น้ำบาดาล เกิดจากอะไร?
น้ำบาดาลเกิดอยู่ในชั้นหินที่อิ่มตัวด้วยน้ำ คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของชั้นหินที่จะเก็บน้ำไว้จนอิ่มตัวได้ จึงได้แก่ช่องว่างที่เกิดขึ้นในหิน ช่องว่างในหินมีอยู่หลายประเภท เช่น ช่องว่างระหว่างเม็ดตะกอนที่สะสมกันอย่างในกรณีกรวดหรือทราย ช่องว่างอันเป็นรอยต่อระหว่างชั้นต่อของหิน ช่องว่างที่เกิดจากรอยแตกของหิน ช่องว่างที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ พร้อมๆกับการเกิดหินบางชนิด เช่น หินภูเขาไฟ และช่องว่างประเภทโพรงหินปูน เป็นต้น หินที่จะเก็บน้ำได้ดีมีปริมาณมากจะต้องมีจำนวนช่องว่างมาก ช่องว่างแต่ละช่องต้องมีขนาดใหญ่ และติดต่อถึงกันเพื่อให้น้ำบาดาลไหลถ่ายเทได้ หินที่มีช่องว่างขนาดใหญ่แต่ไม่ติดต่อถึงกัน ถึงแม้เก็บน้ำไว้ได้มากก็ไม่มีประโยชน์ในการเป็นแหล่งน้ำบาดาล เพราะเปรียบเหมือนน้ำที่กักขังอยู่ในแอ่งลำธาร ซึ่งน้ำไม่ไหลในฤดูแล้ง น้ำในแอ่งเหล่านี้เมื่อถูกใช้ไปชั่วระยะเวลาหนึ่งก็จะหมดไป ไม่เหมือนน้ำในลำธารที่มีน้ำไหลตลอดปีมีโอกาสที่จะสูบหรือตักไปใช้ได้ตลอดเวลา น้ำบาดาล () คือน้ำที่ถูกกักเก็บหรือสะสมตัวอยู่ใต้ดิน อาจสะสมตัวอยู่ตามรอยแตก รอยแยกของชั้นหิน หรืออาจสะสมตัวอยู่ในช่องว่างระหว่างเม็ดกรวด หรือเม็ดทรายใต้ผิวดิน น้ำใต้ดินหรือน้ำบาดาลแย่งออกได้เป็น 2 โซนคือ unsaturated zone เป็นโซนที่มีทั้งน้ำและอากาศ และ saturated zone เป็นโซนที่มีแต่น้ำเท่านั้นโดยส่วนนี้จะเป็นส่วนของน้ำใต้ดินที่แท้จริง
วัฏจักรน้ำ () กล่าวถึงการเคลื่อนที่อย่างคงที่ของน้ำทั้งเหนือและใต้ผิวโลก วัฎจักรของน้ำเริ่มจากการระเหยน้ำจากพืช ดินชื้น และทะเล ความชื้นจากการระเหยนี้จะคืนกลับสู่ผิวดิน โดยการกลั่นตัว การกลั่นตัวเกิดได้หลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นฝน หิมะ และลูกเห็บ แต่ในแง่น้ำบาดาลจะพิจารณาแต่ฝนเท่านั้น เมื่อฝนตกลงมาสู่ผิวดิน น้ำฝนจะซึมลง (infiltration) ใต้ดิน โดยค่า infiltration จะมีค่ากว้างมากขึ้นกับการใช้งานพื้นที่ ความชื้นของดิน และระยะเวลาที่ได้รับน้ำ เมื่อใดก็ตามที่ฝน (precipitation) ตกในปริมาณที่มากจะเกิดการซึมลง (infiltration) สู่ใต้ดินเพิ่มขึ้น น้ำที่ซึมลงจะไปแทนที่ความชื้นในดิน และค่อยไหลเข้าสู่โซน intermediate และเข้าสู่โซนน้ำอิ่มตัว (saturated