diktat geohidrologi

7/21/2019 Diktat Geohidrologi

http://slidepdf.com/reader/full/diktat-geohidrologi-56dd490c56b54 1/39



Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi

Geohirdrologi dan Hidrothermal

%ari seluruh air tawar yang terdapat di bumi (tidaktermasuk es di kutub , *+ merupakan airtanah, sedangkan -sisanya terdapat di waduk, danau serta uap air di udara. Airtanah(groundwater adalah air yang berada di bawah permukaantanah pada one jenuh air, dengan tekanan hidrostatis samaatau lebih besar daripada tekanan udara. Sumber utama airtanahadalah air hujan yang meresap ke dalam tanah mengikuti suatu

proses yang disebut daur hidrologi, yang secara skematis dapatdilihat pada gambar ).

Gambar ). Skematik Siklus "idrologi (/. &ier, )*01

Proses$proses utama yang berlangsung dalam siklushidrologi meliputi proses e2aporasi, e2apotranspirasi, danpresipitasi. Proses e2aporasi adalah proses penguapan air keatmosfer dari tubuh$tubuh air yang ada di bumi baik dari laut,sungai atau danau. Sedangkan e2apotranspirasi adalahgabungan dari proses penguapan air yang terkandung di tanahyaitu soil moisture dari ona perakaran dan akti2itas 2egetasi(transpirasi dengan proses e2aporasi.

3





Selanjutnya proses hujan ( presipitasi akan mengembalikanair tersebut dari atmosfer ke daratan dan lautan. Sebagian airhujan tertampung di danau4rawa ( depression storage , sebagianmengalir di darat ( overland fow , membentuk aliran permukaan(sur ace runo /direct run o , sebagai bagian dari aliran sungai(stream fow dan sebagian lagi terserap ( in ltrasi di daerahrecharge menjadi airtanah.

&erdasarkan sebarannya di permukaan bumi, ternyataketersediaan airtanah di suatu daerah tidak sama. Ada daerahpotensi airtanahnya tinggi, tetapi ada pula yang potensinya

rendah. 5inggi rendahnya potensi airtanah di suatu daerahtergantung pada beberapa faktor di bawah ini 6

). &esar kecilnya curah hujan3. &anyak sedikitnya 2egetasi7. #emiringan lereng-. %erajat porositas dan permeabilitas batuan

1.".Hu#un!an $eohidrolo!i den!an Il%u&Il%u 'ainn(a

%alam studi air tanah tidak dapat dilepaskan pengetahuan

lain yang mendukungnya, antara lain geologi, geomorfologi,geo sika, geokimia, tanah tanah serta radiologi. Geologi adalahilmu yang mempelajari kulit bumi. Pengetahuan geologidiperlukan untuk mengetahui formasi batuan yang dapatmenyimpan air atau sering disebut akuifer.

'lmu geomorfologi diperlukan dalam menentukan daerah$daerah yang mengalami erosi dan pengedapan. Airtanahumumnya banyak terdapat di daerah pengedapan, sedangkan didaerah erosi seperti di peneplane sukar dijumpai airtanah. 'lmu

geo sika diperlukan untuk mencari dan menentukan jenis$jenisakifer. 8abang$cabang geo sika seperti geolistrik, geomagneticdan seismic sangat diperlukan dalam menentukan lokasi akuifer.

'lmu geokimia sangat membantu untuk mengetahui kondisiair tanah dan meteorology sangat diperlukan dalam studi airtanah karena interaksi tanah dan air dan udara sangat eratdalam daur hidrologi. 'lmu radiologi diperlukan untukmengetahui asal dan gerakan air tanah serta pencemaran yangterjadi pada akuifer.

7





1.).A!ihan *ertikal Airtanah

Secara 2ertikal mintakat airtanah dapat dibagi menjadi duabagian, yaitu mintakat aerasi atau tak jenuh di bagian atas danmintakat jenuh di bagian bawah. Pada mintakat aerasi rongga$rongga tanah ditempati air dan sebagian lain terisi udara. Air ygterdapat di daerah ini disebut air vadose .

Pada mintakat jenuh semua rongga terisi air dan telahmempunyai tekanan hidrostatis. Air yg terdapat di mintakat inidisebut airtanah . %iantara kedua mintakat ini dibatasi oleh

bidang muka airtanah yang sering disebut water ta!le atau mukareatik (Gambar 3 .

1.).1. +intakat Aerasi

intakat aerasi terdiri dari mintakat lengas tanah,

mintakat air 2adose dan mintakat kapiler. Air yang terdapat di

mintakat lengas tanah berada dalam keadaan kurang jenuh,

kecuali jika terjadi peresapan air hujan dan peresapan sisa irigasi

ke permukaan tanah. intakat ini terdapat mulai dari permukaantanah hingga mintakat akar tanaman. #etebalannya ber2ariasi

tergantung dari jenis tanah dan tumbuhannya. intakat ini

sangat berperan dalam bidang pertanian.

