เครื่องมือทางอุทกวิทยา

การสำรวจระดับน้ำด้วยเครื่องวัดระดับน้ำแบบธรรมดา ได้แก่  เครื่องวัดระดับน้ำแบบตั้ง (Vertical staff gage) เครื่องวัดระดับน้ำแบบเอียง (Slope gage) การสำรวจระดับน้ำด้วยเครื่องวัดระดับน้ำแบบบันทึกข้อมูลต่อเนื่อง ได้แก่ เครื่องวัดระดับน้ำแบบลูกลอย (Float gage) เครื่องวัดระดับน้ำอัตโนมัติแบบ Pressure Gage หรือ Pressure Transducers เครื่องวัดระดับน้ำอัตโนมัติแบบ Water Surface Detector

เครื่องวัดระดับน้ำแบบธรรมดา

เป็นเครื่องมือวัดระดับน้ำที่ติดตั้งอยู่กับที่ หรือนำไปตรวจวัดเป็นครั้งคราว เพื่อต้องการทราบค่าสูง-ต่ำของระดับน้ำเปรียบเทียบกับจุดคงที่ใด ๆ ขณะที่ทำการตรวจวัดโดยปกติจะเปรียบเทียบกับค่าระดับน้ำทะเลกลาง (Mean Sea Level หรือใช้ตัวย่อ MSL.) หรือค่า รทก. หรือระดับสมมุติของสถานีนั้นๆ

เครื่องวัดระดับน้ำแบบตั้ง (Vertical staff gauge)

เป็นแผ่นวัดระดับน้ำชนิดที่ใช้วัดระดับน้ำในแนวดิ่ง หรือแนวตั้ง นิยมทำด้วยแผ่นโลหะหรือแผ่นเหล็กเคลือบ (Enamel) ขนาดความยาวแผ่นละ 1.00 เมตร กว้าง 0.15 เมตร แบ่ง Scale สำหรับอ่านค่าทุก ๆ 1 หรือ 2 ซม. และเน้นระยะอ่านทุก ๆ 10 ซม. และให้สีพื้นของแผ่นแตกต่างจากสีขาวของ Scale โดยเด่นชัดของแผ่นเจาะรูสำหรับติดแผ่นตัวเลขบอกระดับน้ำเป็นเมตร ขนาดแผ่นตัวเลขประมาณ 3 ซม. X 10 ซม. ทำด้วยแผ่นโลหะหรือเหล็กเคลือบชนิดเดียวกับแผ่นวัดระดับ

การใช้งาน  อ่านค่าระดับในแนวดิ่งที่แน่นอน เมื่อเปรียบเทียบกับค่า MSL หรือระดับสมมุติของสถานีนั้น ๆ

เครื่องวัดระดับน้ำแบบเอียง (Slope gage)

เป็นแผ่นวัดระดับน้ำที่ทำการติดตั้งตามความลาด ของแม่น้ำลำคลองโดยเฉพาะ ที่มีความลาดเอียง 1: 1.5  จะวัดความสูงของระดับน้ำ ในแนวตั้งได้ 0.50 เมตร ฉะนั้น จึงต้องติดตั้ง 2 แผ่น ต่อกันจึงจะอ่านค่า Scale ในแนวตั้งได้ 1.00 เมตร  ส่วน Scale ที่เห็นจะใช้มาตรา 1: 1.5

การใช้งาน  อ่านค่าระดับในแนวดิ่งที่แน่นอน เมื่อเปรียบเทียบกับค่า MSL หรือระดับสมมุติของสถานีนั้น ๆ

เครื่องวัดระดับน้ำแบบเอียง

เครื่องวัดระดับน้ำแบบบันทึกข้อมูลต่อเนื่อง เครื่องวัดระดับน้ำแบบลูกลอย (Float gage)

Float gage

เครื่องวัดระดับน้ำแบบ Bubble Gage

เป็นของ Neypric เป็นแบบเก่า แรงดันแก๊สด้านต่อเข้าเครื่องวัดนำไปต่อเข้ากับ Manometer ที่ใช้ปรอทส่วนกระบอกท่อของ Manometer จะมีความยาวสอดคล้องกับช่วงระดับน้ำที่ต้องการวัด แรงดันของน้ำจะเท่ากับแรงดันเนื่องจากความสูงของปรอทในกระบอกของ Manometer .ในกระบอกของ Manometer จะมีลูกลอยต่อด้วยสายสลิงไปยังลูกถ่วงน้ำหนักคล้องพาดอยู่บนปูเลย์ เช่นเดียวกับเครื่องวัดระดับน้ำแบบ Float การขึ้น-ลงของระดับน้ำจะส่งแรงดันทำให้ปรอทใน Manometer ขึ้น-ลงตามไปด้วย ซึ่งจากปูเลย์จะถูกเปลี่ยนโดยระบบ Machine ไปยังเข็มบันทึก ซึ่งมีระบบขับเคลื่อนกระดาษกร๊าฟรองรับด้วยปากกาบันทึก โดยระบบนาฬิกาเป็นระบบขับเคลื่อน

