ตามที่ สสวท. ได้จัดการประกวด ซึ่งเป็นการประกวดผลงาน

วิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์ที่แสดงถึงนวัตกรรมด้านอนุรักษ์ทรัพยากรน ้าของเยาวชนที่ก้าลังศึกษาในระดับ

มัธยมศึกษาทั่วประเทศ ซึ่งการประกวดปีนี มีผลงานวิจัยของนักเรียนที่ได้รับรางวัลทั งหมด 6 งานวิจัย โดยผลงาน

ชนะเลิศเป็นของนางสาวสุรีย์พร ตรี เพชรประภา นางสาวธิดารัตน์ เพียรจัด และนางสาวกาญจนา

คมกล้า จากโรงเรียนสุราษฎร์พิทยา จังหวัดสุราษฎร์ธานี ในเรื่อง

ซึ่งเป็นผลงานที่แสดงถึงศักยภาพของนักเรียนในการท้างานวิจัยที่

สะท้อนให้เห็นถึงทักษะการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ และแนวคิดการเป็นนักนวัตกรรมตามแนวทางสะเต็มศึกษาได้

เป็นอย่างดีเยี่ยม ภายใต้ค้าแนะน้า ดูแลและสนับสนุนเป็นอย่างดีของนางสุวารี พงศ์ธีระวรรณ และนายเฉลิมพร

พงศ์ธีระวรรณ คุณครูที่ปรึกษางานวิจัย

ผลงานวิจัยนี ยังได้เข้าร่วมการประกวด 2016 Stockholm Junior Water Prize ที่เมืองสตอกโฮล์ม

ประเทศสวีเดน ระหว่างวันที่ 27 สิงหาคม – 1 กันยายน 2559 และได้รับรางวัลชนะเลิศซึ่งเป็นครั งแรกของ

ประเทศไทย การประกวดครั งนี ได้รับพระกรุณาธิคุณอย่างสูงเจ้าฟ้าชายคาร์ล ฟิลิปแห่งสวีเดน เป็นผู้ประทาน

รางวัล

“นวัตกรรมการกักเก็บน ้าเลียนแบบธรรมชาติ สับปะรดสีพันธุ์ Aechmea auleatosepala”

Natural Innovative Water Retention Mimicry Bromeliad (Aechmea auleatosepala)

โดย : 1. นางสาวสุรีย์พร ตรีเพชรประภา 2. นางสาวกาญจนา คมกล้า 3. นางสาวธิดารัตน์ เพียรจัด

โรงเรียนสุราษฎร์พิทยา จังหวัดสุราษฎร์ธานี

อาจารย์ท่ีปรึกษา : นางสุวารี พงศ์ธีระวรรณ นายเฉลิมพร พงศ์ธีระวรรณ

บทคัดย่อ

นวัตกรรมการกักเก็บน ้าโดยเลียนแบบสับปะรดสีวงศ์ Bromeliaceae เป็นการศึกษานวัตกรรมใหม่ในการอนุรักษ์ทรัพยากร

น ้าอย่างมีประสิทธิภาพ โดยเลียนแบบความสามารถในการกักเก็บน ้าของพืชตามธรรมชาติ จากการทบทวนเอกสารพบว่า สับปะรดสี

พันธุ์ Aechmea aculeatosepala เป็นพืชที่สามารถเจริญเติบโตได้และพบในเขตแห้งแลง้ เนื่องจากมีโครงสร้างที่เหมาะสมในการกัก

เก็บน ้าและดักจับน ้า ผู้วิจัยจึงสร้างอุปกรณ์ในการกักเก็บน ้า โดยเลียนแบบสับปะรดสีวงศ์ Bromeliaceae โดยค้านึงถึงรูปทรงที่

สามารถกักเก็บน ้าและดักจับน ้าของพืช

จากการศึกษาสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala พบว่ามสี่วนที่ช่วยดักจับน ้าที่ส้าคัญหลายส่วน ได้แก่ 1)แผ่นใบที่

