น้ำบาดาล เกิดขึ้นได้อย่างไร และปัจจัยที่ส่งผลต่อการเกิดแหล่งน้ำใต้ดินมีอะไรบ้าง

น้ำบาดาล (Groundwater)

น้ำบาดาล เป็นหนึ่งในแหล่งน้ำที่มนุษย์ได้นำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย ทั้งการอุปโภคและบริโภค และเป็นแหล่งน้ำสำคัญในหลายภูมิภาค

น้ำบาดาล (Groundwater) คือ น้ำใต้ดินที่ถูกกักเก็บและสะสมอยู่ภายในช่องว่างและรอยแตกของชั้นหินและชั้นดินตะกอนลึกลงไปใต้พื้นดิน จากการหมุนเวียนของ “วัฏจักรน้ำ” (Hydrologic Cycle) ในธรรมชาติ ซึ่งมีจุดกำเนิดจากหยาดน้ำฟ้า (Precipitations) หรือน้ำในบรรยากาศ (Atmospheric Water) ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของน้ำฝน หิมะ เมฆหมอก หรือไอน้ำ ที่ตกลงสู่ผืนดินจนกลายเป็นน้ำผิวดิน (Surface Water) ให้กำเนิดแม่น้ำ ลำคลอง และมหาสมุทร น้ำผิวดินบางส่วนไหลลงสู่ใต้ดิน ซึมอยู่ภายในช่องว่างของเม็ดดินกลายเป็นน้ำในดินที่สามารถระเหยกลับไปเป็นน้ำฟ้าอีกครั้ง เมื่อถูกแสงแดดแผดเผา แต่ยังน้ำบางส่วนที่ไหลลึกลงไปสู่ชั้นหินและชั้นดินตะกอนด้านล่าง เติมเต็มช่องว่างและรอยแตกของชั้นหินเหล่านั้น จนกลายเป็นจุดกำเนิดของแหล่งน้ำใต้ดิน (Subsurface Water) หรือน้ำบาดาลนั่นเอง

น้ำบาดาล, แหล่งน้ำ, น้ำใต้ดิน, ทรัพยากรน้ำ, การเกิดน้ำใต้ดิน, การเกิดน้ำบาดาล

น้ำใต้ดินสามารถจำแนกออกเป็น 2 อาณาเขต คือ

1. เขตอิ่มอากาศ (Unsaturated Zone) คือ เขตที่ปริมาณของน้ำใต้ดินที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา โดยมักแปรผันไปตามฤดูกาล ส่งผลให้เขตอิ่มอากาศจัดเป็นประเภทชั้นหินอุ้มน้ำแบบเปิด (Unconfined Aquifer) ซึ่งอยู่ลึกลงไปจากผิวดินไม่มากนัก นับเป็นส่วนของน้ำใต้ดินที่ยังคงมีช่องว่างหรือมวลอากาศแทรกอยู่ร่วมกับมวลของน้ำที่ถูกกักเก็บภายในชั้นหินใต้ดิน โดยเขตอิ่มอากาศยังสามารถแบ่งออกเป็น 3 เขตย่อย ดังนี้

  • เขตความชื้นในดิน (Soil Moisture) คือ บริเวณที่พืชสามารถหยั่งรากลงถึงและสามารถดูดซึมน้ำไปใช้ประโยชน์ จึงเป็นส่วนที่น้ำสามารถระเหยกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศได้อีกครั้ง
  • เขตชั้นกลาง (Intermediate Zone) คือ เขตที่อยู่กึ่งกลางระหว่างเขตความชื้นในดินและเขตน้ำซึม ซึ่งน้ำในเขตนี้จะรวมตัวอยู่ภายในดินด้วยแรงดึงดูดระหว่างอนุภาค เป็นบริเวณที่มีการเคลื่อนที่ของน้ำน้อยมาก หากไม่มีฝนตกหรือมีการไหลของน้ำผิวดินมาเพิ่มเติม 
  • เขตน้ำซึม (Capillary Fringe) คือ บริเวณที่ได้รับน้ำจากเขตอิ่มน้ำ มีความหนาตั้งแต่ 2 – 3 เซนติเมตร ไปจนถึงหลาย 100 เซนติเมตร จะมีน้ำจากเขตที่อยู่เบื้องล่างซึมขึ้นมาตามแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของดินหรือหินกับโมเลกุลของน้ำ
น้ำบาดาล, แหล่งน้ำ, น้ำใต้ดิน, ทรัพยากรน้ำ, การเกิดน้ำใต้ดิน, การเกิดน้ำบาดาล
น้ำใต้ดินในถ้ำหินปูน

