panduan hidro

16
GEOHIDROLOGI I.1 PENGERTIAN Hidrologi adalah studi tentang air, dalam pengertian luas hidrologi mempelajari distribusi, gerakan dan kandungan unsur-unsur kimia seluruh air di permukaan bumi. Beberapa definisi yang berkaitan dengan hydrogeology/geohidrology oleh para ahli : 1. Lamarck (1802), orang yang pertama kali menggunakan istilah hydrogeology yang didefinisikan studi fenomena dari degradasi (erosi) dan pengendapan oleh air. 2. Lucas (1879), menggunakan istilah hydrogeology sebagai studi geologi mengenai air bawah tanah (Underground water). 3. Mead (1919), pada buku Hydrology klasiknya mendefinisikan hydrogeology sebagai studi tentang hukum-hukum terjadinya dan gerakan dari pada subteranian waters (airtanah). Mead menitik beratkan sifat khusus dari studi airtanah sebagai agen geologi. 4. Meinzer, yang pertama kali menyebut istilah geohydrology sebagai ilmu yang mempelajari tentang airtanah pada pertemuan IASH (International Association of Scientific Hydrology) tahun 1939.

Upload: abdoell-manaf

Post on 23-Oct-2015

69 views

Category:

Documents


8 download

DESCRIPTION

HIDROLOGI

TRANSCRIPT

GEOHIDROLOGI

I.1 PENGERTIAN

Hidrologi adalah studi tentang air, dalam pengertian luas hidrologi

mempelajari distribusi, gerakan dan kandungan unsur-unsur kimia seluruh air di

permukaan bumi.

Beberapa definisi yang berkaitan dengan hydrogeology/geohidrology oleh

para ahli :

1. Lamarck (1802), orang yang pertama kali menggunakan istilah

hydrogeology yang didefinisikan studi fenomena dari degradasi (erosi) dan

pengendapan oleh air.

2. Lucas (1879), menggunakan istilah hydrogeology sebagai studi geologi

mengenai air bawah tanah (Underground water).

3. Mead (1919), pada buku Hydrology klasiknya mendefinisikan hydrogeology

sebagai studi tentang hukum-hukum terjadinya dan gerakan dari pada

subteranian waters (airtanah). Mead menitik beratkan sifat khusus dari studi

airtanah sebagai agen geologi.

4. Meinzer, yang pertama kali menyebut istilah geohydrology sebagai ilmu

yang mempelajari tentang airtanah pada pertemuan IASH (International

Association of Scientific Hydrology) tahun 1939. Geohdrologi sebagai

cabang dari hidrologi dimana pada siklus hidrologi sebagian berada di

permukaan yaitu penguapan, pengembunan, hujan, aliran air permukaan ini

sebagai surface hydrology, sebagian siklus hidrologi yang lain akan meresap

masuk kedalam tanah dan mengalir di bawah tanah ini yang disebut

subterrainian hydrology atau geohydrology.

5. Mead dan Meinzer, sebagai ahli hidrologi klasik menggunakan istilah yang

berbeda, yaitu hydrogeology dan geohydrology, yaitu termasuk air

permukaan dan air bawah permukaan dengan orientasi (dasar) geologi.

6. Toth (1990), Hidrogeologi dalam bahasa Inggris tertulis hydrogeology, bila

merujuk dari struktur bahasa maka dapat diuraikan menjadi hydro

(merupakan kata sifat yang berarti “mengenai air“) dan geology (kata benda),

sehingga dapat diuraikan menjadi geologi air (the geology of water). Secara

definitif dapat dikatakan merupakan suatu studi dari interaksi antara kerja

kerangka batuan dan airtanah. Dalam prosesnya studi ini menyangkut aspek-

aspek fisika dan kimia yang terjadi di dekat atau di bawah permukaan tanah,

termasuk di dalamnya adalah transportasi massa, material, reaksi kimia,

perubahan temperatur, perubahan topografi dan lainnya yang terjadi dalam

skala waktu harian (daily time scale).

Pada saat ini persoalan airtanah semakin kompleks dengan adanya

kerjasama dari berbagai disiplin ilmu antara lain geologi, hidrologi, hidrolika,

agronomi, kimia, fisika sehingga pengertian tentang airtanah sangat luas dan

kompleks. Sehingga batasan hydrogeology dan geohydrology semakin kabur.

Pada prinsipnya studi ini meliputi sifat fisik, kimia, lingkungan, gerakan,

kegunaan dan hal-hal lain yang menyangkut airtanah.

Ilmu Hidrogeologi merupakan perpaduan ilmu geologi dan ilmu hidrolika.

