Embed Size (px)
Citation preview
[6] Alattar, A. M. Reversible Watermark Using the Difference Expansion of a Generalized Integer Transform. IEEE Transactions on Image Processing, 2004; 13(8): 1147-1156.
[7] Thodi, D.M. and Rodriguez, J.J. Reversible Watermarking by Prediction-Error Expansion. in Proc. IEEE Southwest Symp. Image Anal. Interpretation, Lake Tahoe, CA, 2004; 21-25.
[8] Thodi, D. M. and Rodriguez, J. J. Expansion Embedding Techniques for Reversible Watermarking. IEEE Transactions on Image Processing, 2007; 16(3): 721-730.
[9] สพพต รงเรองศลป. การพฒนาควอารโคดรวมกบลายน าดจตอลเพอซอนขอมล. วทยานพนธวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต, ภาควชาวศวกรรมคอมพวเตอร, จฬาลงกรณมหาวทยาลย, 2554.
[10] Chanon Skawattananon. An Improved Method to Embed Larger Image in QR Code. IEEE International Joint Conference on Computer Science and Software Engineering, 2013; 64-69.
[11] ปรญาทพย แดงม. การอ าพรางขอมลลบดวย Steganography บน QR Code. Journal of Information Science and Technology, 2015; 5(1).
[12] Xuan, G. , Yang, C. , Zhen, Y. , Shi, Y.Q. and Ni, Z. Reversible Data Hiding Based on Wavelet Spread Spectrum. IEEE 6th Workshop on Multimedia Signal Processing, Siena, Italy, 2004 ; 211-213.
[13] Sachnev, V., Kim, H. J., Nam, J., Suresh, S. and Shi, Y.-Q. Reversible Watermarking Algorithm Using Sorting and Prediction. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2009; 19(7): 989-999.
[14] Nayuki Project. QR Code generator library. 2560, [ระบบออนไลน], แหลงทมา: https://www.nayuki .io/page/qr-code-generator-library.
[15] Ni, Z. , Shi, Y.Q. , Ansari, N. , Su, W. , Sun, Q. and Lin, X. Robust Lossless Image Data Hiding. IEEE International Conference on Multimedia and Expo, 2004; 3: 2199-2202.
แบบจาลอง EPANET ระบบโครงขายทอประปา การประปาสวนภมภาคสาขาพจตร
Water Distribution Network Model of EPANET, Provincial Waterworks Authority,
Phichit Branch Office
สปปนนท กงกา*,1 อดชย พรพรหมนทร2 และ สรชย ลปวฒนาการ3
Sippanon Kingkum*, 1, Adichai Pornprommin2 and Surachai Lipiwattanakarn3 1 สานกออกแบบวศวกรรมและสถาปตยกรรม กรมชลประทาน
811 ถนนสามเสน แขวงถนนนครไชยศร เขตดสต กรงเทพฯ 10300 2, 3 ภาควชาวศวกรรมทรพยากรนา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร
50 ถนนพหลโยธน แขวงลาดยาว เขตจตจกร กรงเทพฯ 10900 *Royal Irrigation Department (Engineering and Architectural Design)
811 Samsen road Nakhon chaisi, Dusit, Bangkok 10300 *E-mail [email protected]
บทคดยอ
การประปาสวนภมภาคสาขาพจตร (แมขาย) เปนอกสาขาหนงทประสบกบปญหาแรงดนน าทใหบรการตากวา
เกณฑทกาหนด กลาวคอมแรงดนน าตาในชวงเวลาทมความตองการใชน าสงสด (On Peak : 07.00 น.) ตากวา 7 เมตร
แตกลบมแรงดนน าสงเกนในชวงเวลาทมความตองการใชน าตาสด (Off Peak : 03.00 น.) จงเปนสาเหตหนงททาใหเกด
น าสญเสยสงตามมา เนองจากแรงดนน าจายจากตนทางในปจจบนไมสอดคลองกบรปแบบความตองการใชน าของผใชน า
และขนาดของเสนทอในบางพนทมขนาดเลกไมเหมาะสม ดงนนการบรหารจดการแรงดนน าในพนทจงเปนวธการหนงท
สามารถชวยแกปญหาดงกลาว การศกษานไดเลอกใชแบบจาลองทางคณตศาสตร EPANET 2.0 เพอจาลองโครงขายระบบ
ทอประปา เนองจากพนทศกษามจานวนผใชน ามากและมโครงขายทอประปาขนาดใหญ ทาใหการวเคราะหดวย
ประสบการณอาจไมสามารถแกไขปญหาไดทงหมด มขนตอนการศกษาโดยทาการรวมรวมขอมลแรงดนน าจากภาคสนาม
ทงหมด 11 จด และปรมาณน าจายทงหมด 12 จด ซงผลการสอบเทยบทไดจากแบบจาลองเปรยบเทยบกบขอมลจาก
ภาคสนามนนมคาความแตกตางของแรงดนน าเฉลย 0.16 เมตร คดเปนคาความคลาดเคลอน 1.19 เปอรเซนต การศกษาม
วตถประสงคใหทงพนทศกษาไดรบแรงดนน าไมนอยกวา 7 เมตร ทกชวงเวลา และในขณะเดยวกนกสามารถลดแรงดน
สวนเกนในชวงเวลาทมความตองการใชน าตา ผลการศกษาแสดงใหเหนวาสามารถลดแรงดนน าเฉลยตนทางจากเดม 16.80 เมตร เหลอ 13.79 เมตร และสงผลใหปรมาณนาจายเฉลยตนทางจากเดม 552.88 ลกบาศกเมตรตอชวโมง เหลอ 505.71 ลกบาศกเมตรตอชวโมง ลดลง 47.17 ลกบาศกเมตรตอชวโมง หรอคดเปน 5.59 % โดยทแรงดนน าทงพนทศกษายงคง ไมนอยกวา 7 เมตร ทกชวงเวลา และจากการศกษาความเชอถอไดทางชลศาสตร (Reliability) ของระบบโครงขายทอ
พบวาเมอนาเอาทฤษฎคาดชนความยดหยน (Resilience Index, Ir ) มาประยกตใชในการตรวจสอบระบบโครงขายทอ
นน คา Ir ซงควรมคาอยระหวาง 0-1 แตในการศกษานกลบไดคาตดลบในบางชวงเวลา เนองจากปจจบนในพนทเฝาระวง
92
96936 วารสารวศวกรรมศาสตร
ม ห า ว ท ย า ล ย เ ช ย ง ใ ห ม
93 Received 6 June 2017Revised 11 October 2017
Accepted 17 October 2017
(DMA) บางพนทผใชน าไดรบแรงดนน าตากวาคาทยอมรบไดจานวนมาก ยงไปกวานนใน DMAs 04 และ 06 ทอยไกล
ทสด พบวา คา Ir ในบางชวงเวลามคามากกวา 1 ซงแสดงวากาลงน าทงหมดทจดนาเขา DMA นนไมเพยงพออยางรนแรง
ดงนนในการศกษานจงทาการเลอกใชวธคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา (I5) ซงไดผลจากการวจยพบวาคา I5
ตาสดทผใชน าไดรบในกรณหลงทาการศกษามคาสงกวาในกรณกอนทาการศกษา โดยทในกรณกอนทาการศกษามคา I5 ตา
กวา 1 และในกรณหลงทาการศกษานนใหคาสงกวา 1 ทก DMA ตลอดทกชวงเวลา ดงนนจงสรปไดวากาลงทผใชน าไดรบ
นนมคาสงกวากาลงทผใชน าควรจะไดรบ (Pext>Pmin, ext ) ซงสอถงปรมาณและแรงดนน าทผใชน าไดรบจากระบบโครงขาย
ทอนนมความเพยงพอตอความตองการใชน า
ABSTRACT
Provincial Waterworks Authority, Phichit Branch Office (PWAP), is undergoing supplied water pressure problem, where water pressure is lower than the specified criteria. Water pressure is lower than 7 m when water demand is highest (at 07.00 am). However, when water demand is lowest (at 03.00 am), water pressure is too high, and that causes high water losses. The reasons are that water pressure at the source does not relate to water demand, and pipe sizes used in some locations are too small. Therefore, a new water pressure management is proposed to solve the problem. This study uses the mathematical model, called EPANET 2.0, to simulate the PWAP network. We collects water pressure data from 11 locations and supplied water quantities from 12 locations. Assessed data from the model are compared with the field data. It is found that there is 0.16 m difference in average water pressure all the time (1.19% variation). The objective of this study is to maintain at least 7-meter water pressure all the time in the studied area while excess water pressure can be reduced when water demand is low. The result shows that water pressure can be reduced from 16.80 m to 13.79 m. Therefore, the average supplied water is reduced from 552.88 cu.m/hr to 505.71 cu.m/hr, in which water losses reduce 47.17 cu.m/hr or 5.59% reduction. At the same time, water pressure in the study area can maintain at 7 meter for all time. To study the hydraulic reliability of pipe networks, first we applied the Resilience Index Ir, of which the value should range between 0 and 1, but it turns out to have negative values at some time intervals in this study because at present many customers in some district metered areas (DMAs) receive water pressure lower than the minimum required level. Moreover, in DMAs 04 and 06 locate farthest, the value of Ir is higher than 1, meaning that the total water power at inlets of DMAs is severely insufficient. Thus, in this study, the Standards Compliance (I5) is selected. The results of this research show that the lowest value of I5 for water users increases when our new water pressure management is applied. The values of I5 for the present management are lower than 1 in some DMAs, but they are higher than 1 for all DMAs after applying the new management. In conclusion, by using our new management, water powers received by water users are higher than the threshold (Pext > Pmin,ext ). This implies that water users receive both sufficient flow and pressure that meet their demand. 1. บทนา
ปจจบน การประปาสวนภมภาค (กปภ.) ไดนาเอา
ระบบพนทเฝาระวง (District Metering Area, DMA)
มาใชกนอยางแพรหลายรวมทง กปภ. สาขาพจตร ในพนท
ใหบรการแมขาย ซงถอเปนสาขาลาดบตนๆ ทไดเลอกเอา
ระบบ DMA มาออกแบบและตดตง เนองจากเปนสาขาทม
จานวนผใชน ามากและมโครงขายทอประปาขนาดใหญ จง
มการสบจายน าในปรมาณสงตามมา ดงนนการนาเอาระบบ
DMA มาใชยอมทาใหเกดการเปลยนแปลงของแรงดนน า
ในพนทไปจากเดม โดยเฉพาะในชวงเวลาทมความตองการ
ใชน าสง เนองจากการออกแบบระบบ DMA ของ กปภ.