มีขอบใบทั งสองข้างบางกว่าบริเวณกลางใบท้าให้แผ่นใบมีลักษณะเป็นรูปตัวยูเหมือนรางน ้า น ้าไหลไปกักเก็บที่แอ่งระหว่างกาบใบ

(Rosette) 2)หนามเล็กๆ บริเวณรอบใบบิดเป็นมุม 50 องศากับขอบใบ ช่วยดึงน ้าที่อยู่ห่างจากขอบใบในระยะ 2 มิลลิเมตร ให้เข้ามา

ในใบได้ 3)ผวิใบด้านหลังใบและท้องใบช่วยให้น ้าไหลลงไปรวมกันท่ีรางรับน ้า เนื่องจากแรงยึดติด(Adhesive force) ระหว่างน ้ากับผิว

ใบมากกว่าแรงเช่ือมแน่น (Cohesive force) ระหว่างโมเลกุลของน ้า นอกจากนี ส่วนกักเก็บน ้าของสับปะรดสี Aechmea

aculeatosepala เกิดจากใบเรียงเหลื่อมซ้อนกัน กาบใบด้านล่างจะกว้างออก ขอบใบบาง มีลักษณะเป็นแอ่งกักเก็บน ้าทรงกรวยตรง

กลางล้าต้น และระหว่างซอกใบทุกใบก็สามารถเก็บน ้าได้ ซึ่งสามารถกักเก็บน ้าได้มากกว่าภาชนะทรงกรวยที่มีขนาดเท่ากันถึง 17.28

เปอร์เซ็นต์

จากการศึกษาสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala ได้น้าข้อมลูมาใช้สร้างต้นแบบอุปกรณ์ในการกักเก็บน ้า โดย

ประดิษฐ์จากแผ่นอะลูมิเนยีม เนื่องจากแผ่นอะลมูิเนียมมีความจุความร้อนน้อย ในช่วงเวลากลางคืนเมือ่ไอน ้าในอากาศมากระทบจึง

กลั่นตัวเป็นหยดน ้าได้ง่าย เมื่อน้าชุดอุปกรณ์นี ไปใช้จริง โดยตดิตั งบนต้นยางพาราซึ่งเป็นพืชเศรษฐกิจของประเทศไทย จ้านวน 10 ต้น

ต้นละ 3 ชุดอุปกรณ์ แล้วต่อสายน ้าเกลือจากชุดอุปกรณ์ปักลงในดินห่างจากโคนต้นยางพารา 1 เมตร พบว่าความชื นในดินที่ใช้ชุด

อุปกรณ์จะมีค่าสูงกว่าความชื นในดินที่ไม่ใช้ชุดอุปกรณ์ หรือไม่ได้รดน ้าลงดิน 17.65 เปอร์เซ็นต์ และมคีวามชื นในดินใกล้เคียงกับการ

รดน ้าตามปกติ แต่ใช้น ้าน้อยกว่ารดน ้าปกติ 9.80 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี ต้นยางพาราที่ใช้ชุดอุปกรณส์ามารถให้ผลผลิตสูงกว่าไมไ่ด้ใช้

ชุดอุปกรณ์ 57.50 เปอร์เซ็นต์ ดว้ยราคาต้นทุนชุดละ 25 บาท เมื่อน้าไปใช้กับต้นยางพาราเพยีง 6 วัน ก็จะคุ้มราคาต้นทุน

ด้านวิทยาศาสตร์

1. ความรู้เกี่ยวกับสับปะรดสีวงศ์ Bromeliad ในด้านต่างๆ เช่น

1.1 ลักษณะทางพฤกษศาสตร์ เช่น แผน่ใบ กาบใบ การบิดเป็นมุม 50 องศาของหนามบริเวณรอบขอบใบ โครงสร้างของแอ่งกักเก็บน ้ากลางล้าต้นและระหว่างซอกใบ