-

'mpermeable 9ock

:ater 5able

Ground Surface

; o n e o

f a e r a t

i o n

'ntermediate2adose one

8apilitaryone

Soil waterone

; o n e o

f s a

t u r a

t i o n

< a

d o s e w a t e

r

G r o u n

d w a t e

r o r

P h r e a

t i c w a

t e r





Gambar 3. Agihan <ertikal Airtanah (5odd, )*1=

%i bawah mintakat lengas tanah terdapat mintakat air

2adose. intakat ini terdapat mulai dari ujung perakaran

tanaman hingga mintakat kapiler. #etebalannya ber2ariasi dari =

hingga )== meter pada daerah yang muka airtanahnya sangat

dangkal. Pada mintakat ini terdapat dua jenis air yaitu air

pelikuler dan air gra2itasi. Air pelikuler tidak mengalami

pergerakan karena tertahan oleh gaya higroskopis dan daya

kapiler, sedangkan air gra2itasi bergerak turun karena pengaruh

gaya berat.

intakat paling bawah dari mintakat aerasi adalah

mintakat air kapiler. intakat ini berada mulai dari muka airtanah

hingga batas kenaikan airtanah ( water ta!le . &erdasarkan hasil

penelitian diketahui bahwa ketebalan mintakat kapiler

tergantung pada ukuran butir penyusun material.

1.).2. Air Tersedia

5anah mampu menyerap dan menahan air selama hujan

atau saat dilakukan pengairan. Air yang tertahan di tanah ini,

diambil oleh tumbuh$tumbuhan untuk menunjang kehidupannya.

Air jenis ini disebut air tersedia "availa!le water . 'stilah lain air

>





tersedia adalah kapasitas menahan air "water holding capacity#

dan air retensi "retention water# .

#emampuan maksimal tanah menahan air dapat disebut

kapasitas lapang " eld capacity# , sedangkan batas minimalnya

disebut titik layu "$ilting %oint . Pada saat titik layu tercapai

tumbuhan tidak mampu lagi mengambil air dari tanah, jika

kapasitas lapang tercapai dan masih terjadi kelebihan air, maka

air akan bergerak turun ke bawah secara gra2itatif. Air yang

bergerak turun ini disebut hasil air "water yield#&

1.). . +intakat ,enuh

Pada mintakat jenuh, seluruh rongga$rongga tanah telah

terisi air. %i mintakat kesarangan ( porosity merupakan ukuran

air dalam satuan 2olume. Sebagian air dapat dipompa, meskipun

demikian akibat adanya gaya molekuler dan tegangan

permukaan ada sebagian air yg tertahan di tanah. Air yang

tertahan tersebut dinyatakan dalam istilah speci c retention "Sr#

Speci c retention adalah rasio antara air yang tertahan di

tanah jenuh pada saat pemompaan dengan 2olume total batuan

atau tanah, dan dinyatakan dalam satuan persen ( . Secara

matematis dapat dirumuskan 6

Sr - r / 100

*

%engan :r adalah 2olume air yang tertahan di batuan dan

< adalah 2olume batuan atau tanah.

#ebalikan dari Speci c retention adalah speci c yield (Sy

yang sering disebut pula kesarangan efektif. Speci c yield

adalah rasio antara air yang dapat diambil selama pemompaan

+





dengan 2olume total batuan atau tanah, dan dinyatakan dalam

satuan persen ( . Secara matematis dapat dirumuskan.

S( - ( / 100

*

%engan :y adalah 2olume air yg dapat diambil selama

pemompaan dan < adalah 2olume batuan atau tanah.

/ika semua rongga di dalam batuan atau tanah salingberhubungan, maka jumlah dari speci c retention dan speci c

yield adalah merupakan porositas atau kesarangan batuan (

yang dapat dinyatakan dalam rumus 6

- Sr 3 S(

Pada tabel ) dapat dilihat Speci c yield dari berbagai

batuan yang dikemukakan oleh /ohnson 6

0





5able ). Speci c 'ield dari &erbagai &atuan enurut /ohnson

(5odd, )*1=

1.4.$erak Airtanah

Gerak air tanah dalam akuifer ditanah dipengaruhi oleh

kondukti2itas dan gradien hidrolik. ?enomena ini telah diamati

oleh %arcy dengan eksperimen saringan pasir. #ondukti2itas

hidrolik adalah konstanta ukuran kelulusan dari suatu medium,

sedangkan gradien hidrolik adalah kemiringan lapisan tanah.

1.4.1. 'aju Aliran Airtanah

&erdasarkan hukum %arcy diketahui bahwa gerak airtanah

dipengaruhi oleh kondukti2itasi hidrolik dan gradien hidroliknya.