สาขาพจตรนน ทก DMA ใหมน าเขาโซน (Inlet) ไดเพยง
ทางเดยว หากเสนทอททาหนาทเปนตวสงน าเขาโซนน นม
ขนาดทอหรอตาแหนงตดต งทไมเหมาะสม หรอมแรงดน
น าทไมสอดคลองกบความตองการใชน ายอมสงผลตอ
แรงดนน าในพนท ดงน นเพอเปนการปรบปรงระบบจาย
น าประปาในพนทให มประสทธ ร ป เหมาะสม และ
สอดคลองกบความตองการใชน า ตลอดจนเปนการควบคม
ส.กงก�ำ อ.พรพรหมนทร และ ส.ลปวฒนำกำร
94
(DMA) บางพนทผใชน าไดรบแรงดนน าตากวาคาทยอมรบไดจานวนมาก ยงไปกวานนใน DMAs 04 และ 06 ทอยไกล
ทสด พบวา คา Ir ในบางชวงเวลามคามากกวา 1 ซงแสดงวากาลงน าทงหมดทจดนาเขา DMA นนไมเพยงพออยางรนแรง
ดงนนในการศกษานจงทาการเลอกใชวธคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา (I5) ซงไดผลจากการวจยพบวาคา I5
ตาสดทผใชน าไดรบในกรณหลงทาการศกษามคาสงกวาในกรณกอนทาการศกษา โดยทในกรณกอนทาการศกษามคา I5 ตา
กวา 1 และในกรณหลงทาการศกษานนใหคาสงกวา 1 ทก DMA ตลอดทกชวงเวลา ดงนนจงสรปไดวากาลงทผใชน าไดรบ
นนมคาสงกวากาลงทผใชน าควรจะไดรบ (Pext>Pmin, ext ) ซงสอถงปรมาณและแรงดนน าทผใชน าไดรบจากระบบโครงขาย
ทอนนมความเพยงพอตอความตองการใชน า
ABSTRACT
Provincial Waterworks Authority, Phichit Branch Office (PWAP), is undergoing supplied water pressure problem, where water pressure is lower than the specified criteria. Water pressure is lower than 7 m when water demand is highest (at 07.00 am). However, when water demand is lowest (at 03.00 am), water pressure is too high, and that causes high water losses. The reasons are that water pressure at the source does not relate to water demand, and pipe sizes used in some locations are too small. Therefore, a new water pressure management is proposed to solve the problem. This study uses the mathematical model, called EPANET 2.0, to simulate the PWAP network. We collects water pressure data from 11 locations and supplied water quantities from 12 locations. Assessed data from the model are compared with the field data. It is found that there is 0.16 m difference in average water pressure all the time (1.19% variation). The objective of this study is to maintain at least 7-meter water pressure all the time in the studied area while excess water pressure can be reduced when water demand is low. The result shows that water pressure can be reduced from 16.80 m to 13.79 m. Therefore, the average supplied water is reduced from 552.88 cu.m/hr to 505.71 cu.m/hr, in which water losses reduce 47.17 cu.m/hr or 5.59% reduction. At the same time, water pressure in the study area can maintain at 7 meter for all time. To study the hydraulic reliability of pipe networks, first we applied the Resilience Index Ir, of which the value should range between 0 and 1, but it turns out to have negative values at some time intervals in this study because at present many customers in some district metered areas (DMAs) receive water pressure lower than the minimum required level. Moreover, in DMAs 04 and 06 locate farthest, the value of Ir is higher than 1, meaning that the total water power at inlets of DMAs is severely insufficient. Thus, in this study, the Standards Compliance (I5) is selected. The results of this research show that the lowest value of I5 for water users increases when our new water pressure management is applied. The values of I5 for the present management are lower than 1 in some DMAs, but they are higher than 1 for all DMAs after applying the new management. In conclusion, by using our new management, water powers received by water users are higher than the threshold (Pext > Pmin,ext ). This implies that water users receive both sufficient flow and pressure that meet their demand. 1. บทนา
ปจจบน การประปาสวนภมภาค (กปภ.) ไดนาเอา
ระบบพนทเฝาระวง (District Metering Area, DMA)
มาใชกนอยางแพรหลายรวมทง กปภ. สาขาพจตร ในพนท
ใหบรการแมขาย ซงถอเปนสาขาลาดบตนๆ ทไดเลอกเอา
ระบบ DMA มาออกแบบและตดตง เนองจากเปนสาขาทม
จานวนผใชน ามากและมโครงขายทอประปาขนาดใหญ จง
มการสบจายน าในปรมาณสงตามมา ดงนนการนาเอาระบบ
DMA มาใชยอมทาใหเกดการเปลยนแปลงของแรงดนน า
ในพนทไปจากเดม โดยเฉพาะในชวงเวลาทมความตองการ
ใชน าสง เนองจากการออกแบบระบบ DMA ของ กปภ.
สาขาพจตรนน ทก DMA ใหมน าเขาโซน (Inlet) ไดเพยง
ทางเดยว หากเสนทอททาหนาทเปนตวสงน าเขาโซนน นม
ขนาดทอหรอตาแหนงตดต งทไมเหมาะสม หรอมแรงดน
น าทไมสอดคลองกบความตองการใชน ายอมสงผลตอ
แรงดนน าในพนท ดงน นเพอเปนการปรบปรงระบบจาย
น าประปาในพนทให มประสทธ ร ป เหมาะสม และ
สอดคลองกบความตองการใชน า ตลอดจนเปนการควบคม
น าสญเสยอกทางหนง การวเคราะหระบบทอเพอปรบปรง
การจายน าโดยใชแบบจาลองทางคณตศาสตร EPANET
2.0 [1] จงเปนอกแนวทางหนงทจะชวยเพมประสทธภาพ
ในการบรหารจดการดงกลาว [2-3]
2. พนทศกษา
กปภ. สาขาพจตร มพนทใหบรการทงสน 39.07
ตารางกโลเมตร แบงพนทจายน าออกเปน 1 แมขาย และอก
6 หนวยบรการ ตามรปท 1
รปท1 แผนผงแสดงพนทจายน าทงหมด 11 DMA
(แมขาย)
โดยการศกษานไดเลอกเฉพาะพนทแมขายเทาน น
ซ ง ม พนท รบผดชอบท งหมด 12.02 ตารางกโลเมตร
ภมประเทศมลกษณะเปนทราบ จานวนผใชน ารวมท งสน
12,913 ราย โดยแยกออกเปน 3 ประเภท ไดแก 1) ทอย
อาศยและอนๆ จานวน 10,079 ราย 2) ประเภทราชการ
และธรกจขนาดเลก จานวน 2,278 ราย และ 3) ประเภท
รฐวสาหกจ อตสาหกรรมและธรกจขนาดใหญ จานวน
556 ราย ทอประปามต งแ ต 100-500 มล ล เมต ร
ประกอบดวย 1) ทอประธานยาว 3 กโลเมตร 2) ทอจาย
นายาว 180 กโลเมตร และ 3) ทอบรการยาว 26 กโลเมตร
มปรมาณการสบจาย 13,269 ลกบาศกเมตรตอวน หรอ
เฉลย 552.88 ลกบาศกเมตรตอชวโมง โดยใชแหลงน าดบ
ในการผลตน าประปาจากแมน านาน จายโดยใชระบบแรง
โนมถวง (Gravity) มถงสงขนาดความจ 500 ลกบาศก
เมตร จานวน 1 ลก และแบงพนทออกเปนโซนจายน า
ทงหมดจานวน 11 DMA
3. ขนตอนและวธการศกษา
3.1 วเคราะหสมดลนา (Water Balance)
โดยทาการรวบรวมขอมลปรมาณน าทไหลเขาและ
ออกจากพนทแตละโซนเพอทาการวเคราะหหาสมดลน า
ตามตารางท 1 ซงพนทแตละ DMA นนมความสมพนธ
กน ตามรปท 2
ตารางท 1 จานวนผใชน าและปรมาณน าเขาเฉลย (Inlet)
ขอมลเดอนกนยายน 2558
DMAผใชน า ปรมาณน าเขาเฉลย (Inlet)
(ราย) (ลบ.ม./ชม.)
