G e o l o g i R e k a y a s a

Gambar 4.13

Kerucut depresi atau kelelahan dikembangkan di sekitar pompa sumur di suatu akuifer yang terbatasi. Q = πk (H2-h2) / (LnR / r). Q= kuantitas; k= koefisien permeabilitas.

Hasil dari sumur dalam material butiran dapat ditingkatkan dengan bergelombang, yang menghilangkanpartikel halus dari zona sekitar sumur. Pasokan air dari sumur di batu dapat ditingkatkan dengan membawa galeri atau adits dari dasar sumur yang dalam. Hasil dari formasi batuan juga dapat ditingkatkan dengan patahan batu-batu dengan bahan peledak atau dengan cairan dipompa ke dalam sumur di bawah tekanan tinggi atau, dalam kasus batuan karbonat seperti kapur, dengan menggunakan asam untuk memperbesar diskontinuitas. Penggunaan bahan peledak dalam batu pasir telah mengakibatkan peningkatan hasil panen hingga 40%, sedangkan pengasaman sumur dalam batuan karbonat telah meningkatkan hasil lebih dari 100%.

Saat air dipindahkan dari sumur, permukaan air di sekitar langsung turun dan mengasumsikan bentuk kerucut terbalik, yang dinamakan kerucut depresi (Gambar 4.13). Kecuraman kerucut diatur oleh jenis tanah atau batu, itu menjadi datar dalam bahan sangat permeabel seperti kerikil kerawang daripada kapur yang kurang permeabel. Ukuran kerucut depresi tergantung pada tingkat memompa, keseimbangan tercapai ketika tingkat pemisahan seimbang dengan tingkat pengisian. Tetapi jika melebihi abstraksi mengisi ulang, maka kerucut depresi akan meningkat dalam ukuran, dan ekstensi bertahap dari sumur mungkin akan membuat sumur-sumur dangkal di wilayah yang kering. Jika sumur dangkal terus digunakan, maka biarkan permukaan sumur tenang sampai permukaan air di bawah tanah mencapai tingkat semula. Cara lainnya, yaitu dengan menggali permukaan lebih dalam. Jika tidak, mereka harus tenggelam lebih dalam, karena ini berarti depresi lebih lanjut.

Pengembangan sumur untuk persediaan air tanah di daerah pedesaan, terutama dalam mengembangkan negara, sangat penting. Di daerah seperti zona retak dan cakrawala cuaca massa granit atau gneissic dapat menyediakan air yang cukup bagi masyarakat kecil.

188

B a b 4

Selain itu, retakan dan pelapukan zona kontak tanggul tebal dan kusen dapat menghasilkan sejenis kuantitas. Misalnya, Bell dan Maud (2000) yang mengacu pada empat kategori yang diakui oleh Afrika Selatan Departemen Urusan Air. Ini adalah hasil yang tinggi (lebih dari 3,0 l s-1) yang cocok untuk penyediaan menengah hingga skala besar skema air mendukung kota-kota kecil dan atau kecil untuk skala menengah skema irigasi. Juga menghasilkan moderat (0,5-3,0 l s-1) yang cocok untuk skema retikulasi untuk desa-desa, klinik dan sekolah. Juga hasil yang rendah (0,1 sampai 0,5 l s-1) dapat digunakan untuk memasok pompa tangan untuk non-retikulasi pasokan air untuk masyarakat kecil dan tujuan saham penyiraman. Terakhir, hasil juga sangat rendah (kurang dari 0,11 s-1) hanya menyediakan pasokan marjinal.

Hasil yang Aman

Abstraksi air dari tanah di tingkat yang lebih besar daripada sedang diisi ulang mengarah untuk menurunkan dari tabel air dan mengganggu keseimbangan antara debit dan mengisi ulang. Konsep dari hasil yang aman telah digunakan untuk mengekspresikan kuantitas air yang dapat dengan yang ditarik dari tanah tanpa merusak suatu akuifer sebagai sumber air. Draft yang melebihi hasil aman cerukan. Hal ini dapat menimbulkan pencemaran atau menyebabkan masalah serius karena dapat meningkatkan pemompaan. Tentu saja, ini akhirnya dapat menyebabkan kelelahan sumur.

Estimasi hasil yang aman adalah masalah kompleks yang harus memperhitungkan iklim, geologi dan kondisi hidrologi. Dengan demikian, hasil yang aman cenderung bervariasi lumayan dengan waktu. Meskipun demikian, persamaan mengisi ulang-discharge, keterusan akifer, potensi sumber polusi dan jumlah sumur dalam operasi semua harus diberikan pertimbangan jika jawaban dapat ditemukan. Untuk hasil yang aman, G, sering dinyatakan sebagai :

G P Qs ET Qg Sg Ss (4.39)

di mana P adalah curah hujan pada daerah memasok akuifer, Qs adalah aliran aliran permukaanatas area yang sama, ET adalah evapotranspirasi, Qg adalah pemasukan air tanah bersih ke daerah tersebut, Sg adalah perubahan dalam penyimpanan air tanah dan Ss adalah perubahan penyimpanan permukaan. Dengan pengecualian dari curah hujan, semua hal ekspresi ini dapat dikenakan untuk mengubah buatan. Persamaan tidak dapat dianggap sebuah persamaan ekuilibrium atau diselesaikan dalam hal nilai-nilai rata-rata tahunan. Hal ini dapat diselesaikan dengan benar hanya berdasarkan asumsi tertentu untuk jangka waktu yang dinyatakan dalam tahun.

Transmisivitas akuifer dapat menempatkan batas pada hasil yang aman, meskipun persamaan inimungkin menunjukkan draft berpotensi besar. Ini hanya dapat terwujud jika akuifer mampu mentransmisikan air tanah dari daerah sumber ke sumur pada tingkat cukup tinggi untuk mempertahankan draft. Dimana pencemaran air tanah adalah mungkin terjadi, maka lokasi sumur,

189

G e o l o g i R e k a y a s a

jenisnya, dan tingkat abstraksi harus direncanakan sedemikian rupa sehingga kondisi yang memungkinkan polusi tidak dapat dikembangkan.