1.2 การจ้าแนกลักษณะของสับปะรดสีตามนิเวศวิทยา

1.3 หน้าที่ของ Trichome (ไทรโคม) หรือ Peltate Scales ในการดูดซับความชื น

2. ความรู้เกี่ยวกับสมบัติการยึดติดของโมเลกุลน ้า และสารยึดติดกับโมเลกุลของน ้า ในหัวข้อ

2.1 ไฮโดรโฟบิก (hydrophobic)

2.2 ไฮโดรฟิลิก (hydrophilic)

2.3 พื นผิวสัมผัสของวัตถุในมุมองศา ที่ท้าให้น ้าแผ่กระจายเปียกทั่วผิวหน้า (hydrophilic) หรือคงอยู่เป็นหยดไม่เปียกผิวหน้า (hydrophobic)

3. ความรู้เกี่ยวกับสมบัติของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล

3.1 แรงเชื่อมแน่น (Cohesive force) และแรงยึดติด (Adhesive force)

3.2 ความตึงผิว และแรงดึงผิวของของเหลว

4. เกณฑ์ปริมาณน ้าฝน

ด้านวิทยาศาสตร์

5. การศึกษาความสามารถในการกักเก็บน ้าของสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala ด้วยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

ค้าถามวิจัย : สับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala สามารถกักเก็บน ้าในพื นที่ แห้งแล้งได้อย่างไร

ขอบเขตงานวิจัย : ศึกษาเฉพาะสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala

: ศึกษาที่ ต.บางสวรรค์ อ.พระแสง จ.สุราษฎร์ธานี

โดยออกแบบแนวทางในการศึกษา เป็น 3 การทดลอง ดังนี

5.1 การทดลองที่ 1 ศึกษาโครงสร้างของแอ่งกักเก็บน ้าของต้นสับปะรดสี

- การศึกษาประสิทธิภาพในการกักเก็บน ้าของแอ่งเก็บน ้าของต้นสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepela ด้าเนินการโดย

ข้อมูลจากการสังเกต

จากการศึกษารูปทรงของแอ่งกักเก็บน ้าของต้นสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala พบว่ามีส่วนกักเก็บน ้า 2 ส่วน คือ แอ่งกักเก็บระหว่างกาบใบที่เรียงซ้อนกัน (Rosette) และช่องว่างระหว่างใบแต่ละใบ ซึ่งแอ่งกักเก็บรูปทรงเรขาคณิตเป็นแบบทรงกรวยตัดคล้ายหลอด และช่องว่างระหว่างใบเป็นลักษณะคล้ายครึ่งวงกลม

วางแผนการทดลอง

วางแผนการทดลองเพ่ือวัดความสามารถในการกักเก็บน ้าจริงโดยใส่น ้าจนเต็มแอ่ง แล้วเทน ้าออก เพ่ือวัดปริมาตรน ้าที่กักเก็บได้จริงเปรียบเทียบกับการใช้สูตรค้านวณ

วิธีการทดลอง

1. ใช้การวัด การค้านวณด้วยสูตร หาพื นที่ของทรงกรวย 1/3 r2h ที่ต้นสับปะรดสี สามารถกักเก็บน ้าได้

2. ศึกษารูปทรงและวัดปริมาตรในแอ่งกักเก็บน ้าของต้นสับปะรดสี

3. ทดลองจ้านวน 6 ต้น เพ่ือหาค่าเฉลี่ย

ด้านวิทยาศาสตร์

ผลการศึกษา

จากการศึกษารูปทรงของแอ่งกักเก็บน ้าของต้นสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea culeatosepala พบว่าสามารถกักเก็บน ้าได้มากกว่าปริมาตรที่ได้จากการค้านวณ 32.6 เปอร์เซ็นต์ สัดส่วนระหว่างปริมาตรในการกักเก็บน ้าจริงต่อปริมาตรน ้าที่ได้จากการค้านวณจากรูปทรง 1.326 เท่า ทั งนี เนื่องจากรูปทรงจริง นอกจากจะมีแอ่งกักเก็บแล้ว จะมีช่องว่างระหว่างใบแต่ละใบซึ่งสามารถกักเก็บน ้าได้ ต่างจากการค้านวณที่ค้านวณโดยใช้สูตรของทรงกรวยแหลม มีความแตกต่างอย่างมีนัยส้าคัญทางสถิติที่ระดับความเชื่อมั่น 0.05 ดังนั นแอ่งเก็บน ้าของต้นสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala จึงมีประสิทธิภาพในการกักเก็บน ้าได้ดี