DMA01 920 36.45
DMA02 906 42.62
DMA03 1,734 76.29
DMA04 1,056 30.04
DMA05 1,254 45.98
DMA06 499 11.08
DMA07 2,659 111.53
DMA08 1,092 57.69
DMA09 1,282 61.49
DMA10 327 11.13
DMA11 1,184 63.68
ทอ
ประธาน- 4.89
รวม 12,913 552.87
94 95
96
รปท 2 ไดอะแกรมระบบสบจายนาเขาแตละ DMA
3.2 จดทาแบบจาลองทางคณตศาสตร EPANET 2.0
ประกอบดวย 4 ขนตอน ตามรปท 3
รปท 3 ขนตอนและวธการสรางแบบจาลอง
3.3 ความเชอถอไดทางชลศาสตร (Reliability)
ความเชอถอได (Reliability) ของระบบสบจายน า
ในระบบโครงขายทอเปนหนงในเปาหมายสาคญทสด
ของระบบประปา Walski (2000a) ไดกลาววา วธการ
เพมความเชอถอไดในการดาเนนการของระบบวธหนง คอ
การเพมปรมาณน าเกบกกสารองสาหรบกรณฉกเฉน เชน
เหตการณทอหลกแตกรว ไฟไหม เปนตน ซงมความสาคญ
เชนเดยวกบการดาเนนการเพอลดคาใชจายดานพลงงาน
และการดาเนนการเพอกระจายน าใหไดคณภาพน าทด
การตรวจสอบความเชอถอไดของโครงขายทอน นมวธ
หนงทไดรบความนยมคอ การใชคาดชนความยดหยน
Resilience index, Ir เสนอโดย Todini (2000) เ ปน
ตวแทนในการตรวจสอบ โดยโครงขายทอนนมกออกแบบ
เปนระบบลป (Loop) เ พอ เ พมความเ ชอ ถอไ ดทา ง
ชลศาสตรและมน าพรอมตลอดเวลา แมในชวงเกด
เหตการณทอแตก โครงขายทอถกออกแบบใหสงน าไปยง
ผใชน า ตามความตองการใชน าและไดรบแรงดนทไมนอย
กวาเกณฑข นต าทออกแบบไว กรณมการเปลยนความ
ตองการใชน า เ นองจากทอแตกรว อตราการไหลจะ
เปลยนไปจากเดมและการสญเสยพลงงานภายในโครงขาย
จะเพมขน สงนอาจทาใหไมสามารถสงน าทอตราการไหล
ทตองการภายใตเ งอนไขแรงดนข นต าสดได การเพม
พลงงานใหแตละ node หรอบพ จงเปนแนวทางหนงท
สามารถแกไขปญหา โดยพลงงานทเพมขนจะคอยๆ สลาย
ภายในโครงขายทอ เมอเกดทอแตกรว ซงแนวคดดงกลาว
น Todini (2000) ไดนาเสนอเพอแสดงความยดหยน (Ir)
ของโครงขายทอแบบลป แมวาแนวคดดงกลาวไมได
พจารณาคาทางสถตของการแตกรว แตคาดชนทสงขนจะ
แสดงถงความเ ชอถอไดของโครงขายทมากขน เ มอ
กาหนดให กาลงทเขาระบบทงหมด (Ptot) ณ จดจายนาเขา
ระบบ โดยให Qk และ Hk คอ อตราการไหลและ Head
พลงงานตามลาดบ ณ จดจายน าท k โดย nk คอ จานวนจด
จายนา [4-5] โดยสามารถเขยนไดดงสมการ (1)
∑=
=kn
kkktot HQP
1γ
(1)γ คอ น าหนกจาเพาะของนา
กาลงในระบบทงหมดมาจากกาลง 2 สวน ตามสมการ (2)
exttot PPP += int (2)Pint คอ กาลงทสลายภายในระบบทอ
Pext คอ กาลงทสงไปถงผใชน าซงสมพนธกบอตรา
การไหล qi และเฮดพลงงาน hi ณ จดผใชน าท i โดย
สามารถ Pext ตามสมการ (3)
ส.กงกา อ.พรพรหมนทร และ ส.ลปวฒนาการ
96
รปท 2 ไดอะแกรมระบบสบจายนาเขาแตละ DMA
3.2 จดทาแบบจาลองทางคณตศาสตร EPANET 2.0
ประกอบดวย 4 ขนตอน ตามรปท 3
รปท 3 ขนตอนและวธการสรางแบบจาลอง
3.3 ความเชอถอไดทางชลศาสตร (Reliability)
ความเชอถอได (Reliability) ของระบบสบจายน า
ในระบบโครงขายทอเปนหนงในเปาหมายสาคญทสด
ของระบบประปา Walski (2000a) ไดกลาววา วธการ
เพมความเชอถอไดในการดาเนนการของระบบวธหนง คอ
การเพมปรมาณน าเกบกกสารองสาหรบกรณฉกเฉน เชน
เหตการณทอหลกแตกรว ไฟไหม เปนตน ซงมความสาคญ
เชนเดยวกบการดาเนนการเพอลดคาใชจายดานพลงงาน
และการดาเนนการเพอกระจายน าใหไดคณภาพน าทด
การตรวจสอบความเชอถอไดของโครงขายทอน นมวธ
หนงทไดรบความนยมคอ การใชคาดชนความยดหยน
Resilience index, Ir เสนอโดย Todini (2000) เ ปน
ตวแทนในการตรวจสอบ โดยโครงขายทอนนมกออกแบบ
เปนระบบลป (Loop) เ พอ เ พมความเ ชอ ถอไ ดทา ง
ชลศาสตรและมน าพรอมตลอดเวลา แมในชวงเกด
เหตการณทอแตก โครงขายทอถกออกแบบใหสงน าไปยง
ผใชน า ตามความตองการใชน าและไดรบแรงดนทไมนอย
กวาเกณฑข นต าทออกแบบไว กรณมการเปลยนความ
ตองการใชน า เ นองจากทอแตกรว อตราการไหลจะ
เปลยนไปจากเดมและการสญเสยพลงงานภายในโครงขาย
จะเพมขน สงนอาจทาใหไมสามารถสงน าทอตราการไหล
ทตองการภายใตเ งอนไขแรงดนข นต าสดได การเพม
พลงงานใหแตละ node หรอบพ จงเปนแนวทางหนงท
สามารถแกไขปญหา โดยพลงงานทเพมขนจะคอยๆ สลาย
ภายในโครงขายทอ เมอเกดทอแตกรว ซงแนวคดดงกลาว
น Todini (2000) ไดนาเสนอเพอแสดงความยดหยน (Ir)
ของโครงขายทอแบบลป แมวาแนวคดดงกลาวไมได
พจารณาคาทางสถตของการแตกรว แตคาดชนทสงขนจะ
แสดงถงความเ ชอถอไดของโครงขายทมากขน เ มอ
กาหนดให กาลงทเขาระบบทงหมด (Ptot) ณ จดจายนาเขา
ระบบ โดยให Qk และ Hk คอ อตราการไหลและ Head
พลงงานตามลาดบ ณ จดจายน าท k โดย nk คอ จานวนจด
จายนา [4-5] โดยสามารถเขยนไดดงสมการ (1)
∑=
=kn
kkktot HQP
1γ
(1)γ คอ น าหนกจาเพาะของนา
กาลงในระบบทงหมดมาจากกาลง 2 สวน ตามสมการ (2)
exttot PPP += int (2)Pint คอ กาลงทสลายภายในระบบทอ
Pext คอ กาลงทสงไปถงผใชน าซงสมพนธกบอตรา
การไหล qi และเฮดพลงงาน hi ณ จดผใชน าท i โดย
สามารถ Pext ตามสมการ (3)
∑=
=in
iiiext hqP
1γ
(3) โดยทวไปเฮดพลงงานทผใชน าไดรบ hi มกจะสงกวาเฮด
ขนตาสดตามมาตรฐาน hmin,i โดยสมมตใหอตราการไหล
ยงคงไดตามเดม qi ดงนนเราจะสามารถหากาลงสงสดท
สามารถสลายภายในระบบทอไดโดยผใชน ายงคงไดรบ
เฮดขนตา Pmax,int ดงน ตามสมการ (4)
∑=
−=in
iiitot hqPP
1min,intmax, γ
(4)
ดชนความยดหยน Ir เปนการทาใหเปนบรรทดฐานของ
กาลงทสลายภายในระบบทอ สามารถเขยนสมการตาม (5)
−=
max,int
int1P
PIr
(5)
