น้ำจืดสามารถอยู่ได้แม้ใกล้ทะเล เนื่องจากกลไกทางธรรมชาติที่ซับซ้อนของชั้นน้ำใต้ดินและปัจจัยทางฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งสามารถอธิบายได้ในเชิงลึกดังนี้:
1. ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างน้ำจืดและน้ำเค็ม
น้ำจืดมีความหนาแน่นประมาณ 1,000 kg/m³ ขณะที่น้ำเค็ม (น้ำทะเล) มีความหนาแน่นประมาณ 1,025 kg/m³ ความหนาแน่นที่แตกต่างกันนี้ทำให้น้ำจืดลอยตัวอยู่บนชั้นน้ำเค็มในดินและหิน ปรากฏการณ์นี้สอดคล้องกับ กฎของ Ghyben-Herzberg ซึ่งอธิบายว่า ในพื้นที่ชายฝั่งสำหรับทุกความสูง 1 เมตรของชั้นน้ำจืดที่ลอยอยู่เหนือระดับน้ำทะเล จะมีน้ำจืดลึกลงไปในชั้นใต้ดินประมาณ 40 เมตร (ในดินที่ซึมน้ำได้ดี)
2. การกักเก็บน้ำจืดในชั้นดินและทราย (Aquifer)
พื้นที่ชายฝั่งมักประกอบด้วยชั้นดินและทรายที่มีคุณสมบัติ ซึมน้ำได้ดี (Permeable) เช่น ทรายหยาบ กรวด หรือหินตะกอนบางชนิดน้ำฝนที่ตกลงมาจะซึมลงไปในดินผ่านกระบวนการ Recharge และสะสมตัวอยู่ในชั้นดินด้านบน ชั้นน้ำใต้ดินนี้ถูกกั้นโดยชั้นดินเหนียวหรือหินที่ น้ำซึมผ่านได้น้อย (Impermeable Layer) ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้น้ำจืดไหลลงไปผสมกับน้ำเค็มที่อยู่ลึกกว่า
3. การเคลื่อนตัวของน้ำจืดและน้ำเค็ม
น้ำจืดที่สะสมในชั้นดินจะสร้างแรงดันไฮโดรลิกที่ดันน้ำเค็มออกไปในทะเล ในพื้นที่ที่มีน้ำจืดเพียงพอและมีการไหลของน้ำจืดจากแหล่งต้นน้ำ น้ำเค็มจะถูกจำกัดอยู่ที่ระดับลึกหรือพื้นที่ใกล้ทะเลเท่านั้น หากเราเติมน้ำจืด (Recharge) ปริมาณมากและต่อเนื่อง น้ำจืดจะยังคงลอยอยู่เหนือน้ำเค็มได้ แต่หากเกิดการสูบน้ำจืดมากเกินไป หรือมีการลดลงของน้ำจืดที่เติม (เช่น ในหน้าแล้ง) น้ำเค็มอาจรุกล้ำเข้ามาแทนที่
4. ชั้นน้ำแบบปิด (Confined Aquifer) และการป้องกันการผสมของน้ำเค็ม
ในบางพื้นที่ริมชายฝั่ง อาจมีชั้นน้ำแบบปิด (Confined Layer) ซึ่งเป็นดินเหนียวหรือหินที่มีลักษณะทึบน้ำ ชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันน้ำทะเลรุกล้ำเข้ามาในชั้นน้ำบาดาล น้ำจืดที่สะสมอยู่เหนือชั้นกันน้ำนี้จึงสามารถคงความจืดไว้ได้ แม้ว่าจะอยู่ใกล้ทะเล
5. การกระจายตัวของน้ำทะเลในชั้นใต้ดิน
น้ำทะเลที่รุกล้ำเข้ามาในพื้นที่ชายฝั่งจะเคลื่อนตัวในรูปของ ลิ่มน้ำเค็ม (Saltwater Wedge) ซึ่งแทรกตัวจากทะเลเข้าสู่แผ่นดินใต้ชั้นน้ำจืด ลิ่มน้ำเค็มนี้จะคงอยู่ลึกลงไปในชั้นใต้ดินมากกว่าชั้นน้ำจืด เนื่องจากความหนาแน่นที่มากกว่า ในพื้นที่ที่มีการเติมน้ำจืดปริมาณมากและต่อเนื่อง ลิ่มน้ำเค็มจะถูกดันออกไปยังทะเลมากขึ้น ทำให้น้ำจืดยังคงอยู่ด้านบนของชั้นดิน
6. ความสามารถในการกรองน้ำทะเลผ่านชั้นดิน
ดินและทรายในชายฝั่งมักทำหน้าที่เป็น ตัวกรองตามธรรมชาติ น้ำทะเลที่แทรกตัวเข้ามาในชั้นดินจะสูญเสียเกลือบางส่วนขณะผ่านช่องว่างในดินและทราย ทำให้น้ำที่อยู่ในชั้นดินมีความเค็มน้อยกว่าน้ำทะเลโดยตรง
น้ำจืดสามารถอยู่ได้แม้ใกล้ทะเล เพราะความหนาแน่นของน้ำจืดต่ำกว่าน้ำเค็ม ทำให้มันลอยตัวอยู่ในชั้นดินด้านบน รวมถึงการกักเก็บโดยชั้นดินที่ซึมน้ำได้ดีและการเติมน้ำจืดจากฝนหรือแหล่งต้นน้ำ อย่างไรก็ตาม ความสมดุลนี้อาจถูกทำลายได้จากการสูบน้ำมากเกินไป น้ำทะเลรุกล้ำ หรือการลดลงของปริมาณน้ำฝนในพื้นที่ชายฝั่ง
