Diktat Geohidrologi

Geohirdrologi dan Hidrothermal

BAB I KONSEP DASAR AIR TANAH 1.1.Pendahuluan Airtanah Airtanah dipelajari dipelajari dalam ilmu geohidr geohidrologi. ologi. Geohidr Geohidrologi ologi adalah adalah cabang cabang ilmu ilmu hidro hidrolog logii yang yang mempel mempelaja ajari ri keber keberada adaan, an, persebaran, pergerakan serta sifat sik dan kimia air di bawah permukaan permukaan tanah. Selain ilmu geohidrologi ada beberapa cabang ilmu ilmu hidro hidrolog logii lainny lainnya, a, dianta diantara ranya nya adalah adalah Potamo otamolog logii yang yang mempe empela laja jari ri tent tentan ang g air air per permuk mukaan aan (sun (sunga gai i,, !im !imnolo nologi gi merupakan ilmu yang mempelajari tentang genangan air secara alamiah (danau dan rawa, "idrometeorologi adalah ilmu yang mempelajari tentang hubungan antara meteorologi dan hidrologi (hujan, suhu udara, penguapan serta #riologi adalah ilmu yang mempelajari tentang salju dan es. Selain ilmu$ilmu hidrologi seperti yang terkait di atas, ada istilah lain yang hampir sama dengan pengertian geohidrologi yaitu yaitu hidro hidrogeo geolog logi. i. "idro "idrogeo geolog logii adalah adalah cabang cabang ilmu ilmu hidro hidrolog logii yang mempelajari airtanah tetapi lebih ditekankan pada material geologi. %alam &ab ' ini akan dibahas secara mendalam konsep dasar dasar airtan airtanah. ah. "al$ha "al$hall yang yang akan akan dibaha dibahas s adalah adalah penger pengertia tian n airtanah, airtanah, keduduk kedudukan an airtanah airtanah dalam daur hidrologi hidrologi,, hubungan hubungan geohidro geohidrologi logi dengan dengan ilmu$ilmu ilmu$ilmu lainnya, lainnya, sumber sumber airtanah airtanah serta agihan agihan dan aliran aliran airtanah airtanah.. 'si &ab ini sangat sangat pentin penting g kare karena na merup merupak akan an konsep onsep dasar dasar dalam dalam memp mempelaj elajari ari airtan airtanah ah secara secara keseluruhan. 1.2. Tujuan Instruksional Khusus ahasi ahasiswa swa dihara diharapk pkan an akan akan dapat dapat menje menjelas laska kan n konsep onsep dasar airtanah dan manfaat mempelajari airtanah. 1.. Pen!ertian Airtanah

) Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


%ari ari selu seluru ruh h air air tawa tawarr yang yang ter terdapa dapatt di bumi bumi (tid (tidak ak termasuk es di kutub, *+ merupakan airtanah, sedangkan - sisanya terdapat di waduk, danau serta uap air di udara. Airtanah (groundwater  adal adalah ah air air yang yang bera berada da di bawa bawah h per permuka mukaan an tanah tanah pada pada one one jenuh jenuh air, air, dengan dengan tekan tekanan an hidro hidrosta statis tis sama sama atau lebih besar daripada tekanan udara. Sumber utama airtanah adalah air hujan yang meresap ke dalam tanah mengikuti suatu

proses yang disebut daur hidrologi, yang secara skematis dapat dilihat pada gambar ).

Gambar ). Skematik Siklus "idrologi (/. &ier, )*01

Pros Proses es$p $prroses oses utam utama a yang yang berl berlan angs gsun ung g dala dalam m sikl siklus us hidr hidrol olog ogii meli melipu puti ti pros proses es e2ap e2apor oras asi, i, e2ap e2apot otra rans nspi pira rasi si,, dan dan presi presipit pitasi asi.. Prose Proses s e2apor e2aporasi asi adalah adalah prose proses s pengu penguapa apan n air ke atmosfer dari tubuh$tubuh air yang ada di bumi baik dari laut, sung ungai atau tau dan danau. au. Sedan edang gkan e2ap e2apo otran transp spir iras asii adal adalah ah gabungan dari proses penguapan air yang terkandung di tanah yaitu soil moisture dari ona perakaran dan akti2itas 2egetasi (transpirasi transpirasi dengan proses e2aporasi.