จากสมการ (5) แสดงใหเหนวา เมอคา Ir สงจะหมายถง
ก าลงทสลายภายในระบบทอสมพทธนอยและสอวาม
ความเชอถอไดทางชลศาสตรสง
4. ผลการศกษา 4.1 การสรางแบบจาลองโครงขายระบบทอประปา
แบบจาลองโครงขาย ประกอบดวย 3 สวนดงน คอ
1) บพ (Node) มจานวนทงหมด 25,782 บพ 2) เสนทอ
(Pipe) มจานวนทงหมด 12,963 เสนทอ และ 3) แหลง
นา (Reservoir) มจานวนทงหมด 1 แหง โดยมเงอนไขขอบเขตของแบบจาลอง ณ จดน าเขา
ระบบไดใชแรงดนน าจากคาตรวจวด และใชคาอตราการ
ไหลทตรวจวดไดเปนคาใชสอบเทยบ ขณะทจดอนๆ
รวมท งจดผ ใชน าไดก าหนดดวยความตองการใชน า
เ นองจากแบบจาลองระบบทอน น เ ปนแบบ steady
extended period simulation เ ง อ น ไ ข ต ง ตน จ ง ไ ม
จาเปนเพราะผลลพธทไดแตละชวงเวลาเปนคาทลเขาส
quasi-steady state 4.2 การสอบเทยบแบบจาลองโครงขายระบบทอ
การศกษานไดสอบเทยบแบบจาลองเปน 2 สวน คอ
สวนแรก ทาการสอบเทยบอตราการไหลเพอใหปรมาณน า
จายในแบบจาลอง (Computed) กบขอมลจากภาคสนาม
(Observed) มคาเทากนหรอใกลเคยงกนมากทสด โดย
พจารณาจากปรมาณน าจาหนายรวมกบปรมาณน าสญเสย
ของแตละโซน DMA ไดผลตามรปท 4 โดยนาสญเสยใน
แบบจาลองนประยกต ดงสมการท (6) N
leak CPQ = (6)
กาหนดให Qleak หมายถง อตราน ารว,C หมายถง
Emitter Coefficient,P หมายถง Pressure ท Junction
นนๆ, และ N หมายถง Emitter Exponent การศกษาน สมมตใหน าสญเสยทเกดขนทงหมดเปน
น าสญเสยจรง (Real losses) เนองจากทอรวและแปรผน
กบแรงดนตามสมการ (1) โดยใชคายกกาลง N = 1 สวนทสอง ทาการสอบเทยบแรงดนน า โดยการ
ปรบแกรปแบบการใชน า (Demand Pattern) เพอให
แรงดนน าในแบบจาลอง (Computed) มความสอดคลอง
ห ร อ ใ ก ล เ ค ย ง กบ ขอ ม ล แ ร ง ดน น า จ า ก ภ า ค ส น า ม
(Observed) ตามรปท 5 ผลทได คอ คาแรงดนน าเฉลย
รายชวโมงทงหมด 11 จด จากแบบจาลองเทากบ 13.26
เมตร และแรงดนเฉลยรายชวโมงจากภาคสนามเทากบ
13.42 เมตร ดงน นคาความแตกตางของแรงดนเฉลย
เทากบ 0.16 เมตร คดเปนคาความคลาดเคลอน 1.19 %
96 97
96
รปท 4 สอบเทยบปรมาณนาจายแบบจาลอง
(Computed) กบขอมลจากภาคสนาม (Observed)
รปท 5 สอบเทยบแรงดนน าสถาน P-PC03 ของ
DMA03ในแบบจาลองกบขอมลจากภาคสนาม
4.3 ปญหาและสรปปญหากบการประยกตใชแบบจาลอง
ในการบรหารจดการ
4.3.1 ปญหาและสรปปญหา
กปภ. สาขาพจตร ประสบกบปญหาแรงดนน าต า
โดยเฉพาะอยางยงในชวงเวลาทมความตองการใชน าสงสด
(On Peak) มแรงดนน าตากวา 7 เมตร สาเหตจากทอทใช
อยในปจจบนมขนาดเลกเกนไป และตาแหนงน าเขาโซน
(Inlet) อยในตาแหนง ทมแรงดนน าต า ประกอบกบ
แรงดนน าไมสอดคลองกบรปแบบความตองการใชน า โดย
ทตนทางจายน าดวยแรงดนเฉลยคงทเทากบ 16.80 เมตร
โดยไมมการควบคมแรงดนน าเปนชวงเวลา ทาใหใน
ชวงเวลาทมความตองการใชน าตาสด (Off Peak) ทเวลา
03.00 น. แรงดนน าในพนท มคาสงเกนซงมแรงดนน า
เฉลยท ง พนทศกษาเทากบ 14.72 เมตร ตามรปท 6
จงสงผลใหมปรมาณนาจายสงและเกดนาสญเสยสงตามมา
รปท 6 แรงดนน าในพนทศกษาในชวงเวลา Off Peak
(03.00 น.)
การสญเสยแรงดน (head loss) เปนอกปญหาทเกด
ขนกบพนท ซงอย ห างไกลจากแหลงจายน าตนทา ง
ประกอบกบทอเดมมขนาดเลกไมเหมาะสม สงผลให
แรงดนน าในชวงเวลาททมความตองการใชน าสงสด
(On Peak) ทเวลา 07.00 น. มคาแรงน าเฉลยท ง พนท
ศกษาเทากบ 8.54 เมตร แตหากพจารณาในสวนของพนท
5 DMA ท รบผลกระทบประกอบไปดวย DMA03,
DMA04, DMA05, DMA06 แ ล ะ DMA08 น น
ในชวงเวลาทมความตองการใชน าสงสดมคาแรงดนเฉลย
เพยง 5.62 เมตร ซงตากวาแรงดนน าทกาหนดไวท 7 เมตร
ตามรปท 7 (สมมตใหเปนแรงดนขนตาทเหมาะสาหรบ
บานพกอาศย 2 ชน)
ส.กงกา อ.พรพรหมนทร และ ส.ลปวฒนาการ
98
รปท 4 สอบเทยบปรมาณนาจายแบบจาลอง
(Computed) กบขอมลจากภาคสนาม (Observed)
รปท 5 สอบเทยบแรงดนน าสถาน P-PC03 ของ
DMA03ในแบบจาลองกบขอมลจากภาคสนาม
4.3 ปญหาและสรปปญหากบการประยกตใชแบบจาลอง
ในการบรหารจดการ
4.3.1 ปญหาและสรปปญหา
กปภ. สาขาพจตร ประสบกบปญหาแรงดนน าต า
โดยเฉพาะอยางยงในชวงเวลาทมความตองการใชน าสงสด
(On Peak) มแรงดนน าตากวา 7 เมตร สาเหตจากทอทใช
อยในปจจบนมขนาดเลกเกนไป และตาแหนงน าเขาโซน
(Inlet) อยในตาแหนง ทมแรงดนน าต า ประกอบกบ
แรงดนน าไมสอดคลองกบรปแบบความตองการใชน า โดย
ทตนทางจายน าดวยแรงดนเฉลยคงทเทากบ 16.80 เมตร
โดยไมมการควบคมแรงดนน าเปนชวงเวลา ทาใหใน
ชวงเวลาทมความตองการใชน าตาสด (Off Peak) ทเวลา
03.00 น. แรงดนน าในพนท มคาสงเกนซงมแรงดนน า
เฉลยท ง พนทศกษาเทากบ 14.72 เมตร ตามรปท 6
จงสงผลใหมปรมาณนาจายสงและเกดนาสญเสยสงตามมา
รปท 6 แรงดนน าในพนทศกษาในชวงเวลา Off Peak
(03.00 น.)
การสญเสยแรงดน (head loss) เปนอกปญหาทเกด
ขนกบพนท ซงอย ห างไกลจากแหลงจายน าตนทา ง
ประกอบกบทอเดมมขนาดเลกไมเหมาะสม สงผลให
แรงดนน าในชวงเวลาททมความตองการใชน าสงสด
(On Peak) ทเวลา 07.00 น. มคาแรงน าเฉลยท ง พนท
ศกษาเทากบ 8.54 เมตร แตหากพจารณาในสวนของพนท
5 DMA ท รบผลกระทบประกอบไปดวย DMA03,
DMA04, DMA05, DMA06 แ ล ะ DMA08 น น
ในชวงเวลาทมความตองการใชน าสงสดมคาแรงดนเฉลย
เพยง 5.62 เมตร ซงตากวาแรงดนน าทกาหนดไวท 7 เมตร
ตามรปท 7 (สมมตใหเปนแรงดนขนตาทเหมาะสาหรบ
บานพกอาศย 2 ชน)
รปท 7 แรงดนน าในพนทศกษาในชวงเวลา On Peak
(07.00 น.)
