teori air tanah - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/materi_cat/materi cat 1.pdf · sifat...
Post on 03-Mar-2019
219 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Pengembangan dan Pemanfaatan Air Tanah
DIRMAWAN
TEORI AIR TANAH
PEREDARAN GLOBAL
DAN SISTEM
PERGERAKAN
AIR TANAH
PEMANFAATAN AIR TANAH
Indonesia : - situs tertua yang masih ada : ratu boko
- jaman VOC jaman penjajahan air minum,
irigasi perkebunan
- jaman Republik :
• air tanah untuk irigasi
• Gunung kidul
• Kediri nganjuk
• Jawa tengah
• Pekalen sampean
• Sulawesi utara, sulteng, sulsel, lampung, ntb, ntt,
dll
• air tanah untuk air baku, air minum
• air tanah untuk industri, hotel, air dikemas (botol,
kardus)
A. PENDAHULUAN
AIR TANAH DALAM SIKLUS HIDROLOGI
A. PENDAHULUAN
A. PENDAHULUAN
GROUND WATER 0.775%
LAKES SWAMPS &
RIVERS 0.025%
GLACIERS SNOW
PERMAFROST 1.725%
Seas & Oceans 97.5%
TOTAL AMOUNT OF WATER = 1.4 billion cubic km Shiklomanov
A. PENDAHULUAN
2 zones
– Unsaturated zone: vadose zone
– Saturated zone (Zone Jenuh)
B.1. KEBERADAAN AIR TANAH
DISTRIBUSI AIRTANAH
DIPISAHKAN OLEH MUKA AIR TANAH
C A T
a) Porositas
– Persentase Volume lubang pori dalam batuan
b) Permeabilitas
– Jumlah ruang pori yang saling berhubungan
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
Sortasi baik porositas tinggi Sortasi jelek porositas rendah
Porositas karena pelarutan Porositas karena rekahan
a) Porositas
Porositas sekunder berkembang
setelah batuan terbentuk Rekahan
Batupasir rekah = porositas
primer dan sekunder
Variabelnya
Porositas primer : Ruang pori inisial
Endapan dan vesikuler batuan beku
Gbr. Bawah butiran halus
Gbr. Atas butiran besar
Ukuran butir Jenis dan umur batuan
Kiri : Bat. Sedimen, Tengah : Bat Metamorf, kanan Bat Beku
Gbr. Bawah sortasi jelek
Gbr . Atas sortasi
baik
sortasi
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
Porosity varies with
% Cement
Sorting
Fracturing
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
b) Permeabilitas Kemudahan air
mengalir melaluinya
Variabelnya
1. Ukuran koneksinya
2. Banyaknya koneksinya
3. Kelurusan konduit (lubang)
Sulit mengalirkan
air keluar
Mudah mengalir
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
MUKA AIR TANAH (WATER TABLE)
• Zone of aeration – Lubang pori sebagian besar terisi
udara
• Zone of saturation – Lubang pori sebagian besar berisi air
• Water table – Permukaan atas zona
saturation(zona jenuh air)
Capillary fringe
– Gaya Kapiler:
– Bidang permukaan tensi menarik air dari zona saturasi
– Tebalnya dari beberpa cm sampai meter
Semua lubang pori terisi air
Air melekat pada permukaan
butiran dan udara tetap beradi di
lubang pori
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
Porosity Permeability
• Poroitas lempung
50-70%
• Porositas pasir
25-50%
AIR TIDAK PUNYA SALURAN KELUAR
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
• lempung
permeabilitas rendah
• Pasir
permeabilitas tinggi
UNTUK MENDAPATKAN AIR (SUMUR) MAKA
DICARI YAMG PERMEBABILITASYA TINGGI
AIR PUNYA SALURAN KELUAR
PADA ALUVIAL:
Sortasi pada aluvial yang baik, (ukuran butir hampir seragam)
mempunyai porositas yang lebih tinggi dibanding yang sortasinya
jelek.
PADA BATUAN: (misalnya batupasir, serpih, sabak, granit dan batugampinga)
Mempunyai potensi untuk memiliki dual
porosity dibanding dengan aluvial,
namun akan dibedakan dengan
porositas yang berhubungan
dan ada porositas yang tidak
berhubungan.
