เป็นส่วนของทะเลสาบตอนบนสุด มีพื้นที่ประมาณ 28 ตารางกิโลเมตร ( 2,800 เฮกตาร์ ) มีระยะทางโดยรอบประมาณ 20 กิโลเมตร เป็นทะเลสาบน้ำจืด และมีพืชน้ำขึ้นอยู่ทั่วไปเป็นจำนวนมาก ทะเลน้อยอยู่ในเขตการปกครองจังหวัดพัทลุง

เป็นส่วนที่อยู่ถัดไปจากทะเลน้อยลงมาทางใต้ มีทางติดต่อกัน โดยคลองสั้น ๆ มักเรียกส่วนนี้ว่า ทะเลหลวง (Thale Luang) มีพื้นที่ 782.8 ตารางกิโลเมตร( 78,280 เฮกตาร์ ) มีระยะทางโดยรอบริมฝั่งประมาณ 200 กิโลเมตร โดยชายฝั่งตะวันตกอยู่ในเขตจังหวัดพัทลุง และชายฝั่งตะวันออกอยู่ในเขตจังหวัดสงขลา ตอนบนของทะเลหลวงจัดได้ว่าเป็นน้ำจืด ส่วนตอนล่างเป็นน้ำกร่อย ในทะเลหลวงตอนบนมีพืชน้ำปกคลุมโดยทั่วไป และมีมากเป็นพิเศษในบริเวณริมชายฝั่ง ส่วนตอนล่างมีทั้งพืชน้ำและป่าชายเลนเป็นบริเวณแคบ ๆ

3. ทะเลสาบตอนนอกหรือทะเลสาบ (Outer Lake or Thale Sap )

เค็มขึ้นอยู่กับฤดูกาล มีพื้นที่ประมาณ 176 ตารางกิโลเมตร (17,600 เฮกตาร์) อยู่ในเขตจังหวัดสงขลา รอบทะเลสาบมีเส้นทางคมนาคมติดต่อเชื่อมกันเป็นโครงข่ายได้ตลอดปี จึงมักเรียกทะเลสาบในส่วนนี้ว่า ทะเลสงขลา (Thale Sap Songkhla) ริมฝั่งทะเลสาบสงขลาบางแห่งมีป่าสนและป่าชายเลนขึ้นประปราย เช่น ในคลองพะวง แต่นับวันป่ามีพื้นที่ลดลงไปเรื่อย ๆ

ลุ่มน้ำทะเลสาบสงขลานับเป็นทรัพยากรอันล้ำค่าของประเทศไทย เนื่องจากมีทรัพยากรธรรมชาติที่อุดมสมบูรณ์ เช่น ทรัพยากรที่ดิน แหล่งน้ำ ป่าไม้ แร่ และทรัพยากรประมง นอกจากนี้ยังมีพื้นที่บริเวณทะเลสาบ ซึ่งเป็นระบบนิเวศที่มีลักษณะเฉพาะพิเศษ และมีคุณค่าทางด้านสิ่งแวดล้อมที่มีเพียงแห่งเดียวในประเทศไทย

ปัจจุบันทรัพยากรธรรมชาติในลุ่มน้ำได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างมากมายและไม่มีคุณภาพประสิทธิภาพ ขาดการควบคุมจัดการตามหลักวิชาการ จึงทำให้ทรัพยากรที่มีอยู่เสื่อมโทรมอย่างรวดเร็ว ผลผลิตทางการเกษตรตกต่ำ และมีผลกระทบต่อทะเลสาบสงขลา ทำให้ปริมาณสัตว์น้ำลดลงและทะเลสาบตื้นเขิน เป็นต้น

สำหรับทะเลสาบสงขลาพบว่าเป็นแหล่งทรัพยากรประมงที่มีคุณค่าสูง ในปัจจุบันบริเวณโดยรอบทะเลสาบสงขลาจะมีจำนวนผู้คนที่ทำมาหากินติดต่อกับทะเลสาบสงขลานับหมื่นครอบครัว ทำการประมงและค้าขายสัตว์น้ำจากทะเลสาบสงขลา โดยเฉพาะอาชีพเลี้ยงกุ้งในเขตทะเลสาบสงขลาตอนบน แถบอำเภอระโนด กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็วจากในอดีตที่ผ่านมา

