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

มดปากตะขอโจมตีเหยื่อเร็วกว่ากระพริบตา

มดปากตะขอในสองสายพันธุ์เป็นมดที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ด้วยกรามขนาดใหญ่ที่พร้อมจะจู่โจมศัตรูทุกเมื่อ อย่างไรก็ตามวิดีโอบันทึกการทำงานของกรามมดชนิดนี้ ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน นี่จึงนับเป็นวิดีโอแรก ทางทีมงานได้ใช้กล้องถ่ายภาพพิเศษที่จับภาพด้วยความเร็ว 50,000 เฟรมต่อวินาที เอาไว้ จากนั้นทีมนักวิทยาศาสตร์ใช้เทคโนโลยี CT Scan เพื่อสร้างภาพ 3 มิติของการทำงานภายในขากรรไกรมดขึ้นมา จากการศึกษาพวกเขาพบว่าขากรรไกรของมดปากตะขอมีตัวล็อคอัตโนมัติที่ช่วยอ้าขากรรไกรออกกว้างอยู่ตลอดเวลา ซึ่งแตกต่างจากขากรรไกรของมดสายพันธุ์อื่น เมื่อต้องการโจมตีตัวล็อคจะคลายออก ส่งผลให้ขากรรไกรที่อ้านั้นหุบเข้าหากันอย่างรวดเร็วซึ่งจากการวัดความเร็วพบว่า มดปากตะของับเหยื่อได้เร็วกว่าความเร็วของการกระพริบตาในมนุษย์ถึง 700 เท่าเลยทีเดียว…มิน่าล่ะ ทำไมเวลามดกัดถึงได้เจ็บนัก   อ่านเพิ่มเติม : แมวของคุณไปไหนมาบ้าง?, สปีชีส์ใหม่ๆ ของสัตว์และพืชถูกค้นพบทุกวันในป่าแอมะซอน

แผ่นเปลือกโลก และการเปลี่ยนแปลงทางธรณีภาค

แผ่นเปลือกโลก และการเปลี่ยนแปลงทางธรณีภาค (Lithosphere & Plate Tectonics) หลังการเย็นตัวลงของพื้นผิวโลก เมื่อ 4 พันล้านปีก่อน เกิดการยกตัวขึ้นของชั้นหินเหนือผิวน้ำจนแผ่นดินผืนแรกถือกำเนิดในอีกราว 2.5 พันล้านปีต่อมา ตั้งแต่ในอดีตจนถึงปัจจุบัน การเคลื่อนที่ของ แผ่นเปลือกโลก และมหาสมุทรไม่เคยหยุดนิ่ง ภายใต้พื้นผิวโลกมีความเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ก่อให้เกิดภูมิประเทศและทรัพยากรอันหลากหลาย รวมถึงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่างๆ จากการศึกษาหลักฐานทางธรณีวิทยา รวมถึงความพยายามในการจัดทำแผนที่โลกของนักวิทยาศาสตร์ในอดีต ส่งผลให้เกิดการลบล้างความเชื่อที่ว่า “แผ่นดินไม่เคยเกิดการเปลี่ยนแปลง” โดยเฉพาะการเสนอทฤษฎีการเลื่อนไหลของทวีป (Theory of Continental Drift) ในปี ค.ศ.1915 โดย อัลเฟรด เวเกเนอร์  (Alfred Wegener) นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมัน ที่สังเกตเห็นถึงความสอดคล้องกันของรูปร่างชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้และชายฝั่งตะวันตกของทวีปแอฟริกา ทำให้เกิดการตั้งสมมุติฐานที่ว่า เมื่อราว 200 ล้านปีก่อน โลกประกอบด้วยแผ่นดินผืนเดียวที่เรียกว่า “มหาทวีป” หรือ “พันเจีย” (Pangaea) ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยมหาสมุทรขนาดใหญ่ และมหาทวีปนี้ประกอบไปด้วยดินแดนลอเรเซีย (Laurasia) ทางตอนเหนือและดินแดนกอนด์วานา (Gondwana) ทางตอนใต้ จนกระทั่งมหาสมุทรแอตแลนติกเกิดการขยายตัว ทำให้แผ่นดินเคลื่อนที่และแยกตัวออกจากกัน […]

ความรู้ประจำวัน: มหาสมุทรบนดาวอังคารหายไปไหน?