Setelah akuifer dikembangkan sebagai sumber pasokan air, maka manajemen yang efektifmenjadi semakin diperlukan jika itu tidak terjadi kerusakan. Selain itu, manajemen seharusnya tidak hanya peduli dengan abstraksi air tanah tetapi juga harus mempertimbangkan pemanfaatannya, karena kualitas air yang berbeda dapat diletakkan untuk penggunaan yang berbeda. Pencemaran air yang paling mungkin terjadi ketika tingkat tabel air telah sangat menurun yaitu semua air yang berjalan di bawah tanah dalam daerah tangkapan saluran air dengan cepat dan langsung ke sumur. penurunan semacam tabel air dapat menyebabkan pembalikan dalam drainase, sehingga air yang mengalir dari sungai ke dalam sistem air tanah, bukan sebaliknya. Air sungai ini mungkin tercemar.

Pengisian Ulang

Pengisian ulang buatan dapat didefinisikan sebagai suatu pembesaran dari pengisian alamipenyimpanan air tanah dengan cara buatan. Tujuan utamanya adalah konservasi air, sering kali dengan meningkatkan kualitas sebagai tujuan kedua. Sebagai contoh, air sungai lunak dapat digunakan untuk mengurangi kekerasan tanah. Pengisian ulang buatan itu digunakan untuk mengurangi cerukan, untuk memelihara dan meningkatkan permukaan dan untuk meningkatkan persediaan.air tanah.

kesesuaian suatu akuifer tertentu untuk pengisian ulang buatan harus diselidiki. Sebagai contoh,harus memiliki penyimpanan yang memadai, dan sebagian besar diisi air tidak boleh hilang dengan cepat oleh debit ke sungai terdekat. Kondisi hidrogeologis dan air tanah harus setuju untuk penambahan buatan. Sebuah sumber yang memadai dan cocok untuk mengisi ulang air harus tersedia. Sumber air untuk mengisi ulang buatan mungkin badai run-off, sungai atau air danau, air yang digunakan untuk tujuan pendinginan, air limbah industri atau air limbah. Banyak dari sumber-sumber ini membutuhkan beberapa jenis pra-pengobatan.

Interaksi antara pengisian ulang buatan dan air tanah dapat menyebabkan curah hujan, misalnya,karbonat kalsium dan zat besi dan garam mangan, sehingga permeabilitas rendah. Nitrifikasi atau denitrifikasi, dan mungkin bahkan pengurangan sulfat, dapat terjadi selama tahap awal infiltrasi. Aksi bakteri dapat menyebabkan perkembangan lumpur yang mengurangi laju infiltrasi.

Ada beberapa keuntungan menyimpan air bawah tanah. Pertama, biaya buatan mengisi ulang mungkin kurang dari biaya waduk permukaan, dan air yang tersimpan dalam tanah tidak mengalami evapotranspirasi. Kedua, kemungkinan pencemaran berkurang. Ketiga, akuifer yang kadang-kadang akan bertindak sebagai sistem distribusi, mengisi ulang air bergerak dari satu daerah lain sebagai air tanah di kedalaman. Keempat, penyimpanan bawah tanah adalah penting di mana kesesuaian tidak tersedia di permukaan. Terakhir, fluktuasi suhu air disimpan di bawah tanah.

190

B a b 4

pengisian ulang buatan dapat dicapai dengan metode penyebaran memanfaatkan berbagai permukaan cekungan, selokan atau daerah banjir; oleh irigasi semprot atau dengan memompa air ke dalam tanah melalui poros vertikal, horizontal sumur kolektor, lubang atau parit. Metode yang paling banyak dipraktekkan adalah mereka menyebarkan air yang memungkinkan infiltrasi meningkat terjadi di wilayah yang luas ketika singkapan akuifer pada atau dekat permukaan. Oleh karena itu, metode ini memerlukan tanah yang memiliki kapasitas infiltrasi yang tinggi. Dalam metode baskom, air yang terkandung dalam serangkaian cekungan yang dibentuk oleh jaringan tanggul, dibangun untuk mengambil keuntungan maksimum dari topografi lokal.

Polusi Air Tanah

Polusi dapat didefinisikan sebagai penurunan kualitas air oleh bahan kimia, panas atau bakteri yang tidak selalu menciptakan bahaya kesehatan yang sebenarnya kepada publik, namun mempengaruhi perairan untuk domestik, penggunaan pertanian kota, komersial atau industri. Kontaminasi menunjukkan penurunan kualitas air oleh pencemaran kimia atau bakteri ke tingkat yang membahayakan bagi kesehatan masyarakat.

Bahaya terbesar dari pencemaran air tanah adalah dari sumber permukaan, termasuk kotoran hewan, lumpur limbah, saluran pembuangan yang bocor, sungai yang tercemar dan menolak pembuangan situs. Daerah dengan penutup tipis deposito dangkal atau di mana suatu akuifer terkena, seperti area pengisian ulang, yang paling penting dari sudut pandang potensi polusi. Setiap kemungkinan sumber polusi atau kontaminasi di daerah-daerah harus dievaluasi secara cermat, baik sebelum dan sesudah pasokan air tanah dengan baik dibangun dan kelangsungan hidup tindakan perlindungan air tanah diperhatikan (Hiscock dkk, 1995). Salah satu pendekatan untuk manajemen kualitas air tanah untuk menunjukkan daerah-daerah dengan potensi polusi tinggi pada peta dan membayar perhatian khusus untuk daerah-daerah rentan.

Pelemahan dari polutan seperti masuk dan bergerak melalui tanah terjadi sebagai akibat biologis, kimia dan proses fisik. Oleh karena itu, kapasitas self-cleansing sistem akuifer tanah atau batuan tergantung pada atribut fisik dan kimia dari polutan, sifat tanah atau batuan yang terdiri dari akuifer dan cara di mana pencemar memasuki tanah. Secara umum, konsentrasi polutan menurun sebagai jarak yang telah trav-elled melalui peningkatan tanah. Namun, harus dihargai bahwa tingkat lambat dari perjalanan polutan dalam strata bawah tanah berarti bahwa kasus pencemaran mungkin tidak terdeteksi selama beberapa tahun.