ทะเลสาบสงขลามีสัตว์น้ำจำพวกปลาอาศัยอยู่กว่า 700 ชนิด กุ้งทะเลมากกว่า 20 ชนิด และกุ้งน้ำจืดอีกหลายชนิด นอกจากนี้ยังมีปูทะเลที่สำคัญ คือ ปูดำ ปูม้าและหอย ตลอดจนสัตว์น้ำอื่น ๆ โดยเฉพาะปลาโลมาหัวบาตร พันธุ์ Orcacella brevirostris และ Neophocaena phocaenoides และปลาโลมาปากขวด พันธุ์ Sonsa chinesis ชีวมวลของสัตว์น้ำ (biomass) ที่จับได้อยู่ในระดับค่อนข้างต่ำ คือ ที่ทะเลน้อยมี 1.47-4.74 กิโลกรัมต่อไร่ บริเวณทะเลหลวง 0.37-3.64 กิโลกรัมต่อไร่ และทะเลสาบตอนล่าง 0.29-5.33 กิโลกรัมต่อไร่ สัตว์น้ำมีการแพร่กระจายทั่วไปโดยอิทธิพลของความเค็ม ความเป็นกรด-ด่างของน้ำ และพื้นที่เป็นปัจจัยสำคัญ(สำนักงานนโยบายและแผนสิ่งแวดล้อม,2539)

อย่างไรก็ตามในปัจจุบัน ปรากฏว่าผลผลิตทางประมงในทะเลสาบลดลง ในอดีตทะเลสาบเป็นแหล่งน้ำที่มีความอุดมสมบูรณ์ของสัตว์น้ำ เช่น ปลา กุ้ง อยู่มาก มีการประเมินว่าทะเลสาบสงขลาสามารถให้ผลผลิตสัตว์น้ำได้ปีละมากกว่า 1,000 ตัน จากการที่ทรัพยากรประมงในทะเลสาบมีอยู่จำกัดและขาดแนวทางการใช้ทรัพยากรที่เหมาะสม มีการใช้เครื่องมือประมงมากเกินไป เช่น แห จำนวน 3,000 ปาก ลอบยืน 8,000 ลูก ตลอดจนเครื่องมือผิดกฎหมายบางชนิด เช่น อ้วนล้อมใหญ่ (1,500 หัว) อวนลอย (2,500 หัว) อวนรุน (100 ลำ) และโพงพาง (800 ปาก) จึงเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ทรัพยากรประมงในทะเลสาบปัจจุบันอยู่ในสภาพถดถอย จากการศึกษาพบว่ามีสัตว์น้ำหลายชนิดมีความชุกชุมลดน้อยลง เช่น กุ้งก้ามกราม สัตว์น้ำบางชนิด หายไปจากแหล่งน้ำ เช่น ปลาตะลุมพุก Hilsa toli ปลาตะเพียนน้ำเค็ม Anodontostoma chacunda ปลาตุ้ม Puntioplites bulu )รวมทั้งสัตว์น้ำที่พบอยู่ในปัจจุบันก็มีขนาดเล็กกว่าในอดีตเป็นอันมาก

ทะเลสาบทั้ง 3 ส่วน ในปัจจุบันมีความลึกเฉลี่ยประมาณ 1-2 เมตร ซึ่งความลึกได้ลดลงเนื่องจากการกัดเซาะ(erosion) ของหน้าดินจากบริเวณลุ่มใกล้เคียง ทำให้ตะกอนบางส่วนทับถมในทะเลสาบ จึงเป็นที่น่าวิตกว่าในอนาคตพื้นที่ทะเลสาบอาจจะลดลง เพราะการสะสมของตะกอนดินที่ทำให้ทะเลสาบตื้นเขินและมีขนาดแคบเข้าทุกที

สภาพที่มีน้ำจืด น้ำกร่อยและน้ำเค็ม ทำให้ทะเลสาบสงขลามีพันธุ์สัตว์น้ำที่หลากหลายมาก จากการสำรวจพบว่ามีพันธุ์สัตว์น้ำถึง 700 ชนิด และสามารถจับสัตว์น้ำได้ถึงปีละ 12,000 ตัน คิดเป็นมูลค่าประมาณ 360 ล้านบาท (สำนักงานประมงจังหวัดสงขลา,2537)

นอกจากนี้จังหวัดสงขลาได้ถูกกำหนดให้เป็นศูนญ์กลางความเจริญทางด้านเศรษฐกิจ อุตสาหกรรม การพาณิชย์ และการท่องเที่ยวของภาคใต้ตอนล่าง ดังนั้น ความเจริญทางเศรษฐกิจ การขยายตัวของชุมชน การสร้างท่าเรือน้ำลึก การขยายตัวของอุตสาหกรรม และการขยายพื้นที่ของการเพาะเลี้ยงกุ้งล้วนก่อให้เกิดความขัดแย้งของการใช้ประโยชน์ทรัพยากรให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผล รวมทั้งลดความขัดแย้งในการใช้ประโยชน์ที่ดิน ตลอดจนผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและระบบนิเวศ จึงเป็นสิ่งจำเป็นต้องทำกาศึกษาและกำหนดเขตการใช้ประโยชน์ที่ดินบริเวณลุ่มน้ำทะเลสาบพร้อมกับการศึกษาคุรภาพน้ำในทะเลสาบสงขลาไปด้วย

ทะเลสาบสงขลาได้ตื้นเขินเป็นอันมาก โดยเฉพาะบริเวณชายฝั่งในส่วนที่อยู่ในเขตทะเลน้อยและทะเลหลวงหรือทะเลสาบตอนใน ทำให้เกิดเป็นสันดอนและท้องร่อง ในหน้าแล้งจะแห้งมีแต่พื้นดิน จะมีร่องน้ำทางเดินเรือสำหรับสัญจรไปมาเข้าสู่หมู่บ้านชาวประมงเท่านั้นที่ยังมีร่องน้ำให้เห็น

ปัจจุบันนี้รอบทะเลสาบสงขลามีชุมชนเมืองและหมู่บ้านมากมาย บางเขตเป็นย่านโรงงานอุตสาหกรรมหลายชนิดตั้งอยู่ อาศัยน้ำใช้ในโรงงาน ในหมู่บ้าน การระบายถ่ายเทน้ำเสียลงทะเลสาบเป็นจำนวนมาก และนับวันยิ่งจะทวีความรุนแรงมากขึ้น จึงทำให้น้ำเสียเพิ่มปริมาณมากขึ้น ทำให้เกิดเป็นปัญหากับสัตว์น้ำ และชาวประมงที่อาศัยอยู่ริมทะเลสาบในการใช้น้ำ และการจับสัตว์น้ำมาเพื่อการบริโภคในครัวเรือน

และอื่น ๆ เป็นจำนวนมาก จนทำให้น้ำไม่สามารถถ่ายเทได้สะดวก รวมทั้งตะกอนทรายและสิ่งปฏิกูลอื่น ๆ ได้ตกตะกอนกองทับถมอยู่ในพื้นที่บางส่วน โดยเฉพาะการทำออกนอกพื้นที่อนุญาตทำการประมงด้วยโป๊ะน้ำตื้น ทำให้พื้นที่หลายแห่งตื้นเขิน หรือเป็นสันดอนขึ้นโดยทั่วไปในหลายพื้นที่

โดยเฉพาะบริเวณทะเลสาบตอนใน ปัจจุบันได้เกิดมีวัชพืชน้ำและกองสวะเกิดขึ้นทั่วไป เกือบเต็มพื้นที่เป็นปัญหาอย่างมาก เพราะวัชพืชน้ำดังกล่าวได้ลอยไปกระจัดกระจายแพร่ขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วโดยมิได้ควบคุม ซึ่งจะเป็นต้นเหตุให้ทะเลสาบสงขลาตื้นเขินได้อย่างรวดเร็วเกินกว่าที่จะเป็นไปตามปกติ

ในทะเลสาบสงขลามีเรืออวนรุนประมาณ 130-150 ลำ เข้ามารุนในทะเลสาบตอนนอก

เขตติดต่อกับทะเลสาบตอนใน ทำให้พื้นดินเป็นหลุมเป็นบ่อเป็นเนิน และเป็นการทำลายพันธุ์สัตว์น้ำอย่างร้ายแรง

ในระยะ 3-5 ปีมานี้ ได้มีการบุกเบิกพื้นที่ริมทะเลสาบสงขลาทำนากุ้งเป็นจำนวนหลายราย โดยเฉพาะพื้นที่ระหว่างปากคลองอู่ตะเภากับปากคลองบางโหนด และปากคลองสทิงหม้อ ประมาณเนื้อที่ 1,000-1,500 ไร่ สิ่งปฏิกูลต่าง ๆ ตลอดจนน้ำเสียได้ถ่ายเทลงทะเลสาบ จึงทำให้ทะเลสาบมีสภาพน้ำเสียบ่อยครั้ง

แหล่งน้ำธรรมชาติแบ่งได้เป็น 3 ประเภท คือ น้ำฝน น้ำผิวดิน และน้ำใต้ดิน

เป็นแหล่งน้ำธรรมชาติที่สำคัญของลุ่มน้ำ พื้นที่ลุ่มน้ำทะเลสาบมีฝนตกชุกเกือบตลอดทั้งปี มีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยตลอดปีประมาณ 1,800-2,000 มิลลิเมตร (ตารางที่ 1) พบว่าจังหวัดสงขลา มีปริมาณ น้ำฝนรวมเฉลี่ยตลอดปี 2,032.6 มิลลิเมตร และจังหวัดพัทลุงมี 1,862.6 มิลลิเมตร โดยมีฝนตกมากที่สุดในเดือนพฤศจิกายน และตกน้อยที่สุดในเดือนกุมภาพันธ์

ได้แก่ น้ำธรรมชาติในแม่น้ำ ลำคลอง ห้วย หนอง และลำน้ำต่าง ๆ และรวมทั้งน้ำในทะเลสาบสงขลาทั้งหมด โดยทางที่สำคัญซึ่งไหลลงสู่ทะเลสาบสงขลาในเขตลุ่มน้ำทะเลสาบสงขลา มีดังนี้

1. คลองป่าพะยอม มีความยาวประมาณ 33 กิโลเมตร ไหลผ่านท้องที่อำเภอควนขนุน และไหลลงสู่ทะเลสาบสงขลา ที่บ้านพรุควนเคร็ง อำเภอควนขนุน
2. คลองท่าแนะ มีความยาวประมาณ 38 กิโลเมตร ไหลผ่านท้องที่อำเภอควนขนุน และไหลลงสู่ทะเลสาบสงขลา ที่บ้านปากประเหนือ อำเภอควนขนุน
3. คลองนาท่อม ยาวประมาณ 42 กิโลเมตร ไหลผ่านท้องที่อำเภอเมือง และไหลลงสู่ทะเลสาบสงขลา ที่บ้านลำปำ อำเภอเมือง
4. คลองสะพานหยีหรือคลองหลักสาม ยาวประมาณ 35 กิโลเมตร ไหลผ่านท้องที่อำเภอกงหรา อำเภอเมือง และอำเภอเขาชัยสน ไหลลงสู่ทะเลสาบสงขลา ที่บ้านปากพะเนียด อำเภอเขาชัยสน
5. คลองท่าเชียด มีความยาวประมาณ 42 กิโลเมตร ไหลผ่านท้องที่กิ่งอำเภอตะโหมด อำเภอเขาชัยสน ไหลลงสู่ทะเลสาบสงขลา ที่บ้านปากพล อำเภอเขาชัยสน
6. คลองป่าบอน มีความยาวประมาณ 40 กิโลเมตร ไหลผ่านท้องที่กิ่งอำเภอป่าบอน อำเภอปากพะยูน ไหลลงสู่ทะเลสาบสงขลา ที่บ้านพระเกิด อำเภอปากพะยูน

เป็นชั้นหินอุ้มน้ำชั้นล่างสุด ซึ่งมีความหนาเฉลี่ยประมาณ 40-80 เมตร เกิดในยุคเทอร์เชียรีตอนต้น( Upper Tertiary) จนถึงยุคไพลโอซีนตอนปลาย(Lower Pleistocene) เป็นชั้นหินอุ้มน้ำประเภทไร้แรงดัน ประกอบด้วยชั้นบนเป็นก้อนกรวดปนดินเหนียว และชุดล่างสุดเป็นดินเหนียวปนก้อนกรวด มีปริมาณนำน้อย

ซึ่งเกิดอยู่ตอนบนสุด มีความหนาชั้นน้ำประมาณ 20-40 เมตร ในยุคไพลโอซีนตอนบน (Upper Pleistocene) เป็นชั้นหินอุ้มน้ำมีทั้งประเภทมีแรงดัน(confined aquifer) และไร้แรงดัน (unconfined aquifer) ประกอบด้วย ดินเหนียวและทรายบนสุด มีชั้นกรวดแทรกเป็นกระเปาะยาว และมีดินเหนียวรองรับอยู่ข้างล่างอีกครั้ง ล่างสุดของชุดนี้เป็นชั้นก้อนกรวดและกรวด(gravel and pebble)จะเป็นชั้นที่ให้ปริมาณน้ำมาก

ในพื้นที่รอบทะเลสาบสงขลาหรือแอ่งหาดใหญ่ บางแห่งจะพบว่าถูกปิดทับด้วยตะกอนที่สะสมโดยน้ำทะเล มีความหนาเฉลี่ย 10-30 เมตร ประกอบด้วยชั้นหินอุ้มดิน 6 ชนิด โดยเรียงจากอายุมากไปอายุน้อยได้ดังนี้

1. ชั้นหินอุ้มน้ำประเภทแกรนิต (Granite)

อยู่ทางตะวันออกเฉียงใต้ของลุ่มน้ำ โดยเฉพาะพื้นที่อำเภอเมืองสงขลา ประกอบด้วยหิน

แกรนิตเนื้อสมานแน่น ที่มีแร่เด่นคือ ไบโอไทต์ มัสโคไวต์ (biotite-muscovite granite) เนื้อหินหยาบถึงหยาบมาก น้ำบาดาลจะได้จากรอยแตกหรือส่วนที่ผุ แต่หากรอยแตกต่อเนื่องมีน้อยหรือในส่วนที่ผุจะมีดินเหนียวผสมอยู่มาก ทำให้ไม่ค่อยมีช่องว่าง ฉะนั้นน้ำบาดาลจะมีปริมาณจำกัด

2. ชั้นหินตะกอนกึ่งหินแปร (Metasediment aquifer)

