AIR TANAH DAN REMBESAN

1. Pengertian Dasar

Tanah adalah merupakan susunan butiran padat dan pori-pori yang saling

berhubungan satu sama lain sehingga air dapat mengalir dari satu titik yang mempunyai

energi lebih tinggi ke titik yang mempunyai energi lebih rendah. Studi mengenai aliran air

melalui pori-pori tanah diperlukan dalam mekanika tanah karena hal ini sangat berguna

dalam :

– Memperkirakan jumlah rembesan air dalam tanah

– Menyelidiki masalah-masalah yang menyangkut pemompaan air untuk

konstruksi di bawah tanah

– Menganalisis kestabilan suatu bendungan tanah dan konstruksi dinding

penahan tanah yang terkena gaya rembesan.

2. Air Tanah

Air yang berada di wilayah jenuh di bawah permukaan tanah disebut air tanah.

Secara global, dari keseluruhan air tawar yang berada di planet bumi lebih dari 97 % terdiri

atas air tanah. Tampak bahwa peranaan air tanah di bumi sangat penting. Air tanah dapat

dijumpai dihampir semua tempat di bumi. Ia dapat ditemukan di bawah gurun pasir yang

paling kering sekalipun. Demikian juga di bawah tanah yang membeku karena tertutup

lapisasn salju atau es. Sumbangan terbesar air tanah berasal dari daerah arid dan semi-arid

serta daerah lain yang mempunyai formasi geologi paling sesuai untuk penampungan air

tanah. Dengan semakin berkembangnya industry serta pemukiman dengan segala

fasilitasnya seprti lapangan golf, kolam renang, maka ketergantungan manusian pada air

tanah menjadi semakin terasakan. Namun demikian, patut disayangkan bahwa untuk

memenuhi kebutuhan air tanah yang semakin meningkat tersebut , cara pengambilan air

tanah seringkali tidak sesuai dengan prinsip-prinsip hidrologiyang baik sehingga seringkali

menimbulkan dampak negative yang serius terhadap kelangsungan dan kualitas sumber

daya air tanah.Dampak negative pemanfaatan air tanah yang berlebihan seperti

Nama : Muhammad Rizki

NIM : 1004101020012

pencemaran sumur-sumur penduduk, terutama yang berdekatan dengan aliran sungai yang

menjadi sarana pembuangan limbah pabrik.

Air di bumi yang meliputi air laut, air danau, dan air sungai akan mengalami

penguapan yang disebabkan oleh pemanasan sinar matahari. Dalam hidrologi, penguapan

dari badan air secara langsung disebut evaporasi. Penguapan air yang terkandung dalam

tumbuhan disebut transpirasi. Jika penguapan dari permukaan air bersama-sama dengan

penguapan dari tumbuh-tumbuhan disebut evapotranspirasi. Penguapan air dari dedaunan

dan batang pohon yang basah disebut intersepsi. Hujan dalam istilah hidrologi disebut

presipitasi yakni tetes air dari awan yang jatuh kepermukaan tanah.

Hujan yang turun ke permukaan bumi jatuh langsung kepermukaan

tanah,permukaan air danau,sungai,laut,hutan,atau perkebunan. Air yang meresap ke tanah

akan terus sampai kedalaman tertentu dan mencapai permukaan air tanah (ground water)

yang disebut perkolasi. Jika aliran tanah muncul atau keluar akan menjadi mata air (spring).

Mata air yang keluar dengan cara rembesan disebut seepage.

2.1. Proses Terbentuknya Air Tanah

Untuk lebih memahami proses terbentuknya air tanah, pertama kali kita harus

mengetahui gaya-gaya yang mengakibatkan terjadinya gerakan air di dalam tanah. Uraian

tentang infiltrasi secara lengkap menunjukkan proses dan mekanisme perjalanan air di

dalam tanah. Semakin dalam permukaan tanah, maka jumlah dan ukuran por-pori tanah

menjadi semakin kecil. Ketika air tersebut mencapai tempat yang lebih dalam, air tersebut

sudah tidak berperan dalam proses evaporasi atau transpirasi. Keadaan tersebut

menyebabakan terbentuknya wilayah jenuh di bawah permukaan tanah, yang dikenal

dengan sebutan air tanah.

