ถาม – ตอบ อุทกวิทยา

1. อุทกวิทยา(hydrology) เป็นการศึกษาเกี่ยวกับอะไร

ตอบ    การเคลื่อนที่ การกระจาย และคุณภาพของน้ำ รวมถึงวงจรอุทกวิทยา ทรัพยากรน้ำและการดูแลน้ำอย่างยั่งยืน

2. นักอุทกวิทยาจะต้องมีพื้นความรู้ในด้านใดบ้าง

ตอบ  ภูมิศาสตร์ ธรณีวิทยา วิทยาศาสตร์โลก วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมวิศวกรรมโยธา และ วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

3. คำว่า ไฮโดรโลจี (hydrology) ในภาษาอังกฤษ มีที่มาจากอะไร

ตอบ  จากภาษากรีกคำว่า ὕδωρ (ไฮโดร) ที่แปลว่า “น้ำ” และ λόγος (โลโกส) ที่แปลว่า “ศึกษา”

4. ขอบเขตของวิชาอุทกวิทยา แบ่งออกเป็นกี่แขนง อะไรบ้าง

ตอบ   8 แขนง คือ

1.อุทกวิทยาพื้นผิวดิน           2.อุตุ-อุทกวิทยา                                   3.อุทกวิทยาธรณี

4. อุทกวิทยานิเวศ 5. อุทกวิทยาเกษตรกรรม 6. อุทกวิทยาไอโซโทป
5. อุทกวิทยาเคมี 8. สารสนเทศอุทกวิทยา
6. วัฏจักรของอุทกวิทยา (hydorlogical cyccle)คืออะไร

ตอบ       กระบวนการต่าง ๆ อันได้แก่ การเกิดน้ำจากฟ้า (precipitation) การซึมของน้ำลงดิน (infiltration) การระเหยและการคายน้ำของพืช (evapotranspiration) และการเกิดน้ำท่า (run off) กระบวนการเหล่านี้ประกอบกันเป็น “วัฏจักรของอุทกวิทยา” น้ำจะหมุนเวียนอยู่ในวัฏจักร โดยปรากฎอยู่ในรูปแบบและสถานะต่าง ๆ กัน

วัฏจักรอุทกวิทยา (Hydrological Cycle) หมายถึง การหมุนเวียนเปลี่ยนสถานะของน้ำที่เกิดขึ้นต่อเนื่องกันทั่วโลก มีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันระหว่างพื้นโลก บรรยากาศ และมหาสมุทร โดยมีพลังงานความร้อนและแรงโน้มถ่วงของโลกเป็นตัวขับดันให้ขบวนการดำเนินไปได้โดยไม่มีวันสิ้นสุด

6. จงอธิบาย วัฏจักรของอุทกวิทยา (hydorlogical cyccle)

ตอบ   วัฎจักรของอุทกวิทยาไม่มีจุดเริ่มต้น ไม่มีจุดสิ้นสุด เพื่อให้เข้าใจได้ง่าย เราอาจกำหนดให้วัฏจักรของอุทกวิทยาเริ่มต้นที่การระเหยของน้ำจากทะเล และแหล่งอื่น ๆ บนพื้นโลก ไอน้ำเหล่านี้เมื่อลอยสู่เบื้องบนจะเย็นตัวลง และภายใต้สภาวะที่เหมาะสมก็จะกลั่นตัวเป็นละอองน้ำที่เห็นเป็นเมฆ ละอองน้ำนี้จะรวมตัวจนมีขนาดใหญ่ขึ้น แล้วตกล่งมาเป็นน้ำจากฟ้า ซึ่งอาจมีรูปแบบแตกต่างกันไปตามสภาพทางอุตุนิยมวิทยา เมื่อฝนตกลงสู่พื้นดินน้ำบางส่วนจะค้างอยู่ตามใบและลำต้นของพืชบางส่วนจะขังอยู่ตามแอ่งน้ำหรือที่ลุ่ม น้ำเหล่านี้อาจกลับคืนสู่บรรยากาศโดยการระเหยจากแหล่งน้ำหรือการคายน้ำของพืช นอกจากนี้ น้ำบางส่วนอาจซึมลึกลงไปในดิน ไปรวมกันเป็นแหล่งน้ำใต้ดิน ส่วนที่เหลือจะไหลอยู่บนผิวดินในรูปของน้ำท่า (surface run off) กลายเป็นแหล่งน้ำผิวดิน เช่น แม่น้ำลำคลอง ในที่สุดทั้งน้ำใต้ดินและน้ำผิวดินก็จะไหลลงสู่ทะเลและมหาสมุทร แล้วระเหยกลับขึ้นไปสู่บรรยากาศอีกครบวงจรตามวัฏจักร

