BAB II

SIKLUS HEDROLOGI DAN FORMASI GEOLOGI AQUIFER

2.1 Siklus Hedrogeologi

Siklus hidrologi hanya dapat didefinisikan sebagai sirkulasi air antara laut,

atmosfer dan tanah. Cara terbaik adalah untuk menggambarkan awal siklus dari

lautan karena mereka mewakili reservoir besar air meskipun tidak ada start- pasti atau

titik akhir dari siklus. Siklus hidrologi adalah peredaran air secara umum dari laut ke

atmosfer melaui penguapan, kemudian jatuh kepermukaan bumi sebagai hujan,

mengalir diatas permukaan dan didalam tanah sebagai sungai yang menuju ke laut.

Air menguap dari permukaan laut dan pergi ke atmosfer di mana di uap

membentuknya sirkulasi mengalami tergantung pada kecepatan suhu distribusi dan

angin. Fokus utama hidrologi adalah siklus hidrologi yang terdiri dari proses yang

terus menerus ditunjukkan pada dibawah ini.

Gambar 2.1 Proses siklus hedrogeologi (Buku Groundwater Basic Hydrology, Ralph C. Heath)

Siklus hidrologi merujuk pada gerakan konstan air aboven, pada, dan di

bawah permukaan bumi. konsep siklus hidrologi adalah sentral untuk memahami

terjadinya air dan pengembangan dan pengelolaan pasokan air

Perubahan terbaru dalam suhu atmosfer karena berbagai kegiatan manusia,

khususnya pembakaran bahan bakar fosil dan penggundulan hutan juga pasti akan

mempengaruhi siklus hidrologi.

Dalam kondisi atmosfer yang sesuai, uap air mengembun mengakibatkan

curah hujan dalam bentuk curah hujan atau salju. Kepentingan utama hidrologi adalah

pada distribusi curah hujan dalam waktu dan ruang dan dijual kembali setelah

mencapai permukaan tanah.

Beberapa air yang mencapai saluran air permukaan tanah sebagai aliran

permukaan atau limpasan, beberapa merembes ke dalam tanah dengan infiltrasi.

Bagian dari infiltrasi ini mengalir ke bawah menjadi ditambahkan ke air tanah waduk

sementara bagian dari uap air dari kedalaman dangkal kembali ke atmosfer oleh

proses evapotranspirasi.

Sebuah bagian dari air yang ditambahkan ke reservoir air tanah, mengalir

lateral bawah gradien hidrolik dan dibuang ke sungai, danau atau lautan sebagai

aliran dasar dari mana bagian dari itu dapat kembali ke atmosfer oleh penguapan.

Perkiraan neraca air dunia dalam hal berbagai komponen siklus hidrologi

yang dicoba oleh, Berner dan Berner (1987). Diperkirakan total curah hujan di bumi

adalah dari urutan 0,49 × 106 km3 per tahun, dari mana 0.110 × 106 km3 jatuh pada

benua dan sisanya 0.386 × 106 km3 di lautan. Bawah permukaan dan permukaan

limpasan ke lautan sekitar 37 000 km3 dan sisanya 73 000 km3 hilang oleh

evapotranspirasi dari benua. Penguapan melebihi curah hujan di atas lautan,

perbedaan dibuat oleh limpasan dari benua.

Distribusi air antara darat dan laut telah bervariasi dengan waktu. Sebagai

contoh, selama Pleistosen glaciation terakhir, sekitar 18 000 tahun yang lalu,

permukaan laut diturunkan oleh sekitar 130 m karena transfer sekitar 47 × 106 km3

air (setara dengan sekitar 3,5% dari volume laut) dari lautan ke tanah (Berner dan

Berner 1987).

Berbagai komponen siklus hidrologi secara singkat dijelaskan dalam paragraf

berikut.

Pengendapan : Jenis utama dari curah hujan yang gerimis, hujan, salju dan

hujan es. Curah hujan di atmosfir adalah hasil dari kondensasi uap air di sekitar inti

higroskopis di atmosfer. Curah hujan diukur dengan bantuan alat pengukur hujan dan

dinyatakan dalam hal kedalaman air di milimeter atau centimeter. Dalam kasus salju,

umumnya setara air digunakan sebagai ukuran curah hujan sekitar 10-12 mm salju

sama kedalaman 1 mm air.

Distribusi areal curah hujan di cekungan untuk badai yang diberikan atau

periode yang dinyatakan dalam Isohyet yang ditarik dengan bergabung poin dari

curah hujan yang sama di daerah.

Kedalaman rata-rata curah hujan lebih dari baskom dapat dihitung dengan (a)

aritmatika berarti metode, (b) metode isohyetal, dan (c) Thiesen metode poligon.

Pembaca bisa merujuk ke buku setiap hidrologi untuk rincian metode ini, misalnya

Dingman (1994).

Evapotranspirasi (ET) terdiri dari dua penguapan komponen-dan transpirasi.

Penguapan adalah hilangnya air ke atmosfer dari air dan tanah permukaan

karena gradien tekanan uap antara permukaan penguapan dan udara. Radiasi matahari

adalah sumber energi utama untuk penguapan.

Penguapan dari permukaan air bebas di daerah kering dan semi-kering dapat

melebihi curah hujan. Penguapan dari permukaan tanah tergantung pada kedalaman

air-meja dan jenis tanah.

Gambar. 2.2 Hubungan antara kedalaman muka air dan tingkat penguapan berdasarkan data dari situs eksperimental di Shangqiu, PR China. Zona aerasi terdiri

dari pasir lempung. (Setelah Chen dan Cai 1995) (Applied_Hydrogeology_of_Fractured_Rocks, B.B.S._Singhal,_R.P._Gupta)

Transpirasi adalah hilangnya air dari vegetasi ketika tekanan uap di udara

kurang dari itu dalam sel daun. Jumlah transpirasi tergantung pada jenis, kepadatan

dan ukuran tanaman. Phreatophytes menyebabkan hilangnya berat air karena

transpirasi sementara xerophytes yang memiliki sistem akar dangkal menyebabkan

hilangnya transpirasi minimal.

Istilah evapotranspirasi dan penggunaan konsumtif sering digunakan secara

bergantian oleh para ilmuwan pertanian karena menunjukkan jumlah air dalam

meningkatkan tanaman. Potensi evapotranspirasi (PET), sebuah istilah yang

diperkenalkan oleh Thornthwaite (1948), adalah jumlah maksimum air yang akan

dihapus oleh evapotranspirasi jika tanah memiliki air yang cukup untuk memenuhi

permintaan.

Dalam kondisi lapangan, sulit untuk memisahkan penguapan dari transpirasi.

Total kerugian air dari permukaan tanah dan tanaman disebut evapotranspirasi (ET).

Istilah evapotranspirasi dan penggunaan konsumtif sering digunakan secara

bergantian oleh para ilmuwan pertanian karena menunjukkan jumlah air dalam

meningkatkan tanaman.

Infiltrasi adalah proses penyerapan air dari curah hujan atau badan air

permukaan lainnya ke dalam tanah. Infiltrasi merupakan komponen penting dari

siklus hidrologi. Ini memasok air untuk pertumbuhan tanaman, memberikan

kontribusi untuk aliran dasar sungai dan mengisi kembali reservoir air tanah.

Proses infiltrasi dalam batuan retak tidak dipahami dengan baik. Dengan

mengisi ulang terus menerus, peningkatan infiltrasi dalam batuan retak diamati yang

dapat dijelaskan karena penghapusan bahan dari patah tulang infilling (Salve et al.

2008).

2.1.1 Sistem Air Tanah Dalam Siklus Hidrologi

Air tanah merupakan salah satu bagian dari sistem sirkulasi air bumi yang

dikenal sebagai siklus hidrologi. Menggambarkan beberapa banyak sisi involed dalam

siklus ini. Air bantalan formasi dari kerak bumi bertindak sebagai saluran untuk

transmisi dan sebagai reservoir untuk penyimpanan air.

Air masuk formasi ini dari permukaan tanah atau dari badan air permukaan,

setelah itu perjalanan perlahan untuk berbagai jarak sampai kembali ke permukaan

dengan aksi aliran alami, tanaman, atau manusia. Kapasitas penyimpanan waduk air

tanah dikombinasikan dengan laju aliran kecil memberikan besar, sumber

didistribusikan secara luas pasokan air. Air tanah yang muncul ke permukaan sungai

channelels membantu dalam mempertahankan debit sungai saat limpasan permukaan

rendah atau tidak ada.

Hampir semua air tanah berasal sebagai air permukaan. sumber utama resapan

alami termasuk curah hujan, debit sungai, danau, dan waduk, bahkan air laut bisa

masuk bawah tanah di sepanjang pantai di mana gradiends hidrolik kemiringan ke

bawah dalam arah inlad. Air dalam tanah bergerak ke bawah melalui zona tak jenuh

di bawah aksi gravitasi, sedangkan di zona jenuh bergerak dalam arah yang

ditentukan oleh situasi hidrolik sekitarnya.

Debit air tanah terjadi ketika air muncul dari bawah tanah. Kebanyakan debit

alami terjadi sebagai aliran ke badan air permukaan, seperti sungai, danau, dan lautan,

mengalir ke permukaan muncul adalah mata air. Tanah di dekat permukaan dapat

kembali langsung ke atmosfer oleh penguapan dari dalam tanah dan transpirasi oleh

dari vegetasi. dari sumur merupakan debit buatan utama air tanah.

2.1.2 Klasifikasi AirBawah Permukaan

Air yang terjadi di bawah groundsurface yang disebut sebagai air bawah

permukaan, untuk membedakannya dari air permukaan. Sebuah klasifikasi sederhana

dari air bawah permukaan dengan sehubungan dengan kedalaman kejadian dan sejauh

mana jenuh tanah diberikan.

Tergantung pada derajat kejenuhan, dua zona kedalaman luas dapat

diidentifikasi, yaitu zona aerasi (zona vadose) dan zona kejenuhan (freatik atau zona

air tanah). Di zona vadose ruang intergranular hanya sebagian diisi dengan air, ruang

yang tersisa ditempati oleh udara.

Gambar. 1.3 Klasifikasi air bawah permukaan

Oleh karena itu dalam proses ini zona oksidasi dan pencucian yang lebih

menonjol. Zona jenuh seperti yang bernama jenuh dengan air dengan pengecualian

udara. Ini membentuk zona pengurangan dan deposisi mineral. Dalam aquifer bebas,

air-tabel mewakili permukaan atas zona kejenuhan.

Sebagai air-tabel berfluktuasi tergantung pada kondisi mengisi ulang dan

debit, ketebalan dari dua zona juga berubah secara musiman. Menjadi sumber utama

pasokan air ke sumur dan mata air, air freatik atau air tanah adalah kepentingan utama

untuk Hydrogeologists.

Zona aerasi dibagi menjadi tiga zona dari atas ke zona air bawah tanah, zona

vadose menengah dan zona kapiler. Tidak ada batas yang tajam antara berbagai zona.

Zona air tanah adalah kepentingan para ilmuwan pertanian karena menyediakan air

untuk pertumbuhan vegetasi. Air di zona ini terjadi baik air higroskopis yang tetap

film yang terserap atau tipis dengan tegangan permukaan. Kadar air pada zona air

tanah berubah sebagai akibat dari hilangnya air akibat evapotranspirasi dan karena itu

menunjukkan variasi harian.

Air di zona menengah disebut sebagai air vadose menengah atau air bawah

permukaan ditangguhkan karena diadakan karena gaya antarmolekul melawan tarikan

gravitasi. Ketebalan zona ini mungkin menjadi nol ketika muka air tanah dekat

permukaan tanah atau mungkin bahkan lebih dari 100 m di bawah kondisi air-meja

sedalam di daerah kering.

Zona aerasi dan zona kejenuhan dipisahkan oleh muka air tanah atau

permukaan freatik, yang berada di bawah tekanan atmosfer. Muka air tanah mungkin

baik sangat dekat dengan permukaan tanah di daerah resapan intensif atau mungkin

beberapa ratus meter di daerah kering. Fluktuasi air-tabel menunjukkan perubahan

dalam penyimpanan air tanah, baik karena alasan alami atau oleh aktivitas manusia.

Oleh karena itu, pemantauan fluktuasi air-tabel penting untuk pengelolaan sumber

daya air.

2.1.3 Klasifikasi Air Berdasarkan Asal Mula

Sebagian besar air adalah tipe meteorit karena merupakan hasil dari curah

hujan di atmosfir menjadi bagian dari siklus hidrologi hari ini. Ini adalah sumber

utama air untuk sumur dan mata air. Hubungan antara berbagai jenis genetik air

ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.

Gambar. 1.4 Hubungan antara jenis genetik yang berbeda dari air. (Setelah

Putih tahun 1957, direproduksi dengan izin dari Geological Society of America,

Boulder, Colarado, USA)

Jenis lain dari air yang lebih dari kepentingan akademik adalah air bawaan, air

remaja atau magmatik dan air metamorf. Air remaja juga dikenal sebagai air baru,

seperti yang diperkenalkan di hidrosfer untuk pertama kalinya. Air magmatik

terutama asal remaja yang berasal dari salah satu yang mendalam magma atau

mungkin dangkal asal vulkanik.

Air bawaan adalah sisa air kuno dipertahankan dalam akuifer dan tidak dalam

kesinambungan hidrolik dengan siklus hidrologi hari ini. Oleh karena itu, juga

dikenal sebagai air fosil meskipun istilah ini untuk air adalah sebuah ironi.

Mungkin salah satu dari laut atau segar asal air. Air bawaan umumnya terkait

dengan minyak dan gas di mana biasanya berasal dari laut. Di daerah kering, itu

merupakan iklim yg berhubung dgn hujan masa lalu seperti di gurun Sahara.

Air metamorf atau air diremajakan adalah istilah yang digunakan untuk air

yang berasal dari mineral hydrous seperti tanah liat, mika, dll karena proses

metamorfosis. Hal ini lebih dari kepentingan akademik daripada sumber pasokan air.

Berbagai jenis genetik air dapat dibedakan, sampai batas tertentu, atas dasar data

hidrokimia dan isotop (Putih 1957; Matthess 1982).

2.1.4 Klasifikasi Hidrologi, Formasi Geologi