Dalam buku ini dititik beratkan pada gerakan/aliran air di dalam tanah secara

hidrolik. Gabungan dua kata hidro dan geologi menunjukkan secara implisit

pengertian geologi dari air. Atau dengan kata lain adalah merupakan suatu studi

tentang interaksi antara kerangka sistem batuan dan atau dengan airtanah. Dari

sudut pandang hidrolika maka istilah gerakan aliran dalam tanah dikenal dengan

hidrolika dalam media porous, karena air tanah mengalir di antara atau di sela-sela

butiran tanah yang sekaligus sebagai media. Pengetahuan tentang hidrogeologi ini

penting bagi manusia, karena fungsi dan kegunaannya meliputi tiga aspek (Toth,

1990) :

Aspek sebagai salah satu sumber alam yang dimanfaatkan untuk berbagai

macam keperluan bagi umat manusia.

Aspek bagian dari hidrologi di dalam tanah yang mempengaruhi

keseimbangan siklus hidrologi global.

Aspek sebagai anggota/agen dari geologi.

Lebih lanjut Toth (1990) mengatakan bahwa hidrogeologi merupakan atau

termasuk disiplin ilmu yang (relatif) masih muda dan masih terus berkembang

secara pesat. Pada saat ini, secara umum pengembangannya masih dalam batas–

batas dasar (basic), sehingga bila seseorang mencoba untuk mendalami dan

mempelajari ilmu ini dapat sekaligus mengembangkannya serta dapat dikaitkan

dengan kondisi dan situasi setempat.

I.2. SIKLUS HIDROLOGI

Siklus hidrologi adalah suatu proses peredaran atau daur ulang air secara

yang berurutan secara terus-menerus. Pemanasan sinar matahari menjadi pengaruh

pada siklus hidrologi. Air di seluruh permukaan bumi akan menguap bila terkena

sinar matahari. Pada ketinggian tertentu ketika temperatur semakin turun uap air

akan mengalami kondensasi dan berubah menjadi titik-titik air dan jatuh sebagai

hujan.

Gambar 1.1 Siklus Air

Siklus hidrologi dibedakan menjadi tiga, yaitu siklus pendek, siklus sedang dan

siklus panjang.

Siklus pendek

Dalam siklus pendek, air laut mengalami pemanasan dan menguap

menjadi uap air.Pada ketinggian tertentu uap air mengalami kondensasi menjadi

awan. Bila butir-butir embun air itu cukup jenuh dengan uap air, hujan akan turun

di atas permukaan laut.

Siklus sedang

Pada siklus sedang, uap air yang berasal dari lautan ditiup oleh angin

menuju ke daratan. Di daratan uap air membentuk awan yang akhirnya jatuh

sebagai hujan di atas daratan. Air hujan tersebut akan mengalir melalui sungai-

sungai, selokan dan sebagainya hingga kembali lagi ke laut.

Siklus panjang

Pada siklus panjang, uap air yang berasal dari lautan ditiup oleh angin ke

atas daratan. Adanya pendinginan yang mencapai titik beku pada ketinggian

tertentu, membuat terbentuknya awan yang mengandung kristal es. Awan tersebut

menurunkan hujan es atau salju di pegunungan. Di permukaan bumi es mengalir

dalam bentuk gletser, masuk ke sungai dan selanjutnya kembali ke lautan.

I.3. MACAM AIR

1. Air Meteoris, merupakan air yang berasal dari atmosfer dan memasuki tanah

dengan cara peresapan (infiltrasi), melalui : sungai atau danau, dan bergerak

melalui tanah dengan perkolasi.

2. Air Juvenil, merupakan air jenis baru yang bersumber dari :

Magmatisme, adalah air yang berasal dari magma

Volkanik, adalah bersama-sama air magma dalam ruang pori di dalam

aliran lava dan menghasilkan struktur skoria, dihasilkan oleh kombinasi

O2 dan H2 dalam magma yang cair dan sama sekali tidak mengandung

gas argon.

Kosmis, adalah air yang berasal dari angkasa luar (masih banyak

diperdebatkan tentang asalnya).

3. Air Conate, merupakan air yang terperangkap dalam pori-pori batuan pada

saat terbentuknya batuan (umumnya batuan sedimen), sehingga air tidak

bisa keluar lagi (stagnan), disebut juga air fosil, terdapat dalam kantong-

kantong (lensa) dengan kandungan garam tinggi (3,5 – 4%).

4. Air Rejuvenasi, merupakan air yang ditarik kembali sementara dari siklus

hidrologi oleh pelapukan, metamorfosa, dan lain-lain.

I.4. PERILAKU BATUAN TERHADAP AIRTANAH

Berdasarkan pada kondisi fisik batuan dalam kaitannya dalam kemampuan batuan

untuk menyimpan airtanah, maka terdapat beberapa istilah sebagai berikut

(Fetter, 1994) :

1. Akifer (aquifer), yaitu suatu tubuh batuan, tanah atau regolith yang berfungsi

sebagai reservoar dan mempunyai harga porositas serta permeabilitas yang

baik sehingga mampu menyimpan dan meluluskan airtanah dalam jumlah

cukup besar dan cukup suplesi. Contoh : batupasir dan batugamping.

