TUGAS UJIAN PERBAIKAN MATA KULIAH

MEKANIKA TANAH DAN HIDROGEOLOGI

PENGUKURAN PENCEMARAN AIR TANAH PADA SUMUR BOR MENGGUNAKAN

PERSAMAAN UJI PERMEABILITAS DI LAPANGAN

DENGAN SUMUR ARTESIS

Oleh:

Nugroho Setio Utomo 081311133005

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI LINGKUNGAN

DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

JULI 2015

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Masalah air selalu menarik untuk dibahas lebih lanjut, dikarenakan air merupakan salah satu kebutuhan pokok yang utama bagi manusia, pada umumnya kelangkaan air di bumi ini merupakan akibat dari kecerobohan manusia sendi ri. Sebenarnya air di bumi tidak langka, tetapi sering dirancukan dengan tidak dapa tnya air untuk dikonsumsi, dikarenakan air tersebut kotor ataupun dapat berubah wujudnya , seperti udara juga banyak mengandung air, tetapi air yang ada di udara ini tidak dapat dikonsumsi secara langsung. Jumlah air di sekitar bumi ini selalu tetap, tetapi kwantitas wujudnya yang selalu berubah. Adapun wujud air seperti kita ketahui adalah gas, cair, dan padat yang kita kenal dengan es. Perubahan wujud air di sekitar bumi selalu berubah dan berputar, hal demikian kita kenal dengan nama Siklus Hidrologi. Air di bumi yang meliputi air laut, air di udara, dan air di darat. Air di darat meliputi : air danau, air rawa, air selokan, dan air sungai, semua air ini akan mengalami penguapan yang disebabkan oleh pemanasan sinar matahari. Dalam hidrologi, penguapan dari badan air secara langsung disebut Evaporasi. Penguapan air juga terjadi pada tumbuhan disebut Transpirasi. Jika penguapan dari permukaan air bersama-sama dengan penguapan dari tumbuh-tumbuhan disebut Evapotranspirasi. Penguapan air dari dedaunan dan batang pohon yang basah disebut Intersepsi.

Hujan dalam istilah hidrologi disebut Presipitasi yakni tetes air dari awan yang jatuh kepermukaan tanah. Hujan yang turun ke permukaan bumi jatuh pada permukaan tanah, permukaan air danau, sungai, laut, hutan, ladang, persawahan atau perkebunan. Air yang meresap ke tanah akan terus sampai kedalaman tertentu dan mencapai permukaan air tanah (groundwater) yang disebut perkolasi.

Seperti kita ketahui, sebagian besar air terdapat di laut yaitu air asin dan yang berada di kutub serta puncak gunung yang tinggi kita kenal dengan nama es, akan tetapi air dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai , muka air tawar, danau, uap air, dan lautan es . Air dalam obyek-obyek tersebut bergerak mengikuti suatu siklus air , yaitu melalui penguapan, hujan, dan aliran air di atas permukaan tanah (run off) yang meliputi mata air, sungai , muara menuju laut.

Pengelolaan sumber daya air yang kurang baik dapat menyebabkan kekurangan air, dan bahkan dapat menimbulkan konflik. Indonesia telah memiliki undang-undang yang mengatur sumber daya air sejak tahun 2004, yakni Undang Undang nomor 7 tahun 2004 tentang Sumber Daya Air.

BAB II

ISI

2.1. Mutu Air Tanah

Air tanah sejak terbentuk di daerah imbuh dan mengalir ke daerah luarnya, melalui ruang antara dari batuan penyusun akuifer. Dalam perjalanan tersebut air tanah banyak melarutkan mineral batuan serta dipengaruhi oleh kondisi lingkungannya. Oleh sebab itu, mutu air tanah dari satu tempat ke tempat lain sangat beragam tergantung dari jenis batuan, di mana air tanah tersebut meresap, mengalir, dan berakumulasi, serta kondisi lingkungan. Mutu air tanah dinyatakan menurut sifat fisik, kandungan unsur kimia, ataupun bakteriologi. Persyaratan mutu air tanah telah dibakukan berdasarkan penggunaannya, seperti mutu air untuk air minum, air irigasi, maupun industri. Beberapa unsur utama kandungan air tanah - 1,0 hingga 1000 mg/l – adalah sodium, kalsium, magnesium, bikarbonat, sulfat, dan khlorida. Kandungan khlorida yang tinggi merupakan indikasi adanya pencemaran bersumber dari air limbah sampai kepada intrusi air laut. Sementara kandungan nitrat sebagai unsur sekunder - 0,01 hingga 10 mg/l - bersumber dari limbah manusia , tanaman, maupun pupuk buatan.

