Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

 Visitor : 775636
 
[knowledge] คู่มือการสูบทดสอบปริมาณน้ำบาดาล  
 

 

คู่มือการสูบทดสอบปริมาณน้ำบาดาล

(Water well pumping test standard)

 

1.  บทนำ

                การสูบทดสอบบ่อบาดาลถือเป็นขั้นตอนท้ายๆ ของการเจาะบ่อบาดาล  เพราะทั้งผู้เจาะและผู้ประกอบการต่างตั้งใจจดจ่อ ว่าบ่อบาดาลนี้จะมีปริมาณน้ำมากน้อยเพียงใด  ในทำนองเดียวกันบ่อบาดาลที่ใช้งานไปแล้วสักระยะหนึ่ง  เช่น 3-5 ปี   อาจมีความจำเป็นต้องกลับมาสูบทดสอบบ่อได้อีกครั้ง

                ผู้ประกอบการที่ประสงค์จะขายหรือซื้อกิจการและบ่อน้ำบาดาลเป็นทรัพย์สินส่วนหนึ่งที่ต้องประเมินราคา  จึงจำเป็นต้องสูบทดสอบเพื่อทราบมูลค่าที่แท้จริงด้วยเช่นกัน

                การวิเคราะห์ผลการสูบทดสอบจัดเป็นวิชาการด้านชลศาสตร์น้ำบาดาลมีความสลับซับ ซ้อนพอสมควร  แต่ในที่นี้จะชี้ประเด็นหลักๆ  ที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ระดับพื้นฐานและเชิงบริหารจัดการเท่านั้น

 

2.  ขั้นตอนการสูบทดสอบ

                2.1  การเลือกบ่อสูบทดสอบและบ่อสังเกตการณ์

                บ่อบาดาลที่ทำการสูบทดสอบต้องทราบประวัติโดยละเอียด  ดูรูปและตารางที่.......ประวัติบ่อบาดาลแบ่งได้เป็น 2 ส่วน  คือ 1) ด้านโครงสร้างบ่อ  2) ด้านชลศาสตร์บ่อ

                ข้อมูลประวัติโครงสร้างและชลศาสตร์บ่อบาดาลประกอบด้วย  ขนาดบ่อ ความลึก ระย่ะอกรุ-ท่อกรอง  ระยะกรุกรวด กรุซีเมนต์ กรุดินเหนียว  ชนิดท่อเหล็ก-พีวีซี  ระยะท่อลด วัน เดือน ปีที่ก่อสร้าง  ชื่อช่างเจาะ บริษัทฯ  ระดับน้ำ  ผลการสูบทดสอบเบื้องต้นด้วย  Airlift pumping test  หรือ  bail test  ระยะน้ำลด  ระยะเวลาทดสอบ  วัน เดือน ปี ผู้ทดสอบ  เป็นต้น

                ถ้าข้อมูลประวัติบ่อบาดาลเบื้องต้นถูกต้อง ย่อมส่งผลให้การทำงานในขั้นตอนต่อมาเป็นได้ด้วยความราบรื่น ประหยัดเวลาและงบประมาณ อีกทั้งได้ผลสำเร็จถูกต้องตามหลักวิชาการ

                บ่อสังเกตการณ์  ต้องเลือกบ่อสังเกตการณ์ที่มีโครงสร้างบ่อเช่นเดียวกับบ่อสูบ แต่ให้มีขนาดที่เล็กกว่าก็ได้  ที่สำคัญคือต้องไม่ไกลจนเกินไป ผู้มีประสบการณ์สูงย่อมเลือกบ่อสังเกตการณ์ 2 บ่อ  เช่น ระยะห่างจากบ่อสูบ 50 และ 100 เมตร หรือตามความเหมาะสม เพื่อยืนยันระยะน้ำลดได้อย่างถูกต้อง  และส่งผลให้การคำนวณในขั้นตอนต่างๆแม่นยำมากขึ้น