zone) น้ำในโซนที่อิ่มตัวจะซึมในลงในแนวดิ่งและแนวราบเป็น discharge ออกจากชั้นน้ำบาดาลเช่น น้ำพุบนภูเขา หรือ น้ำซึมในลำธาร จากนั้นก็จะระเหยกลับเข้าสู่วัฏจักรอีกครั้ง น้ำที่เติมในแม่น้ำ ทั้งจากการไหลบนผิวดินและจาก discharge ของน้ำบาดาลจะไหลลงทะเลทั้งหมดและระเหยกลับเข้าสู่กระบวนการอีกครั้ง บ่อน้ำบาดาล () เกิดจากน้ำที่กักเก็บอยู่ในชั้นเห็นเก็บน้ำใต้ดินภายใต้แรงกดดัน เมื่อมีการขุดบ่อลงไปที่ชั้นกับเก็บน้ำนี้ น้ำจะถูกแรงดันไหลออกมาโดยไม่ต้องใช้แรงสูบ หินบะซอลต์ (Basalt) เป็นหินอัคนีพุ เนื้อละเอียด เกิดจากการเย็นตัวของลาวาที่มีความหนืดน้อย มีปริมาณซิลิกาอยู่ในช่วง 45-52 เปอร์เซ็นต์ มีสีเข้มเนื่องจากประกอบด้วยแร่ไพร็อกซีนเป็นส่วนใหญ่ อาจมีแร่โอลิวีนปนมาด้วย เนื่องจากเกิดขึ้นจากแมกมาใต้เปลือกโลก หินบะซอลต์หลายแห่งในประเทศไทยเป็นแหล่งกำเนิดของอัญมณี (พลอยชนิดต่างๆ) เนื่องจากแมกมาดันผลึกแร่ซึ่งอยู่ลึกใต้เปลือกโลก ให้โผล่ขึ้นมาเหนือพื้นผิว หน่วยหินลำปาง (Lampang unit) เป็นกลุ่มหินยุค ไทรแอสซิก ที่เกิด ในสภาพแวดล้อมทะเล (Marine origin) ประกอบด้วย ดินเหนียว ดินทราย หินปูน หินเถ้าภูเขาไฟและหินกรวดเหลี่ยมภูเขาไฟ น้ำบาดาลจะกักเก็บอยู่ในรอยแตก รอยเลื่อน และรอยต่อของชั้นหินต่างชนิดกัน โดยทั่วไปบ่อจะให้น้ำในเกณฑ์ 2-5 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง ยกเว้นในหินปูนอาจจะได้น้ำถึง 10-20 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง ในภาพรวมจัดเป็นหน่วยหินที่มีศักยภาพน้ำบาดาลต่ำ นักธรณีวิทยา เดล แอลเลน ไฟเฟอร์ อ้างว่า ในทศวรรษที่กำลังจะถึงนี้อาจเห็นราคาอาหารผันแปรโดยปราศจากการบรรเทาและการขาดแคลนอาหารครั้งใหญ่ในระดับโลกอย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน การขาดดุลน้ำ ซึ่งได้กระตุ้นการนำเข้าธัญพืชอย่างหนักในหลายประเทศขนาดเล็ก อาจเกิดขึ้นอย่างเดียวกันกับประเทศขนาดใหญ่ขึ้น อย่างเช่น จีนหรืออินเดีย ระดับพื้นผิวของน้ำบาดาลกำลังลดลงในหลายประเทศ รวมทั้งทางเหนือของจีน สหรัฐอเมริกา และอินเดีย เนื่องจากการสูบน้ำขึ้นมาใช้อย่างแพร่หลายโดยใช้เครื่องสูบน้ำดีเซลและไฟฟ้า ประเทศอื่นที่ได้รับผลกระทบรวมไปถึงปากีสถาน อิหร่านและเม็กซิโก ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การขาดแคลนน้ำและการลดปริมาณเก็บเกี่ยวธัญพืช แม้จะมีการสูบน้ำในชั้นหินอุ้มน้ำขึ้นมาใช้อย่างมาก