ปรากฏอยู่ริมด้านตะวันตกขอบแอ่งหาดใหญ่ เป็นแนวยาวตลอดลงมา ประกอบด้วยหิน

ทราย หินเชิร์ต หินทรายละเอียด และหินดินดานกึ่งหินชนวน น้ำบาดาลจะได้เป็นน้ำที่มีอยู่ตามรอยแตกที่มีการต่อเนื่องของหินดังกล่าวเท่านั้น แต่โดยทั่วไปรอยแตกของหินชุดนี้ไม่ค่อยต่อเนื่อง จึงให้น้ำไม่มากนัก

3. ชั้นหินปูน (Limestone)

พบอยู่เล็กน้อยทางตะวันตกขอบแอ่ง หินปูนเพอร์เมียน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นหินปูนที่มีเนื้อ

ปูนเป็นหลัก มีโพรงเกิดขึ้นทั่วไป และในบางแห่งจะมีหินดินดานหรือหินเชิร์ตแทรกสลับน้ำบาดาลจะอยุ่ในโพรงหรือช่องว่างระหว่างชั้นหิน ถ้าพบโพรงขนาดใหญ่จะเป็นแหล่งน้ำบาดาลที่มีปริมาณน้ำมาก

4. ชั้นหินร่วนที่ราบเชิงเขา (Colluvium)

อยู่ถัดเข้ามาจากทรายชายหาดด้านตะวันออก ในบริเวณรอบชั้นหินแกรนิต ประกอบด้วย

ตะกอนที่เกิดจากการผุพังของหินแข็ง เช่น หินแกรนิตและหินชั้นและถูกน้ำพัดพาหรือพังลงมาจากที่สูงสู่ที่ต่ำ และอยู่ปะปนกันอย่างไม่เป็นระเบียบ โดยเฉพาะตะกอนที่มาจากหินแกรนิตจะมีดินเหนียวผสมอยู่พอ ๆ กับกรวดทราย ความหนาของตะกอนเฉลี่ย 10-30 เมตร น้ำบาดาลจะอยู่ในชั้นหินร่วนที่มีความพรุนสูง และมีเฉพาะเป็นแห่ง ๆ ในปริมาณจำกัด

5. ชั้นกรวดทรายลุ่มน้ำเก่า (Old Alluvium)

ซึ่งปรากฏอยู่ในพื้นบริเวณตอนบนและทางตะวันตกของแอ่งหาดใหญ่ ครอบคลุมเป็น

บริเวณกว้าง ประกอบด้วยชั้นตะกอนที่เกิดจากการพัดพาของน้ำที่ไหลจากภุเขามาตามห้วย แม่น้ำ หรือหุบเขาในยุคก่อนยุคปัจจุบัน ประกอบด้วยชั้นกรวดขนาดใหญ่ ทรายและดินเหนียวจะอยู่สลับหรือผสมกัน และมีความหนาตั้งแต่ 500-200 เมตร ชั้นของกรวดทราย ซึ่งอาจจะมีอยู่เฉพาะแห่งหรือต่อเนื่องกันเป็นชั้นน้ำบาดาล ซึ่งปริมาณน้ำบาดาลจะแตกต่างกันออกไปตามสภาพอุทกธรณีวิทยา

6. ชั้นกรวดทรายลุ่มน้ำหลาก (Young Alluvium)

ส่วนใหญ่จะปกคลุมอยู่แนวยาวกลางแอ่งหาดใหญ่ ทางตอนใต้ของทะเลสาบสงขลา

ประกอบด้วย กรวด ทราย และดินเหนียว ที่เกิดจากการพัดพาของน้ำที่ไหลจากภูเขาลงมาตามห้วยหรือแม่น้ำ และมีความหนาเฉลี่ย 15-50 เมตร ชั้นทรายและกรวดมีการคัดขนาดค่อนข้างดี มีความกลมมนสูง อาจจะมีอยู่เป็นแหล่งน้ำบาดาลเฉพาะแห่ง หรือต่อเนื่องกันเป็นชั้นน้ำบาดาล โดยมีปริมาณน้ำบาดาลแตกต่างกันออกไปตามสภาพอุทกธรณีวิทยา

7. ชั้นทรายชายหาดและทรายริมแม่น้ำ (Beach Sand &Natural Levee)

ในส่วนกลางของร่องหุบเขาของแอ่ง เป็นชุดที่ประกอบด้วย ชั้นทรายชายหาดที่มีขนาดตั้งแต่ทรายละเอียดจนถึงทรายหยาบ และทรายริมแม่น้ำ ซึ่งประกอบด้วยทรายละเอียดปนดินเหนียว ชั้นทรายมีการคัดขนาดของเม็ดทรายดี มีความหนาตั้งแต่ 3-5 เมตร ปริมาณน้ำที่จะสูบได้จากบ่ออยู่ในเกณฑ์ 2-5 ลูกบาศก์เมตร/ชั่วโมง