  • การเลือกชนิดและขนาดเครื่องสูบน้ำ

เครื่องสูบน้ำที่นิยมใช้กันอยู่ทั่วไปมี 2 ชนิด คือ Turbine pump และ submersible pump  เครื่องสูบที่เหมาะสมกับการสูบทดสอบต้องเป็นชนิดเครื่องสูบที่สามารถเพิ่มและลดอัตราการสูบได้ ในอดีตนิยมใช้ Turbine pump เพราะขับเคลื่อนด้วยกำลังเครื่องยนต์  สามารถเพิ่มรอบหมุนให้เร็วขึ้นเมื่อเร่งเครื่องยนต์เมื่อรอบหมุนเร็วขึ้นจะได้ปริมาณน้ำเพิ่มมากขึ้น และลดรอบหมุนของเครื่องยนต์เมื่อต้องการลดอัตราการสูบมีประโยชน์และง่ายต่อการสูบทดสอบแบบ Step draw down test  ปัจจุบัน submersible pump ขับเคลื่อนรอบหมุนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าความเร็วคงที่แต่สามารถเพิ่มและลดอัตราการสูบได้ด้วยการเปิดปิดวาล์วประตูน้ำ  ได้ผลเช่นเดียวกัน สุดแท้แต่ความสะดวกของผู้ปฏิบัติงาน

หลักการเลือกเครื่องสูบมี 2 ประการ  คือ 1) ต้องให้สูบได้มากเท่าศักยภาพการให้น้ำสูงสุดของบ่อบาดาล เช่น บ่อ 6 นิ้ว สูบได้มากถึง 50 ลบ.ม/ชม.   2) ว่างเพียงพอระหว่างผนังบ่อและเครื่องสูบให้มีช่องเพียงพอที่เครื่องวัดระดับน้ำหย่อนลงไปถึง  กรณีนี้อาจต้องใช้ท่อ PVC ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 4 หุน  ติดตั้งไปพร้อมกับเครื่องสูบเพื่อมั่นใจว่าสามารถวัดระดับน้ำได้ถูกต้องแท้จริง   3)  ผู้มีประสบการณ์สูงสามารถเลือกขนาดของเครื่องสูบน้ำจากข้อมูล Airlift test  เช่น  บ่อขนาด 6 นิ้ว  ถ้า Airlift test ได้ 40 ลบ.ม/ชม. ควรเลือกเครื่องสูบทดสอบขนาดระหว่าง 20-60 ลบ.เมตร/ชม. ไว้เผื่อการสูบ Step drawdown ได้ด้วยพร้อมกัน  โดยทั่วไป safe yield ของบ่อจะมีค่าประมาณร้อยละ 70 ของ Air lift test (max.)

2.3  สายวัดระดับน้ำ

สายวัดระดับน้ำขณะสูบทดสอบที่ยอมรับปัจจุบันคือ Electric tape  มีหน่วยวัดเป็นเมตร ละเอียดถึงระดับเซนติเมตร ความยาวไม่น้อยกว่า 100 เมตร  ในอดีตใช้สายแรงดันลมวัดระดับน้ำแต่ไม่นิยมใช้และเลิกไปในปัจจุบัน

มีข้อกังวลและเป็นปัญหาต่อการวัดน้ำขณะสูบทดสอบ คือ ไม่สามารถหย่อนสาย Electric tape ลงไปวัดระดับน้ำได้  ทำให้ข้อมูลสำคัญๆ หายไป  วิธีแก้ไขคือ ให้ติดตั้งท่อ PVC  ขนาดเล็กไปพร้อมๆ กับการติดตั้งเครื่องสูบและหย่อนสายวัดระดับน้ำตามท่อ PVC นี้

2.4  เครื่องตรวจวัดคุณภาพน้ำสนามและขวดบรรจุตัวอย่างน้ำ

                ระหว่างสูบน้ำจากบ่อทดสอบต้องตรวจวัดคุณภาพน้ำ โดยทั่วๆไปจะตรวจวัดค่า pH, conductivity meter และ TDS-meter และ Temperature  มักตรวจวัดทุก 1 ชม.ทั้งนี้เพื่อสังเกตการณ์ เปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำ บางบ่อได้น้ำจืดเมื่อเจาะเสร็จใหม่ แต่เมื่อทำการสูบทดสอบได้สักระยะอาจมีรสกร่อยและเค็มได้  ในทางตรงข้ามค่า conductivity  ที่สูงถึง 3-4,000 mmho/Cm ไม่จำเป็นต้องเป็นน้ำเค็ม (NaCl) เสมอไป

