การชลประทาน

        ในอดีตกาลการชลประทาน คือกิจการที่มนุษย์ทำขึ้นเพื่อพัฒนาแหล่งน้ำ จัดหาน้ำสำหรับใช้ในการเพาะปลูก ได้แก่ การทดน้ำ การส่งน้ำ การระบายน้ำ และควบคุมการใช้น้ำเพื่อเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรให้ได้มากที่สุด แต่ปัจจุบัน ทรัพยากรน้ำตามแหล่งน้ำต่าง ๆ ซึ่งนอกจากเป็นปัจจัยที่สำคัญยิ่งในการดำรงชีวิตของมนุษย์ แล้วยังมีความสำคัญต่อการพัฒนาเศรษฐกิจ สังคม และรักษาสภาพสิ่งแวดล้อม ดังนั้น การชลประทานจึงไม่ได้จัดหาน้ำมาได้ใช้เพื่อการเพาะปลูกแต่เพียงอย่างเดียว ยังต้องจัดหาน้ำมาใช้ในด้านอื่น ๆ พระราชบัญญัติการชลประทานหลวงพุทธศักราช ๒๔๘๕ จึงให้ความหมายการชลประทานว่าเป็นกิจการที่จัดทำขึ้นเพื่อให้ได้มาซึ่งน้ำ หรือเพื่อกัก เก็บ รักษา ควบคุม ส่ง ระบาย หรือแบ่งน้ำ เพื่อการเกษตรกรรม การพลังงาน การสาธารณูปโภค หรือการอุตสาหกรรม และหมายความรวมถึงการป้องกันความเสียหายอันเกิดจากน้ำ รวมถึงการคมนาคมทางน้ำ ซึ่งอยู่ในเขตพื้นที่ชลประทานด้วย

ประกอบด้วย

1.เขื่อน

2.ฝาย

3. อ่างเก็บน้ำ

เขื่อน สามารถจำแนกตามการใช้งานได้ดังนี้

        เขื่อนเก็บกักน้ำ คือ เขื่อนที่สร้างขึ้นเพื่อเก็บกักน้ำในช่วงเวลาน้ำมากเกินความต้องการไว้ในช่วงเวลาที่ขาดแคลนน้ำ หรือ สร้างปิดกันลำน้ำธรรมชาติระหว่างหุบเขาหรือเนินสูง เพื่อเก็บน้ำที่ไหลมามากไว้ทางด้านเหนือเขื่อน น้ำที่เก็บไว้นี้สามารถนำออกมาทางอาคารที่ตัวเขื่อนได้ตลอดเวลาที่ต้องการ โดยอาจจะระบายไปตามลำน้ำให้กับเขื่อนทดน้ำที่สร้างอยู่ด้านล่าง หรืออาจส่งเข้าคลองส่งน้ำ

ซึ่งแบ่งเป็น 2 ประเภทตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน

1. เก็บกักน้ำบางส่วนไว้ชั่วคราว ขณะที่มีน้ำมาก และค่อย ๆ ระบายในภายหลัง

2.กักน้ำไว้ให้นานที่สุดแล้วปล่อยน้ำซึมเข้าไปในฝั่งหรือไหลซึมเข้าไปในดิน เพื่อเพิ่มระดับน้ำใต้ดิน

ตัวอย่างเขื่อนเช่น    เขื่อนแม่งัดสมบูรณ์ชล เขื่อนภูมิพล  เขื่อนแก่งกระจาน เขื่อนแม่กวงอุดมธารา เขื่อนกิ่วลม เขื่อนลำปาว เขื่อนลำตะคอง เขื่อนสิริกิติ์       

        เขื่อนระบายน้ำ เป็นอาคารทดน้ำแบบหนึ่ง ซึ่งสร้างขวางลำน้ำ สำหรับทดน้ำที่ไหลมาให้มีระดับสูง จนสามารถส่งเข้าคลองส่งน้ำได้ตามปริมาณที่ต้องการในฤดูกาลเพาะปลูก เช่นเดียวกับฝาย แต่เขื่อนระบายน้ำจะระบายน้ำผ่านเขื่อนไปได้ตามปริมาณที่กำหนด โดยไม่ยอมให้น้ำไหลล้นข้ามสันฝายเพื่อการประปา และเพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรม

ตัวอย่างเขื่อนเช่น  เขื่อนพระราม 6 เขื่อนปัตตานี เขื่อนเจ้าพระยา  เขื่อนเพชร เขื่อนนเรศวร  เขื่อนวชิราลงกรณ์

                             

สามารถจำแนกตามการการก่อสร้างได้ดังนี้

        เขื่อนถม

        1. เขื่อนดินถม หรือ เขื่อนดิน คือเขื่อนที่สร้างขึ้นโดยการนำเอาดินมาบดอัดให้แน่นด้วยเครื่องจักรกล หรือแรงคน เขื่อนดินมีลักษณะทึบน้ำ หรือน้ำซึมผ่านเขื่อนดินได้ยาก และมีความมั่นคงแข็งแรงเช่นเดียวกัน

1.เขื่อนดินถมที่อัดด้วยดินชนิดเดียวกันเป็นส่วนใหญ่หรือทั้งหมด

2.เขื่อนดินถมที่บดอัดด้วยดินชนิดเดียวกันเกือบทั้งหมดคล้ายกับแบบแรก ยกเว้นด้านเขื่อนถมด้วยกรวด หิน หรือทรายหยาบ ทำหน้าที่ลดแรงดันของน้ำที่รั่วซึมผ่านตัวเขื่อนและเกิดปัญหากัดเซาะท้ายเขื่อน

3.เขื่อนดินถมที่มีแกนอยู่กลางตัวเขื่อน แกนเขื่อนจะมีความทึบน้ำสูง ป้องกันไม่ให้น้ำไหลผ่านตัวเขื่อน หรือผ่านได้น้อย

        2. เขื่อนหินถม หรือ เขื่อนหินทิ้ง

      มีรูปร่างเหมือนเขื่อนดินถมบดอัดแน่น แต่เขื่อนหินถมจะสร้างด้วยหินระเบิดเป็นก้อนขนาดเล็กใหญ่ นำมาบดอัดแน่นเป็นเปลือกนอกหุ้มแกนดินทึบน้ำบดอัดแน่น (ดินเหนียว) ไว้ทั้งสองด้านเนื่องจากวัสดุที่ใช้ประกอบด้วยหินขนาดต่างๆ ตลอดจนกรวด ทรายมีปริมาณมากกว่าดินทึบน้ำจึงเรียกว่า       เขื่อนหินถม

ตัวอย่างเขื่อนเช่น เขื่อนสิริกิติ์ เขื่อนแม่งัดสมบูรณ์ชล เขื่อนลำตะคอง เขื่อนแม่กวงอุดมธารา เขื่อนลำปาว เขื่อนแก่งกระจาน

1.เขื่อนหินถมที่มีแกนหรือผนังกั้นน้ำอยู่ในตัวเขื่อน แกนดินอยู่ตรงกลางเขื่อน และอยู่ในแนวดิ่งหรือตั้งตรง

2.เขื่อนหินถมที่มีแกนหรือผนังกั้นน้ำอยู่ในตัวเขื่อน แกนดินที่สร้างเอียงตามลาดด้านเหนือน้ำ

3.เขื่อนที่ไม่มีแกนทึบน้ำในตัวเขื่อน แต่จะสร้างเป็นแผ่นทึบน้ำบนลาดตลิ่งด้านเหนือน้ำ เพื่อปิดกั้นไม่ให้น้ำไหลซึมผ่านตัวเขื่อน

ตัวอย่างเขื่อนเช่น เขื่อนสิรินธร เขื่อนอุบลรัตน์ เขื่อนรัชชประภา เขื่อนบางลาง เขื่อนน้ำพุง

        เขื่อนคอนกรีต

        เขื่อนที่สร้างด้วยคอนกรีตแบบต้านแรงดันของน้ำด้วยน้ำหนัก

        1.เขื่อนที่สร้างขึ้นเป็นแนวตรงขวางลำน้ำระหว่างหุบเขา มีรูปร่างคล้ายรูปสามเหลี่ยม ที่มีฐานของเขื่อนกว้างไปตามลำน้ำ เขื่อนประเทนี้จะต้องอาศัยน้ำหนักของตัวเขื่อนที่กดลงบนฐานรากในแนวดิ่ง สำหรับต้านแรงดันที่เกิดจากน้ำซึ่งเก็บน้ำทางเหนือเขื่อน ไม่ให้เขื่อนล้มหรือเลื่อนถอยไป