2. เขตอิ่มน้ำ (Saturated Zone) คือ ส่วนของน้ำบาดาลหรือน้ำใต้ดินที่แท้จริง เป็นเขตที่อยู่ลึกลงไปจากเขตอิ่มอากาศ โดยมีน้ำใต้ดินขังอยู่เต็มทุกช่องว่างภายในเนื้อดินและชั้นหิน โดยยึดระดับสูงสุดของปริมาณน้ำในเขตนี้ว่าเป็น “ระดับน้ำใต้ดิน” (Water Table) เป็นเขตของการกักเก็บน้ำที่ไม่มีอากาศแทรกผ่าน จากการมีชั้นหินหนาปิดปกคลุม ทำให้น้ำในชั้นนี้มีความดันสูงและปราศจากการปนเปื้อนจากสารพิษบนภาคพื้นดิน แต่อาจมีแร่ธาตุบางชนิดปะปนอยู่ ส่งผลให้น้ำในเขตอิ่มตัวนี้ถูกเรียกว่า “ชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิด” (Confined Aquifer)

น้ำบาดาลถูกกักเก็บและไหลเวียนอยู่ภายในชั้นหินที่เรียกว่า “ชั้นหินอุ้มน้ำ(Aquifer) ซึ่งสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 

 

  • ชั้นหินอุ้มน้ำแบบเปิด (Unconfined Aquifer) คือ ชั้นของน้ำบาดาลที่ไม่ถูกปิดทับโดยรอบด้วยชั้นหิน ทำให้น้ำจากผิวดินสามารถซึมลงไปได้โดยตรง ไร้แรงดัน ดังนั้น ระดับของน้ำในชั้นนี้จะถูกดึงโดยแรงดึงดูดของโลกและสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลาขึ้นกับปริมาณการเติมเต็มและการไหลเวียนของน้ำ น้ำบาดาลในชั้นหินอุ้มน้ำนี้ ปนเปื้อนสารเคมีและมลพิษต่าง ๆ ได้ง่าย เนื่องจากสารเคมีที่ตกค้างบนผิวดินสามารถถูกชะล้างและซึมผ่านลงพร้อมกับน้ำฝนและน้ำผิวดิน ก่อนไหลลงสู่ชั้นหินอุ้มน้ำแบบเปิดโดยตรง

 

 

  • ชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิด (Confine Aquifer) คือ ชั้นน้ำบาดาลที่มีชั้นหินปิดทับโดยรอบ ทำให้น้ำจากผิวดินซึมผ่านลงมาได้ยาก เป็นเขตของน้ำบาดาลที่มีแรงดันสูง ดังนั้น หากทำการเจาะบ่อบาดาล (Artesian Well) ลึกลงมาถึงในชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิดนี้ จะพบว่าน้ำในบ่อมักมีระดับสูงกว่าปากบ่อ ทำให้น้ำบาดาลไหลออกมาโดยไม่ต้องอาศัยแรงสูบ นอกจากนี้ น้ำบาดาลในชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิดมักมีคุณภาพดี เนื้องจากมีการปนเปื้อนจากมลพิษต่าง ๆ ได้ยาก แต่องค์ประกอบของน้ำอาจมีการเจือปนของแร่ธาตุบางชนิดจากชั้นหินโดยรอบในปริมาณมาก

น้ำบาดาล, แหล่งน้ำ, น้ำใต้ดิน, ทรัพยากรน้ำ, การเกิดน้ำใต้ดิน, การเกิดน้ำบาดาล

 

นอกจากนี้ โครงสร้างของชั้นหินอุ้มน้ำยังประกอบไปด้วยชั้นหินกันน้ำ (Confining Bed) หรือชั้นหินที่รองรับแหล่งน้ำบาดาล เป็นชั้นหินหรือชั้นตะกอนที่มีเนื้อแน่น มีองค์ประกอบของหินเนื้อตันชนิดต่าง ๆ (Impermeable Rock) ซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายวัสดุกันน้ำ มีช่องว่างระหว่างตะกอนที่ต่อเนื่องกันไม่มาก ทำให้สามารถรองรับและเป็นฐานวางตัวของชั้นหินอุ้มน้ำทั้งด้านบนและด้านล่าง 