191

G e o l o g i R e k a y a s a

Bentuk polutan jelas merupakan faktor penting berkaitan dengan kerentanan terhadap pemurnian berbagai proses. Sebagai contoh, polutan yang larut, seperti pupuk dan beberapa limbah industri, tidak dapat dihilangkan dengan filtrasi. Solusi logam mungkin tidak rentan dalam tindakan biologis. Padat, di sisi lain, yang setuju untuk filtrasi, dengan ketentuan bahwa media transmisi tidak kasar, retak atau gua. Karst atau gua daerah kapur menimbulkan masalah tertentu dalam hal ini. Larutan cairan seperti hidrokarbon umumnya ditularkan melalui media berpori, meskipun beberapa fraksi mungkin dipertahankan di media. Biasanya, bagaimanapun, bentuk yang paling berbahaya dari polusi air tanah adalah yang larut dengan air dalam akuifer.

Konsentrat sumber polusi yang paling tidak diinginkan karena kemampuan self-cleansingdari tanah di daerah itu kemungkinan akan terlampaui. Sebagai hasilnya, "mentah" polutan mungkin dapat untuk masuk akuifer dan perjalanan beberapa jarak yang cukup jauh dari sumber sebelum dikurangi dengan konsentrasi diabaikan. Bahaya jauh lebih besar ada ketika polutan yang diperkenalkan ke dalam akuifer bawah cakrawala tanah, karena proses pemurnian yang kuat yang berlangsung dalam tanah dan redaman dilewati polutan berkurang. Ini yang paling penting ketika polutan ditambahkan langsung ke zona kejenuhan, karena dalam sebagian besar tanah dan batuan, komponen horisontal dari permeabilitas biasanya jauh lebih besar daripada yang vertikal. Akibatnya, polutan kemudian dapat menempuh jarak yang jauh lebih besar sebelum atenuasi signifikan terjadi. Jenis bahaya sering muncul dari kurang terpelihara domestik septik tank dan soakaways, dari pembuangan limbah tambang, limbah pertanian dan limbah ke dalam program air permukaan dan dari pembuangan sampah dan komersial limbah.

Hal ini umumnya diasumsikan bahwa bakteri bergerak pada kecepatan maksimum sekitar dua-pertiga kecepatan air. Karena air tanah paling hanya bergerak pada tingkat beberapa meter per tahun, jarak perjalanan oleh bakteri biasanya cukup kecil dan, secara umum, hal yang biasa bagibakteri untuk menyebar lebih dari 33 m dari sumber polusi. Namun, Brown.dkk (1972) menyarankan bahwa virus mampu menyebarkan lebih dari jarak yang melebihi 250 m, meskipun 20 sampai 30 m dapat menjadi sosok yang lebih khas. Tentu saja, dalam kerikil batu kapur berpori, gua atau batu pecah-pecah, bakteri dan virus dapat menyebar melalui jarak yang diukur dalam kilometer.

Infiltrasi diinduksi terjadi di mana sungai ini hidrolik terhubung ke akuifer dan kebohongan dalam wilayah pengaruh sumur (Gambar 4.14). Ketika sumur ini overpumped, kerucut depresi berkembang dan menyebar. Akhirnya, akuifer dapat diisi ulang oleh influen rembesan air permukaan, sehingga beberapa proporsi pumpage dari sumur kemudian diperoleh dari sumber permukaan. Induksi infiltrasi signifikan dari sudut pandang pencemaran air tanah dalam dua hal. Pertama, gradien hidrolik dapat menyebabkan polutan bepergian dalam arah yang berlawanan dari yang biasanya diharapkan. Kedua, permukaan air sumber daya sering kurang murni dari air tanah yang mendasar maka bahaya polusi ini diperkenalkan. Namun, infiltrasi yang disebabkan tidak secara otomatis menyebabkan polusi, dan itu adalah metode umum untuk menambah persediaan air tanah.

192

B a b 4

Gambar 4.14

Sebuah contoh dari infiltrasi diinduksi dibawa oleh overpumping. Gradien hidrolik asli atas sebagian besar wilayah telah terbalik sehingga polutan dapat melakukan perjalanan di arah yang berlawanan, yaitu, menuju sumur. Selain itu, akuifer telah menjadi influen (yakni air mengalir dari sungai ke akuifer) bukan efluen yang seperti semula.

Daftar polutan air tanah potensial akan hampir tak terbatas, meskipun salah satu sumber yang paling umum adalah limbah lumpur (Andrews dkk., 1998). Bahan ini muncul dari pemisahan dan konsentrasi sebagian besar bahan limbah yang ditemukan dalam limbah. sejak lumpur mengandung nitrogen dan fosfor, mereka memiliki nilai sebagai pupuk. Meskipun hal ini tidak selalu menyebabkan pencemaran air tanah, kehadiran lumpur dalam kontaminan seperti berat logam, nitrat, senyawa organik yang persisten dan patogen tidak berarti bahwa praktek harus hati-hati dikendalikan. Meluasnya penggunaan kimia dan pestisida organik atau herbisida lain kemungkinan sumber kontaminasi air tanah (Chilton dkk.,1998-2005).

Pembuangan limbah di lokasi TPA mengarah pada produksi lindi dan gas, yang dapat menimbulkan bahaya kesehatan sebagai akibat dari pencemaran pasokan air tanah. Lindi sering mengandung konsentrasi tinggi zat organik terlarut yang dihasilkan dari dekomposisi bahan organik seperti sayuran dan kertas. Pemilihan lokasi untuk pembuangan limbah harus memperhitungkan karakter dari bahan yang mungkin akan terjadi.

193

G e o l o g i R e k a y a s a

Sebagai contoh, limbah cair beracun atau berminyak merupakan risiko serius, meskipun situs di impermeabel substrat sering merit penilaian resiko lebih rendah. Oleh karena itu, pemilihan lokasi TPA untuk limbah tertentu atau campuran limbah melibatkan pertimbangan geologi dan hidrogeologikondisi. Berlempung sedimen, batuan beku dan metamorf besar telah permeabilitas rendah, dan karena itu, perlindungan yang paling mampu untuk memasok air (Bell dkk., 1996). Sebaliknya, perlindungan setidaknya ditawarkan oleh massa batuan dipotong oleh diskontinuitas terbuka atau dimana fitur solusi yang dikembangkan, atau dengan membuka pekerjaan deposito kerikil.

Pencemaran lindi dapat diatasi dengan baik jika berkonsentrasi dan mengandung, atau dengan pengenceran dan pendispersi. Infiltrasi melalui tanah berpasir cairan dari TPA dapat menyebabkan dekontaminasi dan dilusi. Oleh karena itu, situs untuk pembuangan limbah domestik dapat dipilih mana dekontaminasi memiliki kesempatan maksimum mencapai penyelesaian dan di mana sumber air tanah berada cukup jauh untuk memungkinkan dilusi untuk menjadi efektif. Akibatnya, domestik sampah dapat berujung di lokasi kering pada material berpasir yang memiliki ketebalan minimal 15 m. Air sumber pasokan harus berada setidaknya 0,8 km dari lokasi penimbunan limbah. mereka harus tidak terletak di batu terputus kecuali dilapisi oleh 15 m dari deposito tanah liat. Potensi limbah beracun harus terkandung. Situs tersebut harus underlain dan terbatas oleh setidaknya 15 m dari strata kedap air, dan setiap sumber air tanah abstrak untuk keperluan rumah tangga harus minimal 2 km. Selain itu, topografi situs harus sedemikian rupa yang berjalan-off dapat dialihkan dari TPA, sehingga dapat dibuang tanpa menyebabkan polusi ke permukaan perairan. Penahanan dapat dicapai oleh suatu lapisan kedap air buatan yang ditempatkan di atas dasar dari sebuah situs. Saluran dapat dipasang di bawah tempat pembuangan sampah untuk menyampaikan lindi ke bah, yang kemudian dapat berupa dipompa ke saluran pembuangan, diangkut pergi oleh kapal tanker atau diobati di situs.

Kuburan membentuk bahaya kesehatan yang mungkin terjadi. Tubuh yang membusuk menghasilkan cairan yang dapat bocor ke meja air jika peti mati tahan bocor tidak digunakan. Lindi yang dihasilkan dari kuburan tunggal adalah urutan 0,4 m3 a-1, dan ini mungkin merupakan ancaman dalam 10 tahun. Jarak minimum yang diperlukan oleh hukum di Inggris antara air minum-baik dengan pemakaman adalah 91,4 m (100 meter). Namun, jarak sekitar 2500 m lebih baik karena proses pemurnian di tanah kadang-kadang dapat terpecah.

Run-off dari jalan dapat berisi bahan kimia dari berbagai sumber, termasuk yang telah jatuh, tumpah atau sengaja tersebar di jalan. Misalnya, hidrokarbon dari produk minyak bumi dan klorida dari de-icing agen polutan potensial. Ada juga kemungkinan kecelakaan yang melibatkan kendaraan yang membawa sejumlah besar bahan kimia.

Menurut Mackay (1998), bahan kimia organik volatil (VOCs) yang paling sering terdeteksi kontaminan organik dalam sumur pasokan air di Amerika Serikat. Dari VOCs, Sejauh ini yang paling umum adalah senyawa hidrokarbon terklorinasi. Sebaliknya, minyak bumi hidrokarbon jarang ada dalam pasokan sumur. Hal ini mungkin karena situ biodegradasi.

194

B a b 4

Banyak VOCs adalah cairan dan biasanya disebut sebagai non-fase cairan berair (NAPLs), yang sedikit larut dalam air. Yang lebih ringan dari air, seperti hidrokarbon minyak bumi, yang disebut LNAPLs, sedangkan yang lebih padat dari air, seperti pelarut terklorinasi, disebut DNAPLs. Dari VOCs, yang DNAPLs adalah yang paling disetujui untuk remediasi (Acworth, 2001). Tergantung pada kondisi hidrogeologis, DNAPLs bisa meresap ke bawah ke zona jenuh jika mereka menembus tanah dalam kuantitas cukup besar. Hal ini dapat terjadi dalam tanah kasar atau massa batuan terputus-putus. Bulu VOCs yang dibubarkan berkembang dari sumber polusi. Meskipun VOCs dibubarkan bermigrasi pada kecepatan lebih rendah daripada kecepatan rata-rata air tanah, ada banyak contoh diklorinasi bulu VOCs yang beberapa kilometer panjangnya di Amerika Serikat terjadi di pasir dan kerikil akuifer. Bulu tersebut mengandung miliaran liter air yang terkontaminasi. karena VOCs sedikit larut dalam air, waktu yang dibutuhkan untuk pembubaran lengkap, terutama DNAPLs, oleh aliran air tanah di tanah kasar diperkirakan dalam jangka dekade atau bahkan abad.

Pencemaran nitrat pada dasarnya adalah hasil dari budidaya yang intensif karena jumlah besarpupuk nitrogen sintetis yang digunakan, meskipun selama pemupukan dengan pupuk organik alami dapat memiliki hasil yang sama (Foster, 2000). Transformasi cepat ke hasil nitrat dalam ion, karena tidak teradsorpsi oleh atau diendapkan dalam tanah, menjadi mudah tercuci oleh berat curah hujan dan air infiltrasi. Namun, nitrat tidak memiliki efek langsung pada kualitas air tanah, mungkin karena sebagian besar lindi yang merembes melalui zona tak jenuh seperti rembesan intergranular memiliki kecepatan khas sekitar 1 m per tahun. Jadi, mungkin ada penundaan yang cukup antara aplikasi pupuk dan selanjutnya peningkatan konsentrasi nitrat dalam air tanah. Laju waktu ini, yang sering dari urutan 10 tahun atau lebih, membuatnya sangat sulit untuk mengkorelasikan aplikasi pupuk dengan peningkatan konsentrasi nitrat dalam air tanah. Oleh karena itu, meskipun tingkat nitrat dapat sangat tinggi sekarang, mereka mungkin memburuk di masa depan karena meningkatnya penggunaan pupuk nitrogen.

Setidaknya ada dua cara di mana pencemaran nitrat dari air diketahui atau diduga menjadi ancaman bagi kesehatan. Pertama, dibangun dari senyawa nitrat yang stabil dalam aliran darah mengurangi yang membawa kapasitas oksigen. Bayi di bawah satu tahun usia paling berisiko. Akibatnya, sebuah batas 50 mg l-1 nitrat (NO3) telah direkomendasikan oleh Organisasi Kesehatan Dunia (Anon, 1993). Kedua, kombinasi yang mungkin dari nitrat dan amina melalui aksi bakteri dalam saluran pencernaan hasil dalam pembentukan nitrosamin berpotensi karsinogenik.

Tindakan yang dapat diambil untuk mengurangi polusi nitrat termasuk yang lebih baik dari pengelolaan pemanfaatan lahan, pencampuran air dari berbagai sumber atau pengobatan nitrat tinggi air sebelum dimasukkan ke dalam pasokan (Sigram et al., 2005). Secara umum, proses pertukaran ion telah direkomendasikan sebagai sarana yang disukai untuk mengobati air tanah, meskipun ini mungkin tidak dianggap sebagai cara yang efektif untuk semua sumber.

195

G e o l o g i R e k a y a s a

Gambar 4.15

Intrusi garam terjadi di pompa akuifer pantai.

Penurunan yang berlebihan dari tabel air di sepanjang pantai sebagai konsekuensi dari abstraksi dapat menyebabkan intrusi garam. Air asin memasuki akuifer melalui singkapan kapal selam, sehingga menggantikan air tawar. Namun, air tawar masih ignimbrit air garam dan terus mengalir dari akuifer ke laut. Perambahan air garam dapat memanjang untuk beberapa kilometer ke pedalaman, yang mengarah ke sumur bebas. Tanda pertama dari intrusi garam adalah kemungkinan menjadi tren semakin ke atas dalam konsentrasi klorida air yang diperoleh dari yang terkena sumur. Biasanya, tingkat klorida dapat meningkat dari nilai normal sekitar 25 mg l-1 sampai dengan mendekati 19.000 mg l-1, dibandingkan dengan bagian atas yang direkomendasikan batas untuk air minum di Eropa dari 200 mg l-1 (Anon, 1980). Umumnya, air garam ditarik ke arah sumur dan ini sering disebut hubungan terusan(Gambar 4.15). Ini kondisi berbahaya yang dapat terjadi bahkan jika akuifer tidak overpumped, dan proporsi yang signifikan dari aliran air tawar masih mencapai laut. Juga mungkin akan hancur oleh peningkatan kandungan garam bahkan sebelum "kerucut" yang sebenarnya mencapai dasar sumur. Hal ini disebabkan pencucian dari antarmuka dengan air segar. Setelah intrusi berkembang, tidak mudah untuk mengontrol. Lambat tingkat air tanah aliran, perbedaan densitas antara air segar dan garam dan diperlukan pembilasan biasanya disebut polusi, sekali terbentuk, dapat terjadi bertahun-tahun untuk menghapusnya dalam kondisi alami. Pengurangan memompa untuk menghilangkan cerukan atau pengisian buatan telah digunakan sebagai metode pengendalian intrusi garam. McDonald et al. (1998) menjelaskan penggunaan resistivitas tomografi dan survei tanah konduktivitas untuk menggambarkan intrusi garam dalam lahan basah pesisir pasang surut di selatan Inggris.

Air irigasi dapat menimbulkan bahaya polusi air tanah, terutama di daerah kering dan semi-kering dimana garam larut mungkin ada dalam tanah. Garam-garam dapat tercuci dari tanahdan, karenanya, menjadi terkonsentrasi di dalam air irigasi, situasi menjadi memburuk jika kualitas air

196

B a b 4

Tabel 4.7. Komposisi air asam tambang dari ladang batubara Afrika SelatanFaktor yang menentukan sampel sampel sampel sampel

(mg l-1, mana yang sesuai) 1 2 3 4

TDS 4844 2968 3202 2490Zat tersingkir 33 10.4 12 10.0EC (mS m-1) 471 430 443 377Nilai pH 1.9 2.4 2.95 2.9Kekeruhan atau NTU 5.5 0.6 2.0 0.9Nitrat NO3 atau N 0.1 0.1 0.1 0.1Klorida atau Cl 310 431 406 324Florida atau F 0.6 0.5 0.33 0.6Sulfat atau SO4 3250 1610 1730 1256Kuat total — 484 411 576Kalsium kuat atau CaCO3 — 285 310 327Kalsium Ca 173.8 114.0 124 131Magnesium Mg 89.4 48.4 49.5 60.5Sodium Na 247.0 326.0 311 278Potassium K 7.3 9.4 8.9 6.4Besi Fe 248.3 128 140 87Mangan Mn 17.9 15 9.9 13.4Aluminium Al — 124 — 112

yang buruk digunakan untuk keperluan irigasi. Memang, salinisasi tanah merupakan masalah di banyak bagian dunia. Dalam hal demikian, air tanah dangkal dapat diisi kembali dengan irigasi air. Hibbs dan Boghici (1999) menyebutkan dua daerah sepanjang Rio Grande di Texas, di mana akuifer dangkal telah terpengaruh oleh penggunaan air irigasi intensif. Mereka mencatat bahwa ada kecenderungan untuk salinitas air tanah dalam akuifer untuk meningkatkan hilir, TDS meningkat dari antara 1000 dan 3500 mg l-1 menjadi antara 3000 dan 6000 mg l-1.