2. Akitar (aquitar), yaitu batuan atau regolith dengan harga permeabilitas kecil

tetapi masih mengandung airtanah dalam jumlah yang cukup dan dapat

berperan sebagai media trasmisi air yang berasal dari satu akifer ke akifer

lainnya. Contoh : batulanau, batulempung pasiran.

3. Akiklud (aquiclude), yaitu batuan atau regolith yang termasuk katagori kedap

air (impermeabel), tetapi masih mampu menyimpan air dalam jumlah yang

tidak banyak dan tidak mampu untuk meluluskannya. Contoh : batulempung.

Lapisan kedap air(bedrock)

4. Akifug (aquifug), yaitu batuan atau regolith yang sama sekali kedap air serta

tidak dapat mengandung air dan mempunyai harga permeabilitas nol

Contoh : granit yang kompak keras.

Berdasarkan posisi stratigrafinya, variasi posisi dari akifer, akitar, akifug dan

akiklud ditunjang pula dengan sifat-sifat fisik lainnya maka dapat ditentukan

berbagai jenis akifer (Kruseman, 1994), yaitu :

a. Akifer Bebas ( Unconfined aquifer )

Akifer ini hanya sebagian yang terisi air dan terletak pad suatu dasar yang

kedap. Pada akifer demikian, permukaan air didalam sumur merupakan

permukaan bebas atau permukaan phreatic.

Untuk mudahnya, dianggap tubuh batuan ini tidak mempunyai rumbai-rumbai

kapiler (Capillary fringe), dimana sebenarnya tebal tubuh air tanah bervaria si

dari satu titik ketitik lainnya. (gambar 1.2)

Gambar 1.2. Akifer bebas

Keterangan :

Muka tanah

Muka air tanah

akifer

K,K’ = KoefisienKelulusan

air.

Bidang pizometric

Lapisan kedap air

K = 0

K

b. Akifer Tertekan (Confined aquifer)

Akifer tertekan sepenuhnya jenuh dengan air, bagian atas dan bawahnya

dibatasi oleh lapisan yang kedap air (praktis mempunyai harga k = 0).

Permukaan air didalam pizometer atau sumur yang menembus penuh akifer,

yang terletak di atas lapisan yang kedap air. Air di dalam akifer ini disebut air

artesis (Artesian water). (gambar 1.3)

Gambar 1.3. Akifer tertekan

Keterangan :

c. Akifer Bocor (semi confined aquifer)

Akifer ini biasa disebut akifer setengah terkurung yaitu akifer yang

sepenuhnya jenuh air yang pada bagian atasnya dibatasi oleh lapisan setengah

kedap air (semi permiabel) dan terletak pada dasar yang kedap air.

Untuk lapisan setengah kedap air biasanya berupa lapisan batuan yang

mempunyai harga kelulusan lebih rendah daripada akifer, karenanya aliran

mendatar pada lapisan penutup atas yang setengah kedap air tersebut dapat

diabaikan. (gambar 1.4)

Lapisan kedap air

akifer

K’ <<< K

Gambar 1.4. Akifer bocor

Keterangan :

Dengan demikian apabila dilakukan pemompaan maka terjadilah penurunan

permukaan pizometrik didalam akifer. Sebagai akibatnya timbullah aliran

tegak yang menembus dari lapisan penutup atas yang setengah kedap air

tersebut kedalam akifer, inilah sebabnya akifer ini dikenal sebagai akifer

bocor.

Untuk dapat menganalisa atau mendeteksi gerakan air di dalam akifer jenis ini

pizometrik tidak hanya dipasang menerobos akifer saja, tapi juga pada lapisan

penutup atas maupun lapisan dasarnya.

d. Akifer Setengah Bebas (Semi Unconfined aquifer)

Akifer jenis ini mempunyai lapisan penutup dengan nilai kelulusan

sedemikian besar akan tetapi masih lebih kecil dari kelulusan akifer di

bawahnya. Dengan demikian aliran mendatar dalam lapisan akifer itu sendiri

Muka

Bidang pizometric

Lapisan setengah kedap air

akifer

Lapisan kedap air

Muka tanah Ukuranbutirhalus

V’ <<< V

tidak dapat diabaikan sehingga akifer ini disebut juga dengan akifer setengah

bebas. (gambar 1.5)

Gambar 1.5. Akifer setengah tertekan

Keterangan :

Air tanah adalah air yang terletak di bawah permukaan tanah dalam tanah

pori ruang dan dalam fraktur formasi litologi. Sebuah unit batuan atau deposit

tidak dikonsolidasi disebut akuifer ketika dapat menghasilkan kuantitas yang

dapat digunakan air. Kedalaman di mana ruang pori tanah atau patahan dan

rongga dalam batuan menjadi benar-benar jenuh dengan air disebut muka air . Air

tanah diisi dari atas, dan akhirnya mengalir kepermukaan secara alami; debit alam

sering terjadi di mata air dan rembesan , dan dapat membentuk oasis atau lahan

basah . Air tanah juga sering ditarik untuk pertanian , kota dan industri digunakan

oleh membangun dan mengoperasikan ekstraksi sumur . Studi tentang distribusi

dan pergerakan air tanah adalah hidrogeologi , juga disebut air tanah hidrologi .