5.2 การทดลองที่ 2 ศึกษาโครงสร้างของใบสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala

- ศึกษาประสิทธิภาพในการดักจับน ้าของใบสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala

ข้อมูลจากการสังเกต

จากการสังเกตอย่างละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างของใบสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala พบว่ารูปร่างของใบมีรูปร่างยาวแต่ละชั นความยาวไม่เท่ากัน โดยชั นในสุดจะสั นที่สุด รองลงมาคือชั นนอกสุด และชั นกลาง ทุกใบจะมีรูปทรงเหมือนกันคือ รูปร่างยาวแบบรูปขอบขนาน (Oblong) ห่อเป็นรูปตัวยู คล้ายรางรับน ้า บริเวณขอบใบบางกว่ากลางใบ กาบใบมีขนาดกว้างขอบบางหุ้มกาบใบที่เรียงเหลื่อมกัน ความโค้งงอเป็นตัวรูปตัวยูท้าให้เกิดเป็นอ่างกักเก็บ

ด้านวิทยาศาสตร์

การวางแผนการทดลอง

วางแผนโดยท้าการวัดให้ได้ความแม่นย้ามากขึ นด้วยไมโครมิเตอร์ วัดความยาวตั งแต่ โคนใบถึงปลายใบ วัดความหนาของต้าแหน่งต่างๆ บนใบ ให้ห่างกันต้าแหน่งละ 1 เซนติเมตร ทั งบริเวณตัวใบ และบริเวณท่ีกาบใบที่หุ้มแอ่งเก็บน ้า และศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบ Stereo microscope เพ่ือสังเกตให้ชัดเจนมากขึ น

วิธีการทดลอง

1. วัดขนาดความกว้าง ความยาว ของใบสับปะรดสีแต่ละใบ สังเกตและบันทึกผลลักษณะของขอบใบ ปลายใบ ทุกต้าแหน่ง การเรียงตัวของใบแต่ละชั น

2. น้าใบของต้นสับปะรดสีส่องกล้องจุลทรรศน์แบบ Stereo microscope

ผลการศึกษา

1. จากศึกษารูปร่างของใบ มีรูปร่างยาวแต่ละชั นความยาวไม่เท่ากัน โดยชั นในสุดจะสั นที่สุด รองลงมาคือชั นนอกสุด และชั นกลาง ความยาวเฉลี่ย 6.2, 12.2 และ 14.8 เซนติเมตร ตามล้าดับ

2. ศึกษาโครงสร้างของใบสับปะรดสี Aechmea aculeatosepala โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบ Stereo microscope พบว่าโครงสร้างที่ดักจับน ้า คือ แผ่นใบที่มีลักษณะรับน ้าได้ดีทั งด้านหลังใบและท้องใบ ขอบใบมีหนามเล็กๆ มีแรงยึดติดสูงมากกว่าแรงเชื่อมแน่นระหว่างอนุภาคของน ้ากับน ้า และที่กาบใบที่เป็นแอ่งกักเก็บน ้า มี Trichome เรียงซ้อนกันหลายชั น ท้าหน้าที่ดูดเก็บความชื นและไอน ้า รูปทรงของใบที่มีลักษณะเป็นรางน ้าและขอบใบบิดพลิ วท้าให้น ้าไหลไปตามรางรับน ้าได้ง่าย ส่วนบริเวณกาบใบจะเป็นแผ่นกว้างรูปร่างเป็นตัวยู ขอบบางวางซ้อนเหลื่อมกันท้าให้เกิดเป็นแอ่งรับน ้าได้ดี พบว่ากักเก็บน ้าได้มากกว่าภาชนะทรงกรวยที่มีขนาดเท่ากันถึง 17.28 เปอร์เซ็นต์