Sifat fisika dan komposisi kimia air tanah yang menentukan mutu air tanah secara alami sangat dipengaruhi oleh jenis litologi penyusun akuifer, jenis tanah/batuan yang dilalui oleh air tanah, serta jenis air asal air tanah. Mutu tersebut akan berubah manakala terjadi adanya campur tangan manusia terhadap air tanah, seperti pengambilan air tanah yang berlebihan, pembuangan limbah yang berlebihan.

Air tanah dangkal rawan (vulnerable) terhadap pencemaran dari zat-zat pencemar dari permukaan. Namun karena tanah/batuan bersifat melemahkan zat-zat pencemar, maka tingkat pencemaran terhadap air tanah dangkal sangat tergantung dari kedudukan akuifer, besaran dan jenis zat pencemar, serta jenis tanah/batuan di zona tak jenuh, serta batuan penyusun akuifer itu sendiri. Mengingat perubahan pola imbuhan, maka air tanah dalam di daerah-daerah perkotaan yang telah sering pemanfaatan air tanahnya, menjadi sangat rawan pencemaran, apabila air tanah dangkalnya di daerah-daerah tersebut sudah tercemar. Air tanah yang tercemar adalah pembawa pengaruh penyakit yang berasal dari air.

2.2. Munculan Air Tanah

Air tanah dapat muncul ke permukaan secara alami, seperti mata air, maupun karena perbuatan manusia, lewat sumur bor. Mata air adalah keluaran terpusat dari air tanah yang muncul di permukaan sebagai suatu aliran air dan keluar secara alamiah/dengan sendirinya.

Mata air ditinjau dari penyebab pemunculan dapat digolongkan menjadi dua, yakni:

1. Akibat dari kekuatan non gravitasi.

2. Akibat kekuatan-kekuatan gravitasi.

Termasuk golongan yang pertama adalah mata air yang berhubungan dengan retakan yang meluas hingga jauh ke dalam kerak bumi. Mata air jenis ini biasanya berupa mata air panas.

Mata air gravitasi adalah hasil dari aliran air di bawah tekanan hidrostatik. Secara umum jenis-jenisnya dikenal sebagai berikut:

Gambar 2.1: Jenis Sistem Gravitasi.

1. Mata air terbentuk karena permukaan tanah memotong muka air tanah.

2. Mata air terbentuk karena lapisan yang lulus air yang dialasi oleh lapisan yang relatif kedap air teriris oleh muka tanah.

3. Mata air artesis (artesian spring) terbentuk oleh pelepasan air di bawah tekanan dari akuifer tertekan pada singkapan akuifer atau melalui bukaan dari lapisan penutup.

4. Mata air pipaan atau rekahan muncul dari saluran, seperti lubang pada lava atau saluran pelarutan, atau muncul dari retakan-retakan batuan padu yang berhubungan dengan air tanah.

Munculan air tanah ke permukaan karena perbuatan manusia lewat sumur bor dapat dilakukan dengan menembus seluruh tebal akuifer atau hanya menembus sebagian saja dari tebal akuifer.

Sedangkan apabila ditinjau dari sudut kesehatan, keempat macam air ini tidaklah selalu memenuhi syarat kesehatan, karena keempat-empatnya mempunyai kemungkinan untuk tercemar. Embun, air hujan dan atau salju misalnya, yang berasal dari air angkasa, ketika turun ke bumi dapat menyerap abu, gas, ataupun meteri-materi yang berbahaya lainnya.

Demikian pula air permukaan, karena dapat terkontaminasi dengan berbagai zat -zat mineral ataupun kimia yang mungkin membahayakan kesehatan.

2.3. Sumur Bor

Konstruksi sumur bor sangat tergantung dari kondisi akuifer serta kualitas air tanah. Oleh sebab itu ada bermacam-macam jenis konstruksi sumur bor. Untuk mengetahui besarnya debit yang dapat dihasilkan oleh suatu sumur dilakukan dengan cara uji pemompaan. Prinsipnya adalah memompa air tanah dari sumur dengan debit konstan tertentu dan mengamati surutan muka air tanah selama pemompaan berlangsung. Dari situ dapat dilihat berapa besar kapasitas jenis sumur, yakni jumlah air yang dapat dihasilkan dalam satuan volume tertentu apabila muka air di dalam sumur diturunkan dalam satu satuan panjang. Di samping itu dari uji pemompaan dapat diketahui juga parameter akuifer, seperti angka kelulusan.

Gambar 2.2 pengaruh dari Uji Pemompaan.

Penurunan muka air tanah pada sumur tunggal berbeda dengan penurunan muka air tanah pada sumur banyak. Pada sumur banyak penurunan tersebut akan saling mempengaruhi, tergantung dari jarak antar sumur. Di suatu daerah, di mana banyak sumur menyadap air tanah, pemompaan akan membentuk suatu penurunan . Apabila ini terjadi di daerah pantai akan menimbulkan intrusi air laut, yakni aliran air payau atau asin ke arah darat. Sementara itu, kondisi yang seperti itu bila terjadi maka akuifer tertekan dengan lapisan pengurung lempung, dan akan sangat potensial terjadinya amblesan tanah.

2.4. Uji Permeabilitas di Lapangan.

Konstruksi sumur bor sangat tergantung dari kondisi akuifer serta kualitas air tanah. Oleh sebab itu, metode yang tepat untuk menghitung besaran pemompaan pada kualitas air tanah untuk digunakan sebagai sumur bor adalah uji permeabilitas di lapangan, metoda pengukuran uji permeabilitas atau koefisien permeabilitas di lapangan dapat menggunakan sumur uji ataupun dengan sumur artesis, penjelasan untuk lebih detailnya adalah sebagai berikut:

2.4.1. Sumur Uji

Koefisien Permeabilitas diukur berdasarkan tingkatan air dekat dengan sumur pompa. Air sumur dipompa keluar sampai penurunan permukaan air tanah menunjukkan kedudukan yang tetap. Untuk menentukan koefisien permeabilitas (k), diperlukan paling sedikit dua sumur pengamat penurunan muka air.

Debit pemompaan pada kondisi aliran yang telah stabil:

q=v . A=k .i . A dydx. A

Dimana :

v = kecepatan aliran (m/dt)

A = 2πxy = luas penampang pengaliran (m2)

i= dy/dx = gradien hidrolik

dy = ordinat kurva penurunan

dx = absis kurva penurunan.

Dari penyelesaiaan persamaan tersebut, untuk rembesan sumur uji, koefisien permeabilitas dinyatakan oleh persamaan dibawah ini:

k= qπ (h2−h1)

lnr2r1

atau

k= 2,303qπ (h2−h1)

logr 2r 1

jika penurunan muka air maksimum pada debit Q tertentu adalah Smak, sedang Smak = H-h, maka akan diperoleh:

k= 2,303.qπ (h2−h1)

logRr 0

b. Sumur Artesis

pengukuran koefisien permeabilitas dilakukan pada lapisan tanah lolos air yang diapit oleh dua lapisan tanah kedap air. Air yang mengalir dalam lapisan lolos air dipengaruhi oleh tekanan artesis. Debit untuk arah radial yang masuk sumur adalah:

q=kA dydx

dimana :

q= debit arah radial (m3/dt)

A= 2πT = luas tegak lurus arah aliran (m2)

T = tebal lapisan lolos air

Dy/dx= i = gradient hidrolik

Aliran air ke sumur dengan pipa berlubang yang tertutup pada bagian dasarnya, berupa aliran radial.

v= qA

=¿ q2 πT

=k dydx

¿

penyelesaian 2 persamaan diatas, menghasilkan:

k= q2πT (h2−h1)

lnr2r1

atau

k= q2,73T (h2−h1)

logr 2r 1

Dengan:

h1.h2: tinggi muka air pada sumur pegamatan 1 dan 2 lapisan kedap air bagian bawah.

r1.r2 : jarak dasar dari sumur pengujian ke sumur pengamatan.

