tugas i hidro

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS HASANUDDIN FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK GEOLOGI

HIDROGEOLOGI GROUNDWATER MOVEMENT

Oleh : SUHARIA D61102048

SITI AMINAH D61102053

MAKASSAR 2006Groundwater Movement

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yangh Maha Esa karena atas rahmat dan berkah-Nya, maka penulis dapat menyelesaikan paper ini. Penulisan paper ini merupakan salah satu syarat dalam kelulusan pada mata kuliah Hidrogeologi pada Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Dengan selesainya paper ini, penulis tidak lupa

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Orangtua kami yang telah memberi dukungan kepada kami, baik dukungan materi maupun dukungan doa. 2. Ir.Bunga.Msi sebagai dosen pembimbing mata kuliah

Geohidrologi yang telah banyak membantu selama pelaksanaan kuliah. 3. Teman-teman yang telah memberikan bantuannya dalam penyusunan paper ini Dalam penyusunan paper ini, penulis menyadari

sepenuhnya akan kekurangan yang terdapat dalam paper ini, maka saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat diharapkan dalam pemenuhan kesempurnaan paper ini.Semoga paper ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Wassalam

Makassar, 22 Juli 2006Groundwater Movement

Penulis

PERGERAKAN AIR TANAH

Pengertian Air Tanah Menurut Herlambang (1965) air tanah adalah air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat didalam ruang antar butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah yang disebut akifer. Lapisan yang mudah dilalui oleh air tanah disebut lapisan permeable, seperti lapisan yang terdapat pada pasir atau kerikil, sedangkan lapisan yang sulit dilalui air tanah disebut lapisan impermeable, seperti lapisan lempung atau geluh. Lapisan yang dapat menangkap dan meloloskan air disebut akuifer. Menurut Krussman dan Ridder (1970) Asal-Usul dan Sifat-Sifat Air Tanah Hal yang mutlak bagi para birokrat pengelola sumber daya air (tanah), untuk memahami asal-usul (origin) dan sifat-sifat (nature) air tanah, agar tidak terjadi kesalah-pengertian tentang sumberdaya yang dikelola. Kesalah-pengertian tersebut akan menjadikan tujuan mewujudkan kemanfaatan air tanah terutama bagi kaum miskin pengelolaan tidak mencapai sasarannya, bahkan justru akan menimbulkan dampak yang merugikan bagi keterdapatan air tanah itu sendiri serta kaum miskin tersebut.

Groundwater Movement

Hal-hal pokok yang perlu dipahami tentang asal-usul dan sifat-sifat air tanah adalah

Pembentukan Air Tanah Air tanah adalah semua air yang terdapat di bawah permukaan tanah pada lajur/zona jenuh air (zone of saturation). Air tanah terbentuk berasal dari air hujan dan air permukan, yang meresap (infiltrate) mula-mula ke zona tak jenuh (zone of aeration) dan kemudian meresap makin dalam (percolate) hingga mencapai zona jenuh air dan menjadi air tanah. Air tanah adalah salah satu faset dalam daur hidrologi, yakni suatu peristiwa yang selalu berulang dari urutan tahap yang dilalui air dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfer; penguapan dari darat atau laut atau air pedalaman, pengembunan membentuk awan, pencurahan, pelonggokan dalam tanih atau badan air dan penguapan kembali (Kamus Hidrologi, 1987). Dari daur hidrologi tersebut dapat dipahami bahwa air tanah berinteraksi dengan air permukaan serta komponen-komponen lain yang terlibat dalam daur hidrologi termasuk bentuk topografi, jenis batuan penutup, penggunaan lahan, tetumbuhan penutup, serta manusia yang berada di permukaan.


Air bawah tanah bermula daripada kerpasan

Air tanah dan air permukaan saling berkaitan dan berinteraksi. Setiap aksi (pemompaan, pencemaran dll) terhadap air tanah akan memberikan reaksi terhadap air permukaan, demikian sebaliknya. Disamping air tanah bergerak dari atas ke bawah, air tanah juga bergerak dari bawah ke atas (gaya kapiler). Air bergerak horisontal pada dasarnya mengikuti hukum hidrolika, air bergerak horisontal karena adanya perbedaan gradien hidrolik. Gerakan air tanah mengikuti hukum Darcy yang berbunyi volume air tanah yang melalui batuan berbanding lurus dengan tekanan dan berbanding terbalik dengan tebal lapisan (Utaya, 1990:35).

Pengaliran dan Imbuhan Air Tanah Air tanah dapat terbentuk atau mengalir (terutama secara horisontal), dari titik/daerah imbuh (recharge), seketika itu juga pada saat hujan turun, hingga membutuhkan waktu harian, mingguan, bulanan, tahunan, puluhan tahun, ratusan


tahun, bahkan ribuan tahun, tinggal di dalam akuifer sebelum muncul kembali secara alami di titik/daerah luah (discahrge), tergantung dari kedudukan zona jenuh air, topografi, kondisi iklim dan sifat-sifat hidrolika akuifer. Oleh sebab itu, kalau dibandingkan dalam kerangka waktu umur rata-rata manusia, air tanah sesungguhnya adalah salah satu sumber daya alam yang tak terbarukan.

Air bawah tanah mengalir di permukaan bawah tanah

Gerakan Air Tanah Dan Jenis Lapisannya


A. Hukum Darcy Hukum Darcy yang berbunyi volume air tanah yang melalui batuan berbanding lurus dengan tekanan dan berbanding terbalik dengan tebal lapisan (Utaya, 1990:35). B. Permeabilitas Model aliran airtanah itu sendiri akan dimulai pada daerah resapan airtanah (recharge zone). Daerah ini adalah wilayah dimana air yang berada di permukaan tanah baik air hujan ataupun air permukaan mengalami proses penyusupan (infiltrasi) secara gravitasi melalui lubang pori tanah/batuan atau celah/rekahan pada tanah/batuan. Proses penyusupan ini akan berakumulasi pada satu titik dimana air tersebut menemui suatu lapisan batuan yang bersifat kedap air (impermeabel). Titik akumulasi ini akan membentuk suatu zona jenuh air (saturated zone). Perbedaan kondisi fisik secara alami akan mengakibatkan air dalam zonasi ini akan bergerak/mengalir baik secara gravitasi, perbedaan tekanan, kontrol struktur batuan dan parameter lainnya. Kondisi inilah yang disebut sebagai airtanah. Daerah aliran airtanah ini selanjutnya disebut sebagai daerah aliran(flowzone). Dalam tahap pengaliran ini, airtanah seringkali muncul ke permukaan baik terpotong oleh topografi ataupun akibat kontrol geologi seperti patahan, adanya lapisan batuan kedap air (impermeabel) dan lain sebagainya. Munculnya airtanah ini kembali ke permukaan disebut sebagai mataair, daerah


inilah yang disebut sebagai daerah luahan airtanah (discharge zone). Dewasa ini kriteria daerah luahan telah sangat berkembang, terutama akibat aktifitas manusia. Permeabilitas tanah menunjukkan kemampuan tanah dalam meloloskan air. Struktur dan tekstur serta unsur organik lainnya ikut ambil bagian dalam menaikkan laju permeabilitas tanah. Tanah dengan permeabilitas tinggi menaikkan laju infiltrasi dan dengan demikian, menurunkan laju air larian. Permeabilitas ini merupakan suatu ukuran kemudahan aliran melalui suatu media porous. Secara kuantitatif permeabilitas diberi batasan dengan koefisien permeabilitas. Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran artikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah berbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angka pori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besar dari pada permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempung yang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah (unfissured). Permeabilitas dibagi atas dua yaitu: Permeabilitas primer adalah melalui pori dai batuan,sedangkan permeabilitas sekunder melalui kekar, sesar, atau gua hasil

pelarutan (solution cavity). Dapat juga dikatakan bahwa Permeabilitas adalah kemampuan batuan untuk meluluskan air melalui batuan tersebut, biasanya dinyatakan dalam darcy (1 darcy adalah 1cc cairan dengan kecepatan 1 centipoise


melalui 1cm2 luas bidang, sejauh 1cm dalam 1detik dengan perbedaan tekanan 1atm antar unjungnya). Banyak peneliti telah mengkaji problema permeabilitas dan mengembangkan beberapa rumus. (Rumus Fair dan Hatch 1933) dapat dipandang sebagai sumbangan yang khas. Permeabilitas batuan yang merupakan besaran penting dalam eksplorasi dapat diestimasi dengan memanfaatkan analisa citra digital. Citra diperoleh dari sayatan tipis batuan melalui mikroskop yang dilengkapi dengan kamera dan dihubungkan langsung ke komputer. Citra yang didapat selanjutnya dibagi dalam beberap sel. Porositas dan luas permukaan tiap sel dihitung dengan bantuan Two Point Correlation Functions. Berdasarkan pada parameter tersebut, permeabilitas masing-masing sel dapat dihitung dengan bantuan persmaan Kozeny-Carman. Dengan demikian distribusi permeabilitas citra batuan dapat diperoleh. Melalui pendekatan grup renormalisasi, koefisien anisotropi permeabilitas dapat diestimasi secara kunatitatif. Suatu permeabilitas batuan dikatakan bersifat anisotropi, artinya harga penneabilitas bergantung pada arah pengukuran sehingga memberikan nilai permeabilitas yang berbeda untuk setiap arah pengukuran.

Anisotropi permeabilitas dapat diestimasi dengan menggunakan Digital Image Processing (DIPMA). Besaran-besaran yang dibutuhkan untuk menghitung permeabilitas dapat diperoleh dari operasi-operasi matematika. estimasi besaranbesaran fisis yang terkait dengan permeabilitas seperti porositas dan luas permukaan spesifik dilakukan dengan memanfaatkan two point correlation


function lewat bahasa pernrograman komputer. Nilai distribusi penneabilitasnya sendiri didapat dengan menggunakan persamaan Kozeny-Carman.

Permeabilitas intrinsik suatu akifer bergantung pada porositas efektif batuan dan bahan tak terkonsolidasi, dan ruang bebas yang diciptakan oleh patahan dan larutan. Porositas efektif ditentukan oleh distribusi ukuran butiran, bentuk dan kekasaran masing-masing partikel dan susunan gabungannya, tetapi karena sifat-sifat ini jarang seragam, konduktivitas hidrolik suatu akifer yang berkembang dibatasi oleh permeabilitas lapisan-lapisan atau masing-maisng zone, dan mungkin bervariasi cukup besar tergantung pada arah gerakan air. Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah berbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angka pori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besar dari pada permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempung yang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah (unfissured). C. Determination of Hydraulic Conductivity Konduktifitas Hidraulik ( K ) dengan satuan m/s. Dapat didefinisikan sebagai sebuah koefisien yang secara proporsional mengambarkan kecepatan air


yang dapat melaju melalui media permeable dalam unit waktu dan unit gradien hidrolik. Densitas dan Viskositas air harus diperhatikan dalam mendeterminasi Hydraulic Conductivity (dapat dilihat pada modul II). K = T/b (b sebagai ketebalan kumulatif dari akifer) Analisa fc diestimasi dari nilai konduktivitas hidrolik jenuh. Sedangkan nilai K dan fo dihitung dengan metode 2 titik, yaitu : K = 1/ (tn + 1 - tn) ln (fn fc)/(fn + 1 fc) dan fo = fc + (( f1 fc) / (e- Ktn )) Setelah nilai K dan fo semuanya terhitung, maka laju infiltrasi ( f ) untuk

berbagai waktu dapat dihitung. Nilai parameter fc dapat diprediksi dari nilai konduktivitas hidrolik jenuh tanah (Childs, 1969), sedangkan nilai parameter K dan fo dapat dihitung dengan metode dua (2) titik dengan rumus yaitu K = 1/(tn+1 tn ). ln ((fn fc)/(fn+1 fc)) dan fo = fc + ((f1 fc)/(e-Ktn)). Satuan nilai parameter K dinyatakan dalam 1/menit sedangkan fo dan fc dalam cm/menit. Nilai parameter K dan fo yang digunakan untuk menduga laju infiltrasi didapat dari nilai rata ratanya. Hal ini didasarkan pada hasil perhitungan bahwa dengan nilai ratarata dari parameter K dan fo memberikan nilai prediksi laju infiltrasi mendekati hasil pengukuran di lapangan yang ditunjukkan dengan tingginya nilai R2 . Nilai R2 dapat dipakai untuk mengevaluasi apakah model yang digunakan bisa diterapkan pada daerah yang


diteliti. Semakin tinggi nilai R2 maka laju infiltrasi dapat diprediksi secara valid dengan memasukkan nilai parameter K dan fo yang didapat pada persamaan infiltrasi Horton. Sebaliknya jika nilai R2 rendah berarti nilai parameter K dan fo yang didapat kurang dapat menggambarkan kondisi infiltrasi sesungguhnya di lapangan, karena nilai prediksi infiltrasi dan pengukuran berbeda terlalu jauh. Parameter K pada lahan yang bervegetasi mempunyai nilai yang lebih rendah daripada lahan terbuka (Wilson, 1974). Artinya bahwa lahan yang dikelola berbeda akan menentukan nilai parameter K. D. Anisotropic AquifersAkifer merupakan suatu lapisan batuan yang mampu menyimpan dan mengalirkan air. Secara hidrodinamik di alam ada 3 (tiga) tipe akifer, yaitu : 1. Confined Aquifer (akifer tertekan) Merupakan suatu akifer yang bagian atas dan bawahnya dibatasi oleh lapisan bersifat akifug

Konfigurasi akifer tertekan dan muka airtanah pada sumur (Kruseman, 1994)


2. Unconfined aquifer (akifer tidak tertekan)

Akifer yang dibatasi oleh 1 lapisan impermeabel di bagian bawahnya (dan pada bagiantasnya tidak ada lapisan penutup/impermeabel layer)

Konfigurasi akifer tak tertekan dan muka airtanah (Kruseman, 1994)

3. Leaky aquifer (semi confined atau akifer bocor)

Akifer yang dibatasi oleh lapisan semi permiabel / lapisan akitard (di atas dan atau dibawahnya)

Konfigurasi akifer bocoran dan muka airtanah pada sumur (Kruseman, 1994)


SIFAT HETEROGENITAS SUATU AKIFER DAN KEISOTROPIKANNYA

Suatu akifer dapat dikelompokkan pula berdasarkan karakteristik kehomogenan batuan dan sifat isotropiknya ( Kruseman G.P & de Ridder, 1994 ).

A. Kondisi Akifer Homogen Pada Gambar 4a merupakan ilustrasi suatu akifer yang homogen dan isotropik yangtersusun atas litologi yang sama. Masing-masing memiliki besar butir yang sama (homogen)dan aliran airtanah memiliki kecepatan aliran yang sama ke segala arah. Besaran vektorkonduktifitas hirolik horizontal sama dengan vektor berarah vertikal (Kh=Kv) atau disebut isotropik. Contoh : batupasir, dll.

Akifer Heterogen & Anisotropik

Pada gambar diatas merupakan ilustrasi akifer yang homogen dan Anisotropik. Akifer tersebut dicirikan dengan litologi yang sama dengan besar


butir relatif sama (homogen).Namun demikian aliran airtanah pada akifer tersebut mempunyai kecepatan aliran yang tidak sama ke berbagai arah.

Akifer Homogen & Anisotropik

B. Kondisi Akifer Heterogen Pada gambar diatas merupakan ilustrasi akifer yang bersifat

heterogen/anisotropik dengan litologi campuran serta memiliki besar butir yang tak seragam. Aliran airtanah pada akifer tersebut memiliki kecepatan aliran yang tidak seragam dimana Kh tidak sama dengan Kv (ansotropik). Contoh Batupasir dengan struktur sedimen graded bedding.


Akifer Heterogen & Anisotropik

Pada gambar di atas merupakan ilustrasi akifer dengan litologi yang terkekarkan dimana perhitungan kecepatan aliran berbeda dengan kondisi aliran pada media pori (Porus Media). Contoh batugamping, lava, dll.

Akifer Heterogen & Terkekarkan

Penentuan anisotropi permeabilitas batuan dapat diketahui dengan memanfaatkan pendekatan proses grup renormalisasi baik untuk bentuk 2-D maupun 3-D. Dari sampel yang diamati untuk berbagai ukuran panjang sel (10, 20, dan 60 pixel) semakin besar panjang sel permeabilitas : cenderung semakin isotropis. Adapun panjang sel yang diusulkan agar hasil optimal adalah 20-30 pixel karena panjang tersebut ideal tidak terlalu besar ataupun terlalu kecil sehingga hasil yang diharapkan dapat lebih optimal.


Referensi: http://mining.lib.itb.ac.id/go.php?id=jbptitbmining-gdl-s2-1999-marlinaman91 http://www.malang.ac.id/e-learning/FMIPA/Budi%20Handoyo/geografi3.htm http://digilib.brawijaya.ac.id/virtual_library/mlg_warintek/Pdf %20Material/Biosa in%20Edisi%20Agustus%202001%20(Edisi %202)/evaluasi%20model%20infiltrasi.pdf http://rimbaraya.blogspot.com/2005_05_01_rimbaraya_archive.html http://digilib.unikom.ac.id/go.php?id=jbptitbpp-gdl-s2-2001-peter-1004aluvium http://www.agu.org/pubs/crossref/2003/2003WR002047.shtml http://www.subterra.or.id/subterra.php?action=lihat&isi_id=18



tugas i hidro

Documents