คุณภาพน้ำบาดาลของจังหวัดสงขลา พบว่า น้ำบาดาลในจังหวัดสงขลามีค่า pH ต่ำกว่า 7.0 มีจำนวน 114 บ่อ คิดเป็นร้อยละ 32 ซึ่งมีผลทำให้น้ำมีปริมาณเหล็กและแมงกานีสสูงด้วย ปริมาณเหล็กสูงเกินเกณฑ์อนุโลมสูงสุด จำนวน 206 บ่อ คิดเป็นร้อยละ 12 ส่วนแร่ธาตุอื่น ๆ พบว่ามีปริมาณเพียงเล็กน้อย มีคลอไรด์สูง 19 บ่อ คิดเป็นร้อยละ 5.3 และมีปริมาณสารทั้งหมดที่ละลายได้สูง 22 บ่อ คิดเป็นร้อยละ 6.1 สำหรับไนเตรตพบว่ามีปริมาณน้อยมาก(ดนุพล ตันนโยภาส และคณะ,2544:30-31)

ทะเลสาบสงขลาเป็นผลพ่วงมาจากการเกิดโครงสร้างรอยเลื่อนกราเบน-ฮอร์ส (Graben-Horse Structure) ในยุคเทอร์เชียรี อันจะเป็นตัวกรอบทำให้เกิดลักษณะพื้นฐานธรณีเคมีที่มีผลต่อคุณภาพน้ำ

การสำรวจสามารถพอแบ่งออกได้ดังนี้ โดยเรียงลำดับจากหินที่มีอายุน้อยไปหามาก

ได้แก่ หินแกรนิตไบโอไทต์มัสโคไวต์ เนื้อหยาบ หินแกรนิตไบโอไทต์เนื้อดอก

ได้แก่ หินทรายเนื้อควอร์ตซ์ หินเชิร์ต และหินทรายแป้งเป็นชั้นและหินดินดานสีขาวแกมเทาถึงแดงเข้ม พบซากดึกดำบรรพ์ของหอยกาบเดียว หอยกาบคู่ แมงดาทะเลโบราณและโคโนดอน(Conodont)

ประกายและปริมาณมวลสารพอกเนื้อเหล็กเล็กน้อย

การทับถมของตะกอนยุคควอร์เทอร์นารีย์จะเป็นลักษณะการลุกล้ำและการถดถอย(transgression and regression) ทำให้เกิดการแทรกสลับเป็นแบบนิ้วขัดประสาน (interfingering) และในบางคราวจะเป็นชั้นแทรกสลับกัน(interlayering)

1. ดินชุดโคกเคียน (Khok Kian Series:Ko)

มีเนื้อที่ประมาณ 7,780 ไร่ เกิดจากตะกอนลำน้ำเก่าที่พัดพามาทับถมบนลานตะพักลำน้ำ

ระดับต่ำหรือระหว่างหุบเขา ดินบนลึกไม่เกิน 15 เซนติเมตร มีเนื้อดินเป็นดินร่วนปนทราย มีฤทธิ์เป็นกรดจัด มีปริมาณอินทรีย์วัตถุค่อนข้างต่ำ ปริมาณแร่ธาตุตามธรรมชาติต่ำ มีการระบายน้ำเลว

2. ดินชุดทุ่งหว้า (Thung Wa series:Tg)

มีเนื้อที่ประมาณ 20,428 ไร่ เกิดจากวัตถุเคลื่อนย้ายพวกหินแกรนิตบนที่ลาดเชิงเขา ดิน

บนมีความลึกไม่เกิน 15 เซนติเมตร มีเนื้อดินเป็นดินทราย มีฤทธิ์เป็นกรดแก่ ปริมาณอินทรีย์วัตถุต่ำ มีปริมาณธาตุอาหารพืชตามธรรมชาติต่ำ มีการระบายน้ำดี มีปริมาณความชื้นที่เป็นประโยชน์ต่อพืชต่ำ

3. ดินชุดแกลง (Klaeng series:Kl)

มีเนื้อที่ประมาณ 69,348 ไร่ เกิดจากการพัดพามาทับถมของตะกอนลำน้ำเก่าบนลาน

ตะพักลำน้ำระดับต่ำ หรือที่ราบชายฝั่งทะเล เนื้อดินเป็นดินเหนียวปนทรายแป้ง (silty clay) มีฤทธิ์เป็นกรดจัด มีปริมาณอินทรีย์วัตถุอยู่สูง ธาตุอาหารพืชตามธรรมชาติต่ำ การระบายน้ำเลว

4. ดินชุดระโนด (Ranote series:Ran)

