Observation Well คืออะไร ทำงานอย่างไร?
Observation Well คือบ่อวัดระดับน้ำใต้ดินแบบท่อเปิด และเป็นเครื่องมือวัดน้ำใต้ดินที่หลักการง่ายที่สุด น้ำใต้ดินรอบบ่อซึมเข้าท่อผ่านช่วงเจาะรู (Screen) จนระดับน้ำในท่อสมดุลกับระดับน้ำใต้ดินรอบบ่อ ผู้อ่านค่าหย่อนสายวัดจากปากท่อลงไปถึงผิวน้ำ แล้วอ่านความลึกจากปากท่อ ซึ่งรังวัดระดับอ้างอิงไว้แล้ว
จุดเด่นมี 3 ข้อ คือติดตั้งง่าย อ่านค่าง่าย และดูแลรักษาน้อย จึงพบในเกือบทุกโครงการที่ต้องเฝ้าระดับน้ำใต้ดิน และเป็น 1 ใน เครื่องมือวัดทางธรณีเทคนิค 10 ชนิดหลักที่ใช้จริงในงานไทย ข้อจำกัดมี 2 ข้อ ข้อแรก ค่าที่ได้เป็นระดับน้ำรวมของทุกชั้นที่ท่อเปิดรับน้ำ จึงแยกชั้นไม่ได้ ข้อสอง บ่อตอบสนองช้าในดินที่น้ำซึมผ่านยาก
ภาพจำลอง 3 มิติด้านล่างผ่าตัดมุมดินออกให้เห็นทั้งส่วนบนดินและใต้ดินพร้อมกัน หมายเลข 1–4 คือส่วนบนดิน ได้แก่ ฝาครอบล็อกกับท่อเหล็กป้องกัน เสากันชนกับป้ายเลขบ่อ แท่นคอนกรีต และสายวัดระดับน้ำ หมายเลข 5–8 คือส่วนใต้ดิน ได้แก่ Grout ซีเมนต์-เบนโทไนต์ ซีลเบนโทไนต์ ทรายกรองกับท่อเจาะรู และระดับน้ำใต้ดินซึ่งเท่ากับระดับน้ำในท่อ
ทำไมต้องวัดระดับน้ำใต้ดิน?
การวัดระดับน้ำใต้ดินจำเป็นเพราะระดับน้ำคือตัวแปรที่เปลี่ยนพฤติกรรมของดินได้มากที่สุดตัวหนึ่ง เมื่อระดับน้ำสูงขึ้น แรงดันน้ำในโพรงดินเพิ่มขึ้นและกำลังรับน้ำหนักของดินลดลง เมื่อระดับน้ำถูกสูบลดลงระหว่างงานขุด (Dewatering) ดินโดยรอบรับน้ำหนักเพิ่มและทรุดตัวตาม อาคารข้างเคียงงานขุดลึกจำนวนมากเสียหายจากการลดระดับน้ำใต้ดิน ไม่ใช่จากตัวงานขุดโดยตรง รายละเอียดเรื่องนี้อ่านได้ในบทความระดับน้ำใต้ดินมีผลกับฐานรากอย่างไร
ภาพด้านล่างแสดงกลไกนี้ เมื่อสูบน้ำในหลุมขุด ระดับน้ำรอบหลุมลดลงเป็นรูปกรวย ลดมากใกล้หลุมและลดน้อยลงเมื่อห่างออกไป บ่อ OW-1 ที่อยู่ใกล้หลุมขุดและบ่อ OW-2 ที่อยู่ไกลออกไปจึงบอกได้ว่ากรวยการลดระดับน้ำแผ่ไปถึงอาคารข้างเคียงมากแค่ไหน
ระดับน้ำใต้ดินยังเปลี่ยนตามฤดูกาล ในบางพื้นที่ฤดูฝนกับฤดูแล้งต่างกันได้หลายเมตร การออกแบบที่ใช้ค่าระดับน้ำจากการเจาะสำรวจครั้งเดียวจึงอาจไม่ครอบคลุมสภาพจริง โครงการที่อ่อนไหวต่อระดับน้ำ เช่น งานบนชั้นดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ จึงควรมีข้อมูลระดับน้ำต่อเนื่องประกอบการตัดสินใจ
โครงสร้างของ Observation Well มีอะไรบ้าง?
