กระบวนการเกิดน้ำท่า
น้ำที่ไหลมารวมกันในแม่น้ำนั้นประกอบไปด้วย
-
ฝนที่ตกลงมาในลำน้ำโดยตรง (channel precipitation)
-
น้ำผิวดิน (overland flow หรือ surface runoff)
-
น้ำใต้ผิวดิน (interflow หรือ subsurface flow)
-
น้ำใต้ดิน (groundwater flow)
โดยน้ำที่ไหลบนผิวดินนั้นยังอาจแยกที่มาได้เป็น 2 ส่วน
- ส่วนหนึ่งเป็นน้ำฝนส่วนเกินจากการซึมลงดิน (infiltration excess overland flow) น้ำฝนส่วนเกินนี้เกิดขึ้นเมื่อ
ความเข้มน้ำฝนมากกว่าอัตราการซึมลงดินในขณะนั้น น้ำฝนส่วนที่เหลือนี้จะไหลบนผิวดินสู่พื้นที่ต่ำกว่า
- อีกส่วนหนึ่งเป็นน้ำไหลจากพื้นผิวที่อิ่มตัวด้วยน้ำ (saturation excess overland flow) จะพบในบริเวณที่ลุ่มต่ำ
ขณะฝนเริ่มตก บนผิวดินมีความชื้นสูงเมื่อฝนตกลงมาน้ำฝนจะไหลนองไปบนพื้นผิว นอกจากนี้ยังมีน้ำ
บางส่วนที่ไหลใต้ผิวดินไหลพ้นผิวดินขึ้นมารวม (exfiltration) โดยบริเวณพื้นผิวที่อิ่มตัวด้วยน้ำจะขยายตัว
ครอบคลุมพื้นที่เป็นบริเวณกว้างขึ้นเรื่อย ๆ ขณะฝนตก และค่อย ๆ ลดขนาดลงภายหลังฝนหยุดตก
เนื่องจากเส้นทางการไหลของน้ำฝนที่ตกลงมามีความซับซ้อนและมีการเปลี่ยนแปลงไปมา
การตรวจวัดปริมาณน้ำในแต่ละส่วนนั้นทำได้ยาก ในการวิเคราะห์ข้อมูลน้ำท่านิยมพิจารณาน้ำในแม่น้ำ
เป็นสองส่วน คือ น้ำที่ไหลมาอยู่ในลำน้ำเร็ว เรียกว่า direct runoff (หรือ quick flow) และ น้ำที่ไหลมาอยู่
ในลำน้ำช้า เรียกว่า base flow
Direct runoff นั้นส่วนใหญ่เป็นน้ำฝนที่ตกลงมาและไหลไปตามผิวดิน (surface runoff) นอกจากนี้
ยังรวมถึงน้ำฝนที่ตกลงในลำน้ำโดยตรง และน้ำไหลใต้ผิวดินบางส่วนที่ไหลพ้นผิวดินขึ้นมา
โดยการเกิดของ direct runoff นี้อาจเกิดขึ้นทันทีเมื่อฝนเริ่มต้นหรือหลังจากฝนตกไม่นาน และเพิ่มปริมาณ
จนถึงจุดสูงสุด จากนั้นค่อยๆ ลดลง โดยปริมาณน้ำสูงสุดนั้นอาจเกิดขณะฝนกำลังตกก็ได้หากฝนตกต่อเนื่อง
เป็นระยะเวลานาน แต่โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นหลังจากฝนหยุดไประยะหนึ่ง เนื่องจากน้ำจากจุดต่างๆ ในพื้นที่
จะต้องใช้เวลาระยะหนึ่งในการหลมารวมตัวกันที่ทางออกซึ่งระยะเวลาขึ้นอยู่กับขนาดและลักษณะ
ทางกายภาพอื่นๆ ของลุ่มน้ำ
ส่วน base flow เป็นน้ำที่ไหลมาทางใต้ดินซึ่งไหลมาทางใต้ดินซึ่งไหลได้ช้ากว่า เวลาในการเดินทาง
จากจุดที่ฝนตกลงมาจนกระทั่งถึงทางออกของลุ่มน้ำอาจเป็นหลายๆ วัน จนกระทั่งเป็นปี ปริมาณของน้ำส่วนนี้