เครื่องวัดระดับน้ำแบบ Bubble Gage

1. การติดตั้งเครื่องมือ ให้ปฏิบัติ ดังนี้

1.1 หมุนก๊อกถังแก๊ส (1) ทวนเข็มนาฬิกา และดูมิเตอร์ (B) จะบอกจำนวนแก๊สที่มีในถัง

1.2 หมุนก๊อก (2) ไปตามเข็มนาฬิกา และดูมิเตอร์ (A) ให้เข็มชี้ที่ 50 ปอนด์/ตารางนิ้ว

1.3 ดูฟองแก๊สในถ้วยแก้ว ว่าได้ฟองแก๊สออกมาตามตารางฟองแก๊สตามที่ต้องการหรือไม่ ถ้าไม่ได้ให้ปรับน๊อตขันปรับฟองแก๊ส (3) โดยใช้ประแจแหวนประจำเครื่องหมุนเข้าหรือออก

1.4 ถ้าฟองแก๊สมีจำนวนน้อย ให้ปรับไปทางขวาจนฟองแก๊สได้ตามจำนวน ถ้ามากให้ปรับไปทางซ้าย

2. การตั้งกร๊าฟบันทึก

2.1 โดยปล่อยทิ้งไว้สักครู่จนปากกา (4) ไม่เคลื่อนที่ไปอีก แล้วจึงตั้งปากกาให้ตรงกับสเกลระดับน้ำในแนวนอน โดยเอามือขวาจับสายสลิง-ลูกลอย ให้แน่นแล้วเอามือซ้ายหมุนวงล้อสายพานให้ปากกาเดินหน้าหรือถอยหลังตามสเกลที่ตั้งไว้ในกระดาษกร๊าฟ

2.2 สเกลระดับน้ำของกระดาษกร๊าฟนี้ จะแบ่งออกได้ทั้งหมด 5 สเกลด้วยกัน คือ Fuil scale 3 เมตร,6 เมตร,9 เมตร,12 เมตร และ18 เมตร และสเกลจะแบ่งออกเป็นช่องใหญ่ 30 ช่องใหญ่ และแบ่งเป็นช่องเล็กได้ 150 ช่องเล็ก โดย 1 ช่องเล็ก และ 1 ช่องใหญ่เท่ากับความแตกต่างของน้ำ

2.3 สเกลเวลาแบ่งออกเป็น 2 อย่างด้วยกัน คือ สเกลเวลาทางด้านซ้ายมือแบ่งออกเป็น 1 ช่อง ต่อ 30นาที หรือ 2 ช่อง ต่อชั่วโมงและสเกลทางด้านขวามือแบ่งออกเป็น 1 ช่อง ต่อชั่วโมง ในที่นี้เราใช้สเกลทางด้านขวามือ คือ 1ช่อง ต่อชั่วโมง เวลาตั้งให้หมุนลูกบิด(5) เดินหน้าหรือถอยหลังจนปากกาชี้ตรงเวลาที่จะตั้ง

2.4 ตรงจุดที่ปากกานั้นให้เขียนระดับน้ำที่อ่านจากเสา เวลา วัน เดือน ปี และเซ็นชื่อกำกับใต้ชื่อให้ลงหมายเลขเครื่อง หรือ Code สถานี

2.5 ให้เอาประแจสำหรับไขลานนาฬิกาหมุนตรงที่ไขลาน (6) ตามเข็มนาฬิกาจนตึงมือแล้วกับที่ไขลานเข้าที่เดิม

3. การตรวจเช็คประจำวัน

3.1 เปิดฝาเครื่องออก

3.2 เอามือขวาจับวงล้อสายพานลูกลอยให้เคลื่อนไปมาเล็กน้อย

3.3 ตรงจุดปากกาตัดกับเส้นกร๊าฟระดับน้ำ ให้เขียนระดับน้ำที่อ่านจากเสาระดับน้ำ เวลา วัน เดือน ปี และเซ็นชื่อกำกับ ใต้ชื่อให้ลงหมายเลขเครื่อง หรือ Code สถานีนั้น ๆ

