Water quality assessment in the kwai noi river using mathematical model

การประเมินคุณภาพน้ำในพื้นที่ลุ่มน้ำแควน้อยด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

Name: Pairchompu Chadutae

Name: แพรชมภู ชะดูแท้

keyword: Aquatic ecosystem

Abstract: This research aimed to study the impact of development micro hydropower plant in the Kwai Noi watershed, Kanchanaburi province. QUAL2K model was applied to assess the impact of water quality and quantity. The secondary data from various agencies and primary data from field observation were used for model calibration and validation. Water quantity and quality were predicted in the dry and wet seasons. The conditions putting in the model included the changes in water quantity and quality under natural weathering process and the post-development of micro hydropower plants. Water quality index (WQI) was selected to analyse the overall water quality in the study site. The governed rate constants using for developing the model were Manning coefficients (n), kinetic rate constants of biochemical oxygen demand degradation (Kdc), kinetic constant rates of organic nitrogen hydrolysis (Khn), kinetic constant rates of nitrification (Kna) and kinetic constant rates of denitrification (Kdn). The values of n for the river Reach 1, 2 and 3 were 0.02, 0.025 and 0.028, respectively. This referred that the bottom bed of Kwai Noi River was relatively smooth and plain. The values of Kdc, Khn, Knaand Kdn were 0.8, 0.8, 0.1 and 0 d-1, respectively. The settling velocity rate (ISS) was 0.3 mls. These input constants were used to verify the model against the observation data, which was collected in February 2010. The model used in this study showed high accuracy of prediction comparing with the observation data. Besides, the model after calibration was then used to predict the change in water quantity and quality under both conditions during 2010-2030. Under natural weathering process, the flow rate in the dry and wet seasons were in the range of 200-248 and 220-323.69 m3/s, respectively. The water levels in the dry and wet seasons were in the ranges of2.76-4.72 and 2.89-4.78 m, respectively. The concentrations of dissolved oxygen (DO) in the dry and wet seasons were in the ranges of 4.82-5.73 and 4.85-5.91 mg/L, respectively. The concentrations of organic substances were measured from the concentrations of biochemical oxygen demand (BOD) in the dry and wet seasons, and they were 1.06-2.96 and 0.85-2.19 mg/L, respectively. Based on WQI analysis, the water quality was still in a good level throughout the study period. In case of installing a micro hydropower plant with capacity of 250 kilowatt (kW) and 500 kW, the flow rates of water in the wet season were in the range of 248-323 m3/s, whereas the flow rates of water in the dry season were in the range of 200-220 m3/s. The water level in the Kwai Noi River after installing both sizes of the 250 and 500 kW micro hydropower plant had little risen, they were 2.76-4.74 m in the dry season and 2.94-4.82 m in the wet season. For water quality parameters from installing both sizes of the micro hydropower plants could little increase. DO concentrations at the post-development of the micro hydropower plants were 4.82-6.62 mg/L in the dry season and 4.85-5.73 mg/L in the wet season and concentrations of BOD in the dry and wet seasons were 1.06-2.66 and 0.85-1.98 mg/L, respectively. The highly turbulent flow and accumulation of organic solids could enhance the natural aeration and settling process causing the better condition of water quality in the study area. The micro hydropower plants did not cause any significantly environmental impacts during the considered periods. The maximum capacity of the Kwai Noi River to supply the micro hydropower plant without any environmental impact was achieved when the abstraction rate of water was less than 100 m3/s.