5.3 การทดลองที่ 3 ศึกษาความสามารถในการดักจับน ้าของใบสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala

- ศึกษาโครงสร้างของใบ Aechmea aculeatosepala ที่มีอิทธิพลต่อการดักจับน ้า

การวางแผนการทดลอง

สังเกตลักษณะหยดน ้า การไหลของน ้า มุมของหยดน ้า ณ บริเวณท่ีตกกระทบ โดยหยดน ้า บริเวณส่วนของหลังใบ ขอบใบ ปลายใบ และท้องใบ

วิธีการทดลอง

- การศึกษาโครงสร้างของใบ Aechmea aculeatosepala ที่มีอิทธิพลต่อการดักจับน ้า

1. สังเกตลักษณะหยดน ้า การไหลของน ้า มุมของหยดน ้า ให้ชัดเจนยิ่งขึ น ด้วยกล้อง Stereo microscope

2. ติดตั งชุดหยดน ้าเข้ากับขาตั ง ให้สูงกว่าขอบใบ 3 มิลลิเมตร และจัดระยะห่างของขอบใบ กับระยะปลายหลอดหยดในระยะ 0, 1, 2 และ 3 มิลลิเมตร สังเกตการตกของหยดน ้า

3. ศึกษาโครงสร้างภายในใบสับปะรดสี epidermis บริเวณด้านหลังใบ ท้องใบ หน้าของกาบใบ ด้านหลังของกาบใบ และ cross section ใบ ด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ต้าแหน่งต่างๆ

- การศึกษาความสามารถในการเก็บน ้าฝน 1. เปรียบเทียบปริมาตรน ้าจากการกักเก็บของต้นสับปะรดสี และกรวยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง

14 เซนติเมตร เท่ากัน โดยตั งทิ งไว้ในที่โล่งขณะฝนตก เป็นเวลา 15 และ 30 นาที

ด้านวิทยาศาสตร์

ผลการศึกษา

- การศึกษาโครงสร้างของใบ Aechmea aculeatosepala ที่มีอิทธิพลต่อการดักจับน ้า

จากการสังเกตต้นสับปะรดสีด้วยกล้องจุลทรรศน์ พบว่า เมื่อหยดน ้าลงบนหลังใบของต้น

สับปะรดสี เกิดการ flat น ้า น ้าจะเป็นหยดกลมนูน ไม่แตกกระจาย หยดน ้าจะลื่นไหลไปบนผิวของใบ เมื่อหยด

น ้าลงบนต้าแหน่งต่างๆ คือปลายใบ น ้ารวมตัวเป็นหยดแล้วกลิ งลงในรางใบรูปตัวยู ก่อนเข้าสู่แอ่งกักเก็บน ้า

ส่วนน ้าที่ท้องใบจะไม่จับกันเป็นหยด น ้าจะไหลไปยังแอ่งกักเก็บได้เร็วกว่าหลังใบ โดยน ้าไม่ตกออกจากใบ ส่วน

ขอบใบจะมีหนามเล็กๆ บิดขึ นบน ท้าให้น ้าที่มากระทบเกิดเป็นหยดระหว่างช่องของหนาม และบิดหยดน ้าให้

เข้ามาอยู่ในรางรับน ้า ตลอดจนหยดน ้าที่อยู่ห่างจากขอบใบเป็นระยะ 0 - 2 มิลลิเมตร น ้าถูกดึงมาเป็นหยดน ้าให้