        2.เขื่อนรูปโค้งที่สร้างด้วยคอนกรีต เป็นเขื่อนที่มีรูปโค้งเป็นส่วนของวงกลมสร้างขวางลำน้ำระหว่างหุบเขา โดยที่ปลายเขื่อนทั้งสองจะฝังแน่นไว้กับบริเวณลาดเขาทั้งสองข้าง เขื่อนที่โค้งเป็นส่วนของวงกลมนี้ สามารถรับแรงดันของน้ำที่กระทำกับตัวเขื่อนได้เป็นอย่างดี ทั้งนี้เพราะคอนกรีตทุกส่วนของตัวเขื่อนสามารถรับแรงกดได้เต็มที่ตามแนวโค้ง แล้วถ่ายแรงดันส่วนใหญ่ที่เกิดจากน้ำไปให้ลาดเขาที่ปลายเขื่อนสองข้างนั้นรับไว้อีกต่อหนึ่ง เขื่อนประเภทนี้จึงไม่ต้องอาศัยน้ำหนักของเขื่อนเป็นหลัก ทำให้มีลักษณะบาง และสร้างได้อย่างประหยัด

สำหรับที่จะเลือกเขื่อนเป็นประเภทใดนั้น จะต้องมีการวิเคราะห์และพิจารณาอย่างละเอียด ให้เหมาะสมกับสภาพภูมิประเทศและสภาพของฐานรากว่าเขื่อนลักษณะใดจะมีราคาถูกและสร้างได้มั่งคงแข็งแรง กว่ากัน โดยทั่วไปแล้ว สำหรับเขื่อนรูปโค้งแม้จะใช้คอนกรีตจำนวนน้อยกว่า แต่ก็มีความเหมาะสมที่จะ สร้างในทำเลที่เป็นหุบเขาแคบและลึกเท่านั้น ส่วนเขื่อนประเภทต้านแรงดันน้ำด้วยน้ำหนักจะสร้างได้ดี ทั้งในภูมิประเทศที่เป็นหุบเขาไม่ว่าจะแคบหรือกว้าง ตลอดจนทำเลที่สภาพฐานรากไม่มั่นคงแข็งแรงพอ ที่จะสร้างเขื่อนรูปโค้งอีกด้วย

ตัวอย่างเขื่อนเช่น เขื่อนกิ่วล เขื่อนภูมิพล เขื่อนปัตตานี

        เขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่น หรือ RCC. Dam

       1. เขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่น (Roller Compacted Concrete Dam) หรือ RCC. Dam ได้เริ่มคิดค้นกันมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1970 แต่ได้เริ่มก่อสร้างจริงในราวปี 1980 ได้แก่ เขื่อน Shimajigawa ในประเทศญี่ปุ่น และในปี ค.ศ. 1982 ได้มีการก่อสร้างเขื่อน คอนกรีตบดอัดแน่น ชื่อ Holbeam Wood ในประเทศอังกฤษ และเขื่อน Willow Creek ในประเทศสหรัฐอเมริกา

       2. การจำแนกประเภทของเขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่น

เขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่น (RCC. DAMS) จำแนกประเภท ตามวิธีการออกแบบ และการ ก่อสร้างออกเป็น 4 ประเภท ดังนี้

               2.1 เขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่นใช้ปูนซีเมนต์น้อย (Lean RCC. Dams) เป็นเขื่อนที่ใช้ตัวเชื่อมประสาน (Cementitious) คือ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (Portland - Cement) กับ ขี้เถ้าลอย (Fly Ash) น้อยกว่า 100 กก./ลบ.ม (Fly Ash ไม่เกิน 40 %)และ ในการบดอัดแต่ละชั้นจะถมหนาประมาณ 0.30 เมตร ได้แก่ เขื่อน WillowCreek และเขื่อน Grindstone Canyon ในสหรัฐอเมริกา

               2.2 เขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่นใช้ปูนซีเมนต์ปานกลาง (Medium-Paste RCC. Dams)

เป็นเขื่อนที่ใช้ตัวเชื่อมประสานคือ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์กับ ขี้เถ้าลอย ระหว่าง 100-150 กก./ลบ.ม (Fly Ash ระหว่าง 40-60%)และ ในการบดอัดแต่ละขั้น จะถมหนาประมาณ 0.30 เมตร ได้แก่ เขื่อน Taung ใน อเมริกาใต้และเขื่อน Quail Creek South ในสหรัฐอเมริกา

               2.3 เขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่นใช้ปูนซีเมนต์มาก(High- Paste RCC.Dams) เป็นเขื่อนที่ใช้ตัวเชื่อมประสานคือ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์กับขี้ เถ้าลอย มากกว่า 150 กก./ลบ.ม ขึ้นไป (Fly Ash ระหว่าง 60-80%) และในการ บดอัด แต่ละชั้นจะถมหนาไม่เกิน0.30 เมตร ได้แก่เขื่อน Santa Eugenia ในสเปน และเขื่อน Upper Stillwater ในสหรัฐอเมริกา