Asam drainase diproduksi ketika oksidasi alami mineral sulfida, terutama pirit, terjadi pada batuan tambang atau limbah yang terkena udara dan air (Bullock dan Bell, 1995). Ini merupakan konsekuensi dari oksidasi sulfur dalam mineral yang bersangkutan ke oksidasi yang lebih tinggi, dengan pembentukan asam sulfat dan sulfat, dan jika besi berair hadir dan tidak stabil, untuk pengendapan besi ferri dengan besi hidroksida. Drainase asam tambang, bagaimanapun, tidak terjadi jika mineral sulfida yang reaktif atau jika batuan induk mengandung cukup bahan alkali untuk menetralkan keasaman. Pembentukan asam dapat menyebabkan peningkatan kadar berat logam dan sulfat dalam air yang terkena dampak yang jelas memiliki efek yang merugikan kualitasnya (Tabel 4.7).

Drainase asam tambang dari tambang bawah tanah yang umumnya muncul di permukaan sebagai titik pemberhentian (Bell et al., 2002). Asam drainase tambang juga dapat berkembang dari sumber permukaan seperti limbah tambang. Sebuah sumber utama air asam tambang dapat dihasilkan dari penutupan tambang.

197

G e o l o g i R e k a y a s a

Gambar 4.16

Vegetasi dibunuh oleh drainase tambang asam merembes dari sebuah tambang dangkal yang ditinggalkan, Witbank Coalfield, Afrika Selatan.

Ketika tambang ditinggalkan dan dewatering dengan berhenti memompa, tingkat air tanah akan memantul. Kerjanya, bagaimanapun, sering bertindak sebagai sistem drainase, sehingga air tanah tidaknaik ke level sebelumnya. Akibatnya, zona sisa airnya tetap yang tunduk untuk melanjutkan oksidasi. Air tanah dapat menguras ke permukaan dari adits drainase tua, kesalahan, pegas dan poros batu yang mencegat di mana air tanah berada di bawah tekanan artesis. Oleh karena itu, mereka yang menerima aliran drainase dari tambang yang ditinggalkan sering tercemar kronis. Hal ini memiliki dampak penting pada lingkungan akuatik, serta vegetasi (Gambar 4.16).

Ada tiga strategi kunci dalam manajemen drainase asam tambang, yaitu kontrol asam generasi proses, pengendalian migrasi asam, dan pengumpulan dan pengobatan asam tambang drainase. Jelas, solusi terbaik adalah untuk mengendalikan pembentukan asam. Kontrol sumber asam drainase tambang mencakup tindakan untuk mencegah atau menghambat oksidasi, asam generasi atau kontaminan pencucian. Jika pembentukan asam dicegah, maka tidak ada resiko kontaminan memasuki lingkungan. Metode kontrol seperti melibatkan penghapusan atau isolasi dari bahan sulfida, pengecualian air atau udara. Yang terakhir ini jauh lebih praktis dan dapat dicapai dengan menutup udara adits di pertambangan, atau dengan menempatkan penutup yang menghasilkan asam-materi, seperti limbah.

198

B a b 4

Kontrol migrasi dipertimbangkan ketika terjadi pembentukan asam dan tidak dapat dihambat. Karena air merupakan media transportasi, kontrol bergantung pada pencegahan masuknya air ke sumber air asam tambang. Rilis kontrol didasarkan pada langkah-langkah untuk mengumpulkan dan mengobati salah satu atau kedua tanah dan permukaan drainase asam tambang. Dalam beberapa kasus, terutama di pekerjaan pertambangan, ini adalah satu-satunya pilihan praktis yang tersedia. Pengobatan telah berkonsentrasi pada proses netralisasi untuk meningkatkan pH dan mengendapkan logam. Kapur atau batu kapur yang umum digunakan, meskipun hanya menawarkan solusi parsial untuk masalah ini. Jarvis et al. (2003) menggambarkan penggunaan laguna pemukiman dan lahan basah untuk mengolah air tambang.

Sebagaimana dibahas, pembentukan asam dapat terjadi di lapisan permukaan yang merusak tumpukan dimana udara dan air memiliki akses ke sulfida mineral. Ekor deposito yang memiliki kandungan tinggisulfida mewakili satu sumber potensial dari generasi asam. Namun, permeabilitas rendah dari berbagai ekor deposito, bersama dengan fakta bahwa mereka sering dibanjiri, berarti bahwa tingkat generasi asam dan rilis terbatas, tetapi dapat terus berlangsung lama setelah ekor deposit telah ditinggalkan.

Berbagai air limbah dan proses limbah muncul selama operasi penambangan batubara (Bell dan Kerr, 1993). Ini mungkin dihasilkan oleh proses ekstraksi yang sebenarnya, oleh persiapan berikutnya dari batubara atau dari pembuangan tambang batu bara yang rusak. Karakter mineralogi dari batubara dan merusak, dan menggunakan proses pencucian, semua mempengaruhi jenis efluen yang dihasilkan. Polutan utama yang umumnya terkait dengan pertambangan batubara padatan tersuspensi, garam terlarut (terutama klorida), keasaman dan senyawa besi. Tingkat tinggi mineralisasi adalah karakteristik dari banyaknya pemberhentian pertambangan batubara dan ini tercermin dalam tingginya nilai-nilai konduktivitas listrik (nilai 335.000 S cm-1 telah direkam). Tidak semua air tambang, bagaimanapun ini sangat termineralisasi. Peningkatan tingkat materi tersuspensi berhubungan dengan beberapa pertambangan limbah batubara. Ekstraksi batubara, terutama dari opencast situs dan dari tambang melayang, dapat menyebabkan pembuangan lumpur beban tinggi dan partikel batubara halus ke sungai.