1

+aterial Specifc Yield

5 6#erikil kasar

#erikil sedang

#erikil halus

Pasir kasar

Pasir sedang

Pasir halus

%ebu

!empung

&atu pasir halus

&atu pasir sedang

&atu gamping

Sanddune

Sekis

5u@

37

3-

3>

30

31

31

1

1

3)

30

)-

71

3+

3)





Pada gambar 7 dapat dilihat suatu akuifer di dataran allu2ial

dengan lebar )=== m dan tebal >= m. &ila permeabilitas

akuifernya 01 m4hari dan gradien hidroliknya (i =,=), maka

kecepatan Aliran airtanahnya adalah 6

* - K / i 01 B =,=) =,01 m4hari

dan total laju aliran atau debit airtanah di seluruh akuifer

adalah 6

7 - A / * >= B )=== B =,01 70,>== m 74hariatau =,-7 m 74detik

Gambar 7. Penampang Akuifer &ebas %ataran Alu2ial (5odd,

)*1=

1.4.2. ,arin!an Aliran

Garis aliran dan garis ekuipontensial dapat dipetakandalam dua dimensi untuk membentuk jaringan aliran ( cy net .

Garis aliran adalah garis yang menujukan arah aliran airtanah,

sedangkan garis ekuipontensial adalah garis yg menunjukkan

ketinggian kontur airtanah (gambar - .

*

1000 m

Stream Ground Surface

Water table Alluvium50 m

Flow line

Equipotential line

25 m

50 m

75 m





Gambar -. /aring Aliran yang dibentuk oleh Garis Aliran danGaris Ckuipotensial

1.4. . Arah Aliran Airtanah

Dntuk menentukan arah aliran airtanah secara lokal, dapat

dilakukan dengan menggunakan tiga buah sumur yang diketahui

ketinggian muka airtanahnya. %engan membuat garis kontur

airtanah pada ketinggian tertentu dapat ditentukan arah

alirannya, dengan cara manarik garis aliran tegak lurus garis

kontur tersebut, garis aliran pada peta kontur muka air tanah.

)=

62 !

61 2

60 "

Groundwatercontour#

$irection of Groundwater Flow

Water tableelevation

Gambar >. emperkirakan Arah Aliran Airtanah denganmenggunakan 5iga &usur Sumur





1.8.9luktuasi +uka Airtanah

uka airtanah dalam hal ini muka freatik pada akuifer

bebas atau muka pie ometrik pada akuifer tertekan merupakan

ele2asi tekanan atmosfer dari akuifer. Setiap perubahan tekanan

pada airtanah akan mengakibatkan perubahan muka airtanah.

isalnya perbedaan pengisian dan penambilan airtanah akan

mengakibatkan muka airtanah berubah. ?aktor lainnya adalah

2ariasi aliran, perubahan cuaca, pasangsurut, urbanisasi, gempabumi, pembebanan dari luar serta penurunan tanah.

1.8.1. ,enis&jenis 9luktuasi +uka Airtanah

Berdasarkan aktu

/enis$jenis Euktuasi muka airtanah berdasarkan waktu

diantaranya adalah 6

). (luktuasi Sekuler , yaitu perubahan muka airtanah dalam

kisaran tahunan. usim kemarau yang melebihi atau kurang

dari keadaan normal serta curah hujan yang terjadi di atas

atau di bawah rata$rata tahunan merupakan penyebab

terjadinya Euktuasi sekuler. Perlu diperhatikan bahwa besar

kecilnya curah hujan bukan merupakan satu$satunya

indicator terjadinya Euktuasi airtanah.

3. (luktuasi Seasional , yaitu perubahan muka airtanah dalam

kisaran musiman. "al ini terjadinya karena adanya musim

penghujan dan musim kemarau.

7. (luktuasi Sesaat , yaitu perubahan muka airtanah dalam

kisaran waktu pendek. ?luktuasi ini terjadi karena adanya

pemompaan sesaat, misalnya saja pemompaan airtanah

))





untuk kebutuhan rumah tangga yang menyebabkan

perubahan muka airtanah di sekitarnya.

1.8.2. Aliran dan Pen!aruhn(a terhada: 9luktuasi

+uka Airtanah

Aliran permukaan (sungai dapat berfungsi sebagai

pemberi air ( infuent stream dan sebagai penerima air ( e)uent

stream . Sebagai pemberi air apabila kedudukan aliran

pemukaan lebih dangkal dibandingkan kedudukan muka

airtanah. Sebagai penerima air apabila kedudukan aliran

permukaan lebih dalam dibandingkan kedudukan muka air

tanah .

1.8. . 9aktor&;aktor (an! %en(e#a#kan <uktuasi

%uka airtanah). C2apotranspirasi

Akuifer bebas dengan muka airtanah tidak terlalu dalam akan

mengalami Euktuasi harian yang disebabkan oleh

e2apotranspirasi. C2apotranspirasi menyebabkan terjadinya

pelepasan airtanah ke atmosfer. &esar kecilnya pelepasan

airtanah oleh e2apotranspirasi tergantung pada mintakat

kapiler. #edalaman perakaran tumbuhan serta factor$faktor

)3

Gambar +. Sungai 'nEuent ( a dan sungai CFuent ( b

( a

( b

8rosssections

Plan2iews





yang mempengaruhi e2apotranspirasi itu sendiri. :hite (5odd,

)*1= memberikan rumus untuk menghitung kehilangan

airtanah akibat e2apotranspirasi.

