Observation Well คืออะไร ทำงานอย่างไร?
Observation Well คือบ่อวัดระดับน้ำใต้ดินที่ทำงานด้วยหลักการง่ายที่สุดในบรรดาเครื่องมือวัดน้ำใต้ดินทั้งหมด น้ำใต้ดินรอบบ่อจะซึมเข้าท่อผ่านช่วงเจาะรู (Screen) จนระดับน้ำในท่อสมดุลกับระดับน้ำใต้ดินรอบบ่อ การวัดจึงเหลือเพียงหย่อนสายวัดจากปากท่อลงไปหาผิวน้ำ แล้วอ่านความลึกจากปากท่อซึ่งรังวัดระดับอ้างอิงไว้แล้ว
จุดเด่นคือติดตั้งง่าย อ่านค่าง่าย และดูแลรักษาน้อย จึงเป็นเครื่องมือพื้นฐานที่พบในเกือบทุกโครงการที่ต้องเฝ้าระดับน้ำใต้ดิน และเป็น 1 ใน เครื่องมือวัดทางธรณีเทคนิค 10 ชนิดหลักที่ใช้จริงในงานไทย ข้อจำกัดสำคัญคือค่าที่ได้เป็นระดับน้ำรวมของทุกชั้นที่ท่อเปิดรับน้ำ แยกชั้นไม่ได้ และตอบสนองช้าในดินที่น้ำซึมผ่านยาก
ภาพจำลอง 3 มิติด้านล่างผ่าตัดมุมดินออกให้เห็นทั้งส่วนบนดินและใต้ดินพร้อมกัน ส่วนบนดินคือหัวบ่อที่ต้องป้องกันความเสียหายจากเครื่องจักร ส่วนใต้ดินคือท่อ ทรายกรอง และซีล ที่ทำให้ระดับน้ำในท่อเท่ากับระดับน้ำใต้ดินรอบบ่อ
ทำไมต้องวัดระดับน้ำใต้ดิน?
ระดับน้ำใต้ดินคือตัวแปรที่เปลี่ยนพฤติกรรมของดินได้มากที่สุดตัวหนึ่ง เมื่อระดับน้ำสูงขึ้น แรงดันน้ำในโพรงดินเพิ่มขึ้นและกำลังรับน้ำหนักของดินลดลง เมื่อระดับน้ำถูกสูบลดลงระหว่างงานขุด (Dewatering) ดินโดยรอบจะรับน้ำหนักเพิ่มและทรุดตัวตาม อาคารข้างเคียงงานขุดลึกจำนวนมากเสียหายจากการลดระดับน้ำใต้ดิน ไม่ใช่จากตัวงานขุดโดยตรง รายละเอียดเรื่องนี้อ่านได้ในบทความระดับน้ำใต้ดินมีผลกับฐานรากอย่างไร
ภาพด้านล่างแสดงกลไกนี้ เมื่อสูบน้ำในหลุมขุด ระดับน้ำรอบหลุมจะลดลงเป็นรูปกรวย ลดมากใกล้หลุมและลดน้อยลงเมื่อห่างออกไป Observation Well ที่อยู่ใกล้และไกลหลุมขุดจะบอกได้ว่ากรวยการลดระดับน้ำแผ่ไปถึงอาคารข้างเคียงมากแค่ไหน
ระดับน้ำใต้ดินยังเปลี่ยนตามฤดูกาล ฤดูฝนกับฤดูแล้งต่างกันได้หลายเมตรในบางพื้นที่ การออกแบบที่ใช้ค่าระดับน้ำจากการเจาะสำรวจครั้งเดียวจึงอาจไม่ครอบคลุมสภาพจริง โครงการที่อ่อนไหวต่อระดับน้ำ เช่น งานบนชั้นดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ จึงควรมีข้อมูลระดับน้ำต่อเนื่องประกอบการตัดสินใจ
โครงสร้างของ Observation Well มีอะไรบ้าง?