4.3.2 การประยกตใชแบบจาลองในกรณศกษา
- เปลยนขนาดทอเดม PVC 200 มลลเมตร เปนทอ
ใหม PVC 250 มลลเมตร ระยะความยาวรวม 1,200
เมตร ทาใหแรงดนน าในพนท DMA06 แรงดนน าเฉลย
สงขน จากเดม 9.64 เมตร เพมเปน 11.03 เมตร ตาแหนง
(1) ตามรปท 8
- เปลยนขนาดทอเดม PVC 200 มลลเมตร เปนทอ
ใหม PVC 300 มลลเมตร ระยะความยาวรวม 100 เมตร
เพอลดการสญเสยแรงดน Unit Head loss ในชวงเวลา
On Peak จากเดม 8.75 เมตรตอกโลเมตร ลดลงเหลอ
1.05 เมตรตอกโลเมตร เนองจากเสนทอดงกลาวนม
ลกษณะเปนคอขวดและยงใชเปนทอสงน าเขา (Inlet)
ใหกบพนททงสอง คอ DMA08 และ DMA09 ตาแหนง
(2) ตามรปท 8
- ยายตาแหนงทางนาเขา (Inlet) ของพนทDMA05
จากตาแหนงเดม (3) ไปยงตาแหนงใหม (4) ตามรปท 8
โดยการวางทอใหม PVC 300 มลลเมตร ประสานออก
จากทอเดม PVC 300 มลลเมตร ของพนท DMA07
เนองจากเสนทอดงกลาวนมแรงดนน าสง (12.55 เมตร)
กวาตาแหนงทางนาเขา (Inlet) เดม (11.05 เมตร)
- เปลยนทอขนาดเดม PVC 100 มลลเมตร เปนทอ
ใหม PVC 200 มลลเมตร ระยะความยาวรวม 600 เมตร
ทาใหแรงดนน าของผใชน าจากเสนทอดงกลาวนของพนท
DMA08 มแรงเพมขนจาก 6.94 เมตร เพมเปน 7.41
เมตร ในชวงเวลา On Peak ตาแหนง (5) ตามรปท 8
- ตดต งอปกรณวาลวควบคมแรงดนน า (Pressure
Reducing Valve, PRV) เพอควบคมแรงดนน าในพนททง
3 DMA ประกอบดวย DMA01, DMA10 และ DMA11
ไมใหสงจนเกนไปในชวงเวลา Off Peak ตามตาแหนง (6)
รปท 8
- ควบคมแรงดนน าตนทางตามชวงเวลา ตามรปท 9
โดยควบคมแรงดนใหสอดคลองตามความตองการใชน า
ของผใชน า สงผลใหแรงดนน าตนทางลดลงจากเดมจาย
ดวยแรงดนเฉลยเทากบ 16.80 เมตร ลดลงเหลอ 13.79
เมตร
รปท 8 ตาแหนงเปลยนทอ ณ จดตางๆ และตดตงอปกรณ
Pressure Reducing Valve (PRV)
98 99
96
รปท 9 ควบคมแรงดนตนทางตามชวงเวลา
4.3.3 ความเชอถอไดทางชลศาสตร (Reliability)ค ว า ม เ ช อ ถ อ ไ ดท า ง ช ล ศ า ส ต ร (Reliability)
หมายถง ความสามารถของโครงขายทอในการสงน าไปถง
ยงผใชน าโดยมปรมาณทพอเพยงภายใตสภาวะปกตและ
ไมปกต การศกษานผวจยไดทาการตรวจสอบความเชอถอ
ไดทางทงกอนและหลงการศกษา เพอทาการเปรยบเทยบ
ผลทไดจากการประยกตใชแบบจาลอง EPANET 2.0 กบ
พนทศกษาโดยทฤษฎทนยมนามาใชว ธหนงใน การ
ตรวจสอบความเชอถอไดของระบบโครงขาย คอ การใชคา
ดชนความยดหยน (Resilience Index, Ir ) นาเสนอโดย
Todoni (2000) เปนตวแทนในการวเคราะห ซงคาดชน
Ir ทเหมาะสม เพอใหแรงดนน ามแรงดนน าในพนทศกษา
ไมนอยกวาเกณฑขนตาทกาหนดไวควรมคาดชนอยในชวง
0-1 เมอ Ir คอความสมพนธตามสมการ(5) กาหนดให
แรงดนน าขนตาเทากบ 7 เมตร (hmin,ext = 7 เมตร)
การศกษานทาการหาคาดชน Ir โดยแบงออกเปน 2
สวนคอ (1) แมขาย (Master Meter, MM) และ(2)
พนทจายน ายอยในระดบ DMAโดยจะพจารณาเปนราย
ชวโมง สามารถแบงการศกษาออกไดเปน 2 กรณ คอ 1)
กรณกอนทาการศกษา (กอนการประยกตใชแบบจาลอง
กบระบบโครงขาย) และ 2) กรณหลงจากทาการศกษา
(หลงจากประยกตใชแบบจาลองกบระบบโครงขายทอ)
1) กรณกอนทาการศกษา
ในกรณกอนทาการศกษาหรอสภาพปจจบนของ
โครงขายทอ กปภ. สาขาพจตร พบวามคา Ir ตามตารางท 2
โดยดชน Ir ทมคานอยกวา 0.00 ( Ir < 0) เกดใน
พนท DMA04, DMA05, DMA06 และ DMA08 ม
คาเทากบ -0.85, -1.79, -2.48, และ -2.14 ตามลาดบ
สาเหตท Ir มคาตดลบ เนองจากกาลงทผใชน าไดรบ (Pext)
มคานอยกวากาลงขนตาทผใชน าควรจะไดรบ (Pmin, ext)
ทาใหกาลงมากสดทสลายภายในระบบทอ (Pmax,int) มคา
ตากวากาลงทสลายภายในระบบทอ (Pint) จงทาใหคาของ
Pint /Pmax,int > 1 สงผลใหคา Ir < 0 (ตดลบ)
ตารางท 2 แสดงคาดชนความยดหยน ( Ir ) ในกรณกอน
ทาการศกษา
ดชนคาความยดหยน ( Ir )
พนท ตาสด สงสด เฉลย
DMA01 0.14 0.28 0.20
DMA02 0.16 0.34 0.28
DMA03 0.00 0.22 0.15
DMA04 -0.85 3.53 0.80
DMA05 -1.79 0.43 0.09
DMA06 -2.48 2.26 0.26
DMA07 0.16 0.41 0.32
DMA08 -2.14 0.45 0.18
DMA09 0.08 0.20 0.15
DMA10 0.39 0.98 0.63
DMA11 0.10 0.31 0.20
MM 0.10 0.25 0.19
คาดชน Ir ทมคามากกวา 1 ( Ir >1) เกดในพนท
DMA04 และ DMA06 มคาเทากบ 3.53 และ 2.26
ตามลาดบ สาเหตท Ir มคามากกวา 1 นนเนองจากกาลง
ร ว ม ท เ ขา ร ะ บบท ง ห มด (Ptot) ข อ ง DMA04 แล ะ
DMA06 ณ เวลาน น มคานอยกวา Pmin, ext ในชวงเวลา
ส.กงกา อ.พรพรหมนทร และ ส.ลปวฒนาการ
100
เดยวกน ทาใหคา Pmax,int มคาตดลบ จงสงผลใหสดสวน
ของ Pint /Pmax,int ตดลบตามมา ดงน น เ มอคา Ir อย
ในชวงระหวาง 0-1 พบวาแรงดนน าทผใชน าไดรบ (Pext) น นมคาไมนอยกวาแรงดนขนตาทกาหนด (hmin,ext = 7
เมตร) และหากพนทใดมคา Ir สงกวายอมหมายถงกาลงท
สลายภายในระบบทอ (Pint) นอยกวาและสอวามความ
เชอถอทางชลศาสตรสงกวา แตหากคา Ir อยนอกชวง 0 - 1
จะพบวาแรงดนน าทผใชน าไดรบมคาตากวาแรงดนขนตา
ทกาหนดไว ซงสอถงกาลงทสลายไปกบระบบทอนนมาก
เกนไปหรอกาลงทใหกบระบบมคาตาไปไมเพยงพอ 2) กรณหลงทาการศกษา
เมอทาการประยกตใชแบบจาลองกบโครงขายทอ
เพอบรหารจดการแรงดนในพนทพบวา คาดชน Ir มคา
อยในชวง 0-1 ทกพนท DMA จงแสดงใหเหนวาหลงจาก
การปรบปรงระบบโครงขายทอและควบคมแรงดนน าตน
ทางโดยการประยกตใชแบบจาลอง EPANET 2.0 ใน
การแกไขปญหา เพอใหแรงดนน าในพนทศกษาสอดคลอง
กบความตองการการใชน าของผใชน าแลวนน จงสงผลทา
ใหแรงดนน าในพนททงหมดมแรงดนน าไมตากวา 7 เมตร
ทกชวงเวลา ตารางท 3 แสดงคาดชนความยดหยน ( Ir ) ในกรณหลง
ทาการศกษา ดชนคาความยดหยน ( Ir )
พนท ตาสด สงสด เฉลย DMA01 0.11 0.32 0.25
DMA02 0.07 0.40 0.27
DMA03 0.07 0.33 0.23
DMA04 0.26 0.56 0.43
DMA05 0.12 0.50 0.33
DMA06 0.13 0.54 0.37
DMA07 0.07 0.30 0.20
DMA08 0.06 0.34 0.22
DMA09 0.05 0.27 0.19
DMA10 0.29 0.63 0.53
ตารางท 3 (ตอ) แสดงคาดชนความยดหยน ( Ir ) ในกรณ
หลงทาการศกษา ดชนคาความยดหยน ( Ir )
พนท ตาสด สงสด เฉลย DMA11 0.03 0.16 0.12
MM 0.07 0.21 0.15
การศกษานผวจยไดใหความสาคญไปยงการบรหาร
จดการแรงดนน าในพนทศกษา โดยการควบคมแรงดนน า
ใหสอดคลองกบความตองการใชน าของผ ใชน าตาม
ชวงเวลา (Demand Pattern) ดงนนเมอนาเอาทฤษฎดชน
ความยดหยน (Resilience Index, Ir) มาประยกตใชกบ
โครงขายทอพบวาผลทไดออกมานนจะสอถงความเชอถอ
ไดของโครงขายทอ โดยมงศกษาไปยงประสทธรปของทอ
เพอรองรบกบอบตเหต หรอภยพบตตางๆทอาจเกดขนกบ
ทอในโครงขาย เชน ปมหยดทางานกะทนหน ทอแตก หรอ
ทอระเบด เปนตน การพจารณา Ir ตามทฤษฎของ Todoni
คาทไดควรอยในชวง 0-1 แตจากการศกษาตามทไดกลาว
แลวนน ในหวขอกอนหนาพบวา คาดชน Ir ทไดมคาอย
นอกชวงดงกลาว โดยเกดขนไดใน 2 กรณ คอ กรณแรก
คาดชนนอยกวา 1 (ตดลบ) และกรณทสอง คาดชนมากกวา
1 โดยในกรณแรกน นเกดขนเมอกาลงทผ ใชน าไดรบ
(Pext) มคานอยกวากาลงข นต า ทผ ใชน าควรจะไดรบ
(Pmin, ext) และกรณทสองเกดขนเมอ กาลงรวมทเขาระบบ
ทงหมด (Ptot) มคานอยกวา Pmin, ext หรอกลาวไดจะเกด
กบระบบโครงขายทอทมการขาดน าเกดขน (Demand >
Supply) จากทงสองกรณทกลาวมาแลวน นพบวา การ
ว เคราะหโดยว ธ Ir ไมเหมาะทจะนามาใชกบร ะ บบ
โครงขายทอทมปญหาแรงดนน าในพนททแรงดนน าบาง
ชวงเวลามคาตากวาแรงดนน าขนตาทผใชน าควรจะไดรบ
วธวเคราะหแบบ Ir นเหมาะกบการนาไปใชกบ
โครงขายทอทไมมการแบงพนทจายน าแบบ DMA หรอ
หากแบงพนทจายน าเปน DMA แตละโซนตองเปนอสระ
ออกจากกน แตหากนามาใชกบโครงขายทอท DMA
ไมแยกอสระตอกนแลวจะเกดความคลาดเคลอนในการ
100 101
96
วเคราะหคาดชน เชน หากทอแตกหรอทอระเบดเกดขนใน
พนท DMA10 หรอ DAM11 ซ งอยทาย ยอมทาให
ปรมาณนาจายและแรงดนน าของพนท DMA01 ทอยตน
ทางมการเปลยนแปลงไปจากเดม จงสงผลใหดชน Ir ของ
พนท DMA01 มการเปลยนแปลงไปตาม DMA10 ดงนนการใชดชน Ir ของแตละ DMA นนจงเหมาะกบ
พนททม DMA แยกอสระออกจากกน ซงโครงขายทอ
ของ กปภ. สาขาพจตร มบาง DMA ทมลกษณะเปน
DMA ท ร บน า ต อ จ า ก DMA ตน ทา ง ห ร อ เ ร ยกว า
Cascading DMA เ ชน DMA10 และ DMA11 โดย
รบน ามาจากพนท DMA01 ซงเปน DMA ตนทาง และ
DMA08 รบนาจาก DMA09 เปนตน ตามรปท 10
รปท 10 แสดงโครงขายทอทมความสมพนธระหวาง
DMA แบบ Cascading DMA
หากพจารณาในแงของแรงดนน าทผใชน าควรไดรบ
นน การมองไปยงกาลงทผใชน าควรไดรบ (Pmin,ext) จาก
โครงขายทอวาไดรบเพยงพอหรอไมนน จะสอความหมาย
ออกมาไดดกวาการใชวธดชน Ir เนองจากเปนการนา
กาลงทจดผใชน า (Pext) มาพจารณาโดยตรงซงสะดวกตอ
การวเคราะหตลอดจนนาไปประยกตใชงานตอดงน น
เพอใหคาทไดสอไปในดานของแรงดนน าทผใชน าควร
ไดรบและสะดวกตอการนาไปวเคราะหหรอไปใชงาน
ดงน นในการศกษานผ วจย จง เลอกใชค า Standards
Compliance (I5) เ ป น 1 ใ น 5 ค า ท ใ ช แ ส ด ง ถ ง
ประสทธภาพดานพลงงานของระบบโครงขายทอ ซง
นา เสนอโดย Enrique Cabrera (2010) หรอเ รยกวา
การปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา [6] โดยเปนคา
สดสวนระหวางPext/Pmin, ext กลาวคอความสมพนธ
ระหวางกาลงทผใชน าไดรบ (Pext) ตอกาลงตาสดทผใช
น าควรไดรบ (Pmin, ext) เมอกาหนดใหเฮดขนตาเทากบ
hmin,ext = 7 เมตร
1) กรณกอนทาการศกษา
พบวาคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนต า
(I5) ในกรณกอนทาการศกษาหรอกอนการประยกตใช
แบบจาลองนนมในบาง DMA ทคาตาสดยงคงมคาตากวา
1 ตามตารางท 4
ตารางท 4 แสดงคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขน
ตา (I5) ในกรณกอนทาการศกษา
การปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา ( I5 )
พนท ตาสด สงสด เฉลย
DMA01 2.11 2.36 2.24
DMA02 1.43 2.15 1.80
DMA03 0.99 2.05 1.54
DMA04 0.74 2.05 1.43
DMA05 0.69 1.99 1.38
DMA06 0.61 2.03 1.37
DMA07 1.38 2.16 1.78
DMA08 0.94 2.00 1.48
DMA09 1.41 2.15 1.78
DMA10 1.81 2.29 2.10
DMA11 1.49 2.02 1.78
MM 1.21 2.10 1.67
คา I5 ในมบางพนทยงคงมคาตาสดนอยกวา 1 ไดแก
พน ท DMA03, DMA04, DMA05, DMA06 แล ะ
DMA08 ม ค า 0 . 9 9 , 0.74, 0.69, 0.61 แล ะ 0 .94
ตามลาดบ ซงคาดงกลาวนสามารถสอถงกาลงทผใชน า
ไดรบ (Pext ) มคาต ากวาก าลงทผ ใชน าควรจะไดรบ
(Pmin, ext ) และคา I5 ตาสดจะเกดขนในชวงเวลาทมความ
ตองการใชน าสงซงหมายถงในชวงเวลาดงกลาวน กาลง
รวมทใหกบระบบ (Ptot) นนมคานอยเกนไป จงจาเปนตอง
เพมกาลงในชวงเวลาดงกลาวเพอทาใหก าลงรวมมคา
สงขน(Ptot) จงจะสงผลให I5 มคาตาสดมคามากกวา 1
2) กรณหลงทาการศกษา
จากการประยกตใชแบบจาลองแกไขโครงขายทอ
และบรหารจดการแรงดนน า พบวาไดคา I5 มคา ตามตาราง
ท 5
ตารางท 5 แสดงคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขน
ตา (I5) ในกรณหลงทาการศกษา
การปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา ( I5 )
พนท ตาสด สงสด เฉลย
DMA01 1.24 1.77 1.63
DMA02 1.13 1.73 1.43
DMA03 1.12 1.64 1.37
DMA04 1.12 1.54 1.3
DMA05 1.07 1.41 1.21
DMA06 1.09 1.43 1.24
DMA07 1.11 1.51 1.29
DMA08 1.07 1.43 1.22
DMA09 1.14 1.75 1.44
DMA10 1.2 1.67 1.51
DMA11 1.09 1.46 1.28
MM 1.12 1.54 1.33
หลงจากทาการประยกตใชแบบจาลอง พบวาทก
DMA มคา I5 ตาสดมากกวา 1 สอถงผใชน าไดรบกาลง
ทเพยงพอตอความตองการ
โดยทหากพจารณา I5 ทคาสงสดหรอคาเฉลย พบวา
คาทไดในกรณกอนทาการศกษามคาสงกวากรณหลง
ทาการศกษา ทงนเนองจากกรณหลงทาการศกษาไดทาการ
ตดตงอปกรณวาลวควบคมแรงดนน า (PRV) และทาการ
ปรบลดแรงดนน าตนทางใหสอดคลองกบความตองการ
ใชน า (Demand Pattern) จงทาใหคา I5 ในชวงดงกลาว
มคาลดลง (คา I5 ยงคงมคามากกวา 1 ทกชวงเวลา)
ทงนหากในอนาคตโครงขายทอประสบอบตเหตหรอ
ภยพบต เชน ทอแตก ทอระเบด เพลงไหม ฯ อนจะสงผล
ทาใหแรงดนน าในพนทจายน าลดตาลง กสามารถทาการ
แกไขปญหาดงกลาวได โดยการปรบเพมแรงดนน าตนทาง
ใหสงขน หรอถอดอปกรณ PRV เพอเปนการเพมแรงดน
น าในพนทและเปนการเพมคา I5 ใหดขนไดดงเดม
5. สรปผลการศกษาผลจากการศกษาวจย สามารถสรป 2 หวขอ คอ
5.1 การปรบปรงระบบจายเพอใหแรงดนนาสอดคลองกบ
ความตองการใชนาของผใชนา
จากการเปลยนขนาดทอเดมและตดตงวาลวควบคม
แรงดน (PRV) ตลอดจนการควมคมแรงดนน าตนทางตาม
หวขอ 4.3.2 แลวน น ทาใหแรงดนน าท งหมดในพนท
ศกษาในชวงเวลาทมความตองการใชน าต าสด (Off
Peak) ทเวลา 03.00 น. มคาแรงดนน าเฉลยลดลงจาก
14.72 เมตร เหลอ 7.90 เมตร ตามรปท 11
รปท 11 แรงดนน าในพนทศกษาในชวงเวลา Off Peak
(03.00 น.)