3. #eadaan 8uaca

Perubahan tekanan udara, hujan dan angina menyebabkan

Euktuasi muka airtanah. #enaikan tekanan udara

menyebabkan penurunan muka airtanah terutama airtanah

pada akuifer tertekan.

7. Pasangsurut

Perubahan tinggi rendahnya air sungai dan pasangsurut di

laut ternyata berpengaruh terhadap muka airtanah .

-. Drbanisasi

Drbanisasi menyebabkan perubahan muka airtanah akibat

bertambahnya pengambilan airtanah dan berkurangnya

imbuh airtanah. #etidakseimbangan antara besarnya

pengambilan air dari sumur dengan imbuh dari air sisa

rumahtangga merupakan penyebab penurunan muka

airtanah. %isamping itu berkurangnya ruang terbuka sebagai

daerah resapan semakin mengurangi besarnya imbuh

airtanah.

>. Gempa bumi

"asil obser2asi menunjukkan gempa bumi mempunyai

pengaruh terhadap airtanah. "al ini ditunjukkan oleh

penurunan dan kenaikan muka airtanah pada sumur,

perubahan debit mataair, pemunculan mataair baru serta

erupsi air dan lumpur dari tanah.

+. Pembebanan dari luar

)7





Sifat yang elastis pada akuifer tertekan menyebabkan

terjadinya perubahan tekanan hidrostatis bila terjadi

perubahan pembebanan. 8ontoh sederhana adalah

perubahan muka airtanah pada sumur yang dekat dengan

jalan kereta api.

0. Penurunan tanah

Perubahan muka airtanah dapat disebabkan oleh penurunan

permukaan tanah. Penurunan permukaan tanah yang

menyebabkan terjadinya penurunan muka airtanah di suatu

daerah.

BAB IIAK=I9ER

2.1. Pendahuluan

Airtanah tidak dijumpai di semua tempat. #eterdapatan air

tanah tergantung dari pada ada tidaknya lapisan batuan yang

dapat mengandung air tanah yang disebut akuifer. %emikan pula

keadalam air tanah juga tidak selalu sama, ini tergantung dari ke

dalam akuifernya.

2.1.1. Pen!ertian

Airtanah terdapat pada berbagai formasi geologi, terutama

pada akuifer ( a*ui er . Akuifer adalah formasi batuan yang dapat

menyimpan dan melalukan air. Akuifer sering pula disebut

reser2oir airtanah atau formasi air. 8ontoh material yang dapat

berfungsi sebagai akuifer adalah pasir dan kerikil lepas. ?ormasi

batuan yang merupakan kebalikan dari akuifer adalah akuifug

(a*ui ug , yaitu formasi batuan yang tidak dapat menyimpan

maupun melalukan air. 8ontoh akuifug adalah granit.

)-





Sifat batuan yang lain selain akuifer dan akuifug adalah

akuiklud ( a*uiklude dan akuitard ( a*uitard . Akuiklud adalah

formasi batuan yang dapat menyimpan air tetapi tidak dapat

melalukannya dalam jumlah yang berarti, misalnya lempung,

serpih, tuf halus dan batuan lain yang butirannya berukuran

lempung. Akuitard adalah formasi batuan yang mempunyai

susunan sedimikian rupa sehingga dapat menyimpan air tetapi

hanya dapat melalukanya dalam jumlah yang terbatas , misalnya

tampak pada rembesan atau kebocoran$ kebocoran.

2.1.2. Ti:e Akui;er

Pada umumnya akuifer meliputi wilayah luas dan dapat

dilihat sebagai waduk air di bawah tanah ( underground storage

reservoir . Air masuk ke waduk ini sebagai imbuhan alami

ataupun buatan, dan mengalir keluar secara gra2itasi ataupun

melalui sumur buatan.

Pada umumnya akuifer airtanah dikelompokkan menjadi

dua, yaitu akufer bebas ( uncon ned a*ui er dan akuifer tertekan

(con ned a*ui er . Pengelompokkan ini tergantung pada jenis

muka airtanahnya. Akuifer &ocor ( leaky a*ui er atau sering pula

disebut semi con ned a*ui er mewakili kombinasi akuifer bebas

dan akuifer tertekan.

1. Akui;er #e#as 5 unconfned aqui er 6

Akuifer ini sering disebut juga dengan akuifer tidak tertekan

menggantung ( perched a uifer akuifer ini terjadi bila

tubuh air tanah terpisahkan %an akuifer ini umumnya

ditemukan pada kedalaman yang relati2e dangkal yaitu dari

-= meter yang dinamakan dengan formasi batuan yang

kedap air.

)>





2. Akui;er tertekan 5>on?ned a@ui;er6

Akuifer jenis ini sering juga disebut sebagai akifer artesis.