Pemantauan yang rutin dari tingkat air tanah dan kualitas air memberikan peringatan dini insiden polusi. Langkah penting pertama dalam merancang efisien pemantauan air tanah- sistem pemantauan adalah mendapatkan pemahaman yang tepat tentang mekanisme dan dinamika polutan propogasi, sifat dari mekanisme pengendalian aliran dan karakteristik akuifer. Harus ada jumlah yang memadai untuk memungkinkan pengeboran lubang yang jauh, konfigurasi dan konsentrasi segumpal polusi yang akan ditentukan. Selanjutnya, pembangunan air tanah dengan pemantauan kualitas juga harus terkait dengan situs geologi, khususnya, struktur mata air seharusnya tidak bereaksi dengan air tanah jika kualitas air sedang dipantau. Sumur itu sering dibangun menggunakan casing plastik lembam dan layar. pemantauan juga dapat dilakukan dengan menggunakan

199

G e o l o g i R e k a y a s a

metode geofisika, khususnya survei resistivitas dan tanah-radar penyelidik (McDowell dkk., 2002). Sebuah metodologi untuk menggambarkan zona perlindungan air tanah terhadap pencemaran telah dibahas oleh Bussard et al. (2006), yang didasarkan pada siklus air tanah aliran lengkap. Dengan cara ini, zona resapan sumber air tanah dapat didefinisikan, sehingga memungkinkan penargetan program remediasi.

200

B a b 5

Deskripsi, Sifat dan Perilaku Tanah dan Batuan

Klasifikasi TanahSetiap sistem klasifikasi tanah melibatkan pengelompokan jenis tanah yang berbeda ke dalam kategori yang memiliki sifat yang mirip, dengan demikian, menyediakan orang yang ahli dengan metode sistematis dari deskripsi tanah. Casagrande (1948) maju sebagai salah satu komprehensif pertama teknik klasifikasi tanah. Dalam sistem Casagrande, tanah yang kasar dibedakan berdasarkan ukuran partikel halus. Kerikil dan pasir adalah dua pokok jenis tanah-berbutir kasar dan, dalam klasifikasi ini, keduanya dibagi menjadi lima subkelompok berdasarkan nilai (Tabel 5.1). Mata air-nilai tanah yang didistribusi ukuran partikel meluas tanpa kelebihan atau kekurangan dalam ukuran tertentu, sedangkan secara keseluruhan nilai tanah, distribusi meluas selama rentang yang sangat terbatas dari ukuran partikel. Dalam nilai tanah yang buruk, distribusi mengandung kelebihan dari beberapa ukuran partikel dan kekurangan dari yang lain. Sebuah grafik plastisitas digunakan ketika mengklasifikasikan tanah halus, yaitu, lumpur dan tanah liat (lihat Tabel 5.2).

Tabel 5.1. Simbol yang digunakan dalam klasifikasi tanah CasagrandeTipe tanah utama Awalan

Tanah berbutir kasar kerikil GPasir S

Tanah halus lanau Mtanah liat Clumpur organik dan tanah liat O

berserat tanah gambut Pt

subdivisi Akhiran

Untuk tanah kasar- Nilai mata air, dengan sedikit halus atau tidak ada Wbutiran tanah Nilai mata air dengan pengikat tanah liat yang cocok C

Nilai seragam dengan sedikit halus atau tidak ada UBuruk dinilai dengan denda sedikit atau tidak ada PNilai yang kurang baik dengan cukup Fhalus atau nilai mata air dengan sangat halus

Untuk tanah berbutir halus Kompresibilitas rendah (plastisitas) LKompresibilitas sedang (plastisitas) IKompresibilitas tinggi (plastisitas) H

201

G e o l o g i R e k a y a s a

Tabel 5.2. Klasifikasi Tanah terpadu. Tanah kasar. Lebih dari setengah dari bahan yang lebih besar dari ukuran saringan † No. 200

Prosedur identifikasi lapangan (termasuk partikel yang Simbol Nama khaslebih besar dari 76 mm dan fraksi mendasarkan pada kelompok* perkiraan berat)

Kerikil lebih dari Kerikil bersih Luas jarak pada ukuran GW Mata air-golongan kerikil, Separuh pecahan (kecil atau biji dan sejumlah kerikil-pasir campuran, yang lebih besar dari tidak halus) substansi dari semua kecil atau tidak halus No.7 ukuran saringan* ukuran partikel

Satu ukuran dominan GP kerikil tingkat sangat atau jarak atau ukuran buruk, kerikil-

pasir dengan beberapa campuran, kecil atau tingkat ukuran yang tidak halus

hilang

Kerikil yang Tidak-halus plastis GM Kerikil lumpur, kerikil halus (hasil (untuk tahap identifi- tingkat sangat

buruk- sangat halus) kasi, lihat ML dibawah) pasir-campuran lumpur

Halus plastis (untuk GC Kerikil pekat, kerikil tahap identifikasi, tingkat sangat

buruk- lihat CL dibawah) pasir-campuran pekat

Pasir lebih dari Pasir bersih Luas jarak pada ukuran SW Mata air-golongan pasir,separuh pecahan (kecil atau biji dan sejumlah pasir kerikil, kecil atau

yang lebih kecil dari tidak halus) substansi dari semua tidak halus No.7 ukuran saringan‡ ukuran partikel

Satu ukuran dominan SP Kerikil tingkat sangat atau jarak atau ukuran buruk, pasir

kerikil, dengan beberapa kecil atau tidak halus tingkat ukuran yang

hilang

Pasir yang Tidak-halus plastis SM Pasir lumpur, pasir halus (hasil (untuk tahap identifi- tingkat sangat

buruk- sangat halus) kasi, lihat ML dibawah) campuran pasir

Halus plastis (untuk SC Pasir pekat, pasir tahap identifikasi, tingkat sangat

buruk- lihat CL dibawah) campuran pekat

*Klasifikasi Batas: Tanah memiliki karakteristik dari dua kelompok yang ditunjuk oleh kombinasi dari simbol kelompok. Sebagai contoh, GW-GC, baik dinilai kerikil-pasir campuran dengan tanah liat pengikat;† Semua ukuran saringan pada grafik ini adalah standar AS. No 200 ukuran ayakan adalah tentang partikel terkecil terlihat oleh mata telanjang;‡ Untuk klasifikasi visual, ukuran 6,3 mm dapat digunakan sebagai setara dengan ukuran 7 No saringan. Prosedur identifikasi lapangan halus tanah atau pecahan: Prosedur-prosedur ini akan dilakukan pada minus Nomor 40 saringan ukuran partikel, sekitar 0,4 mm. Untuk tujuan klasifikasi lapangan, skrining ini tidak dimaksudkan, hanya menghapus dengan tangan partikel kasar yang mengganggu tes.Dilatancy (bereaksi terhadap gemetar): Setelah mengeluarkan partikel yang lebih besar dari ukuran saringan No 40, siapkan tepukan dari tanah yang lembab dengan volume sekitar 1 cm3. Tambahkan air yang cukup jika perlu untuk membuat tanah lembut tapi tidak lengket. Tempatkan tepuk telapak terbuka satu tangan dan goyang horizontal, mencolok keras melawan sisi lain beberapa kali. Sebuah reaksi positif 202

