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

ฉลามจำนวนมากอยู่มานานเป็นร้อยปี

ทุกวันนี้ มนุษย์เราดูอ่อนกว่าอายุจริงกันหมด ในฉลามเองก็เช่นกัน เมื่อทศวรรษก่อน เริ่มมีการศึกษาอายุขัยของปลาฉลาม และนักวิทยาศาสตร์พบว่าพวกมันอาจมีอายุยืนยาวมากกว่าที่คิด ทุกวันนี้ข้อมูลใหม่จากผลการศึกษามากกว่า 50 ชิ้น ช่วยให้เราสามารถประเมินอายุขัยของบรรดาปลาฉลาม ปลากระเบน และปลากระดูกอ่อนได้ดียิ่งขึ้น ต้องขอขอบคุณวิธีการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีที่ช่วยให้การคาดคะเนอายุขัยมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น แทนที่การนับการเจริญเติบโตของชั้นแคลเซียมบนข้อต่อกระดูกสันหลังแบบเดิมๆ รายงานจาก Alastair Harry นักวิทยาศาสตร์การประมงจากมหาวิทยาลัยเจมส์ คุก ในออสเตรเลีย ผลการศึกษาใหม่นี้ถูกเผยแพร่ลงในวารสาร Fish and Fisheries ชี้ว่าฉลามจำนวนมาก ตั้งแต่ฉลามขาวไปจนถึงฉลามเสือทรายและฉลามดัสกี้ล้วนตะลอนอยู่ในผืนมหาสมุทรมาแล้วหลายสิบปี ยาวนานกว่าที่เราคิดไว้ และเมื่อปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์เพิ่งจะค้นพบฉลามที่มีอายุมากที่สุดในโลก ที่น่านน้ำอันหนาวเย็นในทะเลอาร์กติก มันคือฉลามกรีนแลนด์ จากการตรวจสอบคาดว่าฉลามตัวนี้มีอายุ 272 ปี จากการตรวจสอบรายงานการศึกษาทั้ง 53 ชิ้น Harry เปิดเผยว่า ในฉลามที่ถูกศึกษาวิจัยนี้ มี 30% ที่อายุขัยถูกประเมินต่ำไป การประมาณอายุขัยของปลาฉลามนั้นแท้จริงแล้วค่อนข้างยุ่งยากอยู่พอตัว ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์วัดอายุจากชั้นของแคลเซียมคาร์บอเนตภายในข้อต่อกระดูกสันหลังของฉลาม เช่นเดียวกับการนับวงปีของต้นไม้ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่ว่านี้ไม่ต่างจากงานศิลปะ นักวิทยาศาสตร์ต้องเพ่งมองจำนวนที่แตกต่างกันและบางครั้งคำตอบที่ได้เป็นค่าเฉลี่ย ข้อมูลจาก George Burgess อดีตผู้อำนวยการพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ ในฟลอริดาภาคการวิจัยฉลามกล่าว แต่ Harry […]

เมฆยอดเขา ปรากฏการณ์ความงามบนที่สูง

เมฆยอดเขา (Cap Cloud) เมื่อวันที่ 12 ตุลาคม 2563 เฟซบุ๊กแฟนเพจร้านกาแฟ All day coffee – Chiang Dao ได้เผยแพร่ภาพดอยหลวงเชียงดาวที่มีเมฆรูปทรงคล้ายหมวกปกคุลมที่บริเวณยอดดอย หรือ เมฆยอดเขา สร้างความประทับใจแก่ผู้ติดตาม มีผู้เข้ามาแสดงความคิดเห็นเป็นจำนวนมาก และมีผู้ติดตามท่านหนึ่งสอบถามมายังเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไร เมฆยอดเขา (Cap Cloud) คือ หนึ่งในเมฆแนวนอน (Stratiform) ของกลุ่มเมฆภูเขา (Orograhic Cloud) ที่ก่อตัวขึ้นจากการที่กระแสอากาศหรือมวลอากาศในแนวระดับ ซึ่งมีความชื้นสูงถูกบังคับให้ยกตัวสูงขึ้น เมื่อเคลื่อนที่ไปปะทะเข้ากับเนินเขาหรือเทือกเขา ก่อนเย็นตัวลงจนเกิดเป็นกลุ่มเมฆขนาดใหญ่แผ่ปกคลุมยอดเขา โดยไม่เคลื่อนที่ไปไหน (Stationary Cloud) เมฆยอดเขายังมีชื่อเรียกอื่น ๆ ในทางอุตุนิยมวิทยาว่า เมฆหมวก เมฆหมวกแก๊ป หรือเมฆคลุม ซึ่งโดยทั่วไปเมฆยอดเขามักถูกเรียกรวมไปกับหมวกเมฆ (Pileus Cloud) ซึ่งเป็นหนึ่งในเมฆประกอบ (Accessory Cloud) ตามการจัดจำแนกกลุ่มเมฆขององค์การอุตุนิยมวิทยาโลก (WMO) จากการที่หมวกเมฆ หรือเมฆไพลีอัสมีชื่อเรียกมาจากรากศัพท์ในภาษาละตินที่แปลว่า […]

ค้นพบดีเอ็นเอของชนพื้นเมืองอเมริกันที่ไม่เคยถูกพบมาก่อน

จีโนมของมนุษย์โบราณนี้เป็นรูปแบบที่ไม่เคยพบมาก่อน เชื่อกันว่าพวกเขาแยกสายวิวัฒนาการออกมาจากชนพื้นเมืองในอเมริกาเผ่าอื่นๆ เมื่อราว 10,000 ปีก่อน

วิวัฒนาการกระดูกมนุษย์อาจเกี่ยวข้องกับอาการปวดข้อเข่า

การยืนสองขาของมนุษย์ในปัจจุบันอาจไม่ได้ส่งผลดีเสมอไปเมื่อเทียบกับการเดินสี่ขาของบรรพบุรุษมนุษย์ ร่างกายที่แบกรับน้ำหนักมากกว่า อาจส่งผลให้เกิดปัญหาข้อเข่าเสื่อมตามมา