&ila air tanah disumur dapat mengalir dipermukaan tanah

disebut sumur mengalir ( fowing well . %an bila air tanah

disumur kenaikannya tidak mencapai permukaan tanah

disebut sumur artesisi ( artesian well

. Akui;er #o>or 5'eak( A@ui;er6

Akuifer di alam jarang sekali yang seluruhnya tertekan atau

seluruhnya bebas, karena adanya kebocoran. Akuifer jenis

ini disebut akuifer &ocor ( +eaky ,*ui er atau akuifer semi

tertekan. Akuifer ini sering di jumpai di daerah lembah

allu2ial dan daratan, yang air tanahnya terletak di bawah

lapisan yang setengah kedap air atau akuitard.

". Akui;er Ideal

untuk kepentingan perhitungan matematis timbunan dan

aliran, akuifer sering diasumsikan sebagai akuifer ideal

akuifer ideal. Adalah akuifer yang materialnya homogen

dan kelulusannya sama ke segala arah (isotropis .

2.1. . +aterial Batuan Pe%#entuk Akui;er

Ada berbagai formasi geologi yang dapat berfungsi

sebagai akuifer adalah sebagai berikut 6

1. Enda:an Alu ial

&erdasarkan cara terbentuknya akuifer di daerah ini dapat

dibagi menjadi - kategori 6

a %aerah Aliran Air ( water courses

)+





%aerah ini tersusun oleh endapan alu2ial yang

terletak di kanan kiri sungai. Apabila muka air sungai

lebih tinggi dari muka air tanah, potensi air tanahnya

akan cukup besar. ?aktor yang menyebabkan daerah

ini mempunyai kandungan air tanah tinggi karena

tersusun oleh material lepas dan sungai mensuplai

air ke akuifer.

b !embah Hang 5ertimbun ( a!andoned or !uried

valleys

!embah ini dahulu merupakan sungai. 5etapi karena

terjadi perubahan lintasan sungai, daerah ini menjadi

suatu lembah bekas sungai yang mempunyai potensi

air tanah tinggi. Akuifer didaerah ini merupakan

akuifer yang baik dan mengandung banyak air

terutama di musim penghujan.

c %aerah %aratan ( e-tensive plain

erupakan suatu daerah luas dengan material

endapan yang belum mengalami pemampatan.

#erikil dan pasir merupakan bahan pembentuk akifer

yang dominan. 'mbuh air tanah biasanya diperoleh

dari perkolasi air hujan.

2. 'e%#ah antar !unun! 5 intermountain valleys 6

!etak lembah ini dikeliling oleh gunung. aterialnya berupa

kerikil dan pasir dalam jumlah yang sangat banyak yang

berasal dari pegunungan di sekitarnya. %aerah ini

umumnya berupa lembah$lembah tersendiri yang terpisah

oleh gunung dan menerima imbuh air dari resapan di

)0





gunung tersebut. !embah antar gunung ini diataranya

adalah 6

a &atu Gamping

&atu gamping mempunyai 2ariasi yang besar dalam

densitas, kesarangan dan kelulusan. <ariasi ini

tergantung dari derajat penampatan dan

perkembangan rekahan pada saat pembentukannya

lubang$lubang.

b &atuan <ulkanik

&atuan 2ulkanik dapat membetuk akuifer dengan

kelulusan tinggi, seperti misalnya basalt. &asalt

mempunyai karakteristik berpori$pori, yang

merupakan bekas lubang gas dan mempunyai

banyak retakan.

c &atupasir&atuan pasir dan konglomerat terbentuk dari kerikil

dan pasir yang tersemen. #esarangan dan hasil

airnya telah berkurang, akibat semen. &ila batu pasir

dan konglemerat menpunyai banyak retakan, maka

batuan ini mempunyai hasil air yang baik.

d &atuan beku dan malihan

#edua jenis batuan ini relati2e kedap air dan

merupakan akuifer jelek. eskipun demikian jika

mengalami pelapukan, pada batuan ini dapat dibuat

sumur kecil untuk kebutuhan rumah tangga.

)1





BAB IIIKARAKTERISTIK AK=I9ER

".1. Pendahuluan

#ondisi akuifer tidak selalu sama, meskipun dalam

perhitungan matematis airtanah, seringkali akuifer dianggap

homogen dan isotropis (akuifer ideal . #ondisi suatu akuifer

dikontrol oleh koe sien timbunan, kesarangan, kelulusan dan

)*





keterusannya. #eempat parameter inilah yang menentukan

karakteristik suatu akuifer.

".1.1. Koe?sien Ti%#unan 5 Storage coe cient 6

Air yang diimbuhkan atau diluahkan dari akuifer

merupakan perubahan 2olume timbunan di dalam akuifer.

#oe sien timbunan dide nisikan sebagai 2olume air yang

dilepaskan atau disimpan oleh akuifer per unit perubahan

kedudukan muka airtanah. Atau dapat juga diartikan sebagai

2olume air yang dilepaskan dari akuifer pada saat muka

pie ometrik mengalami penurunan pada jarak tertentu.