                ดังนั้นเพื่อความถูกต้องควรเก็บน้ำตัวอย่างไปทำการตรวจวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ  ให้เก็บในช่วงระยะเวลา 10-30 นาที  ก่อนหยุดสูบ ขนาดอย่างน้อย 1.0 ลิตร  ปิดผนึกและเขียนข้อมูลบ่อบาดาลที่ขวดน้ำตัวอย่างด้วยเสมอ  ดูตัวอย่างประกอบ

 

 

  • เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เป็นที่เข้าใจกันว่าการสูบทดสอบเป็นงานที่ต้องดำเนินต่อเนื่องกันนาน 24 ชั่วโมง  ตลอดระยะเวลา 3, 5, 7 วัน  ดังนั้นจึงต้องมีไฟฟ้าเพื่อเป็นต้นกำเนิดไฟสำหรับเครื่องสูบและอำนวยความสะดวกอื่นๆ ของผู้ปฏิบัติงาน  อาจเป็นไฟฟ้า 220 Volt หรือ 380 Volt ขึ้นอยู่กับลักษณะงานสามารถเลือกใช้ได้

  • ถังตวงน้ำ

น้ำที่สูบทดสอบต้องตวงทุกๆ 1 ชม. นิยมใช้ถังตวงขนาดอย่างน้อย 200 ลิตร  แต่เพื่อให้เป็นมาตรฐานควรใช้ถังตวง V-notch ดังรูป...........ขนาดเล็กหรือใหญ่ขึ้นอยู่กับอัตราการสูบ เช่น ถังตวงขนาด 2.0 ลบ.เมตร สำหรับอัตราสูบ 50-100 ลบ.เมตร/ชม. ถ้าถังตวงเล็กเกินไปทำให้การอ่านและเทียบแปลคิดผิดได้  ดูรูปและตารางวิธีตวงตามมาตรวัดชนิดนี้

  • แบบฟอร์มการสูบทดสอบและกราฟ

กระดาษตารางแบบฟอร์ม (Data format)  ที่จะต้องบันทึกผลการสูบทดสอบ  ทั้งของบ่อสูบและบ่อสังเกตการณ์มีความแตกต่างกันเล็กน้อย  แต่เป็นมาตรฐานเดียวกันที่ใช้กันทั่วไป  ดูตัวอย่าง.............

ผลการสูบทดสอบจะถูกบันทึกและพล๊อตเป็นกราฟในสนาม  ทั้งนี้เพื่อเป็นการวิเคราะห์เชิงอุทกวิทยาเบื้องต้น นักอุทกธรณีวิทยาผู้เชี่ยวชาญย่อมชี้ผิดชี้ถูกได้ว่าการสูบทดสอบนี้ถูกต้องหรือผิดปกติ ควรแก้ไข

2.8  ระบบระบายน้ำ

น้ำที่สูบจากบ่อสูบทดสอบจะต้องปล่อยทิ้งไปให้ไกล  จนมั่นใจว่าไม่ไหลกลับลงไปสู่บ่อสูบและบ่อสังเกตการณ์  อาจใช้คลองระบายหรือต่อสายยางไปจนถึงลำธารสาธารณะ

2.9  เครื่องจักรและอุปกรณ์เสริม

ประกอบด้วย  ชุดสนามของบุคลากร อุปกรณ์ช่างประจำตัว ไขควง  สว่าน มีด ไฟฉาย ยาสามัญประจำบ้าน กล้อง white board  แฟ้มเอกสาร  เสื้อกันฝน กันยุง รถบริการ นกหวีด  โทรศัพท์ วิทยุสื่อสาร  แนวรั้ว รถบรรทุก รถยก ฯลฯ

