TUGAS AKHIR PENGUKURAN POTENSI AIR TANAH DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK (Studi Kasus : Desa Nusasari, Kecamatan Melaya, Kabupaten Jembrana) BAB II TINJAUAN PUSTAKA PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2017
TUGAS AKHIR
PENGUKURAN POTENSI AIR TANAH DENGAN
MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK
(Studi Kasus : Desa Nusasari, Kecamatan Melaya, Kabupaten
Jembrana)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA
2017
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Sebagian besar air yang turun ke permukaan tanah, akan mengalir ke
tempat-tempat yang lebih rendah dan setelah mengalami bermacam-macam
perlawanan akibat gaya berat, akhirnya melimpah ke danau atau ke laut. Air
merupakan kebutuhan yang sangat vital baik untuk daerah pariwisata maupun
daerah pertanian. Seiring dengan kemajuan ekonomi banyak lahan dijadikan
perumahan baik itu di Kota maupun di Desa, sehingga sumber mata air menjadi
berkurang. Pemanfaatan air bawah tanah merupakan salah satu alternatif untuk
memenuhi kebutuhan air masyarakat baik dipergunakan untuk industri pariwisata
maupun irigasi pertanian. Provinsi Bali merupakan salah satu daerah di Indonesia
yang memiliki daerah pariwisata dan daerah pertanian. Dimana perkembangan
pembangunannya sangat pesat sehingga sumber mata airnya semakin sedikit.
Provinsi Bali terdiri dari delapan Kabupaten dan satu Kotamadya. Masing-
masing Kabupaten mempunyai daerah yang berbeda-beda geografisnya.
Secara keseluruhan jumlah air di Planet bumi ini relatif tetap dari masa
kemasa. Ketersediaan air yang merupakan bagian dari fenomena alam, sering sulit
untuk diatur dan diprediksi dengan akurat. Hal ini karena ketersediaan air
mengandung unsur variabilitas ruang (spatial variability) dan variabilitas waktu
(temporal variability) yang sangat tinggi. Konsep siklus hidrologi adalah bahwa
jumlah air di suatu luasan tertentu dihamparan bumi dipengaruhi oleh masukan
(input) dan keluaran (output) yang terjadi. Kebutuhan air di kehidupan kita sangat
luas dan selalu diinginkan dalam jumlah yang cukup pada saat yang tepat. Oleh
karena itu, analisis kuantitatif dan kualitatif harus dilakukan secermat mungkin
agar dapat dihasilkan informasi yang akurat untuk perencanaan dan pengelolaan
sumberdaya air. (Sumber : Wikipedia, 2013)
5
2.2 Sumber Air di Bumi
Sumber daya air adalah sumber daya berupa air yang berguna atau potensial
bagi manusia. Kegunaan air meliputi penggunaan di bidang pertanian, industri,
rumah tangga, rekreasi, dan aktivitas lingkungan. Sangat jelas terlihat bahwa
seluruh manusia membutuhkan air tawar. 97% air di bumi adalah air asin, dan
hanya 3% berupa air tawar yang lebih dari 2 per tiga bagiannya berada dalam
bentuk es di glasier dan es kutub. Air tawar yang tidak membeku dapat ditemukan
terutama di dalam tanah berupa air tanah, dan hanya sebagian kecil berada di atas
permukaan tanah dan di udara. Air tawar adalah sumber daya terbarukan, meski
suplai air bersih terus berkurang. Permintaan air telah melebihi suplai di beberapa
bagian di dunia dan populasi dunia terus meningkat yang mengakibatkan
peningkatan permintaan terhadap air bersih. Perhatian terhadap kepentingan
global dalam mempertahankan air untuk pelayanan ekosistem telah bermunculan,
terutama sejak dunia telah kehilangan lebih dari setengah lahan basah bersama
dengan nilai pelayanan ekosistemnya. Ekosistem air tawar yang tinggi
biodiversitasnya saat ini terus berkurang lebih cepat dibandingkan dengan
ekosistem laut ataupun darat. (Sumber: Wikipedia.org/sumber air,2016)
2.2.1 Air Permukaan
Air permukaan yang ada di Bumi merupakan air hujan yang mengalir diatas
permukaan bumi dikarenakan tidak mampu terserap kedalam tanah dikarenakan
lapisan tanahnya bersifat rapat air sehingga sebagian besar air akan tergenang dan
cenderung mengalir menuju daerah yang lebih rendah, air permukaan seperti
inilah yang sering disebut dengan sungai. Pada umumnya, air permukaan
mengalami pengotoran selama mengalir diatas permukaan seperti bercampur
dengan lumpur, sisa daun dan batang kayu serta kotoran lainnya. Air permukaan
terbagi menjadi 2 yaitu: (Sumber: Wikipedia.org/sumber air,2016)
1. Air Sungai
Merupakan jenis air permukaan dengan tingkat kekotoran yang sangat
tinggi. Paling sering digunakan oleh manusia seperti untuk irigasi,
transportasi dan untuk pemenuhan kebutuhan lainnya. Karena derajat
pengotorannya begitu tinggi sehingga dalam penggunaan-nya untuk air
6
minum perlu melewati proses pengolahan yang sempurna sehingga dapat di
konsumsi secara aman. Pada daerah hulu sungai umumnya memiliki
kualitas air yang jauh lebih baik, sehingga tidak memerlukan proses rumit
dalam pengolahannya untuk menjadi air minum. Masyarakat yang tinggal di
daerah hulu sungai lebih memilih menggunakan air sungai, dibandingkan
dengan air tanah karena perbedaan kualitas antara keduanya tidak begitu
mencolok.
2. Air Danau/Telaga
Air permukaan yang mengalir dan menemukan sebuah cekungan akan
membentuk danau jika cekungan tanah dalam skala besar atau jika
cenkungan berskala kecil maka akan membentuk telaga. Danau biasanya
memiliki sumber air dari sungai ataupun mata air (pada danau di dataran
tinggi) dan memiliki aliran keluar. Sedangkan Telaga dan rawa umumnya
lebih disebabkan oleh air hujan yang tergenang di suatu cekungan tanah dan
tidak memiliki aliran keluar, hal inilah yang menyebabkan kenapa air rawa
berwarna. Kandungan zat zat organik yang tinggi misalnya humus tanah
yang sudah terlarut menjadikan air berwarna kuning coklat. Karena tingkat
pembusukan bahan organik begitu tinggi dan sedikitnya jumlah air
menyebakan kandungan Besi (Fe) dan Mangan (Mn) akan tinggi juga
ditengah tingkat kelarutan kandungan oksigen pada air rawa yang begitu
rendah. Pada beberapa kasus akan dijumpai alga/ lumut pada permukaan air
telaga/rawa jika kondisi sinar matahari dan kadar Co2 yang memadai. Jadi
ketika ingin memanfaatkan air rawa haruslah berhati hati dengan hanya
mengambil air sampai kedalaman tertentu saja, supaya endapan Besi dan
Mn tidak ikut terbawa. Jikalau seandainya terbawa maka, harus kembali
diendapkan lagi. Akan lebih baik lagi jika memakai filter air sehingga lumut
atau alga dapat terpisah dengan sempurna.
2.2.2 Air Laut
1/3 luas bumi adalah lautan, zona laut merupakan zona terluas di bumi,
setiap orang tentu mengetahui laut. Air laut merupakan penyumbang air terbesar
7
di Bumi. Air laut memiliki rasa yang sangat asin. Namun sumber air lainnya
sebenarnya dapat kita simpulkan berasal dari laut. Air yang asalnya dari udara
atau atmosfer yang jatuh ke permukaan bumi. Perlu diketahui bahwa komposisi
air yang yang terdapat di lapisan udara bumi berkisar 0.001 persen dari total air
yang ada dibumi. Menurut bentuknya air angkasa terbagi lagi menjadi: (Sumber:
Wikipedia.org/sumber air,2016)
A. Air Hujan
Matahari berperan dalam mendorong proses terjadinya penguapan uap air
yang ada di permukaan bumi naik hingga atmosfer. Disanalah uap air akan
mengalami kodensasi sehingga berubah wujud menjadi titik air yang akan
semakin berat dan akhirnya jatuh kembali ke permukaan bumi dalam bentuk
hujan. Namun ada juga titik air yang sebelum sampai ke bumi sudah
menguap lagi, ini disebut dengan Virga. Saat terjadinya Virga maka proses
penjenuhan udara akan berlangsung, semakin lama udara akan mencapai
titik jenuh maksimum sehingga terjadinya hujan. Air hujan umumnya
memiliki tingkat PH yang rendah sehingga cenderung bersifat asam dan
tekstur lunak karena tidak mengandung garam dan zat zat mineral lainnya.
Proses kodensasi yang berlangsung pada daerah pengunungan yang
udaranya belum terkena polutan maka akan menghasilkan air hujan dengan
PH mendekati normal. Namun jika proses kodensasi terjadi pada daerah
dengan tingkat polutan tinggi seperti daerah perkotaan dan industri maka
PH air hujan nya akan rendah sehingga sering disebut dengan istilah hujan
asam.
B. Air Salju
Memiliki karakteristik yang sama dengan air hujan, hanya saja karena suhu
udara disekitar yang lebih rendah sehingga titik air berubah menjadi es dan
jatuh kembali ke bumi dalam bentuk kepingan es bertekstur lembut yang
sering disebut dengan salju. Saat jatuh ke permukaan bumi yang suhunya
sekitar 0 derajat Celcius maka salju akan meleleh dan menjadi pecahan kecil
yang dinamakan kepingan salju.
8
C. Air Es
Proses pembentukan-nya sama dengan air hujan dan salju, hanya saja udara
saat terjadi kodensasi lebih dingin lagi sehingga membentuk butiran es yang
ukurannya bervariasi. Sebenarnya Es dapat terbentuk pada suhu yang lebih
tinggi asalkan tekanan udara saat itu juga tinggi. Jika tekanan udara sangat
rendah, terkadang air belum berubah menjadi es meskipun bersuhu dibawah
0 derajat Celcius.
2.2.3 Air Tanah
Air tanah merupakan segala macam jenis air yang terletak dibawah lapisan
tanah. Menyumbang sekitar 0.6 persen dari total air di bumi. Hal ini menjadikan
air tanah lebih banyak dari pada air sungai dan danau bila digabungkan maupun
air yang terdapat di atmosfer. Air tanah dapat dikelompokkan menjadi air tanah
dangkal dan air tanah dalam. Umumnya masyarakat lebih sering memanfaatkan
air tanah dangkal untuk keperluan dengan membuat sumur hingga kedalaman
tertentu. Rata rata kedalaman air tanah dangkal berkisar 9 hingga 15 meter dari
bawah permukaan tanah. Meskipun volume-nya tidak sebanyak air tanah dalam,
namun sudah sangat mencukupi segala kebutuhan seperti untuk air minum, mandi
dan mencuci. Banyak atau sedikitnya air tanah dangkal tergantung dari seberapa
besar atau banyak air yang terserap tanah, jadi pada kondisi kemarau maka
pasokan air tanah dangkal ini akan jauh menurun sehingga tidak mengeluarkan air
lagi. Secara fisik air tanah dangkal jernih dan bening, hal itu terjadi akibat proses
penyaringan di setiap lapisan tanah. Namun kandungan zat kimia seperti garam
yang terlarut. (Sumber: Wikipedia.org/sumber air,2016)
A. Pengelompokan Air Tanah Menurut Letaknya
Seperti yang telah diketahui bahwa air tanah tersusun atas beberapa lapisan
hingga mencapai lapisan tanah kedap air dan batuan. Dan air tanah pun
sebenarnya tersebar di semua lapisan tersebut dan memiliki karakteristik
yang berbeda dengan air tanah pada lapisan lain. Secara fisik tidak ada yang
berbeda, namun jika dilihat dari kandungan/ komposisi kimia jelas berbeda.
9
Berdasarkan letaknya air tanah terbagi menjadi beberapa jenis seperti
berikut:
1. Air Tanah Freatik
Merupakan air tanah dangkal yang berada tidak jauh dari permukaan tanah.
Cara mendapatkan air tanah freatik sangatlah mudah, cukup dengan
membuat sumur hingga kedalaman antara 9 hingga 15 meter biasanya sudah
muncul airnya. Air tanah dangkal umumnya bening, namun pada beberapa
tempat air tanah freatik ini dapat juga tercemar seperti memiliki kandungan
Fe dan Mn yang tinggi. Karena rentan tercemar, maka untuk itu pembuatan
sumur pun harus mengikuti kaidah yang dianjurkan seperti:
Tembok harus diberikan hingga kedalaman 3 meter dari permukaan
tanah supaya pengotoran air sumur oleh air yang berasal dari
permukaan dari dihindari. Jika tidak ada tembok bisa saja air kotor
pemukaan menyerap dan masuk secara langsung kedalam sumur tanpa
melewati penyaringan dari beberapa lapisan tanah.
Di sekeliling sumur, pada jarak sekitar 2 meter dari bibir sumur harus
dibangun lantai rapat/ keramik, hal ini bertujuan supaya air permukaan
yang kotor, misalnya bekas mandi dan mencuci tidak terserap kedalam
sumur kembali.
Pada lantai tersebut harus dilengkapi dengan saluran pembuangan air
yang terpadu sehingga air kotor tidak terlalu lama tergenang di sekitar
sumur. Saluran-nya pun harus kokoh dan tidak ada yang rusak, jika ada
saluran yang struktur nya rusak terlebih lokasinya dekat sumur maka air
akan terserap kembali ke sumur.
2. Air Tanah Dalam (Artesis)
Terletak dibawah lapisan tanah kedap air pertama, untuk mengambil air
tanah dalam tidak semudah air tanah dangkal. Air Artesis terletak pada
kedalaman antara 80 meter hingga 300 meter dari permukaan
tanah. Sehingga untuk mendapatkan air tanah dalam ini harus mengunakan
pompa air kapasitas besar dan tidak bisa menggunakan pompa air biasa.
10
Namun jika tekanan air tanah dalam ini besar maka air akan keluar dengan
sendirinya, yang disebut dengan sumur artesis.nUntuk kualitas air tanah
dalam jauh lebih baik jika dibandingkan dengan air tanah dangkal/ freatik.
Hal ini dikarenakan telah mengalami penyaringan yang sempurna dan air
tanah artesis biasanya bebas bakteri sehingga dapat langsung diminum. Air
tanah Artesis bisa dijadikan solusi terhadap kekeringan. Jika pada musim
kemarau panjang, biasanya sumur/ air tanah dangkal mengering, namun
tidak halnya dengan air tanah dalam yang mana debit airnya cenderung
stabil. Permasalahan yang kerap dihadapi adalah cukup mahalnya biaya
yang dibutuhkan untuk membuat sumur artesis tersebut.
3. Air Tanah Meteorit (Vados)
Merupakan air tanah yang berasal dari hujan/ presipitasi yang mana
sebelumnya terjadi proses kodensasi air di atmosfer dan tercampur dengan
debu meteor. Perlu diketahui sebelumnya bahwa setiap saat sebenarnya
meteor berukuran kecil bergesekan dengan atmosfer dan habis sebelum
mencapai permukaan bumi. Meteor yang bergesekan dengan atmosfer maka
akan berpijar dan terbakar sehingga sering disebut bintang jatuh. Hasil
pembakaran meteor tadi tentu saja akan menghasikan abu yang pada
akhirnya masuk kedalam lapisan troposfer dan bercampur dengan awan
yang mengandung titik air. Air Vados mengandung air berat (H3) dan
terdapat tritium (suatu unsur yang berasal dari debu meteor) didalamnya
sehingga sering disebut dengan air tua.
4. Air Tanah Magma (Juvenil)
Merupakan air yang terbentuk secara kimiawi didalam tanah karena intrusi
dari magma pada kedalaman tertentu. Biasa ditemukan pada daerah didekat
gunung berapi. Air Juvenil muncul ke permukaan bumi dalam bentuk air
panas atau jika tekanan didalamnya sangat tinggi air juvenil bisa menjadi
Geyser.Karena terletak di dekat gunung berapi atau dapur magma, maka
terkadang air juvenil juga mengandung kadar belerang yang tinggi, jika
selama pembentukannya melewati batuan belerang/ sulfur. Namun jika tidak
11
melewati struktur batuan belerang saat proses perjalanan ke permukaan
bumi, maka air juvenil seperti air biasanya hanya saja bersuhu panas.
5. Air Konat (Tersengkap)
Merupakan air tanah yang terjebak didalam batuan selama ribuan tahun
hingga jutaan tahun sehingga sering disebut dengan air purba. Umumnya
memiliki kadar garam yang lebih tinggi dibandingkan air laut dan tercampur
dengan senyawa/ mineral dari batuan yang melingkupinya dalam waktu
lama. Air konat pada mulanya sama seperti air tanah pada umumnya, namun
karena pengaruh geologi sehingga terperangkap di antara batuan sedimen di
dekat gunung. Terperangkap dalam waktu yang sangat panjang
menyebabkan air konat ter-mineralisasi secara sempurna. Demikianlah
penjelasan mengenai pengelompokan air berserta jenis jenis air. Setelah
membaca artikel ini diharapkan kita akan semakin paham dan mengerti serta
dapat membedakan jenis jenis air khususnya air yang terletak didalam
permukaan bumi.
2.3 Siklus Hidrologi
Siklus hidrologi adalah salah satu dari 6 siklus biogeokimia yang
berlangsung di bumi. Siklus hidrologi adalah suatu siklus atau sirkulasi air dari
bumi ke atmosfer dan kembali lagi ke bumi yang berlangsung secara terus
menerus. Siklus hidrologi memegang peran penting bagi kelangsungan hidup
organisme bumi. Melalui siklus ini, ketersediaan air di daratan bumi dapat tetap
terjaga, mengingat teraturnya suhu lingkungan, cuaca, hujan, dan keseimbangan
ekosistem bumi dapat tercipta karena proses siklus hidrologi ini. (Sumber:
Ebiologi.com, 2016 )
12
Gambar.2.4 Siklus Hidrologi
2.3.1 Proses Terjadinya Siklus Hidrologi
Adapun pada praktiknya, dalam siklus hidrologi ini air melalui beberapa
tahapan seperti dijelaskan gambar di atas. Tahapan proses terjadinya siklus
hidrologi tersebut antara lain evaporasi, transpirasi, evapotranspirasi, sublimasi,
kondensasi, adveksi, presipitasi, run off, dan infiltrasi. Berikut ini adalah
penjelasan dari masing-masing tahapan siklus tersebut : (Sumber: Ebiologi.com,
2016 )
1. Evaporasi
Siklus hidrologi diawali oleh terjadinya penguapan air yang ada di
permukaan bumi. Air-air yang tertampung di badan air seperti danau,
sungai, laut, sawah, bendungan atau waduk berubah menjadi uap air karena
adanya panas matahari. Penguapan serupa juga terjadi pada air yang
terdapat di permukaan tanah. Penguapan semacam ini disebut dengan istilah
evaporasi. Evaporasi mengubah air berwujud cair menjadi air yang
berwujud gas sehingga memungkinkan ia untuk naik ke atas atmosfer bumi.
Semakin tinggi panas matahari (misalnya saat musim kemarau), jumlah air
yang menjadi uap air dan naik ke atmosfer bumi juga akan semakin besar.
13
2. Transpirasi
Penguapan air di permukaan bumi bukan hanya terjadi di badan air dan
tanah. Penguapan air juga dapat berlangsung di jaringan mahluk hidup,
seperti hewan dan tumbuhan. Penguapan semacam ini dikenal dengan istilah
transpirasi. Sama seperti evaporasi, transpirasi juga mengubah air yang
berwujud cair dalam jaringan mahluk hidup menjadi uap air dan
membawanya naik ke atas menuju atmosfer. Akan tetapi, jumlah air yang
menjadi uap melalui proses transpirasi umumnya jauh lebih sedikit
dibandingkan dengan jumlah uap air yang dihasilkan melalui proses
evaporasi.
3. Evapotranspirasi
Evapotranspirasi adalah penguapan air keseluruhan yang terjadi di seluruh
permukaan bumi, baik yang terjadi pada badan air dan tanah, maupun pada
jaringan mahluk hidup. Evapotranspirasi merupakan gabungan antara
evaporasi dan transpirasi. Dalam siklus hidrologi, laju evapotranspirasi ini
sangat mempengaruhi jumlah uap air yang terangkut ke atas permukaan
atmosfer.
4. Sublimasi
Selain lewat penguapan, baik itu melalui proses evaporasi, transpirasi,
maupun evapotranspirasi, naiknya uap air dari permukaan bumi ke atas
atmosfer bumi juga dipengaruhi oleh proses sublimasi. Sublimasi adalah
proses perubahan es di kutub atau di puncak gunung menjadi uap air tanpa
melalui fase cair terlebih dahulu. Meski sedikit, sublimasi juga tetap
berkontribusi terhadap jumlah uap air yang terangkut ke atas atmosfer bumi
melalui siklus hidrologi panjang. Akan tetapi, dibanding melalui proses
penguapan, proses sublimasi dikatakan berjalan sangat lambat.
5. Kondensasi
Ketika uap air yang dihasilkan melalui proses evaporasi, transpirasi,
evapotranspirasi, dan proses sublimasi naik hingga mencapai suatu titik
14
ketinggian tertentu, uap air tersebut akan berubah menjadi partikel-partikel
es berukuran sangat kecil melalui proses kondensasi. Perubahan wujud uap
air menjadi es tersebut terjadi karena pengaruh suhu udara yang sangat
rendah di titik ketinggian tersebut. Partikel-partikel es yang terbentuk akan
saling mendekati dan bersatu satu sama lain sehingga membentuk awan.
Semakin banyak partikel es yang bergabung, awan yang terbentuk juga akan
semakin tebal dan hitam.
6. Adveksi
Awan yang terbentuk dari proses kondensasi selanjutnya akan mengalami
adveksi. Adveksi adalah proses perpindahan awan dari satu titik ke titik lain
dalam satu horizontal akibat arus angin atau perbedaan tekanan udara.
Adveksi memungkinkan awan akan menyebar dan berpindah dari atmosfer
lautan menuju atmosfer daratan. Perlu diketahui bahwa, tahapan adveksi
tidak terjadi pada siklus hidrologi pendek.
7. Presipitasi
Awan yang mengalami adveksi selanjutnya akan mengalami proses
presipitasi. Proses prepitasi adalah proses mencairnya awan akibat pengaruh
suhu udara yang tinggi. Pada proses inilah hujan terjadi. Butiran-butiran air
jatuh dan membasahi permukaan bumi. Apabila suhu udara di sekitar awan
terlalu rendah hingga berkisar < 0 derajat Celcius, presipitasi
memungkinkan terjadinya hujan salju. Awan yang mengandung banyak air
akan turun ke litosfer dalam bentuk butiran salju tipis seperti yang dapat kita
temui di daerah beriklim sub tropis.
8. Run Off
Setelah presipitasi terjadi sehingga air hujan jatuh ke permukaan bumi,
proses run off pun terjadi. Run off atau limpasan adalah suatu proses
pergerakan air dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah di permukaan
bumi. Pergerakan air tersebut misalnya terjadi melalui saluran-saluran
seperti saluran got, sungai, danau, muara, laut, hingga samudra. Dalam
15
proses ini, air yang telah melalui siklus hidrologi akan kembali menuju
lapisan hidrosfer.
9. Infiltrasi
Tidak semua air hujan yang terbentuk setelah proses presipitasi akan
mengalir di permukaan bumi melalui proses run off. Sebagian kecil di
antaranya akan bergerak ke dalam pori-pori tanah, merembes, dan
terakumulasi menjadi air tanah. Proses pergerakan air ke dalam pori tanah
ini disebut proses infiltrasi. Proses infiltrasi akan secara lambat membawa
air tanah kembali ke laut. Nah, setelah melalui proses run off dan infiltrasi,
air yang telah mengalami siklus hidrologi tersebut akan kembali berkumpul
di lautan. Air tersebut secara berangsur-angsur akan kembali mengalami
siklus hidrologi selanjutnya dengan di awali oleh proses evaporasi.
2.3.2 Macam-Macam Siklus Hidrologi
Berdasarkan panjang pendeknya proses yang di alaminya siklus hidrologi
dapat dibedakan menjadi 3 macam. Macam macam siklus hidrologi tersebut yaitu
siklus hidrologi pendek, siklus hidrologi sedang, dan siklus hidrologi panjang.
(Sumber: Ebiologi.com, 2016 )
1. Siklus Hidrologi Pendek
Siklus hidrologi pendek adalah siklus hidrologi yang tidak melalui proses
adveksi. Uap air yang terbentuk melalui siklus ini akan diturunkan melalui
hujan di daerah sekitar laut. Berikut penjelasan singkat dari siklus hidrologi
pendek ini:
Air laut mengalami proses evaporasi dan berubah menjadi uap air akibat
adanya panas matahari.
Uap air akan mengalami kondensasi dan membentuk awan.
Awan yang terbentuk akan menjadi hujan di permukaan laut.
2. Siklus Hidrologi Sedang
Siklus hidrologi sedang adalah siklus hidrologi yang umum terjadi di
Indonesia. Siklus hidrologi ini menghasilkan hujan di daratan karena proses
16
adveksi membawa awan yang terbentuk ke atas daratan. Berikut penjelasan
singkat dari siklus hidrologi sedang ini:
Air laut mengalami proses evaporasi dan berubah menjadi uap air
akibat adanya panas matahari.
Uap air mengalami adveksi karena angin sehingga bergerak menuju
daratan.
Di atmosfer daratan, uap air membentuk awan dan berubah menjadi
hujan.
Air hujan di permukaan daratan akan mengalami run off menuju sungai
dan kembali ke laut
3. Siklus Hidrologi Panjang
Siklus hidrologi panjang adalah siklus hidrologi yang umumnya terjadi di
daerah beriklim subtropis atau daerah pegunungan. Dalam siklus hidrologi
ini, awan tidak langsung diubah menjadi air, melainkan terlebih dahulu
turun sebagai salju dan membentuk gletser. Berikut penjelasan singkat dari
siklus hidrologi panjang ini: (Sumber: Ebiologi.com, 2016 )
Air laut mengalami proses evaporasi dan berubah menjadi uap air
akibat adanya panas matahari.
Uap air yang terbentuk kemudian mengalami sublimasi
Awan yang mengandung kristal es kemudian terbentuk.
Awan mengalami proses adveksi dan bergerak ke daratan
Awan mengalami presipitasi dan turun sebagai salju.
Salju terakumulasi menjadi gletser.
Gletser mencair karena pengaruh suhu udara dan membentuk aliran
sungai.
Air yang berasal dari gletser mengalir di sungai untuk menuju laut
kembali.
17
2.4 Geolistrik
Geolistrik adalah suatu metoda eksplorasi geofisika untuk menyelidiki
keadaan bawah permukaan dengan menggunakan sifat-sifat kelistrikan batuan.
Sifat-sifat kelistrikan tersebut adalah, antara lain. tahanan jenis (specific
resistivity, conductivity, dielectrical constant, kemampuan menimbulkan self
potential dan medan induksi serta sifat menyimpan potensial dan lain-lain).
Metoda geolistrik menempati tempat yang unik pada klasifikasi geolistrik.
Metoda - metoda ekpslorasi geolistrik sangat beragam, ada metoda yang dapat
dimasukkan dalam kategori dinamis, akan tetapi ada juga yang dapat dimasukkan
kedalam kategori statis. Salah satu keunikan lain dari metoda geolistrik adalah
terpecah-pecah menjadi bermacam-macam aliran yang berbeda satu dengan yang
lain. (Sumber: Wikipedia.org/Geolistrik,2016)
Gambar. 2.1 Alat Geolistrik
Pendugaan geolistrik dilakukan dengan menghantarkan arus listrik buatan
kedalam tanah melalui batang elektroda arus , kemudian mengukur beda potensial
pada elektroda lain. Sistem pengukuran yang digunakan dalam penelitian
geolistrik ini adalah sistem Schlumberger, dimana elektroda arus mempunyai
jarak yang lebih besar dibanding elektroda potensial dengan panjang bentangan
kabel yang disesuaikan dengan kondisi lapangan.
18
Hasil yang didapat selanjutnya diplot kedalam kertas logaritma ganda dan
dengan kurva standart yang telah dihitung secara teoritis, maka akan diperoleh
informasi kedalaman dan tahanan jenis dari tiap-tiap lapisan batuan, dan pada
umumnya bila makin kecil nilai tahanan jenisnya maka diperkirakan
terdapat lapisan batuan yang mengandung akuifer. Sejarah perkembangan
eksplorasi geolistrik merupakan perkembangan yang paling unik dari seluruh
geofisika eksplorasi. Unik karena dalam perkembangannya metoda ini terbagi -
bagi dalam beberapa mazhab (school), padahal sumber dasar teori sama.
Perbedaan tersebut terletak pada: (Sumber: Wikipedia.org/Geolistrik,2016)
a) Tata cara kerja ( konfigurasi elektroda, interpretasi).
b) Alat yang digunakan, sebetulnya tiap alat dapat digunakan untuk aliran
apapun, akan tetapi perbedaan konfigurasi elektroda yang dipakai
mempengaruhi daya penetrasi alat.
c) Data prossessing.
2.4.1 Sejarah Penggunaan Geolistrik
Sejarah perkembangan eksplorasi geolistrik merupakan perkembangan yang
paling unik dari seluruh geofisika eksplorasi. Unik karena dalam
perkembangannya metoda ini terbagi - bagi dalam beberapa mazhab (aliran),
padahal sumber dasar teori sama. Perbedaan tersebut terletak pada: (Sumber:
Minerity.sriwijaya.com/Geolistrik, 2013)
1. Tata cara kerja ( konfigurasi elektroda, interpretasi).
2. Alat yang digunakan, sebetulnya tiap alat dapat digunakan untuk mazhab
apapun, akan tetapi perbedaan konfigurasi elektroda yang dipakai
mempengaruhi daya penetrasi alat.
3. Data prossessing.
Penggunaan sifat-sifat kelistrikan untuk maksud eksplorasi sudah dikenal
peradaban manusia lebih dari dua abad yang lalu. Pelopor yang mula-mula
memakai cara geofisika untuk maksud eksplorasi adalah: (Sumber:
Minerity.sriwijaya.com/Geolistrik, 2013)
19
1. Gray dan Wheeler thn. 1720, melakukan pengukuran terhadap batuan
dan mecoba membakukan tebal konduktivitas batuan.
2. Watson thn 1746, menemukan ,bahwa tanah merupakan konduktor
dimana potensial yang diamati pada titik-titik diantara dua elektroda arus
yang dipotong sejarak 2 mil , bervarisai akibat adanya perbedaan kondisi
geologi setempat.
3. Robert W. Fox thn. (1789 - 1877) , dapat disebut sebagai Bapak Metoda
Geolistrik , karena beliau yang pertama kali mempelajai hubungan sifat-
sifat listrik dengan keadaan geologi, temperatur, terrestrial electric dan
geothermal. Fox mempelajari sifat-sifat kelistrikan tersebut di tambang-
tambang Corn wall, Inggris.
4. Perkembangan dilanjutkan secara bertahap : thn.1871 oleh W.Skey, thn.
1847oleh Charles Matteucci., thn. 1882 oleh Cart Barus, thn. 1891
oleh Brown, thn. 1897 oleh Bernfield, thn 1912 oleh Gottchalk, thn.
1914 oleh R.C. Wells dan George Ottis.
5. Perkembangan agak berbeda setelah Conrad Schlumberger dan R.C.
Welldimana geolistrik berkembang di dua benua, dengan cara dan
sejarah yang berbeda. Akan tetapi di ujung perkembangan tersebut kedua
mazhab ini bertemu lagi, terutama dalam menggunakan konsep
matematika yang sama yang diterapkan pada teori interpretasi masing-
masing.
6. Perkembangan peralatan dimulai dari peralatan geolistrik di dalam truk
sampai pada alat geolistrik sebesar tas kecantikan.
7. Perkembangan pengolahan data nilai tahanan jenis pada abad ke 20
yaitu dengan dibuatnya kurva baku dan kurva tambahan oleh Orellana
E. dan Mooney H.M.,1966, Bhattacharya P.K. dan Patra H.P., 1968,
Rijkkswaterstaat, The Netherland, 1975, Zohdy, A.A.R.,1975.
8. Perkembangan dalam penafsiran lengkungan tahanan jenis dengan
pembuatan perangkat lunak dari melakukan “matching curve” sampai
perangkat lunak VESPC, RESINT 53, GRIVEL, RESIX dan IP2Win
20
2.4.2 Kegunaan Metode Geolistrik
Alat Geolistrik dipergunakan untuk mengetahui karakteristik lapisan batuan
bawah permukaan sampai kedalaman sekitar 300 m sangat berguna untuk
mengetahui kemungkinan adanya lapisan akifer yaitu lapisan batuan yang
merupakan lapisan pembawa air. Umumnya yang dicari adalah „confined aquifer‟
yaitu lapisan akifer yang diapit oleh lapisan batuan kedap air (misalnya lapisan
lempung) pada bagian bawah dan bagian atas. „Confined‟ akifer ini mempunyai
„recharge‟ yang relatif jauh, sehingga ketersediaan air tanah di bawah titik bor
tidak terpengaruh oleh perubahan cuaca setempat. Geolistrik ini bisa untuk
mendeteksi adanya lapisan tambang yang mempunyai kontras resistivitas dengan
lapisan batuan pada bagian atas dan bawahnya. Bisa juga untuk mengetahui
perkiraan kedalaman „bedrock‟ untuk fondasi bangunan. Metoda geolistrik juga
bisa untuk menduga adanya panas bumi (geotermal) di bawah permukaan. Hanya
saja metoda ini merupakan salah satu metoda bantu dari metoda geofisika yang
lain untuk mengetahui secara pasti keberadaan sumber panas bumi di bawah
permukaan. (Sumber: Minerity.sriwijaya.com/Geolistrik,2013)
2.4.3 Cara Kerja Metode Geolistrik
Umumnya metoda geolistrik yang sering digunakan adalah yang
menggunakan 4 buah elektroda yang terletak dalam satu garis lurus serta simetris
terhadap titik tengah, yaitu 2 buah elektroda arus (AB) di bagian luar dan 2 buah
elektroda tegangan (MN) di bagian dalam. Kombinasi dari jarak AB/2, jarak
MN/2, besarnya arus listrik yang dialirkan serta tegangan listrik yang terjadi akan
didapat suatu harga tahanan jenis semu („Apparent Resistivity‟). Disebut tahanan
jenis semu karena tahanan jenis yang terhitung tersebut merupakan gabungan dari
banyak lapisan batuan di bawah permukaan yang dilalui arus listrik. Bila satu set
hasil pengukuran tahanan jenis semu dari jarak AB terpendek sampai yang
terpanjang tersebut digambarkan pada grafik logaritma ganda dengan jarak AB/2
sebagai sumbu-X dan tahanan jenis semu sebagai sumbu Y, maka akan didapat
suatu bentuk kurva data geolistrik. Dari kurva data tersebut bisa dihitung dan
diduga sifat lapisan batuan di bawah permukaan. (Sumber:
Minerity.sriwijaya.com/Geolistrik, 2013)
21
Gambar 2.2 Gambar arus tahanan jenis geolistrik.
Hukum Ohm memberikan gambaran hubungan antara besarnya potensial listrik
(V), kuat arus (I), dan besarnya tahan jenis atau penghantar/resistivitas (R), yang
dapat dituliskan sebagai:
V RI.
Sekarang tinjau hubungan antara rapat arus (J) medan listrik (E), dan potensial
listrik (V), dalam notasi skalar di dapatkan :
V = E. r.
Pada metode resistivitas ini diasumsikan bahwa bumi bersifat homogeny
isotropis. Dengan asumsi ini, resistivitas yang terukur merupakan resistivitas
sebenarnya dan tidak bergantung pada ekektroda. Pada kenyataannya, bumi ini
terdiri dari lapisan-lapisan dengan p (nilai tahanan jenis semu ) yang berbeda
beda, sehingga potensial yang terukur merupakan pengaruh dari lapisan-lapisan
tersebut. Maka harga resistivitas yang terukur bukan merupakan harga resistivitas
untuk satu lapisan saja, hal ini terutama untuk spasi elektroda yang lebar.
Resistivitas semu ini dirumuskan dengan persamaan: (Sumber:Minerity.
sriwijaya. com /Geolistrik, 2013)
Dapat dilihat dimana p adalah resisitivitas semu (Ohm meter), K adalah faktor
geometri, V adalah beda potensial (Volt), dan I adalah kuat arus (Ampere).
Apabila terdapat dua Elektroda arus yang dibuat dengan jarak tertentu seperti
C1 P 1 P 2 C2 C 2' C 2
"C 1" C 1
'
A B
M NI
V
PERM UKAAN TANAH
GARIS GARIS POTENSIAL
GARIS GARIS ARUS
22
gambar , beda potensial pada titik-titik dekat permukaan akan dipengaruhi oleh
kedua elektroda arus tersebut.
Gambar 2.3 Dua pasang elektroda arus dan potensial pada permukaan medium
homogeny isotropis.
Gambar di atas menunjukan tahanan jenis ρ Potensial pada titik P1 akibat
elektroda arus C1 adalah: Karena arus pada kedua elektroda sama dan berlawanan
arah, maka potensial pada titik P2 akibat elektroda arus C2 dapat ditulis, (Sumber:
Minerity.sriwijaya.com/Geolistrik, 2013).
2.4.4 Pengolahan Data dan Interpretasi atau Pendugaan
Pada metoda geolistrik tahanan jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke dalam
bumi melalui dua elektroda arus (transmiter). Kemudian beda potensial yang
terjadi diukur melalui dua elektroda potensial (receiver) dalam suatu susunan
tertentu (konfigurasi elektroda). Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial
untuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi
harga tahanan jenis masing-masing lapisan. Suatu konfigurasi elektroda tertentu
dapat dipilih karena dinilai paling menguntungkan sehubungan dengan keadaan
fisik dan geologi dari daerah fisik dan geologi dan juga dari segi kemudahan
pelaksanaannya. Konfigurasi elektroda yang dikenal adalah konfigurasi
Schlumberger, konfigurasi Wenner, konfigurasi dipol-dipol, dll. Konfigurasi
elektroda yang digunakan dalam penyelidikan geolistrik ini adalah konfigurasi
Schlumberger, dimana elektroda arus mempunyai jarak yang lebih besar
dibanding elektroda potensial dengan panjang bentangan kabel disesuaikan
23
dengan kondisi lapangan. Sesuai dengan tujuan penyelidikan dan data yang ingin
diperoleh dapat dibedakan 2 (dua) cara pendataan yang penting yaitu: (Sumber:
Minerity.sriwijaya.com/Geolistrik, 2013)
a) Mapping / Tranversing
Untuk mengetahui variasi tahanan jenis batuan bawah permukaan secara
lateral/horisontal pada kedalaman tertentu, sesuai dengan kedalaman yang
ekivalen dengan jarak/spasi elektroda arus.
b) Vertical Electrical Sounding (VES)
Untuk mengetahui variasi tahanan jenis batuan bawah permukaan secara
vertical pada suatu titik tertentu. Pada metoda ini, pengukuran pada suatu
titik sounding dilakukan dengan jalan mengubah-ubah jarak elektroda.
Dalam Pengolahan data akan digunakan software Resistivity, dengan
melakukan pendekatan – pendekatan pembacaan grafik dari hasil data yang di
peroleh di lapangan. Berikut cara untuk mengolah data hasil pengukuran
Geolistrik. (Sumber : C.V Sari Arta,Laporan Akhir Pekeraan JIAT 2016)
Gambar 2.3 Pengolahan data menggunakan Software Resisty untuk
mengolah dan mengetahui kedalaman potensi air tanah.
Menggunakan Software
Resistivity untuk mengolah
data pengukuran Geolistrik
24
- Klik kanan pada mouse dengan mengklik double maka akan berubah
tampilan seperti gambar di bawah.
-
- Kemudian Ketik nama File pada kolom User.
Tulis Nama File Yang akan
di Buat
25
- Setelah itu akan terlihat gambar seperti diatas, tunggu beberapa saat.
- Klik pada label station untuk membuat kode pengukuran.
- Dilanjutkan dengan mengetik tanggal pengukuran.
- Dan terakhir Pengisian Field, untuk pengisian lokasi pekerjaan.
Tulis Nama Station ( Kode )
Pengukuran
Ketik tanggal
pengukuran
26
- Setelah membuat nama Station dan Date maka mulai menolah data
dengan men-load data yang sudah di ketik pada Microsoft excel.
Ambil data yang sudah di
ukur sebelumnya, dengan
cara Klik Load lalu pilih data
di micro soft excel.
27
- Pilih File yang akan diolah menjadi data resistivity dan penampang.
Gambar. 2.4 Pembacaan Vertical Electrical Sounding
- Maka di dapat grafik Vertical Electrical Soundir seperti dia atas.
- Selanjutnya akan dilakukan pembuatan sayatan penampang melintang titik
duga Geolistrik.
- Dilakukan dengan pendugaan – pendugaan yang di sesuaikan dengan peta
geologi litologi lapisan batuan dengan melihat pendekatan – pendekatan
angka jenis batuan.
Tabel 2.1 Daftar nilai jenis restisivitas batuan
No Mineral Resistivitas ( Ωm)
1 Tanah 1.000-10.000
2 Air Dalam Lapisan Alluvial 10-30
3 Air Sumber 50-100
4 Pasir Dan Kerikil Kering 1.000-10.000
5 Pasir Dan Kerikil Yang Mengandung akuifer
tawar
50-500
28
Sumber: (dhayatgeo.com/2011/12/identifikasi-air-tanah)
2.5 Air Tanah
Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah didalam dengan
tekanan hidrostatis sama atau lebih besar dari tekanan atmosfer. Kondisi air tanah
dipengaruhi oleh iklim, kondisi geologi, geomorfologi dan penutup lahan serta
6 Pasir Dan Kerikil Yang Mengandung akuifer
Asin
0.5-5
7 Air Laut 0.2
8 Napal 20-200
9 Batu Gamping 300-10.000
10 Batu Pasir Lempung 50-300
11 Batu Pasir Kuarsa 300-10.000
12 Tufa Gunung Api 0.5-5
13 Lava 100-300
14 Serpih 300-3.000
15 Geniss, Granit Selingan 100-1.000
16 Serpih Mengandung Grafit 0.5-5
17 Granit 1.000-10.000
18 Air Permukaan 80-200
19 Air Tanah 30-100
20 Konglomerat 100-500
21 Alluvium – Dilivium
a. Lapisan Slit Lempung
b. Lapisan Pasir
c. Lapisan Pasir Dan Kerikil
10-200
100-600
100-1.000
22 Neo-Tersier
a. Batu Lumpur
b. Batu Pasir
c. Kelompok Andesit
d. Kelompok Chert, Slate
20-200
50-500
100-500
200-2000
29
aktivitas manusia. Kondisi air tanah dapat diketahui dari kondisi akuifer. Akuifer
adalah suatu lapisan batuan atau formasi geologi yang mempunyai struktur yang
memungkinkan air untuk masuk dan bergerak melaluinya dalam kondisi normal.
Menurut Suharya sebagian air tanah berasal dari air permukaan yang meresap
masuk kedalam tanah dan membentuk suatu siklus hidrologi. Air tanah (ground
water) air yang terdapat pada suatu lapisan batuan yang menyimpan dan
meloloskan air yang disebut akuifer. Air tanah dapat dibedakan kedalam dua jenis
yaitu air tanah bebas dan air tanah dalam. (Sumber: Redana,I W.(2014). Air
Tanah. Udayana University Press)
Selain itu dikenal pula air tanah magnetik (Vulkanik) yang mempunyai
kedalaman sekitar 3-5 kilometer, air kosmik yang berasal dari meteorit, serta fosil
atau connate yakni air yang terperangkap dalam suatu cekungan dimana proses
terjadinya bersamaan dengan proses terjadinya proses sedimenasi yang
berlangsung secara alami dalam waktu pembentukan yang cukup lama. Air tanah
merupakan salah satu komponen dari suatu sistem peredaran air di alam yang
disebut siklus hidrologi. Siklus hidrologi sendiri adalah suatu proses sikulasi dan
perubahan bentuk dari air dialam yang berlangsung secara terus menerus, baik air
yang berada di laut, di atmosfer maupun yang berada di daratan.
Proses sirkulasi air di alam dan komponen-komponen yang berpengaruh
didalamnya merupakan suatu proses berjalan secara alami dan berkesinambungan.
Uap air dari permukaan tanah (danau, laut, sungai, kolam) dan transpirasi
tumbuhan akan bergerak naik ke atmosfer oleh proses pendinginan dan
kondensasi menjadi awan dan embun yang kemudian pada kondisi meteorologi
tertentu terjadi proses presipitasi berupa hujan. Sebagian air hujan menguap
kembali sebelum mencapai permukaan tanah dan sebagian lainnya tertahan oleh
tumbuhan sebagai intersepsi. Air hujan yang jatuh dipermukaan tanah akan
meresap ke dalam tanah/batuan sebagai infiltrasi dan perkolasi yang kemudian
tersimpan sebagai air tanah atau sebagai aliran bawah permukaan. Oleh berbagai
proses geologi tertentu air tanah atau aliran bawah permukaan tanah tersebut
dapat muncul ke permukaan dalam bentuk rembesan ataupun sebagai mata air.
Sebagian air hujan yang tidak meresap ke dalam tanah/batuan menjadi air
limpasan yang selanjutnya mengisi danau, sungai, laut dan tubuh air permukaan
30
lainnya. Sedangkan sebagian air yang berada di dalam tanah pada bagian atas
maupun tubuh air permukaan dan tumbuhan akan menguap kembali sebagai
evapotraspirasi. (Sumber: Redana,I W.(2014). Air Tanah. Udayana University
Press)
Pada proses sirkulasi air tersebut, volume air tanah di dalam zona
penyimpanan akan selalu berubah, karena terjadinya proses pengikisan kembali
(recharge) dan pengeluaran kembali (discharge). Pengisian kembali air tanah
berasal dari peresapan air hujan, tubuh air permukaan dan disamping itu dikenal
pula pengisian air tanah secara buatan. Besar volume pengisian kembali akan
tergantung pada luasan daerah pengisian. Pengeluaran kembali terjadi apabila air
tanah mengalir keluar dari zona penyimpanan seperti rembesan, mata air, dan
pemompaan air tanah. Pemompaan atau pemanfaatan air tanah untuk berbagai
keperluan baik keperluan rumah tangga, industri, pertanian, perikanan dan lain-
lainnya menjadi sangat penting oleh karena itu pemenuhan kebutuhan dari sumber
air permukaan sifatnya masih relatif terbatas. Namun hingga saat ini air tanah
untuk keperluan rumah tangga masih lebih besar dibanding pemakai air lainnya.
2.5.2 Potensi Air Tanah
Pada dasarnya potensi air tanah sangat tergantung dari kondisi geologi
terutama yang berkaitan dengan konfigurasi akuifer, struktur geologi,
geomorfologi dan curah hujan. Dari jenis dan sebaran batuan berikut struktur
geologi dapat diketahui jenis dan sebaran akuifer yang ada walaupun demikian
tidak semua batuan berfungsi sebagai akuifer. Pada zona tidak jenuh air berpori-
pori terisi oleh air dan sebagian lagi terisi sebagai air tanah. Air yang terdapat
pada zona ini tidak termasuk dalam klasifikasi air tanah. Sebaliknya pada zona
jenuh air semua pori-pori terisi oleh air dan air yang berada pada zona inilah yang
disebut sebagai air tanah. Batas kedua zona tersebut adalah suatu bidang yang
disebut sebagai muka air tanah (water tabel). (Sumber: Redana,I W.(2014). Air
Tanah. Udayana University Press)
Keterpadatan air tanah pada suatu daerah ditentukan oleh beberapa faktor
yaitu iklim/musim (banyak hujan dan evapotraspirasi) yang diantaranya :
a. Kondisi Penutup Lahan (Land Cover )
31
b. Kondisi Geomorfologi
c. Kondisi Geologi
d. Aktivitas Manusia
Menurut Suyono (1995) sebagian besar air tanah berasal dari air hujan yang
meresap masuk kedalam tanah, air tanah tersebut disebut air meteorik. Selain air
meteoric ada air lain yaitu air JuvenileWater yang dapat diklasifikasikan menurut
asalnya yaitu magnetic water, volkanik water yang biasanya panas atau hangat
dan mempunyai kandungan sukfur yang tinggi dan cosmic berasal dari ruang
angkasa bersama dengan meteorit. Rejuvenate water adalah air yang berasal dari
proses geologi seperti kompaksi, metamorfosa dan sedimenasi ada dua jenis yaitu
Metamorf water dan Connate water. Connate water adalah air yang terperangkap
dalam endapan sewaktu terjadi proses pengendapan air biasanya payau sampai
asin.
2.5.2 Karakteristik Air Tanah
Sifat dan karakteristik akuifer memegang peranan penting dalam hal
keterpadatan serta dalam upaya untuk memanfaatkan sumberdaya air tanah
sehingga sifat dan karakteristik akuifer dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Porositas
Porositas merupakan semua lubang yang tidak terbatas ukurannya pada
suatu massa batuan yang kemungkinannya bisa terisi oleh air. Besaran
porositas dinyatakan sebagai rasio atau perbandingan antara seluruh
lubang (pori-pori batuan) dengan isi total batuan dalam persen.
Kapasitas lapisan pembawa air untuk menyimpan air tanah ditentukan
oleh porositas batuannya.Sedangkan besarnya pori-pori batuan
tergantung dari ukuran bentuk dan susunan fragmen batuan serta tingkat
pelarutan maupun retakan batuan.
2. Konduktifitas Hidrolik
Konduktifitas Hidrolik disebut juga sebagai permeabilitas (K=T/D)
adalah besarnya aliran air yang dapat disalurkan melewati satu satuan
penampang akuifer tegak lurus terhadap arah aliran air dalam satu satuan
landaian hidrolika. Dalam ilmu teknik terapan permeabilitas adalah
32
merupakan unit kecepatan dari kemampuan lapisan batuan untuk
meloloskan air. Dengan kata lain bahwa permeabilitas adalah parameter
hidrolika yang menyatakan ukuran jumlah air yang dapat diteruskan oleh
media porous persatuan luas penampang. Konduktivitas hidrolika
dipengaruhi oleh porositas, ukuran butir dan distribusinya. Satuannya
dinyatakan dalam cm3/detik atau m
3/hari.
3. Koefisien keterusan (Transmisivity = T)
Transmisivity adalah banyak air yang dapat mengalir melalui suatu
lubang vertikal akuifernya dan selebar satu unit panjang dengan landaian
hidrolika satu unit dimana satuannya adalah m2/jam atau m
2/hari
.Secara
matematis dirumuskan sebagai berikut T = K. D. pemompaan air tanah
dari akuifer yang mempunyai nilai T besar menyebabkan sifat depresi
air tanah dangkal tetapi rediusnya luas sedangkan sebaliknya apabila T
kecil maka depresi air tanah relative lebih dalam namun radiusnya
sempit.
4. Koofisien Daya Simpan Air (storativity = S = Qs/A.D)
Storativity adalah volum air yang dapat disimpan atau dapat dilepaskan
oleh suatu akuifer setiap satu satuan luas akuifer pada satu satuan
perubahan kedudukan muka air tanah atau bidang piezometrik.Nilai
kisaran Storativity antara 10-5
10-3
.nilai S pada akuifer bebas berbeda
dengan nilai pada akuifer tertekan sedangkan pada leakageaquifer tidak
mempunyai dimensi. Pada akuifer bebas batasan hasil jenis (Specific
yield) sama dengan koefisien simpanan.
5. Hasil Jenis
Hasil jenis merupakan koefisien daya simpan air pada akuifer bebas
yang mempunyai nilai berkisar anatara 10-1
sampai dengan 10-2
dirumuskan sebagai :
a = Sy + Sr
Dimana : a = Porositas
Sy = Spesific yield
Sr = Specific retention
6. Ketebalan Akuifer
33
Ketebalan akuifer merupakan jarak tegak lurus antara bidang yang
menjadi batas atas dan bawah dari suatu lapisan batuan yang
mengandung air tanah. Ketebalan akuifer dapat ditentukan dari berbagai
pengamatan geologi serta penelitian geofisika atau dengan kegiatan
pengeboran.
2.5.3 Penyebaran Air Tanah
Pada dasarnya potensi air tanah sangat tergantung dari kondisi geologi
terutama yang berkaitan dengan konfigurasi akuifer, struktur geologi,
geomorfologi dan curah hujan.Dari jenis dan sebaran batuan berikut struktur
geologi dapat diketahui jenis dan sebaran akuifer yang ada walaupun demikian
tidak semua batuan berfungsi sebagai akuifer. (Sumber: Redana,I W.(2014). Air
Tanah. Udayana University Press)
Pada zona tidak jenuh air berpori-pori terisi oleh air dan sebagian lagi terisi
sebagai air tanah.Air yang terdapat pada zona ini tidak termasuk dalam klasifikasi
air tanah.Sebaliknya pada zona jenuh air semua pori-pori terisi oleh air dan air
yang berada pada zona inilah yang disebut sebagai air tanah.Batas kedua zona
tersebut adalah suatu bidang yang disebut sebagai muka air tanah.Keterpadatan
air tanah pada suatu daerah ditentukan oleh beberapa faktor yaitu iklim/musim
(banyak hujan dan evapotraspirasi)
a. Kondisi Penutup Lahan (Land Cover )
b. Kondisi Geomorfologi
c. Kondisi Geologi
d. Aktivitas Manusia
Sebagian besar air tanah berasal dari air hujan yang meresap masuk kedalam
tanah, air tanah tersebut disebut air meteorik. Selain air meteoric ada air lain yaitu
air Juvenile Water yang dapat diklasifikasikan menurut asalnya yaitu magnetic
water, volkanik water yang biasanya panas atau hangat dan mempunyai
kandungan sukfur yang tinggi dan cosmic berasal dari ruang angkasa bersama
dengan meteorit.
34
Rejuvenate water adalah air yang berasal dari proses geologi seperti
kompaksi, metamorfosa dan sedimenasi ada dua jenis yaitu Metamorf water dan
Connate water. Connate water adalah air yang terperangkap dalam endapan
sewaktu terjadi proses pengendapan (air biasanya payau sampai asin), (Suyono,
1995). Sifat dan prilaku batuan terhadap air tanah terutama sifat fisik, struktur dan
tekstur maka batuan dapat dibedakan kedalam 4 (empat) macam : (Sumber:
Redana,I W.(2014). Air Tanah. Udayana University Press)
a. Akuifer adalah lapisan batuan yang mempunyai susunan sedemikian rupa
sehingga dapat meyimpan dan mengalirkan air tanah yang cukup berarti
seperti batu pasir, dan batugamping.
b. Akuiklud adalah lapisan batuan yang dapat meyimpan air akan tetapi
tidak dapat mengalirkan air tanah dalam jumlah yang cukup berarti
seperti lempung, shale, tuf halus.
c. Akuitar adalah lapisan batuan yang dapat menyimpan air tetapi hanya
dapat mengalirkan air tanah dalam jumlah yang sangat terbatas seperti
basal scoria, serpih, napal, dan batu lempung.
d. Akuiflug adalah lapisan batuan yang tidak dapat menyimpan dan
mengalirkan air tanah seperti batuan beku dan batuan metamorf dan
kalaupun ada air pada lapisan batuan tersebut hanya terdapat pada kekar
atau rekahan batuan saja.
Apabila ditinjau dari sifat dan stratigrafi batuan di alam maka lapisan
akuifer dapat dibedakan, antara lain :
a. Unconfined akuifer (Akuifer bebas) adalah suatu akuifer dimana muka air
tanah merupakan bidang batas sebelah atas dari zona jenuh air. Air tanah
yang terdapat pada lapisan akuifer ini disebut air tanah tidak tertekan
dimana muka air tanahnya disebut muka air tanah pheartik.
b. Confined akuifer (akuifer tertekan) adalah suatu akuifer dimana air
tanahnya terletak dibawah lapisan kedap air dan mempunyai tekanan lebih
besar dari pada tekanan atmosfer. Air tanah ini dibatasi oleh lapisan kedap
air pada bagian atas maupun bagian bawahnya. Muka air tanah artesis oleh
karena dilakukan pemboran maka muka air tanah akan bergerak naik ke
35
atas mendekati permukaan tanah atau memancar sampai pada keadaan
tertentu.
c. Leakage akuifer (semi confined akuifer) adalah suatu lapisan akuifer
dimana air tanahnya terletak pada suatu lapisan yang bersifat setengah
kedap air dan posisi batuan akuifernya terletak antara akuifer bebas dan
akuifer tertekan
d. Ferced aquifer (akuifer menggantung) adalah akuifer dimana massa air
tanahnya terpisah dari air tanah induk oleh lapisan yang relatife kedap air
yang tidak begitu luas dan terletak pada zona tidak jenuh air.
2.5.4 Cekungan Air Tanah Negara
Cekungan air tanah (CAT) Negara berada di sebelah barat Provinsi Bali
yang terletak pada Kabupaten Jembrana dan sebagian kecil terletak di Kabupaten
Tabanan dan Kabupaten Buleleng dengan luas sekitar 436,3 Km2. Cekungan ini
memiliki potensi air tanah dangkal pada akifer tak tertekan sekitar 73 juta
m3/tahun dan potensi air tanah dalam pada akuifer tertekan sekitar 4 juta
m3/tahun, dengan curah hujan antara 1.000 – 3.000 mm/tahun. Cekungan ini
mempunyai litologi utama yang berfungsi sebagai akuifer berupa Aluvium
Endapan Sungai dan Pantai yang terdiri dari kerakal, kerikil, dan pasir dengan
kelulusan sedang-tinggi; serta Formasi Palasari yang terdiri dari konglomerat,
batupasir, dan batugamping terumbu, dengan kelulusan umumnya sedang. Hasil
pengamatan dari data pemboran yang tersebar di CAT Negara, diketahui bahwa
litologi yang bertindak sebagai akuifer utama di cekungan ini berupa pasir,
kerikil, dan batugamping, dengan kedalaman antara 18 - 126 m bmt. Akuifer
tersebut dialasi oleh lapisan lanau atau konglomerat di bagian bawahnya, serta
lempung, lanau, atau tuf sebagai lapisan penutup. ( Bag. Pro. PAT.Bali, 2014 )
2.6 Struktur Geoteknik
Kabupaten Jembrana memiliki jenis tanah seperti : Tanah Latosol Coklat
dan Litosol (Inceptisol), Tanah Alluvial coklat kelabu, Tanah Mediretan coklat,
Tanah Regosol coklat kelabu dan tanah Alluvial hidromorf. Masing-masing jenis
tanah tersebut diatas mempunyai tekstur yang berbeda beda. umumnya tekstur
36
wilayah di kabupaten Jembrana tergolong tektur halus (kandungan liat sangat
tinggi). Sedangkan tekstur kasar (pasir dan lempung berpasir) merupakan tekstur
tanah yang terdapat di sepanjang pantai dari wilayah kabupaten Jembrana.
Berdasarkan data peta geologi Kabupaten Jembrana dapat diketahui bahwa
wilayah Kabupaten Jembrana terdiri dari lima jenis batuan yaitu (Buku profil
Kabupaten Jembrana, 2013):
a) Formasi Gamping Agung
b) Batuan Gunung Api Jembrana
c) Formasi Palasari Formasi
d) Alluvium Formasi Sorga
2.6.1 Fisiografi
Secara fisiografi pulau Bali merupakan pulau paling barat dari deretan
kepulauan Nusa Tenggara dan hanya dapat dibedakan menjadi dua bagian utara
dan bagian selatan. Menurut Van Bemmelen (1919) bagian selatan merupakan
Zone Pegunungan Selatan disusun oleh batu gamping berumur neogen tua, dan
Bagian Utara merupakan Zone depresi dijumpai gunung api muda berumur
kwarter.Rangkaian kepulauan sepanjang 2000 km disebelah Timur Pulau Jawa
ini. Menurut Hamilton ( 1979 ) adalah merupakan suatu sistem yang disebut
Busur Banda. Deretan kepulauan vulkanis ini mempunyai bentuk melengkung dan
berakhir disekitar Laut Banda Maluku. Kegiatan vulkanis atau aktivitas gunung
api tersebut menyebabkan terbentuknya lapisan tebal batuan gunung api,
sebagaimana batuan penyusun Pulau Bali.
Bali dikelilingi oleh laut, dibagian utara Pulau Bali merupakan paparan laut
dangkal dan dibagian selatan terletak Samudera Indonesia yang merupakan
cekungan laut dalam.
2.6.2 Geomorfologi Regional
Geomorfologi Regional Pulau Bali secara umum dapat dikelompokkan
menjadi 4 satuan Geomorfologi, yaitu (Buku profil Kabupaten Jembrana, 2013) :
a. Satuan Geomorfologi Dataran Aluvial Utara
37
Satuan Geomorfologi Dataran Aluvial Utara merupakan pendataran
pesisir pantai utara Pulau Bali, dengan penyebaran yang sempit
memanjang mulai dari Gilimanuk hingga sampai ke daerah Kubu di
bagian Timur Pulau Bali. Batuan Penyusun umumnya endapan alluvium,
endapan pantai dan endapan lahar Gunug Agung.
b. Satuan Geomorfologi Gunung api Bali Tengah
Satuan Gunung Api Bali Tengah merupakan jajaran vulkanik berelief
tinggi dan tajam, mulai Barat ke Timur terdiri dari Gunung Jembrana,
Gunung Batukaru, Gunung Batur, Gunung Agung dan Gunung Seraya.
Sungai-sungai umumnya membentuk huruf “V‟ menunjukkan stadia
sungai masih muda.Batuan penyusun umunya lava, breksi dan Tufa
berlapis yang berasal dari gunung tersebut diatas.
c. Satuan Geomorfologi Dataran Sedimen Selatan
Satuan Geomorfologi Dataran Sedimen Selatan tersebar dari kaki
pegunungan Bali- Tengah sampai ke Pantai – Selatan berbatasan
langsung dengan perbukitan karst.Dari arah barat ke timur umumnya
tersebar di sekitar pantai, pendataran ini merupakan pendataran sediment
klasik dan gamping berumurkwarter yang miring secara monoklin kea rah
Barat Daya sampai Selatan elevasi rendah paling tinggi 50 meter. Sungai-
sungai yang mengalir umumnya menampakkan pola “ Dendrito – Paralel
“ serta bermeander dengan endapan alluvial halus sepanjang tepiannya.
d. Satuan Geomorfologi Karst
Satuan geomorfologi karst yang merupakan cirri khas suatu daerah
batugamping terdapat disepanjang bukit di bagian Selatan Pulau Bali dan
Pulau-pulau lain di Selatan pulau Bali, yaitu Pulau Nusa Penida dan
sekitarnya. Secara umum seluruh pulau-pulau tersebut mempunyai
Geomorfologi karst, karena batuan pembentuknya sama yaitu batu
gamping.
2.6.3 Stratigrafi Regional
Secara umum stratigrafi regional Pulau Bali didasarkan pada peta geologi
yang disusun oleh MM.Purbo Hadiwijoyo (1996) merupakan hasil kompilasi dari
38
beberapa peneliti. Urutan stratigrafi daerah pulau Bali disusun dari tua ke muda
sebagai berikut:
a) Batuan berumur Miosen Tengah yang tersingkap yaitu: Formasi Ulakan
(Mu) yang berumur Miosen Tengah, yang terdiri atas batuan lava bantal
dan breksi basalt dengan sisipan bersifat gamping. Pada sejumlah puncak,
diatas batuan volkanik itu terdapat batuan karbonat, dimulai dari bawah
dengan batuan lempung-napalan dan teratasnya gamping.
b) Diatas formasi Ulakan terdapat formasi Sorga (Ms) yang terdiri atas
tufanapal dan batupasir. Singkapan yang cukup luas terdapat dibagian
tengah Daerah Aliran Sungai Sirga. Batuan umumnya miring kearah
selatan dan sedikit tenggara ( 1700 – 190
0 ) dengan kemiringan sedang
hingga cukup curam (200 - 50
0). Kandungan fosil banyak mirip dengan
yang terdapat pada formasi Ulakan, sehingga umurnya diperkirakan
Miosen Tengah.
c) Diatas formasi Sorga terdapat formasi Selatan (Msl) yang terutama
tersusun oleh batu gamping, yang berumur Miosen-Pliosen. Formasi ini
menempati Semenanjung Selatan. Formasi ini menmpati Semenanjung
Selatan, yaitu Jazirah bukit dan Pulau Nusa Penida sehingga perlapisan
yang jelas tidak tampak.
d) Formasi lainnya digolongkan dalam Batuan Gunung api Pulaki (Pp),
yakni sekelompok batuan beku yang umumnya bersifat basal yang terdiri
atas lava dan breksi. Sebarannya terbatas didekat Pulaki dibagian Barat
laut Pulau Bali. Di daerah ini terdapat sejumlah kelurusan (lineament)
yang berarah barat laut dan dapat dikenali dalam potret udara setidaknya
sebagian, dapat dihubungkan dengan adanya proses pensesaran.
e) Formasi Prapat Agung (Ppa) yang terletak diatas Batuan Gunungapi
Pulaki tersusun oleh batugamping, batupasir gampingan dan napal.
Formasi ini berumur Pliosen Bawah.
39
Tabel 2.2 Stratigrafi Pulau bali
KALA GEOLOGI FORMASI
Kwarter Endapan alluvium, terutama disepanjang pantai,
ditepi danau Buyan, Bratan, dan danau Batur
Batuan Gunung Api dari kerucut Subresen G,
Pohen, G. Sangayang, G. Lesong, lava dari G.
Pawon, batuan dari G. Api Batukaru, batuan G.
api G.Agung terdiri dari lava, lahar dan breksi
volkanik, batuan G.Api G.Batur sekarang, Tufa
dan endapan lahar dari Batur, Tufa dan Endapan
lahar dari Buyan-Bratan
Kwarter Bawah Formasi Palasari, konglemerat, batupasir, batu
gamping terumbu.
Batuan G. Api G. Seraya, Batuan G. Api Buyan-
Bratan dan batur Purba.Batuan G.Api Jembrana,
lava, breksi, tufa, dari G. Kelatakan, G. Merbuk,
G. Patas dan Batuan yang tergabung.
Ketidak Selarasan
Pliosen Formasi Asah, lava breksi, tufa batuapung dengan
isian rekahan bersifat gampingan.
Formasi Prapat Agung, batu gamping, batu pasir
gampingan, napal.
Miosen-Pliosen Batuan Gunung api Pulaki, Lava, Breksi.
Miosen Tengah - Atas Formasi Selatan: Terutama batu gamping
Miosen Bawah - Atas Formasi Sorga: Tufa, napal dan batu pasir
Formasi Ulakan: Breksi G. Api, lava, tufa dengan
sisipan batuan gamping, dengan pendukung
batuan karbonat
Sumber : Purbohadiwidjojo (1996)
40
2.6.4 Satuan Batuan Daerah Penyelidikan
Di daerah penyelidikan terdapat tiga kelompok satuan batuan /endapan
Kuarter yaitu : Formasi Lava Gunung Pawon ( Qvlp ), Formasi Batuan
Gunung Agung ( Qhva ), Batuan Gunung Api kelompok Buyan , Beratan dan
Batur dan Satuan Batuan Gunung Api Seraya ( Qpvs ), serta Aluvium ( Qa ).
Urutan-urutan lapisan batuan tersebut dari yang berumur tua hingga muda
menurut Purbo Hadiwijoyo, dkk ( 1996). Sebelah utara daerah penyelidikan
merupakan garis pantai yang membentang dari Desa Kubu sampai Desa
Sukadana yang termasuk satuan batuan Gunung Api Agung (Qhva) yang
terdiri dari batuan Aglomerat, tuf, lava, ignimbrite dan lahar sebagai hasil
kegiatan Gunung agung yang masih aktif,. Sedangkan sebelah selatan daerah
penyelidikan termasuk formasi Buyan Bratan dan Batur yang terdiri dari tuf
dan lahar.
Satuan batuan Gunung Api Agung menutupi batuan yang lebih tua
dibwahnya yang merupakan satuan batuan Gunung api Kelompok Buyan-
Bratan dan Baturyang berumur Kuarter plistosen.