hidrologi

Lembar kerja: Panduan Hidrogeologi Umum (GL-2121) Dasapta Erwin Irawan dan Deny Juanda Puradimaja

Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung

edisi 2012

1

Lembar Kerja

Hidrogeologi Umum

Oleh Dasapta Erwin Irawan Deny Juanda Puradimaja

Kelompok Keahlian Geologi Terapan Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung



edisi 2012

2

Lembar kerja: Hidrogeologi Umum Oleh: Dasapta Erwin Irawan dan Deny Juanda Puradimaja Copyright © 2013 by Dasapta Erwin Irawan dan Deny Juanda Puradimaja Penerbit Kelompok Keahlian Geologi Terapan www.fitb.itb.ac.id/kk-geologi-terapan [email protected] Desain Sampul: (Dasapta Erwin Irawan) Gambar dipinjam dari: http://blog.timesunion.com

Diterbitkan melalui:

www.nulisbuku.com



edisi 2012

3

Kata Pengantar

Dengan mengucapkan rasa syukur Alhamdulillah, kami memberanikan diri untuk menerbitkan buku Lembar Kerja Panduan Hidrogeologi Umum. Buku ini kami posisikan sebagai benih dalam upaya penerbitan buku teks bidang hidrogeologi yang masih sangat sedikit di Indonesia. Lembar kerja ini berawal dari kumpulan naskah perkuliahan dan latihan untuk mata kuliah Hidrogeologi Umum di Prodi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung. Setiap tahun, modul lembar kerja ini mengalami revisi dan penyuntingan untuk lebih menyempurnakan isi dan formatnya. Lembar kerja ini kami susun dalam bentuk masih sangat terbatas. Teks yang kami tuliskan pada beberapa bagian masih berupa pointers dan kalimat-kalimat instruksional. Hal ini bertujuan agar para pembaca lebih mampu memahami kaidah dasar ilmu hidrogeologi, sebagai pendukung materi yang telah disampaikan dalam format buku teks, yang umumnya masih ber-Bahasa Inggris. Dokumen edisi 2012 yang ada dalam pegangan saudara-saudari ini dikemas dalam enam bab yang membahas terminologi secara umum, tipologi akuifer, parameter hidrolik akuifer, serta sifat fisik dan kimia air tanah. Dalam edisi ini juga disampaikan beberapa hal mendasar tentang metode eksplorasi hidrogeologi. Para mahasiswa sarjana, khususnya Teknik Geologi, Teknik Sipil, Teknik Lingkungan, Geografi, dapat belajar bagaimana air tanah mengalir dan “berperilaku” di bawah permukaan. Demikian sepatah-dua patah kata dari penyusun. Kami sadar bahwa dokumen ini masih jauh dari sempurna, oleh karenanya kami menerima saran dan kritik dari rekan-rekan pembaca. Saran dan kritik dapat disampaikan via email ke: [email protected] atau twitter @d_erwin_irawan.



edisi 2012

4

Rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan kepada pada kontributor, yang terdiri dari mahasiswa Prodi Magister Teknik Air Tanah dan Prodi Sarjana Meteorologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung: Iftitah Rohman Hukama, Wulan Seizarwati, Rahmawati Rahayu, dan Karin Nadira Daulay. Rasa terimakasih yang tidak terukur saya (D. Erwin Irawan) sampaikan kepada keluarga kami, istri saya (dr. R.Cut Novianti Rachmi) dan anak-anak saya (Abraary Raditya Irawan dan Khaira Salsabila Irawan) yang telah memompa semangat saya. Semoga Bubu, Radit dan Ade bisa bangga dengan suami serta bapaknya. “dan saya tidak akan berhenti mencoba membuat bangga istri dan anak-anakku”. Semoga terbitnya buku ini menjadi amal ibadah yang tidak putus-putusnya bagi kami, para penulis, dan para pembacanya.