1. ประเภทของข้อมุลอุทกวิทยา มีอะไรบ้าง

ตอบ       1.ข้อมูลในอดีต (historical data) เป็นข้อมูลที่เก็บบันทึกไว้ในอดีตตามลำดับกาลเวลา (chronological data) ซึ่งอาจจะเป็นแบบต่อเนื่อง (continuous) หรือเป็นช่วง(discrete)

2.ข้อมูลในสนาม (field data) เป็นข้อมูลที่ออกไปสำรวจและเก็บข้อมูลที่จำเป็นบางส่วนที่ข้อมูลในอดีตมีไม่พอหรือไม่มีซึ่งจะได้ข้อมูลเป็นปัจจุบันซึ่งอาจจะเป็นข้อมูลแนวเส้น(lines) พื้นที่ (areas) หรือปริภูมิ (spaces)

3.ข้อมูลจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ (laboratory experimental data) เป็นข้อมูลที่ได้จากการทดลองทางอุทกวิทยาในห้องปฏิบัติการ ข้อมูลที่ได้จะใช้ในการวิจัยขั้นพื้นฐานและวิจัยประยุกต์ซึ่งการจะนำไปใช้จะต้องระบุข้อจำกัดและแนวโน้มของผลด้วย

4. ข้อมูลจากความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรสุ่ม (random variables relation data) เป็นข้อมูลที่ได้จากความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรทางอุทกวิทยาตั้งแต่ 2 ตัวแปรขึ้นไป

2. ข้อมูลอุทกวิทยา คือ

ตอบ   ข้อมูลที่ได้จากปรากฎการณ์อุทกวิทยา เช่น ฝน น้ำท่า  การระเหย ตะกอน เป็นต้น

3. การตรวจสอบข้อมูลทางอุทกวิทยา ได้แก่

ตอบ       1. การตรวจสอบความเชื่อถือได้ (consistency) ของข้อมูลด้วยการทำ double mass  analysis โดยเฉพาะกับข้อมูลน้ำฝน มีหลักการโดยการเปรียบเทียบค่าสะสมของปริมาณฝนรายปีของสถานีที่จะตรวจสอบกับค่าสะสมของสถานีต่าง ๆ ที่ตั้งอยู่รอบ ๆ โดยการ Plot ค่าสะสมรายปีของสถานีที่ต้องการตรวจสอบกับค่าเฉลี่ยของค่าสะสมปริมาณฝนรายปีจากสถานีต่าง ๆ บนกระดาษกราฟ หากเชื่อถือได้กราฟที่ได้จะเป็นเส้นตรง หากไม่เป็นเส้นตรงให้ใช้ค่าความลาดชันของเส้นตรงหลังจุดเปลี่ยนแปลงไปปรับแก้โดยคูณกับข้อมูลก่อนจุดเปลี่ยนแปลงของสถานีที่ตรวจสอบ

