปขนมาสผวดน เพอการระเหยไดอก

หนา 22

เนองจากอางเกบนา มวตถประสงคหลกในการเกบนาในฤดฝนไวใชตลอดป หรอไวใชในฤดแลง

การสญเสยของปรมาณนาไปโดยเปลาประโยชนจงเปนสงทตองพจารณา

การสญเสยจากการระเหยจากผวนามความสาคญมากอยางหนง เนองจากอางเกบนามพนทผวนามาก

ดงนนตองมการคานวณหาอตราการระเหยเพอใหทราบปรมาณนา เพอวางแผนบรหารนา หรอจายนาไดอยางเพยงพอทงป

การคานวณการระเหยจากอางเกบนา

หนา 23

อางเกบนา

หนา 24

การวดการระเหยโดยตรงในสนามอาจจะกระทาไดยากหรอเปนไปไมไดเลย ซงไมเหมอนกบการวดระดบนาของแมนา หรอปรมาณนาฝน

ดงนนจงมผเสนอวธการตางๆ ในการคานวณการระเหยจากอางเกบนา ดงน

• หลกดลยภาพของนา (Water Budget Determination)• หลกดลยภาพของพลงงาน (Energy Budget Determination)• วธ Aerodynamic• ใชขอมลถาดวดการระเหยและขอมลอตนยมวทยาทเกยวของ

การคานวณการระเหยจากอางเกบนา

7

การคานวณการระเหยจากอางเกบนาดวยหลกดลยภาพของนา

วธนจะใชหลกการของสมดลของนา (water budget) คอ นาจะไมการสญหาย แตจะมการเปลยนสถานะและเปลยนตาแหนงทอย ขอมลทจาเปนในการวเคราะหซงตองตรวจวดไดจากอางเกบนา (สมมตฐานคอ ขอมลตางๆ วดไดจรง)

• ปรมาตรนาทมอยในอางเกบนา (storage, S) • ปรมาณนาทไหลเขาอาง (surface inflow, I) • ปรมาณนาทไหลออกจากอาง (surface outflow, O) • การรวซมลงไปในดนชนลาง (subsurface seepage, Og )• และปรมาณนาฝน (Precipitation, P)

หนา 25


สมการทใชในการวเคราะหคอสมการตอเนอง

หนา 26

)(

)()(

SOOPIE

EOOPIS

OutflowInflowS

g

g

gOOPISSE )( 21

Precipitation (P)Evaporation (E)

Seepage (Og)

Inflow (I)

Storage (S)

Outflow (O)

Outflow (O)

S = S2-S1

)( 12 SSS


ทฤษฎวธนดเหมอนวาเปนวธทงายมาก แตในทางปฏบตนนจะไมคอยไดคาทเชอถอไดมากนก

การคานวณดวยวธนจะมความถกตองสงเมอ คาตางๆ ในสมการตอเนอง (I, P, Og, O, S) สามารถวดไดโดยตรง

แตในทางปฏบตไมสามารถวดคาตางๆ ไดโดยตรง ดงนนการคานวณดวยวธนจะมความผดพลาดตามไปดวย

หนา 27


ความผดพลาดจากการประเมนคาปรมาณนาฝน• จะไมคอยมปญหามากนก

− ถาพจารณาคาเฉลยความลกนาฝนทสถานตางๆ ทตงอยบนฝงรอบๆ อางเกบนา เปนคาความลกนาฝนทตกลงมาในอางฯ

• แตความผดพลาดยงคงมเนองจาก− ไมมการตดตงสถานวดนาฝนรอบอางโดยตรงเนองจาก

– ทาไดยาก และสนเปลองคาใชจายมาก− แมมการตดตงสถาน แตในกรณทภมประเทศรอบ ๆ อางมลกษณะสงชน

มากเกนไป – การใชขอมลนาฝนเฉลยจากสถานรอบ ๆ อาง อาจคลาดเคลอนได

− ถาพนทผวนาของอางเกบนามขนาดใหญมาก– อาจทาใหลกษณะสภาพอากาศผดแผกจากภมประเทศรอบ ๆ– ปรมาณนาฝนโดยรอบไมสามารถเปนตวแทนฝนตกในอางได

หนา 28

)(P

8


ความผดพลาดจากการประเมนปรมาณนาไหลเขาอางฯ• จะมความถกตองสงถาปรมาณนาไหลเขาอางวดคาได

− ตองมการตงสถานวดนาทาในทกจดทนาไหลเขาอางฯ

• จะมความผดพลาดเมอไมสามารถวดนาไหลเขาอางไดโดยตรง− ตองประเมนโดยใชหลกการทางอทกวทยา ซงกอใหเกดความ

คลาดเคลอนได ซงความคลาดเคลอนขนอยกบ:

– จานวนเปอรเซนตของพนทลมนาทไมมสถานวดนา – ความเชอถอไดของโคงปรมาณนา (rating curve)

หนา 29

)(I


ความผดพลาดจากการวดอตราการรวซม • อตราการรวซมลงไปในดนชนลางจะคานวณจากการวดระดบนา

ใตดนและคา permeability ของดน− ซงมความผดพลาดคอนขางสง

ความผดพลาดจากการวดปรมาณนาไหลออก• ขนอยกบความนาเชอถอของสมการทใชในการคานวณปรมาณ

นาไหลออกทอาคารทางออกตางๆ− Spillway− River outlet

หนา 30

)( gO

)(O


ความผดพลาดจากการประเมน คาการเปลยนแปลงปรมาตรเกบกก

• ขนอยกบความถกตองในการเกบขอมลระดบขนลงของนาในอาง

หนา 31

024681012

154

156

158

160

162

164

166

168

0 5 10 15 20 25 30 35 40

พนทผวนา (ตร. กม.)

ระดบ

(ม

.รทก

.)

ปรมาตรเกบกก (ลาน ลบ.ม.)

ปรมาตรเกบกก

พนทผวนา

• จะมความผดพลาดนอย

− ถาหากวาความสมพนธระหวางระดบและพนทผวนา (stage area relationship) นนถกตองเพยงพอ

)( S

ตวอยาง

ณ ตนเดอนมถนายน • อางเกบนาแหงหนง มระดบนาอยทระดบ 160 ม.รทก.• มนาไหลเขาอางเกบนาดวยอตราการไหล 2 ลบ.ม./วนาท• มนาไหลออกจากอางเกบนาดวยอตราการไหล 1 ลบ.ม./วนาท

ถาในเดอน ม.ย. มฝนตกลงอางเกบนา 400 มม./เดอน ทาใหระดบนาในอางเกบนาเพมขน 1 เมตร เมอสนเดอน ม.ย. จงหาปรมาณนาทระเหยไปจากอางเกบนาในเดอน ม.ย.ดงกลาว

• ในหนวย ลานลกบาศกเมตร (ลาน ลบ.ม.)• ไมมปรมาณการรวซมจากอางเกบนา

หนา 32

9

โคงพนท-ระดบ และโคงความจเกบกกของอางเกบนา

หนา 33

024681012

154

156

158

160

162

164

166

168

0 5 10 15 20 25 30 35 40


ระดบ

(ม.รทก.