edisi 2012

5

DAFTAR ISI

Kata Pengantar .................................................................................................... 3 DAFTAR ISI ......................................................................................................... 5 DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... 8 DAFTAR TABEL ............................................................................................... 10 MODUL 1 PENDAHULUAN ........................................................................ 11 1.Sejarah Hidrogeologi .................................................................................... 11

1.2 Zaman Pra Sejarah ................................................................................ 11 1.3 Zaman Pertengahan .............................................................................. 11 1.4Abad Ke-19 (Awal Dari Hidrogeologi Kuantitatif) ......................... 12 1.5Zaman Modern ....................................................................................... 12

1.6Definisi Beberapa Istilah Sumberdaya Air .............................................. 13 1.7 Keilmuan Hidrogeologi diITB .................................................................. 14 1.8 Tantangan dan Trend Ilmu Hidrogeologi ............................................. 16 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 17 MODUL 2 SIKLUS HIDROLOGI ................................................................. 18 2.1 Pendahuluan ................................................................................................ 18 2.2 Batas Cekungan Hidrologi ....................................................................... 20 2.3 Hujan ............................................................................................................ 20 2.3 Air Tanah vs Air Bawah Tanah ............................................................... 22 2.3BERBAGAI JENIS AIR DI BAWAH PERMUKAAN ............................ 23 2.4 ZONA JENUH VS ZONA TIDAK JENUH ......................................... 23 2.5 RELASI AIR TANAH DAN AIR PERMUKAAN ................................. 24 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 29 3. NERACA AIR ............................................................................................... 30 3.1 TEORI DASAR ........................................................................................... 30 3.2 DATA DAN SUMBER DATA ................................................................ 31 3.3 METODA PENGOLAHAN DATA ....................................................... 32 3.4 PROSEDUR PERHITUNGAN WATER BALANCE .......................... 33

3.4.1 Ringkasan ............................................................................................. 33



edisi 2012

6

3.4.2 Detail .................................................................................................... 35 A. Curah Hujan (CH) dan Iklim ........................................................... 39

Bulan ............................................................................................................... 46 Eto(mm) .............................................................................................................. 46 BF (mm) .............................................................................................................. 46

B. Base Flow (BF) ...................................................................................... 46 C. Surface Runoff (Ro) ............................................................................ 46 D. Evapotranspirasi (Eto) ...................................................................... 47 E. Soil Moisture (Lengas Tanah) .......................................................... 51 F. WaterSurplus (Kelebihan air) .......................................................... 52 G. Infiltrasi ................................................................................................ 53 H. Volume Simpan .................................................................................. 55 I. Base Flow .............................................................................................. 56 J. Direct Run Off ........................................................................................ 57 K. Run Off .................................................................................................. 57

LATIHAN ........................................................................................................... 58 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 58 4.1 TIPOLOGI SISTEM AKUIFER ................................................................. 61

4.2.1 Tipologi Sistem Akifer Endapan Gunungapi ................................. 62 4.2.2 Tipologi Sistem Akifer Endapan Aluvial ....................................... 63

A. Sistem Akifer Endapan Fluvial ......................................................... 63 B. Sistem Akifer Endapan Aluvial Pantai (Akifer Pantai) ................ 65 C. Sistem Akifer Endapan Rawa atau Delta ...................................... 66

4.2.3 Tipologi Sistem Akifer Batuan Sedimen ........................................ 67 A. Sistem Akifer Batupasir-Batuserpih/batulempung terlipat ....... 67 B. Sistem Akifer Sedimen Terlipat dan/atau Terpatahkan ............. 68 C. Sistem Akifer Batuan Karbonat/Batugamping (Akifer Karstik)69

4.2.4 Tipologi Sistem Akifer Batuan Kristalin dan Metamorf ............. 71 4.2.5 Tipologi Sistem Akifer Endapan Glasial ........................................ 72

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 78 5. PARAMETER HIDRAULIK AKIFER ......................................................... 79