ในลำน้ำค่อนข้างจะคงที่โดยมีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล
การตรวจวัดข้อมูลน้ำในแม่น้ำ
1. ระดับน้ำ (stage)
ข้อมูลระดับน้ำเป็นข้อมูลที่ตรวจวัดได้ง่าย เห็นได้จากในต่างประเทศมีการบันทึกข้อมูล
ระดับน้ำท่วมสูงสุดในสมัยกรุงศรีอยุธยา ระดับน้ำที่ทำการบันทึกจะอ้างอิงอยู่กับระดับเฉลี่ยของน้ำทะเล
เรียก ระดับทะเลปานกลาง (รทก.) หรือ Mean Sea (MSL.) เครื่องมือที่ใช้มี 2 ลักษณะกล่าวคือ
เครื่องมือวัดระดับน้ำแบบไม่อัตโนมัติ และแบบอัตโนมัติ
- เครื่องมือวัดระดับน้ำแบบไม่อัตโนมัติ อาจมีลักษณะเป็น แผ่นวัดระดับน้ำ (staff gauge)
หรือเครื่องวัดแบบใช้เส้นลวด และตุ้มน้ำหนัก (wire-weight) ซึ่งจะต้องมีคนไปจดบันทึก
ตามเวลาอย่างสม่ำเสมอ
- เครื่องมือวัดระดับน้ำแบบอัตโนมัติ มีหลายแบบ อาทิ แบบใช้แรงดัน (Pressure Bulb), แบบ
ใช้ฟองอากาศ (Bubble Gauge), แบบทุ่นลอย (Float-Operated Recorder)
2. ความเร็วกระแสน้ำ
2.1 ความแตกต่างของความเร็วในหน้าตัดการไหล
ความเร็วของกระแสน้ำในหน้าตัดหนึ่งๆ มีค่าต่างกัน เนื่องจาก ความต้านทานการไหลของท้องน้ำ
อันเนื่องมาจากแรงเสียดทาน จะเห็นได้ว่าตอนกลางของหน้าตัดเป็นบริเวณที่มีปริมาณการไหล
และความเร็วของกระแสน้ำมากสุด ส่วนบริเวณที่สัมผัสกับท้องน้ำจะมีความเร็วในการไหลน้อยมาก
2.2 เครื่องวัดกระแสน้ำ (Current Meter)
 
การวัดความเร็วของกระแสน้ำใช้เครื่องมือ เรียกว่า current meter ซึ่งมีสองลักษณะ คือ
ชนิดที่หมุนรอบแกนตั้ง เช่น แบบถ้วยทรงกรวย (cup type) และ ชนิดหมุนรอบแกนนอน (Propeller)
Current meter จะให้ค่าเป็นจำนวนรอบต่อเวลา ซึ่งต้องนำไปรับเทียบเป็นความเร็วอีกตามสมการ
V = a + b × N
โดยที่
V = ความเร็ว
a, b = สัมประสิทธิ์ปรับเทียบ
N = จำนวนรอบต่อเวลา
2.3 วิธีการวัดความเร็วกระแสน้ำ
การหาความเร็วเฉลี่ยในแนวตั้งตามความลึกมีเกณฑ์สรุปได้ดังนี้
วิธีการตัด |
ความลึกของน้ำ,d
(เมตร) |
จุดความลึกที่ทำการวัด (เมตร) |
ความเร็วเฉลี่ย
 |
1. วัดจุดเดียว |
0.30 - 0.60 |
0.6d จากผิวน้ำ |
 =  
|
2. วัดสองจุด |
0.60 - 3.00 |
0.2d และ 0.8d |
 =  × 
|
3. วัดสามจุด |
3.00 - 6.10 |
0.2d , 0.6d
และ 0.8d |
 =  × 
|
เมื่อ  = ความเร็วที่ 0.2d วัดจากผิวดิน
 = ความเร็วที่ 0.6d วัดจากผิวดิน
 = ความเร็วที่ 0.8d วัดจากผิวดิน
|