ส.กงกา อ.พรพรหมนทร และ ส.ลปวฒนาการ
102
วเคราะหคาดชน เชน หากทอแตกหรอทอระเบดเกดขนใน
พนท DMA10 หรอ DAM11 ซ งอยทาย ยอมทาให
ปรมาณนาจายและแรงดนน าของพนท DMA01 ทอยตน
ทางมการเปลยนแปลงไปจากเดม จงสงผลใหดชน Ir ของ
พนท DMA01 มการเปลยนแปลงไปตาม DMA10 ดงนนการใชดชน Ir ของแตละ DMA นนจงเหมาะกบ
พนททม DMA แยกอสระออกจากกน ซงโครงขายทอ
ของ กปภ. สาขาพจตร มบาง DMA ทมลกษณะเปน
DMA ท ร บน า ต อ จ า ก DMA ตน ทา ง ห ร อ เ ร ยกว า
Cascading DMA เ ชน DMA10 และ DMA11 โดย
รบน ามาจากพนท DMA01 ซงเปน DMA ตนทาง และ
DMA08 รบนาจาก DMA09 เปนตน ตามรปท 10
รปท 10 แสดงโครงขายทอทมความสมพนธระหวาง
DMA แบบ Cascading DMA
หากพจารณาในแงของแรงดนน าทผใชน าควรไดรบ
นน การมองไปยงกาลงทผใชน าควรไดรบ (Pmin,ext) จาก
โครงขายทอวาไดรบเพยงพอหรอไมนน จะสอความหมาย
ออกมาไดดกวาการใชวธดชน Ir เนองจากเปนการนา
กาลงทจดผใชน า (Pext) มาพจารณาโดยตรงซงสะดวกตอ
การวเคราะหตลอดจนนาไปประยกตใชงานตอดงน น
เพอใหคาทไดสอไปในดานของแรงดนน าทผใชน าควร
ไดรบและสะดวกตอการนาไปวเคราะหหรอไปใชงาน
ดงน นในการศกษานผ วจย จง เลอกใชค า Standards
Compliance (I5) เ ป น 1 ใ น 5 ค า ท ใ ช แ ส ด ง ถ ง
ประสทธภาพดานพลงงานของระบบโครงขายทอ ซง
นา เสนอโดย Enrique Cabrera (2010) หรอเ รยกวา
การปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา [6] โดยเปนคา
สดสวนระหวางPext/Pmin, ext กลาวคอความสมพนธ
ระหวางกาลงทผใชน าไดรบ (Pext) ตอกาลงตาสดทผใช
น าควรไดรบ (Pmin, ext) เมอกาหนดใหเฮดขนตาเทากบ
hmin,ext = 7 เมตร
1) กรณกอนทาการศกษา
พบวาคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนต า
(I5) ในกรณกอนทาการศกษาหรอกอนการประยกตใช
แบบจาลองนนมในบาง DMA ทคาตาสดยงคงมคาตากวา
1 ตามตารางท 4
ตารางท 4 แสดงคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขน
ตา (I5) ในกรณกอนทาการศกษา
การปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา ( I5 )
พนท ตาสด สงสด เฉลย
DMA01 2.11 2.36 2.24
DMA02 1.43 2.15 1.80
DMA03 0.99 2.05 1.54
DMA04 0.74 2.05 1.43
DMA05 0.69 1.99 1.38
DMA06 0.61 2.03 1.37
DMA07 1.38 2.16 1.78
DMA08 0.94 2.00 1.48
DMA09 1.41 2.15 1.78
DMA10 1.81 2.29 2.10
DMA11 1.49 2.02 1.78
MM 1.21 2.10 1.67
คา I5 ในมบางพนทยงคงมคาตาสดนอยกวา 1 ไดแก
พน ท DMA03, DMA04, DMA05, DMA06 แล ะ
DMA08 ม ค า 0 . 9 9 , 0.74, 0.69, 0.61 แล ะ 0 .94
ตามลาดบ ซงคาดงกลาวนสามารถสอถงกาลงทผใชน า
ไดรบ (Pext ) มคาต ากวาก าลงทผ ใชน าควรจะไดรบ
(Pmin, ext ) และคา I5 ตาสดจะเกดขนในชวงเวลาทมความ
ตองการใชน าสงซงหมายถงในชวงเวลาดงกลาวน กาลง
รวมทใหกบระบบ (Ptot) นนมคานอยเกนไป จงจาเปนตอง
เพมกาลงในชวงเวลาดงกลาวเพอทาใหก าลงรวมมคา
สงขน(Ptot) จงจะสงผลให I5 มคาตาสดมคามากกวา 1
2) กรณหลงทาการศกษา
จากการประยกตใชแบบจาลองแกไขโครงขายทอ
และบรหารจดการแรงดนน า พบวาไดคา I5 มคา ตามตาราง
ท 5
ตารางท 5 แสดงคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขน
ตา (I5) ในกรณหลงทาการศกษา
การปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา ( I5 )
พนท ตาสด สงสด เฉลย
DMA01 1.24 1.77 1.63
DMA02 1.13 1.73 1.43
DMA03 1.12 1.64 1.37
DMA04 1.12 1.54 1.3
DMA05 1.07 1.41 1.21
DMA06 1.09 1.43 1.24
DMA07 1.11 1.51 1.29
DMA08 1.07 1.43 1.22
DMA09 1.14 1.75 1.44
DMA10 1.2 1.67 1.51
DMA11 1.09 1.46 1.28
MM 1.12 1.54 1.33
หลงจากทาการประยกตใชแบบจาลอง พบวาทก
DMA มคา I5 ตาสดมากกวา 1 สอถงผใชน าไดรบกาลง
ทเพยงพอตอความตองการ
โดยทหากพจารณา I5 ทคาสงสดหรอคาเฉลย พบวา
คาทไดในกรณกอนทาการศกษามคาสงกวากรณหลง
ทาการศกษา ทงนเนองจากกรณหลงทาการศกษาไดทาการ
ตดตงอปกรณวาลวควบคมแรงดนน า (PRV) และทาการ
ปรบลดแรงดนน าตนทางใหสอดคลองกบความตองการ
ใชน า (Demand Pattern) จงทาใหคา I5 ในชวงดงกลาว
มคาลดลง (คา I5 ยงคงมคามากกวา 1 ทกชวงเวลา)
ทงนหากในอนาคตโครงขายทอประสบอบตเหตหรอ
ภยพบต เชน ทอแตก ทอระเบด เพลงไหม ฯ อนจะสงผล
ทาใหแรงดนน าในพนทจายน าลดตาลง กสามารถทาการ
แกไขปญหาดงกลาวได โดยการปรบเพมแรงดนน าตนทาง
ใหสงขน หรอถอดอปกรณ PRV เพอเปนการเพมแรงดน
น าในพนทและเปนการเพมคา I5 ใหดขนไดดงเดม
5. สรปผลการศกษาผลจากการศกษาวจย สามารถสรป 2 หวขอ คอ
5.1 การปรบปรงระบบจายเพอใหแรงดนนาสอดคลองกบ
ความตองการใชนาของผใชนา
จากการเปลยนขนาดทอเดมและตดตงวาลวควบคม
แรงดน (PRV) ตลอดจนการควมคมแรงดนน าตนทางตาม
หวขอ 4.3.2 แลวน น ทาใหแรงดนน าท งหมดในพนท
ศกษาในชวงเวลาทมความตองการใชน าต าสด (Off
Peak) ทเวลา 03.00 น. มคาแรงดนน าเฉลยลดลงจาก
14.72 เมตร เหลอ 7.90 เมตร ตามรปท 11
รปท 11 แรงดนน าในพนทศกษาในชวงเวลา Off Peak
(03.00 น.)