2. การตรวจสอบ non-homogeneity ของข้อมูล เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมโดยการกระทำของมนุษย์ เช่น การบุกรุกเพื่อเปลี่ยนแปลงสภาพการใช้ที่ดิน การพัฒนาแหล่งน้ำฯลฯและเนื่องจากการกระทำของธรรมชาติ เช่น ไฟป่า อุทกวิทยา ฯลฯ จึงทำให้ข้อมูลไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เช่น การเกิด Trend, Jump เป็นต้น ฉะนั้นสถิติหรือพารามิเตอร์ของตัวแปรทางอุทกวิทยาที่จะนำไปวิเคราะห์ก็จะไม่มีความน่าเชื่อถือซึ่งจะทำการตรวจสอบได้ 2 วิธี คือ
3. Physical/historical evidence คือ การหาพยานหลักฐานมาสนับสนุนการเกิด non-homogeneity เช่น การเกิดอุทกภัยครั้งใหญ่ หรือมีการพัฒนาโดยมนุษย์อย่างไร ปีใด
4. Statistical test คือ การทดสอบสมมุติฐานทางสถิติด้วย t – test และF- test โดย t – test จะใช้ทดสอบค่าเฉลี่ยของประชากร (population) และ F-test จะให้ทดสอบความแปรปรวนของประชากร การทดสอบทั้ง 2 อย่างนี้เป็นสถิติอ้างอิง (inferential statistic) ประเภท parameters ของประชากร จะอ้างอิงจากค่า Statistics ของกลุ่มตัวอย่าง (samples)
5. ก่อนสิ้นศตวรรษที่20 ได้มีการจำแนกองค์ความรู้ทางอุทกวิยาออกเป็นสาขาต่าง ๆ ได้ดังนี้คือ

ตอบ  – อุทกวิทยาพื้นผิวดิน  (Surface hydrology) การศึกษากระบวนการทางอุทกวิทยาที่เกิดขึ้นบน และเหนือผิวโลก

• อุตุ-อุทกวิทยา(Hydrometorology) การศึกษาการเปลี่ยนรูปของน้ำและพลังงานระหว่างพื้นที่บก และผิวน้ำ และบรรยากาศชั้นล่าง (lower atmosphere)
• อุทกวิทยาธรณี (Hydrogeology) ศึกษาการปรากฏพลังงาน การเกิดการกระจายและการเคลื่อนที่ของน้ำใต้ดินทั้งในชั้นดินและหิน ที่เป็นเปลือกโลกบางที่ก็ใช้ภาษาอังกฤษว่า “Geohydrology” นักอุทกวิทยาและวิศวกรมักใช้ Geohydrology ขณะที่นักธรณีจะเรียกว่า “Hydrogeology”
• อุทกวิทยานิเวศ (Ecohydrology) เป็นสาขาใหม่ที่เชื่อมอุทกวิทยากับนิวเศวิทยาเข้าด้วยกันเพื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและวัฏจักรของน้ำ : ศึกษาบทบาทของพืชพรรณในลุ่มน้ำต่อกระบวนการทางอุทกวิทยา
• อุทกวิทยาเกษตรกรรม (Agricultural hydrology) ศึกษาผลกระบทบจากระบบเกษตรกรรม-การเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินต่อกระบวนการและผลผลิตของน้ำท่าในพื้นที่ลุ่มน้ำ
• อุทกวิทยาไอโซโทป (Isotope hydrology) ศึกษารูปแบบของไอโซโทปของน้ำ (isotopic signature) เป็นการใช้ไอโซโทปคาดประมาณอายุ แหล่งที่มา และการเคลื่อนที่ของน้ำ ตามวัฏฏจักรของมัน
• อุทกวิทยาเคมี (Chemical hydrology): การศึกษาเกี่ยวกับลักษณะทางเคมีของน้ำ
• สารสนเทศอุทกวิทยา (Hydro informatics) การปรับใช้เทคนิคทางสรสนเทศเพื่อการประยุกต์ทางอุทกวิยาและทรัพยากรน้ำ เป็นสาขาหนึ่งที่ประยุกต์เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร (ICTs) เข้ามาช่วยแก้ปัญหาการจัดการทรัพยากรน้ำทีมีหลายวัตถุประสงค์ให้เกิดความเสมอภาคและมีประสิทธิภาพ