2.2. Asal Air Tanah

Air tanah berasal dari air hujan yang meresap melalui berbagai media peresapan,

antara lain:

a) Rongga-rongga dalam tanah akibat pencairan berbagai kristal yang membeku pada

musim dingin.

b) Rongga-rongga dalam tanah yang dibuat binatang (cacing dan rayap).

c) Retakan-retakan pada lapisan tanah yang terjadi pada musim kemarau, dan pada

waktu musim hujan menjadi sangat basah dan becek, seperti tanah liat dan lumpur.

d) Pori-pori tanah yang gembur atau berstruktur lemah akan meresapkan air lebih

banyak.

e) Rongga-rongga akibat robohnya tumbuh-tumbuhan yang berakar besar

2.3. Jenis – Jenis Air Tanah

Ada beberapa jenis air tanah. Menurut Sosrodarsono (2006) air tanah yang

bersangkutan dengan pengembangan air, diklasifikasikan dalam lima jenis sesuai dengan

keadaan kondisi air tanah yakni, air tanah dalam dataran alluvial, air tanah dalam kipas

detrital, air tanah dalam terras dilluvial, air tanah di kaki gunung api dan air tanah dalam

zone batuan retak.

a) Air Tanah Dataran Aluvial

Volume air tanah dalam dataran alluvial ditentukan oleh tebal, penyebaran dan

permeabilitas dari akuifer yang terbentuk dalam alluvium dan dilluvium yang

mengendap dalam dataran. Air susupan. air tanah yang dalam dataran. Air tanah

dataran alluvial terbagi atas air susupan (influent water), air tanah dilapisan yang

dalam, dan air tanah sepanjang pantai.

b) Air Tanah di Dalam Kipas Detrital

Endapan kipas detrital terbagi atas endapan diatas kipas dan dibagian ujung

bawah kipas. Endapan diatas kipas terdiri atas lapisan pasir dan kerikil yang tidak

terpilih sedangkan menuju ke arah ujung bawah kipas cendrung di dominasi oleh

lempung.

c) Air Tanah di Dalam Teras Dilluvial

Air tanah dalam teras diluvial yang tertutup dengan endapan teras yang agak

tebal ditentukan oleh keadaan bahan dasar dan daerah pengaliran dari terras.

Kondisinya pada lembah terdapat akuifer yang tebal dan mata air pada batuan dasar

yang dangkal, sedangkan jika terras bersambung dengan gunung api dan

endapannya juga bersambung dengan endapan kasar gunung itu, maka pengisian air

tanah akan menjadi besar.

d) Air Tanah di Kaki Gunung Api

Kaki gunung api memiliki topografi dan geografi yang khas maka air tanahnya

mempunyai karakteristik tersendiri. Kaki gunung api yang tinggi mengakibatkan

curah hujan tinggi, fragmen-fragmen gunung api memiliki ruang-ruang yang banyak

sehingga mudah menyalurkan air tanah serta memiliki mata air di ujung terras, dan

pada dasar aliran lava banyak retakan dan ruang maka air tanah dengan mudah

melalui dasar sepanjang lembah tersebut.

e) Air Tanah di Zone Retakan

Lapisan-lapisan zaman tersier mempunyai kepadatan yang besar, porositas

effektif antar butir tanah adalah kecil. Koeffisien permeabilitasnya adalah kira-kira

10-4 sampai 10-6 cm/detik dan tidak terbentuk akuifer. Akan tetapi jika terdapat

zone retakan yang memotong lapisan-lapisan ini, maka didalamnya terisi air celah.

2.4. Wilayah Air Tanah

Ada 4 wilayah air tanah yaitu:

1) Wilayah yang masih terpengaruh udara.

