Unit16 Ujian Kebolehtelapan Di Tapak

AIR TANAH DAN KEBOLEHTELAPAN C3008/16/1

Di akhir pembelajaran , pelajar dapat menentukan pekali kebolehtelapan tanah di

tapak dengan betul

Di akhir unit ini, pelajar akan dapat :

1. menentukan kebolehtelapan tanah di tapak bagi keadaan Akuifer Tak

Terkurung.

2. menentukan kebolehtelapan tanah di tapak bagi keadaan Akuifer

Terkurung.


16.0 Pengenalan

Pada pendapat anda, adakah ujian-ujian yang dilakukan di makmal dapat

mewakili parameter di tapak? Ya, mungkin ya pada sesetengah tempat dan

mungkin tidak pada sesetengah tempat. Ini kerana ujian-ujian kebolehtelapan di

makmal, kadang-kadang tidak mewakili keadaan sebenar kerana beberapa sebab

seperti beikut :

a. Kerja-kerja untuk mendapatkan sampel tanah tidak terusik adalah

sukar terutama bagi tanah berbutiran kasar.

b. Memadatkan sampel tanah ke ketumpatan di tapak juga bukanlah

satu pekerjaan yang mudah.

c. Kebolehtelapan tanah di tapak berbeza-beza, malahan susunan zarah

juga berbeza-beza.

Dalam ujian skala penuh, sebuah telaga dikorek. Kedalaman korekan hendaklah

sehingga ke paras stratum tanah yang nilai pekali kebolehtelapannya hendak

ditentukan. Air telaga dipam keluar pada kadar yang tetap. Pengepaman air

keluar menyebabkan air akan mengalir menuju ke telaga melalui tanah telap.

Keadaan ini menyebabkan aras air bumi menurun di seketiar kawasan yang

terlibat daripada aras asal. Setelah keadaan stabil, aras air bumi ditentukan pada

dua lubang gerek. Kedua-dua lubang gerek harus terletak di dalam jejari

pengaruh R.


R = 3000 Smaks k

Di mana,

Smaks = susutan aras maksimum (m)

K = pekali kebolehtelapan tanah (m/s)

Nilai k yang ditentukan di atas adalah nilai anggaran kasar sahaja. Nilai R di atas

adalah untuk menentukan kedudukan lubang gerek. Data-data ini sudah

mencukupi untuk memperolehi nilai k di tapak. Walau bagaimanapun data-data

ini dipengaruhi oleh aliran air bumi di tapak sama ada ia terkongkong atau

sebaliknya.

Cara ini mahal tetapi perlu untuk kerja-kerja penting dan juga memerlukan

ketepatan. Untuk tujuan modul ini anda hanya perlu tahu mengenai dua ujian

yang selalu dilakukan di tapak iaitu ujian akuifer tak terkurung dan ujian Akuifer

Terkurung sahaja.

16.1 Ujian Aliran Tak Terkurung.

Rajah 16.1, menunjukkan keadaan aliran mantap yang telah dicapai apabila

kadar kuantiti air q dipam keluar dari telaga secara malar. Telaga dikorek

sehingga menembusi sepenuhnya stratum tanah yang boleh telap. Aras air bumi

dan nilai kedalaman tanah H ditentukan terlebih dahulu. Jarak r1 dan r2 bagi

kedua-dua lubang gerek dari titik tengah telaga ditentukan dan aras air bumi pada

lubang gerek juga ditentukan ialah h1 dan h2.


Rajah : 16.1 : Aliran tak terkurung

Menurut Hukum Darcy;

q = A k i,

=> A = 2 pi r h,

=> i = drdh

q = 2

drdhkhrpi

rqpi2 = hk

drdh

dhhkdrr

q ..2

=

pi

dhhkr

d rq hh

r

r = 21212pi[ ] 2

1

ln2

r

rrq

pi =

1

22

2h

h

hk

[ ]

=

22lnl n

2

21

22

12hhkrrq

pi


1

2ln2 r

rqpi

= [ ]21222 hhk

( )][

/ln2

122

12

hhrrq

k

=pi

(16.1)

Contoh 16.1

Satu lapisan pasir 9 m tebal terletak di atas lapisan kalis air. Untuk mendapatakn

pekali kebolehtelapan, satu ujian insitu dilakukan. Paras air bumi pada

permukaan awal ialah 2 m di bawah permukaan tanah. Ia dipam keluar dari telaga

dengan kadar 3 x 10-3 m3/ s sehingga paras air menjadi stabil . Dua lubang

korekan yang terletak 12.5 m dan 25 m, masing-masing dari telaga pam dan

didapati paras air bumi adalah 4.75 m dan 2.5m dari permukaaan tanah. Kira

pekali kebolehtelapan tanah tersebut.