)




ระดบ ความจอางฯ พนทผวนาสะสม สะสม

(ม. รทก.) (ลาน ลบ.ม.) (ตร. กม.)156 0.000 0.000157 0.107 0.214158 0.536 0.644159 1.411 1.105160 2.893 1.859161 5.322 3.000162 8.819 3.994163 13.528 5.425164 19.713 6.946165 27.447 8.521166 36.627 9.839

วธทา

จากสมการ• S1 = 2.89 ลาน ลบ.ม.• S2 = 5.32 ลาน ลบ.ม.• I = 2 ลบ.ม./ว = 5.18 ลาน ลบ.ม.• O = 1 ลบ.ม./ว = 2.59 ลาน ลบ.ม.• A1 = 1.85 ตร.กม.• A2 = 3.00 ตร.กม.• P = (ความลกนาฝน * พนทผวอางฯ เฉลย ระหวางระดบ+160

และ +161 ม.รทก.)

= = 0.97 ลาน ลบ.ม. แทนคาสมการจะไดการระเหยจากอาง (E) = 1.13 ลาน ลบ.ม.หนา 34

2

00.385.14.0

SOOPI

OOPISSE

g

g

)( 21

การคานวณการระเหยจากอางเกบนาดวยหลกดลยภาพของพลงงาน

วธการใชหลกดลยภาพของพลงงานคานวณหาปรมาณการระเหยกคลายๆ กบการใชหลกดลยภาพของนา

• กลาวคอ ใชสมการตอเนองในรปของพลงงาน • และคานวณหาปรมาณการระเหยจากปรมาณทเหลอเพอรกษา

ดลยภาพหรอการสมดลของพลงงาน

ปจจบนการคานวณปรมาณการระเหยดวยวธน • สวนมากจะใชเฉพาะในงานวจยและไมใชกวางขวางในกรณทวๆ

ไป • นอกเสยจากวาจะมการปรบปรงเครองมอในการวดขอมลให

ทนสมยยงขน

หนา 35


สมการสมดลพลงงานมรปแบบดงน

หนา 36

vzehn QQQQQ

Qn คอ รงสสทธจากดวงอาทตย (net radiation) ของทกคลนความถทถกดดเกบ (absorbed) โดยนา

Qh คอ sensible heat ทถายกลบคนสบรรยากาศQe คอ พลงงานทจาเปนตองใชในการระเหยQz คอ จานวนพลงงานทเพมขนและเกบกกโดยนาในอางQv คอ พลงงานสทธท advect ลงไปในนาในอาง

พลงงานสทธของนาไหลเขาและไหลออกจากอางเรยกวา advected energy

ทกเทอมมหนวยเปนคาลอรตอตารางเซนตเมตร

10


ทาการจดรปสมการพลงงานใหม ทาใหไดสมการการคานวณปรมาณการระเหย (E) ในหนวย เซนตเมตร มดงน

หนา 37

RH

QQQE

v

zvn

1

1000p.

eeTT61.0R

ao

ao

• p คอ ความดนบรรยากาศ (มลลบาร)• Ta คอ อณหภมของบรรยากาศ (องศาเซลเซยส)• ea คอ ความดนไอนาของบรรยากาศ

(มลลบาร)• To คอ อณหภมของผวนา (องศาเซลเซยส)• eo คอ ความดนไอนาทจดอมตวเมออณหภม To

• Hv คอ ปรมาณความรอนทมวลสารดดเขาไปในการเปลยนจากนาเปนไอ (latent heat of vaporization)

• R คอ อตราสวนปรมาณความรอนทสญเสย โดยการนา (conduction) ตอปรมาณความรอนทสญเสยโดยการระเหย ซงเรยกวาอตราสวนโบเวน (Bowen ratio)

• คอ density ของนา

vzehn QQQQQ


จากสมการ

พบวา• คาของ Qh นนทาการวดหรอคานวณไดยาก จงนยมใชอตราสวน

โบเวนเพอจะตดเทอม Qh ออกจากสมการพลงงาน• โบเวนไดพบวาคาคงทในสมการ (R) นนมคาอยในชวงระหวาง 0.58

ถง 0.66 − ซงจะขนอยกบความมนคง (stability) ของบรรยากาศ

• และไดสรปวาคา 0.61 นจะใชในกรณทสภาพบรรยากาศปกตทวไป• คา Qn ประมาณไดจากสมการตอไปน

หนา 38

RH

QQQE

v

zvn

1

1000p.

eeTT61.0R

ao

ao

vzehn QQQQQ


จากสมการ

หนา 39

RH

QQQE

v

zvn

1

)TSTSETTQOTPTIT(A1QQ 2211EggopIzv

oararsn QQQQQQ

สมการรงสสทธจากดวงอาทตย

EQOPISS g 12

สมการสมดลนา (Water budjet)

อณหภมของนาในสวนตางๆ

X (คณดวย)


คารงสสทธจากดวงอาทตย (Qn) จะตองประมาณใหถกตองมากทสด จากสมการ

• Qs คอ รงสคลนสน (shortwave radiation) จากดวงอาทตยและทองฟาทตกลงบนผวนา

• Qr คอ รงสคลนสนทสะทอนกลบออกไป • Qa คอ รงสคลนยาว (longwave radiation) ทตกหรอปรากฏ ท

ชนบรรยากาศ• Qar คอ รงสคลนยาวทสะทอนกลบออกไป • Qo คอ รงสคลนยาวทถกปลอยออกมา (emitted longwave

radiation)

หนา 40

oararsn QQQQQQ

11


คาของ energy advection และ storage (เทอม Qv-Qz ในหนวย คาลอร/ตร. ซม.) คานวณจากสมการ

หนา 41

)TSTSETTQOTPTIT(A1QQ 2211EggopIzv

ทก ๆ เทอมในสมการสมดลนา มหนวยเปน ลบ. ซม. เนองจากพลงงาน (คาลอร) ทสะสมตอนาหนกหนงกรมของนา คอ ผลคณของความรอนจาเพาะ (specific heat) และอณหภม ถาใหความหนาแนนของนาและความรอนจาเพาะมคาเทากบ 1 กจะได

EQOPISS g 12

สมการสมดลนา (Water budjet)

อณหภมของนาในสวนตางๆ

X (คณดวย)

),,,,,,( 21 TTTTTTT EgopI

TI, TP …คอ อณหภมในสวนตางๆ (องศาเซลเซยส)A คอ พนผวนาของทะเลสาบหรออางเกบนา (ตร.ซม.)


อณหภมของนาฝนจะสมมตเทากบอณหภมกระเปาะเปยก (wet-bulb temperature)

อณหภมของนาทซมลงไปในดนจะสมมตเทากบอณหภมของนาในอางทลกทสดหรอทกนอาง

สวนอณหภมของนาทระเหยจะเปนอณหภมของนาทผวนาในอางนนเอง

หนา 42

การคานวณการระเหยจากอางเกบนาดวยวธ Aerodynamic

การพฒนาสมการแบบ turbulent-transport นนมาจากแนวความคดพนฐานสองวธดวยกนคอ

• การผสมไมตอเนอง (discontinuous) หรอ mixing-length − ซงเกดจากแนวความคดของ Prandtl และ Schmidt

• การผสมแบบตอเนอง (continuous mixing) − ซงเปนแนวคดของ Taylor

ตอจากนนไดมการทบทวนนาเอาวธทงสองนไปใชโดยเรมเตรยมการทดลองลวงหนาททะเลสาบเฮฟเนอร (Hefner) และทะเลสาบมด (Mead)

หนา 43


สมการทคดคนขนโดย Sverdrup และ Sutton นาเอาไปตรวจสอบความถกตองททะเลสาบเฮฟเนอร (Hefner) และทะเลสาบมด (Mead)

