การปรับเทียบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ MIKE 11 ในการคาดการณ์คุณภาพน้ำแม่น้ำแม่กลองตอนบน

Abstract

การศึกษาครั้งนี้ทำการปรับเทียบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ MIKE 11 ในการคาดการณ์คุณภาพน้ำในแม่น้ำแม่กลอง ตอนบน โดยมีขอบเขตต้นน้ำ (upstream boundary) อยู่ที่เหนือเขื่อนวชิราลงกรณ์ อ.ท่าม่วง จ.กาญจนบุรี และ ขอบเขตท้ายน้ำ (downstream boundary) อยู่ที่ท่าเรือเจ็ดเสมียน อ.โพธาราม จ.ราชบุรี รวมระยะทางทั้งสิ้นประมาณ 70 กิโลเมตร โดยการวิเคราะห์ ข้อมูลผ่านการคำนวณ 3 ส่วน ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ MIKE 11 ได้แก่ แบบจำลองทางชลศาสตร์ (Hydrodynamic Model) แบบจำลองการเคลื่อนย้ายและแพร่กระจายมลสาร (Transport Dispersion Model) และแบบจำลองคุณภาพน้ำ (Water Quality Model) เพื่อวิเคราะห์ค่าทางชลศาสตร์ ค่าการแพร่กระจายมลสารในลำน้ำและสัมประสิทธิ์คุณภาพน้ำ ตามลำดับซึ่งพารามิเตอร์คุณภาพ น้ำที่ศึกษา คือ ออกซิเจนละลาย บีโอดี ฟิคัลโคลิฟอร์มแบคทีเรียและอุณหภูมิ ผลการปรับเทียบแบบจำลองทางชลศาสตร์เลือกใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระแมนนิ่ง (Manning’ n ) เท่ากับ 0.03 - 0.05 และแบบจำลองการเคลื่อนย้ายและแพร่กระจายมลสารซึ่งพิจารณาถึงสัมประสิทธิ์การแพร่กระจาย (Dispersion coefficient) และค่าคงที่การย่อยสลาย (Decay constant) โดยใช้ค่าเท่ากับ 100 ม2/วีนาที และ 0.02 ชั่วโมง1 ตามลำดับ ส่วนแบบจำลองคุณภาพน้ำ ซึ่งคำนวณปริมาณออกซิเจนละลาย บีโอดีและอุณหภูมินั้น ตัวแปรที่ปรับเทียบ ได้แก่ ค่าคงที่การย่อยสลายสารอินทรีย์ (First order degradation constant for BOD at 20℃) เท่ากับ 0.23 วัน1 ผลผลิตออกซิเจนสูงสุดโดยกระบวนการสังเคราะห์แสง (Maximum oxygen production by photosynthesis) เท่ากับ 3.8 กรัม.ออกซิเจน /ม2.วัน อัตราการหายใจของพืชและสัตว์นี้ 20 ℃ (Respiration of plants and animals at 20 ℃ ) เท่ากับ 2.3 กรัม.ออกซิเจน /ม2.วัน และสัมประสิทธิ์การเติมอากาศ (Reaeration coefficient) คำนวณโดยใช้สมการของ O’Connor and Dubbins ผลการสำรวจคุณภาพน้ำและผลการคำนวณคุณภาพน้ำโดยแบบจำลอง พบว่า คุณภาพน้ำจะลดลงเรื่อย ๆ ตามระยะทางจากต้นน้ำถึงท้ายน้ำ โดยปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพน้ำในแม่น้ำแม่กลองโดยรวม ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำเสียที่ปล่อยลงสู่แหล่งน้ำและปริมาณน้ำในแม่น้ำและฤดูกาลที่ทำการศึกษา ผลการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลอง โดยใช้สถิติวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างค่าที่ได้จากการคำนวณโดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และผลจากการสำรวจ พบว่า ผลของการเปรียบเทียบระดับน้ำ ฟิคัลโคลิฟอร์มแบคทีเรีย ออกซิเจนละลาย บีโอดีและอุณหภูมิไม่แตกต่างกัน (t-test) ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% ยกเว้นค่าบีโอดี ที่สถาน MK11 ที่ไม่แตกต่างกันที่ระดับความเชื่อมั่น 99% และเมื่อทดสอบระดับน้ำโดยใช้สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์อย่างง่าย (Correlaion coefficient) มีค่าเท่ากับ 0.9 ส่วน พารามิเตอร์ อื่นทดสอบด้วยสถิติตรวจสอบความถูกต้องของการคาดการณ์โดยใช้รากที่สองของความแตกต่างกำลังสองเฉลี่ย (RMSE) พบว่า ฟิคัลโคลิฟอร์มแบคทีเรีย มีความคลาดเคลื่อนของการคำนวณมากกว่าปริมาณออกซิเจนละลาย บีโอดีและอุณหภูมิ