โครงสร้างหลักมี 6 ส่วน ไล่จากปากบ่อลงไปคือ ฝาครอบกันฝนพร้อมแท่นคอนกรีต วัสดุอุดกลับช่องว่างรอบท่อช่วงบน ซีลเบนโทไนต์กันน้ำผิวดินไหลลงบ่อ ท่อ PVC ช่วงทึบ ทรายกรองรอบท่อ และท่อช่วงเจาะรูหุ้มวัสดุกรองที่ปลายบ่อ ดังภาพตัดขวางด้านล่าง
ขั้นตอนติดตั้ง 5 ขั้น
1. เจาะหลุม — เจาะด้วยเครื่องเจาะสำรวจดินถึงความลึกที่กำหนดในแผนตรวจวัด แล้วตรวจว่าหลุมสะอาดไม่มีดินถล่มก้นหลุม
2. ใส่ท่อ — หย่อนท่อ PVC ที่ต่อช่วงเจาะรูหุ้มวัสดุกรองไว้ที่ปลาย ลงไปจนถึงก้นหลุม จัดท่อให้อยู่กลางหลุม
3. ใส่ทรายกรองและซีล — เททรายกรองลงช่องว่างรอบท่อให้คลุมช่วงเจาะรูและสูงเลยขึ้นมาเล็กน้อย แล้วอุดด้านบนด้วยเบนโทไนต์เพื่อกันน้ำผิวดินซึมลงไปปนกับน้ำใต้ดิน จากนั้นอุดกลับช่องว่างที่เหลือจนถึงปากบ่อด้วยวัสดุอุดกลับ เช่น ซีเมนต์ผสมเบนโทไนต์ เพื่อไม่ให้ทรายกรองต่อเชื่อมชั้นน้ำคนละชั้นเข้าด้วยกัน
4. ทำปากบ่อ — เทแท่นคอนกรีตรอบปากท่อ ติดตั้งฝาครอบพร้อมกุญแจล็อก และทำเครื่องหมายหมายเลขบ่อให้ชัดเจน
5. ล้างบ่อและอ่านค่าฐาน — สูบน้ำล้างบ่อ (Well Development) ให้ตะกอนจากการเจาะออกจนน้ำไหลเข้าบ่อได้สะดวก จากนั้นอ่านค่าซ้ำหลายครั้งจนระดับน้ำนิ่ง แล้วใช้เป็นค่าฐานอ้างอิง
แบบติดตั้งตัวอย่าง: บ่อลึกและบ่อตื้น
ความลึกบ่อและรูปแบบปากบ่อกำหนดตามความลึกของระดับน้ำที่ต้องการติดตามและสภาพการใช้งานพื้นที่ สองแบบด้านล่างคือแบบติดตั้งที่ SPN ใช้จริง ต่างกันที่ช่วงความลึกของท่อเจาะรูและวิธีป้องกันปากบ่อ
อ่านค่าอย่างไร ความถี่เท่าไร?
การอ่านค่าใช้สายวัดระดับน้ำ (Dip Meter หรือ Water Level Meter) ซึ่งเป็นสายเทปมีหัววัดไฟฟ้าที่ปลาย เมื่อหัววัดแตะผิวน้ำ วงจรจะครบและส่งเสียงเตือน ผู้อ่านบันทึกความยาวสายจากปากท่อ แล้วแปลงเป็นระดับน้ำจากค่าระดับปากท่อที่รังวัดไว้ ทุกครั้งที่อ่านต้องบันทึกวันเวลา สภาพฝนก่อนหน้า และกิจกรรมก่อสร้างหรือการสูบน้ำใกล้เคียงควบคู่กันเสมอ เพราะสิ่งเหล่านี้คือคำอธิบายของค่าที่เปลี่ยน
ความถี่การอ่านขึ้นกับแผนตรวจวัดที่วิศวกรผู้ออกแบบกำหนด แนวทางทั่วไปคืออ่านถี่ขึ้นในช่วงที่มีกิจกรรมกระทบน้ำใต้ดิน เช่น ระหว่างสูบลดระดับน้ำหรือระหว่างถมดิน และลดความถี่ลงเป็นรอบรายสัปดาห์หรือรายเดือนเมื่อค่าเริ่มนิ่ง ส่วนการติดตามตามฤดูกาลมักอ่านต่อเนื่องอย่างน้อยครบรอบปีเพื่อให้เห็นค่าสูงสุดและต่ำสุดจริง
Observation Well ต่างจาก Piezometer อย่างไร?