               2.4 เขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่นโดยวิธี RCD. (Roller Compacted Dam) การก่อสร้างเขื่อนวิธีนี้ได้ทำขึ้น ครั้งแรกในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งแตกต่างไปจาก เขื่อน RCC.ทั่วๆไป กล่าวคือ ตัวเขื่อนจะมีเปลือกหุ้มซึ่งทำจากคอนกรีต

ธรรมดา (Conventional Concrete) หนาประมาณ 2.00-3.00 เมตร เป็น เขื่อนที่ใช้ตัวเชื่อมประสาน คือ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์กับขี้เถ้าลอย ระหว่าง 120-130 กก./ลบ.ม (Fly Ash ระหว่าง 20-35%) และในการบดอัดแต่ละชั้น หนาประมาณ 0.50-0.75 เมตร และมีการตัดรอยต่อ (Transverse Joints) จากด้านเหนือน้ำไปยังด้านท้ายน้ำด้วย ได้แก่ เขื่อน Tamagawa ในประเทศ ญี่ปุ่น และเขื่อน Guanyinge ในประเทศจีน การก่อสร้างเขื่อนคอนกรีตบดอัดแน่นโดยวิธี RCD.นี้ ญี่ปุ่นเป็นประเทศแรกที่คิด ทำขึ้น ได้แก่ เขื่อน Tamagawa Dam และ เขื่อน Asari Dam เป็นต้น ซึ่ง แตกต่างจาก RCC. Dam ทั่วๆ ไป และญี่ปุ่นได้นำวิธีการก่อสร้างนี้ไปเผยแพร่ในประเทศจีน ได้แก่ การก่อสร้างเขื่อน Guanyinge Dam

              สำหรับประเทศไทยได้มีการดำเนินการก่อสร้างเขื่อน RCC. Dam แล้ว ได้แก่ เขื่อนแม่สรวย จ.เชียงราย และเขื่อนคลองท่าด่าน จ.นครนายก การก่อสร้างเขื่อนด้วยวิธีนี้สามารถทำได้รวดเร็ว และประหยัดค่าใช้จ่ายมากกว่า เขื่อนคอนกรีตธรรมดา แต่ ปัญหาสำคัญ คือ เรื่อง Fly Ash ที่จะนำมาผสมกับปูนซีเมนต์เพื่อ ลดอุณหภูมิของคอนกรีต นั้นยังไม่มีแหล่งผลิตในด้านอุตสาหกรรม Fly Ash ของบ้านเรา เป็นแบบ Class C ซึ่งได้มาจากการเผาถ่านลิกไนท์ที่เหมืองแม่เมาะ จ. ลำปาง ขณะนี้ได้มีการทดสอบและนำไปใช้งาน บ้างแล้ว เช่น ที่โครงการ เขื่อนปากมูล จ.อุบลราชธานี

ตัวอย่างเขื่อนเช่น เขื่อนคลองท่าด่าน เขื่อนแม่สรวย

                                                                            

ฝาย

        ฝาย คือ อาคารทดน้ำประเภทหนึ่งสร้างขึ้นทางต้นน้ำของลำน้ำธรรมชาติ ทำหน้าที่ทดน้ำที่ไหลมาตามลำน้ำให้มีระดับสูง จนสามารถใหลเข้าคลองส่งน้ำได้ตามปริมาณที่ต้องการในฤดูการเพาะปลูก ส่วนน้ำที่เหลือจะไหลล้นข้ามสันฝายไป ฝายส่วนใหญ่จะมีขนาดความสูงไม่มากนัก มีรูปร่างคล้ายสี่เหลี่ยมคางหมู

        ฝาย มี 2 ชนิด

                1. ฝายยาง

                2. ฝายคอนกรีต

        1. ฝายคอนกรีต มี 2 ชนิด

                ฝายคอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced concrete weirs) มีลักษณะเป็นตอม่อคอนกรีต ตั้งอยู่บนพื้นคอนกรีตเป็นระยะ ห่างกันประมาณ 2.0 เมตร ตลอดความกว้างของลำน้ำ ช่องระหว่างตอม่อทุกช่อง

มีกำแพงคอนกรีตตั้งทำหน้าที่เป็นสันฝาย (sharp crested weir ) และมีแผ่นไม้ กระดาน สำหรับไว้อัดน้ำ เมื่อต้องการยกระดับน้ำให้สูงขึ้น