 

3.  วิธีการสูบทดสอบและบันทึกข้อมูล

                การสูบทดสอบที่เป็นมาตรฐาน จำแนกได้ 3 วิธี  คือ

  1. การสูบทดสอบแบบต่อเนื่องระยะสั้น(Short term pumping test)
  2. การสูบทดสอบแบบต่อเนื่องระยะยาว(Long term pumping test)
  3. การสูบทดสอบแบบปรับอัตราทดสอบ(Step draw down test)

 

3.1  กรณีสูบทดสอบแบบที่ 1  เป็นการสูบน้ำที่อัตราคงที่ เช่น  50 ลบ.ม/ชม.  ต่อเนื่องไปจนระดับน้ำในบ่อสูบคงที่เป็นระยะเวลาติดต่อกันอย่างน้อย 1 ชั่วโมง  (วัด 3 ครั้ง)  ส่วนการสูบทดสอบแบบที่  2  เป็นการสูบน้ำในอัตราคงที่ เช่น 80 ลบ.ม/ชม.ต่อเนื่องไปตามระยะเวลาที่ได้วางแผนไว้แล้ว เช่น 24 ชั่วโมง , 48 ชั่วโมง , 72 ชั่วโมง หรือ 7 วัน หรือ 10 วัน เป็นต้น ทั้งสองแบบทดสอบจะต้องวัดระดับน้ำในบ่อสูบและบ่อสังเกตการณ์  เมื่อหยุดสูบต้องวัดระดับคืนตัวจนถึงระดับปกติ หรือไม่น้อยกว่าร้อยละ 90  ดูตัวอย่างผลการบันทึกและกราฟ ดังรูป............

3.2  กรณีสูบทดสอบแบบที่ 3  เป็นการสูบทดสอบปริมาณจากบ่อบาดาลโดยเริ่มจากอัตราสูบน้อยไปมาก เช่น 10, 20, 30, 40 ลบ.ม/ชม.  โดยที่อัตราสูงสุดคือ 120% หรือ 150 % ของศักยภาพบ่อและอัตราต่ำสุดคือ ประมาณ 50% ของศักยภาพบ่อ  การสูบน้ำอัตรา 120% หรือ 150%  เป็นภาวะการรีดน้ำออกจากบ่อบาดาลและชั้นน้ำบาดาลเพื่อให้เกิดจุดเปลี่ยนระหว่าง Laminar flow และ Turbulent flow  มีประโยชน์ต่อการคำนวณหา Well lost  และ Formation lost

 

4.  การวิเคราะห์ผลการสูบทดสอบ

                เป็นการนำความสัมพันธ์ทางอุทกธรณีวิทยาบ่อบาดาลจากผลการสูบทดสอบมาวิเคราะห์เชิงชลศาสตร์น้ำบาดาล  เพื่อหาค่าคุณสมบัติของชั้นหินอุ้มน้ำ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์ของการไหล (Transmissivity, T)  และสัมประสิทธิ์ของการกักเก็บ  (Storage coefficient, S)  อีกทั้งยังวิเคราะห์ประสิทธิภาพของการพัฒนาบ่อบาดาลได้จาก Well lost   และ  Formation lost  ได้ด้วย 

                4.1  ข้อมูลพื้นฐาน

                นักอุทกธรณีวิทยาผู้เชี่ยวชาญ ใช้ข้อมูลพื้นฐานดังต่อไปนี้มาใช้ประกอบการวิเคราะห์ผลการสูบทดสอบ  ประกอบด้วย  ประวัติการเจาะและโครงสร้างบ่อบาดาล  ขนาดท่อกรุ ขนาดท่อกรอง ความลึกและความยาวท่อกรองน้ำ  ชนิดหินอุ้มน้ำ ความลึก ความหนาและลักษณะการแผ่กระจายตัว  ระดับน้ำปกติ ประวัติการใช้น้ำของพื้นที่โดยรอบ  (local and regional pump page)  สภาพภูมิประเทศ (Land form, land use)  บ่อบาดาลและบริเวณปริมาณฝนและขนาดพื้นที่รับน้ำ (water shade)

