teori air tanah - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/materi_cat/materi cat 1.pdf · sifat...

36
Pengembangan dan Pemanfaatan Air Tanah DIRMAWAN TEORI AIR TANAH

Upload: vuongdan

Post on 03-Mar-2019

220 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

Pengembangan dan Pemanfaatan Air Tanah

DIRMAWAN

TEORI AIR TANAH

Page 2: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

PEREDARAN GLOBAL

DAN SISTEM

PERGERAKAN

AIR TANAH

Page 3: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 4: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

AIR TANAH DALAM SIKLUS HIDROLOGI

A. PENDAHULUAN

Page 5: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

A. PENDAHULUAN

Page 6: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 7: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 8: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 9: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 10: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

Porosity varies with

% Cement

Sorting

Fracturing

B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH

Page 11: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 12: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 13: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 14: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 15: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 16: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 17: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH

Page 18: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

Standard

Sieve sizes

B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH

Page 19: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 20: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 21: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

% 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

Page 22: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 23: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

(Standard USDA di Amerika)

B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH

Page 24: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

Segitiga Tekstur Pasir, Lanau Lempung

Standar

segitiga tekstur

untuk ukuran

butir material

campuran

Clay axis

B.2. SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH

Page 25: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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.

Page 26: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

C. PERGERAKAN AIR TANAH

Page 27: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

C. PERGERAKAN AIR TANAH

GRAVITASI

Air tanah bergerak

mengikuti gaya

gravitasi, mengalir

dari tempat yang

bertekanan tinggi

ke tempat yang

bertekanan rendah

Page 28: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 29: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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: [email protected].

C. PERGERAKAN AIR TANAH

Page 30: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 31: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

• 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

Page 32: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

SUMUR GALI

Formasi air bawah permukaan daerah NON CAT

Page 33: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 34: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 35: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

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

Page 36: TEORI AIR TANAH - new.pamsimas.orgnew.pamsimas.org/download/Materi_CAT/Materi CAT 1.pdf · SIFAT MATERIAL YG MEMPENGARUHI KEBERADAAN AIR TANAH ... –U antara 2 dan 10 untuk material

AQUIFER

SISTIM STORAGE