BAB I

BAB IPENDAHULUAN

Air tanah sebagai salah satu sumber penyediaan air di bumi, selain untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga juga diperlukan untuk irigasi, industri, pertanian, dan sebagainya yang kebutuhannya semakin hari semakin meningkat.David Keith dan Todd mendefinisikan air tanah sebagai air yang bergerak dan terkandung pada semua butir yang berada di formasi geologi. Air tanah yang berada dalam zona-zona geologi tersebut dapat bergerak secara lateral maupun vertikal. Meskipun air tanah tersebut bergerak, akan tetapi suatu saat gerakan tersebut akan terhenti dan tersimpan dalam suatu formasi geologi tertentu.Sebagaimana diketahui letak air tanah relatif jauh di dalam zona geologi, oleh sebab itu untuk menemukannya senantiasa diusahakan memilih metoda yang lebih tepat. Penyelidikan air tanah yang bertujuan untuk mengetahui letak dan besarnya atau jumlah cadangan air tanah pada suatu formasi geologi, dilakukan dengan cara pendugaan.Selain kemampuan alat yang digunakan, kondisi formasi geologi juga sangat mempengaruhi hasil pekerjaan pendugaan air tanah. Oleh karena itu sebelum melakukan pendugaan, maka kita harus mengetahui kondisi formasi geologi dan keadaan air tanah tersebut.Secara umum pendugaan air tanah dapat dibedakan antara pendugaan di atas permukaan dan pendugaan bawah permukaan. Jenis-jenis pendugaan di atas permukaan meliputi eksplorasi, metoda tahanan listrik, metoda refraksi seismik, metoda geologi, metoda gravity, dan metoda magnetis. Sedangkan pendugaan bawah permukaan jenis-jenisnya meliputi test drilling (bor uji) dan resistivity logging.BAB IIKONDISI AIR TANAH DAN FORMASI GEOLOGI

A. Kondisi Air Tanah

Air tanah merupakan bagian dari suatu siklus yang disebut dengan siklus hidrologi. Proses siklus hidrologi ini bermula dari adanya panas yang bersumber dari panas matahari yang mengakibatkan terjadinya evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah proses penguapan pada air terbuka seperti penguapan air laut, air danau, air sungai dan lain-lain, sedangkan transpirasi adalah penguapan dari permukaan tanaman atau tumbuh-tumbuhan. Uap air dari hasil penguapan ini pada ketinggian tertentu berubah menjadi awan, kemudian karena beberapa hal awan berkondensasi menjadi presipitasi, baik dalam bentuk hujan, hujan es, salju maupun embun. Air hujan yang jatuh sebagian terinterspsi (tertahan oleh tumbuh-tumbuhan maupun atap-atap bangunan) dab sebagian lagi mencapai permukaan tanah, maupun berupa over land flow yaitu aliran air di atas permukaan. Selanjutnya aliran air di atas permukaan tadi akan terkumpul dan mengalir pada suatu saluran. Aliran air pada saluran-saluran itu disebut dengan surface run off. Hasil infiltrasi di atas sebagian menjadi aliran air di bawah permukaan, baik berupa interflow, sub surface flow, maupun through flow dan selebihnya akan membasahi tanah. Apabila moisture content atau kebasahan tanah ini terlampaui, maka kelebihan airnya akan mengalir atau bergerak secara vertikal dan gerakan air semacam ini disebut perkolasi. Air yang menjadi bagian dari tanah dan berada dalam pori-pori tanah inilah yang disebut dengan air tanah.Untuk lebih jelasnya proses siklus hidrologi dapat dilihat dalam gambar di bawah ini :GAMBAR 1SIKLUS HIDROLOGI

1. Pergerakan air tanah secara lateral

Pada dasarnya gerakan air secara lateral adalah mengikuti prinsip hidrolik, dimana gerakan air yang terjadi disebabkan perbedaan tekanan antara dua tempat yang pori-porinya berhubungan. Menurut hukum Darcy, pergerakan atau rembesan air tanah berlangsung secara linier.Dari hasil percobaannya, Darcy merumuskan bahwa :

dimana :i = gradien hidrolik

h = beda tinggi antara dua fluida dalam piezometer, (cm)

l = jarak antara dua piezometer percobaan, (cm)

dari persamaan rumus di atas, maka didapat :

dimana :v = kecepatan aliran air

Q = Debit (cm3/detik)

A = luas penampang, (cm2)

k = koefisien permeabilitas, (cm/det)Berdasarkan uraian di atas terlihat bahwa gerakan dan kecepatan aliran air tanah dipengaruhi oleh luas penampang, gradien hidrolik, porositas, permeabilitas (daya rembesan tanah), dan lain-lain.