102 103
96
แรงดนน าในชวงทมความใชน าสงสด (On Peak) ท
เวลา 07.00 น. มคาแรงดนน าเฉลยเพมขนจาก 8.54 เมตร
เปน 9.64 เมตร ตามรปท 12 แรงดนน าตนทางกอนทไมม
การควบคมแรงดนจายดวยแรงดนคงท 16.80 เมตร แต
ภายหลงจากมการควบคมแรงดนโดยจายน าเปนชวงเวลา
ตามรปท 9 ทาใหแรงดนน าเฉลยลดลงเหลอ 13.79 เมตร
สงผลใหปรมาณน า จายตนทางลดลงจากเดมจายอย ท
เทากบ 552.88 ลกบาศกเมตรตอชวโมง ลดตาลงเหลอ
505.71 ลกบาศกเมตรตอชวโมง ตามรปท 13 หรอ
สามารถลดนาสญเสยลงได 5.59 %
รปท 12 แรงดนน าในพนทศกษาในชวงเวลา On Peak
(07.00 น.)
5.2 ความเชอถอไดทางชลศาสตร (Reliability) ของ
ระบบโครงขายทอ
จากผลการศกษาไดคาการปฏบตตามมาตรฐานของ
แรงดนข นต า ( I5 ) เพอเปนตวแทนของกาลงทผใชน า
ได รบโดย เ ทยบกบกาลงข นต า ทผ ใชน าควรไดรบ (Pext /Pmin, ext ) โดยผลทไดทงกอนและหลงทาการศกษา
พบวา การประยกตใชแบบจาลอง EPANET เพอการ
บรหารจดการแรงดนน านน สามารถเพมคา I5 ในชวงเวลา
ทมความตองการใชน าสงได ตามรปท 14 โดยพจารณาท
คา I5 ตาสดทผใชน าไดรบจะพบวา กรณหลงทาการศกษา
แลวนนมคา I5 ของระบบจายน าเพมสงขนกวากรณกอน
ทาการศกษา และใหคา I5 สงกวา 1 ทกพนท DMA
ดงนน ในกรณหลงทาการศกษาแลวนน จงสรปไดวา
กาลงทผใชน าไดรบนนมคามากกวากาลงทผใชน าควรจะ
ไดรบ (Pext > Pmin, ext ) ซงสามารถสอถงปรมาณและ
แรงดนน า ทผ ใชน าไดรบจากระบบโครงขายทอมคา
เพยงพอตอความตองการของการใชน าตลอดทกชวงเวลา
รปท 13 เปรยบเทยบปรมาณการจายนาตนทาง (Master Meter, MM) กอนและหลงควบคมแรงดนน า
รปท 14 เปรยบเทยบคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา (I5) ในกรณกอนและหลงทาการศกษา
5. กตตกรรมประกาศ
ขอขอบคณสาหรบขอ มลตางๆ จากกองระบบ
จาหนาย การประปาสวนภมภาคเขต 10 และผจ ดการ
รวมถงพนกงานทกทานของการประปาสวนภมภาคสาขา
พจตร
ส.กงกา อ.พรพรหมนทร และ ส.ลปวฒนาการ
104
รปท 13 เปรยบเทยบปรมาณการจายนาตนทาง (Master Meter, MM) กอนและหลงควบคมแรงดนน า
รปท 14 เปรยบเทยบคาการปฏบตตามมาตรฐานของแรงดนขนตา (I5) ในกรณกอนและหลงทาการศกษา
5. กตตกรรมประกาศ
ขอขอบคณสาหรบขอ มลตางๆ จากกองระบบ
จาหนาย การประปาสวนภมภาคเขต 10 และผจ ดการ
รวมถงพนกงานทกทานของการประปาสวนภมภาคสาขา
พจตร
104 105
96
เอกสารอางอง [1] Rossman, L.A. EPANET 2 Users manual. Water Supply and Water Resources Division National
Risk Management Research Laboratory, 2000. [2] สายณห น าเงน. การศกษาโครงขายสงน าประปาของการประปานครหลวงโดยใชแบบจาลองคณตศาสตร EPANET
2.0. วทยานพนธปรญญาโท, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร, 2546. [3] สทธศกด ลาภประเสรฐ. การจาลองระบบสบจายน าในพนทสานกงานประปาสาขาทงมหาเมฆของการประปานคร
หลวงโดยใชแบบจาลองคณตศาสตร EPANET 2.0. วทยานพนธปรญญาโท, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร, 2546.
[4] Todini, E. Looped water distribution networks design using a resilience index based heuristic approach. Urban Water, 2000; 2(3): 115–122.
[5] Walski, T.M. A Water Quality Aspects of Construction and Operation. Water Distribution Systems Handbook, McGraw-Hill, New York, 2000; 8.1–8.11.
[6] Cabrera, E., Pard, M.A., Cobach, R. and Cabrera Jr, E. Energy Audit of Water Networks. Journal of Water Resources Planning and Management, 2010, 136(6): 669-677.
สภาวะทเหมาะสมของการผลตเอทลเอสเทอรจากกรดไขมนปาลมดวยกระบวนการเอสเทอรฟเคชนแบบสองขนตอน:
วธพนผวตอบสนอง Optimization of Ethyl Ester Production from Palm
Fatty Acid Distillate (PFAD) Using Double-Step Esterification Process: A Response Surface
Methodology Approach
ดลยาวชร พนธยโซะ1, กฤช สมนก1* และ ก าพล ประทปชยกร1 Dunyawat Phanyusoh1, Krit Somnuk1* and Gumpon Prateepchaikul1
1ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ถนนกาญจนวณชย ต าบลคอหงส อ าเภอหาดใหญ จงหวดสงขลา 90110
1Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Prince of Songkla University, Karnjanavanit Road, Kho Hong, Hat Yai, Songkhla, 90110, Thailand
*E-mail: [email protected]
บทคดยอ งานวจยนเปนการศกษาการผลตเอทลเอสเทอรจากกรดไขมนปาลม (palm fatty acid distillate, PFAD) ดวยปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนสองขนตอนแบบกะ ซงกรดไขมนปาลมเปนผลพลอยไดจากกระบวนการกลนน ามนปาลมบรสทธ (refined palm oil, RPO) ถกน ามาใชเปนวตถดบในการผลตไบโอดเซล การศกษาการผลตไบโอดเซลจากกรดไขมนปาลมดวยปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนสองขนตอนแบบกะ โดยออกแบบการทดลองดวยวธการออกแบบประสมกลาง (central
composite design, CCD) และว เ คราะ หผลการทดลองดวย เทคนค พนผ วตอบสนอง ( response surface
methodology, RSM) เพอหาสภาวะทเหมาะสม ไดศกษาคาความบรสทธของเอทลเอสเทอร เมอชวงของตวแปรอสระของเอสเทอรฟเคชนทงสองขนตอน คอ ปรมาณเอทานอล (4.77-55.23 wt.%) ปรมาณกรดซลฟวรก (0.95-11.05
wt.%) ใชเวลาในการท าปฏกรยา (6-74 min) ควบคมอณหภมท าปฏกรยาและความเรวรอบของใบกวน เทากบ 75˚C และ 300 rpm ตามล าดบ จากผลการทดลองพบวา สภาวะทเหมาะสมของปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนขนตอนท 1 คอ ปรมาณ เอทานอล เทากบ 29.42 wt.% กรดซลฟวรก เทากบ 5.28 wt.% และเวลาในการท าปฏกรยา เทากบ 40 min สามารถผลตน ามนลดกรดไขมนอสระไดเอทลเอสเทอร เทากบ 74.222 wt.% และเมอน าน ามนลดกรดไขมนอสระจากขนตอนท 1 ไปผลตไบโอดเซลในขนตอนท 2 ดวยปฏกรยาเอสเทอรฟเคชน พบวา สภาวะทเหมาะสมคอ ปรมาณเอทานอล เทากบ 37.96
wt.% กรดซลฟวรก เทากบ 6.91 wt.% และเวลาในการท าปฏกรยา เทากบ 55 min สามารถผลตเอทลเอสเทอรได มากทสด เทากบ 99.323 wt.% ค าส าคญ: ไบโอดเซล, กรดไขมนปาลม, เอทานอล, เอสเทอรฟเคชน, พนผวตอบสนอง
ส.กงก�ำ อ.พรพรหมนทร และ ส.ลปวฒนำกำร
106
