AIRTANAH DAN KETERDAPATANNYA

Hasbi BakriTeknik Pertambangan UMI - Makassar

Pengertian Dasar

Air tanah

Herlambang (1996) air tanah : 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 AKUIFER

Lapisan yang sulit dilalui air tanah, seperti lapisan lempung atau geluh.

salah satu sumber air bersih yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan air yang terus meningkat khususnya didaerah perkotaan dan industri.

Lapisan permeable Lapisan yang mudah dilalui oleh air tanah

Lapisan impermeable

Sifat Batuan Terhadap Aitanah

Berdasarkan perlakuan terhadap airtanah :

1. Akuifer: lapisan pembawa air = lapisan permeabel.. batuan yang mempunyai susunan sedemikian rupa sehingga dapat mengalirkan air yang cukup berarti di bawah kondisi lapangan. Contoh: pasir, kerikil, batupasir, batugamping yang berlubang-lubang, lava yang retak-retak.

2. Akuiklud = lapisan kedap air = lapisan impermeabel.. batuan yang dapat menyimpan air tetapi tidak dapat mengalirkannya dalam jumlah yang berarti . Contoh: lempung, shale, tuf halus, silt dan berbagai batuan yang berukuran (tekstur) lempung.

3. Akuifug = lapisan kebal air. batuan yang tidak dapat menyimpan dan mengalirkan air. Contoh: granit, batuan yang kompak, keras, padat.

4. Akuitar; batuan yang mempunyai susunan sedemikian rupa sehingga dapat menyimpan air tetapi hanya dapat mengalirkan air dalam jumlah yang terbatas . Misalnya, tampak adanya rembesan atau kebocoran, kebocoran. Akuitar terletak di antara akuifer dengan akuiklud.

Jenis Air Tanah

A. Air tanah yang tertekan (Confined aquifer)

B. Air tanah yang tidak tertekan/air tanah bebas (Unconfined aquifer)

Akuifer Tidak Tertekan (unconfined aquifer) dan

Akuifer Tertekan (confined aquifer)

Airtanah bebas 　 (water table) yaitu lapisan lolos air yang hanya sebagian terisi oleh air dan berada di atas lapisan kedap air. Permukaan tanah pada aquifer ini disebut dengan water table (preatik level), yaitu permukaan air yang mempunyai tekanan hidrostatik sama dengan atmosfer.

Memiliki karakter: 1. Berfluktuasi terhadap iklim sekitar, 2. Mudah tercemar dan 3. Cenderung memiliki kesamaan karakter kimia dengan air hujan.

Air tanah tertekan adalah airtanah terhalang inilah yang seringkali disebut sebagai air sumur artesis (artesian well)

Kondisi Airtanah

Todd (1980) :

1. Lintasan air (water course), materialnya terdiri dari aluvium yang mengendap di sepanjang alur sungai sebagai bentuk lahan dataran banjir serta tanggul alam. Bahan aluvium itu biasanya berupa pasir dan karikil.

2. Lembah yang terkubur (burried valley) atau lembah yang ditinggalkan (abandoned valley), tersusun oleh materi lepas-lepas yang berupa pasir halus sampai kasar.

3. Dataran (plain), bentuk lahan berstruktur datar dan tersusun atas bahan aluvium yang berasal dari berbagai bahan induk sehingga merupakan akifer yang baik.

Berlanjut………

4. Lembah antar pegunungan (intermontane valley), yaitu lembah yang berada diantara dua pegunungan, materialnya berasal dari hasil erosi dan gerak massa batuan dari pegunungan di sekitarnya.

5. Batu gamping (limestone), air tanah terperangkap dalam retakan-retakan atau diaklas-diaklas. Porositas batu gamping ini bersifat sekunder.

6. Batuan vulkanik, terutama yang bersifat basal. Sewaktu aliran basal ini mengalir, ia mengeluarkan gas-gas. Bekas-bekas gas keluar itulah yang merupakan lubang atau pori-pori dapat terisi air.

