11 พฤศจิกายน 2556

แกะรอยน้ำฝน...น้ำฝนหายไปไหน?

ถ้าเรามาติดตามว่าเมื่อธรรมชาติปั๊มน้ำขึ้นจากดินขึ้นไปบนฟ้าหลายกิโลเมตรแล้วตกลงมาเป็นฝน แล้วน้ำไปไหนต่อ?  เมื่อพิจารณาว่าน้ำฝนที่ตกมาหายไปไหน  จะเห็นว่าน้ำส่วนแรกจะระเหยเป็นไอน้ำ (evapotraspiration) ส่วนที่สองจะไหลไปตามพื้นผิว (runoff) จากที่สูงไปยังที่ต่ำ อาจจะไปลงระบบระบายน้ำ สระ คูคลอง แม่น้ำ หรือทะเล  ส่วนที่สามจะซึมเข้าไปที่ผิวดินตื้นๆ (shallow infiltration) และส่วนสุดท้ายจะซึมลงใต้ดิน (deep infiltration)  จากผลการศึกษาของ Fisrwg ใน ค.ศ. 1998 จะเห็นว่าสัดส่วนที่ไปของน้ำฝนแตกต่างกันดังนี้

การซึมน้ำ
A. พื้นที่ในเมืองใหญ่ที่มีพื้นที่ที่น้ำซึมไม่ได้ (เช่น พื้นถนนราดยาง พื้นคอนกรีต บ้าน อาคาร ) ประมาณ 75-100%

การซึมน้ำ
B. พื้นที่ในเมืองต่างจังหวัดที่มีพื้นที่ที่น้ำซึมไม่ได้ประมาณ 35-50%

การซึมน้ำ
C. พื้นที่ในชุมชนต่างจังหวัดที่มีพื้นที่ที่น้ำซึมไม่ได้ประมาณ 10-20%

การซึมน้ำ
D. พื้นที่ตามธรรมชาติ (เช่น ป่าไม้ พื้นที่ทำการเกษตร)


มีศัพท์ที่เราอาจจะต้องเรียนรู้หลายอย่างจากแผนภาพได้แก่

  • impervious surfaces คือ พื้นที่ที่น้ำไม่สามารถซึมผ่านได้ เช่น หลังคา พื้นคอนกรีต ถนนยางมะตอย เป็นต้น
  • evapotranspiration คือ ปริมาณน้ำที่ระเหยจากน้ำที่ผิวหน้า รวมกับน้ำที่เกิดจากการคายน้ำของพืช
  • run off คือ ปริมาณน้ำที่ไหลบ่าไปบนพื้นผิว เนื่องจากว่าไม่สามารถซึมได้ หรืออัตราการซึมน้ำกว่าปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาทำให้น้ำส่วนเกินจะไหลจากที่สูงไปสู่ที่ต่ำ
  • shallow infiltration คือ ปริมาณน้ำที่ถูกดูดซึมลงไปในชั้นดินตื้น  ปกติแล้วน้ำในบริเวณนี้จะสามารถระเหยขึ้นไปเป็นไอน้ำได้ง่าย
  • deep infiltration คือ ปริมาณน้ำที่ถูกดูดซึมลงไปในชั้นดินลึก

น้ำฝนจะซึมผ่านชั้นดินด้านบนอย่างช้าๆ  ในดินชั้นบน (Shallow Infiltration) นี้บางครั้งจะถูกเรียกว่า unsaturated zone  แม้นว่าน้ำสามารถที่จะถูกจัดเก็บในชั้นดินด้านบนนี้ได้มากแต่จะไม่สามารถสูบขึ้นมาใช้งานได้  เนื่องจากน้ำจะอยู่ในรูปแบบของความชื้นในชั้นดิน  น้ำจะอยู่แทรกในระหว่างช่องว่างของดิน หิน รากไม้ และวัตถุต่างๆ ในดินโดยสามารถอยู่ได้โดยไม่ไหลลงไปด้านล่างด้วยแรงตึงผิว (capillary forces) ในชั้นนี้ยังแบ่งออกเป็น soil zone และ intermediate zone

ในชั้นของ soil zone จะเป็นชั้นหลักที่พืชดึงน้ำไปใช้งาน ในชั้น soil zone จะมีองค์ประกอบของอากาศแทรกอยู่มากกว่าในชั้นของ water table  และอาจจะมีรอยเปิดจากรากที่แทรกตัวผ่านชั้นดิน รูที่เกิดจากไส้ดิน หนู หรือสัตว์อื่นๆ ขุด รวมทั้งรอยแตกแยกของดิน (โดยเฉพาะดินเหนียว)  รอยเปิดเหล่านี้ทำให้น้ำในชั้น soil zone  สามารถระเหยไปง่ายกว่าน้ำในชั้นดินลึกลงไป