Observation Well มีโครงสร้างหลัก 6 ส่วน ไล่จากปากบ่อลงไปดังนี้
- ฝาครอบล็อกกุญแจพร้อมแท่นคอนกรีต ป้องกันปากบ่อ และเปิดเฉพาะตอนอ่านค่า
- วัสดุอุดกลับ (Grout) ซีเมนต์ผสมเบนโทไนต์ อุดช่องว่างรอบท่อช่วงบน
- ซีลเบนโทไนต์ กันน้ำผิวดินไหลลงบ่อ
- ท่อ PVC ช่วงทึบ (Riser) ต่อจากปากบ่อลงไปถึงช่วงเจาะรู
- ทรายกรอง (Filter Pack) หุ้มรอบท่อช่วงเจาะรู และสูงเลยขึ้นมาเล็กน้อย
- ท่อช่วงเจาะรู (Screen) หุ้มวัสดุกรอง เป็นช่วงที่น้ำซึมเข้าท่อ ปลายท่อปิดด้วยฝาปิด (End Cap)
ภาพตัดขวางด้านล่างใช้ตัวเลขจากตัวอย่างแบบบ่อลึกของ SPN คือท่อ PVC Ø 50 มม. ในหลุมเจาะ Ø 100 มม. ท่อเจาะรูอยู่ช่วงความลึก 6.00–11.00 ม. และระดับน้ำใต้ดินตัวอย่างอยู่ที่ 8.00 ม.
ขั้นตอนติดตั้ง 5 ขั้น
1. เจาะหลุม: เจาะด้วยเครื่องเจาะสำรวจดินถึงความลึกที่กำหนดในแผนตรวจวัด แล้วตรวจว่าหลุมสะอาดไม่มีดินถล่มก้นหลุม
2. ใส่ท่อ: หย่อนท่อ PVC ที่ต่อช่วงเจาะรูหุ้มวัสดุกรองไว้ที่ปลาย ลงไปจนถึงก้นหลุม จัดท่อให้อยู่กลางหลุม
3. ใส่ทรายกรองและซีล: เททรายกรองลงช่องว่างรอบท่อให้คลุมช่วงเจาะรูและสูงเลยขึ้นมาเล็กน้อย แล้วอุดด้านบนด้วยซีลเบนโทไนต์ เพื่อกันน้ำผิวดินซึมลงไปปนกับน้ำใต้ดิน จากนั้นอุดกลับช่องว่างที่เหลือจนถึงปากบ่อด้วยวัสดุอุดกลับ เช่น ซีเมนต์ผสมเบนโทไนต์ เพื่อไม่ให้ทรายกรองต่อเชื่อมชั้นน้ำคนละชั้นเข้าด้วยกัน
4. ทำปากบ่อ: เทแท่นคอนกรีตรอบปากท่อ ติดตั้งฝาครอบพร้อมกุญแจล็อก และทำเครื่องหมายหมายเลขบ่อให้ชัดเจน
5. ล้างบ่อและอ่านค่าฐาน: สูบน้ำล้างบ่อ (Well Development) ให้ตะกอนจากการเจาะออกจนน้ำไหลเข้าบ่อได้สะดวก จากนั้นอ่านค่าซ้ำหลายครั้งจนระดับน้ำนิ่ง แล้วใช้เป็นค่าฐานอ้างอิง
แบบติดตั้งตัวอย่าง: บ่อลึกและบ่อตื้น
ความลึกบ่อและรูปแบบปากบ่อกำหนดตามความลึกของระดับน้ำที่ต้องการติดตามและสภาพการใช้งานพื้นที่ สองแบบด้านล่างคือแบบติดตั้งที่ SPN ใช้จริง ต่างกัน 2 จุด คือช่วงความลึกของท่อเจาะรู (6.00–11.00 ม. กับ 1.00–5.00 ม.) และวิธีป้องกันปากบ่อ (ท่อเหล็กยกสูง 0.80 ม. กับฝาฝังระดับเดียวกับพื้น)
อ่านค่าอย่างไร ความถี่เท่าไร?