Dari pergerakan air tanah ini dapat diketahui besarnya permeabilitas tanah yang juga tergantung pada macam atau jenis tanah serta suhu atau viskositas fluida. Berikut ini dapat dilihat harga koefisien permeabilitas macam tanah pada suhu tetap.TABEL IHARGA k DARI BEBERAPA MACAM TANAH

No.Macam Tanah

12

3

4LempungLanau

Pasir halus

Pasir berlempung10-9 10-610-5 5 . 10-410-3 5 . 10-25 . 10-3 10-2

k = koefisien permeabilitas

2. Pergerakan air tanah secara vertikal

Pergerakan air tanah secara vertikal ini dimulai dari zone of aeration yang terbagi atas soil water zone, intermediete zone/ intermediete belt, dan capilary zone. Di bawah capilary zone terdapat water table, dimana zona ini termasuk dalam zone of saturation.Apabila air tanah yang telah mencapai zone of aeration tadi terus bergerak, maka suatu saat gerakan air tanah tersebut akan terhenti pada batas lapisan bed rock. Sedangkan kecepatan gerak dari air tersebut adalah berbeda-beda, tergantung dari ukuran butir tanahnya. Berikut ini dapat dilihat beberapa harga dari kecepatan air tanah.TABEL II

KECEPATAN AIR TANAH

No.Karakteristik tanah dalam aquiferUkuran butir(mm)Kecepatan rata-rata(m/ hr)

12

3

4Silt, Pasir halusPasir sedang

Pasir kasar, kerikil halus

kerikil 0,005 0,25 0,25 0,5

0,5 2,0

2,0 10,0 2,0 35,0

192,0

109,0

Catatan : harga kecepatan rata-rata diambil pada harga gradien hidrolik 100 %3. Kondisi air tanah

Air tanah yang berhubungan dengan zona-zona geologi dapat diklasifikasikan dalam 5 (lima) jenis, yaitu :a. Air tanah alluvial

Volume air tanah dalam dataran alluvial ditentukan oleh tebal, penyebaran dan permeabilitas dari aquifer yang terbentuk dalam allvium dan dilluvium yang mengendap dalam dataran. Jenis-jenis air tanah dataran alluvial, yaitu :i. Air susupan (influent water)

ii. Air tanah di lapisan yang dalam

iii. Air tanah sepanjang pantai

b. Air Tanah di dalam Kipas DetritalEndapan kipas detrital terdiri dari endapan kipas di atas kipas dan endapan bagian ujung bawah kipas. Endapan di atas kipas terdiri dari lapisan pasir dan kerikil yang tidak terpilih, sedangkan pada bagian tengah terdiri atas lapisan pasir. Selanjutnya pada ujung bawah kipas endapannya berupa endapan loam, dimana aquifer yang terdapat di bawah endapan ini adalah air tanah terkekang.c. Air Tanah di dalam Terra Dilluvial

Air tanah di dalam terras dilluvial yang tertutup dengan endapan terras yang agak tebal, ditentukan oleh keadaan bahan dasar serta daerah pengaliran dari terras. Pada bagian lembah dari daerah batuan dasar terdapat aquifer yang tebal dan mata air keluar pada daerah batun dasar yang rendah.

d. Air Tanah di Kaki Gunung Api

Beberapa karakteristik air tanah pada tofografi ini yaitu :

i. Pada bagian kaki gunung api dengan latar belakang yang lebih tinggi dan mempunyai curah hujan yang lebih besar dari daerah sekelilingnya, sehingga pengisian air tanah pun menjadi lebih banyak.ii. Disebabkan pada pragmen-pragmen gunung api terdapat ruang-ruang yang relatif banyak, maka dengan sendirinya mudah untuk menyalurkan air. Pada bagian bagian ujung terras terdapat aquifer yang besar.