3.4 ตรวจดูว่าฟองแก๊สในถ้วยแก้วนั้นออกตามตารางที่ตั้งไว้หรือไม่ ถ้าผิดปกติให้ทำ การปรับแต่งเสียใหม่

4. วิธีถอดกร๊าฟ

4.1 ตรวจจุดสุดท้ายที่ปากกา ให้ลงระดับน้ำที่เสาระดับน้ำ เวลา วัน เดือน ปี และเซ็นชื่อกำกับ ใต้ชื่อให้ลงหมายเลขเครื่อง หรือ Code สถานี

4.2 คลายสกรูล็อคปากกาให้หลวม แล้วดึงปากกาออกวางไว้ให้ดี

4.3 หมุนลูกบิด (5) ให้กระดาษกร๊าฟ เคลื่อนลงมาจนสุดเส้นกร๊าฟระดับน้ำสุดท้ายมาถึงแกนรับกระดาษกร๊าฟ

4.4 ง้างแผ่นบังคับกระดาษกร๊าฟทั้งสองข้างออก

4.5 กดล็อคบังคับแกนรับกระดาษกร๊าฟทั้งสองข้างพร้อมกัน แล้วดึงแกนกระดาษกร๊าฟออก แล้วจึงตัดกระดาษกร๊าฟให้ห่างจากเส้นกร๊าฟประมาณ 2-3 นิ้ว แล้วเขียนชื่อสถานี ตำบล อำเภอ จังหวัด วัน เดือน ปี ที่ตั้งและถอดกร๊าฟออก

4.6 พับหรือตัดกระดาษกร๊าฟให้เป็นรูป แล้วจึงม้วนเข้าไปในแกนรับกระดาษกร๊าฟและนำแกนรับกระดาษกร๊าฟใส่เข้าที่เดิม

4.7 หมุนลูกบิด (5) ให้กระดาษกร๊าฟเลื่อนตามหนามเตย โดยให้เส้นกร๊าฟได้ระดับเข้าหาแกนรับกระดาษกร๊าฟและคะเนว่าปลายปากกาชี้ตรงสเกลเวลาที่จะตั้งใหม่

4.8 เอาปากกาเข้าที่เดิม แล้วล็อคสกรูให้แน่น

4.9 ให้เขียนสเกลระดับน้ำตามแนวนอน ลงไปในกระดาษกร๊าฟ

4.10 แล้วเริ่มทำแบบเดียวกับวิธีการตั้งกร๊าฟ

5. วิธีไล่ตะกอนในท่อแก๊ส

5.1 กดปุ่ม (7) ที่หัวต่อ (8) แล้วดึงออกจากท่อต่อแก๊สไปที่ Pressure Point (9)

5.2 เอาหัวต่อ (8) สวมเข้าไปในท่อแก๊สไล่ตะกอน (10)

5.3 หมุนก๊อก (11) ทวนเข็มนาฬิกา (จะได้ยินเสียงแก๊สออก) แล้วหมุนตามเข็มนาฬิกาเพื่อปิดให้แน่น

5.4 กดปุ่ม (7) ที่หัวต่อ (8) แล้วดึงออกจากท่อแก๊สไล่ตะกอน (10)

5.5 เอาหัวต่อ (8) สวมเข้าไปในท่อต่อแก๊สไปที่ Pressure Point (9)

5.6 สังเกตุปากกาจะเลื่อนไปจนไม่เลื่อนต่อไปอีกแล้วจึงตั้งปากกาตามวิธีการตั้งกร๊าฟ

6. วิธีเติมน้ำในถ้วยแก้วดูฟองแก๊ส

6.1 หมุนคลายก๊อกปรับแก๊สใช้งาน (2)

6.2 หมุนทวนเข็มนาฬิกาจนมิเตอร์ (A) บอกจำนวนแก๊สใช้งานลดลงต่ำสุด

6.3 หมุนก๊อก (1) ตามเข็มนาฬิกาจนแน่น

6.4 คลายสกรูหางปลาล็อคถ้วยแก้ว (12) ออกแล้วดึงถ้วยออกมาเติมน้ำเสร็จแล้วใส่กลับเข้าที่เดิม

6.5 หมุนสกรูหางปลาล็อคถ้วยแก้ว (12) ให้แน่นพอควร

6.6 หมุนก๊อก (1) ทวนเข็มนาฬิกา และดูมิเตอร์(B) บอกจำนวนแก๊สในถัง

6.7 หมุนก๊อก (2) เปิดตั้งแก๊สที่จะใช้งาน โดยดูมิเตอร์ (A) ให้ขึ้นที่ 50 ปอนด์/ตารางนิ้ว

6.8 ดูปากกาให้เลื่อนขึ้นไปจนไม่เลื่อนต่อไปอีก แล้วจึงทำแบบเดียวกับวิธีการตั้งกร๊าฟ

หมายเหตุ ในกรณีที่มีข้อขัดข้องดังต่อไปนี้ ทำการปรับซ่อมไม่ได้ให้แจ้งช่างผู้เกี่ยวข้องไปทำการปรับซ่อม

1. ถ้าเกิดเครื่องขัดข้องเนื่องจากระดับน้ำที่บันทึกในกร๊าฟต่างกันมาก

2. ถ้าท่อแก๊สต่างๆ ของเครื่องเกิดชำรุดหรือขาดให้หมุนก๊อกถังแก๊ส (1) ทวนเข็มนาฬิกาให้แน่นทันที เพื่อป้องกันมิให้แก๊สไหลออก

อนึ่ง ถ้า Meter (B) บอกจำนวนแก๊สในถังเหลือ 500 ปอนด์/ตารางนิ้ว ก็ให้รีบเปลี่ยนถังแก๊สใหม่

แบบที่ 2

เป็นของ A.OTT.จากประเทศเยอรมัน อาศัยหลักการถ่วงน้ำหนักโดยมีแรงดันของน้ำอัดเข้าหม้อลม (Pneumatic) แทนการใช้ (Manometer) ปรอทในแบบที่ 1 เครื่องมือประกอบด้วยส่วนสำคัญคือ คานถ่วงน้ำหนักที่มีจุดหมุนอยู่ตอนกลางสามารถกระดกขึ้น-ลงได้ ปลายของคานด้านหนึ่งมีลูกน้ำหนักถ่วงติดไว้และมีจุดที่หม้อลมกดบนคาน ส่วนคานทางด้านตรงข้ามจะมีลูกตุ้มน้ำหนักที่เลื่อนไป-มาบนคานได้ (Balance weight) เกือบจะไม่มีความผิดอยู่เลยและที่หัวคานมี Contact วงจรไฟฟ้าสองด้านอยู่ในทิศตรงข้ามทำหน้าที่เป็นสวิทซ์ต่อไปยังเซอร์โวมอเตอร์ (Servo-moter) จากน้ำหนักที่เลื่อนไปมามีระบบต่อเชื่อมไปยังแกนเกลียวที่ปลายข้างหนึ่งขับเคลื่อนได้ด้วย เซอร์โวมอเตอร์ และที่ปลายอีกข้างมีระบบเกียร์สำหรับขับเคลื่อนแกนเกลียวที่ติดปากกาบันทึกเช่นเดียวกับเครื่องวัดระดับน้ำ แบบ Convention เมื่อแรงดันจากหม้อลมกดลงบนคานปลายคานที่ติดสวิทซ์กระดกทำให้สวิทซ์เปิด เซอร์โวมอเตอร์จะทำงานหมุนแกนเกลียวที่ต่อเชื่อมไปยังลูกน้ำหนักที่เลื่อนได้ ลูกน้ำหนักจะเลื่อนไปขณะเดียวกันจะขับเคลื่อนเข็มติดปากบันทึกไปด้วย ลูกน้ำหนักจะเลื่อนไปขณะเดียวกันจะขับเคลื่อนเข็มติดปากบันทึกไปด้วย เมื่อลูกน้ำหนักเคลื่อนไป จนทำให้คานอยู่ในแรวราบ (Balance) Contact จะจากกัน วงจรไฟฟ้าจะปิดทำให้เซอร์โวมอเตอร์หยุดทำงาน ในทางตรงข้าม เมื่อแรงกดจากหม้อลมน้อย ปลายคานด้านติด Contact จะกระดกลงสวิทซ์อีกทางจะเปิดทำให้เซอร์โวมอเตอร์หมุนในทางตรงกันข้ามกับลูกน้ำหนักที่เลื่อนและเข็มปากกาจะเลื่อนไปในทางตรงข้ามจนกว่าคานจะอยู่ในแนวราบ สวิทซ์จึงปิด เซอร์โวมอเตอร์จึงหยุดทำงาน ซึ่งเป็นไปตามแรงดันในหม้อลมที่เปลี่ยนแปลงไปตามการขึ้น-ลงของระดับน้ำในแม่น้ำ