3 Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


%ari ari selu seluru ruh h air air tawa tawarr yang yang ter terdapa dapatt di bumi bumi (tid (tidak ak termasuk es di kutub, *+ merupakan airtanah, sedangkan - sisanya terdapat di waduk, danau serta uap air di udara. Airtanah (groundwater  adal adalah ah air air yang yang bera berada da di bawa bawah h per permuka mukaan an tanah tanah pada pada one one jenuh jenuh air, air, dengan dengan tekan tekanan an hidro hidrosta statis tis sama sama atau lebih besar daripada tekanan udara. Sumber utama airtanah adalah air hujan yang meresap ke dalam tanah mengikuti suatu

proses yang disebut daur hidrologi, yang secara skematis dapat dilihat pada gambar ).

Gambar ). Skematik Siklus "idrologi (/. &ier, )*01

Pros Proses es$p $prroses oses utam utama a yang yang berl berlan angs gsun ung g dala dalam m sikl siklus us hidr hidrol olog ogii meli melipu puti ti pros proses es e2ap e2apor oras asi, i, e2ap e2apot otra rans nspi pira rasi si,, dan dan presi presipit pitasi asi.. Prose Proses s e2apor e2aporasi asi adalah adalah prose proses s pengu penguapa apan n air ke atmosfer dari tubuh$tubuh air yang ada di bumi baik dari laut, sung ungai atau tau dan danau. au. Sedan edang gkan e2ap e2apo otran transp spir iras asii adal adalah ah gabungan dari proses penguapan air yang terkandung di tanah yaitu soil moisture dari ona perakaran dan akti2itas 2egetasi (transpirasi transpirasi dengan proses e2aporasi.



Selanjutnya proses hujan ( presipitasi presipitasi akan mengembalikan air tersebut dari atmosfer ke daratan dan lautan. Sebagian air hujan tertampung di danau4rawa (depression (depression storage, storage, sebagian mengalir di darat (overland (overland fow, fow, membentuk aliran permukaan (surace runo/direct run o , , sebagai bagian dari aliran sungai (stream stream fow fow dan sebagian lagi terserap (inltrasi (inltrasi di daerah recharge recharge menjadi airtanah. &erdas &erdasark arkan an sebara sebaranny nnya a di permu permuka kaan an bumi, bumi, ternya ternyata ta ketersediaan airtanah di suatu daerah tidak sama. Ada daerah potens potensii airtan airtanahn ahnya ya tinggi tinggi,, tetapi tetapi ada pula pula yang yang potens potensiny inya a renda endah. h. 5ingg inggii renda endahn hnya ya pote potens nsii airt airtan anah ah di su suat atu u daer daerah ah tergantung tergantung pada beberapa faktor di bawah ini 6 ). 3. 7. -.

&esar &esar keci kecilny lnya a curah curah hujan hujan &anyak &anyak sedik sedikitn itnya ya 2egeta 2egetasi si #emirin emiringan gan lereng lereng %erajat %erajat porosit porositas as dan permeabi permeabilitas litas batuan batuan

1.". Hu#un!an $eohidrolo!i $eohidrolo!i den!an Il%u&Il%u 'ainn(a %alam studi air tanah tidak dapat dilepaskan pengetahuan lain lain yang yang mendu menduku kungn ngnya, ya, antara antara lain lain geolog geologi, i, geomo geomorfo rfolog logi, i, geosika, geokimia, tanah tanah serta radiologi. Geologi adalah ilm ilmu yang ang memp empelaj elajar arii kulit lit bum bumi. Penge engettahua ahuan n geo geolog logi dipe diperl rluk ukan an untu untuk k menge engeta tahu huii for formasi masi batu batuan an yang yang dapa dapatt menyimpan air atau sering disebut akuifer. akuifer. 'lmu geomorfologi diperlukan dalam menentukan daerah$ daer daerah ah yang yang menga engala lam mi eros erosii dan dan peng penged edap apan an.. Airt Airtan anah ah umumnya banyak terdapat di daerah pengedapan, sedangkan di daerah daerah erosi seperti seperti di peneplane peneplane sukar dijumpai airtanah. 'lmu geosika diperlukan untuk mencari dan menentukan jenis$jenis akifer. 8abang$cabang geosika seperti geolistrik, geomagnetic dan seismic sangat diperlukan dalam menentukan lokasi akuifer. 'lmu geokimia sangat membantu untuk mengetahui kondisi kondisi air tanah tanah dan meteor meteorolo ology gy sangat sangat diperl diperluk ukan an dalam dalam studi studi air tana tanah h kar karena ena inte intera raks ksii tana tanah h dan dan air air dan dan udar udara a sang sangat at erat erat dala dalam m daur daur hidr hidrol olog ogi. i. 'lmu 'lmu radio adiolo logi gi dip diper erlu luk kan unt untuk uk mengetahui asal dan gerakan air tanah serta pencemaran yang terjadi pada akuifer.



