การพัฒนาน้ำบาดาล

น้ำบาดาล คืออะไร
         น้ำบาดาล คือ น้ำที่ถูกกักเก็บหรือสะสมตัวอยู่ใต้ดิน อาจจะสะสมตัวอยู่ตามรอยแตกหรือรอยแยกของชั้นหิน หรืออาจจะสะสมตัวอยู่ในช่องว่างระหว่างเม็ดกรวด หรือเม็ดทราย ที่อยู่ใต้ดินลึกลงไป


การกำเนิดของน้ำบาดาล
         น้ำบาดาล เกิดจากน้ำในบรรยากาศ ซึ่งตกลงมาในลักษณะของฝน ไหลซึมลงไปตามช่องว่าง ระหว่างเม็ดดิน/เม็ดหิน ไปยังที่ต่ำกว่า หรือ มีแรงดันน้อยกว่า แล้วสะสมรวมกันจนกลายเป็นส่วนที่อิ่มตัวด้วยน้ำ หรือที่เรียกว่า น้ำบาดาล

การไหลของน้ำใต้ดิน
            การไหลของน้ำใต้ดินจะเป็นไปอย่างช้ามาก วัดโดยใช้หน่วยเป็นเซนติเมตรต่อวัน หรือต่อปี ความเร็วในการไหลจะขึ้นอยู่กับ ปัจจัยหลัก คือ ความพรุน และ ความซึมได้

  ความพรุน (Porosity) หมายถึง ช่องว่างในหิน โดยคิดเป็นเปอร์เซนต์ของปริมาตรทั้งหมด ความพรุนจะขึ้นอยู่กับ รูปร่าง ลักษณะขนาด การคัดขนาด และการคลุกเคล้ากันของเศษหินเล็กๆ ซึ่งจะแตกต่างกันในหินแต่ละชนิด

  ความซึมได้ (Permeability) หมายถึง ความสามารถในการที่จะดูดซึมหรือปล่อยน้ำ ออกมาของชั้นหิน การที่น้ำจะไหลผ่านวัตถุต่างๆ ได้นั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของช่องว่างเท่านั้น ยังต้อง พิจารณาถึงทางติดต่อระหว่างช่องว่างเหล่านั้นอีกด้วย

รูปแสดงลักษณะการสะสมตัวของน้ำบาดาลที่อยู่ใต้ดิน

คุณภาพของน้ำบาดาล

        โดยทั่วไป น้ำบาดาลเป็นน้ำที่สะอาด ปราศจากสารแขวนลอย สารอินทรีย์เคมี และเชื้อโรคต่างๆ ไม่มีกลิ่นที่น่ารังเกียจ แต่ขณะที่ไหลผ่านไปตามชั้นดิน/ชั้นหิน อาจจะละลายเอาแร่ธาตุเข้ามาปะปน รวมทั้งถูกปนเปื้อนด้วยน้ำที่มีคุณภาพด้อยกว่า ทำให้คุณภาพของน้ำบาดาลเปลี่ยนไป

การพัฒนาน้ำบาดาล 
        หมายถึง วิธีการที่จะนำน้ำบาดาลจากชั้นหินกักเก็บน้ำที่อยู่ภายใต้ผิวดิน ขึ้นมาใช้ประโยชน์ ขั้นตอนของการพัฒนาน้ำบาดาล ประกอบด้วย

1. การสำรวจน้ำบาดาล

    เพื่อต้องการทราบว่า ในบริเวณพื้นที่สำรวจมีน้ำบาดาลอยู่หรือไม่  มีปริมาณมากน้อยเท่าใด จะ สามารถพัฒนาน้ำขึ้นมาใช้ได้เท่าไหร่  คุณภาพน้ำบาดาลเป็นอย่างไร

การสำรวจแบ่งออกได้เป็น 2 แบบใหญ่ ๆ คือ

   * การสำรวจทางด้านธรณีวิทยาและอุทกธรณีวิทยา
   * การสำรวจทางด้านธรณีฟิสิกส์

2. การเจาะบ่อ

      มีวิธีการหลายๆ แบบที่ใช้เครื่องมือ แตกต่างกันออกไป ซึ่งการเลือกวิธีการเจาะบ่อ โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับ ชนิดของหินที่อยู่ภายใต้ผิวดินและความลึก ที่ต้องการเจาะเป็นสำคัญ วิธีการที่นิยมใช้ ได้แก่

               1). การเจาะแบบกระแทก 
               2). การเจาะแบบหมุน

               3). การเจาะแบบใช้ลม    

3. การปรับปรุงและพัฒนาบ่อ

        การปรับปรุงบ่อ (Well completion) การปรับปรุงบ่อหรือการทำบ่อ ได้แก่ การทำรูเจาะให้เป็นบ่อน้ำ เพื่อพัฒนานำน้ำบาดาลขึ้นมาใช้ประโยชน์ และเพื่อป้องกันการพังทลายของบ่อ การปรับปรุง ประกอบด้วย 