".1.2. Kesaran!an 5 porosity 6

&atuan atau tanah yang mempunyai ruang$ruang dan

tidak pasif dapat ditempati airtanah. 9uang$ruang ini disebut

ruang antara butir atau pori. Pori ini sangat penting dalam studi

airtanah, karena pori$pori berfungsi sebagai penyimpan air.#esarangan (I batuan adalah rasio antara 2olume pori dengan

total 2olume batuan, yang dirumuskan sebagai berikut 6

- *1 *dengan, <) adalah 2olume pori$pori dan < adalah total 2olume

batuan.

3=





&esar kecilnya kesarangan batuan tergantung dari ukuran

butir, bentuk dan susunan partikel, keseragaman butir serta

derajat sementasi dan kompaksi (Gambar 0 .

%alam kaitannya dengan kesarangan, terdapat beberapa

istilah kesarangan yang dapat dibagi menjadi 7, yaitu 6

a. kesarangan e ekti , jumlah pori yang saling berhubungan

dibagi dengan total 2olume.

b. .esarangan primer , bila pori batuan terbentuk bersama$

sama dengan terbentuknya batuan

c. .esarangan sekunder , bila pori terbentuk setelah

terbentuknya batuan.

5able -. #esarangan dari berbagai jenis batuan

3)

Gambar 0.





".2. Kelulusan :er%ea#ilitas 5Per%ea#ilit(6

#elulusan suatu batuan atau tanah dide nisikan sebagai

kemampuan batuan atau tanah untuk melalukan cairan. %e nisi

33

+aterial Kesaran!an5 6

#erikil #asar 31

#erikil Sedang 73

#erikil "alus 7-

Pasir #asar 7*

Pasir Sedang 7*

Pasir "alus -7

%ebu -+

!empung -3

&atu Pasir berbutir halus 77

&atupasir berbutir sedang 70

&atu gamping 7=

%olomite 3+

Sekis 71

Serpih +

5uf -)

&asalt )0

Gabro lapuk -7

Granit lapuk ->





ini hanya menekankan pada medium dan terlepas dari cairannya.

Dntuk menghindari kerancuan dengan kondukti2itas hidrolik

yang memasukkan sifat$sifat airtanah digunakan kelulusan

intrinsik (k yang dirumuskan 6

k - K C

. !

dengan, k permeabilitas

# kondukti2itas hidrolik

J 2iskositas

K densitas Euida

g percepatan gra2itasi

BAB I*+ATAAIR

37





".1. Pendahuluan

ataair merupakan fenomena alam yang menarik dansering menimbulkan tanda tanya bagi yang tidak memahaminya.

&agaimana mungkin airtanah dapat keluar sendiri ke permukaan

tanah tanpa ditimba atau dipompa. eskipun demikian adanya

mataair di beberapa tempat sangat menolong bagi penduduk di

sekitarnya.

".1.1. Pen!ertian %ataair

ataair ( spring adalah Pemusatan pengeluaran airtanah

yang muncul di permukaan tanah sebagai arus dari aliran air.

ataair dibedakan dengan rembesan ( seepage . 9embesan

(seepage adalah mataair yang keluar secara perlahan$lahan dan

menyebar pada permukaan tanah. #eadaan mataair sangat

ber2ariasi. enurut 5olman ()*70 , ?aktor$faktor yg

mempengaruhi keadaan mataair adalah 6

). 8urah hujan,

3. #arakteristik hidrologi material permukaan tanah terutama

permiabilitasnya,

7. 5opogra ,

-. #arakteristik hidrologi formasi akuifer dan

>. Struktur geologi

".1.2. Klasi?kasi +ataair

1. Klasi?kasi +ataair #erdasarkan Si;at Pen!aliran

3-





a. ataair menahun ( perennial springs , mataair yg

mengeluarkan air sepanjang tahun dan tidak dipengaruhi

oleh curah hujan.

b. ataair musiman ( intermittent springs , mataair yg

mengeluarkan airnya pada musim$musim tertentu dan

sangat tergantung dari curah hujan.

c. ataair periodik ( periodic springs , mataair yg

mengeluarkan airnya pada periode tertentu.

2. Klasi?kasi +ataair #erdasarkan Suhu Air

a. ataair dingin ( cold springs , mataair yg suhu airnya

rendah, sumber air berasal dari cairan salju atau es.

b. ataair normal ( nonthermal or ordinary temperature

springs , mataair yg suhu airnya hampir sama dengan

suhu udara disekitarnya.

c. ataair panas ( thermal springs , mataair yg suhu airnya

lebih tinggi dari suhu udara di sekitarnya.

. Klasi?kasi +ataair #erdasarkan Tena!a Pen(e#a#

a. 5enaga non$gra2itasi (eB 6 mataair 2ulkanik ( volcanic

springs , mataair celah ( ssure springs biasa disebut dgn

mataair panas.

b. 5enaga gra2itasi 6

). ataair cekungan ( depression springs , mataair yg

disebabkan permukaan tanah memotong muka

airtanah.

3>





Gambar 1. ataair 8ekungan

3. ataair kontak ( contact springs , mataair yg muncul

pada daerah kontak antara batuan lulus air dan kedap

air.

Gambar *. ataair #ontak

7. ataair artesis ( artesian springs , mataair yg airnyaberasal dari airtanah tertekan.

