เด็กวิศวะ มจธ. ผุดไอเดีย ร่มเก็บน้ำฝน แก้น้ำแล้งพื้นที่อ่างขางที่ฝนตกมากแต่น้ำไม่เคยพอใช้

ทีมนักศึกษาจากภาควิชาวิศวกรรมโยธา หลักสูตรนานาชาติ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ร่วมกันพัฒนานวัตกรรมต้นแบบระบบเก็บน้ำฝนสำหรับพื้นที่ลาดชันและห่างไกล เพื่อเปลี่ยนน้ำฝนที่ไหลทิ้งให้กลายเป็นแหล่งน้ำเสริมสำหรับเกษตรกร ในพื้นที่สถานีเกษตรหลวงอ่างขาง อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ ที่เผชิญปัญหาขาดแคลนน้ำอย่างรุนแรง แม้จะมีปริมาณฝนตกชุกมากกว่า 1,200 มิลลิเมตรต่อปี จากปัญหาภูมิศาสร์ที่น้ำฝนส่วนใหญ่ไหลลงสู่พื้นที่ด้านล่างอย่างรวดเร็วจนกักเก็บไว้ไม่ทัน

เจาะลึกวิศวกรรม “ร่มเก็บน้ำฝน” ระบบเก็บน้ำฝนแบบโมดูลาร์ 

ทีมผู้พัฒนาได้ออกแบบระบบที่เรียกว่า CC-Unit (Collector-Container) หรือระบบเก็บน้ำฝนแบบโมดูลาร์ที่สามารถติดตั้งเรียงต่อกันเป็นขั้นบันไดตามแนวลาดชันของภูเขา โดยตัวอุปกรณ์มีลักษณะเด่นคล้าย "ร่ม" หรือ "ดอกไม้" ที่สามารถกางและหุบได้โดยอัตโนมัติ

โดยโครงสร้างทางวิศวกรรมและการเลือกใช้วัสดุของร่มเก็บน้ำฝน มีรายละเอียดดังนี้

• วัสดุโครงสร้างพื้นฐาน: เลือกใช้วัสดุที่หาได้ง่ายในพื้นที่ห่างไกลเพื่อความสะดวกในการซ่อมบำรุง เช่น ท่อ PVC, โครงเหล็กชุบกัลวาไนซ์เพื่อความทนทาน และแผ่น PE หนาพิเศษสำหรับเป็นพื้นผิวรับน้ำฝน
  
  

• ระบบฐานและกลไกขับเคลื่อน: ใช้ทรายเป็นฐานถ่วงน้ำหนักเพื่อสู้กับกระแสลมแรงบนพื้นที่สูง ขับเคลื่อนกลไกการกางและหุบด้วยมอเตอร์แรงบิดสูง ร่วมกับการใช้สายเอ็นตกปลาแทนเชือกธรรมดาเพื่อป้องกันปัญหาเชือกพันกันในระบบมอเตอร์
  
  

• ระบบควบคุมอัตโนมัติ (Automation): ควบคุมการทำงานผ่านแผงวงจรอัจฉริยะที่เชื่อมต่อกับเซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ เมื่อเซนเซอร์ตรวจพบความชื้นสัมพัทธ์สูงในระดับที่กำหนด (สัญญาณว่าฝนกำลังจะตก) ระบบจะสั่งการให้โครงสร้างกางแผ่น PE ออกทันทีเพื่อรับน้ำฝน และเมื่อฝนหยุดจนความชื้นลดลง ร่มจะหุบกลับโดยอัตโนมัติเพื่อป้องกันฝุ่น ใบไม้ และสิ่งสกปรกลงไปปนเปื้อนแผ่นรับน้ำ

ประสิทธิภาพ “ร่มเก็บน้ำฝน” และต้นทุนต่อหน่วย 

จากข้อมูลการพัฒนาและทดลองชุดต้นแบบ ตัวอุปกรณ์มีพื้นที่รับน้ำประมาณ 4.06 ตารางเมตร โดยมีต้นทุนการผลิตอยู่ที่ประมาณ 7,972 บาทต่อชุด จากการคำนวณผ่านสถิติข้อมูลฝนเฉลี่ยเบื้องต้น คาดว่าร่มอัจฉริยะนี้จะสามารถเก็บกักน้ำฝนได้ราว 284 ลิตรต่อเดือนต่อหนึ่งยูนิต 

อย่างไรก็ตาม ตัวเลขนี้ยังเป็นเพียงผลการประเมินในห้องปฏิบัติการ ซึ่งทีมวิจัยมีความจำเป็นต้องนำชุดต้นแบบนี้ไปติดตั้งเพื่อทดสอบภาคสนามในพื้นที่จริงของสถานีเกษตรหลวงอ่างขาง เพื่อประเมินประสิทธิภาพภายใต้สภาพลม ความชื้น และแรงตกกระทบของฝนจริงต่อไป

แนวทางการพัฒนา “ร่มเก็บน้ำฝน” ในอนาคต 

ทีมนักศึกษาที่ประกอบไปด้วยนายศุภบุตร โสตถิปรีดาวงศ์, นายภูรินท์ ปะวันเต และนายกรทักษ์ บู่สุวรรณ์ ได้พัฒนาโครงการภายใต้การดูแลของ ดร.จุลพจน์ จิรวัชรเดช หัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมโยธา มจธ. พร้อมทีมอาจารย์ที่ปรึกษาร่วม โดยได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากกองทุนส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม 

แม้ว่าชุดต้นแบบจะพิสูจน์กลไกการทำงานเบื้องต้นได้สำเร็จ แต่ทีมผู้พัฒนายังมีแผนที่จะต่อยอดนวัตกรรมนี้ในอีกหลายมิติเพื่อให้สามารถใช้งานในพื้นที่ห่างไกลได้อย่างสมบูรณ์แบบ เช่น การติดตั้งระบบป้องกันวงจรไฟฟ้าขั้นสูง, การออกแบบฐานยึดเกาะพื้นดินลาดชันให้มั่นคงยิ่งขึ้น, การติดตั้งระบบสื่อสารข้อมูลระยะไกล 

และยังมีแผนการเปลี่ยนมาใช้พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cell) ขับเคลื่อนมอเตอร์แทนการพึ่งพาไฟฟ้าจากระบบหลัก ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานและเพิ่มความมั่นคงด้านน้ำให้กับเกษตรกรบนพื้นที่สูงได้อย่างยั่งยืนในวันที่สภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงแปรปรวนในอนาคต