น้ำใต้ดิน (groundwater) คือ น้ำที่ได้จากการซึมผ่านของ น้ำผิวดิน (surface water) และถูกกักเก็บอยู่ใต้ดินตามช่องว่างระหว่างเม็ดตะกอน รวมทั้งโพรงหรือรอยแตกของหินใต้ดิน ซึ่งถึงแม้ว่าโดยสัดส่วนของน้ำทั้งหมดที่มีอยู่ในโลก น้ำใต้ดินจะมีปริมาณเพียง 0.62% ของน้ำทั้งหมดที่มีอยู่ในโลก แต่น้ำใต้ดินถือเป็นทรัพยากรแหล่งน้ำบริสุทธิ์ที่สำคัญแหล่งหนึ่งสำหรับมนุษย์ ซึ่งหากพิจารณาเรื่องแหล่งกักเก็บน้ำใต้ดินเป็นเกณฑ์ นักวิทยาศาสตร์จำแนกชั้นดินหรือชั้นหินใต้พื้นผิวโลกออกเป็น 2 โซน

1) โซนอิ่มอากาศ (vadose zone) หรือ โซนไม่อิ่มน้ำ (unsaturated zone) คือ โซนที่ลึกจากพื้นผิวดินลงไปประมาณ 1-2 เมตร ซึ่งมีรูพรุนจำนวนมากที่เกิดจากการชอนไชของทั้งพืชและสัตว์ ทำให้น้ำซึมผ่านลงสู่ด้านล่างได้ดี รูพรุนในโซนอิ่มอากาศจึงประกอบด้วยอากาศเป็นส่วนใหญ่และมีน้ำเพียงเล็กน้อย

2) โซนอิ่มน้ำ (phreatic zone) หรือ โซนอิ่มน้ำ (saturated zone) คือ โซนที่ลึกลงไปถัดจากโซนอิ่มอากาศ รูพรุนทั้งหมดเต็มไปด้วยน้ำที่ไหลซึมผ่านมาจากโซนอิ่มอากาศซึ่งอยู่ด้านบน

รอยต่อระหว่างโซนอิ่มอากาศและโซนอิ่มน้ำ เรียกว่า ระดับน้ำใต้ดิน (water table) ซึ่งเปลี่ยนแปลงได้ตามฤดูกาลหรือปริมาณน้ำบนผิวดิน และ ระดับน้ำใต้ดินโดยส่วนใหญ่สัมพันธ์กับลักษณะภูมิประเทศในแต่ละพื้นที่ เช่น ระดับน้ำใต้ดินบนภูเขาจะสูงกว่าระดับน้ำใต้ดินในพื้นที่ลุ่มต่ำ

ถ้าเราสังเกตดีๆ ถึงแม่น้ำในธรรมชาติ ก็จะพบว่าบางแม่น้ำทำไมมีน้ำเต็มอยู่ตลอดเวลา ในขณะที่บางแม่น้ำกลับมีน้ำในช่วงบางฤดูกาล ซึ่งเรื่องนี้เป็นความสัมพันธ์กันระหว่างน้ำผิวดินที่อยู่ในแม่น้ำและระดับน้ำใต้ดินในบริเวณนั้น โดยสืบเนื่องจากความแตกต่างของระดับน้ำใต้ดินในแต่ละพื้นที่ ทำให้มีการถ่ายเทมวลน้ำระหว่างธารน้ำบนผิวดินและน้ำใต้ดิน เกิดเป็นธารน้ำที่มีลักษณะเฉพาะแตกต่างกัน 2 รูปแบบ

1) ธารน้ำรับน้ำ (effluent stream หรือ gaining stream) หมายถึง ธารน้ำที่มีระดับท้องน้ำต่ำกว่าระดับน้ำใต้ดิน ทำให้ชั้นน้ำใต้ดินสามารถซึมผ่านมาในร่องน้ำตลอดเวลา จึงเป็นธารน้ำที่มีน้ำไหลตลอดทั้งปี เรียกอีกอย่างว่า ธารน้ำถาวร (permanent stream)