Pada bagian teratas dari permukaan bumi terdapat lapisan tanah yang

mengandung air. Karena pengaruh gaya berat (gravitasi), air di wilayah ini akan

bebas bergerak ke bawah. Tumbuh-tumbuhan memanfaatkan air pada lapisan

ini untuk menopang kelangsungan hidupnya.

2) Wilayah jenuh air.

Wilayah inilah yang disebut dengan wilayah kedalaman sumur. Kedalaman

wilayah ini tergantung pada topografi, jenis tanah dan musim.

3) Wilayah kapiler udara.

Wilayah ini merupakan peralihan antara wilayah terpengaruh udara dengan

wilayah jenuh air. Air tanahnya diperoleh dari proses kapilerisasi (perembesan

naik) dari wilayah jenuh air.

4) Wilayah air dalam.

Wilayah ini berisikan air yang terdapat di bawah tanah/batuan yang tidak

tembus air.

2.5. Kedalaman Air Tanah

Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya perbedaan kedalaman air tanah adalah

sebagai berikut.

a) Permeabilitas tanah adalah tingkat kemampuan lapisan batuan atau kemampuan

tanah dalam menyerap air. Hal ini ditentukan oleh besar kecilnya pori-pori batuan

penyusun tanah. Semakin besar pori-pori batuan, semakin banyak air yang dapat

diserap oleh tanah tersebut. Lapisan batuan yang tidak dapat ditembus air disebut

lapisan kedap air atau impermeable dan yang dapat ditembus air disebut lapisan

lolos air atau permeable.

b) Kemiringan lereng atau topografi curam menyebabkan air yang lewat sangat cepat

sehingga air yang meresap sangat sedikit.

2.6. Keuntungan dan Kerugian Air Tanah

Keuntungan air tanah yaitu:

a) Pada umumnya bebas dari bakteri pathogen

b) Dapat dipakai tanpa pengolahan lebih lanjut.

c) Paling praktis dan ekonomis untuk mendapatkan dan membaginya

d) Tempat penampungann air yang alami.

Kerugiannya yaitu:

a) Air tanah sering kali mengandung banyak mineral-mineral seperti Fe, Mn, Ca dll

b) Biasanya membutuhkan pemompaan untuk menariknya ke permukaan.

(Wardhana,1995).

2.7. Fluktuasi Tinggi Air Tanah

Fluktuasi tinggi muka air tanah secara alamiah akan mengalami keadaan

keseimbangan. Tinggi muka air tanah akan mengalami fluktuasi karena dua hal, yaitu adanya

kegiatan pengambilan air tanah untuk konsumsi manusia, industry dan pertanian dan

adanya pemasokan air tanah di daerah-daerah resapan. Fluktuasi tinggi muka air tanah juga

terjadi seiring dengan adanya pergantian musim.

Keseimbangan alamiah kuantitas air tanah dapat diubah dengan cara dsebagai

berikut:

1) Meningkatkan debit aliran (pengambilan) air tanah, terutama untuk irigasi atau

industry.

2) Pemasokan air tanah melalui pembuatan bangunan- bangunan permanen air

hujan.

3) Memperbanyak bangunan-bangunan drainase yang merupakan saluran

pembuangan air sisa irigasi

4) Perubahan tata guna lahan ke arah keadaan yang kondusif terhadap

peningkatan usaha pasokan air tanah atau denagn kata lain memeperluas

daerah resapan air tanah (groundwater recharge area).

2.8. Cekungan Air Tanah ( Cat)

Adanya krisis air akibat kerusakan lingkungan, perlu suatu upaya untuk menjaga

keberadaan/ketersediaan sumber daya air tanah, salah satunya dengan memiliki suatu

sistem monitoring penggunaan air tanah yang dapat divisualisasikan dalam data spasial dan

atributnya. Dalam Undang-undang Sumber Daya Air, daerah aliran air tanah disebut

Cekungan Air Tanah(CAT) yang didefinisikan sebagai suatu wilayah yang dibatasi oleh batas

hidrogeologis, tempat semua kejadian hidrogeologis seperti proses pengimbunan,

pengaliran dan pelepasan air tanah berlangsung. Menurut Danaryanto, dkk. (2004), CAT di

Indonesia secara umum dibedakan menjadi dua buahyaitu CAT bebas (unconfined aquifer)

dan CAT tertekan (confined aquifer ).