• สมการใหผลเปนทนาพอใจททะเลสาบเฮฟเนอร

• แตไมถกตองเพยงพอเมอไปใชกบทะเลสาบมด

หนา 44

12


สมการเอมไพรกลตาง ๆ ทพฒนาขนจะพจารณาการระเหยเปนฟงกชนกบสวนยอย ๆ ของบรรยากาศและจะมแนวทางคลาย ๆ กบวธการ turbulent-transport ในบางสวน ยกตวอยางสมการของ Dalton ทใชคานวณการระเหยดงน

• e0 คอ ความดนไอนาทผวนา ในบางกรณใชคาความดนไอนาทจดอมตว เมออณหภม เทากบอณหภมของอากาศ

• ea คอ ความดนไอนาทจดซงมความสงคงทจากผวนา หรอทจดในอากาศทอยเหนอผวนา

• V คอ ความเรวลมทจดสงคงทจดหนง

หนา 45

bVaeeE ao


สตรเอมไพรกบหลายสตรดวยกนทพฒนาขนโดยใชขอมลทรวบรวมจากทะเลสาบเฮฟเนอรอาทเชน

• E คอ ปรมาณการระเหย (นวตอวน)• e คอ ความดนไอนา (นวของปรอท)• V คอ ความเรวลม (ไมลตอวน)• ตวเลข subscripts ตาง ๆ คอ ความสงทอยเหนอผวนา (เมตร)

หนา 46

42

88

42

)(00271.0

)(00241.0

)(00304.0

VeeE

VeeE

VeeE

o

o

o


ถาหากวา• ความดนไอนามหนวยเปนมลลบาร • ความเรวลมมหนวยเปนเมตรตอวนาท • และปรมาณการระเหยมหนวยเปนมลลเมตรตอวน จะได

สมการแรกใหผลการคานวณดทสดททะเลมด และเหตผลประกอบหลายประการจงเชอวาเปนวธทดสาหรบประยกตใชในกรณทวไป

หนา 47

42

88

42

)(109.0

)(097.0

)(122.0

VeeE

VeeE

VeeE

o

o

o

หนา 48

คานวณการระเหยโดยใชขอมลจากถาดวดการระเหยและขอมลอตนยมวทยาตางๆ

ถาดวดการระเหย (pan evaporation) • เปนเครองมอวดการระเหยทนยมใชกนมากทสดในปจจบน • ขอมลทไดจากถาดวดการระเหยจะนาไปใชงานออกแบบ

ทางดานอทกวทยาและการจดการโครงการพฒนาแหลงนาตางๆ

ถงแมวาถาดวดการระเหย ยงเปนทวพากษวจารณ เกยวกบความถกตองทาง ดาน theoretical groundsกตาม

13

หนา 49


อตราการระเหยจากถาดวดการระเหย ขนอยกบ• ขนาด

− โดยทวไปการระเหยจากถาดขนาดใหญจะมากกวาจากถาดขนาดเลกอยางเหนไดชด – ถาความชนสมพทธของอากาศตา

− ความแตกตางระหวางอตราการระเหยจากถาดทมขนาดไมเทากนจะลดนอยลง– แตถามความชนสมพทธของอากาศเพมขน – ถาในบรเวณรอบ ๆ ถาดวดการระเหยมการปลกตนไม จะควบคมใหมความชนสมพนธคอนขางสงอยเสมอ

หนา 50


อตราการระเหยจากถาดวดการระเหย ขนอยกบ• ส

− เนองจากสดาจะดดพลงงานความรอนไวไดมากกวาสออน − ดงนนการระเหย จากถาดทมสดาจะมากกวาการระเหยจากถาดขนาด

เดยวกนแตมสออนกวา

• วสดทใชทาถาด− การระเหยจากถาดททาดวยทองแดงจะมากกวาถาดททาดวย

อะลมเนยม

หนา 51


อตราการระเหยจากถาดวดการระเหย ขนอยกบ• ระดบนาในถาด

− ถาดทมระดบนาอยตากวาจะมการระเหยมากกวาถาดทนาลก

– ทงนเพราะผวนาของถาดทมระดบนาตากวาจะไดรบความกระทบกระเทอนจากความปนปวนของลมทพดผานมากกวา

– นอกจากนนขอบของถาดยงมอณหภมสง เนองจากทผวทสมผสกบแสงแดดและบรรยากาศมากกวา อณหภมของนาในถาดทมนาตนจะสงกวา

− ถงอยางไรกตาม การเปลยนแปลงระดบนาในถาดนนจะมผลตออตราการระเหยของถาดทวางอยบนดนหรออยเหนอผวดนมากกวาถาดทฝงไวในดน

หนา 52

ชนดของถาดวดการระเหย

ถาดวดระเหย อาจแบงออกไดเปน 3 ชนด คอ

• ชนดฝงดน (sunken pan) • ชนดลอยอยเหนอนา (floating pan) • ชนดอยบนผวดน (surface pan)

14

หนา 53

ชนดฝงดน (sunken pan)

ขอด• สามารถขจดอปสรรคอนเกดจาก boundary effect อาทเชน

− รงสแสงอาทตยทกระทบและสะสมทผนงถาด− การแลกเปลยนความรอนระหวางบรรยากาศกบตวถาด

ขอเสย• มโอกาสทขยะมลฝอยจะลงไปในถาดทาใหลดอตราการระเหยลงได • การตดตงโดยการฝงลงไปในดนทาไดยาก • การลางหรอซอมแซม และการตรวจพบการรว ทาไดยาก• หญาและวชพช เปนอปสรรคตอ

ความละเอยดถกตอง• การแลกเปลยนความรอน

ระหวางถาดกบดน

หนา 54

Floating Pan

หนา 55

ชนดลอยอยเหนอนา (floating pan)

ขอด• คาการระเหยจากถาดวดการระเหยทลอยอยในอางเกบนานนจะ

ใกลเคยงกบปรมาณการระเหยจากอางเกบนาจรง ๆ มากกวาปรมาณการระเหยทวดจากถาดทวางอยบนดนรอบ ๆ อาง

ขอเสย• จะมปญหาเกยวกบ boundary effect มาก • ทาการวดยากมาก เพราะจะตองใชเรอ • การวดจะมอปสรรคถาหากผวนาปนปวนมคลนมาก • การตดตงและการบารงรกษาจะแพงกวาถาดวดระเหยประเภทอน

ปจจบนไมนยมใชถาดชนดน

หนา 56

ชนดอยบนผวดน (surface pan)

ถาดวดการระเหยชนดทวางบนผวดนหรอวางเหนอระดบผวดนเลกนอย ขอด

• ประหยดและงายในการตดตง • การใชงานและการบารงรกษาสะดวกกวาวธอน

ขอเสย• เกดการสะสมรงสแสงแดดของผนงถาดและเกดการแลกเปลยน

พลงงานความรอนระหวางถาดกบบรรยากาศมากกวาแบบฝงดน การปองกนทจะทาไดกคอ การเคลอบผนงถาดดวยฉนวน

15

หนา 57


ถาดวดการระเหยทนยมใชกนแพรหลายและเปนทยอมรบขององคการอตนยมโลกกคอ

• U.S. Weather Bureau Class A Pan

• หรอเรยกสน ๆ วา Class A Pan

หนา 58

ถาด Class A Pan

ถาดวดการระเหยประเภท Class A Pan• ทาดวยเหลกอาบสงกะสหรอโลหะททนตอการผกรอน• เสนผาศนยกลาง 4 ฟต ลก 10 นว • วางบนแผงไมตะแกรง• กนถาดอยเหนอระดบดนเดมประมาณ 4 นว