ลึกถัดลงไปจากชั้น unsaturated zone ก็จะเป็นชั้น saturated zone  (deep infiltration) ซึ่งจะเป็นระดับน้ำใต้ดิน น้ำในชั้นแรกๆ ก่อนจะเจอชั้นดินดาน หากจะเรียกตามภาษาชาวบ้านมันก็คือน้ำบ่อขุด หรือตาน้ำที่เราอาจจะเจอเวลาที่ขุดสระนั่นเอง  ลึกถัดลงไปจากดินดาน/ชั้นหินจะเป็น aquifer หรือบ้านเราเรียกว่าน้ำบาดาลนั่นเอง
น้ำใต้ดิน

กลับมาที่แผนภาพแรก  เราจะเห็นว่าในพื้นดินตามธรรมชาติทั่วๆ ไป (ภาพ A) น้ำที่ซึมลงในดินรวมจะมีมากถึง 50% ของปริมาณฝนที่ตก  แต่เมื่อมนุษย์เริ่มสร้างพื้นที่เมือง เราก็มักจะสร้างพื้นที่ที่น้ำซึมผ่านไม่ได้ (impervious surface)  มากขึ้นเรื่อย ตามความเจริญ และความหนาแน่นของชุมชนเมือง  ปริมาณน้ำที่ซึมลงในดินก็จะลดลงตามลำดับ (ภาพ B-D) จนอาจลดเหลือเพียง 15% ในมหานครอย่าง กทม.  โดยการลดลงของการซึมลงในดินจะไปเพิ่มสัดส่วนของ Run Off กลายเป็นภาระของระบบระบายน้ำ  น้ำในระบบระบายน้ำส่วนใหญ่ก็จะไหลไปรวมในคูคลอง ไหลไปรวมในแม่น้ำ และออกกลับสู่ทะเลในที่สุด  แต่สัดส่วนของ evapotranspiration ไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนัก

การระเหยของน้ำ

สิ่งที่ทำให้ซับซ้อนมากขึ้นก็คือน้ำที่ซึมลงใต้ดินโดยเฉพาะ shallow infiltration ส่วนหนึ่งจะค่อยๆ ระเหยกลับสู่อากาศ (ถ้าไม่มีพืชคลุมดินเลย น้ำที่อยู่ใกล้ผิวดินจะเหยมากถึง 70% ภายในเวลาไม่กี่วัน)  น้ำอีกส่วนหนึ่งจะถูกพืชนำไปใช้งาน  น้ำจะไปสะสมในพืชก่อน จากนั้นจะคายน้ำออกมาเป็นส่วนหนึ่งของขบวนการสังเคราะห์แสง และการหายใจของพืช

เมื่อน้ำในชั้น soil zone เริ่มลดลง  แรงตึงผิวก็จะสามารถดึงน้ำบางส่วนจากชั้นดินที่ลึกลงไปขึ้นมาแทนที่ และที่สำคัญก็คือต้นไม้ขนาดใหญ่ที่มีรากลึก  เมื่อ feeder root ที่อยู่ใกล้ผิวดินเริ่มหาน้ำไม่ได้ รากของต้นไม้ก็จะซอนไชลงมาในชั้นดินที่ลึกมากขึ้นเพื่อหาน้ำ  และด้วยความอัศจรรย์ของธรรมชาติ  ต้นไม้เหล่านี้สามารถดูดน้ำจากดินชั้นล่างขึ้นไปเลี้ยงลำต้นด้านบน  ในต้นไม้บางชนิดหมายถึงความสามารถในการปั๊มน้ำขึ้นไปได้สูงราว 100 เมตรเลยทีเดียว  ทั้งหมดนี้ทำงานโดยไม่ได้ใช้พลังงานฟอสซิลในการปั๊มเลย

นั่นหมายความว่าสัดส่วนของ evapotranspiration ในพื้นที่ธรรมชาติก็จะสูงขึ้นไปอีก  เพราะจะมีน้ำส่วนของ Shallow infiltration และ deep infiltration ก็จะถูกกลไกของธรรมชาติดึงกลับมาใช้งานบางส่วนจนระเหยกลับไปเป็นไอน้ำ  (ส่วนที่เหลือจะสะสมอยู่เป็นน้ำใต้ดิน และค่อยๆ ไหลอย่างช้าๆ ออกไปยังแหล่งน้ำตามธรรมชาติในรูปแบบของตาน้ำบ้าง น้ำใต้ดินไหลซึมไปยังทะเลสาบบ้าง น้ำใต้ดินไหลซึมไปยังลำห้วย/แม่น้าบ้าง)

หากพิจารณาในอีกด้านหนึ่ง  การรุกกคืบของสังคมเมือง ทำให้มีการเพิ่มขึ้นของ impervious surfaces  เพิ่มปริมาณน้ำ run off ที่จะไหลกลับสู่ทะเล และลดการระเหยกลับไปเป็นเมฆของน้ำในแผ่นดิน  สุดท้ายก็หมายความว่าปริมาณฝนในแผ่นดินก็จะลดลง  เราเลยต้องมาคอยพายุพัดพาความชื้นจากทะเลเข้ามาในแผ่นดินลึกๆ

เราคง จะหยุดความอยากความต้องการ "ความเจริญ" ของมนุษย์ไม่ได้  ถนนก็ยังคงถูกตัดให้มีเส้นทางมากขึ้น  บ้านถูกพัฒนาจากบ้านไม้ยกสูงที่ด้านล่างเป็นพื้นดิน มาเป็นบ้านปูน  ที่จอดรถถูกเปลี่ยนจากพื้นดินที่อาจแฉะในฤดูฝนมาเป็นพื้นคอนกรีต  คนเมืองครอบครัวเดียวซื้อบ้านคอนกรีต 2-3 หลังไว้อยู่ระหว่างวันทำงานเพื่อหลบรถติดหลังนึง บ้านสุดสัปดาห์แถบชานเมืองหลังนึง อาจแถมด้วยบ้านพักตากอากาศต่างจังหวัดอีกหลังนึง  และอื่นๆ อีกมากมายที่เป็นการเพิ่ม impervious surfaces  แต่ก็มีหลายอย่างที่คนในชุมชนเมืองจะช่วยได้  ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนพื้นคอนกรีตแบบทึบในลานจอดรถมาเป็นบล็อคตัวหนอนที่มีร่องให้น้ำ ซึมผ่านลงไปในดินได้ การเพิ่มพื้นที่สวนในบ้าน  การเก็บน้ำฝนไว้ในถังเพื่อเอามาใช้รดน้ำต้นไม้ในสนามหน้าบ้านแทนการใช้น้ำ ประปา  การปรับ slope ของสวนในบ้านและให้น้ำฝนจากรางน้ำฝนไหลลงสนามหน้าบ้าน  แทนการทิ้งลงท่อระบายน้ำโดยตรง (อาจจะต้องปรับสวนให้มีความสามารถในการซึมของน้ำมากขึ้น เช่น การทำ Rain Garden) รวมทั้งการเปลี่ยนร่องน้ำผนังคอนกรีต มาเป็น Vegetated Swale แทน

ส่วน พื้นที่เกษตรกรรม และพื้นที่ชุมชนเมืองในต่างจังหวัดก็มีส่วนร่วมได้ด้วยการลดสัดส่วนของ Run off และเพิ่มสัดส่วนของ Infiltration  ซึ่งเราคงจะมาดูรายละเอียดในโอกาสถัดไป  ส่วนเรื่องรักษาน้ำไว้ให้พืชให้ได้มากที่สุดคงต้องดูเรื่องรักษาน้ำให้อยู่ ใน soil zone ให้ได้นานที่สุด เช่น การลดการระเหยของน้ำออกจาก soil zone

นอก เหนือจากนั้นหลักการชะลอ Run Off ไม่ให้ไหลลงทะเลเร็วเกินไป และครอบคลุมพื้นที่ให้มากที่สุดก็จะช่วยรักษาการระเหยของน้ำให้อยู่ในแผ่น ดินนานที่สุด (สร้างโอกาสเกิดฝนในแผ่นดิน)  วิธีการที่ดีที่สุดคือต้องจัดการตั้งแต่ด้านบนลงมาด้านล่าง  มากกว่าจะทำจากด้านล่าง  ตัวอย่างของการจัดการด้านล่างคือการสร้างเขื่อนขนาดใหญ่  เขื่อนมีประโยชน์ในการควบคุมน้ำก็จริง  แต่ในแง่การรักษาความชุ่มชื้นนั้นมันสายเกินไปแล้ว  น้ำได้ไหลจากด้านบนลงมาที่ตัวเขื่อนแล้ว  สิ่งที่ดูดซับน้ำได้ดีที่สุดคือ "ดิน"  เราปล่อยโอกาสให้น้ำซึมเข้าไปในดินให้ได้บริเวณมากที่สุดด้วยการปล่อยให้มัน กลายเป็น run off ไหลลงมาด้านล่าง  เราจะต้องทำให้ดินด้านบนชุ่มชื้นให้มากที่สุดด้วยวิธีการหลากหลาย เช่น