การอ่านค่า Observation Well ใช้สายวัดระดับน้ำ (Dip Meter หรือ Water Level Meter) ซึ่งเป็นสายเทปมีสเกลพร้อมหัววัดไฟฟ้าที่ปลาย เมื่อหัววัดแตะผิวน้ำ วงจรจะครบและส่งเสียงเตือน ผู้อ่านบันทึกความยาวสาย (d) ที่จุดอ้างอิงเดิมบนปากท่อทุกครั้ง แล้วคำนวณจากค่าระดับปากท่อที่รังวัดไว้ คือ ระดับน้ำใต้ดิน = ระดับปากท่อ − d ตัวอย่างจากแบบบ่อลึกของ SPN สายวัดอ่านได้ d = 8.80 ม. ปากท่อสูงจากพื้น 0.80 ม. ระดับน้ำจึงลึก 8.00 ม. จากผิวดิน
ทุกครั้งที่อ่านต้องบันทึกวันเวลา สภาพฝนก่อนหน้า และกิจกรรมก่อสร้างหรือการสูบน้ำใกล้เคียงควบคู่กันเสมอ เพราะข้อมูลเหล่านี้ใช้อธิบายค่าที่เปลี่ยน
ความถี่การอ่านค่าเป็นไปตามแผนตรวจวัดที่วิศวกรผู้ออกแบบกำหนด แนวทางทั่วไปคืออ่านถี่ขึ้นในช่วงที่มีกิจกรรมกระทบน้ำใต้ดิน เช่น ระหว่างสูบลดระดับน้ำหรือระหว่างถมดิน แล้วลดความถี่ลงเป็นรอบรายสัปดาห์หรือรายเดือนเมื่อค่าเริ่มนิ่ง ส่วนการติดตามตามฤดูกาลมักอ่านต่อเนื่องอย่างน้อยครบรอบปี เพื่อให้เห็นค่าสูงสุดและต่ำสุดจริง
Observation Well ต่างจาก Piezometer อย่างไร?
Observation Well วัดระดับน้ำใต้ดินรวม ส่วน Piezometer วัดแรงดันน้ำในโพรงดินเฉพาะชั้นที่ปิดผนึกไว้ 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 โครงสร้างคล้าย Observation Well แต่จุดประสงค์คือเก็บตัวอย่างน้ำใต้ดินขึ้นมาวิเคราะห์คุณภาพและการปนเปื้อน จึงมีข้อกำหนดวัสดุและการล้างบ่อเข้มงวดกว่า การเก็บตัวอย่างนิยมใช้วิธี Low-flow ตาม ASTM D6771 SPN ให้บริการทั้งสองแบบ ดูขอบเขตงานประเมินสิ่งแวดล้อมและบ่อติดตามคุณภาพน้ำใต้ดินได้ที่หน้าบริการ
Observation Well เหมาะกับงานแบบไหน?
Observation Well เหมาะกับงานที่ต้องรู้ระดับน้ำใต้ดินรวมของพื้นที่และการเปลี่ยนแปลงตามเวลา งานที่ใช้บ่อยมี 4 กลุ่ม
- งานขุดลึกที่มีการสูบลดระดับน้ำ ติดตั้งรอบพื้นที่ขุดเพื่อเฝ้าว่าการสูบน้ำดึงระดับน้ำใต้ดินของพื้นที่ข้างเคียงลงไปมากแค่ไหน ดูเครื่องมือที่ใช้ร่วมกันได้ที่ตรวจวัดงานขุดดินลึกในชั้นดินอ่อนกรุงเทพ
- งานถมดินและปรับปรุงคุณภาพดิน ใช้คู่กับ Piezometer และ Settlement Plate ในงาน PVD และ Preloading โดยให้ Observation Well เป็นค่าระดับน้ำอ้างอิงของพื้นที่
- งานติดตามระยะยาวตามฤดูกาล เก็บข้อมูลระดับน้ำสูงสุดและต่ำสุดประกอบการออกแบบฐานรากและชั้นใต้ดิน
- งานสิ่งแวดล้อม ติดตามระดับและคุณภาพน้ำใต้ดินรอบพื้นที่ฝังกลบ โรงงาน หรือคลังเชื้อเพลิง
งานติดตั้ง Observation Well ไม่มีมาตรฐาน มยผ. เฉพาะ มาตรฐานสากลที่ใช้อ้างอิงการออกแบบและติดตั้งบ่อคือ ASTM D5092/D5092M (Design and Installation of Groundwater Monitoring Wells) ใช้ร่วมกับข้อกำหนดของแต่ละโครงการ คู่มือผู้ผลิตอุปกรณ์ และแนวปฏิบัติงานเจาะสำรวจดิน
รายงานผลตรวจวัดของ SPN ลงนามรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน ใช้ประกอบการยื่นต่อหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้ ดูขอบเขตงานติดตั้งเครื่องมือวัดและตรวจวัดพฤติกรรมได้ที่หน้าบริการ ค่าบริการขึ้นกับความลึก จำนวนจุด และรอบการอ่านค่า จึงประเมินเป็นรายโครงการ ติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชั่วโมง ทั้งนี้ราคายังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน
เนื้อหาอธิบายหลักการทำงานและการใช้งาน Observation Well เพื่อความเข้าใจเบื้องต้น การกำหนดตำแหน่ง ความลึก จำนวนบ่อ ความถี่การอ่านค่า และการเลือกใช้ระหว่าง Observation Well กับ Piezometer ของแต่ละโครงการ ต้องกำหนดโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบตามเงื่อนไขเฉพาะของงานนั้น