-. ataair pada batuan kedap ( impervious rock springs ,

mataair yg terjadi pada saluran atau retakan di

batuan kedap.

>. ataair retakan atau pipa ( tu!ular or racture springs ,

mataair yg terjadi dari pipa la2a, pelarutan atau

retakan batuan yg berhubungan dengan airtanah.

3+

Gambar )=. ataair Artesis





30

Gambar )). ataair Pelarutan





". Klasi?kasi +ataair #erdasarkan Ti:e +aterial Pe%#aFa

Air

$ #las ', mataair yg muncul dari material lulus air yg tipis.

31

Gambar )3. ataair #las '





$ #las '', mataair yg muncul dari material lulus air yg tebal.

$ #las ''', mataair yg muncul pada perselingan batuan lulus dan

3*

Gambar )7. ataair #las ''





kedap air.

$ #las '<, mataair yg muncul dari saluran pelarutan.

$ #las <, mataair pada la2a.

$ #las <', mataair yg muncul pada retakan batuan.

".2. 9eno%ena Hidroter%is

7=

Gambar )-. ataair #las '''





Sering dijumpai mataair yang airnya panas. Air yang

berasal dari mataair panas biasanya mempunyai kandungan

mineral tinggi. ?enomena hidrotermis merupakan fenomena

pelepasan air dan uap, yg selalu berasosiasi dengan batuan

2ulkanik dan cenderung berada pada daerah gradien hidrotermis

besar.

?enomena hidrotermis erat kaitannya dengan mataair

panas. Air yg berasal dari mataair panas biasanya mempunyai

kandungan mineral tinggi. Geyser merupakan mataair panasyang mengeluarkan airnya secara periodic dan biasanya terdapat

pada daerah 2ulkanik. Geyser terjadi akibat tenaga uap panas

pada saluran air di bawah tanah.

7)

Gambar )>. ?enomena Geotermis





BAB *HIDROTHER+A'

).1. Pendahuluan

"idrotermal dapat dide nisikan sebagai cabang ilmu dari

hidrologi yg mempelajari seluruh aspek hidrologi yang ada

hubungannya dengan manifestasi panas bumi.

anifestasi panas bumi di 'ndonesia cukup melimpah,

hanya saja pemanfaatan dari energi tersebut belum dikelola

secara maksimal. "al ini juga terkendala dari biaya pengolahan

yang cukup tinggi dan keterbatasan literatur tentang panas bumi

di 'ndonesia. Saat ini negara yang telah memanfaatkan energi

panas bumi adalah Selandia &aru.

5.1.1. +ani;estasi Panas Bu%i

Adapun karakteristik dari manifestasi panas bumi adalah

sebagai berikut 6

). ataair panas, mataair yg memiliki temperature L +=M

(lebih tinggi dibandingkan dengan suhu normal

disekitarnya

3. ?umarola, semburan dominan steam

ofet, semburan dominan 8N 3

Sulfatara, semburan dominan sulfur

7. &atuan teralterasi, batuan yg telah berubah karena reaksi

hidrotermal, biasa teralterasi 6- !emah, tekstur asli tampak, menjadi lempung abu$abu

kemerahan

- Sedang, tekstur asli hampir hilang, menjadi kaolin

73





- #uat, tekstur asli hilang, menjadi silika

-. #ubangan lumpur panas (daerah kawah>. &ekas lubang$lubang letusan phreatik , dimensi 7 O )= m

+. Steam et , biasa disebut geyser 4 semburan air panas.

5.1.2. Siste% :anas #u%i

Ada beberapa persyaratan yang harus dimiliki pada sistem

panas bumi, diantaranya adalah 6

). Sumber panas (magma, intrusi dekat permukaan

3. &atuan reser2oir harus bersifat permeable dalam

menyimpan Euida panas

7. &atuan penutup impermeable

-. 9etakan 4 rekahan 4 sesar, sebagai porositas sekunder

tempat bergeraknya Euida panas ke permukaan

>. 5erdapat 0echarge ,rea (daerah pengisian air

#omponen system panas bumi 6- Hot out fow- 1aps rock - 1old recharge ( water media- 0eservoir rock -

Heat sources ( intrusion- Geology structure ( ault2 oint etc

!apangan$lapangan yg produksi listrik di 'ndonesia 6- #amojang (Pertamina )3= mw- Gunung Salak (Dnocal )3= mw- %arajat (Amoseas += mw

- %ieng (Geodipa >> mw

77





- !ahendong (pertamina 3 mw

5.1.3. Proses :er:indahan :anas 5 heat trans er 6

&eberapa proses perpindahan panas yang dapat terjadi

pada suatu media tertentu, diantaranya adalah 6

- #onduksi (rambatan , terjadi pada benda padat- #on2eksi (hantaran , terjadi pada benda cair- 9adiasi (pancaran , terjadi pada benda gas

Proses perpindahan panas dari sistem panas bumi sebagianbesar transfer panas yang berlangsung didominanasi oleh

adanya proses konduksi dan kon2eksi.