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อน้ำใต้ดิน 

 

  • ระยะเวลาการตกลงของฝนหรือหยาดน้ำฟ้าชนิดต่าง ๆ 
  • ความลาดชันของพื้นที่และชั้นหิน (Slope) 
  • ความพรุนของเนื้อดินและชั้นหิน (Porosity) รวมถึงรูปร่าง ขนาด การวางตัวของหินและเศษแร่ที่ประกอบตัวกันเป็นชั้นหินใต้พื้นดิน 
  • ความสามารถในการยอมให้น้ำซึมผ่านของดินและชั้นหิน (Permeability) 

 

เนื่องจากน้ำใต้ดินมาจากการสะสมของน้ำในบรรยากาศและการไหลของน้ำบนภาคพื้นดิน น้ำบาดาลจึงเป็นแหล่งน้ำที่อาจต้องใช้เวลาในการเกิดหรือการสะสมอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานนับร้อยนับพันปี การที่มนุษย์เราสูบน้ำบาดาลขึ้นมาใช้ประโยชน์อย่างมากมายมหาศาลในทุกวันนี้ อาจเป็นสาเหตุของการสูญเสียแหล่งน้ำบาดาลไปอย่างถาวร เมื่อน้ำใต้ดินถูกสูบน้ำออกมาใช้จนหมดหรือถูกนำออกมาใช้ในปริมาณที่มากมายเกินอัตราการเติมเต็มจากธรรมชาติ ภูมิประเทศและสภาพแวดล้อมโดยรอบในบริเวณดังกล่าวอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงไปอย่างรุนแรง เช่น การทรุดตัวลงของแผ่นดิน การแทรกซึมเข้ามาของน้ำทะเล และความแห้งแล้ง

น้ำบาดาล, แหล่งน้ำ, น้ำใต้ดิน, ทรัพยากรน้ำ, การเกิดน้ำใต้ดิน, การเกิดน้ำบาดาล

นอกจากนี้ การทิ้งขยะและน้ำเสียลงสู่พื้นดินหรือลงสู่แม่น้ำลำคลองโดยตรงจากแหล่งชุมชน โรงงานอุตสาหกรรม หรือจากทำการเกษตร ล้วนส่งผลต่อคุณภาพของแหล่งน้ำใต้ดิน เมื่อสารเคมีเหล่านี้ ซึมลึกลงไปใต้พื้นดินจนถึงชั้นน้ำบาดาล อาจทำให้เกิดการปนเปื้อนที่เป็นอันตรายต่อทั้งมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในระบบนิเวศของโลกอีกด้วย

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

National Geographic – https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/groundwater/

United States Environmental Protection Agency – https://www.epa.gov/sites/production/files/documents/groundwater.pdf

สำนักวิชาการ สำนักงานเลขาธิการสภาผู้แทนราษฎรhttps://library2.parliament.go.th/ejournal/content_af/2558/oct2558-3.pdf

National Ground Water Associationhttps://www.groundwater.org/get-informed/basics/groundwater.html

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) https://www.scimath.org/lesson-physics/item/7274-2017-06-13-14-31-09 


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ความหมายและความสำคัญของพื้นที่ชุ่มน้ำ

เรื่องแนะนำ

แมงดาทะเล (Horseshoe Crab)

แมงดาทะเล สัตว์ที่แทบไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างไปจากบรรพบุรุษ แมงดาทะเล (Horseshoe Crab) คือสัตว์ทะเลชนิดหนึ่งซึ่งในทางชีววิทยามักถูกเรียกรวมกับแมงมุม เห็บ กุ้ง ปู กิ้งกือ ตะขาบ และแมลงชนิดต่าง ๆ เรียกรวมว่า “สัตว์ขาข้อ” (Arthropod) ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง (Invertebrate) ในไฟลัมอาร์โทรโพดา (Arthropoda) โดยแมงดาทะเลถูกจัดจำแนกอยู่ในหมวดชั้น (Class) เมอโรสโตมาตา (Merostomata) หรือกลุ่มแมงดา แมงดาทะเลนับเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ที่ยังคงดำรงอาศัยอยู่บนโลก ณ เวลานี้ จากการถือกำเนิดขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อกว่า 400 ล้านปีมาแล้ว ในปัจจุบัน โลกของเราเหลือแมงดาทะเลอยู่เพียง 4 ชนิด มี 2 ชนิดที่อาศัยอยู่ตามพื้นที่ชายฝั่งทะเลของประเทศไทย และอีก 2 ชนิด อาศัยอยู่ในพื้นที่มหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรอินเดีย-แปซิฟิก แมงดาทะเลเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีวิวัฒนาการมายาวนาน แต่โครงสร้าง รูปร่างทางสรีรวิทยา และรูปลักษณ์ภายนอกของพวกมัน ไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงไปจากบรรพบุรุษของแมงดาทะเลทั้งหลายมากนัก โครงสร้างหลักทางชีววิทยา แมงดาทะเลมีส่วนหัว (Prosoma) และส่วนอก (Opisthosoma) ที่เชื่อมติดกัน มีโครงร่างแข็งภายนอก ลักษณะคล้ายเกือกม้า […]