เครื่องวัดระดับน้ำอัตโนมัติแบบ Pressure gage หรือ Pressure Transducers

เป็นเครื่องมือที่อาศัยหลักการที่เมื่อระดับน้ำเปลี่ยนแปลง จะทำให้ความกดดันของน้ำเปลี่ยนแปลง ทำให้ Transducer เปลี่ยนแปลงค่าสัญญาณทางไฟฟ้าของสถานีที่ทำการตรวจวัด จากหลักการนี้ทำให้มีการนำไปทำ Transducer ที่แตกต่างกันได้หลายแบบแต่ก็จะมีหลักการที่นำเอาความกดดันของน้ำนี้มาแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า Tranducer ของค่าความกดดันทางไฟฟ้าจะมีหลักการทำงานที่สำคัญอยู่ 2 ประการคือ ความกดดันซึ่งจะผันแปรกับค่าระดับน้ำ และการแปลงค่าความกดดันเป็นค่าสัญญาณทางไฟฟ้า ซึ่งค่าสัญญาณทางไฟฟ้านี้จะนำไปต่อเข้ากับเครื่องบันทึกข้อมูลอีกทีหนึ่ง ยกตัวอย่าง Transducer ที่แตกต่างกันมี 3 แบบ คือ

1. แบบช่องอากาศ จะอาศัยเทียบกับความกดดันของบรรยากาศ

2. แบบช่องอากาศปิด จะอาศัยเทียบกับค่าความกดดันที่คงที่

3. แบบ Absolute จะอาศัยสูญญากาศ

 

เครื่องมือทางอุทกวิทยา ตอนที่ 2 – แบบถ้วย

เครื่องวัดกระแสน้ำแบบกระบวย (Price’s Type)

เครื่องวัดกระแสน้ำแบบ Price’s หรือ Cup Type มีสองแบบคือ ขนาดใหญ่ ใช้วัดความเร็วกระแสน้ำได้ถึง 3.0 เมตร/วินาที และขนาดเล็กวัดความเร็วกระแสน้ำได้ไม่เกิน 1.00 เมตร/วินาที ทั้งสองแบบนี้ลักษณะและการทำงานเหมือนกัน แตกต่างเฉพาะส่วนประกอบ คือ เครื่องขนาดใหญ่ สามารถเลือกรับสัญญาณการหมุนของใบพัดได้ 2 ชนิด ขึ้นอยู่กับความเร็วของกระแสน้ำ คือ 1 รอบ ต่อ 1 สัญญาณ หรือ 5 รอบ ต่อ 1 สัญญาณ ส่วนในแบบขนาดเล็กรับสัญญาณ 1 รอบ ต่อ 1

เครื่องวัดความเร็วกระแสน้ำแบบใบพัด (Propeller Type)

เครื่องวัดความเร็วกระแสน้ำแบบใบพัด มีแกนใบพัดรับน้ำในแนวนอน แนวเดียวกับทิศทางการไหลของน้ำและกระแสน้ำที่ไหลในแนวตั้ง หรือเฉียงจะมีผลกระทบน้อยกว่าแบบ cup type แบบใช้ใบพัดใช้ในลำน้ำขนาดใหญ่ และต้องเลือกใช้ให้เหมาะสมตามสภาพการไหลของน้ำ

เครื่องวัดปริมาณน้ำแบบ ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)

หลักการ  Doppler  Effect : ความถี่คงที่ของคลื่นเสียงที่ส่งออกไปในน้ำ เมื่อกระทบกับสิ่งของ/สิ่งมีชีวิตในน้ำที่เคลื่อนที่จะสะท้อนความถี่ของเสียงที่แตกต่างจากเดิมกลับมา

Fd       =        Fs  (V/C)

Fd       =        ความถี่ของการเปลี่ยนแปลง Doppler

Fs       =        ความถี่ของเสียงในขณะที่ยืนอยู่กับที่

V        =        ความเร็วสัมพัทธ์ระหว่างแหล่งกำเนิดเสียงและจุดได้ยินเสียง

C        =        ความเร็วของเสียง

–  โดยติดติดกับเรือ  (Workhorse  RioGrand  ADCP)

– สามารถใช้วัดลำน้ำทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก

– มีกระแสน้ำขึ้น-น้ำลง

– ไม่เคยมีการวัดข้อมูลอื่นๆ มาก่อน

– อุปกรณ์ประกอบ GPS,   Sounder และ  Compass

– ความเร็วสูงสุด  20  m/s

– แบ่ง Cell  ได้  1-128

– ใช้ Window  Software  ในการจัดการข้อมูล  (Win  River)