0.20 m

• นาทใสลงในถาดจะลกประมาณ 8 นว • เมอนาระเหยไปจนความลกของนาเหลอเพยง 7 นว กจะตองเตมนาใหมใหมความลก 8 นว อยางเดม

หนา 59

ถาด Class A Pan

ปกตจะการวดการระเหยทกวน

หนวยการวด - ความลกของนาทระเหยไป

โดยใชของอ (hook gage) วดระดบนาใน stilling well

ความลกของการระเหยทวดไดตองมการปรบ

โดยพจารณาความลกของนาฝนทตกและวดไดจากเครองวดนาฝนซงโดยมากจะตดตงควบคกบถาดวดการระเหยอยแลว หนา 60


นอกจาก Class A Pan แลวยงมถาดวดการระเหยชนดอนอกมาก

การใชถาดวดการระเหยควรจะใชแบบมาตรฐานและประเภทเดยวกน เพอสะดวกในการเปรยบเทยบขอมลการระเหยทวดไดในทตาง ๆ กน

นอกจากนนยงทาใหการเปรยบเทยบคาสมประสทธของถาดมความหมายดยงขน

16

หนา 61

การปรมาณความสมพนธระหวางการระเหยจากถาดและแฟคเตอรเกยวกบอตนยม

วตถประสงคของการหาความสมพนธดงกลาวกคอ• เพอเพมความรเกยวกบการระเหย• เพอนาไปใชคานวณหาขอมลทขาดหายไป• เพอนาไปคานวณหาขอมลของสถานทไมไดทาการวดโดยถาดวดการระเหย• เพอใชในการทดสอบขอมลทไดมาวามความเชอถอและใชเปนตวแทนไดมากนอยเพยงไร• เพอชวยในการศกษาหาความสมพนธระหวางปรมาณการระเหยของนาในอางเกบนาหรอทะเลสาบกบปรมาณการระเหยจากถาดวดการระเหย

หนา 62

ปรมาณการระเหยจากถาดและแฟคเตอรเกยวกบอตนยม

ปรมาณการระเหยจากถาดสามารถคานวณไดจากสตรเอมไพรกลของเพนแมน (Penman) ดงน

an EQE

1 คอ คาความลาดชนของเสนตรงทได

จากการพลอตความดนไอนาอมตวกบอณหภม ทจดอณหภมอากาศเทากบ Ta

bVaeeE ao Ea คอ ปรมาณการระเหยจากอางทคานวณไดจากโดยสมมตใหอณหภมทผวนา To = Ta

Qn คอ รงสสทธจากดวงอาทตย ซงมหนวยเหมอนกบปรมาณการระเหย

เปนคาคงทในสมการโบเวน หรอคานวณไดจากสตรao

ao

ee

TTR

oararsn QQQQQQ

หนา 63

ปรมาณการระเหยจากถาดและแฟคเตอรเกยวกบอตนยม

เพนแมนไดประยกตสมการทเสนอ ไปใชกบขอมลหลายสถานทวประเทศสหรฐอเมรกา

และทาการสรางรปกราฟแสดงความสมพนธตาง ๆ ทใชในการประมาณคาการระเหยจากถาดวดการระเหย

หนา 64

ข นตอนการคานวณการระเหยจากถาดดวยวธเพนแมน

หาคา Ea จากรปซาย-บน

อณหภมอากาศเฉลย

Ea

เมอทราบคา• อณหภมของอากาศ • อณหภมจดนาคาง• และความเรวลม

17

หนา 65

ข นตอนการคานวณการระเหยจากถาดดวยวธเพนแมน

คานวณหาปรมาณการระเหยจากถาด (E) จากกราฟรปใหญ

อณหภมอาก

าศเฉลย

ปรมาณการระเหยจากถาด (E)

เมอทราบขอมลรายวนดงน

• อณหภมของอากาศเฉลย• รงสแสงอาทตย • คา Ea

หนา 66

สมประสทธถาดวดการระเหย (Pan Coefficient)

วธดลยภาพของนาดลยภาพของพลงงานและแอโรไดนามกสเปนการคานวณหาปรมาณการระเหยจากทะเลสาบหรออางเกบนาโดยตรง

• แตเนองจากวามความยงยากและตองใชขอมลมากจงไมเปนทนยมใชในการออกแบบทางอทกวทยาตาง ๆ

การวดการระเหยดวยถาดวดการระเหยไมคอยยงยากหรอสนเปลองคาใชจายมากนก

• จงเปนทนยมในการนาขอมลทไดจากถาดวดการระเหยไปใช ประมาณหาคาปรมาณการระเหยจากอางเกบนา• โดยการคณคาการระเหยทวดไดจากถาด (Epan) ดวยสมประสทธของถาด (pan coefficient, Kpan)

panpanres EKE

หนา 67

คาสมประสทธของถาดวดการระเหยแบบ Class A pan จากแหลงตางๆ

สถานท ชวงปของขอมล

ชวงเดอนของป

สมประสทธ Class A Pan

Davis, Calif., USA 1966-69 รายป 0.72

Denver, Colo., USA 1915-16 รายป 0.67

Felt Lake, Calif., USA 1955 รายป 0.77

Ft. Collins, Colo., USA 1926-28 เม.ย.-พ.ย. 0.70

Fullerton, Calif., USA 1936-39 รายป 0.77

Lake Colorado, City, Tex., USA 1954-55 รายป 0.72

Lake El Sinore, Calif., USA 1939-41 รายป 0.77

Lake Hefner, Calif., USA 1950-51 รายป 0.69

Lake Mead, Ariz-Nev, USA 1966-69 รายป 0.66

Lake Okeechobee, Tex., USA 1940-46 รายป 0.81

Red Bluff Res., Tex., USA 1939-47 รายป 0.68

หนา 68

คาสมประสทธของถาดวดการระเหยแบบ Class A pan จากแหลงตางๆ (ตอ)

สถานท ชวงปของขอมล

ชวงเดอนของป

สมประสทธ Class A Pan

Salton Sea, Calif., USA 1967-69 รายป 0.64

Silver Hill, Md., USA 1955-60 รายป 0.74

Sterling, Va., USA 1965-68 เม.ย.-พ.ย. 0.69

India (Poona) 1965-68 เม.ย.-พ.ย. 0.69

Israel (Lod Airport) 1954-60 รายป 0.74

Sudan (Khartoum) 1960-61 รายป 0.65

U.K. (London) 1956-62 รายป 0.70

U.S.S.R. (Dobovka) 1957-59 พ.ค.-ต.ค. 0.64

1962-67 พ.ค.-ต.ค. 0.64

U.S.S.R. (Valdai) 1949-53 พ.ค.-ก.ย. 0.82

1958-63 พ.ค.-ก.ย. 0.67

18

หนา 69

คาสมประสทธของถาดวดการระเหยจากแหลงตางๆ (ตอ)

จากตวอยางคาสมประสทธของถาดชนด Class A Pan จากแหลงตาง ๆ ทวโลกตามตาราง

โดยทวไปแลวคาสมประสทธของถาดวดการระเหยชนดนจะมคาประมาณ 0.70

ดงน นคา Kpan = 0.7 จงเปนทนยมใชกนแพรหลายในการคานวณปรมาณการระเหยจากอางเกบนา

หนา 70

การคายนา (Transpiration)

ปรมาณนาทงหมดทพชดดผานทางรากเขาไป มเพยงสวนนอยทยงคงอยในเนอเยอของพช นาสวนใหญจะถกพชคายออกมาในรปของไอนาในบรรยากาศ โดยผานทางรพรนเลกๆ ตามผวใบเรยกวา stomata (ปากใบ) กรรมวธดงกลาว เรยกวา การคายนา

การคายนา (Transpiration)

การคายนาเปนกระบวนการทมความสาคญ• เพราะเปนสวนหนงของวฎจกรของนา

ในทางปฏบตและมกถกนาไปใชในการศกษาเกยวกบดลยภาพของลมนา (สมดลนา)

• โดยจะพจารณาการคายนา (Transpiration) รวมเขากบการระเหย (Evaporation)

• เรยกวา การคายนารวมการระเหย (การคายระเหย - Evapotranspiration)

ถงอยางไรกตามจาเปนตองศกษาแตละกรรมวธใหเปนทเขาใจ กอนทจะศกษาเกยวกบการคายระเหยตอไป

หนา 71 หนา 72

กระบวนการคายนาเกดขนไดอยางไร ?