2.5. Langkah-langkah Konservasi dalam Pengelolaan Air tanah

Berdasarkan cara perhitungan diatas berkaitan dengan langkah-langkah konservasi dan sumur artesis air tanah adalah dengan mengendalikan eksplorasi air tanah dengan memperhatikan pengaruh pemompaan dan penurunan muka air tanah, salah satunya adalah menentukan jarak minimum antar titik sumur dalam. Besarnya jarak minimum ditentukan

dengan debit dan jari-jari pengaruh pemompaan sumur terdekat yang ada dengan ketentuan bahwa debit yang direncanakan tidak melebihi debit sumur terdekat yang sudah beroperasi. Dengan langkah tersebut diharapkan bahwa perubahan atau penurunan permukaan air tanah akibat pemompaan tidak melebihi titik batas yang seharusnya.

Dengan penjelasan tentang uji permeabilitas di lapangan terdapat 2 sumur yang dapat diukur berdasarkan tingkatan air dekat dengan sumur pompa dan uji sumur. Sedangkan uji yang paling pas untuk diterapkan pada uji permeabilitas di lapangan adalah sumur artesis atau sumur resapan yang memiliki keuntungan, seperti, 1. Dapat menambah jumlah air tanah, dan 2. Mengurangi jumlah limpasan.

BAB III

PENUTUP

3.1. KESIMPULAN.

Berdasarkan analisis yang dilaksanakan dapat diambil kesimpulan sumur bor dengan menggunakan uji permeabilitas di lapangan dengan mengunakan sumur artesis air tanah sebagai berikut:

1. Berdasarkan dari hasil perhitungan kuantitas air tanah yang terdiri dari uji sumur artesis dan uji sumur, diperoleh bahwa uji sumur tersebut tergolong dalam sumur yang memiliki produktivitas baik dalam segi pengelolaannya. Sedangkan apabila ditinjau dari sudut kesehatan, ketiga macam air ini tidaklah selalu memenuhi syarat kesehatan, karena ketiga-tiganya mempunyai kemungkinan untuk tercemar.

2. Analisis kualitas airtanah, dilaksanakan dengan menggunakan uji permeabilitas di lapangan. Dari uji permeabilitas di lapangan didapatkan 2 uji yaitu sumur uji dan sumur artesi/sumur resapan yang memiliki keuntungan pertama dapat menambah jumlah air tanah, dan kedua mengurangi jumlah limpasan.

3. kemudian dengan melakukan pemompaan berjenjang dapat diketahui efisiensi sumur yang telah dibuat. Pemakai sumur dapat menyesuaikan kapasitas pompa, kedalaman pemasangan pompa dan debit yang bisa didapat dari sumur dengan pertimbangan secara ekonomis. Selain itu cara ini dapat mengetahuikondisi konstruksi sumur yang telah dibuat.

DAFTAR PUSTAKA

Said, Hadi D., Djaendi, Suroto. 1981.pemompaan uji sumur bor PDAM di daerah Banjarbaru. Direktorat Geologi Tata Lingkungan.

Indriatmoko, Haryoto, Robertus dkk.1999. Teknologi Konservasi Air Tanah dengan Sumur Resapan. Direktorat Teknologi Lingkungan, Deputi Bidang Teknologi Informasi, Energi, Material dan Lingkungan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi: Jakarta.

Oktavitri, Nur Indradewi.,Citrasari, Nita.2010.Diktat Kuliah Mekanika Tanah dan Hidrogeologi. Surabaya: Universitas Airlangga.