CAT ini tersebar di seluruh wilayah Indonesia dengan total besarnya potensi masing-

masing CAT adalah :

CAT Bebas : Potensi 1.165.971 juta m³/tahun

CAT Tertekan : Potensi 35.325 juta m³/tahun

Elemen CAT adalah semua air yang terdapat di bawah permukaan tanah, jadi seakan-

akan merupakan kebalikan dari air permukaan.

2.9. Sirkulasi

Lapisan di dalam bumi yang dengan mudah dapat membawa atau menghantar air

disebut lapisan pembawa air, pengantar air atau akufir, yang biasanya dapat merupakan

penghantar yang baik yaitu lapisan pasir dan kerikil, atau di daerah tertentu, lava dan batu

gamping.

Penyembuhan atau pengisian kembali air yang ada dalam tanah itu berlangsung

akibat curah hujan, yang sebagian meresap kedalam tanah, bergantung pada jenis tanah

dan batuan yang mengalasi suatu daerah curah hujan meresap kedalam bumi dalam jumlah

besar atau kecil, ada tanah yang jarang dan ada tanah yang kedap. Kesarangan (porositip)

tidak lain ialah jumlah ruang kosong dalam bahan tanah atau batuan, biasanya

dinyatakannya dalam persen. Bahan yang dengan mudah dapat dilalaui air disebut lulus.

Kelulusan tanah atau batuan merupakan ukuran mudah atau tidaknya bahan itu dilalui air.

Pasir misalnya, adalah bahan yang lulus air melewati pasir kasar dengan kecepatan

antara 10 dan 100 sihosinya. Dalam lempeng, angka ini lebih kecil,tetapi dalam kerikil lebih

besar.

2.10. Macam-Macam Akifer

Akifer dapat dibedakan sebagai berikut:

1) Akifer bebas, yaitu akifer yang terletak di atas di lapisan yang kedap air. Akifer

ini sering disebut juga dengan unconfined aquifer. Akifer bebas terbentuk

ketika tinggi muka air tanah (water table) menjadi batas atas zona tanah

jenuh. Tinggi muka air tanah berfluktuasi tergantung pada jumlah dan

kecepatan air hujan yang masuk ke dalam tanah, pengambilan air tanah dan

permeabilitas tanah.

2) Akifer terkekang, yaitu akifer yang terletak di antara dua lapisan yang kedap

air. Akifer ini sering disebut dengan confined aquifer. Akifer terkekang

terbentuk ketika air tanah dalam dibatasi oleh lapisan kedap air sehinngga

tekanan di bawah lapisan kedap air tersebut lebih besardari pada tekanan

atmosfer. Pada gmbar a menunjukan bahwa sumur atau pipa yang dibuat

sampai kedalaman akifer terkekang, tinggi permukaan air akan naik melebihi

lapisan kedap air yang memisahkan kedua akifer di atas. Apabila ujung atas

sumur atau pip berada di bawah permukaan pizometrik (pizometrik surface),

yaitu permukaan abstrak dengan tingkat tekanan hidrostatik sama dengan

tekanaan hidrostatik di dalam akifer dan merupakan merupakan

perpanjangan dari tinggi muka air tanah terkekang, maka air tanah akan

keluar dari daru ujung atas sumur atau pipa tersebut. Sebaliknya, apabila

ujung atas pipa berada di atas permukaan pizometrik, maka air tanah tidak

akan keluar dari ujung sumur atau pipa melainkan berada pada ketinggian

permukaan pizometrik. Pada sumur dalam artesis tinggi muka air tanah

menunjukkan tinggi permukaan pizometrik pada daerah tersebut.

3) Akifer menggantung, yaitu akifer yang berada di atas akifer bebas dan

berukuran kecil. Akifer ini sering disebut dengan purched aquifer.