จีนยังได้ปรากฏว่าขาดดุลธัญพืช ซึ่งส่งผลให้แรงกดดันราคาธัญพืชเพิ่มขึ้น คาดกันว่าประชากรโลกสามพันล้านคนที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อถึงกลางศตวรรษนี้นั้น ส่วนใหญ่จะเกิดนั้นประเทศที่ประสบปัญหาขาดแคลนน้ำอยู่ก่อนแล้ว พรุเกิดขึ้นเมื่อน้ำบนผิวดินเป็นกรดที่อาจจะเป็นเพราะน้ำบาดาลเป็นกรด หรือในบริเวณที่เป็นน้ำที่มาจากฝน น้ำที่ไหลออกจากพรุจะมีสีน้ำตาลที่เกิดจากการละลายแทนนินของพีต พรุมีความสำคัญต่อความหลากหลายทางชีวภาพ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ธรรมชาติเกิดขึ้นเมื่อแหล่งสะสมแร่ที่อุดมด้วยยูเรเนียมถูกน้ำท่วม เนื่องจากน้ำบาดาลที่ทำหน้าที่เป็นตัวหน่วงนิวตรอน, และปฏิกิริยาลูกโซ่ที่แข็งแกร่งเกิดขึ้น. น้ำที่เป็นตัวหน่วงจะเดือดเมื่อปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น, ทำให้เกิดการชะลอตัวหดตัวกลับลงอีกครั้งและป้องกันการหลอมสลาย. ปฏิกิริยาฟิชชันได้รับการรักษาให้ยั่งยืนมาหลายแสนปี. งานวิจัยวิทยาศาสตร์ของไทยหลายฉบับสรุปว่า บั้งไฟพญานาค คือ ก๊าซมีเทน-ไนโตรเจนเกิดจากแบคทีเรียที่ความลึก 4.55–13.40 เมตร อุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 15 องศาเซลเซียส ปริมาณออกซิเจนน้อย ในวันที่เกิดปรากฏการณ์มีแดดส่องช่วงประมาณ 10, 13 และ 16 นาฬิกา มีอุณหภูมิมากกว่า 26 องศาเซลเซียสทำให้มีความร้อนมากพอย่อยสลายสารอินทรีย์ และจะมีก๊าซมีเทนจากการหมัก 3–4 ชั่วโมง มากพอให้เกิดความดันก๊าชในผิวทรายทำให้ก๊าซจะหลุดออกมาและพุ่งขึ้นเมื่อโผล่พ้นน้ำ ฟองก๊าซที่โผล่ขึ้นมาเหนือน้ำบางส่วนจะฟุ้งกระจายออกไป ส่วนแกนในของก๊าซขนาดเท่าหัวแม่มือจะพุ่งขึ้นสูงกระทบกับออกซิเจน รวมกับอุณหภูมิที่ลดต่ำลงยามกลางคืนทำให้เกิดการสันดาปอย่างรวดเร็วจนติดไฟได้ ปี พ.ศ. 2452 พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 5 ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ จัดให้มีการประปาในกรุงเทพฯ โดยใช้แหล่งน้ำผิวดินในคลองประปาเป็นแหล่งน้ำดิบ ในอดีตแหล่งน้ำผิวดินมีเพียงพอสำหรับการอุปโภคบริโภค เนื่องจากยังไม่มีประชากรหนาแน่นดังเช่นปัจจุบัน ต่อมาภายหลังเมื่อมีการขยายตัวของชุมชน และขยายเขตบริการของการประปา ทำให้มีการเจาะบ่อบาดาลเพื่อนำน้ำบาดาลเพื่อนำน้ำบาดาลมาใช้เป็นน้ำดิบร่วม กับแหล่งน้ำผิวดิน