ฺ”BICBOK” แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูป

แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูป นวัตกรรมเสริมความปลอดภัย การลาดยางมะตอยและการซ่อมแซมถนน ต้องอาศัยกระบวนการหลอมยางมะตอยให้เหลวหรืออ่อนตัว และคลุกเคล้ากับหินบดก่อนนำไปบดอัดทับผิวถนน ซึ่งมีขั้นตอนที่ยุ่งยากเพราะใช้ทั้งพื้นที่กว้า และเครื่องจักรขนาดใหญ่ในการทำงาน แม้จะมีการพัฒนายางมะตอยแบบผสมสำเร็จรูปชนิดบรรจุถุง เพื่อให้สามารถใช้งานได้สะดวกในการปิดผิวหรือซ่อมแซมจุดเสียหายขนาดเล็ก แต่ก็ยังมีข้อจำกัดอยู่หลายประการ เช่น ต้องใช้แรงอย่างมากในการบดอัดและเกลี่ยวัสดุให้เรียบเนียน รวมถึงต้องทิ้งไว้เป็นเวลา 2 ถึง 3 วัน เพื่อให้ยางมะตอยคงรูปและลดกลิ่นรบกวนลง ด้วยข้อจำกัดข้างต้นของวัสดุยางมะตอย นายพรพรต สุขสวัสดิ์ กรรมการผู้จัดการ บริษัท บิทูเมน อินโนเวชั่น จำกัด เปิดเผยว่า บริษัทฯ ในฐานะที่คุ้นเคยกับวัสดุยางมะตอยมานานจึงมองหาวิธีการใหม่เพื่อให้วัสดุยางมะตอยใช้งานง่ายและสะดวกยิ่งขึ้น จนเกิดแนวคิดที่จะสร้างสรรค์เป็นผลิตภัณฑ์ “แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูป” พร้อมใช้งาน โดยร่วมกับ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนานวัตกรรมผลิตภัณฑ์ Bicbok ‘แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูปพร้อมใช้งาน ที่สามารถปูปิดทับพื้นผิวที่หลากหลายได้สะดวกโดยไม่ต้องใช้เครื่องจักร ไม่ต้องพึ่งพาผู้เชี่ยวชาญ และใช้งานได้กับพื้นที่ทุกขนาดและยังคงคุณลักษณะที่โดดเด่นของยางมะตอย แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูปที่พัฒนาขึ้น เป็นนวัตกรรมของวัสดุปิดผิวที่มีความโดดเด่นในด้านคุณสมบัติและความสะดวกในการใช้งาน ซึ่งสอดคล้องกับรูปแบบการใช้ชีวิตของผู้บริโภคสมัยปัจจุบันที่นิยมสินค้าประเภท DIY (Do It Yourself) ดร.พิทักษ์ เหล่ารัตนกุล นักวิจัยอาวุโสของกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง เอ็มเทค สวทช. กล่าวและเสริมว่า […]

แรงพยุง หรือแรงลอยตัว (Buoyant Force)