e. Air Tanah di Zona Retakan

Air tanah pada daerah ini terjadi akibat terdapatnya zona retakan yang memotong lapisan-lapisan sebagai akibat proses geologi pada zaman tersier. Pada zona ini tidak terbentuk aquifer, sedang air tanahnya adalah berupa air celah.B. Kondisi formasi geologi

Selain faktor keadaan air tanah, dalam proses pendugaan masih harus dipelajari mengenai formasi geologinya. Pendistribusiaan air secara vertikal melewati 2 (dua) zona, yaitu zone of aeration (zona tidak kenyang air) dan zone of saturatio (zona kenyang air) atau yang lebih dikenal dengan aquifer.1. Aquifer, yaitu formasi geologi atau lapisan tanah/ batuan yang permeabel yang dapat melepaskan air dalam jumlah yang cukup. Aquifer ini dibedakan atas confined aquifer atau aquifer bebas dan unconfined aquifer atau aquifer terkekang. (lihat gambar 7).2. Aquiqlude, yaitu formasi geologi impermeabel yang dapat menampung air tetapi tidak dapat melepaskan air dalam jumlah yang cukup. Formasi geologi yang disebut aquiqlude adalah seperti lapisan clay.3. aquifuge, yaitu formasi geologi yang impermeabel, dimana formasi ini tidak dapat menampung maupun melepaskan air dalam jumlah yang cukup, contohnya granite padat.Sesuai dengan sifat dan lokasinya dalam siklus hidrologi, maka aquifer mempunyai fungsi ganda yaitu sebagai media penampung dan media aliran. Umumnya formasi geologi pada formasi confined aquifer adalah lapisan/ lensa pasir, lapisan konglomerat, patahan, dan sebagainya. Disamping itu dikenal pula istilah connate water yaitu air yang terjadi bersamaan dengan pengendapan sedimen.BAB IIIPENGARUH FORMASI GEOLOGI PADA PENDUGAAN AIR TANAH

Pada bab sebelumnya telah disinggung formasi geologi yang dapat menampung dan dilalui air disebut aquifer, dimana keadaan aquifer ini ditentukan oleh struktur geologi dan topografinya.

Dalam pekerjaan pendugaan air tanah banyak sekali yang harus kita dapatkan antara lain bagaimana distribusi air tanah, berapa besar jumlah air yang dikandungnya dan lain-lain. Oleh sebab itu pendataan tersebut dipengaruhi oleh formasi geologi setempat yang dapat menetukan keadaan air tanah tersebut.Celah dari batuan atau tanah yang tidak ditempati oleh mineral padat, kemungkinan akan diisi oleh air tanah. Hal ini disebabkan celah tersebut dapat berfungsi sebagai saluran/ aliran air tanah. Celah/ ruang-ruang tersebut berbentuk pada proses geologi yang kemudian menjadi dasar formasi geologi asal yang selanjutnya membentuk batuan beku serta batuan sedimen. Sedangkan ruang-ruang kedua terjadi setelah terbentuknya batuan, seperti joints, bentuk bukaan oleh binatang, dan sebagainya.Hampir 98 % dari seluruh aquifer mengandung batuan tak terkonsulidasi, seperti gravel dan sand. Aquifer pada lapisan sand dan gravel edapat memproduksi air dalam jumlah besar, sehingga menambah isi dari aliran air ke alluvial. Batuan vulkanik merupakan bentuk aquifer yang permeabel, selain itu aliran basalt juga dikenal sebagai sangat permeabel. Zona permeabel pada batuan vulkanik yang lain adalah zona yang berisi aliran breksi, zona porous antara aliran lava, tuba lava, cracks, dan joints.Dalam hal tertentu, corak batuan dasar dan sifat aquifer dapat diketahui dari corak air tanah. Sebagai contoh jika lapisan (A) yang permeabel terletak di atas batuan dasar (Ba) yang mempunyai gradien air tanah yang besar, maka gradien dari air tanah juga akan berubah menjadi curam pada titik perubahan tersebut. Selain itu keadaan permukaan muka air tanah juga dapat berubah karena variasi sifat aquifer (gambar 2).GAMBAR 2CORAK BATUAN DASAR DAN PERMUKAAN AIR TANAH