  • การอ่านและแปล Curve  เบื้องต้น

เมื่อได้ผลสูบทดสอบควร plot ลงในกระดาษกราฟทันทีที่สนาม  ทุกๆจุดที่ plot  นักอุทกธรณีวิทยาย่อมพิจารณาได้ว่า  ระดับน้ำมีสัดส่วนกับอัตราสูบอย่างไร  เช่น เมื่อสูบน้ำด้วยอัตรา 20 ลบ.ม/ชม.  มีระยะน้ำลดทุก 0.5 เมตร/นาที  แนวเส้นของ curve  อาจลดเรื่อยๆ อย่างสม่ำเสมอ  หรือขึ้นๆลงๆเล็กน้อยตลอดระยะเวลาสูบทดสอบทั้งบ่อสูบและบ่อสังเกตการณ์  นักอุทกธรณีวิทยาผู้เชี่ยวชาญสามารถพิจารณาเจาะลึกถึงโครงสร้างบ่อและสภาพชลศาสตร์ของชั้นหินอุ้มน้ำจาก curve นี้

การอ่านและแปล curve  เบื้องต้นที่อาจคิดไปได้ต่างๆนาๆ เช่น  1)  ระดับน้ำลดมากๆ บ่งบอกว่าบ่อบาดาลให้น้ำน้อย  หรือ  2)  ชั้นน้ำบาดาลให้น้ำน้อย หรือ  3) ก่อสร้างบ่อไม่ถูกต้องหรือ  4)  ออกแบบบ่อไม่ถูกต้อง หรือ  5)  กำหนดจุดเจาะผิดไป  หรือ 6)  ก่อนสูบทดสอบระดับน้ำอยู่ลึก  แต่เมื่อหยุดสูบระดับน้ำคืนตัวเร็วบางบ่อเป็นน้ำพุ ลักษณะที่ปรากฏเช่นนี้บ่งบอกว่า  ก.) พัฒนาบ่อไม่สมบูรณ์หรือ  ข.)เพราะได้น้ำเพิ่มจากแหล่งน้ำใหม่เข้าสู่บ่อ  7)  บางบ่อการคืนตัวของระดับน้ำช้ามากๆ แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าบ่อบาดาลนั้นให้น้ำน้อยเสมอไป 8) แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าบ่อบาดาลนั้นให้น้ำน้อยเสมอไปเมื่อเห็นว่าชั้นน้ำบริเวณนี้มีศักยภาพสูงต้องไม่รีบแนะนำให้เจาะบ่อจำนวนมากเพราะอาจมีผลกระทบด้านอื่นๆ ตามมาได้  9) บ่อน้ำพุและระดับน้ำคืนตัวเร็วมิได้หมายความว่าแหล่งน้ำบริเวณนี้มีความอุดมสมบูรณ์เสมอไป  แต่อาจเป็นเพราะมี recharge area อยู่ใกล้และมี head สูงอาจมีค่า permeability  ต่ำ และหรือเป็นการทดสอบช่วงฤดูฝนก็เป็นได้

Curve  ของการสูบทดสอบที่ถูกต้อง  ควรมีแนวโน้มการขึ้นลงของระดับน้ำเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ  กรณีที่พบข้อผิดปกติให้ทำการตรวจสอบซ้ำทันทีเพื่อยืนยันความถูกต้อง หรือปรับแก้ก่อนจะนำมาวิเคราะห์เชิง modeling

4.3  การวิเคราะห์เชิงชลศาสตร์

เป็นการวิเคราะห์ชั้นสูงด้านวิชาการทางอุทกธรณีวิทยา  เพื่อหาค่าคุณสมบัติเฉพาะของชั้นน้ำบาดาล  คือ ค่าสัมประสิทธิ์ของการไหล  (Transmissivity, T)  และสัมประสิทธิ์ของการกักเก็บ (coefficient of storage, S) มีวิธีการวิเคราะห์หลายวิธี  ดังนี้