Penyelesaian

Aras air bumi

h1 h29m

r1=12.5

r2=25m


Anda boleh menyelesaikan masalah di atas dengan melakarkan pernyataan

seperti lakaran di bawah.

Diberi: q = 3 x 10-3 m3/s

r1 = 12.5 m

r2 = 25 m

h1 = 9 4.75 = 4.25m

h2 = 9.25 = 6.5 m

k = ]25.45.6[(25/12.5)ln 10 x 3

22

-3

pi

= 2.743 x 10 5 m/s.

Soalan 1

Data berikut didapati daripada ujian telaga pam ke atas satu strata tanah yang

mempunyai kedalaman 15 m. Air dipam keluar dari telaga pada kadar 24.5

2.0m4.75m mm 2.5m

Tak telap

boleh telap

Aras bumi

telaga

q = 3 X 10-3m3/s

A B

Jarak dari telaga (m)Susunan aras air (m)

10.04.12

50.00.5


m3/jam. Dua lubang korekan dibuat di A dan B. Aras air mulanya diukur pada

kedalaman 2.45 m di bawah permukaan. Tentukan pekali kebolehtelapan

tanah tersebut.

Soalan 2

Satu lapisan pasir 10 m tebal terletak di atas lapisan kalis air. Untuk

mendapatakn pekali kebolehtelapan, satu ujian in-situ dilakukan. Paras air

bumi pada permukaan awal ialah 2.25 m di bawah permukaan tanah. Air

dipam keluar dari telaga dengan kadar 4 x 10-3 m3/s sehingga paras air menjadi

stabil . Dua lubang korekan yang terletak 13.5 m dan 25 m, masing-masing

dari telaga tadi dan didapati paras air bumi adalah 4.75 m dan 2.5 m masing-

masing dari permukaaan tanah. Kira pekali kebolehtelapan tanah pasir

tersebut.

Jawapan 1

Dari persamaan , ( )

][/ln

21

22

12

hhrrq

k

=

pi

r1 = 10m, r2 = 50m,


h1 = 15 - 2.45 - 4.12 = 8.43 m

h2 = 15 - 2.45 0.5 = 12.05 m

q = 24.5 m3/jam

= smx /60605.24 3

= smx /108055.6 33

Oleh itu( )

]43.805.12[10/50ln108055.6

22

3

=

pi

xk

= 4.703 x 10-5 m/s

Jawapan 2

Diberi: q = 4 X 10-3 m3/s

r1 = 13.5 m , r2 = 25 m

h1 = 10 - 4.75 = 5.25m

h2 = 10 - 2.5 = 7.5 m

( )][

/ln2

122

12

hhrrq

k

=

pi =

( )]25.55.7[5.13/25ln104

22

3

pi

x

= 2.73 x 10-5 m/s

16.2. Ujian Aliran Terkurung


Ujian aliran terkurung dilakukan sekiranya lapisan boleh telap telah dihimpit oleh

dua lapisan tanah yang tak boleh telap air. Aras air bumi tidak terletak di dalam

lapisan boleh telap air.

Di dalam akuifer sendiri, aliran air adalah mengufuk dan kadar aliran air di

dalamnya lebih cepat daripada kadar aliran air yang melalui lapisan tanah di

atasnya. Ini bermakna, sebahagian besar daripada air yang dipam dari telaga

adalah sebagai hasil daripada aliran air secara mengufuk di dalam akuifer. Rajah

16.2, menunjukkan keadaan aliran mantap yang telah dicapai di dalam sebuah

akuifer terkurung

Rajah: 16.2: Akuifer Terkurung

Menurut Hukum Darcy;

q = A k i

=> A = 2 pi r H

=> i = dh/ dr

q = 2 pi r H k. dh/dr


rHdrq

pi2 = kdh

Hqpi2 21

r

r rdr

= k 21

h

hdh

Hqpi2

[ ] 21

ln rr

r = k [ ] 21

hh

h

Hqpi2

[ ]12 lnln rr = k [ h2 h1]

Hqpi2

[ ])/(ln 12 rr = k [ h2 h1]

k = [ ]1212

2)/(ln

hhHrrq

pi(16.2)

Contoh 16.2

Satu lapisan pasir 6 m terletak di bawah lapisan tanah liat yang tebalnya 5 m dan

lapisan pasir berada di atas lapisan batu shale. Untuk menentukan pekali

keboletelapan pasir, satu ujian telaga pam dilakukan. Air dipam dari telaga

dengan kadar 10 x 10-3 m3/s. Dua lubang korekan dibuat dan didapati paras air

bumi berada di paras 3 m dan 2 .5 m masing-masing di bawah permukaan tanah.

Jarak di antara lubang korekan dengan telaga pam masing-masing adalah 15 m

dan 30 m. Kira pekali kebolehtelapan pasir tersebut.

Penyelesaian

Anda boleh menyelesaikan masalah di atas dengan melakarkan pernyataan

seperti lakaran di bawah.

q = 10 X 10-3 m3/s

r1 = 15 m

r2 = 30 m


H = 6 m

h1 = (6 + 5) 3 = 8 m

h2 = (6 + 5) 2.5 = 8.5 m

k = [ ]1212

2)/(ln

hhHrrq

pi

( ) ( )85.862)1 5/3 0(l n1 01 0 3

=

pi

xk

= 3.677 x 10-4 m/s


Soalan 1

Satu ujian mengepam dijalankan ke atas stratum pasir menerusi sebuah telaga

seperti rajah berikut. Pengepaman dilakukan pada kadar 15.6 m3/jam dan aras

air bumi asal diukur pada kedalaman 2.45 m di bawah permukaan, tentukan

pekali kebolehtelapan.


Jawapan 1

r1 = 15.0m, r2 = 45.5 m

h1 = 8.30 + 6.53 - 2.45 -3.75 = 8.63 m

h2 = 8.3 + 6.53 - 2.45 - 0.82 = 11.56 m

q = 15.6 m3/jam = saatmx /60606.15 3

= 4.333 x 10-3 m3/s

k = [ ]1212

2)/(ln

hhHrrq

pi

= [ ]63.856.11)53.6(2)15/5.45(ln10333.4 3

pi

x

= 4.0 x 10 5m /s

Ujikan kefahaman anda berkenaan pelajaran dalam unit ini dengan menjawab

soalan-soalan berikut.


Soalan 1

Apakah perbezaan di antara keadaan ujian aliran tak terkurung dan aliran

terkurung di tapak ?

Soalan 2

Sebuah telaga dibina melalui stratum pasir tumpat sedalam 10 m sehingga

kepada lapisan tanah liat yang mempunyai kebolehtepalan yang sangat rendah.

Dua buah telaga cerapan dikorek dengan jarak 15 m dan 60 m dari telaga. Air

di dalam telaga dan telaga-telaga cerapan pada permulaannya berada pada aras

yang sama, iaitu 2.4 m ke bawah daripada bahagian atas telaga. Air di pam dari

telaga sehingga mencapai keadaaan mantap. Kadar aliran air adalah pada

20 m3/jam. Aras air di dalam telaga cerapan (15 m dari telaga) turun sebanyak

1.95 m, manakala telaga cerapan (60m dari telaga) turun sebanyak 0.5 m.

Tentukan pekali kebolehtelapan tanah pasir ini.

Soalan 3

Sebuah telaga dibina melalui stratum pasir sedalam 10 m sehingga kepada

lapisan tanah liat yang mempunyai kebolehtelapan yang sangat rendah. Dua

buah telaga cerapan dikorek dengan jarak 15 m dan 60 m dari telaga. Air di

dalam telaga dan telaga-telaga cerapan pada permulaannya berada pada aras

yang sama, iaitu 2.4m ke bawah daripada bahagian atas telaga. Air di pam dari

telaga sehingga mencapai keadaaan mantap. Kadar aliran air adalah

20 m3/jam. Aras air di dalam telaga cerapan (15 m dari telaga) turun sebanyak

1.95 m, manakala telaga cerapan ( 60m dari telaga) turun sebanyak 0.5 m.

Tentukan pekali kebolehtelapan stratum pasir.

Jawapan 1

Ujian aliran tak terkurung di mana hanya terdapat dua jenis lapisan tanah iaitu


lapisan boleh telap dan lapisan tak boleh telap, dan aliran air dalam tanah bebas

bergerak di kawasan boleh telap. Manakala ujian aliran terkurung di mana

terdapat satu lapisan tanah yang boleh telap terhimpit oleh dua lapisan tak boleh

telap (lapisan tanah yang mempunyai pekali kebolehtelapan sangat rendah) dan

aliran air dalam tanah bebas bergerak di kawasan boleh telap.

Jawapan 2

k = 0.132 mm/s

Jawapan 3

k = 0.169 mm/s

16.0 Pengenalan

Documents

Unit16 Ujian Kebolehtelapan Di Tapak