 ตัวอย่างฝาย  ฝายรัตภูมิ ฝายหนองหวาย ฝายแม่กวง

                ฝายคอนกรีตล้วนหรือฝายหินก่อ (mass concrete or masonry weirs) ฝายคอนกรีตล้วนหรือฝายหินก่อเป็นกำแพงทึบ มีรูปตัดคล้ายรูปสี่เหลี่ยมคางหมู ซึ่งมีด้านบนคือสันฝายแคบกว่าด้านล่าง ซึ่งเป็นฐานฝาย โดยปกติลาดฝายด้าน เหนือน้ำไม่มี หน้าฝายตั้งชันเป็นแนวดิ่งกับพื้นฝาย ส่วนลาดฝายด้านท้ายน้ำมี

ส่วนสัดตามที่คำนวณได้ เพื่อให้น้ำไหลข้ามฝายสะดวกและไม่ให้น้ำตกกระแทกพื้น ฝายแรงเกินไปรูปตัดของฝายจะถูกดัดแปลงไปบ้าง คือ จะทำสันฝายและบริเวณ ที่ปลายลาดฝายตัดกับพื้นท้ายน้ำไม่ให้มีเหลี่ยมมุมเหลืออยู่เลย .

ตัวอย่างฝายเช่น ฝายสินธุรกิจปรีชา ฝายห้วยสระบาตร7

        2. ฝายยาง คือ ฝายที่สามารถควบคุมการพองตัวและยุบตัวด้วยน้ำ หรือ อากาศเพื่อเก็บกักน้ำในลำน้ำเหนือฝาย สำหรับใช้ประโยชน์เพื่อการเกษตร และการอุปโภคบริโภค ในฤดูแล้ง และสามารถลดระดับเพื่อระบายน้ำหลากมากเกินความต้องการในฤดูฝน ซึ่งจะสามารถระบายตะกอนที่ทับถมบริเวณหน้าฝายได้ด้วย ฐานฝายและพื้นลาดตลิ่งสร้างด้วยหินก่อ คอนกรีต หรือคอนกรีตเสริมเหล็ก ตัวฝายยางประกอบด้วยแผ่นยางม้วนเป็นรูปคล้ายทรงกระบอก วางพาดขวางตลอดลำน้ำแล้วยึดติดแน่นกับฐานฝาย และที่ตลิ่งทั้งสองฝั่งตามแนวขอบยางด้านเหนือน้ำ ซึ่งหลังจากสูบลมหรือน้ำเข้าไปในตัวฝายยางจนถึงระดับความดันที่กำหนดแล้ว ตัวฝายยางนี้จะสามารถกักกั้นน้ำได้ตามที่ต้องการ ซึ่งแผ่นยางนั้นทำมาจากยางธรรมชาติ และยางสังเคราะห์

การพิจารณานำตัวฝายยางมาใช้ในการก่อสร้าง มีดังต่อไปนี้

- การเสริมระดับสันฝายคอนกรีตที่สร้างไว้แล้ว เพื่อทดน้ำให้มีระดับสูงขึ้น

- การเสริมระดับสันทางระบายน้ำล้นของอ่างเก็บน้ำที่สร้างไว้แล้ว เพื่อเก็บกักน้ำให้มากขึ้น

- การสร้างฝายยางปิดกั้นลำน้ำในกรณีที่สภาพภูมิประเทศ และสภาพลำน้ำมีขอบเขตจำกัดไม่เอื้ออำนวยให้สร้างอาคารปิดกั้นลำน้ำ เป็นแบบฝายคอนกรีต หรือสร้างเขื่อนระบายน้ำที่ติดตั้งบานประตูเปิดปิดได้

- การสร้างฝายยางเพื่อปิดกั้นปากแม่น้ำเพื่อเก็บกักน้ำจืดและป้องกันน้ำเค็ม เพื่อลดปัญหาบานประตูปิดกั้นน้ำถูกน้ำเค็ม กัดกร่อนชำรุดเสียหายเร็วเกินไป

ตัวอย่างฝายเช่น  ฝายเชียงดาว

อ่างเก็บน้ำ

        อ่างเก็บน้ำ คือ ทะเลสาบน้ำจืดที่มนุษย์สร้างขึ้นโดยการก่อสร้างเขื่อนขวางกั้นลำน้ำธรรมชาติ ทำให้เกิดเป็นอาณาบริเวณ หรือแหล่งที่เก็บกักน้ำฝน ซึ่งไหลมาบนผิวดิน และน้ำท่าที่ไหลมาตามน้ำให้ขังรวมกันไว้ เพื่อที่จะสามารถควบคุมการไหลของน้ำ ในแม่น้ำลำธารเหล่านั้นให้มีปริมาณที่เหมาะสม สำหรับนำน้ำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ

ตัวอย่างอ่างเก็บน้ำ อ่างเก็บน้ำบางพระ