เข้ามาอยู่ภายในผิวของแผ่นใบได้

ลักษณะของ epidermis ของแผ่นใบด้านหลังใบ จะมีสารเคลือบ ลักษณะของ epidermis

ของแผ่นใบด้านท้องใบจะมีปากใบ ที่การซ้อนกันหลายชั น ส่วน epidermis ของแอ่งรับน ้าด้านหลังใบและท้อง

ใบจะมี wing cell ที่ยื่นออกมาเป็นแผงลักษณะคล้ายถ้วย จึงสามารถรองรับความชื นและหมอกเวลาตกกระทบ

ได้ดี การเรียงตัวของ Trichome ซ้อนทับกัน เหมือนเกล็ดปลา ดังนั นจากรูปทรงทั งหมดที่อยู่บนใบของต้น

สับปะรดสีทุกต้าแหน่งเอื อต่อการรับน ้าเพ่ือล้าเลียงไปกักเก็บและส่วนของผิวใบมีลักษณะเป็นมันเงา ซึ่งมีผลใน

การเพ่ิมประสิทธิภาพในการกักเก็บน ้า

- การศึกษาความสามารถในการเก็บน ้าฝน

เมื่อน้าต้นสับปะรดสีมากักเก็บน ้าฝนเปรียบเทียบกับใช้ภาชนะทรงกรวยเปิดที่มีขนาด พื นที่หน้าตัดเท่ากัน ไปรับน ้าฝน ต้นสับปะรดสีสามารถกักเก็บน ้าได้มากกว่าถังน ้าทรงกรวยเปิด 17.28 เปอร์เซ็นต์ ทั งนี เนื่องจากต้นสับปะรดสีมีโครงสร้างที่เอื อต่อการกักเก็บน ้า น ้าที่ตกกระเด็นไปสัมผัสทุกส่วนจะสามารถลงไปกักเก็บได้ทั งหมด

ด้านวิทยาศาสตร์

ด้านเทคโนโลยี

1. อุปกรณ์วิทยาศาสตร์และเครื่องมือต่างๆ ที่ใช้ในการทดลอง เช่น กล้องจุลทรรศน์, กล้องจุลทรรศน์แบบ Stereo microscope, Soil pH Tester, pH meter เป็นต้น

2. วิธีวัดความชื นสัมพัทธ์ วิธีหาค่าเฉลี่ยของความชื นสัมพัทธ์

3. ชุดอุปกรณ์ดักจับ หรือกักเก็บน ้าที่มีการสร้างขึ น

ด้านวิศวกรรมศาสตร์

1.ระบุปัญหา

จุดประสงค์/ความต้องการ : เพื่อสร้างอุปกรณ์เลียนแบบสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala

mimicry ซึ่งกักเก็บน ้าให้ได้ปริมาณสูงสุด

สมมติฐาน : อุปกรณ์เลียนแบบโครงสร้างสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala จะสามารถ

กักเก็บน ้าได ้

2. รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา

- ศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง เช่น

2.1 ความรู้เกี่ยวกับต้นสับปะรดสี วงศ์ Bromeliaceae

- ลักษณะทางพฤกษศาสตร์ เช่น แผ่นใบ กาบใบ การบิดเป็นมุม 50 องศาของหนามบริเวณรอบขอบ

ใบ โครงสร้างของแอ่งกักเก็บน ้ากลางล้าต้นและระหว่างซอกใบ

- ข้อมูลการศึกษาประสิทธิภาพในการกักเก็บน ้าของโครงสร้างแอ่งเก็บน ้าของต้นสับปะรดสีพันธุ์

Aechmea aculeatosepela

- ข้อมูลจากการศึกษาประสิทธิภาพในการดักจับน ้าของใบสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea

aculeatosepala

- ข้อมูลจากการศึกษาโครงสร้างของใบ Aechmea aculeatosepala ที่มีอิทธิพลต่อการดักจับน ้า

2.2 ความรู้เกี่ยวกับสมบัติการยึดติดของโมเลกุลน ้า และสารยึดติดกับโมเลกุลของน ้า

2.3 ความรู้เกี่ยวกับสมบัติของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล

ด้านวิศวกรรมศาสตร์

3. ออกแบบวิธีการแก้ปัญหาโดยเชื่อมโยงความรู้และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี

วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์

- การออกแบบการสร้างโมเดลกักเก็บน ้า Aechmea aculeatosepala mimicry

โดยเลียนแบบต้นสับปะรดสี Aechmea aculeatosepala โดยสร้างโมเดลท้าจากสังกะสี โดยเลียนแบบต้นสับปะรด

สี Aechmea aculeatosepala แบบปลายกว้าง ไม่ห่อหุ้มเป็นรูปกรวย และรูปทรงของใบยังไม่งองุ้ม และไม่มีหนาม

และจัดท้าชุดทดลองการเกิดหมอก โดยใช้น ้าร้อนกับน ้าเย็นผสมกันและควบแน่นกลายเป็นหมอก เพ่ือวัดปริมาณน ้าที่

กักเก็บได้ของต้นสับปะรดสีและอุปกรณ์กักเก็บน ้าเลียนแบบต้นสับปะรดสีที่สร้างขึ น

4. วางแผนและด้าเนินการแก้ปัญหา

- การสร้างโมเดลกักเก็บน ้า Aechmea aculeatosepala mimicry โดย

1. ใช้แผ่นสังกะสี สร้างขนาด รูปร่างประกอบแต่ละใบ แบบปลายกว้าง ไม่ห่อหุ้มเป็นรูปกรวย และ

รูปทรงของใบยังไม่งองุ้ม และไม่มีหนาม ให้เป็นอุปกรณ์กักเก็บและดักจับน ้าเลียนแบบสับปะรดสีพันธุ์

Aechmea aculeatosepala

2. ทดสอบความสามารถในการกักเก็บน ้าฝนเปรียบเทียบกับต้นสับปะรดสี เปรียบเทียบกับ ภาชนะท่ีเส้น

ผ่านศูนย์กลางเท่ากัน วัดปริมาตรของน ้าที่กักเก็บได้ เป็นเวลา 30 นาที

5. ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ นงาน

- ผลการทดสอบความสามารถในการกักเก็บและดักจับน ้าของโมเดล

โมเดลกักเก็บน ้าเลียนแบบต้นสับปะรดสี Aechmea aculeatosepala ทีท่้าจากสังกะสี แบบปลายกว้าง

ไม่ห่อหุ้มเป็นรูปกรวย และรูปทรงของใบยังไม่งองุ้ม และไม่มีหนาม พบปัญหาคือกักเก็บและดักจับน ้าได้น้อย จึง

เปลี่ยนแปลงโมเดลใหม่ที่ ให้ใบโค้งเป็นรูปตัวยูคล้ายรางรับน ้า ห่อหุ้มเป็นรูปกรวย ส่วนของใบจะมีหนาม เลียนแบบต้น

สับปะรดสีธรรมชาติ และเปลี่ยนวัสดุจากสังกะสีมาเป็นอะลูมิเนียม ท้าให้สามารถดักจับและกักเก็บน ้าได้ดีขึ น

ด้านวิศวกรรมศาสตร์

6. น้าเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ นงาน

โมเดลกักเก็บน ้าแบบ Aechmea aculeatosepala mimicry มีรูปร่างเช่นเดียวกับต้นสับปะรดสี ซึ่งท้าจาก

แผ่นอะลูมิเนียม เมื่อน้ามาทดลองเก็บหมอก สามารถกักเก็บน ้าจากหมอกได้ โดยน ้าที่ตกกระทบส่วนต่าง ๆ ของแผ่น

ใบจะถูกรวบรวมลงสู่แอ่งกักเก็บไหลไปยังส่วนกักเก็บ ส่วนขอบโมเดลกักเก็บน ้าจะมีหนามเล็กๆ บิดขึ นบน ท้าให้น ้า

