Evaluation Water Indices for Estimation Capacity of Ubolratana Reservoir using Remote Sensing

Abstract

Climate change, deforestation and human land use are the main cause of sediment erosion into the river. Resulting in sediment accumulation decreases the capacity of the reservoir, which affected the water planning and management of the reservoir in the long-term. This study has 2 objectives which are (1) To compare among the water index. There are 3 suitable indices NDWI, MNDWI, and WRI that can be used to calculate water area of Ubolratana Reservoir integrating Landsat 5 TM satellite images from 8 time period during 2008-2010 along with the reservoir water levels which was collected at the same date and time then create graphs to compare the relation between water level and reservoir capacity. The latest satellite survey at Ubolratana Dam was made in 2009 shows that the MNDWI is the most suitable index which yields the root means square errors (RMSE) at 5.16, representing 0.4 percent difference from the local field survey. (2) To estimate water capacity in Ubolratana Reservoir by using satellite images of Landsat 8 OLI during 8 time period from 2017-2020. It shows that in 2009-2020 the capacity of the reservoir decreases approximately 363.29 MCM or 12.7 percent. Equal to 33.03 MCM per year of sedimentation rate. The method in this study can be considered as another option for the estimation of other reservoir capacity to study due to the result in high accuracy shorter time taken and lower budget compare to the local field survey.

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การตัดไม้ทำลายป่าและการใช้ที่ดินของมนุษย์เป็นสาเหตุหลักของการกัดเซาะของตะกอนที่ลงสู่แม่น้ำ และทำให้เกิดการสะสมของตะกอนเป็นผลให้ความจุของอ่างเก็บน้ำลดลง ซึ่งจะส่งผลต่อการวางแผนและการจัดการน้ำของอ่างเก็บน้ำในระยะยาว โดยการศึกษานี้มีวัตถุประสงค์ 2 ข้อคือ (1) ทำการเปรียบเทียบเพื่อหาดัชนีน้ำที่เหมาะสมจากดัชนี 3 ชนิดคือ NDWI MNDWI และ WRI เพื่อใช้สำหรับหาพื้นที่ผิวน้ำของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์จากภาพถ่ายดาวเทียม Landsat 5 TM โดยเลือกช่วงที่อ่างเก็บน้ำมีระดับน้ำแตกต่างกัน 8 ช่วงเวลา ในระหว่างปี 2008-2010 ร่วมกับข้อมูลระดับน้ำ ณ วันที่ถ่ายภาพ และสร้างกราฟเพื่อเปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างระดับน้ำและความจุของอ่างเก็บน้ำที่ได้จากข้อมูลดาวเทียม กับ ข้อมูลที่เขื่อนอุบลรัตน์ทำการสำรวจครั้งล่าสุดเมื่อปี 2009 ผลการศึกษาพบว่า ดัชนี MNDWI เป็นดัชนีที่เหมาะสมที่สุด ให้ค่ารากที่สองของคลาดเคลื่อนเฉลี่ยกำลังสอง (RMSE) เท่ากับ 5.16 คิดเป็นความคลาดเคลื่อน 0.4 เปอร์เซ็นต์ และ (2) ทำการประมาณความจุปัจจุบันของอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ โดยใช้ภาพถ่ายดาวเทียม Landsat 8 OLI ใช้ภาพ 8 ช่วงเวลา ระหว่างปี 2017-2020 พบว่า จากปี 2009 ถึง 2020 อ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์มีความจุลดลง 363.29 ล้าน ลบ.ม. หรือ เท่ากับ 12.7 เปอร์เซ็นต์ คิดเป็นอัตราการตกตะกอนเฉลี่ย เท่ากับ 33.03 ล้าน ลบ.ม. ต่อปี วิธีการที่นำเสนอในการศึกษานี้สามารถเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการประมาณความจุอ่างเก็บน้ำที่ต้องการศึกษาได้ เนื่องจากให้ผลการประมาณที่มีความแม่นยำ ใช้ระยะเวลาและงบประมาณน้อยมากเมื่อเปรียบเทียบกับการสำรวจภาคสนาม