ความแตกตางของคาศกยของนา (water potential) ระหวางนาหลอเลยงทอยในเซลลของรากพชและนาทอยในดนบรเวณรากพชทาใหเกด osmotic pressure ซงนาในดนจะเคลอนตวผานเนอเยอของรากเขาไปในเซลลของรากพช และเคลอนตวตอไปยงใบดวยกระบวนการลาเลยงนา

19

หนา 73


นาทเคลอนทมายงใบน• จะเขาไปอยในชองวางระหวางเซลล (intercellular space)

ทอยภายในใบ

นาในใบจะเคลอนตวตอไปสอากาศ ซงมศกยของนาตากวา • ผานรสโตเมตา (ปากใบ)• ซงเรยกกระบวนการนวา

“การคายนา”

หนา 74


อตราสวนทนาคายออกไปตอจานวนนาทใชในการสงเคราะหแสง

• นนสงมากถง 800 เทา หรอมากกวา

ในขณะทปากใบเปด อากาศจะเคลอนตวเขาสใบทางปากใบ

หนา 75


คลอโรพลาสท (chloroplasts) ทอยภายในใบ

• จะใชพลงงานแสง• เพอทาใหเกดปฏกรยาทาง

เคมระหวาง CO2 จากอากาศและนา (H2O) ทอยในเซลล

เพอทาใหเกดคารโบร-ไฮเดรทสาหรบการเจรญเตบโตของพช เรยกกระบวนการนวา “การสงเคราะหแสง”

หนา 76

กลไกการปดเปดของปากใบ

การปดเปดของปากใบควบคมโดยความเตงของเซลลคม (guard cell) ซงจะตอบสนองตอ

• แสง ปรมาณ CO2 และปรมาณนาทพชไดรบ

ปากใบจะเปดเมอ• ตองการระบายนาออกจากใบ และตองการรบ CO2

• โดยทวไปปากใบจะเปดในเวลากลางวน

ปากใบจะปดเมอ• มการเหยว เพอลดการสญเสยนา

• ไมตองการรบ CO2 เพม

20

หนา 77

แฟคเตอรท มอทธพลตอการคายนา

อณหภม• เนองจากอณหภมยงเพมสงขน จะทาใหการระเหยเกดไดดข น

• โดยทวไปแลวเมออณหภมเพมมากขนปากใบจะเปดมากขนและเปดนานเทาทไมมขอจากดเรองนา

• การเจรญเตบโตของพชโดยปกตจะหยดเมออณหภมลดลงใกล 40 องศาฟาเรนไอท (4 องศาเซลเซยส) และทจดนการคายนาจะเกดขนนอยมาก

หนา 78


แสง• แสงเปนปจจยทสาคญ

ตอการสงเคราะหแสงและการคายนา

• แสงมผลโดยตรงตอการควบคมการปดเปดของปากใบ

• แสงทาใหอณหภมของอากาศสงขน

• ทาใหการระเหยของไอนาเกดไดดข น


ความชนของอากาศ• การคายนามความสมพนธกบความตางระดบของความดนไอ

(vapor pressure gradient = ∆VP) ระหวางอากาศและใบ − คาความดนไอนจะผนแปรตามความชนสมพทธ

• ในสภาพทภายในใบอมตวดวยนา (ความดนไอสง) และอากาศภายนอกมความชนสมพทธระหวางตา (ความดนไอตา) − จงเกดการแพรของไอนาจากใบออกสภายนอก − ทาใหมการคายนาเพมขน

• ในสภาพอากาศทมความชนสมพทธสงกวา− จะมการคายนาลดลง



ปรมาณนาหรอความชนในดน• เมอปรมาณนาในดนลดลง การดดนาของรากกจะลดลง จะทาให

เซลลคมเหยวได ปากใบกจะปดและทาใหการคายนาลดลง• นกวเคราะหบางทานเชอวาการคายนาไมขนกบปรมาณความชน

ในดนจนกวาจานวนความชนจะลดลงถงจดอบเฉาหรอเรยกวา wilting point

• แตบางทานสมมตวาการคายนาจะเปนสดสวนกบจานวนความชนทยงคงอยในดนและพชสามารถนาไปใชได − ปรมาณความชนสงสดทพชสามารถนาไปใชไดหรอเรยกวา available

water = ความแตกตางของปรมาณความชนในดนระหวางจด field capacity และจด wilting point

21

หนา 81


ชนดของพช• อตราการคายนาจะไมขนอยกบชนดของพชกตอเมอ

− มนาในดนเพยงพอและผวดนปกคลมไปดวยหญา − เนองจากการสงเคราะหแสงขนอยกบรงสดวงอาทตยทไดรบ − ดงนนประมาณ 95 เปอรเซนต ของการคายนาในแตละวนจะเกดขนใน

ระหวางชวโมงตอนกลางวน

• ชนดของพชจะเปนแฟคเตอรสาคญตออตราการคายนากตอเมอ− ความชนในดนมจานวนจากด− กลาวคอเมอดนชนบนแหงพชชนดทมรากตนจะไมสามารถดดความชนไป

ใชไดและจะอบเฉา − ในขณะทพชชนดทมรากยาวจงสามารถดดนาไดและสามารถคายนาตอไป

ไดอกจนความชนในดนทชนลก ๆ ลงไปลดลงถงจดอบเฉา (wilting point)

การวดปรมาณการคายนา (Measurement of Transpiration)

เนองจากไมสามารถทจะทาการวดปรมาณการคายนาในพนทจานวนหนงในธรรมชาตได การคานวณหรอวดปรมาณการคายนาจะจากดเฉพาะเกยวกบตวอยางเลกๆ หรอพชไมกตนในหองทดลองเทานน การวดปรมาณการคายนาในหองทดลองอาจกระทาไดดงน

• นากระถางทปลกพชนในภาชนะทปดทกดานไมใหไอนาภายในหนออกไปหรอไมใหนาจากภายนอกเขามาได

• เมอทงไวระยะหนงกทาการวดปรมาณไอนาทเพมขนภายในภาชนะ

• จานวนไอนาทเพมขนในภาชนะดงกลาวกคอปรมาณไอนาทเกดจากการคายนานนเอง

หนา 82

การวดปรมาณการคายนา (Measurement of Transpiration)