HUBUNGAN SORTASI BUTIRAN TERHADAP POROSITAS
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
NILAI POROSITAS PADA
BERBAGAI MATERIAL
• Sedimen belum konsolidasi
Soil 55%
Kerikil 20-40%
Pasir 25-50%
Lanau 35-50%
Lempung 50-70%
• Batuan
Batupasir 5-30%
Serpih 0-10%
Karbonat, dissolution 10-30%
Basalt retak 5-40%
Granit retak 10%
Basalt vesikuler
Batu gamping
berongga
Serpih
Batupasir
endapan gurun
Basalt
vesikulerbatupa
sir sortasi jelek
Konglomerat
ketidakselarasan
Marmer
diIntrusi granit
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
Porosity and Permeability of
Different Aquifer Types
Tipe Aquifer Porositas Permeabilitas
Kerikil Very High Very High
Pasir halus-kasar High High
Pasir halus & lanau Moderate Mod - Low
Batupasir agak tersemen Mod - Low Low
Serpih retak Low Low
Batuan Metamor Low Very Low
Serpih kompak Very Low Very Low
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
Standard
Sieve sizes
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
Tipikal ploting ukuran butir
Particle Size, d (mm)
% M
ass
< d
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
STATISTIK DISTRIBUSI UKURAN BUTIR
• d50, d10, d80 etc.
• Koefisien uniformitas, U
• U = d60 /d10 [1.1]
– U antara 2 dan 10 untuk material “sortasi baik”
dan “sortasi jelek”
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
% S
mal
ler
0
100
Size
% S
mal
ler
0
100
Size
% S
mal
ler
0
100
Size
"Well Sorted" "Poorly Sorted"
% S
mal
ler
0
100
Size
% S
mal
ler
0
100
Size
% S
mal
ler
0
100
Size
(a)
(b)
"Poorly Graded" "Well Graded"
Ukuran butir
yang seragam
akan
mengakibatkan
densitas makin
menurun
Ukuran butir
yang makin
bervariasi akan
meningkatkan
bulk density
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
Klasifikasi Ukuran Butir
Lempung : Sangat sulit mengendap <2m tidak terasa
diantara gigi / “tidak ngeres)
Lanau : Mengendap bebas, tetapi tidak nampak
terisahkan oleh mata telanjang, tidak terasa
licin di jari tangan lolos pada sieves 300, 2m<lanau<0.05mm
Pasir : Dapat terlihat (>0.05 mm), namun lebih kecil
dari kerikil (<2mm).
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
(Standard USDA di Amerika)
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
Segitiga Tekstur Pasir, Lanau Lempung
Standar
segitiga tekstur
untuk ukuran
butir material
campuran
Clay axis
B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH
JENIS JENIS POROSITAS BATUAN
Porositas primer : Porositas asli dalam batuan atau endapan aluvial
Porositas sekunder : Porositas hasil proses dari pelarutan kimia terhadap mineral
batuan atau rekahan batuan, bisa terdapat bersama dengan
porositas primer.
Porositas rekahan : Berasosiasi dengan rekahan, joint atau sistem patahan, untuk air
tidak dianggap sebagai reservoir air tanah
Porositas Vuggy : Porositas sekunder karena proses pelarutan batuan oleh air
Porositas efektiv : Atau disebut porositas terbuka, volume total dimana cairan
atau gas yang dapat melewatinya
Porosita takefektif : Atau disebut porositas tertutup, dimana terdapat cairan atau gas
yang tidak dapat melewatinya
Dual porosity : Konsepsi porosita dimana dua reservoir yang overlap dan
berinteraksi, dallam aquifer bocor (leaky aquifer) secara
matematis air masuk dari dua tubuh yang berbeda.
Porositas Makro : Porositas yang diameternya lebih besar dari 50 nm, airan
melalui macropores dijelaskan sebagai bulk diffusion
Porositas Meso : Porosita tang diameternya antara 2 – 50 nm, aliran melalui
mesopore disebut sebagai Knudsen diffusion
Porositas Mikro : Porositas yang diameternya kurang dari 2 nm, pergerakan disini
oleh karena diffusion aktif.