……. Lanjutan

Kadar kandungan air tanah di suatu daerah ditentukan oleh:

1. Iklim/musim atau banyaknya curah hujan.2. Banyak sedikitnya tumbuh-tumbuhan;

misalnya hutan, padang, dsb.3. Topografi, misalnya lereng, datar,

cekungan.4. Porositas / derajat celah atau pori-pori

batuan.

A. Porositas

Sifat-sifat Media Berpori

Semua lubang yang tidak terbatas ukurannya pada suatu massa (batuan), kemungkinan bisa terisi oleh air. Berasal dari kata pores yang berarti pori-pori. Bagian lubang disebut sebagai porespace atau interstices atau voids

Gbr. Bahan-bahan penyusun tanah: batuan, air dan gas

MengisiPori-pori tanah

(porespace)

Bahan gas(udara)

Bahan padat(batuan/mineral, organik)

Bahan Cair(airtanah)

Jenis porositasa. Ditinjau dari kejadiannya

1. Porositas asli = “original interstices” = porositas primer, yaitu yang terbentuknya bersama-sama dengan terbentuknya batuan. Cotoh: bentuk butiran, sortasi, pemadatan, sementasi.

2. Porositas tidak asli = porositas sekunder, yaitu yang terbentuk setelah terbentuknya batuan. Contoh: kekar, retakan, lubang pelarutan.

b. Ditinjau berdasarkan ukuran lubang

1. Ukuran kapiler (cappilary intertices); yaitu air dapat tersimpan pada lubang-lubang pori karena tegangan permukaan.

2. Ukuran sub-kapiler; ukuran lebih kecil daripada ukuran kapiler.3. Ukuran super kapiler; ukuran lubang lebih besar daripada

ukuran kapiler.

c. Ditinjau dari hubungan lubang-lubang

1. Saling berhubungan; communicating interstices.2. Terisolasi; isolated interstices.

Faktor-faktor yang mempengaruhi porositas:

1. Pemadatan (kompaksi)2. Lempung mempunyai porositas 80% –

90%; setelah ditimbun dengan material lain akan mengalami pemadatan dan porositasnya dapat berkurang menjadi 30% – 40%.

3. Sementasi. Dapat memperkecil porositas 2% – 5%.

4. Bentuk, ukuran, sortasi5. Susunan butir

Sortasi baik: porositas tinggi Sortasi baik: butiran berpori porositas sangat tinggi

Tersemen:

porositas berkurang

Lubang pelarutan:

porositas bertambah

Retakan:

porositas bertambah

Gambar Hubungan tekstur batuan dengan porositas

Sortasi jelek:

porositas rendah

No. Material Porositas(%) No. Material Porositas

(%)

1.2.3.4.5.

Tanah (Soil)LempungLumpur (Silt)Pasir sedang dan kasar)Pasir seragam

50 – 6045 – 5540 – 5035 – 4030 – 40

6.7.8.9.

10.11.

Pasir halus dan sedangKerikilKerikil dan pasirBatupasirShaleBatugamping

30 – 3530 – 4020 – 3510 – 201 – 101 – 10

Tabel ….. Porositas pada batuan endapan ( Todd, 2005 )

No. Material Porositas(%) No. Material Porositas

(%)

1.2.3.4.

LempungPasirKerikilPasir dan Kerikil

45 – 55 36 – 40 30 – 40 20 – 35

5.6.7.

BatupasirShaleBatugamping

10 – 20 1 – 101 – 10

Tabel … Porositas pada batuan endapan menurut Walton

Permeabilitas

Adalah sifat bahwa zat cair dapat mengalir lewat bahan berpori. Tanah/batuan termasuk bahan yang permeabel sehingga cairan dapat mengalir melalui pori-pori tanah.