2) ธารน้ำให้น้ำ (influent stream หรือ losing stream) คือธารน้ำที่มีระดับท้องน้ำสูงกว่าระดับน้ำใต้ดิน ทำให้น้ำในร่องน้ำซึมผ่านลงไปยังชั้นน้ำใต้ดิน ธารน้ำจึงมีน้ำเฉพาะช่วงเวลาอันสั้น หลังจากฝนตกเท่านั้น เรียกอีกอย่างว่า ธารน้ำชั่วคราว (intermittent stream)

ซึ่งธารน้ำใดๆ สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในแต่ละช่วงเวลาหรือฤดูกาล เช่น ในฤดูฝน ปริมาณน้ำมาก ระดับน้ำใต้ดินสูงกว่าระดับท้องน้ำ ธารน้ำจึงเป็นชนิดรับน้ำ ในขณะที่ฤดูแล้ง ระดับน้ำใต้ดินต่ำลง ธารน้ำจึงเป็นชนิดให้น้ำ เป็นต้น

ปัจจัยการไหลของน้ำใต้ดิน

โดยธรรมชาติ น้ำใต้ดินจะไหลด้วยความเร็วในหน่วยเซนติเมตร/วันหรือปี ซึ่งถือว่าช้ามากเมื่อเปรียบเทียบกับการไหลของน้ำผิวดินตามธารน้ำ โดยความเร็วของการไหลของน้ำใต้ดินจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหรือลักษณะทางกายภาพของชั้นหินหรือชั้นดิน 2 ปัจจัย คือ

1) ความพรุน (porosity) คือ ปริมาณช่องว่างภายในดินหรือหิน มีหน่วยเป็น % ของปริมาตรทั้งหมด เป็นตัวบ่งชี้ความสามารถในการกักเก็บน้ำใต้ดินในแต่ละพื้นที่ โดยนักวิทยาศาสตร์จำแนกรูพรุนออกเป็น 2 ชนิด คือ รูพรุนปฐมภูมิ (primary Porosity) หมายถึง ช่องว่างที่อยู่ระหว่างเม็ดตะกอนหรือผลึกแร่ในหิน และ รูพรุนทุติยภูมิ (Secondary porosity) คือ ช่องว่างที่เกิดจากรอยแตกหรือโพรงภายในหิน ซึ่งเกิดหลังจากการเกิดหิน

ในกรณีของตะกอนหรือหินตะกอน ปริมาณของช่องว่างหรือรูพรุนจะขึ้นอยู่กับ 1) ขนาด 2) รูปร่าง และ 3) การคัดขนาดของตะกอน โดยหินที่ประกอบด้วยตะกอนขนาดใหญ่ เม็ดตะกอนรูปร่างใกล้ทรงกลมและมีการคัดขนาดที่ดี จะมีปริมาณรูพรุนมาก (ดูตารางด้านล่างประกอบ) ส่วนกรณีของหินอัคนีหรือหินแปรจะมีรูพรุนน้อยกว่าตะกอนหรือหินตะกอน แต่หากมีรอยแตกเกิดขึ้น รูพรุนสามารถเพิ่มขึ้นได้

2) ความสามารถในการซึมผ่านได้ (permeability) คือ ความสามารถในการส่งผ่านน้ำไปยังช่องว่างข้างเคียง ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดหรือปริมาณของรูพรุน แต่เกี่ยวกับสภาพการเชื่อมต่อกันระหว่างช่องว่าง เช่นตะกอนที่มีขนาดหลากหลาย มีการบีบอัดชั้นตะกอน หรือมีการเชื่อมประสานระหว่างเม็ดตะกอน ทำให้ความสามารถในการซึมผ่านได้นั้นน้อยลง

ความพรุนและความสามารถในการซึมผ่านได้ของวัสดุชนิดต่างๆ

ปัจจุบัน กรมทรัพยากรน้ำบาดาล ได้มีการจัดทำแผนที่น้ำบาดาล มาตราส่วน 1:50,000 ที่แสดงศักยภาพแหล่งน้ำใต้ดิน ทั้งในเชิงปริมาณและคุณภาพ ซึ่งสามารถนำไปใช้บริหารจัดการทรัพยากรน้ำบาดาลในระดับท้องถิ่นได้

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth