V = Q/A Q = - K dh/dl, aliran melalui media porus

Bahan Ajar Hidrologi Dasar (GEF 1301

Airtanah

4.1. PendahuluanAirtanah (groundwater) adalah air yang bergerak dan berada di bawah

permukaan tanah di dalam zona jenuh (saturation zone) dimana tekanan hidrostatiknya

sama atau lebih besar dari tekanan atmosfer. Vadose water adalah air yang terdapat

pada zone aerasi. Zonasi vertikal air yang berada di bawah permukaan tanah disajikan

pada Gambar 4.1. Kandungan airtanah suatu daerah dapat dipengaruhi oleh :

a. Iklim/musim

b. Imbuh air (water recharge)

c. Kondisi geomorfologi

d. Kondisi geologi (macam batuan dan setiap batuan)

e. Aktivitas manusia

f. Vegetasi

Sebagian besar airtanah berasal dari air hujan yang meresap masuk ke dalam

tanah, airtanah tersebut disebut air meteorik. Selain air meteorik ada air lain yaitu

juvenile water (merupakan air yang baru), dapat diklasifikasikan menurut asalnya yaitu

magnetic water, volcanic water yang biasanya pangs atau hangat dan mempunyai

kandungan sulfur yang tinggi dan cosmic water (berasal dari ruang angkasa bersama

dengan meteorit).

Rejuvenad water adalah air yang berasal dari proses geologi seperti kompaksi,

metamorfosa dan sedimentasi. Selain itu, ada dua jenis airtanah yaitu metamorphic

water dan connater water yaitu air yang terperangkap dalam formasi batuan sewaktu

terjadi proses pengendapan (air ini biasanya berasa payau sampai asin).

BAB IV.AIRTANAH


Airtanah






a. Iklim/musim





f. Vegetasi






dengan meteorit).





BAB IV.AIRTANAH


Airtanah






a. Iklim/musim





f. Vegetasi






dengan meteorit).





BAB IV.AIRTANAH


Airtanah

Gambar 4.1. Bagian-bagian Air Dibawah Permukaan Tanah (Todd, 1959)

4.2. Sifat Batuan Terhadap AirtanahBerdasarkan kemampuan batuan menyimpan dan meloloskan air, batuan dapat

dibedakan menjadi

a. Akuifer (aquifer)

Akuifer adalah lapisan pembawa air, lapisan batuan in mempunyai susunan

sedemikian rupa, sehingga dapat menyimpan dan mengalirkan air dalam jumlah yang

cukup berarti di bawah kondisi lapang. Batuan dari akuifer ini bersifat permeabel,

contoh batuan permeabel adalah pasir, kerikil, batupasir yang retak-retak dan batu

gamping yang berlubang-lubang.

b. Akuiklud (aquiclude)

Akuiklud adalah lapisan batuan yang dapat menyimpan air, tetapi tidak dapat

meloloskan air dalam jumlah yang berarti. Contoh : lempung, shale, tuf halus, silt.

c. Akuitar (aquitard)

Akuitar adalah lapisan atau formasi batuan yang dapat menyimpan air tetapi

hanya dapat meloloskan air dalam jumlah terbatas.

d. Akuifug (aquifuge)

Akuifug adalah lapisan atau formasi batuan yang tidak dapat menyimpan

dan meloloskan air. Contoh : granit dan batuan yang kompak dan padat.


Airtanah



dibedakan menjadi

















Airtanah



dibedakan menjadi

















Airtanah

Tipe-tipe akuiferAkuifer dapat dibedakan menjadi beberapa tipe yaitu :

unconfined aquifer ( akuifer bebas atau water table aquifer)

semi unconfined aquifer

semi confined aquifer

confined aquifer

perched aquifer (akuifer menggantung/bertengger)

Gambar 4.2. menunjukkan beberapa tipe akuifer atas dasar sifat lapisan

batuan pembatasnya. Akuifer bebas adalah akuifer yang bagian bawahnya dibatasi

oleh lapisan oleh kedap air (impermeabel atau impervious) dan bagian atas dibatasi

oleh muka airtanah airtanah. Permukaan airtanah dari akuifer ini disebut permukaan

phreatic atau water table. Akuifer tertekan (confined aquifer) adalah akuifer yang

bagian atas dan bawahnya dibatasi oleh lapisan kedap air dan mempunyai tekanan

hidrostatik yang lebih besar dari tekanan atmosfer. Sumur dibuat pada akuifer ini

bersifat artesis (air sumur ada yang keluar sendiri atau flowing well) dan ada yang tidak

sampai mengalir keluar. Gambar 4.3. menunjukkan macam-macam akuifer.

Krusseman (1991) menjelaskan mengenai akuifer yang kompleks dan terdiri dari

perlapisan batuan yang berbeda sifat terhadap air (permeabel, semi kedap air (bocor)

dan kedap air, sehingga secara keseluruhan disebut multi- layered leaky aquifer) .

Gambar 4.2. Penampang Geologi dan Tipe Akuifernya (Todd, 1959)


Airtanah





confined aquifer
















Airtanah





confined aquifer
















Airtanah

Gambar 4.3. Akuifer Bocor dan akuifer berlapis (Krusseman, 1991)

Kondisi airtanah di suatu daerah dapat diperkirakan berdasarkan tipe batuan,

pelapisan/stratigrafi batuan, satuan geomorfologi dan curah hujan. Batuan sedimen

yang belum mengalami konsolidasi atau unconsilodated seperti pasir, pada topografi

datar biasanya mempunyai cadangan airtanah tinggi. Struktur volkan muda (seperti

gunungapi Merapi, Kelud, dll) yang materialnya pada umumnya masih unconsolidated

atau belum mengalami pelapukan lanjut dan topografinya bervariasi dari curam sampai

datar mempunyai kondisi airtanah yang bervariasi. Pada bagian puncak (cone dan

volcanic slope), tidak dijumpai airtanah, pada satuan geomorfologi dibawahnya baru

dijumpai airtanah. Secara umum, fisiografi gunungapi dapat dibedakan menjadi

(Gambar 4. 4):

1) volcanic cone

2) volcanic slope

3) volcanic foot

4) fluvio volcanic foot plain

5) fluvio volcanic plain


Airtanah











(Gambar 4. 4):

1) volcanic cone

2) volcanic slope

3) volcanic foot




Airtanah











(Gambar 4. 4):

1) volcanic cone

2) volcanic slope

3) volcanic foot




Airtanah

Gambar 4.4. Pembagian fisiografi suatu gunungapi.

Pada struktur volkan muda juga dijumpai beberapa sabuk mataair (spring belt)

pada setiap perubahan satuan geomorfologi gunungapi. Wilayah yang berbatuan beku

seperti lava sedimen yang consolidated (breksi) dan metamorfik tidak mempunyai

potensi airtanah, kalau ada airtanah biasanya bersifat lokal. Di wilayah ini banyak

dijumpai mata air yang berasal dari retakan batuan (fracture), Joint dan patahan. Batu

gamping seperti yang banyak terdapat di zone selatan pulau Jawa mempunyai akuifer

namun keberadaan airnya sulit dilacak. Namun demikian tidak berarti bahwa daerah

batu gamping tidak ada airnya, air banyak dijumpai pada Iubang-lubang sekunder hasil

pelarutan dan keberadaannya sukar dilacak.

Keterdapatan airtanah di suatu daerah ditentukan oleh faktor- faktor curah

hujan, evapotranspirasi, topografi, batuan dan kedudukan/struktur perlapisan batuan,

vegetasi, dan morfologi daerahnya. Berdasarkan atas faktor tersebut di atas, maka

suatu daerah dapat dibedakan menjadi beberapa wilayah satuan airtanah. Menurut

Badrudin Machbub (1984) Indonesia dapat dibedakan menjadi lima kawasan satuan

airtanah yaitu :

1. Kawasan yang terdiri atas batuan berumur Pre-Tersier dan Tersier terdiri dari

sedimen yang berliat kuat dan batuan kristalin. Pada daerah ini potensi airtanah

umumnya rendah karena sifat batuan dengan permeabilitas yang rendah.

2. Beberapa cekungan sedimen di Indonesia mengandung airtanah disamping

minyak bumi. Air itu terperangkap selama proses sedimentasi dan pemadatan

sedimen. Jenis ini merupakan air fosil atau connate water yang merupakan

sumberdaya yang tidak terbarukan dan dapat habis setelah ditambang.

3. Di daerah yang dibentuk oleh satuan batugamping, sering dan bahkan sama sekali

tidak dijumpai air permukaan. Batugamping mempunyai porositas sekunder

sehingga secara setempat dapat menghasilkan air dalam jumlah besar, Contoh :


Airtanah
















airtanah yaitu :












Airtanah
















airtanah yaitu :












Airtanah

kawasan batugamping (karst) adalah Gunungkidul, Gombong, dan Maros

4. Disekeliling lereng gunungapi yang tersebar luas di Indonesia dapat dijumpai

cadangan airtanah yang sangat kaya. Daerah gunungapi biasa mempunyai curah

hujan tinggi dan batuannya mempunyai permeabilitas tinggi. Lereng gunungapi

dengan permeabilitas batuan yang tinggi sebagai daerah imbuh air untuk daerah

di bawahnya. Pada teluk lereng (break of slope) sering muncul mata air, lebih

kearah lereng bawah pada topgrafi yang mulai datar dijumpai akuifer yang sangat

produktif.

5. Kawasan airtanah pada batuan dataran aluvial yang tersebar di Indonesia.

Kawasan ini terdiri dari sedimen klastik dataran pantai maupun cekungan antara

pegunungan berumur kuarter.

Selanjutnya, Tabel 4.1. mendeskripsikan lokasi-lokasi menurut distribusi

sumberdaya airtanahnya

Kondisi airtanah di Daerah Istimewa Yogyakarta pernah diteliti oleh MacDonald

& Partners (1984) bekerjasama dengan Departemen Pekerjaan Umum. Hasil

penelitiannya adalah bahwa airtanah di Daerah Istimewa Yogyakarta dapat

dikelompokkan menjadi beberapa satuan airtanah seperti dalam Tabel 4.2. dan

Gambar 4.5. Airtanah potensial dijumpai di satuan Gunungapi Merapi dan airtanah

potensi rendah dijumpai di Pegunungan Kulon Progo dan Pegununungan Baturagung.

Sementara Gambar 4.6. menunjukkan konsep akuifer di bentang lahan hasil pelarutan

(solusional).


Airtanah

Tabel 4.1. Sumberdaya Airtanah Menurut lokasi/Cekungan

No Daerah Provinsi AirtanahPotensi

Airtanah104m3/ha

No Daerah ProvinsiAirtanah

PotensiAirtanah

104m3/ha

CEKUNGAN INFTRAMONTAN DATARAN PANTAI1. Bandung 215,9 16 Cilegon 27/02. Garut 7,9 17 Serang-Tenggerang 43,03. Ponorogo-Madiun 456,4 18 Jakarta 115,34. Kediri-Nganjuk 543,6 19 Karawang-Indramayu 107,75. Bondowoso 29,3 20 Tegal-Pekalongan 89,96. Lumajang-Jember 64,7 21 Kendel 21,4

22 Semarang 28,8LERENG GUNUNGAPI 23 Demak-Pati 25,2

7. Purwokerto 18,6 24 Cilacap 16,28. Surakarta-Sragen 58,1 25 Kebumen-Purworejo 15,69. Yogyakarta (U) 22,5 26 Jombanq-Mojokerto 28,810 Probolin ggo-Pacitan 32,3 27 Banda Aceh 7,711 Situbondo-Asembagus 21,4 28 Medan-Tebing Tinggi 146,612 Banyuwangi 35,1 29 Padang 15,313 Teluk - G. Sugih 43,0 30 Palangkaraya 2,5

31 Sidenreng-Rappang 16,2SEDIMEN TERSIER 32 Aroki 14,0

14 Banjarbaru-Martapura 3,615 Rantau-Barabai 6,8

Sumber : sokadri, 1983

Keterangan : (u) (Unconfined Artesis)

Tabel 4.2. Satuan Airtanah di DIY

Unit Fisiografi Akuifer KeteranganGumuk Pasir Akuifer kecil Konduktivitas hidrolik besarGunungapi Merapi Muda Akuifer besar Akuifer berlapis, sebagian semi

tertekan

Gunungapi Merapi Tua Akuifer jelekWates,SentoloJonggarangan

Akuifer jelekAkuifer kecilAkuifer jelek

Akuifer berlapis Batu gampingberlapis Batu gamping dan batupasir

Andesit TuaNanggulanKepekWonosari

Akuifer jelekNon akuiferNon akuiferAkuifer besar

Oyo danSambipitu

Akuifer jelek

NglangranSemilirButakKebo

Non akuifer

Sumber : (MacDonald & Partners, 1984)


Airtanah

Gambar 4.5. Konsep Akuifer di Daerah Wates dan Bantul Selatan (MacDonald &

Partners ,1984)

Gambar 4.6. Pengaruh Retakan dan Solusi Batuan Sedimen Pada Pemunculan

Mataair (Todd, 19


Airtanah


Partners ,1984)


Mataair (Todd, 19


Airtanah


Partners ,1984)


Mataair (Todd, 19


Airtanah

4.3. Permukaan Airtanah dan FluktuasiPermukaan airtanah dari unconfined aquifer disebut muka freatik (pheratic

surface) atau water table, sedang untuk confined aquifer disebut piezometric surface

(bersifat imajiner). Muka airtanah berfluktuasi tergantung dari pengaruh luar seperti

tekanan udara, gempa bumi, pasang surut, perubahan recharge (input air), perubahan

discharge (output air, dapat akibat pemompaan airtanah). Selanjutnya, perubahan

simpanan (storage) airtanah adalah hasil dari perbedaan antara recharge dan

discharge.

Variasi Musim dan Sekular

Variasi sekular dari permukaan airtanah adalah fluktuasi permukaan airtanah

dalam kurun waktu cukup panjang beberapa tahun. Sekular variasi ini disebabkan

karena variasi ikiim terutama disebabkan oleh variasi curah hujan. Sedang variasi

musiman adalah fluktuasi permukaan tanah dalam kurun waktu satu tahun, variasi

musim hubungannya erat dengan variasi musim (musim hujan dan kemarau). Fluktuasi

airtanah dapat diamati melalui pengamatan permukaan air sumur. Data fluktuasi ini

dapat digunakan untuk menetapkan hasil yang aman.

Akuifer dengan recharge (input) yang besar dan tetap biasanya mempunyai

fluktuasi rendah dan daerah dengan recharge tidak tetap biasanya mempunyai

fluktuasi besar. Gambar 4.7 menunjukkan grafik fluktuasi airtanah untuk akuifer dan

lingkungan yang berbeda, sumur Balong (No. 3) berada di satuan Gunungapi Merapi

sedang sumur

Karangjati berada di Perbukitan Sentolo. Fluktuasi Muka Freatik Harian

Untuk akuifer unconfined, maka freatik dapat mengalami fluktuasi harian.

Fluktuasi ini disebabkan oleh adanya perbedaan evapotranspirasi pada wakktu malam

dan slang (evapotranspirasi pada waktu malam lebih besar dari pada slang hari).

Gambar 4.8 menunjukkan fluktuasi muka freatik harian. Fluktuasi ini sangat nyata

apabila diamati pada waktu musim kemarau (input hujan tidak ada), sehingga datanya

dapat dipakai untuk menghitung evapotranspirasi bila diketahui nilai spesifik yield

akuifernya.


Airtanah

Gambar 4.7. Fluktuasi Muka airtanah Freatik pada dua formasi yang berbeda

(MacDonald & Partners ,1984)


Airtanah




Airtanah




Airtanah

Gambar 4.8. Fluktuasi Muka Freatik Harlan (Todd, 1959)

Qet = Sy (24 h ± S)

Qet = Evapotranspirasi dari airtanah (mm/hari)

Sy = Specific yield (hasil jenis)

h dan s = lihat dalam Gambar

Selanjutnya, nilai Sy dapat diperkirakan dengan menggunakan tabel dan

contoh material untuk mengetahui macam materialnya. Tabel 4.3. Menunjukkan nilai

specific yield pada berbagai macam material.


Airtanah

Tabel 4.3. Specific Yield dalam persen (Fetter, 1988)

4.4. Penurunan Permukaan AirtanahAkibat dari pemakaian (pemompaan) airtanah yang berlebihan atau melebihi

hasil aman-nya (safe yield), permukaan airtanah dapat mengalami penurunan. Oleh

karena itu pembuatan sumur bor harus mempertimbangkan pengaruh pemompaan

agar tidak terjadi dampak negatif (sebagai contoh : intrusi air laut pada akuifer pantai

dan penurunan muka tanah/land subsidence).

Gambar 4.9 menunjukkan penampang sumur pada unconfined aquifer, sebagai

akibat adanya pemompaan dengan debit Q sehingga terjadi depresi muka freatik .

Seberapa jauh jari-jari Iingkaran pengaruh akibat pemompaan (Ro) dapat dihitung

dengan menggunakan rumus sebagai berikut : (Todd, 1959).

h20— h2

w

Q= K ---------------------------------

Inro/rw

Keterangan :Q = debit pemompaan m3/hari (pada akondisi aliran tetap atau steady flow)

K = koefisien permeabilitas m3/hari/m2

ho = jarak muka freatik awal sampai pada lapisan kedap air (meter)

hw= jarak muka freatik dalam sumur sampai pada lapisan kedap air (meter)

rw = jari-jari sumur (meter)

ro = jari-jari Iingkaran pengaruh (meter)


Airtanah











h20— h2

w

Q= K ---------------------------------

Inro/rw








Airtanah











h20— h2

w

Q= K ---------------------------------

Inro/rw








Airtanah

Gambar 4.9. Aliran pada sumur Unconfined Aquifer (Todd, 1980)

Selanjutnya, nilai K/permeabilitas dapat diperoieh dengan cara melakukan uji

pemompaan (pimping test) dengan dua sumur (satu sumur untuk pompa dan satu

sumur untuk observasi penurunan muka freatik). Pemompaan dilakukan sampai

diperoleh keadaan yang steady yaitu debit (Q) tetap dan muka freatik tetap.

Rumusnya sebagai berikut :

h21-h2w

Q=1tK ------------------------------

In (ri / rw)

hl = jarak muka freatik sampai lapisan kedap air pada sumur 1 (sumur pengamatan)

dalam meter

rl = jarak sumur pompa dengan sumur pengamatan (sumur 1 dalam

meter)

Q In (r11 rw)

K= -----------------------------------

7C (h12 - hw2)


Airtanah







h21-h2w

Q=1tK ------------------------------

In (ri / rw)


dalam meter


meter)

Q In (r11 rw)

K= -----------------------------------

7C (h12 - hw2)


Airtanah







h21-h2w

Q=1tK ------------------------------

In (ri / rw)


dalam meter


meter)

Q In (r11 rw)

K= -----------------------------------

7C (h12 - hw2)


Airtanah

Selain uji pemompaan, nilai K dapat diperkirakan dengan menggunakan tabel,

setiap batuan mempunyai nilai K (label 4.4.); uji di laboratorium atas contoh material

akuifer; dan menggunakan pelacak (larutan penunjuk).

Tabel 4.4. Porositas dan Permeabilitas Batuan

(Seyhan, 1977)

Penentuan permeabilitas akuifer dapat dilakukan dengan menggunakan

larutan penunjuk. Bahan larutan penunjuk yang dapat digunakan adalah zat pewarna,

garam, dan radioaktif. Larutan penunjuk digunakan untuk menentukan kecepatan

aliran, sumur bagian hilir tempat mengamati larutan penunjuk (Gambar 4.10).

Dengan mengetahui gradient hidraulik dari muka freatik, kecepatan rata-rata

larutan penunjuk dan porositas material akuifer, maka permeabilitas dihitung dengan

menggunakan persama Darcy (Seyhan, 1977).

a (Vt) dh

K= -----------------------------

d1

Keterangan :

K = permeabilitas akuifer

Vt = kecepatan rata-rata larutan penunjuk

a = porositas material akuifer

dh/dI = gradient hydraulic muka freatik (beda tinggi muka freatik sumur hulu dengan

hilir per jarak sumur)


Airtanah





(Seyhan, 1977)








a (Vt) dh

K= -----------------------------

d1

Keterangan :







Airtanah





(Seyhan, 1977)








a (Vt) dh

K= -----------------------------

d1

Keterangan :







Airtanah

Gambar 4.10. Skema Sumur Percobaan Perhitungan Permeabilitas dengan Larutan

Penunjuk (Todd, 1980)

4.5. Aliran Airtanah dan DebitSebagai hasil dari proses diendapkan dan jenis materialnya, maka sistem

akuifer hampir tidak pernah seragam dalam ciri-ciri hidrauliknya. Proses aliran

airtanah merupakan suatu gerakan yang didorong oleh gaya berat dan ditahan oleh

gesekan pada medium porous. Persamaan dasar untuk menjelaskan aliran dan debit

airtanah adalah hukum Darcy dan hukum kontinuitas. Perlakuan matematis dari aliran

airtanah mempunyai asumsi-asumsi dan generalitasasi sebagai berikut (Dam, 1966

dan Seyhan, 1977) 1990).

1. Akuifer haruslah homogen dan isotrofik (permeabilitas dalam arah x, y, dan z

adalah sama).

2. Lapisan semi-tembus mempunyai ketahanan hidraulik yang seragam.

3. Koefisien permeabilitas mempunyai invarian waktu.

4. Transbilitas akuifer bebas adalah konstan.

5. Koefisien simpanan (storage coeffient) adalah konstan.

6. Pelepasan air dari simpanannya adalah seketika.

7. Mintakat kapiler diabaikan.


Airtanah









dan Seyhan, 1977) 1990).


adalah sama).








Airtanah









dan Seyhan, 1977) 1990).


adalah sama).








Airtanah

Arah Aliran AirtanahArah aliran airtanah untuk unconfined aquifer dapat ditentukan dengan metode

three point problem (Todd, 1959). Sehubungan dengan hak itu, diperlukan pengukuran

elevasi muka freatik dari 3 sumur yang diketahui posisinya secara tepat. Gambar 4.11

menunjukkan penentuan arah aliran airtanah dengan menggunakan 3 titik (three point

problem). Arah aliran airtanah dapat juga ditentukan melalui peta kontur muka freatik,

karena arah aliran airtanah akan memotong tegak lurus (90°) kontur airtanahnya

(Gambar 4.12)

Gambar 4.11 Penentuan Arah Aliran Airtanah dengan Three Point Problem (Todd,

1959)


Airtanah







(Gambar 4.12)


1959)


Airtanah







(Gambar 4.12)


1959)


Airtanah

Gambar 4.12 Kontour Muka Freatik atau Equipotential (ILRI, 1972)

Kecepatan Aliran AirtanahKecepatan aliran airtanah (V) dapat ditentukan dengan persamaan : (Seyhan, 1977)

V = Q/A

Q = - K dh/dl, aliran melalui media porus

Maka

1

V = ------------ (- K dh/dl)

a

Tanda (-) menyatakan bahwa aliran berada dalam arah bagian atas yang menurun


Airtanah



V = Q/A


Maka

1

V = ------------ (- K dh/dl)

a



Airtanah



V = Q/A


Maka

1

V = ------------ (- K dh/dl)

a



Airtanah

Keterangan :

Q = debit jenis (q = Q/A)

A = luas penampang

K = permeabilitas material akuifer

dh/dI = gradien hidraulic

a = porositas batuan

V = kecepatan aliran airtanah

Debit AliranDebit airtanah dapat diperkirakan dengan dua cara, yaitu :

(1). Rumus Q = TIL

Keterangan :Q = debit airtanah m3/hari) per satuan lebar L

T = transmisibilitas m2/hari

= KxD

D = tebal akuifer (m)

K = permeabilitas akuifer (m3/hari/m2)

I = dh/dI = gradient hidraulic

Gambar 4.13. Sketsa Ilustrasi Debit Aliran Airtanah per Satuan Lebar


Airtanah

Keterangan :


A = luas penampang






(1). Rumus Q = TIL



= KxD






Airtanah

Keterangan :


A = luas penampang






(1). Rumus Q = TIL



= KxD






Airtanah

(2) Analisis kontour muka airtanah (equipotential line). Untuk

menghitung debit airtanah menurut Todd (1959) sebagai berikut:

Mempertimbangkan arah aliran dalam Gambar 4.13, maka hydraulic gradient (1)

adalah :

i = dh/dl

dan aliran tetap dq antara dua jenis aliran airtanah adalah :

dq = K x dh /d1 x dm

Untuk satuan tebal. Untuk bujur sangkar dari jaringan aliran maka :

d1 = dm

sehingga :

dq = K dh

Untuk seluruh jaringan aliran, total beda tinggi yang dibatasi oleh garis aliran,

maka total aliran menjadi :

Kmh

Q = m dq = ---------------------

n

Gambar 4.15 Bagian dari Jaringan Aliran Orthogonal yang Dibentuk oleh Aliran dan

Kontour Muka Freatik (equipotential line) (Todd, 1980)


Airtanah




adalah :

i = dh/dl




d1 = dm

sehingga :

dq = K dh



Kmh

Q = m dq = ---------------------

n




Airtanah




adalah :

i = dh/dl




d1 = dm

sehingga :

dq = K dh



Kmh

Q = m dq = ---------------------

n




Airtanah

4.6. Geohidraulika akuifer

a. Koefisien simpanan (storage coefficient)

Koefisien simpanan diberi batasan sebagai volume air yang dilepaskan (atau

diambil) oleh akuifer ke dalam simpanan per satuan luas permukaan dan

persatuan perubahan tinggi air.

Menurut Kruseman (1970), hasil jenis (specific yield) mempunyai batasan yang

sama dengan koefisien simpanan), hasil jenis dipakai untuk unconfined aquifer

(akuifer bebas). Untuk kolom vertikal 1 x 1 m yang memanjang melalui suatu

akuifer tertekan (Gambar 4.16 koefisien simpanan (S) sama dengan volume air

permukaan piezometric turun 1 m dari t1 ke t2.

Gambar 4.16 Ilustrasi dari koefisien stirage pada akuifer bebas dan tertekan (Todd,

1980)

b. Permeabilitas (K) merupakan suatu ukuran jumlah air yang dapat

diteruskan oleh suatu media porous per satuan waktu. Maka dimensi dari K adalah

m3/hari/m2.

c. Transmisibilitas

Transmisibilitas (T) adalah hasil kali dari rata-rata permeabilitas (K) dengan tebal

akuifer (D)

T= KD

Dimensinya : m3/hari/m2 x m = m2/hari


Airtanah












1980)



m3/hari/m2.

c. Transmisibilitas


akuifer (D)

T= KD



Airtanah












1980)



m3/hari/m2.

c. Transmisibilitas


akuifer (D)

T= KD



Airtanah

Ketiga parameter tersebut dapat dipakai sebagai tolok ukur potensi akuifer dari

segi kuantitas. Potensi airtanah di suatu wilayah, disamping ditentukan oleh ketiga

konstanta geohidraulika akuifer juga ditentukan oleh kualitas airtanah dan kedalaman

airtanah.

4.7. Konsep Akuifer di DIYKonsep Akuifer di beberapa tempat di DIY disajikan dalam Gambar 4.17.

Gambar 4.17. menunjukkan konsep akuifer di daerah Wates Kabupaten Kulon Progo di

bagian selatan yang terdiri dari 3 unit geomorfologi, yaitu : unit geomorfologi sand

dunes, dataran aluvial dan perbukitan Sentolo (Gambar A). Konsep akuifer di Bantul di

bagian selatan terdiri dari dua unit geomorfologi yaitu sand dunes dan dataran aluvial.

Dataran aluvial Bantul selatan merupakan fluvio volcanic plain dari Gunungapi Merapi

airtanah di daerah ini mendapat imbuhan air setempat dan imbuhan air dari akuifer

gunung api Merapi.

Gambar 4.17 Konsep akuifer di daerah Wates dan Bantul Selatan (MacDonald &

Partners,1984)


Airtanah




airtanah.








gunung api Merapi.


Partners,1984)


Airtanah




airtanah.








gunung api Merapi.


Partners,1984)


Airtanah

4.8. Produksi (Hasil) Airtanah yang AmanProduksi total airtanah pada suatu DAS merupakan jumlah air yang dapat

dipompa dari akuifer dalam DAS, dalam suatu periode tertentu, tanpa memberikan

hasil yang tidak diinginkan. Untuk mempertahankan sumberdaya airtanah secara tak

terbatas, pemompaan harus dibatasi pada produksi air yang aman.

Adalah tidak benar untuk menganggap hasil yang aman sebagai jumlah

pengisian kembali airtanah dan bahwa jumlah ini dapat dipompakan secara aman.

Hasil yang sama dengan sebagian dari pengisian kembali akuifer. Sisanya hilang

dengan cara-cara lain. Terdapat 4 faktor yang perlu dipertimbangkan untuk

menganalisis hasil yang sama (Todd, 1959). Jika salah satu dari faktor-faktor ini

memberikan hasil-hasil yang tidak diinginkan, maka terdapat kelebihan hasil yang

aman. Faktor-faktor tersebut adalah :

1. Hasil yang aman harus selalu kurang daripada pasokan air pada

kawasan periode yang ditentukan.

2. Biaya memompa airtanah harus sesuai dengan cara-caranya.

3. Kualitas air harus dapat diterima (terlalu banyak memompa dapat

menyebabkan intrusi air laut).

4. Tidak boleh ada masalah-masalah hukum yang timbul karena

pemompaan (hak-hak air).

5. Perlindungan lingkungan.

Terdapat beberapa metode untuk menentukan hasil yang aman (V). Metode-

metode yang sering digunakan disajikan di bawah ini :

1. Metode Hill : Perubahan tahunan permukaan airtanah (Atau permukaan

Piezometric) diplotkan terhadap keluaran tahunan (Todd, 1966). Jika pasokan

air bagi daerah tersebut konstan, titik-titik dapat diatur pada garis lurus. Pada

Gambar 4.18, rata-rata waktu diplotkan untuk meratakan keragaman tahunan

dalam pasokan (untuk memperoleh plot garis lurus). Metode Hill menganggap

pengisian kembali airtanah cukup konstan.

2. Metode Harding : Harga-harga tahunan dari perbedaan antara masukan total

dan keluaran total diplotkan terhadap perubahan tahunan muka airtanah.

Karena harus ada hubungan langsung antara air permukaan (untuk menghitung

neraca air), metode ini terbatas pada akuifer bebas. Metode harding

menganggap keluaran tersebut cukup konstan.

3. Jika kedalaman airtanah pada awal dan akhir periode T (sekurang- kurangnya

beberapa tahun) adalah sama, rencana tahunan rata-rata pada periode


Airtanah

tersebut merupakan hasil yang aman (Gambar 4.18).

4. Metode Simpson : metode ini dapat dipergunakan pada akuifer pantai yang

meluas ke dalam laut. Hasil yang aman dihitung dari gradien muka airtanah (air

muka piezometric) berdasarkan atas hukum Darcy (Todd, 1959).

Gambar 4.18 Penentuan Hasil Airtanah yang Aman (Seyhan, 1977)

4.9. Pengisian Kembali Secara BuatanUntuk meningkatkan pasokan airtanah secara alami, akuifer kadang-kadang diisi

kembali secara buatan (artificial recharge)dengan menyebarkan air di atas permukaan

tanah atau dengan mengisi kembali melalui lubang, corong, atau sumur, dan lain-lain.

Banyak teknik-teknik yang lain dijelaskan dalam pustaka (Todd, 1959). Beberapa

contoh ditunjukkan pada Gambar 4.19

Gambar 4.19 Beberapa Metode Pengisian Kembali Airtanah Secara

Buatan (Seyhan, 1977)


Airtanah














Airtanah














Airtanah

Intrusi Air LautDengan meningkatnya kebutuhan akan persediaan airtanah, pada kawasan-

kawasan berpantai timbul persoalan dari laut yang memasuki dan berpenetrasi pada

kawasan pedalaman. Model intrusi airlaut dimodelkan oleh Ghyben-Herzberg (Gambar

4.20) yaitu : = −Dimana :

H = ketebalan kantong air tawar

Pf = kerapatan air tawar = 1,000 gm/cm3

Ps = kerapatan air asin, sekitar 1,025 bm/cm3

h = perbedaan tinggi antara permukaan taut dan permukaan airtanah (atau

piezometric) (m)

= Pf / (Ps - Pt)

Untuk mencegah intrusi air taut ke daratan, beberapa metode seperti pengisian

kembali secara buatan, konstruksi penghalang bawah permukaan dan lain-lain,

digunakan dalam praktek (Todd, 1959).

Gambar 4.20 Skema Ilustrasi Intrusi Air Laut pada Akuifer Pantai (Linsley, 1975).


Airtanah









piezometric) (m)

= Pf / (Ps - Pt)






Airtanah









piezometric) (m)

= Pf / (Ps - Pt)






Airtanah

4.10. Penelitian-penelitian Permukaan dan Bawah Permukaan AirtanahDengan menggunakan teknik-teknik permukaan dan bawah permukaan dapat

dimungkinkan untuk memperkirakan :

1. dimana keterdapatan airtanah

2. kedalaman antar muka pembentukan (kerikil, pasir, dan lain-lain).

3. ciri-ciri fisik airtanah (suhu, kerapatan, dan lain-lain)

Teknik-teknik tersebut tidak bertujuan untuk menentukan permeabilitas,

ketinggian piezometrik atau pengisian kembali airtanah. Suatu rangkuman metode-

metode yang paling umum disajikan di bawah ini (Seyhan, 1977 dalam Subagyo,

1990).

1. Penyelidikan permukaan airtanah

a. Penyelidikan geologi : penggunaan data geologi dan penyelidikan lapangan

akan melengkapi ciri-ciri umum batuan.

b. Penyelidikan geofisika : metode-metode geofisika menentukan ciri-ciri fisika

(kerapatan, magnetisme, daya hantar listrik perlapisan batuan, dan lain-lain)

dari kerak bumi.

1. metode tahanan listrik/resistivitas : metode ini merupakan metode yang

paling sering yang digunakan oleh hidrolog dan didasarkan atas

perhitungan arus dan tegangan yang melewati suatu formasi batuan

2. Metode refraksi seismik : melibatkan penciptaan getaran kecil pada

permukaan bumi dan mengatur waktu menempuh jarak yang diketahui,

sehingga diketahui kecepatan gelombang merambat pada formasi

tertentu

3. Metode gravitasi : mengukur perbedaan kerapatan batuan.

4. Metode magnetik : kontras perubahan medan magnet.

c. Metode penginderaan jauh : dengan menggunakan foto udara konvensional

(berdasarkan atas pola vegetasi dan lokasi) penyebaran airtanah dapat

ditentukan). Foto berwarna dan antena radar inframerah (Seyhan, 1977)

berguna dalam menempatkan titik-titik debit airtanah. INPUT (Induced Pulse

Transient Airborne Electromagnetic System/Sistem Magnit Listrik Udara yang

Dilindungi Pulsa Sementara) telah berguna dalam eksplorasi airtanah.

1. Penyelidikan Bawah Permukaan Airtanah

a. Sistem pengeboran

b. Pengukuran tahanan jenis : di dalam sumur yang tidak berdinding,

elektroda dimasukkan dan tahanan listrik media di sekitarnya diukur.


Airtanah

c. Pengukuran potensial : potensial-potensial listrik (millivolt) pembentukan

diukur.

d. Pengukur suhu : suhu airtanah digunakan untuk meneliti geologi kawasan

dan asal mula airtanah.

Secara ringkas teknik-teknik penyelidikan airtanah diringkas pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5. Ringkasan metode geofisika untuk pendugaan airtanah

4.11. MataairMataair (spring) merupakan pemunculan airtanah ke permukaan tanah oleh

berbagai faktor lingkungan terutama faktor topografi, susunan perlapisan berbatuan

dan sifat batuan. Macam-macam mataair diperlihatkan pada Gambar 4.21. yaitu :

1. Mataair depresi (depresion spring)

2. Mataair kontak (contact spring)

3. Mataair sesar (fault spring)

4. Mataair sinkhole (sinkhlole spring)

5. Mataair kekar (joint spring)

6. Mataair retakan (fracture spring)

Gambar 4.21 menunjukkan tipe mataair dari berbagai satuan geomorfologi.

Sumber air dari mataair adalah air permukaan yang mengalami infiltrasi masuk ke

bawah permukaan. Daerah tangkapan dari mataair sukar sekali, sehingga daerah

konservasi mataair sukar ditetapkan, untuk melindungi tempat munculnya mataair

dapat menggunakan aturan yaitu radius 200 meter sekitar mataair.

Kalau diamati, debit mataair bervariasi menurut waktu. Pada musim penghujan

atau akhir musim hujan debitnya besar dan berangsung-angsur debitnya mengecil,

bahkan ada mataair yang berhenti alirannya pada waktu musim kemarau. Kualitas

airnya tergantung dari jenis


Airtanah


diukur.
























Airtanah


diukur.
























Airtanah

batuan dimana sistem mataair itu berada dan dapat juga dipengaruhi oleh aktivitas

manusia.

Gambar 4.21. Tipe-tipe Mataair (Todd, 1980)


Airtanah


manusia.



Airtanah


manusia.


V = Q/A Q = - K dh/dl, aliran melalui media porus

Documents