  • การ ทำฝายแม้วชะลอน้ำ  ให้น้ำมีเวลาค่อยซึมเข้าไปในดินตั้งแต่ด้านบนภูเขา  อย่าไปกังวัลว่าจะทำให้เหลือน้ำไหลมาด้านล่างน้อยลง  เพราะว่าสุดท้ายน้ำที่สะสมในดินจะไหลออกมาเป็นต้นน้ำของลำห้วย  สุดท้ายน้ำเหล่านี้ก็จะระเหยกลายเป็นเมฆในแผ่นดิน ซึ่งก็จะตกลงมาเป็นฝน (สสารไม่หายไปไหน)  แต่การทำฝายแบบนี้จะช่วงชะลอให้ช่วงเวลาที่ชุ่มชื้นยาวนานขึ้น หน้าแล้งสั้นลง
  • การปลูกต้นไม้ตามแนวลำน้ำ ลดการเผาของแดดและการระเหยของน้ำจากลำธารเหล่านี้
  • การทำเขื่อนขนาดเล็ก (มีประสิทธิภาพมากกว่าเขื่อนขนาดใหญ่จำนวนน้อย แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าการทำฝายแม้วจำนวนมากๆ)
  • การผันน้ำไปเก็บในอ่างเก็บน้ำ


ตามหลักเพอร์มาคัลเจอร์แล้วการ เก็บน้ำไว้ใช้ในที่ดินจึงเป็นเรื่องที่่ควรทำอย่างยิ่ง  การเก็บที่ผิวดินเป็นวิธีการแรกๆ ที่เราจะนึกถึง เช่น สระน้ำ แต่วิธีการนี้จะมีอัตราการระเหยของน้ำสูง  ทำให้ระยะเวลาที่เราจะกักน้ำไว้ในที่ดินของเราจะสั้นกว่า  ส่วนการขุดบ่อ หรือขุดน้ำบาดาลมาใช้เป็นการเบียดเบียนธรรมชาติ เพราะเรานอกจากไม่ได้ช่วยเพิ่มศักยภาพการกักเก็บน้ำ  เรากลับไปเอาน้ำที่ธรรมชาติเก็บรักษาไว้มาใช้งาน 

ดังนั้นเพอร์มาคัลเชอร์จึงสนับสนุน การเสริมเก็บน้ำไว้ใต้ดินทั้งแบบ shallow และ deep infiltration ไว้ในที่ดินของเราเอง  เพราะน้ำที่เก็บไว้ในใต้ดินจะสามารถอยู่ได้หลายสัปดาห์ ถึงหลายเดือนหลังจากที่ฝนตก  เราจะเห็นว่าพื้นที่ป่าที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งมีน้ำซึมลงใต้ดิน (infiltration) ปริมาณมากจึงมีน้ำใต้ดินไว้เลี้ยงต้นไม้ให้เขียวตลอดหน้าแล้งทั้งๆ ที่ไม่มีฝนตกเลย   สำหรับภูมิอากาศแบบ wet-dry อย่างในประเทศไทย  ซึ่งจะมีฝนทิ้งช่วงในฤดูหนาว และฤดูร้อน  และ 60% ของฝนจะไปตกเฉพาะช่วงฤดูฝน  จึงสมควรใช้กลยุทธ์การเพิ่มการจัดเก็บน้ำไว้ใต้ดิน (อาจจะไม่เหมาะสมสำหรับบางพื้นที่ของภาคใต้มีฝนตกทั้งปี และมีปัญหาดินโคลนถล่มรุนแรง) เพื่อแก้ปัญหาเรื่องน้ำในหน้าแล้ง