เรือเดินสมุทรน้ำหนักหลายร้อยตันสามารถลอยอยู่บนผิวน้ำได้ ด้วยหลักการของความหนาแน่นและ แรงพยุง แรงพยุง (Buoyant force) หรือ แรงลอยตัว คือแรงลัพธ์ของธรรมชาติที่เกิดจากการต่อต้านของของไหล (Fluids) ซึ่งเป็นได้ทั้งของเหลวและก๊าซ กระทำต่อวัตถุโดยรอบ หรือส่วนของวัตถุซึ่งจมอยู่ในของไหลนั้นๆ กับแรงโน้มถ่วง (Gravitational force) ของโลก ส่งผลให้วัตถุสามารถลอยตัวหรือจมลงในของไหลนั้นๆ โดยผลลัพธ์ของแรงพยุงที่มีต่อวัตถุซึ่งจมอยู่ในของไหล เกิดขึ้นได้ใน 3 ลักษณะ คือ วัตถุลอยตัว เกิดขึ้นเมื่อแรงพยุงของของไหลมากกว่าน้ำหนักของวัตถุ และเมื่อของไหลมีความหนาแน่นมากกว่าความหนาแน่นของวัตถุ วัตถุจมลง เมื่อแรงพยุงของของไหลน้อยกว่าน้ำหนักของวัตถุ และเมื่อของไหลมีความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของวัตถุ วัตถุลอยปริ่มที่ขอบของไหล หรือที่เรียกว่า “การลอยตัวเป็นกลาง” (Neutral buoyancy) เกิดสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงและแรงพยุง เมื่อแรงพยุงและน้ำหนักของวัตถุเท่ากันหรือมีค่าใกล้เคียงกัน และเมื่อของไหลมีความหนาแน่นเท่ากับความหนาแน่นของวัตถุ ดังนั้น ความหนาแน่นจึงเป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการลอยตัวหรือจมลงของวัตถุในของไหล ความหนาแน่น (Density) คือ อัตราส่วนระหว่างมวล (Mass) และปริมาตร (Volume) ของวัตถุ ซึ่งในธรรมชาติหากวัตถุมีความหนาแน่นมากกว่าย่อมมีน้ำหนักมากกว่าในปริมาตรที่เท่ากัน โดยทั่วไปแล้ว เรามักคิดว่าวัตถุที่มีน้ำหนักมาก ควรจมลงในของเหลวมากกว่าวัตถุที่มีน้ำหนักเบากว่า แต่ตามหลักการทางวิทยาศาสตร์นั้น หากวัตถุมีน้ำหนักเท่ากัน แต่มีความหนาแน่นและขนาดที่ต่างกัน หรือทำมาจากวัสดุที่ต่างกัน […]

พันธะเคมี (Chemical Bonding)

พันธะเคมี (Chemical Bonding) คือ แรงยึดเหนี่ยวที่เกิดขึ้นระหว่างอนุภาคมูลฐานหรืออะตอม (Atom) ซึ่งเป็นการดึงดูดเข้าหากัน เพื่อสร้างเสถียรภาพในระดับโมเลกุล จนเกิดเป็นสสารหรือสารประกอบที่มีโครงสร้างขนาดใหญ่และมีความซับซ้อนมากขึ้นในธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นน้ำ อากาศ พื้นดิน ก้อนหิน ต้นไม้ รวมไปถึงเนื้อเยื่อและร่างกายของสิ่งมีชีวิต ซึ่งทุกสสารในจักรวาลล้วนถูกสร้างขึ้นจากการรวมตัวกันของอนุภาคพื้นฐานขนาดเล็กเหล่านี้ พันธะเคมี เป็นแรงดึงดูดที่เกิดขึ้นจากความไม่เสถียรของอะตอมหรือธาตุต่าง ๆ ในธรรมชาติ ซึ่งกว่า 90 ธาตุที่พบในธรรมชาติ มีเพียงธาตุในหมู่ VIIIA หรือก๊าซเฉื่อย (Inert Gas) เท่านั้นที่สามารถคงอยู่ในรูปของอะตอมอิสระ  จากการมีอิเล็กตรอนวงนอกสุดเต็มตามจำนวนในแต่ละระดับชั้นของพลังงาน หรือ มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน (Valence Electron) ครบ 8 ตัว ทำให้โครงสร้างของอะตอมมีความเสถียรในตัวเองสูง อ่านเพิ่มเติม เรื่องตารางธาตุ ดังนั้น อะตอมของธาตุอื่น ๆ ไม่ว่าจะเป็นคาร์บอน (C) ไนโตรเจน (N) หรือออกซิเจน (O) ต่างต้องการจับกลุ่มรวมตัวกัน เพื่อทำให้โครงสร้างของตนมีเวเลนต์อิเล็กตรอนครบ 8 ตัว ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกกฎของการรวมตัวนี้ว่า “กฎออกเตต” […]