การวดปรมาณการคายนาสวนมากใชเครองมอทเรยกวา phytometer ซงประกอบดวย

• ภาชนะบรรจดน• ทาการปลกพชในภาชนะน • ทาการปกคลมดนเพอไมใหความชนในดนทหายไป


การคายระเหย (Evapotranspiration)

ในการศกษาการสมดลทางดานอทกวทยาของลมนาโดยทวไป จะพจารณาการคายนารวมกบการระเหย (ดน + แหลงนา) เปนแฟคเตอรเดยวกน เพอคดเปนปรมาณการระเหยทงหมด สาหรบปรมาณคายนารวมกบการระเหยน เรยกสนๆวา การคายระเหย (Evapotranspiration)

22

หนา 85


ในทางวชาการ การคายระเหยนนจะตางกบการใชนาของพช (consumptive use)

• เนองจากการใชนาของพช = การระเหยทงหมด + การคายนาของพช + ปรมาณนาทใชในการสรางเนอเยอของพชโดยตรง

แตในทางปฏบตแลวความแตกตางกนนแทบไมมความหมายเมอเปรยบเทยบกบความคลาดเคลอนอนเกดจากการวด ดงนนโดยปกตจะพจารณา การคายระเหยและการใชนาของพชเปนเทอมเดยวกน

หนา 86


การวเคราะหคาการใชนาของพช สาหรบใชในการออกแบบระบบการชลประทาน จะมความสมพนธกบ:

• คาการคายระเหยสงสด (potential evapotranspiration, PET)− หมายถง การคายนา รวมการระเหยทเกดขนในกรณทความชนในดนม

ใหกบพชเตมทตลอดเวลา

เมอนาในดนถกใชไปทาใหความชนลดลงเรอยๆ การคายระเหยทเกดขน เรยกวา การคายระเหยจรง (actual evapotranspiration, AET)

• AET มคาตากวา PET• AET จะมคาลดตาลงเรอยๆ จนกระทงถงจดอบเฉา การคาย

ระเหยกจะหยด

หนา 87

ความสมพนธระหวาง AET/PET

ความสมพนธมลกษณะขนอยกบ: ชนดของดน อตราเรวทความชนในดนสามารถเคลอนเขาสบรเวณรากพชซงเปนฟงกชนกบ

capillarity ภายในชองวางของดน หนา 88

การผนแปรของคา PET ตามอายพช

ความสมพนธระหวางเปอรเซนตการคายระเหยสงสดและเปอรเซนตเวลาการเจรญเตบโตของพช สาหรบพชทงอกจากเมลด เจรญเตบโตเตมทและตายภายในฤดการปลก เชน ขาวโพด ขาวฟาง และพชประเภทถว เปนตน

23

หนา 89


การวดหรอการประมาณหาคา AET และ PET กระทาได หลายวธดวยกน

• แตไมมวธใดวธหนงโดยเฉพาะทสามารถนาไปใชไดดในทกๆ วตถประสงค

ในการปฏบตจรง ตองเลอกวธวเคราะหทเหมาะสมกบวตถประสงคของการศกษาวาตองการขอมลการคายระเหยลกษณะใด

• บางกรณตองการใชคาการคายระเหยเฉลยทงลมนา• แตในบางกรณอาจจะสนใจเฉพาะการใชของพชบางชนดในลม

นา เปนตน

การคานวณการคายระเหยเฉลยท งลมนาดวยวธดลยภาพของนา

สมการทใชในการวเคราะหคอสมการตอเนอง

หนา 90

)()( ETOOPIS

OutflowInflowS

g

pirationEvapotransET

OOPISSET g

)( 21

สมมตวา คา s, ปรมาณนาไหลเขา (I, P) และปรมาณการไหลออกจากลมนา (O, Og)สามารถวดได

(P)

(S)

(Og)

(O)

(ET)

หนา 91


ความเชอถอไดในการใชหลกดลยภาพของนาคานวณหาการคายระเหยเฉลยทวลมนข นอยกบชวงเวลาทพจารณา

ตามหลกการแลวการคายระเหยเฉลยรายป• สามารถคานวณอยางเชอถอไดจากผลตางระหวางปรมาณ

นาฝนและนาทาในชวงระยะเวลานานๆ • ทงนเพราะการเปลยนแปลง storage ในชวงระยะเวลานานๆ

หลายปทพจารณาจะไมแตกตางกนมากนก

หนา 92


ความคลาดเคลอนทอาจจะเกดขนไดอาจเนองมาจาก• มขอมลนาฝนและนาทาไมเพยงพอ• หรออาจเกดจากปรมาณนาทไหลเขาและไหลออกจากลมนา

ภายใตผวดน

ดงนนเพอใหคาถกตองยงขน• จงควรมการวดหรอประมาณคาความชนในดน • นาใตดนและ storage ทผวดน • เพอใชประกอบการคานวณการคายระเหยของลมนาดวย

24

หนา 93


ตวอยางการนาวธน ไปใชหาคาการคายระเหยจากลมนาในชวงเวลาสนๆ

6.20”

หนา 94


พจารณาชวงวนท 21 – 29 มถนายน• กาหนดใหชวงเวลานดนมความชนเกอบถงขนอมตว

gOOP

ISET

)(

• I, Og, และ S = 0

OPET ET = 4.60 – 2.37

= 2.23 นว/ 8 วน= 0.28 นว/วน

21 – 29 ม.ย.

หนา 95


ความผดพลาดในการวเคราะหในชวงเวลาสนๆ จะมมาก เพอเพมความถกตองในการคานวณ

• การคานวณควรพจารณาตลอดไปจนถงวนท 16 กรกฎาคม • คาการคายนารวมการระเหยเฉลยคานวณไดเทากบ 0.23 นวตอ

วน= (4.6+3.14+4.15)-(2.37+1.6+3.01) = 4.91 นว /21 วน = 0.23 นว/วน

ผลการวเคราะหจะมความถกตองมากกวา• วธนควรนาไปใชกบลมนาทความลกจากผวดนไปยงนาใตดนมคา

นอย• และปรมาณฝนทตกลงเฉลยสมาเสมอ ตลอดทงป

การคานวณการคายระเหยดวยวธ Field – Plot

เนองจากการใชวธดลยภาพของนาจะมปญหาในเรองการวดคาการซมของนาลงดน

• เนองจากระดบนาใตดนมการเปลยนแปลงตลอดเวลา • จงสงผลใหนาซมลงดนมการเปลยนแปลงดวยเชนกน

วธนเปนการประยกตวธดลยภาพของพลงงานมาใช • เกยวของกบความรอนทเกบไวในนา • จงตองมการหาระดบผวดน เนองจากสงผลถงระดบนาใตดนดวย

หนา 96

25

การคานวณการคายระเหยดวยวธ Field –Plot

วธนสามารถนาไปใชคานวณการคายระเหยของพช และสามารถดดแปลงไปใชกบพชทปลกในพนททสภาพอากาศแหงแลงได การวดปรมาณนาชลประทานทเตมเขาไปในแปลงเพอรกษาความชนในดนใหอยทจด field capacity ตลอดเวลา

• จะลดความคลาดเคลอนอนเกดจากนาทระเหยดวยการซมลงไปในดนชนลางหรอออกจากบรเวณเขตรากพช

วธนจะใหความรเกยวกบการคายระเหยมากยงขน

หนา 97

การคานวณการคายระเหยดวยวธไลซมเตอร

การวดการคายระเหยอาจกระทาดวยการใชภาชนะขนาดใหญบรรจดนซงมชอเรยกตาง ๆ กน

• เชน tanks, evapotranspirometers และ lysimeters

Tanks และ evapotranspirometers• เปนถงสาหรบใสดนทมกนผนกปองกนไมใหนาผานเขาออก

ไลซมเตอร• เปนถงทกนเปนแบบยอมใหนาซมผานเขาออกได • ทงนเพอปองกนความดนเปนลบทกนถงดานใน • การคายระเหยคานวณจากการรกษาสภาพสมดลของนาในถง

หนา 98

lysimeters


การคานวณการคายระเหยสงสดจากขอมลอตนยมวทยา

ในบางครงการวดหรอคานวณการคายระเหยโดยตรงทาไมได

• จงมผเสนอสมการ สาหรบคานวณการคายระเหยจากขอมลอตนยมวทยาททาการวดได

• สตรหรอสมการเหลานมทงสตรงาย ๆ ใชขอมลอตนยมไมกอยาง จนกระทงสตรทยากและใชขอมลอตนยมวทยาหลายอยางในการคานวณ

ในทนจะกลาวเปนตวอยางเฉพาะสตรของ Blaney –Criddle และของ Penman เทานน

26

หนา 101

สมการตางๆ ทใชในการคานวณการคายระเหย

ชอสมการ ขอมลอตนยมทใชในการคานวน

1. สมการทใชขอมลอณหภมเฉลยรายวนของอากาศ

Lowry-Johnson อณหภมในฤดการปลก

Thornthwaite อณหภม

Blaney- Criddle อณหภม เปอรเซนตแสงแดด สมประสทธของพช

2. สมการทใชขอมลอณหภมเฉลยรายวนของอากาศและรงสแสงอาทตย

Jensen- Haise อณหภม รงสแสงอาทตย

Turc อณหภม รงสแสงอาทตย

Grassi อณหภม รงสแสงอาทตย สมประสทธของพช

Stephens-Stewart อณหภม รงสแสงอาทตย

Makkink อณหภม รงสแสงอาทตย

หนา 102

สมการตางๆ ทใชในการคานวณการคายระเหย

ชอสมการ ขอมลอตนยมทใชในการคานวน

3. สมการทใชขอมลอณหภมเฉลยรายวนของอากาศและความชน

Blaney-Morin อณหภม เปอรเซนตแสงแดด ความชนสมพทธ สมประสทธของพช

Hamon อณหภม ความชนทงหมดเปอรเซนตแสงแดด

Hargreaves อณหภม ความชนทงหมดเปอรเซนตแสงแดดสมประสทธของพช

Papadakis อณหภม ความดนไอนาอมตวทอณหภมเฉลยรายวนและ อณหภมตาสดรายวน

4. สมการซบซอน (complex equation)

Penman อณหภม รงสแสงอาทตย ความเรวลม ความชน

Christainsen อณหภม รงสแสงอาทตย ความเรวลม ความชนสมพทธ เปอรเซนตแสงแดด ระดบพนท สมประสทธของพช

Van Bavel อณหภม รงสแสงอาทตย ความเรวลม ความชนสมพทธ

หนา 103

การคานวณการคายระเหยดวยวธ Blaney-Criddle

ในป ค.ศ. 1942 Blaney และ Morin ไดเสนอสมการสาหรบใชคานวณปรมาณการใชนาของพช โดยใชขอมลพนฐานคอ:

• อณหภม ความชนสมพทธ และความยาวของชวโมงกลางวน

แตเนองจากวาในสมยนนมการวดความชนสมพทธกนนอยมาก ในปค.ศ. 1950 Blandy และ Criddle

• จงไดดดแปลงสตรดงกลาวเสยใหม• โดยตดเอาความชนสมพทธออกจากสตรเดม • สตรนภายหลงรจกกนดกวาสตร Blaney และ Criddle

หนา 104

วธ Blaney-Criddle

สมการทใชในการวเคราะหคอ

• U คอ ปรมาณการใชนาของพชตลอดฤดกาลเพาะปลก (นว)• K คอ สมประสทธของพชและความยาวของฤดกาลเพาะปลก

(ดตาราง ข-1)• F คอ แฟคเตอรของการใชนาของพช

เทากบผลรวมของผลคณระหวางอณหภมเฉลย (องศาฟาเรนไฮท) กบเปอรเซนตของชวโมงกลางวนตลอดฤดกาลเพาะปลกในแตละป

• t คอ อณหภมเฉลย (องศาฟาเรนไฮท)• p คอ เปอรเซนตของชวโมงกลางวนของฤดกาลเพาะปลก

100

.ptKKFPETU

27

คาสมประสทธของพชทใชในสตร Blaney-Criddle


วธ Blaney-Criddle

ถาเปนการหาปรมาณการใชนาของพชประจาเดอน นยมใช อกษรตวเลกแทน คอ

• u คอ ปรมาณการใชนารายเดอนของพช (นว)• k คอ สมประสทธของพชเปนรายเดอน• t คอ อณหภมเฉลยประจาเดอน (องศาฟาเรนไฮท)• p คอ เปอรเซนตของชวโมงกลางวนของแตละเดอน

(ดตาราง ข-2)

100

...

ptkfku

เปอรเซนตช วโมงกลางวนสาหรบละตจด 0 ถง 55 องศาเหนอ

หนา 107

ตวอยาง

จงหาปรมาณการใชนาตลอดฤดกาลเพาะปลกของขาวโพด• ซงมอายเกบเกยว 4 เดอน• เรมปลกตงแตเดอนพฤษภาคม และเกบเกยวเดอนสงหาคม • พนทเพาะปลกอยทละตจด 15 องศาเหนอ • อณหภมเฉลยในเดอนพฤษภาคม ถงเดอนสงหาคม มตามลาดบ

ดงน 30.6 29.6 28.9 และ 28.7 องศาเซลเซยส

จากตาราง ข-2 จะหาคา P ได • เมอทราบวาละตจดเทากบ 15 องศาเหนอ

จาก ตาราง ข-1 คาสมประสทธของพช K ตลอดฤดการเพาะปลก (4 เดอน) ของขาวโพดเทากบ 0.75

หนา 108

28

เปอรเซนตช วโมงกลางวนสาหรบละตจด 0 ถง 55 องศาเหนอ

หนา 109

ตวอยาง

หนา 110

เดอน อณหภม (oC) อณหภม (oF) P

พฤษภาคม 30.6 87.1 8.98 7.84

มถนายน 29.6 85.3 8.81 7.51

กรกฎาคม 28.9 84.0 9.04 7.59

สงหาคม 28.7 83.7 8.83 7.39

30.31

)31.30(75.0100

.

pt

KU

100p.t

ดงนนตลอดฤดเพาะปลกขาวโพดจะใชนา 22.73 นว= 22.73 นว

หนา 111

การคานวณการคายระเหย - Penman Method

Penman ไดเสนอสตรซงไดรวมเอาพลงงานทกอใหเกดการระเหยไวดวยกน

พลงงานดงกลาวคอ• พลงงานทไดรบจากดวงอาทตย• และพลงงานทเกดจากการเคลอนทของลม

หนา 112

Penman Method

an

an

an

Ew1wQ

E1QPET

หรอ

EQ1PET

PET คอ การคายนารวมการระเหยสงสด (มม./วน)Ea คอ การระเหยของนาเนองจากการเคลอนทของลม (มม./วน) คอ ความลาดชนของกราฟแสดงความสมพนธระหวางความดนไอนาอมตว

