การจำลองการไหลของน้ำใต้ดินเพื่อวิเคราะห์การแยกเป็นสองทางของหัวร่องน้ำGroundwater Flow Simulation to Analyze Channel Head Bifurcation

Abstract

โครงข่ายลำน้ำในธรรมชาติเกิดจากกระบวนการกัดเซาะที่ลาดดินบริเวณหัวร่องน้ำ ในบางครั้งอาจส่งผลให้เกิดการแยกเป็นสองทางของหัวร่องน้ำ ซึ่งเป็นกระบวนการสำคัญในการเพิ่มขึ้นของลำดับทางน้ำ หมายความว่าโครงข่ายแม่น้ำ จะมีความซับซ้อนมากขึ้น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะทางธรณีวิทยาและลักษะทางอุทกวิทยาของแต่ละพื้นที่ลุ่มน้ำ สำหรับงานวิจัยนี้ศึกษาการกัดเซาะบริเวณหัวร่องน้ำเนื่องจากน้ำใต้ดินโดยใช้วิธิเชิงตัวเลขเพื่อจำลองสนามการไหลน้ำใต้ดินและสมมติให้หัวร่องน้ำเป็นรูปสามเหลี่ยมหน้าจั่ว โดยในงานวิจัยนี้ได้วิเคราะห์หาโอกาสในการเกิดการแยกเป็นสองทางของร่องน้ำจากสมมติฐานที่ว่า หากอัตราการไหลซึมของน้ำใต้ดินบริเวณหัวร่องน้ำสูงสุดไม่ได้อยู่บริเวณแกนสมมาตรของร่องน้ำระหว่างตลิ่งซ้ายและขวาแต่กลับปรากฏที่ 2 จุด บริเวณตลิ่งซ้ายและขวา ซึ่งหมายถึงหัวร่องน้ำถูกกัดเซาะอย่างเข้มข้นบริเวณ 2 จุดดังกล่าว ดังนั้นจะส่งผลให้หัวร่องน้ำแยกเป็นสองทาง พบว่ารูปร่างร่องน้ำและที่มาของแหล่งจ่ายน้ำ (จากต้นน้ำ หรือน้ำฝน) มีอิทธิพลต่อลักษณะของสนามการไหลน้ำใต้ดินและการแยกเป็นสองทางของร่องน้ำ โดยปัจจัยที่มีอิทธิพลอย่างเห็นได้ชัด คือ มุมของหัวร่องน้ำรูปสามเหลี่ยมหน้าจั่ว ซึ่งเป็นมุมป้านที่มีขนาดมากกว่า 150° และยิ่งสนามการไหลได้รับอิทธิพลจากน้ำฝน จะยิ่งทำให้การแยกเป็นสองทางของร่องน้ำมีโอกาสเกิดสูงยิ่งขึ้นไปอีก

River basin networks are generated by erosion processes at channel heads. This sometimes results in two-way splitting of channel heads (bifurcation) that is an important process causing an increase in stream orders. It means a more complex network. Bifurcation depends on the geological and hydrologic characteristics of each river basin. We studied channel head erosion due to groundwater by a numerical method to simulate the groundwater flow fields. We assumed the shape of channel head to be isosceles triangles. This study analyzed the probability of channel head bifurcation from the assumption as follows. If the maximum seepage along a channel head is not at the symmetrical axis of the channel but appears at two locations along the left and right banks. The channel head shapes related to the contributing area shapes and water sources (upstream or rain feeding) influenced the groundwater flow filed and channel head bifurcation. It is found that the most prominent factor is the angle of the isosceles triangle head that the angle is larger than 150°. In addition, the more the influence of rain fall on groundwater flow field, the higher possibility of channel head bifurcation occurs.