Porositas. Pori merupakan ruang di dalam batuan; yang selalu terisi oleh fluida,

seperti udara, air tawar/asin, minyak atau gas bumi. Porositas suatu batuan sangat

Muka air tanah

Lapisan kedap air

K V

V,V’ = kecepatan aliran airtanah

penting dalam eksplorasi dan eksploitasi baik dalam bidang perminyakan maupun

dalam bidang air tanah. Hal ini karena porositas merupakan variabel utama untuk

menentukan besarnya cadangan fluida yang terdapat dalam suatu massa batuan.

Porositas adalah perbandingan seluruh pemukaan pori dengan volume

dari batuan. Porositas dihasilkan dari sekumpulan proses-proses geologi yang

berpengaruh terhadap proses sedimentasi. Proses-proses ini dapat dibagi menjadi

2 kelompok, yaitu proses pada saat pengendapan dan proses setelah pengendapan.

Kontrol pada saat pengendapan menyangkut tekstur batupasir (ukuran butir dan

sortasi). Proses setelah pengendapan yang berpengaruh terhadap porositas

diakibatkan oleh pengaruh fisika dan kimia, yang merupakan fungsi dari

temperatur, tekanan efektif dan waktu (Bloch, 1991).

Beard dan Weyl (1973) menyatakan bahwa porositas sangat kecil

dipengaruhi oleh perubahan dalam ukuran butir dengan sortasi yang sama, tetapi

porositas bervariasi terhadap sortasi. Penurunan porositas dari 42,4 % pada pasir

bersortasi baik sampai 27,9 % pada pasir yang bersortasi sangat jelek. Sedangkan

Graton dan Fraser (1935 dalam Beard & Weyl, 1973) menemukan bahwa

pengepakan bola sangat kuat hingga berbentuk rhombohedral diperoleh porositas

sebesar 26 % dan pengepakan berbentuk kubus diperoleh porositas 47,6 %. Tetapi

di alam pengepakan butiran tidak berbentuk kubus maupun rhombohedral.

Selanjutnya Scherer (1987) menyatakan bahwa parameter yang paling

penting yang berpengaruh terhadap porositas adalah umur, mineralogi (kandungan

butiran kuarsa), sortasi dan kedalaman terpendam maksimum.

Parameter geologi yang mengontrol porositas

Komposisi butiran mempengaruhi sifat-sifat kimia dan mekanika

batupasir. Hal ini akan berpengaruh terhadap porositas selama periode setelah

pengendapan dari evolusi batupasir (Bloch, 1991). Scherer (1987) menggunakan

kelimpahan butiran kuarsa (termasuk di dalamnya kuarsa mono- dan polikristalin

dan fragmen batuan yang tersusun dominan oleh kuarsa) sebagai parameter dalam

modelnya.

Porositas tidak dipengaruhi oleh ukuran butir tetapi merupakan fungsi dari

sortasi. Porositas berkurang secara progresif dari pasir bersortasi sangat baik

sampai pasir yang bersortasi sangat jelek. Selanjutnya Scherer (1987) juga

menyatakan bahwa median ukuran butir tidak dapat dijadikan parameter untuk

memprediksi porositas.

PERMEABILITAS

Permeabilitas adalah kemampuan batuan untuk meloloskan air melalui

batuan tersebut Permeabilitas sukar untuk ditentukan dibawah mikroskop. Salah

satu metod pendekatan adalah dengan menempatkan setetes air pada sekeping

batuan yang kering yang akan kita analisa dan mengamati kecepatan air yang

merembes. Jadi permeabilitas dapat diartikan sebagai ukuran dari kecepatan

perembesan dari fluida-fluida atau air melewati pori-pori batuan biasanya

dinyatakan dalam darcy (1 darcy adalah 1 cc cairan dengan kecepatan 1 centipoise

melalui 1 cm2 luas bidang, sejauh 1 cm dalam 1 detik dengan perbedaan tekanan

1 atm antar unjungnya). Permeabilitas sendiri dapat dibagi menjadi

2,yaitu:Permeabilitas Primer adalah melalui pori dari batuan,sedangkan

permebilitas sekunder melalui kekar, sesar, atai gua hasil pelarutan (solution

cavity).