2.10.1. Karakteristik Akifer

Formasi geologi tertentu, baik yang terletak pada zona bebas ( unconfined aquifer)

maupun zona terkekang ( confined aquifer) dapat memberikan pengaruh tertentu terhadap

keberadaaan air tanah. Dengan demikian, karakteristik akifer mempunyai peranaan yang

menentukan dalam proses pembentukan air tanah.

a. Tipe Akifer

Dalam menentukan kesesuaian formasi geologi untuk tujuan pengisisan air

tanah, beberapa factor harus diperhatikan terutama mengenai tipe akuifer,

karakteristik zona tanah tidak jenuh dan karakteristik air zona jenuh. Untuk studi

kelayakan atau penelitian yang menekankan proses dan mekanisme pengisian air

tanah, karakteristik formasi geologi atau akuifer yang relevan untuk dipelajari yaitu:

1) Tipe formasi batuan, karena jenis batuan akan menentukan tingkat

permeabilitas akifer.

2) Kondisi tekanaan hidrolik dalam tanah, yakni untuk menentukan apakah air

tanah berada di zona bebas atau zona terkekang.

3) Kedalaman permukaan potensiometrik di bawah permukaan tanah , terutama

di daerah sekitar daerah pelepasan atau pengambilan air.

b. Zona Akifer

Untuk usaha-usaha pengisian kembali air tanah melalui proses peningkatan

infiltrasi tanah serta reklamasi air tanah, maka kedudukan akifer dapat dipandang

dari dua sisi yang berbeda, yaitu:

1) Zona akifer tidak jenuh, adalah suatu zona penampungan air di dalam tanah

yang terletak di atas permukaan air tanah ( Water table) baik dalam keadaan

alamiah (permanen) atau sesaat setelah berlangsungnya periode pengambilan

air tanah. Zona ini merupakan zona penyimpan air tanah yang paling berperan

dalam mengurangi kadar pencemaran air tanah. Oleh karena itu zona ini

sangat penting untuk usaha-usaha reklamasi dan sekaligus pengisian kembali

air tanah

2) Zona akifer jenuh, adalah zona penampung air tanah yang berada di bawah

permukaan air tanah kecuali zona penampung air tanah yang sementara jenuh

dan berada di bawah daerah yang sedang mengalami pengisian air tanah. Zona

ini berfungsi untuk pemasok air tanah dalam jumlah yang lebih besar serta

mempunyai kualitas air yang lebih baik.

2.11. Rembesan

Rembesan yang akan dipelajari disini didasarkan pada analisis dua dimensi. Bila

tanah dianggap homogen dan isotropis, maka dalam bidang x-z hokum darcy dapat

dinyatakan sebagai berikut:

vx = kix = -k

δhδx

vz = kiz = -k

δhδz

2.11.1. Koefisien Rembesan

Koefisien rembesan (coefficient of permeability) tergantung pada beberapa factor ,

yaitu:

- Kekentalan cairan,

- distribusi ukuran butir pori,

- distribusi ukuran butir,

- angka pori,

- kekasaran permukaan butiran tanah,

- dan derajat kejenuhan tanah.

Pada tanah berlempung struktur tanah memegang peranan penting dalam dalam

menentukan koefisien rembesan. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi sifat rembesan

tanah lempung adalah konsentrsi ion dan ketebalan lapisan air yang menempel pada butiran

lempung.

2.12. Jaring Arus (Flow Net)

Sekelompok garis aliran dan garis ekipotensial disebut jaring arus (flow net).

Garis ekipotensial adalah garis-garis yang mempunyai tinggi energi potensial yang

sama (h konstan). Permeabilitas lapisan lolos air dianggap isotropis ( kx = k1 = k ).

Referensi :

http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/files_modul/11008-7-826782455706.pdf

http://id.wikipedia.org/wiki/Air_tanah

http://www.slideshare.net/Nurul_Aulia/air-tanah

http://yudhacivilizer.blogspot.com/2012/01/air-tanah.html

http://bangkalancc.blogspot.com/2012/05/macam-macam-air-tanah.html