5.1 Jenis Akuifer ........................................................................................... 79 5.2 Heterogenitas dan Keisotropisan ...................................................... 82 5.3 Rekonstruksi aliran airtanah ............................................................... 85

TERIMAKASIH .................................................................................................. 92 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 92



edisi 2012

7

MODUL 6 SIFAT FISIK DAN KIMIA AIR TANAH .................................. 93 6.1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 93

1. Temperatur (T) .................................................................................. 94 2. pH .......................................................................................................... 97 3. Potensial Redoks/Eh Air tanah ........................................................ 97 4. Daya Hantar Listrik/DHL ................................................................. 99

6.2 PENYAJIAN DATA KIMIA AIR TANAH ............................................. 99 6.3 KLASIFIKASI AIR TANAH .................................................................... 105 Jenis Air ............................................................................................................. 105 6.4 ISOTOP STABIL ...................................................................................... 107

1H .................................................................................................................. 107 Proteum ............................................................................................................ 107

Stabil ........................................................................................................ 107 Daftar Pustaka ................................................................................................. 112



edisi 2012

8

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Perhitungan jumlah air di dunia (http://hydro.cee.illinois.edu/, 2006) ................................................................................................... 18

Gambar 2 Gambaran skematik siklus hidrologi (Bier, 1978) ................... 19 Gambar 3 Ilustrasi daerah aliran sungai (Mandel dan Shiftan, 1981) ...... 20 Gambar 4 Ilustrasi mekanisme terjadinya hujan ......................................... 21 Gambar 5 Skema distribusi air di bawah permukaan. Perhatikan

perbedaan antara air bawah tanah (sub surface water) dan airtanah (groundwater) (Todd, 1984) ......................................... 22

Gambar 6 Profil zona jenuh dan tak jenuh (http://hydro.cee.illinois.edu/)24 Gambar 7 Sketsa air tanah mengisi air permukaan (effluent

stream/gaining stream) (Freeze dan Cherry, 1979) ................. 25 Gambar 8 Sketsa air permukaan yang mengisi tanah (influent

stream/losing stream) (Freeze dan Cherry, 1979) ................... 26 Gambar 1 Skema neraca air (Mock, 1973) .................................................. 30 Gambar 2 Skema Metode Perhitungan Evapotranspirasi (Penman, 1963)33 Gambar 3 Siklus Hidrometeorologi (Seyhan, 1990) .................................. 36 Gambar 4 Berbagaipenakar hujan (www.usgs.gov) .................................... 40 Gambar 5 Grafik hasil pengukuran penakar hujan (www.usgs.gov) ....... 41 Gambar 6 Ilustrasi perhitungan CH rata-rata dengan Metode Aritmatik43 Gambar 7 Ilustrasi perhitungan CH rata-rata dengan Metoda Polygon

Thiessen ............................................................................................. 44 Gambar 8 Ilustrasi perhitungan CH rata-rata dengan Metoda Isohiet .. 45 Gambar 9 Ilustrasi Model Hidrodinamika Air (Mock, 1973) ................... 53 Gambar 1 Tipologi Sistem Akifer Endapan Gunungapi (modifikasi

Mandel dan Shiftan, 1981) .............................................................. 63 Gambar 2 Contoh Tipologi Sistem Akifer Endapan Fluvial (Freeze &

Cherry, 1979) ................................................................................... 64 Gambar 3 Tipologi Sistem akifer Endapan Aluvial Pantai (Puradimaja,

1993) ................................................................................................... 66 Gambar 4 Contoh Tipologi Sistem Akifer Batupasir-Batulempung

(Puradimaja, 1993) ........................................................................... 68 Gambar 5 Tipologi Sistem Akifer Sedimen Terlipat (Puradimaja, 1993)69



edisi 2012

9

Gambar 6Sistem akifer media rekahan pada batugamping (Puradimaja, 1993; Puradimaja dan Lubis, 1998) .............................................. 70