BAB IVCARA PENDUGAAN AIR TANAH

Penyelidikan topografi dan geologi, pengukuran air, pendugaan fisik maupun bor uji, dapat dikategorikan sebagai pendugaan air tanah. Ada beberapa macam pendugaan air tanah yang dapat dilakukan di atas permukaan tanah, antara lain : Eksplorasi Geofisik

Metoda Tahanan Listrik (Resistivity Electric) Metode Refraksi Seismik

Interpretasi Foto Udara

Selain itu dikenal pula beberapa macam cara pendugaan pada bawah permukaan tanah, seperti :

Bor Uji (Test Drilling) Resistivity Logging

Potensial Logging

A. Metoda Tahanan Listrik

Tahanan listrik dari formasi batuan akan membatasi jumlah dari aliran listrik yang melewati formasi, jika pada saat yang sama potensial listrik terpasang. Hal ini disebabkan adanya permukaan yang saling berhadapan dari material yang berbentuk kubus yang dibatasi oleh resistensi. Jika resistensi sebuah material dinyatakan dengan (R), mempunyai daerah cross section (A) dengan panjang (L), maka besarnya tahanan listrik dapat dinyatakan sebagai :

dimana : = Tahanan Listrik (ohm-m)

R= Resistensi Material (ohm)

A= Luas Penampang (m2)

L= Panjang Interval (m)

Harga tahanan dari batuan berbeda-beda, misalnya untuk batuan beku dan batuan metamorfosa, nilainya antara 102 108 ohm-m, batuan sedimen yang tidak terkonsulidasi bernilai antara 104 108 ohm-m. Tahanan dari aquifer dapat dinyatakan dalam bentuk tahanan air tanah dan porositas untuk butiran yang seragam. Jika adalah tahanan aquifer dan w adalah tahanan air tanah, maka akan diperoleh perbandingan :

pada pengukuran dengan menggunakan Metoda Wenner, dilakukan dengan menempatkan empat buah kutub listrik yang ditancapkan dengan interval yang sama pada sebuah garis lurus. Titik duga (0) terletak di tengah-tengah kutub. Arus listrik (I) dihubungkan antara kutub-kutub arus listrik C1 dan C2, kemudian diukur tegangan (V) antara kutub-kutub tegangan P1 dan P2. kedudukan seperti ini dijelaskan di atas digunakan untuk homogen dan isotropis. Pada kenyataannya di alam ini, harga tahanan yang didapatkan adalah harga tahanan spesifik semu. Nilai/ harga tersebut mungkin lebih besar atau lebih kecil ataupun sama dengan harga tahanan jenis sejati. Sehingga Wenner merumuskan :

dimana := Tahanan jenis semu (ohm-m)

a= Interval penempatan kutub (m)

V= Beda potensial (volt)

I= Arus (amp)

Secara bertahap interval kutub listrik (a) diperpanjang terhadap titik duga sebagai pusat, dan dilakukan pengukuran setiap pertambahan panjang (a).Jika lapisan itu terdiri dari satu tahanan spesifik, maka secara teoritis kurva ( a) adalah seperti sepotong garis horizontal, sedangkan bila perlapisan terdiri dari beberapa tahanan, maka kurva ( a) kira-kira adalah sebagaimana terlihat pada gambar di bawah ini.GAMBAR 4KURVA ( a)Secara teoritis hubungan antara nilai tahanan jenis dari batuan dengan macam batuan adalah sebagai berikut :

1. Batuan sedimen lepas akan menunjukkan nilai tahanan jenis yang lebih rendah dibandingkan dengan batuan sedimen kompak.

2. Batuan beku dan metamorf umumnya mempunyai harga tahanan jenis yang tinggi. 3. Harga tahanan jenis batuan akan lebih rendah apabila batuan itu mengandung air.