มีเนื้อที่ประมาณ 41,218 ไร่ เกิดจากการพัดพามาทับถมกันของตะกอนน้ำทะเล และ

ตะกอนน้ำกร่อยบนที่ราบที่น้ำทะเลเคยท่วมถึงมาก่อนหรือบนที่ราบตามชายฝั่งทะเล ดินชุดนี้เป็นดินลึกมากมีเนื้อดินเป็นดินเหนียว ปริมาณอินทรีย์วัตถุปานกลาง มีฤทธิ์เป็นกรดแก่ มีปริมาณธาตุอาหารตามธรรมชาติค่อนข้างสูง การระบายน้ำเลว

5. ดินชุดระแงะ (Rangae series :Ra)

ปัจจุบัน บนที่ราบน้ำทะเลท่วมมาก่อน ระดับน้ำใต้ดินอยู่ต้นกว่า 1 เมตรตลอดปี เนื้อดินเป็นดินเหนียวมีฤทธิ์เป็นกรดจัด ปริมาณอินทรีย์วัตถุสูง ปริมาณธาตุอาหารพืชมีค่าต่ำ

6. ดินชุดบ้านทอน (Ban Thon series:Bh)

มีเนื้อที่ประมาณ 24,936 ไร่ เกิดจากพวกเนินทรายเก่าหรือสันหาดเก่า ดินชุดนี้เป็นดินที่

ลึกมาก มีเนื้อเป็นดินทราย มีชั้นดินดานซึ่งเป้นชั้นที่มีการสะสมของพวกอินทรีย์วัตถุและธาตุเหล็ก มีฤทธิ์เป็นกรดแก่ มีปริมาณอินทรีย์ค่อนข้างต่ำ มีปริมาณความชื้นที่เป็นประโยชน์ ดินชุดนี้มีการระบายน้ำมากเกินไป สามารถกักเก็บธาตุอาหารพืชไว้ได้ต่ำ จึงขาดธาตุอาหารพืชอย่างรุนแรง

7. ดินชุดสมุทรปราการ (Samut Prakan series:Sm)

มีเนื้อที่ประมาณ 2,562 ไร่ เกิดจากวัตถุต้นกำเนิดพวกตะกอนน้ำทะเลที่ถูกพัดพามาทับถม

บนที่ซึ่งเคยเป็นที่ราบน้ำทะเลท่วมถึงมาก่อน ดินชุดนี้เป็นดินลึกมาก มีการระบายน้ำเลว มีฤทธิ์เป็นกรดจัด เนื้อดินเป็นดินร่วนเหนียว มีความอุดมสมบูรณ์สูง ปริมาณอินทรีย์วัตถุปานกลาง

8. ดินชุดบางกล่ำ (Bang Klum series:Bak)

ทรายเก่า มีเนื้อดินเป็นดินร่วนปนทรายแป้ง (silty laom)มีฤทธิ์เป็นกรดจัด ปริมาณอินทรีย์สูงมาก มีการระบายน้ำค่อนข้างเลว ความอุดมสมบูรณ์ต่ำ

จากการศึกษาภาพถ่ายดาวเทียม LANDSAT ระบบTM มาตราส่วน 1:50,000 ปี 2535 โดยกรมพัฒนาที่ดิน ได้รายงานถึงสภาพการใช้ที่ดินในบริเวณรอบ ๆ ทะเลสาบสงขลา คิดเป็นพื้นที่ 436.05 ตารางกิโลเมตร พอสรุปเป็นประเด็นหลักได้ดังนี้

1. พื้นที่อยู่อาศัย ได้แก่ บริเวณพื้นที่ที่เป็นที่ตั้งของหมู่บ้าน ย่านอุตสาหกรรม ย่านการค้า และสถานที่ราชการต่าง ๆ มีเนื้อที่ประมาณ 7,704 ไร่ หรือจำนวนร้อยละ 2.83
2. พื้นที่เกษตรกรรม ได้แก่ พื้นที่ใช้ในการกสิกรรมปลูกพืชและเลี้ยงสัตว์ เช่น พื้นที่นาประมาณ 71,953 ไร่ พื้นที่สวนยางพารา 50,354 ไร่ พื้นที่เพาะเลี้ยงกุ้ง 3,299 ไร่ พื้นที่นาข้าวและสวนมะพร้าว 12,127 ไร่ พื้นที่นาข้าวและพื้นที่ป่าชายเลน 26,423 ไร่ พื้นที่นาข้าวและสวนยางพารา 43,489 ไร่ พื้นที่สวนยางพาราและป่าไม้ 6,748 ไร่ คิดเป็นจำนวนร้อยละ 78.66
3. พื้นที่แหล่งน้ำลุ่มน้ำขัง 31,936 ไร่คิดเป็นจำนวนร้อยละ 11.72
4. พื้นที่ป่า จำแนกเป็นพื้นที่ป่าชายเลน 16,671 ไร่ และพื้นที่ไม้พุ่มเตี้ย 1,832 ไร่ คิดเป็นจำนวนร้อยละ 6.79