Gambar 7 Sistem Akifer Batuan Beku/Metamorf (Puradimaja, 1993) ... 72 Gambar 8 Peta topografi daerah Gunung Ciremai dan sekitarnya

(maps.google.com) ........................................................................... 73 Gambar 9 Peta topografi daerah Gunung Ciremai dan sekitarnya (pada

skala berbeda) (maps.google.com) ............................................... 74 Gambar 10 Peta topografi daerah Jakarta-Bogor dan sekitarnya

(maps.google.com) ........................................................................... 75 Gambar 11 Peta topografi daerah Yogyakarta dan sekitarnya

(maps.google.com) ........................................................................... 76 Gambar 12 Peta topografi daerah Surabaya dan sekitarnya

(maps.google.com) ........................................................................... 77 Gambar 1 Konfigurasi akifer tertekan dan muka airtanah pada sumur

(Kruseman dan de Ridder, 1994) ................................................. 80 Gambar 2 Konfigurasi akifer tak tertekan dan muka airtanah

(Kruseman dan de Ridder, 1994) ................................................. 81 Gambar 3 Konfigurasi akifer bocoran dan muka airtanah pada sumur

(Kruseman dan de Ridder, 1994) ................................................. 82 Gambar 4 (a)Akifer homogen-isotropik (b) akifer homogen-

anisotropik ........................................................................................ 84 Gambar 5 (c) Akifer heterogen-anisotropik; (d) Akifer heterogen-

terkekarkan ....................................................................................... 85 Gambar 6 Penentuan tinggi muka air tanah (MAT) ................................... 87 Gambar 7 Penentuan Gradien Hidraulik Metoda Tiga Titik. ................... 88 Gambar 8 Peta kontur aliran airtanah bebas dan jaring airtanah (Freeze

and Cherry, 1979) ........................................................................... 90 Gambar 9 Penampang aliran airtanah bebas dan jaring airtanah (Freeze

and Cherry, 1979) ........................................................................... 91 Gambar 1 Hubungan temperatur udara dengan ketinggian ..................... 95 Gambar 2 Grafik Zonasi Temperatur mataair. ........................................... 96 Gambar 3 Diagram Eh-Ph (Fetter, 1992). .................................................... 98 Gambar 4 Diagram lingkaran analisis data kimia air. ............................... 102 Gambar 5 Contoh Diagram Piper, Stiff, dan Schoeller ........................... 104 Gambar 6 Diagram klasifikasi fasies anion-ation air tanah dalam

persentasi ion utama. .................................................................... 106



edisi 2012

10

Gambar 7 Pola pergeseran jumlah isotop 18 O dan D oleh beberapa proses yang menyertai pembentukannya .................................. 110

Gambar 8 Pola distribusi harga isotop 18O dan D pada beberapa air hujan dan air panas di beberapa lokasi di dunia ...................... 110

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Berbagai bidang kajian dan contoh kajian bidang hidrogeologi

(Puradimaja, 2006) ............................................................................... 13 Tabel 1 Contoh tabel Penyajian Untuk Perhitungan Potensi Air tanah

Meroda Hidrometeorologi ................................................................ 46 Tabel 2 Nilai-nilai Max solar Rad (IgA). ........................................................ 48 Tabel 3 Albedo-albedo penguapan untuk berbagai jenis daerah. ............ 49 Tabel 4 Berbagao nilai lengas tanah berdasarkan tekstur dan vegetasi . 51 Tabel 5 Kisaran tekstur infiltrasi berdasarkan poositas batuan (Todd,

1980) ...................................................................................................... 54 Tabel 2 Klasifikasi air tanah berdasarkan unsur terlarut ......................... 105 Tabel 3 Distribusi jumlah isotop alam hidrogen, oksigen, dan radioaktif

karbon di dalam air (Freeze dan Cherry, 1979) ......................... 107 Tabel 4 Reaksi dan perubahan jumlah isotop yang terjadi. ..................... 109

hidrologi

Documents