Derajat Permeabilitas ditentukan oleh :1. Ukuran Pori2. Jenis Tanah/batuan3. Kepadatan tanah (k = cm/s atau m/s )

Tabel nilai k untuk beberapa jenis material

Zona Tidak Jenuh Air (zone of aeration)

Zone of aeration; pori-porinya sebagian terisi oleh air dan sebagian lainnya terisi oleh udara. Jadi, belum jenuh air. Airnya disebut “suspended (“vadose”) water”. Pada zona ini dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu soil water zone, intermediate vadose zone dan capillary zone.

Di bawah soil water zone terdapat intermediate vadose zone, yang ketebalannya bervariasi dari 0 m pada daerah yang mempunyai muka airtanah (water table) sangat dangkal sampai 100 m watertable-nya sangat dalam

Pada zona ini terdapat dua macam air yang disebut pellicular water, yang airnya tidak bergerak sebab tertahan oleh gaya higrockopis dan daya kapiler; sedangkan yang lainnya bergerak vertikal turun karena adanya gaya berat dan disebut gravitational water. Zona terbawah disebut capillary zone yang mempunyai ketebalan mulai dari watertable (muka airtanah) sampai batas kenaikan air.

hc 2r

λ

airtanah

Muka airtanah

Keterangan :λ = tegangan permukaan (0,074 gr/cm) pada 50oFΡ = densitas air (gr/cm3)R = jari-jari lubangα = sudut kontak miniskus dengan dinding

Zona Jenuh Air (zone of saturation)

Zone of saturation; seluruh pori-porinya sudah terisi air dan punya tekanan hidrostatis. Airnya disebut “groundwater” (air tanah). Batas kedua zona tersebut (dengan zone of aeration) adalah bidang phreatic mungkin berupa muka airtanah (water table) apabila tidak ada lapisan yang kedap air.

Pada zona ini porositas merupakan ukuran air dalam satuan volume. Air pada zona ini tidak seluruhnya dapat diambil (dipompa). Sebagian air akan tertinggal disebut sebagai retained water, yang disebabkan karena adanya tenaga molekuler dan tegangan permukaan. Air yang tertinggal dapat dinyatakan dengan specific retention (Sr).

Specific retention adalah perbandingan air yang tertahan dalam tanah yang jenuh setelah diadakan pemompaan dibandingkan total batuan atau tanah, dinyatakan dalam persen (%).

Suspended water

(vadose water)

Soil water zone

Intermediate zone

Capillary zone

Groundwater

(Airtanah)

Capillary Water

Pallicular & Gravitational Water

Soil Water

Zone O

f SaturationZ

one Of A

eration

Muka airtanah

Sebaran Vertikal Airtanah

Sebaran Vertikal Airtanah

Sr = Wr

X 100%V

Kebalikan dari specific retention disebut specific yield (Sy) atau porositas efektif, ialah perbandingan dalam persen (%) air yang dapat diambil dari tanah atau batuan yang jenuh air dibandingkan dengan volume total batuan atau tanah.

Sy = Wy

x 100%V

Sr + Sy = α α = Porositas.

W = volume (isi) pori-poriV = volume (isi) total batuan

No. Material Sy (%) No. Material Sy (%)

1.2.3.4.5.6.7.8.

Kerakal kasarKerakalKerikilPasir kasarPasir sedangPasir halusLumpurLempung

23242527282383

9.10.11.12.13.14.

Batupasir halusBatupasir sedangBatugampingSandduneSekisTuf

212714382621

Specific yield & berbagai macam batuan (Todd, 2005)

Jenis Akuifer1) Unconfined aquifer; akuifer bebas, akuifer tidak tertekan, ialah suatu

akuifer di mana muka airtanah merupakan bidang batas sebelah atas dari zona jenuh air. Akuifer ini disebut juga sebagai phreatic aquifer, non artesian aquifer atau free aquifer.

2) Confined aquifer; akuifer tertekan, akuifer terkekang, ialah suatu akuifer di mana airtanah terletak di bawah lapisan kedap air (impermeabel) dan mempunyai tekanan lebih besar daripada tekanan atmosfer. Disebut juga pressure aquifer atau artesian aquifer.

