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

การเกิดผลและเมล็ด : โครงสร้างของผลและเมล็ด

การเกิด ผลและเมล็ด เป็นกระบวนการของพืชสำหรับขยายพันธุ์เป็นต้นใหม่ต่อไป เมื่อสิ้นสุดกระบวนการปฏิสนธิของพืช กระบวนการต่อไปคือ การเกิด ผลและเมล็ด รังไข่ภายในเกสรตัวเมียจะเจริญกลายเป็นผล (fruit) ส่วนผนังรังไข่จะเปลี่ยนเป็นเพริคาร์ป (pericarp) ซึ่งมีลักษณะหรือรูปร่างแตกต่างกันไป เพอริคาร์ปประกอบด้วยเนื้อเยื่อ 3 ชั้น ได้แก่ เอ็กโซคาร์ป (Exocarp) มีโซคาร์ป (Mesocarp) และเอนโดคาร์ป (Endocarp) เอ็กโซคาร์ป (exocarp) เป็นชั้นนอกสุดของผลที่มักเรียกว่าเปลือก โดยทั่วไปประกอบด้วยเนื้อเยื่อเอพิเดอร์มิส (Epidermis) เพียงชั้นเดียว แต่มีผลไม้บางชนิดที่เอกโซคาร์ประกอบด้วยเนื้อเยื่อหลายชั้นและอาจมีปากใบด้วย เอกโซคาร์ปของพืชแต่ละชนิดอาจมีพื้นผิวที่มีความเฉพาะ เช่น เรียบเหนียวเป็นมัน ขรุขระ หรืออาจมีหนาม มีขน หรือต่อมน้ำมัน มีโซคาร์ป (mesocarp) เป็นชั้นกลางถัดจากเอกโซคาร์ปเข้ามา ผลบางชนิดนั้นมีโซคาร์ปหนา บางชนิดบางมาก มีโซคาร์ปของผลบางชนิดเป็นเนื้ออ่อนนุ่มใช้รับประทานได้ เอนโดคาร์ป (endocarp) เป็นชั้นในสุดของเพอริคาร์ป ประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่มีความหนาชั้นเดียวหรือหลายชั้นจนมีลักษณะหนามาก บางชนิดเป็นเนื้อนุ่มใช้รับประทานได้ ผลของพืชบางชนิดมีเพอริคาร์ปเชื่อมติดกันจนแยกไม่ออก เช่น ข้าวโพด ถั่วเขียว ถั่วเหลือง บางชนิด ส่วนเอกโซคาร์ปและมีโซคาร์ปเชื่อมติดกันหรือแยกกันไม่เด่นชัด เช่น […]

ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System)

ในช่วงพัฒนาการทางร่างกายของมนุษย์ ระบบประสาท (Nervous System) เป็นระบบแรกที่พัฒนาขึ้นมาหลังกระบวนการปฏิสนธิของสเปิร์มและไข่ ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอวัยวะต่างๆภายในร่างกาย รวมถึงการรับรู้และการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก ระบบประสาทของมนุษย์แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System: CNS) และระบบประสาทส่วนปลาย (Peripheral Nervous System: PNS) ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System) คือระบบศูนย์กลางการควบคุมการทำงานของร่างกาย ทั้งด้านกลไกการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อโครงร่างและกระดูก รวมถึงการตอบสนองทางปฏิกิริยาเคมีภายใต้อำนาจของจิตใจ ประกอบด้วยเส้นประสาทจำนวนหลายล้านเส้น ทำหน้าที่จัดส่งข้อมูลในรูปของกระแสประสาทจากศูนย์กลางการควบคุม ซึ่งประกอบด้วยอวัยวะสำคัญ 2 ส่วน คือ สมองและไขสันหลังที่ทำงานร่วมกันผ่านเซลล์ประสาท มีหน้าที่ประสานงานการรับและส่งข้อมูล หรือกระแสประสาท จากทุกส่วนของร่างกาย องค์ประกอบของระบบประสาทส่วนกลาง 1. สมอง (Brain) เป็นศูนย์กลางการควบคุมและการสั่งการของระบบภายในร่างกายทั้งหมด ทั้งควบคุมการเคลื่อนไหว การแสดงออกด้านพฤติกรรม รวมไปถึงการรักษาสมดุลภายในร่างกาย อีกทั้งสมองยังเป็นแหล่งที่มาของความสามารถทางด้านสติปัญญา ความคิด ความรู้สึก และการแสดงออกทางด้านอารมณ์ของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นการรับรู้ การจดจำ การใช้เหตุผล และการตัดสินใจ การเจริญเติบโตและพัฒนาการของสมองมนุษย์เริ่มขึ้นตั้งแต่ระยะตัวอ่อนภายในครรภ์มารดา […]

การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต

การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต แต่ละชนิดแตกต่างกันออกไป ตามโครงสร้างทางสรีรวิทยาและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นการเคลื่อนที่เข้าหาสิ่งเร้า (Stimuli) เพื่อตอบสนองต่อปัจจัยที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต เช่น แหล่งอาหาร แหล่งน้ำ แหล่งที่อยู่อาศัย แหล่งสืบพันธุ์ และการเคลื่อนที่ออกห่างเพื่อหลีกหนีภัยอันตราย เช่น ศัตรูตามธรรมชาติ สารเคมี และความร้อน เป็นต้น การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต สามารถจำแนกออกเป็น 4 กลุ่ม ตามโครงสร้างทางสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิต ดังนี้ การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ในอาณาจักรโพรทิสตา (Kingdom Protista) คือ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ไม่มีระบบเนื้อเยื่อและโครงกระดูกเหมือนสัตว์ชั้นสูงชนิดอื่น ๆ ดังนั้น การเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นจึงจำเป็นต้องอาศัยโครงร่างค้ำจุนภายในเซลล์ที่เรียกว่า “ไซโทสเกเลตอน” (Cytoskeleton) ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยโปรตีนจำนวนมาก เช่น ไมโครฟิลาเมนท์ (Microfilament) ที่ประกอบขึ้นจากโปรตีน 2 ชนิด ได้แก่ แอคติน (Actin) และไมโอซิน (Myosin) ทำหน้าที่คงรูปร่างไปพร้อมกับการกำหนดลักษณะการเคลื่อนไหว   การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว มี 2 ลักษณะ คือ การเคลื่อนไหวโดยอาศัยการไหลของไซโทพลาซึม หมายถึง […]

เสือชีตาห์คงศีรษะได้อย่างไรขณะวิ่งด้วยความเร็ว?

เสือชีตาห์ คงศีรษะได้อย่างไรขณะวิ่งด้วยความเร็ว? เป็นที่รู้กันดีว่า เสือชีตาห์ คือจ้าวแห่งความเร็ว แต่นอกเหนือจากรูปร่างเพรียวลม กล้ามเนื้ออันแข็งแรงแล้ว ยังมีบางสิ่งบางอย่างที่สำคัญอีกซึ่งร่างกายของมันต้องการอย่างมากเมื่อต้องวิ่งด้วยความเร็ว ผลการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2018 ในวารสาร Scientific Reports แสดงให้เห็นว่าหูชั้นในของเสือชีตาห์นั้นมีส่วนช่วยให้การล่าเหยื่อของมันมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น และการวิจัยครั้งนี้ยังเป็นครั้งแรกที่ทีมวิจัยทำการวิเคราะห์หูชั้นในของสัตว์ในวงศ์แมวใหญ่   ว่าด้วยเรื่องหู หากคุณมองภาพสโลวโมชั่นของเสือชีตาห์ขณะกำลังวิ่ง จะเห็นได้ว่ามันสามารถคงหัวของมันให้นิ่งอยู่ได้ ซึ่งช่วยให้ดวงตาของมันจับจ้องไปที่เหยื่ออย่างไม่ให้คลาดสายตาระหว่างการล่า เพื่อที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของกระดูกเสือชีตาห์ว่ามีส่วนช่วยในเรื่องนี้อย่างไร Camille Grohe มุ่งเป้าไปที่การศึกษาหูชั้นใน หูชั้นในเป็นอวัยวะสำคัญที่ช่วยรักษาสมดุลของร่างกาย มันประกอบไปด้วยช่องว่างที่บรรจุของเหลวและเซลล์ขนที่ทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์รับการเคลื่อนไหวของศีรษะ ด้วยภาพถ่ายความละเอียดสูง Grohe และทีมงานของเขาสแกนกระโหลกศีรษะจำนวน 21 กระโหลก ในจำนวนนี้บางกระโหลกเป็นของสัตว์สายพันธุ์อื่นในวงศ์แมวใหญ่ มีจำนวน 7 กระโหลกที่เป็นของเสือชีตาห์ นอกจากนั้นพวกเขายังสแกนกระโหลกศีรษะของเสือชีตาห์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วในอดีตด้วย เพื่อหาดูว่าหูชั้นในของพวกมันมีวิวัฒนาการอย่างไร ผลการตรวจสอบพวกเขาพบว่าหูชั้นในของเสือชีตาห์ไม่ได้เหมือนกับสัตว์อื่นๆ ในวงศ์แมวใหญ่ ด้วยระบบการรักษาสมดุลที่มีขนาดใหญ่ของมัน และช่องภายในหูที่ยาวกว่าส่งผลให้ความสามารถในการคงศีรษะและดวงตาของมันให้อยู่นิ่งมีมากกว่าเสืออื่นๆ “กายวิภาคภายในหูของมันสะท้อนให้เห็นถึงการตอบสนองของร่างกายต่อการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่มากขึ้น” John Flynn ผู้ร่วมการวิจัยกล่าว ในระหว่างการแถลงข่าวผลการค้นพบ โดยที่สำคัญก็คือลักษณะเหล่านี้ไม่ถูกพบในเสือชีตาห์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว นั่นหมายความว่าความพิเศษนี้เพิ่งจะถูกพัฒนาขึ้นไม่นาน ในฐานะของสัตว์บกที่มีความรวดเร็วมากที่สุดในโลก ร่างกายของมันถูกสร้างเพื่อการวิ่งอย่างแท้จริง ด้วยน้ำหนักที่เบา กระดูกสันหลังที่ยาวและมีความยึดหยุ่น เอื้อให้มันสามารถทำความเร็วจาก […]