สีเขียว แสดงถึงพื้นที่ตื้นที่สุด ความลึก 0.5-1.4 เมตร

สีน้ำตาล แสดงถึงพื้นที่ระดับความลึกระหว่าง 1.4-1.6 เมตร

สีเหลือง แสดงถึงพื้นที่ระดับความลึกตั้งแต่ 1.6 เมตร ขึ้นไป

ในช่วงฤดูฝน(เดือนตุลาคม) และฤดูแล้ง(เดือนเมษายน) ค่าความลึกไม่แตกต่างกันมากนัก ส่วนที่ลึกที่สุดจะอยู่บริเวณช่องทางเปิดที่ติดกับอ่าวไทย และด้านในของทะเลสาบจะตื้น ซึ่งสอดคล้องกับ การประมวลผลด้วยภาพถ่ายดาวเทียม

ในช่วงฤดูฝนค่าความโปร่งใสทางด้านใน มีค่าต่ำกว่าทางด้านนอกที่อยู่ติดกับช่องทางเปิดสู่ทะเลอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งอาจเป็นผลมาจากอิทธิพลของน้ำจืดที่ไหลลงสู่ทะเลสาบสงขลาตอนล่าง อันอาจนำเอาตะกอนและ/หรือสารอาหารที่เหมาะสมต่อการเติบโตของแพลงก์ตอนพืช ในทะเลสาบ จึงทำให้ค่าความโปร่งใสลดลง และค่าความโปร่งใสในช่วงหน้าร้อนมีค่าสูงกว่าในช่วงหน้าฝนแตกต่างอย่างเห็นได้ชัด

5. ตะกอนแขวนลอย

แล้งจะมีปริมาณตะกอนแขวนลอยอยู่สูงกว่าในช่วงหน้าฝน ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากในช่วงฤดูฝนจะมีความเร็วของกระแสน้ำค่อนข้างแรง และมีค่าสูงกว่าในหน้าร้อน ทำให้การพัดพาตะกอนจากทะเลสาบสงขลาออกสู่ทะเลภายนอก เป็นไปด้วยความรวดเร็วและดีกว่า จึงทำให้พบตะกอนแขวนลอยในน้ำในช่วงหน้าแล้งมีค่าสูงกว่า

1. ปริมาณสารอาหาร

ค่าสารอาหารนั้นต่ำมาก ซึ่งสามารถพบได้บ้างเพียงบางพื้นที่เท่านั้น

2. ปริมาณของคลอโรฟีลล์

แสดงถึงความอุดมสมบูรณ์ของปริมาณสารอาหารที่มีอยู่ในแหล่งน้ำ พบว่า คลอโรฟีลล์ในช่วงหน้าฝน มีค่าสูงกว่าในช่วงหน้าแล้ง ได้นำพาสารอาหารต่าง ๆ ที่เหมาะสมต่อการเติบโตของแพลงก์ตอนพืชมาสู่ท้องน้ำได้มากกว่า จึงทำให้แพลงก์ตอนพืชสามารถเจริญได้ดีกว่าในช่วงหน้าแล้ง

จากการศึกษาเปรียบเทียบถึงข้อมูลที่ผ่านมา ตั้งแต่ปี 2533 จนถึงการศึกษาครั้งนี้พบว่า มีการเปลี่ยนแปลงของคุณภาพน้ำในบางตัวแปรเสริมดังนี้ (ดนุพล ตันนโยภาส และคณะ,2544 :108-109)

ค่าค่อนข้างคงที่ ไม่พบการเปลี่ยนแปลงมากจนระดับนัยสำคัญ

9.5 ความลึก

ไม่สามารถเทียบเคียงกันได้ เนื่องจากจุดวัดไม่ใช่จุดเดียวกัน และใต้ท้องทะเลสาบมีลักษณะภูมิประเทศลดหลั่นของระดับต่างกันมากมาย

9.6 อุณหภูมิ

อุณหภูมิน้ำในทะเลสาบแตกต่างกันตั้งแต่ 0.30-2.00 องศาเซลเซียส ในทั้งสองฤดูกาล

9.7 แอมโมเนีย ไนไตรต์ ไนเตรต ฟอสเฟต และซิลิเกต

ปริมาณสารอาหารตั้งแต่ปี 2537 ค่อนข้างมาก แต่ไม่ได้พบความแตกต่างมากนัก ซึ่งเป็นข้อสังเกตเนื่องจากภายหลังนั้นได้เกิดปรากฏการณ์เอลนิโญ