C. PERGERAKAN AIR TANAH
C. PERGERAKAN AIR TANAH
GRAVITASI
Air tanah bergerak
mengikuti gaya
gravitasi, mengalir
dari tempat yang
bertekanan tinggi
ke tempat yang
bertekanan rendah
Waktu yang dibutuhkan oleh air tanah untuk bergerak dari daerah imbuhan ke
darah keluaran
Beberapa hari untuk daerah disekitar zona keluaran sampai milenium ke daerah
keluaran pada tempat yang lebih dalam pada satu sistem air tanah
KECEPATAN GERAKAN AIR TANAH
Kecepatan gerak air tanah sangat bervariasi mulai dari
hanya beberapa cm per hari sampai 250 m per hari
C. PERGERAKAN AIR TANAH
FLOODS AND GROUNDWATER RESOURCES IN EMERGENCY SITUATIONS Jan Šilar1
Prof. Ing. Jan Šilar, DrSc., Professor Emeritus, Dept. of Hydrogeology, Charles University, Albertov 6, 12483,Praha 2, Czech Republic; fax: (+420) 221951556; telephone: (+420) 221951566 ; email: silar@natur.cuni.cz.
C. PERGERAKAN AIR TANAH
RECHARGE (INPUT)
Secara alamiah denganpresipitasi dan
runoff. Makin dalam makin lama
tergantikan, makin kering makin lama
tergantikan.
Secara artificial dengan menyiram air
melalui waduk/bendungan, parit,
saluraan atau galian kolam atau
sumur resapan dan sumur pengisian
dimana air secara langsung diisikan
kedalam akuifer (lebih mahal)
SURPLUS
• Hujan yang kontinyu
• Lapisan Tanah atas menjadi
jenuh atau penuh
• Kelebihan air menjadi runoff
muka air tanah naik
C. PERGERAKAN AIR TANAH
• Digunakan oleh tanaman
(evapotranspirasi)
• Penggunaan sumur dan mata
air
• Ekstraksi oleh manusia
• Aliran bawah permukaan dari
akuifer satu ke aquifer lain.
DISCHARGE (OUTPUT)
• Membutuhkan
kelembaban yang
menerus
• Cadangan dalam tanah
permukaan yang keluar
DEFICIT
C. PERGERAKAN AIR TANAH
SUMUR GALI
Formasi air bawah permukaan daerah NON CAT
Formasi air bawah permukaan daerah CAT
Scren & casing sumur
Pipa hisap dan pompa
Concrete seal agar air
pemukaan tidak tersedot
Aliran air tanah
SUMUR BOR
Huruf Uraian
A Tampungan intersepsi/interception storage
B Tampungan di tanaman/storage in plants
C Tampungan di atas permukaan tanah (surface storage – on soil)
D Tampungan jar. sungai/channel storage
E Tampungan di atas permukaan tanah (surface storage – on soils) misal rawa
F Tampungan di zona tak jenuh/vadose zone storage di atas muka air tanah sampai permukaan tanah
G Tampungan air tanah/groundwater storage
H Tampungan di atmosfir
I Tampungan di gudang-gudang air minum kemasan, gedung-gedung, dll
No.
Uraian
1. Penguapan (evaporasi) 2. Evapotranspirasi (evaporasi tanaman + transpirasi tanaman) 3. Hujan (air atau salju) 4. Air mengalir lewat batang tanaman (stem flow) atau jatuh
langsung dari tanaman (through flow). Air yang tertinggal di atau jatuh dari daun (drip flow)
5. Aliran di muka tanah (over land flow) atau aliran permukaan/run-off
6. Banjir atau genangan 7. Aliran jaringan sungai (river flow) 8. Transpirasi (air diambil melalui akar tanaman) 9. Kenaikan kapiler dari soil water/vadoze zone
10. Infiltrasi dari muka tanah ke dalam tanah (soil water) 11. Aliran antara (interflow) dari soilwater ke jaringan sungai 12. Tak ada aliran dasar (no baseflow) 13. 14. tak ada untuk daerah Non-CAT 15. 16. Return flow (dari soil water/vadoze zone ke permukaan tanah) 17. Aliran pipa (pipe flow) dalam tanah 18. Unsaturated Throughflow 19. Saturated flow
pemboran sedalam ini tidak bergunna
AQUIFER
SISTIM STORAGE
top related