3) Leakage aquifer; akuifer bocor, ialah suatu akuifer di mana airtanah terletak di bawah lapisan yang setengah kedap air sehingga akuifer di sini terletak antara akuifer bebas dengan akuifer tertekan.

4) Perched aquifer; akuifer menggantung, akuifer tumpang, ialah akuifer yang mempunyai massa airtanahnya terpisah dari airtanah induk oleh suatu lapisan yang relatif kedap air yang tidak begitu luas dan terletak di atas zona jenuh air

(lihat gambar)

AKUIFER TERTEKAN

AKUIFER BEBAS

AKUIFER TERGANTUNG

Daerah pengisian

(infiltrasi) BIDANG PISOMETRIK

Sumur Artesis positif

Sumur dangkalSumur artesis negatif

Mataair

WATER TABLE

PERMUKAAN TANAH

LAPISAN KEDAP AIR

Gbr.. Hipotesis Profil Jenis-jenis Akuifer

Bidang pisometrik adalah suatu permukaan imajiner (bayangan) yang berimpitan dengan permukaan tekanan hidrostetis pada akuifer tertekan (Prasad, 1998)

Terdapatnya airtanah pada material lepas dapat dibedakan menjadi empat wilayah :

1. Daerah aliran air (water courses)Terdiri dari aluvial yang terletak di kanan-kiri sungai yang mengalir. Apabila muka air sungainya lebih tinggi dari muka airtanah, potensi air tanah cukup besar. Faktor yang menyebabkan daerah ini sangat potensial adalah materialnya lepas dan air sungai mensuplai airtanah.

2. Daerah lembah mati (Abandoned / buried balleys)Lembahnya sudah tidak dilewati sungai. Potensi airtanahnya cukup besar, tetapi suplai air yang diterima tidak sebesar daerah aliran air.

3. Daerah dataran (ekstensive plain)Dataran yang luas dengan endapan yang belum mengeras, misalnya, pasir, kerikil. Pengisian (recharge) pada umumnya diperoleh dari perkolasi air hujan / sungai.Contoh: daerah pantai; kondisi di sini ditentukan oleh keadaan geologi daerah pegunungan atau perbukitan yang membatasi di bagian atas (DAS = basin) yang bertindak sebagai pensuplai bahan rombakan yang kemudian diendapkan di daerah rendah (pantai). Hal yang perlu diperhatikan, adalah kemungkinan adanya penyusupan air laut.

4. Daerah lembah-lembah pegunungan (intermontane valleys)Lembah yang dikelilingi oleh pegunungan (gunung) biasanya terdiri dari material lepas dalam jumlah yang sangat besar. Material ini berasal dari pegunungan (gunung) di sekitarnya. Pada umumnya merupakan lembah-lembah tersendiri yang terpisah-pisah oleh gunung (sub-sub DAS). Materialnya berupa pasir, kerikil, dan akan menerima air dari pengisian di atas (recharge area) rembesan-rembesan sungai di mulut kipas aluvial. Di daerah ini kemungkinan dapat merupakan daerah yang mempunyai airtanah tertekan.

Fluktuasi Airtanah

Muka airtanah, baik yang berupa muka airtanah bebas (phreatic) maupun yang berupa muka air tanah pisometrik merupakan elevasi tekanan atmosfir dari akuifer.

Perubahan muka airtanah

1. Pemompaan;2. Variasi tingkatan aliran; 3. Evaporasi, transpirasi;4. Pembebanan dari luar; dan5. Pasang-surut air laut.

Macam-macam Fluktuasi

1. Secular, berubahnya sampai dengan tahunan;

2. Seasonal, berubahnya setiap musim (perubahan musiman);

3. Journal, berubahannya secara harian;

4. Temporer, berubahnya pada setiap saat tertentu.