5.1.4. Alterasi Hidroter%al

- Proses perubahan mineral primer menjadi mineral

sekunder akibat pengaruh dari reaksi kimia dari Euida

panas.- ineral$mineral hidrotermal hasil alterasi dapat

mencerminkan kondisi sub surface- %apat digunakan untuk mendeduksi Qthermal historyR

yaitu reser2oir dalam kondisi heating up ataukah colling

down

5.1.5. Sesar ;ault

- &erperan penting dalam reser2oir panas bumi, karena

merupakan jalur bergeraknya Euida- Sesar 4 retakan merupakan porositas sekunder

5.1. . Klasi?kasi ki%iaFiG teruta%a dari kandun!an

silika 5SiO 2 6

-

9hyollite, lebih dari +1 SiN3

7-





- %acite, +3 O +1 SiN3-

Andesite, >7 O +3 SiN3- &asalt, kurang dari >7 SiN3

5.1.!. Klasi?kasi 9luida !eother%al

1. Air hlorida 5 chloride "ater 6, merupakan tipe umum

dan dipakai untuk penggerak turbin.- 8l $ merupakan anion utama- Dnsur$unsur lain 6 # , Ta , 8a , g- #onsentrasi SiN 3 tinggi- P" netral, bisa sedikit asam atau basa

#arakteristik dari mata air chloride yaitu adanya endapan

silika amorf ( sinter , karena airnya jenuh silika.

2. Air asa% sul;atG memiliki kandungan sulfat tinggi,

lebih dari )=== ppm, karena diakibat dua proses 6- Pemanasan steam pada air asam sulfat, terjadi

oksidasi "3S pada ona 2adose (diatas water

table , shg menghasilkan asam sulfat

-

Akibat gas$gas 2olatil dari magma ("3N, 8N3, SN3,"8! mengalami kondensasi menjadi fasa cair.

. Air Bikar#onatG memiliki karakteristik 6- kandungan "8N 7 tinggi- 8l $ rendah- terjadi akibat adanya batuan limestone di bawah

permukaan

7>





- dicirikan oleh adanya endapan tra2ert (8a8N 7 ,

sinter disekitar mataair panas.

5.1.#. Siklus Pe%#an!kit 'istrik 5$eother%al PoFer

(>les6

Siklus pembangkit listrik dapat di#lasi kasikan menjadi

beberapa model yang didasarkan pada 6

). 3irect dry steam

3. Separated steam

7. Single fash steam

7+

l &

H OSO"

$ir %lorida

$ir $sam Sul at $ir &i'ar(onat

Gambar )+. Segitiga 5riner ?luida Panas &umi





-. 3ou!le fash steam

>. Multi fash steam

+. Brine / (reon !inary cycle

0. Brine / iso!utene !inary cycle

5.1.). Prinsi:&Prinsi: *eat +rans er

Ada beberapa pengertian tentang sistem heat trans er ,diantaranya adalah 6

- Heat trans er adalah proses perpindahan 4 aliran panas

dari region panas (temperatur tinggi ke region dingin

(temperatur rendah- 1oe4cient o heat trans er adalah laju heat trans er per

satuan area per satuan temperatur (: 4 m 3 M8- Heat fu- ( merupakan laju aliran panas per satuan area

(: 4 m 3

- 5verall heat trans er coe4cient adalah thermal

conductance per satuan area (: 4 m 3 M8- Speci c thermal capacity speci c heat (8 dapat

dide nisikan sebagai besaran panas yang diperlukan untuk

menaikkan satu satuan massa materi dan kenaikan satu

satuan temperatur (/ 4 #g M8- Thermal conductivity (k adalah kuantitas panas yg

ditransfer per satuan waktu, per satuan area, per satuan

gradien temperatur (: 4 m 3 M8- Thermal conductance (8 merupakan laju aliran panas per

satuan temperatur (: 4 m M8

70





- Thermal resistance (9 adalah kebalikan dari thermal

conductance (M84:- Thermal di usivity (I merupakan ratio k 4 K . cp (m 3 4s

DA9TAR P=STAKA

%omenico U Schwarts, )**=, Ph(si>al J he%i>al

H(dro!eolo!( , /ohn :iley U Sons, 5oronto 8anada

?etter, 8.:, )*1=, A::lied H(dro!eolo!( , 5hird Cdition, errill

Pubs.co. 8olombus Nhio Dnited States of America

?ree e 9.A. U 8herry, )*0*, $roundFater , Prentice "all, 'nc.

Dnited State of America

"eath, )*17, Basi> $roundFater H(dro!eolo!( , DSGS Paper,

Dnited States of America

/. &ier, )*01, H(drauli>s o; $roundFater , c Graw U "ill,

Dnited States of America

andel U Shiftan, )*1), $roundFater Resour>es

In esti!ation and De elo:%ent , Academic Press 'nc,

DSA.

71




5odd, %#., )*1-, $roudFater H(drolo!( , 3nd ed, /ohn :illey U

Sons, Tew Hork DSA

diktat geohidrologi

Documents