ทั้งสองเป็นเครื่องมือวัดน้ำใต้ดินเหมือนกัน แต่ตอบคำถามคนละข้อ Observation Well ตอบว่า "ระดับน้ำใต้ดินอยู่ที่เท่าไร" ส่วน Piezometer ตอบว่า "แรงดันน้ำในโพรงดินของชั้นนั้นเป็นเท่าไร" การเลือกผิดระหว่างสองตัวนี้เป็นข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดข้อหนึ่งในงานตรวจวัด ดูหลักการทำงานและวิธีเลือกชนิดหัววัดได้ในบทความPiezometer คืออะไร วัดแรงดันน้ำในดิน ตัวอย่างงานจริงที่ติดตั้ง Monitoring Well คู่กับ Piezometer อ่านได้ที่ Case Study Piezometer และ Monitoring Well สมุทรปราการ
ภาพตัดขวางด้านล่างวางเครื่องมือทั้งสองไว้ในชั้นดินเดียวกัน Observation Well เปิดรับน้ำเป็นช่วงยาวจึงอ่านได้ระดับน้ำใต้ดินรวม ส่วน Piezometer ปิดผนึกหัวกรองไว้ในชั้นเดียว เมื่อชั้นดินเหนียวใต้ดินถมมีแรงดันน้ำส่วนเกิน ระดับน้ำในท่อ Piezometer จะสูงกว่าระดับน้ำใต้ดิน ส่วนต่างนี้คือข้อมูลที่ Observation Well วัดไม่ได้
← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →
| หัวข้อเปรียบเทียบ | Observation Well | Standpipe Piezometer |
|---|---|---|
| สิ่งที่วัด | ระดับน้ำใต้ดินรวมของชั้นที่ท่อเปิดรับน้ำ | แรงดันน้ำในโพรงดินเฉพาะชั้นที่ปิดผนึกไว้ |
| การปิดผนึก | เปิดรับน้ำเป็นช่วงยาว | ซีลเบนโทไนต์บนล่าง ให้รับน้ำเฉพาะช่วงที่สนใจ |
| การแยกชั้นดิน | แยกไม่ได้ | แยกได้ตามช่วงที่ปิดผนึก |
| การตอบสนองในดินเหนียว | ช้า อาจใช้เวลาหลายวันกว่าสมดุล | เร็วกว่า และแบบ Vibrating Wire ตอบสนองแทบทันที |
| งานที่เหมาะ | ติดตามระดับน้ำทั่วไป งานฤดูกาล งานสิ่งแวดล้อม | ติดตามการสลายแรงดันน้ำในงานถม งานขุดลึก งานเขื่อน |
| ค่าใช้จ่าย | ต่ำกว่า | สูงกว่า โดยเฉพาะชนิด Vibrating Wire |
อีกชื่อที่มักสับสนคือ Monitoring Well ในงานสิ่งแวดล้อม ซึ่งโครงสร้างคล้าย Observation Well แต่จุดประสงค์คือเก็บตัวอย่างน้ำใต้ดินขึ้นมาวิเคราะห์คุณภาพและการปนเปื้อน จึงมีข้อกำหนดวัสดุและการล้างบ่อเข้มงวดกว่า และการเก็บตัวอย่างนิยมใช้วิธี Low-flow ตาม ASTM D6771 SPN ให้บริการทั้งสองแบบ ดูขอบเขตงานประเมินสิ่งแวดล้อมและบ่อติดตามคุณภาพน้ำใต้ดินได้ที่หน้าบริการ
Observation Well เหมาะกับงานแบบไหน?
- งานขุดลึกที่มีการสูบลดระดับน้ำ — ติดตั้งรอบพื้นที่ขุดเพื่อเฝ้าว่าการสูบน้ำดึงระดับน้ำใต้ดินของพื้นที่ข้างเคียงลงไปมากแค่ไหน
- งานถมดินและปรับปรุงคุณภาพดิน — ใช้คู่กับ Piezometer ในงาน PVD และ Preloading โดยให้ Observation Well เป็นค่าระดับน้ำอ้างอิงของพื้นที่
- งานติดตามระยะยาวตามฤดูกาล — เก็บข้อมูลระดับน้ำสูงสุดต่ำสุดประกอบการออกแบบฐานรากและชั้นใต้ดิน
- งานสิ่งแวดล้อม — ติดตามระดับและคุณภาพน้ำใต้ดินรอบพื้นที่ฝังกลบ โรงงาน หรือคลังเชื้อเพลิง
งานติดตั้ง Observation Well ไม่มีมาตรฐาน มยผ. เฉพาะ มาตรฐานสากลที่ใช้อ้างอิงการออกแบบและติดตั้งบ่อคือ ASTM D5092/D5092M (Design and Installation of Groundwater Monitoring Wells) ร่วมกับข้อกำหนดของแต่ละโครงการ คู่มือผู้ผลิตอุปกรณ์ และแนวปฏิบัติงานเจาะสำรวจดิน รายงานผลตรวจวัดของ SPN ลงนามรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน ใช้ประกอบการยื่นต่อหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้ ดูขอบเขตงานติดตั้งเครื่องมือวัดและตรวจวัดพฤติกรรมได้ที่หน้าบริการ ส่วนค่าบริการขึ้นกับความลึก จำนวนจุด และรอบการอ่านค่า จึงประเมินเป็นรายโครงการ ติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชั่วโมง ทั้งนี้ราคายังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน
เนื้อหาอธิบายหลักการทำงานและการใช้งาน Observation Well เพื่อความเข้าใจเบื้องต้น การกำหนดตำแหน่ง ความลึก จำนวนบ่อ ความถี่การอ่านค่า และการเลือกใช้ระหว่าง Observation Well กับ Piezometer ของแต่ละโครงการ ต้องกำหนดโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบตามเงื่อนไขเฉพาะของงานนั้น