4. Tahanan jenis batuan dapat berbeda secara mencolok, tidak saja batuan yang berbeda tetapi juga pada batuan yang sama.

B. Metoda Refraksi

Gelombang seismik yang diakibatkan oleh ledakan, sebagian akan merambat di dalam tanah, lalu dipantulkan dan dibiaskan pada batas antara lapisan-lapisan yang berbeda elastisitasnya, selebihnya dikembalikan ke permukaan tanah. Survei/ penyelidikan kedalaman zona retakan dan batuan dasar disebut propeksi seismik.Prinsip propeksi seismik ini adalah jika lapisan yang mempunyai kecepatan gelombang elastisitas yang tinggi dan kerapatan yang besar serta terletak pada posisi yang lebih rendah, maka lapisan tersebut akan membiaskan gelombang tersebut sedemikian rupa. Dari hal di atas diperoleh persamaan :

dimana : V1 dan V2 = kecepatan gelombang primer pada lapisan atas dan lapisan bawah.

i1 dan i2= sudut masuk dan sudut bias gelombang primer.

A i1 V1 V1 V2 V2

i2 BGAMBAR 11

PRINSIP KERJA REFRAKSI SEISMIK

Metoda refraksi seismik dapat digunakan untuk dua lapisan, dimana pada cara ini harus ada titik penerima untuk menerima gelombang yang dibiaskan. Alat pencatat gelombang yang bekerja berdasarkan getaran disebut geophone.

Adapun prisip kerja dari metoda ini adalah sebagai berikut :

Pada mulanya lapisan tanah bor melewati weather zone sedalam 10 15 meter. Setelah itu bahan peledak dimasukkan dan pada tempat tertentu dipasang geophone. Dengan meletakkan bahan peledak tadi, maka geophone akan mecatat getaran yang timbul. Getaran yang dianalisa adalah getaran yang dibiaskan oleh lapisan diskontinu. Selanjutnya hasil analisa ini diproses, sehingga diperoleh data-data tentang waktu rambat gelombang.Dari pencatatan getaran yang diterima dapat diambil kesimpulan :1. Jika semua geophone hanya merekam getaran refraksi dari satu lapisan diskontinu, maka grafiknya merupakan garis lurus.

2. Jika grafiknya patah-patah, berarti geophone menerima getaran dari beberapa bidang diskontinu.3. Jika grafiknya teratur, hal ini menandakan adanya zona retakan.

4. Kecepatan gelombang primer batuan beku lebih besar daripada kecepatan gelombang primer batuan sedimen.BAB VKESIMPULAN

Dari uraian-uraian dan pembahasan mengenai air tanah dan cara pendugaan air tanah, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Air tanah adalah air yang bergerak dan terkandung pada semua butir yang berada di lapisan geologi.

2. Formasi geologi yang permeabel dinamakan aquifer, terdiri dari :a. Confined aquifer, yaitu formasi geologi yang mempunyai water table.

b. Unconfined aquifer, yaitu formasi geologi yang tidak mempunyai water table.

3. Air tanah dapat bergerak secara lateral maupun vertikal.

a. Kondisi air tanah terdiri dari :

b. Air tanah di dataran alluvial

c. Air tanah di dalam kipas detrital

d. Air tanah di dalam terras dilluvial

e. Air tanah di kaki gunung api

f. Air tanah di zone retakan

4. pendugaan air tanah meliputi pendugaan di atas permukaan dan pendugaan bawah permukaan.

Metoda-metoda untuk pendugaan di atas permukaan terdiri dari :a. Eksplorasi geofisik

b. Metoda tahanan listrik

c. Metoda refraksi seismik

d. Metoda geologi

e. Interpretasi foto udara

f. Dan lain-lain

Sedangkan metoda-metoda untuk melakukan pendugaan bawah permukaan terdiri dari :a. Testing drilling (bor uji)

b. Resistivity logging

c. Potensial logging

d. Dan lain-lain

5. Pekerjaan pendugaan merupakan tahap awal dari proses untuk mendapatkan/ memanfaatkan air tanah, dimana setelah dilakukan pendugaan, baru dilanjutkan dengan survei penggalian hingga tahap penyelidikan sumur.DAFTAR PUSTAKA

Katili, J. Dr. 1963. Geologi, Departemen Urusan Research Nasioonal, Jakarta.Todd dan David Keith. 1963. Ground Water Hidrology. Mc. Graw Hill Co.

_1115645314.unknown

_1115972456.unknown

_1115974000.unknown

_1115973795.unknown

_1115971367.unknown

_1115644705.unknown

_1115645194.unknown

_1115644286.unknown