กบอณหภมทอณหภมเฉลยของอากาศ (มม.ของปรอทตอองศาเซลเซยส) คอ psychrometric constantQn คอ รงสสทธจากดวงอาทตย (ความลกของนาทระเหย มม./วน)w คอ คา weighting factor (ตาราง ข-5)

29

หนา 113

Penman Method

Nn90.019.0e0797.056.0T

Nn55.018.0r1QQ

d4

An

ในกรณทไมมการวดรงสสทธจากอาทตย หาไดจากสตร

หนา 114

Penman Method

QA คอ Angot’s value หรอเปนรงสจากอาทตยทสวนบนของชนบรรยากาศไดรบ (มม./วน) (ตาราง ข-3)

r คอ สมประสทธทถกสะทอน (reflection coefficient) ซงมอตราสวนระหวางรงสแสงอาทตยทถกสะทอนกลบไปตอรงสแสงอาทตยทตกลงบนผวของวตถนนเพนแมนใชคา r= 0.05 สาหรบดนเปยกไมมพชปกคลมอยเลย

= 0.20 สาหรบพชทปกคลมเขยวชอมn คอ ระยะเวลาทไดรบแสงอาทตยจรงN คอ ระยะเวลาทมแสงแดดนานทสดทเกดขนไดในชวงเวลานน คอ Stefan-Boltzman constantT4 คอ รงสสะทอนจากวตถทมผวดาสนท (มม./วน) (ตาราง ข-4)ea คอ ความดนไอนาอมตวทอณหภมจดนาคาง (มลลบาร)

(ตาราง ข-6)T คอ absolute temperature ของอากาศ

หนา 115

Penman Method

2daa U016.01ee262.0E

ed คอ ความดนไอนาจรงทอณหภมเฉลยของอากาศ (มลลบาร)= (ความชนสมพทธ) x ea

U2 คอ ความเรวเฉลยของลมทระดบเหนอจากพนดน 2 เมตร (กโลเมตรตอวน)

20.0

Z2

Z2

Z2UU

Zlog2logUU

UZ คอ ความเรวเฉลยของลมทระดบ Z เหนอจากพนดน

ในกรณทไมทราบคา U2

หนา 116

Penman Method

Cc คอ คาความครมของเมฆ (octa) ซงมคาระหวาง 0 - 8

100

C0.2C5.95.74Nn 2

cc

30

หนา 117

ตวอยาง

ใหคานวณการคายระเหยสงสดดวยวธเพนแมนทจงหวดสพรรณบร ละตจด 15 องศาเหนอ มพชคลมดนเขยวชอม จากขอมลดงน

รายการ พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค.

ก. ขอมลรายเดอน

(1) อณหภม - oC 30.6 29.6 28.9 28.7

(2) ความชนสมพทธ - % 69.1 70.2 73.0 75.1

(3) ความครมของเมฆ, Cc 5.7 6.5 6.7 6.9

(4) ความเรวลม, U2 80.41 87.13 88.25 82.62

(5) รงสจากดวงอาทตย, QA – มม/วน (ตาราง ข-3) 15.55 15.48 15.46 15.32

(6) สมประสทธการสะทอน, r 0.20 0.20 0.20 0.20

ตาราง ข-3

หนา 118

หนา 119

ตวอยางรายการ พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค.

ข. คานวณเทอม

(7) 0.637 0.157 0.484 0.448

(8) (1-r) 0.80 0.80 0.80 0.80

(9) 0.530 0.465 0.446 0.426

(10) = (5)(8)(9) 6.59 5.76 5.22 5.22

ค. คานวณเทอม

(11) ความดนไอนา - มลลบาร

(i) ea (ตาราง ข-6) 43.91 41.47 39.82 39.36

(ii) ed = ความชนสมพทธx ea 30.34 29.11 29.07 29.56

(iii) 5.51 5.39 5.39 5.44

(12) (ดตาราง ข-4) 17.15 16.93 16.77 16.72

(13) 0.122 0.131 0.131 0.127

(14) 0.673 0.566 0.548 0.503

(15) = (12)(13)(14) 1.41 1.26 1.17 1.07

Nn90.019.0e0797.056.0T d

4

100

C0.2C5.95.74Nn 2

cc

Nn55.018.0

Nn55.018.0r1QA

Nn90.019.0

de0797.056.0

4Tde

ตาราง ข-6 ความดนไอนาอ มตวทอณหภมจดนาคาง

หนา 120

31


หนา 121

30.6 17.15

หนา 122

รายการ พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค.

ง. คานวณเทอม Qn

(16) = (10)-(15) 5.18 4.50 4.35 4.15

จ. คานวณเทอม

(17) 3.555 3.238 2.816 2.568

(18) 2.286 2.394 2.412 2.322

(19) = (17)(18) 8.127 7.752 6.792 5.963

ฉ. คานวณเทอม

(20) (ดตาราง ข-5) 0.786 0.777 0.771 0.770

(21) (ดตาราง ข-5) 0.214 0.223 0.236 0.231

(22) = (16)(20) 4.07 3.50 3.35 3.20

(23) = (19)(21) 1.74 1.73 1.60 1.38

(24) PET = (22)+(23) มม/วน 5.81 5.23 4.95 4.58

ซม/เดอน 18.01 15.69 15.35 14.20

นว/เดอน 7.09 6.18 6.04 5.59

2U016.01

da ee262.0

an EQPET

/

/

2daa U016.01ee262.0E


หนา 123

30.6 0.786 0.214

Quiz 1

ณ ตนเดอนกรกฎาคม • อางเกบนาแหงหนง มระดบนาอยทระดบ 160 ม.รทก.• มนาไหลเขาอางเกบนาดวยอตราการไหล 2 ลบ.ม./วนาท• มนาไหลออกจากอางเกบนาดวยอตราการไหล 2.5 ลบ.ม./วนาท

ถาในเดอน ก.ค. มฝนตกลงอางเกบนา 200 มม./เดอน ทาใหระดบนาในอางเกบนาลดลง 1 เมตร เมอสนเดอน ก.ค. จงหาปรมาณนาทระเหยไปจากอางเกบนาในเดอน ก.ค.ดงกลาว

• ในหนวย ลานลกบาศกเมตร (ลาน ลบ.ม.)• ไมมปรมาณการรวซมจากอางเกบนา

หนา 124

32

โคงพนท-ระดบ และโคงความจเกบกกของอางเกบนา

หนา 125

024681012

154

156

158

160

162

164

166

168

0 5 10 15 20 25 30 35 40


ระดบ

(ม.รทก.

)




ระดบ ความจอางฯ พนทผวนาสะสม สะสม

(ม. รทก.) (ลาน ลบ.ม.) (ตร. กม.)156 0.000 0.000157 0.107 0.214158 0.536 0.644159 1.411 1.105160 2.893 1.859161 5.322 3.000162 8.819 3.994163 13.528 5.425164 19.713 6.946165 27.447 8.521166 36.627 9.839

หนา 126

Quiz 2

ใหคานวณการคายระเหยสงสดดวยวธเพนแมนทจงหวดสพรรณบร ละตจด 10 องศาเหนอ มพชคลมดนเขยวชอม จากขอมลดงน

รายการ พ.ค. ม.ย.

ก. ขอมลรายเดอน

(1) อณหภม - oC 31.0 29.9

(2) ความชนสมพทธ - % 69.1 70.2

(3) ความครมของเมฆ, Cc 5.7 6.5

(4) ความเรวลม, U2 80.41 87.13

evaporation 4 slides

Documents