              * การออกแบบบ่อ 

              * การใส่ท่อกรุ  
              * การกรุกรวด

        การพัฒนาบ่อ (Well Development)  เพื่อทำให้บ่อมีน้ำเพิ่มมากขึ้น ป้องกันไม่ให้ทรายไหลเข้าบ่อ ทำให้บ่อมีอายุ การใช้งานได้นาน หลักการ คือ ทำให้เม็ดกรวดทรายที่อยู่รอบบ่อเรียงตัวอย่างเป็น ระเบียบ ทำให้มีความพรุนและความซึมได้สูง วิธีการที่นิยม คือการเป่าล้างด้วยลม

4. การสูบทดสอบ

     การสูบทดสอบ (Pumping Test) เป็นสิ่งที่จำเป็น ต้องกระทำภายหลังจากการปรับปรุงและพัฒนาบ่อเสร็จแล้ว ทำเพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณน้ำที่จะสามารถสูบขึ้นมาใช้ โดยข้อมูลเหล่านี้จะใช้เพื่อการเลือกเครื่องสูบน้ำให้ถูกต้อง และเหมาะสม  

5. การตรวจสอบและปรับปรุงคุณภาพน้ำ

     การตรวจสอบคุณภาพน้ำ (Water Quality Test) คุณภาพน้ำบาดาล มีความสำคัญต่อการพัฒนาบ่อบาดาลมาก เนื่องจากคุณภาพของน้ำบาดาลจะเป็นตัวบ่งชี้ถึงความสามารถในการนำไปใช้ประโยชน์ โดยทั่วไปอาจจำแนกการใช้ น้ำบาดาลได้เป็น 3 ประเภท คือ การใช้เพื่ออุปโภค-บริโภค การใช้เพื่อการเกษตรกรรม หรือการชลประทาน และการใช้ เพื่อการอุตสาหกรรม ซึ่งในการใช้งานแต่ละประเภท จะมีมาตรฐานคุณภาพน้ำที่แตกต่างกันออกไป

    การปรับปรุงคุณภาพน้ำ (Water Treatment) บางครั้งคุณภาพน้ำบาดาลที่พัฒนาขึ้นมาได้ ไม่เหมาะสมกับการใช้ประโยชน์ อาทิ น้ำมีปริมาณสารละลายเหล็กสูง ไม่สามารถบริโภคได้ หรือน้ำมีปริมาณความกระด้าง ไม่สามารถใช้เพื่อการซักล้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงจำเป็นต้องมีการปรับปรุงคุณภาพน้ำ ได้แก่ การกำจัดสิ่งเจือปนในน้ำ การกำจัดเหล็กและแมงกานิส การกำจัดความกระด้าง การกำจัดน้ำกร่อยหรือน้ำเค็ม การฆ่าเชื้อโรคเป็นต้น

6. การบำรุงรักษาและการนำไปใช้ประโยชน์

     ในการพัฒนาน้ำบาดาลขึ้นมาใช้ประโยชน์ เมื่อได้ปริมาณ และคุณภาพน้ำตามที่ต้องการเแล้ว เมื่อใช้ไปในระยะเวลาที่นานหรือต้องการให้ใช้งานได้นาน ควรมีการบำรุงรักษาทั้งในแง่ของการบำรุงรักษาบ่อบาดาล และการบำรุงรักษาอุปกรณ์เครื่องสูบโดยทั่วไปบ่อบาดาลจะมีประสิทธิภาพลดลง เนื่องจากปัจจัยหลายประการ  อาทิ ระดับน้ำบาดาลหรือระดับแรงดันของน้ำ ลดลง การอุดตันของท่อเซาะร่องหรือท่อกรอง รวมทั้งประสิทธิภาพที่ลดลงของเครื่องสูบ ซึ่งบ่อบาดาลที่มีการออกแบบไว้ดี ตั้งแต่เริ่มต้น และมีการใช้งานอย่างเหมาะสมจะมีอายุการใช้งานได้นาน

________________________________________________________________________________

  การสํารวจธรณีฟิสิกส์โดยวิธีการวัดความต้านทานไฟฟ้าจําเพาะ (Resistivity Survey)
      การสํารวจธรณีฟิสิกส์โดยวิธีการวัดความต้านทานไฟฟ้าจําเพาะของชั้นดินและหินอาศัยคุณสมบัติการนําไฟฟ้าของชั้นดินและหิน ซึ่งจะขึ้นอยู่กับความชื้นของชั้นดินและหินที่มีน้ำแทรกอยู่ในช่องว่างของเม็ดตะกอนหรือเนื้อหิน  คุณสมบัตินี้สะท้อนออกมาเป็นค่าความนําไฟฟ้าจําเพาะ(Conductivity)  และความต้านทานไฟฟ้าจําเพาะ (Resistivity)  ซึ่งมี ค่าที่แตกต่างกัน  ดังนั้นการตรวจสอบค่าความต้านทานไฟฟ้าจําเพาะของชั้นดินและชั้นหินที่มีสมบัติ แตกต่างกันจากการสํารวจ  ย่อมแสดงให้เห็ นถึงลักษณะการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาใต้พื้นผิวบริเวณที่ทําการสํารวจที่อาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงชนิดของดิน  หิน  และโครงสร้างทางธรณีวิทยา  การสํารวจโดยวิธี surface electrical-resistivity method เป็นวิธีที่นิยมแพร่หลาย อีกทั้งสามารถค้นหาข้อมูลความกร่อย-เค็ม ของน้ำบาดาลในชั้นน้ำด้วย


      การสํารวจวัดค่าความต้านทานไฟฟ้าจําเพาะ จะใช้เครื่องมือวัดค่าความต้านทานไฟฟ้า (Resistivity Meter)  โดยปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านผิวดินลงไปในชั้นดิน-หินผ่านขั้วกระแสไฟฟ้า(Current electrodes) แล้ววัดค่าความต่างศักดาไฟฟ้า(V) ด้วยขั้วศักย์ไฟฟ้า(Potential electrodes) เครื่องมือจะนําค่ากระแสไฟฟ้าที่ปล่อยลงไปคํานวณกับค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่วัดได้ ค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือ จะเป็นค่าความต้านทานไฟฟ้า(Resistance, R) ซึ่งจะแปรผันตรงกับพื้นที่หน้าตัดของวัตถุตัวกลาง จากความสัมพันธ์นี้
เราสามารถคํานวณหาค่าคงที่(K)  จากระยะห่างของขั้วไฟฟ้าทั้งหมดที่ฝังลงบนดิน เมื่อนํามาคํานวณกับ
ค่าความต้านทานไฟฟ้าที่อ่านได้จากเครื่อง จะให้ผลลัพท์เป็นค่าความต้านทานไฟฟ้าจําเพาะ(p) ของแต่
ละระดับความลึก จากสมการค่าความต้านทานไฟฟ้าตามกฎของโอห์ม(Ohm laws)

                                                                 R = V/ I

                              เมื่อ        R   คือความต้านทานไฟฟ้า(Resistances), [มิลลิโอห์ม]
                                            V   คือความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เกิดจากกระแส, [มิลลิโวลท์]
                                             I   คือค่ากระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวกลาง, [มิลลิแอมแปร์]

                           

รูปแสดงลักษณะการปล่อยกระแสไฟฟ้าในการสำรวจ

    
          การสํารวจวัดความต้านทานไฟฟ้า (Resistivity method) ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้สำหรับงานด้านต่างๆได้ เช่น

• สำรวจเพื่อกำหนดจุดเจาะบ่อบาดาล ประเมินศักยภาพแหล่งน้ำบาดาล เพื่อจัดทำแผนที่น้ำบาดาล
• ตรวจสอบความหนาของชั้นดิน ชั้นหิน โพรงใต้ดิน
• ทิศทางการรั่วซึมของน้ำ ทิศทางการไหลของน้ำบาดาล การปนเปื้อนของน้ำบาดาล เป็นต้น

แบบบ่อน้ำบาดาล
แบบบ่อน้ำบาดาลแบ่งตามการเจาะบ่อน้ำบาดาลในชั้นหินร่วมและชั้นหินแข็งออกเป็น 3 แบบ คือ
1. การเจาะน้ำบาดาลในชั้นหินร่วมแบบกรุกรวด(Artificial Gravel Pack)  เป็นรูปแบบที่ เจาะและใส่ท่อแล้วต้องทําการกรุกรวดด้วยชนิดและขนาดที่ เหมาะสมรอบท่อ กรองน้ำเพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการไหลซึมผ่านของน้ำบาดาลและป้องกันผนังบ่อพัง รายละเอียดรูปแบบหมายเลข1

                                                               รูปแบบหมายเลข1 

2. การเจาะน้ำบาดาลในชั้นหินร่วนแบบไม่กรุกรวด( Natural Gravel Pack) เป็นการใช้กรวดในชั้นหินอุ้มน้ำที่มีขนาดโตกว่าช่องรูเปิดน้ำเข้าบ่อทําหน้าที่หุ้มโดยรอบท่อกรองน้ำซึ่งจะมีวิธีการทางเทคนิคในการ  ขจัดเม็ดทรายหรือกรวดขนาดเล็กเพื่อเหลือแต่กรวดขนาดใหญ่คงอยู่รองท่อกรองน้ำ รายละเอียดรูปแบบหมายเลข 2 

                                                      รายละเอียดรูปแบบหมายเลข 2 

3. การเจาะบ่อในชั้นหินแข็งแบบบ่อเปิด(OpenHole) เป็นการเจาะบ่อในชั้นหินแข็งโดยไม่จํ าเป็นต้องลงท่อกรุและท่อกรองน้ำในช่วงชั้นให้น้ำหรืออาจจะลงท่อเพื่อป้องกันผนังบ่อพังกรณี ที่ชั้นหินให้น้ำอาจไม่แข็งแรงพอหรือมีการเลื่อนตัวของชั้นหิน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดและโครงสร้าง

ของชั้นหิน รายละเอียดรูปแบบหมายเลข 3 

รายละเอียดรูปแบบหมายเลข 3