การประเมินสมดุลน้ำในพื้นที่ลุ่มน้ำป่าสักโดยใช้แบบจำลอง SWAT และ MIKE-HYDRO BASIN Assessment of Water Balance of Pasak River Basin Using SWAT and MIKE-HYDRO Basin Models

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการประเมินสมดุลน้ำในพื้นที่ลุ่มน้ำป่าสักโดยใช้แบบจำลอง SWAT และ MIKE-HYDRO BASIN. เริ่มจากแบบจำลอง SWAT ถูกนำมาใช้ในการประเมินหาผลลัพธ์ทางอุทกวิทยาและแบบจำลอง MIKE-HYDRO BASIN ถูกใช้สำหรับประเมินผลลัพธ์จากการจัดระบบการจัดการน้ำในลุ่มน้ำ เช่นการผันน้ำระหว่างอ่างเก็บน้ำและการจัดสรรน้ำเพื่อการชลประทาน เพื่อการอุปโภคบริโภคและเพื่อการอุตสาหกรรม ข้อมูลประเภทรายวันที่ถูกนำมาใช้ได้แก่ ปริมาณน้ำฝน อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ ความเร็วลมและความเข้มแสงอาทิตย์เป็นเวลา 32 ปีอยู่ในช่วงปีพ.ศ. 2528-2559 แบบจำลองSWAT ถูกตั้งค่าเพื่อประเมิน ปริมาณน้ำท่า ปริมาณน้ำส่วนเติมเต็ม ปริมาณน้ำใต้ดินที่ไหลสู่ลำน้ำและปริมาณน้ำใต้ดิน ในส่วนของความต้องการน้ำสำหรับกิจกรรมการใช้น้ำต่าง ๆ ถูกนำมาเป็นข้อมูลนำเข้าของแบบจำลอง MIKE-HYDRO BASIN เพื่อจำลองสมดุลน้ำของวัฏจักรอุทกวิทยาในพื้นที่ การศึกษาครั้งนี้ได้ทำการเปรียบเทียบปริมาณน้ำท่าจากจุดตรวจวัด 6 จุดกับผลลัพธ์ปริมาณน้ำท่าของแบบจำลองสำหรับการปรับเทียบแบบจำลองและการทวนสอบแบบจำลอง พบว่า ผลจากการปรับเทียบแบบจำลองมีค่า Coefficient of determination (R2) และ Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) เท่ากับ 0.60-0.96 และ 0.55-0.91 ตามลำดับ สำหรับผลลัพธ์การทวนสอบแบบจำลองพบว่าค่า R2 และ NSE สูงกว่าผลลัพธ์ของการปรับเทียบแบบจำลองในทุก ๆ จุดตรวจวัด สุดท้ายนี้ผลลัพธ์สมดุลน้ำของวัฏจักรอุทกวิทยาในพื้นที่ลุ่มน้ำป่าสักพบว่ามีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ย 17,224.0 ล้าน ลบ.ม./ปี ปริมาณน้ำการคายระเหย 9,163.2 ล้าน ลบ.ม./ปี ปริมาณน้ำผิวดิน 6,232.3 ล้าน ลบ.ม./ปี และปริมาณน้ำใต้ดิน 1,828.0 ล้าน ลบ.ม./ปี จากผลลัพธ์ข้างต้นสรุปได้ว่าการทำงานร่วมกันของแบบจำลอง SWAT และ MIKE-HYDRO BASIN ทำให้แบบจำลองทางอุทกวิทยามีประสิทธิภาพสูงขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการพัฒนาไปสู่การวิเคราะห์ความแห้งแล้ง น้ำท่วม ของพื้นที่แต่ละพื้นที่

This research examines the assessment of water balance of Pasak River Basin by using SWAT and MIKE-HYDRO Basin models. The SWAT model was applied to estimate hydrological characteristics while the MIKE-HYDRO Basin model was used for evaluating the outcomes of water management system in the watershed, such as water diversion between reservoirs and water allocation for irrigation and domestic and industrial consumptions. The daily data of precipitation, temperature, relative humidity, wind velocity and solar radiation throughout 32 years (1985–2016) were used. The SWAT model was set up to estimate runoff, recharge, base flow and groundwater. Water requirements for all activities in the area were applied as inputs of MIKE-HYDRO Basin model in order to simulate water balance of hydrological cycle in the area. Observed runoffs at 6 measuring points were compared to the results from the models. It was found that the results of model calibration provided Coefficient of Determination (R2) and Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) of 0.60–0.96 and 0.55–0.91, respectively. However, the R2 and NSE from the results of model validation were higher than those of the model calibration at every measuring point. In conclusion, the water balance of the hydrological cycle in Pasak basin presented 17,224.0 mcm/yr of average total rainfall, 9,163.2 mcm/yr of evapotranspiration, 6,232.3 mcm/yr of surface water and 1,828.0 mcm/yr of groundwater. As a result, the use of SWAT in conjunction with MIKE-HYDRO basin model contributes to improved performance of hydrological models. The implications would considerably benefit further studies on the analysis of drought and flood situations in each area.