ที่มากระทบเกิดเป็นหยดระหว่างช่องของหนาม และบิดหยดน ้าให้เข้ามาอยู่ในรางน ้า ดังนั นจากรูปทรงทั งหมดที่อยู่

บนโมเดลกักเก็บน ้าทุกต้าแหน่งเอื อต่อการรับน ้าเพ่ือล้าเลียงไปกักเก็บ เมื่อน้ามาทดลองกักเก็บน ้าฝนพบว่ามีปริมาณ

น ้าที่กักเก็บได้น้อยกว่าต้นสับปะรดสีเพียง 5.99 %

ด้านวิศวกรรมศาสตร์

-การทดสอบประสิทธิภาพอุปกรณ์กักเก็บน ้าเลียนแบบสับปะรดสีพันธุ์ Aechmea aculeatosepala

mimicry ในการน้าไปใช้งาน

วิธีการทดสอบ

1. น้าอุปกรณ์กักเก็บน ้าเลียนแบบสับปะรดสีไปติดตั งในชุดทดลองที่มีต้นถั่วเขียว และติดตั งบนต้น

ยางพารา

2. วัดความชื นในดินโดยใช้ Soil pH Tester บริษัท TAKAMRA Electric Works จ้ากัด หลังทดลอง

เป็นเวลา 7 วัน เปรียบเทียบกับต้นที่ไม่ได้ใช้ชุดอุปกรณ์

ผลการน้าอุปกรณ์ไปใชง้าน

การใช้อุปกรณ์กักเก็บน ้าเลียนแบบสับปะรดสี ท้าให้ความชื นในดินสูงกว่าดินที่ไม่รดน ้า 17.65 เปอร์เซ็นต์

และมีผลท้าให้ความชื นในดินน้อยกว่าดินทีร่ดน ้าตามปกติ 9.80 เปอร์เซ็นต์ ที่ความชื นสัมพัทธ์อากาศ 65.4 เปอร์เซ็นต์

และเม่ือน้าชุดอุปกรณ์ไปใช้กับต้นยางพาราในขณะที่ยังไม่มีฝนตกที่ความชื นสัมพัทธ์อากาศ 75 เปอร์เซ็นต์ พบว่าต้น

ยางพารามีปริมาณน ้ายางได้สูงกว่าต้นที่ไมไ่ด้ใช้อุปกรณ์ 57.5 เปอร์เซ็นต์ ดังนั นชุดอุปกรณ์ท่ีสร้างขึ นจึงเพ่ิมความชื น

ในดินได้ ด้วยราคาต้นทุน 25 บาท

การขยายผลโดยการให้อุปกรณ์แก่เกษตรกรชาวสวนยาง ทดลองน้าไปใช้ในสวนยาง จ้านวน สวนละ 10

ต้น ใช้กับต้นยางพาราต้นละ 3 ชุดอุปกรณ ์ และพบว่าผู้ใช้มีความพึงพอใจ 88 เปอร์เซนต์

ด้านคณิตศาสตร์

1. การวัด

1.1 วัดเส้นรอบวงของล้าต้น ความกว้าง ความสูงจากแอ่งกักเก็บน ้าจากส่วนลึกสุดจนถึงขอบแอ่ง

1.2 วัดขนาดของใบสับปะรดสีแต่ละใบ ขนาดความกว้าง ความยาว ของใบ ทุกต้าแหน่งของใบที่

เรียงแต่ละชั น

1.3 วัดความยาวตั งแต่โคนใบถึงปลายใบ วัดความหนาของต้าแหน่งต่างๆ บนใบ ให้ห่างกันต้าแหน่ง

ละ 1 เซนติเมตร

1.4 วัดปริมาณน ้ายาง

2. การค้านวณ

2.1 หาปริมาตรน ้าที่สามารถกักเก็บในแอ่งกักเก็บน ้า โดยใช้สูตรการหาพื นที่ของทรงกรวย

1/3 r2h

2.2 หาค่าเฉลี่ยในแต่ละการทดลอง