การปลูกต้นไม้แบบผสมผสานเป็นวิธีการนึงที่จะช่วยการสูญเสียของน้ำ และเพิ่มการจัดเก็บน้ำไว้ใต้ดินดังนี้
  • น้ำที่ซึมลงดินจะถูกดูดซึมเข้าไป ใช้ในต้นไม้ทำให้ลำต้นและใบของต้นไม้ทำหน้าที่เสมือนที่เก็บน้ำเพิ่มเติมจาก การเก็บน้ำไว้ใต้ดิน  (ประมาณ 5-15% ของน้ำหนักต้นไม้คือน้ำ)
  • น้ำส่วนเกินที่อยู่ใกล้ๆ รากจะถูกเก็บได้มากกว่าดินธรรมดา  โดยจะถูกอุ้มไว้เป็นเหมือนเจลใกล้ๆ ราก  ทำให้อุ้มน้ำได้ดีกว่าดินที่ไม่มีต้นไม้เลย
  • ต้นไม้ที่มีระบบรากลึก จะช่วยเพิ่มปริมาณน้ำที่ซึมลึกลงไปใต้ดิน (deep infiltration) ซึ่งน้ำที่เก็บอยู่ใต้ดินจะสามารถอยู่ได้หลายสัปดาห์ หรือหลายเดือนก่อนจะหมดไป
  • ร่มเงาจากใบไม้ และคุณสมบัติอุ้มน้ำของกิ่ง/ใบไม้ จะช่วยลดอัตราการระเหยของน้ำจากความร้อนของแสงแดด หรือลม
  • ใบไม้ที่ร่วงมาปกคลุมพื้นดินจะช่วยสร้างฮิวมัส  ซึ่งดินที่มีฮิวมัสมากจะอุ้มน้ำได้ดีกว่าดินที่มีอินทรีย์วัตถุน้อยๆ
  • เมื่อฝนตกจะกระทบกับใบไม้ก่อนจะ ค่อยๆ ไหลลงดิน ทำให้แรงของน้ำที่กระทบกับพื้นดินลดลง  ทำให้ดินมีความแน่นน้อยกว่าดินที่ไม่มีต้นไม้คลุมอยู่  เมื่อดินมีความโปร่งมากก็จะทำให้น้ำซึมลงใต้ดินได้มากขึ้น
ยังมีคุณสมบัติทางวิทยาศาสตร์อีกมากที่อธิบายได้ว่าต้นไม้ช่วยลดการสูญเสียของน้ำได้อย่างไร  จึงหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่เราจะต้องปลูกต้นไม้ไว้หลากหลาย และปริมาณเยอะๆ ในหลักของเพอร์มาคัลเชอร์  แต่นอกเหนือจาการปลูกต้นไม้แล้วยังมีเครื่องมืออื่นๆ ที่เราจะช่วยเร่งการทำงานตามธรรมชาติเพื่อเพิ่มปริมาณการจัดเก็บน้ำไว้ใต้ ดิน

โดย สรุปใน Rep นี้ พวกเราคงมีความเข้าใจถึงผลกระทบจากการเพิ่มขึ้นของ impervious surface จากการขยายตัวของชุมชนเมือง  ทำให้น้ำที่เคยอยู่ในพื้นที่ไหลออกไปนอกพื้นที่มากขึ้น  จึงมีความสำคัญที่ทุกคนทั้งในชุมชนเมือง ป่าไม้ และภาคเกษตรจะต้องร่วมกันลดปริมาณ Run off  ชะลอการไหลลงทะเลของ Run off และเพิ่มการซึมลงดินของน้ำฝนที่ตกลงมา  หัวใจสำคัญจะอยู่ที่ต้องจัดการน้ำในที่สูงก่อน และทำไล่ลงมาสู่ที่ต่ำ  หากเราสามารถทำกันได้ทุกภาคส่วนก็จะหมายถึงการกลับมาของความชุ่มชื้นในแผ่น ดินควบคู่ไปกับการเติบโตของชุมชน  ความเจริญก็จะอยู่ร่วมกับธรรมชาติได้มากขึ้น ... ผมกำลังฝันกลางวันหรือไม่เนี่ย

ปล. นโยบายการปล่อยน้ำทิ้งลงทะเล เพราะกลัวเขื่อนพัง และกลัวน้ำท่วม เกี่ยวข้องกับความแห้งแล้งในแผ่นดินที่ตามมาโดยตรง  การแก้ไขปัญหาไม่ใช่การสร้างเขื่อนให้ใหญ่ขึ้น แต่เป็นการลด Run off ตลอดทางไหลของน้ำ  เราต้องกลับไปเริ่มต้นในที่ที่สูดที่สุด "ป่าไม้บนภูเขา" !!!

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น