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและคาดการณ์ผลกระทบของคุณภาพน้ำและปริมาณน้ำจากการ สร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กในพื้นที่ลุ่มน้ำแควน้อย จังหวัดกาญจนบุรี โดยการใช้แบบจำลอง QUAL2K เป็นเครื่องมือซึ่งการปรับใช้แบบจำลองนี้ต้องมีการสอบเทียบและตรวจสอบแบบจำลอง โดยใช้ทั้งข้อมูลทุติยภูมิจากหน่วยงานต่างๆ และข้อมูลปฐมภูมิจากการเก็บตัวอย่างภาคสนามจริง จากนั้นนำแบบจำลองมาใช้คาดการณ์การเปลี่ยแปลงของคุณภาพน้ำและปริมาณน้ำทั้งที่เกิดจาก กระบวนการทางธรรมชาติและหลังการพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กในช่วงน้ำแล้งและช่วง น้ำหลากโดยค่าคุณภาพน้ำที่ได้ทั้งหมดจากการคาดการณ์จะถูกประเมินแล้วแสดงเป็นค่าดัชนีคุณ ภาพน้ำ เพื่อวิเคราะห์คุณภาพน้ำโดยรวมในพื้นที่ศึกษา ค่าคงที่ที่ใช้ในแบบจำลองประกอบด้วย ค่า สัมประสิทธิ์แมนนิ่ง (n) ค่าคงที่ทางจลนศาสตร์ของการย่อยสลายบีโอดี(K?) ค่าคงที่ทางจลนศาสตร์ ของการย่อยสลายสารอินทรีย์ในโตรเจน (K?), ค่าคงที่ทางจลนศาสตร์ปฎิกิริยาไนตริฟิเคชั่น (K?) และค่าคงที่ทางจลนศาสตร์ปฎิกิริยาดีไนตริฟิเคชั่น (K?) โดยค่า n ในลำน้ำช่วงที่ 1, 2 และ 3 ของ แม่น้ำแควน้อยมีค่าเท่ากับ 0.020, 0.025 และ 0.028 ตามลำดับ จากค่า n ที่นำมาใช้แสดงให้เห็นว่า บริเวณท้องน้ำของแม่น้ำแควน้อยมีความราบเรียบ ค่า K?, K?, K?, และ K? ที่นำมาใช้เท่ากับ 0.8, 0.8, 0.1 และ 0.0 ต่อวัน ตามลำดับ อัตราเร็วในการตกตะกอนที่นำมาใช้มีค่าเท่ากับ 0.3 เมตรต่อวิ นาทีโดยค่าค่งที่เหล่านี้ถูกใช้ในขั้นตอนตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองแล้วนำมาปรับเทียบ กับข้อมูลที่เก็บได้จากการลงพื้นที่จริง ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2553 แบบจำลองที่ใช้ในงานวิจัยนี้ มีความถูกต้องแม่นยำ และสอดคล้องกับข้อมูลจากการลงพื้นที่จริง การคาดการณ์การเปลี่ยนแปลง ปริมาณและคุณภาพน้ำในอนาคตนั้นได้พิจารณาในช่วง พ.ศ. 2553-2573 ในสภาวการณ์ต่างๆ ภาย ใต้การเปลี่ยนแปลงตามกระบวนการธรรมชาติ พบว่าในปี พ.ศ. 2573 อัตราการไหลของน้ำในช่วง น้ำแล้ง และช่วงน้ำหลากมีค่าอยู่ในช่วง 200-248 และ 220-324 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ตามลำดับ ความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายน้ำ (ดีโอ) ในช่วงน้ำแล้วและช่วงน้ำหลากมีค่าเท่ากับ 4.82-5.73 และ4.85-5.91 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามลำดับ ความเข้มข้นของสารอินทรีย์ที่วัดจากความต้องการออก ซิเจนทางชีวเคมี(บีโอดี) มีความเข้มข้นในช่วงน้ำแล้งและช่วงน้ำหลากค่าเท่ากับ 1.06-2.96 และ 0.85-2.19 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามลำดับ เมื่อวิเคราะห์คุณภาพน้ำโดยรวมด้วยดัชนีคุณภาพน้ำ พบว่า อยู่ในระดับดีตลอดช่วงเวลาที่พิจารณา หากติดตั้งโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่มีกำลังการผลิต 250 500 กิโลวัตต์อัตราการไหลของน้ำในช่วงน้ำหลากมีค่าเท่ากับ 248-323 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ขณะ ที่ในช่วงน้ำแล้งมีค่าเท่ากับ 200-220 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ระดับน้ำของแม่น้ำแควน้อยในช่วงน้ำ แล้งมีค่าเท่ากับ2.76-4.74 เมตรและ ในช่วงน้ำหลากมีค่าเท่ากับ 2.94-4.82 เมตร ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ระดับน้ำเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย หลังจากการสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กทั้งสองกำลังการผลิต พบ ว่าการเปลี่ยนแปลงค่าพารามิเตอร์ต่างๆ แสดงให้เห็นว่าน้ำมีคุณภาพดีขึ้นเล้กน้อย โดยค่าดีโอในช่วง น้ำแล้งมีค่าเท่ากับ 4.82-6.62 มิลลิกรัมต่อลิต และในช่วงน้ำหลากมีค่าเท่ากับ 4.85-5.73 มิลลิกรัมต่อ ลิตรส่วนค่าบีโอดีในช่วงน้ำแล้งและช่วงน้ำหลากมีค่าเท่ากับ 1.06-2.66 และ 0.85-1.98 มิลลิกรัมต่อ ลิตรตามลำดับ เนื่องจากการไหลของน้ำที่มีความปั่นป่วนมากและการสะสมของสารอินทรีย์ในน้ำ ส่งผลให้การเติมอากาศตามธรรมชาติมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น ส่วนกระบวนการตกตะกอนทำให้คุณ ภาพน้ำในพื้นที่ศึกษาดีขึ้น ดังนั้โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กจึงไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมี นัยสำคัญในช่วงระยะเวลาที่พิจารณา สำหรับกำลังการผลิตไฟฟ้าสูงสุดที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก จะผลิตได้จะไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของแม่น้ำแควน้อน เมื่อกำลังการผลิตไฟฟ้ามีการใช้น้ำใน กระบวนการน้อยกว่า 100 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Thidarat Bunsri

Role: Advisor

Created: 2010

Modified: 2556-03-10

Issued: 2013-03-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: ENV681

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Environmental Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ENV681.pdf	2.15 MB	21	2024-12-20 10:50:41
2	ENV681ab.pdf	28.23 KB	4	2018-06-16 22:34:18

ใช้เวลา

0.028032 วินาที