B a b 5

Tabel 5.2.—LanjutanPenggunaan ukuran butir membengkok mengidentifikasi pecahan ditulis di bawah identifikasi bidang

Informasi yang diperlukan untuk Klasifikasi kriteriamenggambarkan tanah Laboratorium

Berikan nama khas; menunjukkan Menentukan persentase Cu=D60/D10 lebih besar dari 4 adanya persentase dari pasir dan kerikil dan pasir dari ukuran

kerikil; ukuran maksimum; kondisi butir membengkok. Tergan- Cu=¿¿ diantara 1 dan 3 kekakuan; dan kekerasan butir kasar; tung kehalusan (pecahan yg lokal atau nama geologi dan deskripsi lebih kecil dari No.200 ukuran Tidak bertemu semua kebutuhan informasi lainnya; dan simbol dalam saringan) lahan berbutir kasar gradasi untuk GW

tanda kurung untuk tanah tidak dibagi- digolongkan sebagai berikut: kan informasi tambahan dari stratifikasi, kurang dari 5%: GP, GW, SW, batas atterberg

diatas garis ‘A’ sementasi, kondisi embun, dan karak- SP. Lebih dari 12%: GM, GC, dibawah garis dengan PI teristik pengeringan SM, SC. 5-12%: batas garis

‘A’, atau PI diantara 4 dan memerlukan penggunaan kurang dari 4 7 dan batas garis lambang rangkap

memerlukan Contoh:batas atterberg penggunaan endapan pasir, kerikil, keras kira-kira

dibawah garis lambang rangkap 20%, unsure partikel bersudut 12,5 mm ‘A’ dengan PI ukuran maksimum; yang

dibulatkan lebih besar dari 7 dan sub-kaku butir pasir yang kasar ke halus, kira-kira 15% halus tidak plastisKekuatan pengeringan rendah; sumur Cu=D60/D10 lebih besar dari 4padat dan lembab pada tempatnya;

endapan pasir tanah; (SM)Cu=¿¿ diantara 1 dan 3

Tidak bertemu semua kebutuhangradasi untuk SW

Batas atterberg diatas garis ‘A’ dibawah garis dengan PI

‘A’, atau PI diantara 4 dankurang dari 5 7 dan

batas garismemerlukan batas

atterberg penggunaan dibawah garis lambang rangkap ‘A’ dengan PI

lebih besar dari 7

terdiri dari penampilan air di permukaan tepuk, yang perubahan konsistensi seragam dan menjadi mengkilap. Ketika sampel terjepit di antara jari-jari, air dan gloss menghilang dari permukaan, tepuk menegang dan, akhirnya, retak dan hancur. Para kecepatan penampilan air selama gemetar dan penghilangan selama meremas membantu dalam mengidentifikasi karakter denda di tanah yang. Pasir bersih yang sangat halus memberikan reaksi tercepat dan paling berbeda, sedangkan tanah liat plastik telah ada reaksi. Silts anorganik, seperti tepung batu khas, menunjukkan reaksi yang cukup cepat.Kekuatan kering (menghancurkan karakteristik): Setelah mengeluarkan partikel yang lebih besar dari ukuran saringan No 40, cetakan tepukan tanah ke konsistensi dempul, menambahkan air jika perlu. Biarkan tepuk benar-benar kering dengan pengeringan oven, sinar matahari atau udara, dan kemudian menguji kekuatannya dengan memecah dan hancur antara jari-jari. Kekuatan ini adalah ukuran dari karakter dan kuantitas fraksi koloid yang terkandung dalam tanah. Kekuatan kering meningkat dengan plastisitas meningkat. Tinggi kekuatan kering adalah karakteristik untuk lempung dari gugus CH. Sebuah lumpur anorganik khas memiliki hanya kekuatan kering sangat sedikit. berlumpur baik-baik saja pasir dan silts miliki tentang kekuatan kering yang sama sedikit, tetapi dapat dibedakan dengan perasaan ketika membedaki kering spesimen. Pasir halus terasa berpasir, sedangkan lumpur yang khas memiliki nuansa halus tepung.Ketangguhan (konsistensi mendekati batas plastik): Setelah mengeluarkan partikel yang lebih besar dari ukuran 40 No saringan, spesimen daritanah sekitar 1 cm3 dalam ukuran, dibentuk untuk konsistensi dari dempul. Jika terlalu kering, air harus ditambahkan dan jika lengket,

203spesimen harus tersebar di lapisan tipis dan dibiarkan kehilangan kelembaban tertentu oleh penguapan. Kemudian spesimen diluncurkan dengan tangan pada permukaan halus atau antara telapak tangan menjadi benang sekitar 3 mm dengan diameter. Benang dilipat dan digulung ulang berulang kali. Selama manipulasi ini, kandungan kelembaban gradully berkurang dan spesimen menegang, akhirnya kehilangan plastisitas, dan hancur ketika batas plastik tercapai. Setelah benang runtuh, potongan harus disatukan dan tindakan adonan sedikit berlanjut sampai benjolan hancur. Para ketat thread dekat batas plastik dan benjolan kaku ketika akhirnya hancur, semakin kuat adalah fraksi liat koloid dalam tanah. Kelemahan benang pada batas plastik dan cepat hilangnya koherensi benjolan di bawah batas plastik mengindikasikan apakah tanah liat anorganik dari plastisitas rendah, atau bahan seperti kaolin-jenis tanah liat dan organik tanah liat yang terjadi di bawah garis A-. Sangat organik tanah liat memiliki merasa sangat lemah dan spons di batas plastik.