                4.3.1  วิเคราะห์การไหลของน้ำเข้าบ่อในสภาวะคงที่ (steady-redial flow to a well)  เมื่อสูบน้ำออกจากบ่อ  น้ำจะไหลเข้าสู่บ่อจากหินอุ้มน้ำรอบๆ บ่อ  ระดับน้ำจะลดลงจากระดับน้ำในธรรมชาติหรือ static water level ระดับน้ำที่ลดจาก static water level ใน unconfined aquifer  และจาก  potentionmetric surface  ใน confined aquifer  เรียกว่า drawdown  ลักษณะของ drawdown  เกิดขึ้นรอบๆ บ่อ  ถ้ามองในรูปสามมิติและจะเกิดเป็นรูปกรวย  หรือที่เรียกว่า cone of depression  บริเวณอยู่นอก cone of depression  เป็นพื้นที่ที่ได้รับอิทธิพลของบ่อดังแสดงในรูปที่.................

                4.3.2  วิเคราะห์การไหลของน้ำแบบสภาวะคงที่ (steady state)  ในหินอุ้มน้ำแบบมีแรงดัน (confined aquifer)

                รูปที่.........แสดงภาพรูปตัดขวางของหินอุ้มน้ำและบ่อสังเกตการณ์ตามตำแหน่งต่างๆ (H)  ที่สูบน้ำออกจากบ่อสูบ (pumped well)  ในอัตราการสูบ (Q) = 788 m3/day  ระดับน้ำลดจากการสูบ 14 ชั่วโมง  ดังนี้

                4.3.3  วิธีวิเคราะห์โดย  Theim’s method

                Theim  หาความสัมพันธ์ของอัตราการสูบและระดับน้ำลด  ดังนี้

                Q             =             2pT (sm1 – sm2) / 1n (r2/r1)  ………………………..(10.5)

                Q             =             อัตราการสูบน้ำจากบ่อ (m3/day)

                T             =             ค่า Transmissivity  ของหินอุ้มน้ำ (m2day)

sm1 – sm2                      =             ระดับน้ำลด (drawdown) ในบ่อสังเกตการณ์ที่ 1 และที่ 2

r2/r1                         =             ระยะทางของบ่อสังเกตการณ์จากบ่อสูบน้ำ

บ่อสังเกตการณ์ที่ระยะห่าง 30 เมตร และ 90 เมตร  จากบ่อสูบ  ดังนี้

                Q             =             2pT (sm1 – sm2) / 1n (r2/r1)  ………………………..(10.6)

                Q             =             788   m3/day

                r1             =             30 m. :   sm   =  1.088 m.

                r2             =             90 m. :   sm2    =   0.716 m.

การวิเคราะห์การไหลของน้ำเข้าโดยวิธีของ theim  จึงมีข้อสมมุติในกรณีที่การไหลของน้ำแบบสภาวะคงที่

                4.3.4  การวิเคราะห์การไหลของน้ำเข้าบ่อแบบภาวะไม่คงที่ (unsteady state)

                เมื่อทำการสูบน้ำออกจากหินอุ้มน้ำแบบมีแรงดัน (confined aquifer)  ดังแสดงในรูปที่..................  การวิเคราะห์คุณสมบัติทางชลศาสตร์ของหินอุ้มน้ำนี้สามารถทำได้หลายวิธี เช่น

  1. วิธีการของ  Theis (Theis’s method)
  2. วิธีการของ  Jacob (Jacob’s method)
    • การวิเคราะห์โดยวิธีการของ Thsis

จากสมการการไหลของน้ำเข้าบ่อในภาวะไม่คงที่ (unsteady flow)  ในกรณีที่อัตราการสูบน้ำออกจากบ่อคงที่ (Q  =  คงที่)

                d 2 h  + 1 .  dh  =   S .  dh                                    ………………………..(10.7)

                dr 2       r     dr       T    dt

 
by admin : 2011-01-26 13:49:00

 
117/43 Moo. Luentong II Village, Ladphao-Wanghin Rd. Ladphao, Bangkok 10230 Tel No: (+66) 02-9317773 Fax No: (+66) 02-5386056