ความรู้ประจำวัน: มหาสมุทรบนดาวอังคารหายไปไหน? ภาพความแห้งแล้งของดาวเคราะห์สีแดงคือภาพที่คุ้นตาของดาวอังคาร แต่ย้อนกลับไปราว 3,500 ล้านปีก่อนดาวอังคารปกคลุมด้วยมหาสมุทร และมีชั้นบรรยากาศที่อบอุ่นไม่ต่างจากโลกของเรา เมื่อ 4,500 ล้านปีก่อน ในช่วงเวลาที่ระบบสุริยะจักรวาลของเราถือกำเนิดขึ้น โลกและดาวอังคารก่อตัวขึ้นพร้อมๆ กันด้วยสารประกอบเดียวกันอย่าง คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน แต่สิ่งหนึ่งที่ต่างกันก็คือขนาด หากเทียบกันแล้วดาวอังคารมีขนาดเพียงลูกซอฟต์บอลเท่านั้น ในขณะที่โลกมีขนาดเท่าลูกโบว์ลิ่ง นั่นทำให้กว่าที่ดาวเคราะห์ทั้งสองดวงจะเย็นตัวลงนั้นต้องใช้เวลาที่ต่างกันมาก และเมื่อดาวอังคารเย็นตัวลงแล้ว โลกของเรายังเต็มไปด้วยหินร้อนหลอมละลายอยู่เลย อีกหนึ่งความแตกต่างก็คือดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็กที่คอยปกป้องตัวมันเช่นโลก นั่นทำให้ลมสุริยะจากดวงอาทิตย์ปะทะเข้ากับดาวอังคารตลอดเวลาและพัดพาเอาโมเลกุลขนาดเล็กออกไป จึงทำให้ดาวอังคารค่อยๆ สูญเสียมหาสมุทรไปเรื่อยๆ จนเวลาผ่านไปหลายล้านปี ในที่สุดดาวอังคารก็มีสภาพดังที่เราเห็นในปัจจุบัน   อ่านเพิ่มเติม จำลองการใช้ชีวิตบนดาวอังคาร

ดำดิ่งสู่การทำงานของสมอง

ดำดิ่งสู่”การทำงานของสมอง” นักวิทยาศาสตร์กำลังเรียนรู้อะไรมากมายเกี่ยวกับ การทำงานของสมอง จนหลายคนอาจหลงลืมไปว่าเพียงก่อนหน้านี้ไม่นานเรายังไม่เข้าใจเลยแม้แต่น้อยว่า สมองทำงานอย่างไรหรือสมองคืออะไร แพทย์ในยุคกรีก-โรมันโบราณเชื่อว่าสมองทำมาจากเสมหะ อาริสโตเติลมองสมองเป็นเหมือนตู้เย็นที่ทำให้หัวใจอันร้อนรุ่มเย็นลง จากยุคนั้นจนถึงสมัยฟื้นฟูศิลปวิทยา นักกายวิภาคศาสตร์ประกาศว่า การรับรู้ อารมณ์ การใช้เหตุผล และการกระทำต่างๆ ล้วนเป็นผลมาจาก “วิญญาณสัตว์” หรือไอลึกลับที่ไหลเวียนผ่านโพรงในศีรษะและกระจายไปทั่วร่างกาย การปฏิวัติวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่สิบเจ็ดทำให้แนวคิดดังกล่าวเปลี่ยนไป โทมัส วิลลิส แพทย์ชาวอังกฤษตระหนักว่า เนื้อเยื่อสมองคือที่ตั้งของกิจกรรมทางจิตใจทั้งปวง เขาศึกษาการทำงานของสมองโดยผ่าสมองแกะ สุนัข และผู้ป่วยที่เสียชีวิต และสร้างแผนที่สมองที่มีความถูกต้องแม่นยำทางกายวิภาคครั้งแรก เวลาล่วงเลยมาอีกหนึ่งศตวรรษกว่าที่เราจะทราบว่าสมองทำงานโดยอาศัยอิมพัลส์หรือพลังผลักดันในรูปกระแสไฟฟ้า แทนที่จะเป็นวิญญาณสัตว์ แรงดันไฟฟ้า (voltage) เคลื่อนที่ไปทั่วสมองและเดินทางออกมายังระบบประสาทของร่างกาย แม้กระทั่งในศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมีความรู้เกี่ยวกับเส้นทางของใยประสาทน้อยมาก กามิลโล กอลจี นายแพทย์ชาวอิตาลีชี้ว่า สมองเป็นเหมือนโครงข่ายเส้นใยที่เชื่อมต่อกันอย่างไร้ตะเข็บ ชมการทำงานของสมองแบบชัดๆ  ซานเตียโก รามองอี กาฆาล นักวิทยาศาสตร์ชาวสเปน สานต่องานวิจัยของกอลจีโดยทดสอบเทคนิคใหม่ในการย้อมสีเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์เพื่อตามรอยแขนงเซลล์อันซับซ้อน เขาพบว่า เซลล์ประสาทเป็นเซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะแยกจากเซลล์อื่นๆ เซลล์ประสามส่งสัญญาณไปตามเส้นใยที่เรียกว่า ใยประสาทขาออก (axon) มีช่องว่างเล็กๆ คั่นระหว่างปลายของใยประสาทขาออกกับปลายรับของเซลล์ประสาทที่เรียกว่า ใยประสาทขาเข้า (dendrite) นักวิทยาศาสตร์ค้นพบในภายหลังว่า ใยประสาทขาออกปล่อยสารเคมีหลายตัวเข้าไปในช่องว่างเพื่อกระตุ้นให้เกิดสัญญาณประสาทในเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกัน   […]