1.). A!ihan *ertikal Airtanah Secara 2ertikal mintakat airtanah dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu mintakat aerasi atau tak jenuh di bagian atas dan mintakat jenuh di bagian bawah. Pada mintakat aerasi rongga$ rongga tanah ditempati air dan sebagian lain terisi udara. Air yg terdapat di daerah ini disebut air vadose. Pada mintakat jenuh semua rongga terisi air dan telah mempunyai tekanan hidrostatis. Air yg terdapat di mintakat ini disebut airtanah. %iantara kedua mintakat ini dibatasi oleh bidang muka airtanah yang sering disebut water ta!le atau muka reatik (Gambar 3. 1.).1.

+intakat Aerasi

intakat

aerasi

terdiri

dari

mintakat

lengas

tanah,

mintakat air 2adose dan mintakat kapiler. Air yang terdapat di mintakat lengas tanah berada dalam keadaan kurang jenuh, kecuali jika terjadi peresapan air hujan dan peresapan sisa irigasi

n r o i e ke terdapat mulai dari permukaan tpermukaan tanah. intakat iniGround Surface t a a r e w tanah hingga mintakat akar tanaman. #etebalannya ber2ariasi a e Soil water s f tergantung dari one jenis tanah dan tumbuhannya. intakat o ini r o d e e t a n a < sangat berperan dalam bidang pertanian. o w ; c i t a 'ntermediate e r h 2adose one P r o r e t n a o i w t d a r n 8apilitary u u t o :ater 5able a one r s G f o e n o ;

- Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi 'mpermeable 9ock


Gambar 3. Agihan
%i bawah mintakat lengas tanah terdapat mintakat air 2adose. intakat ini terdapat mulai dari ujung perakaran tanaman hingga mintakat kapiler. #etebalannya ber2ariasi dari = hingga )== meter pada daerah yang muka airtanahnya sangat dangkal. Pada mintakat ini terdapat dua jenis air yaitu air pelikuler

dan

air

gra2itasi.

Air

pelikuler

tidak

mengalami

pergerakan karena tertahan oleh gaya higroskopis dan daya kapiler, sedangkan air gra2itasi bergerak turun karena pengaruh gaya berat. intakat

paling

bawah

dari

mintakat

aerasi

adalah

mintakat air kapiler. intakat ini berada mulai dari muka airtanah hingga batas kenaikan airtanah (water ta!le. &erdasarkan hasil penelitian

diketahui

bahwa

ketebalan

mintakat

kapiler

tergantung pada ukuran butir penyusun material. 1.).2.

Air Tersedia

5anah mampu menyerap dan menahan air selama hujan atau saat dilakukan pengairan. Air yang tertahan di tanah ini, diambil oleh tumbuh$tumbuhan untuk menunjang kehidupannya. Air jenis ini disebut air tersedia "availa!le water . 'stilah lain air

> Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


tersedia adalah kapasitas menahan air "water holding capacity# dan air retensi "retention water#. #emampuan maksimal tanah menahan air dapat disebut kapasitas lapang "eld capacity#, sedangkan batas minimalnya disebut titik layu "$ilting %oint . Pada saat titik layu tercapai tumbuhan tidak mampu lagi mengambil air dari tanah, jika kapasitas lapang tercapai dan masih terjadi kelebihan air, maka air akan bergerak turun ke bawah secara gra2itatif. Air yang bergerak turun ini disebut hasil air "water yield#& 1.)..

+intakat ,enuh

Pada mintakat jenuh, seluruh rongga$rongga tanah telah terisi air. %i mintakat kesarangan (porosity  merupakan ukuran air dalam satuan 2olume. Sebagian air dapat dipompa, meskipun demikian

akibat

adanya

gaya

molekuler

dan

tegangan

permukaan ada sebagian air yg tertahan di tanah. Air yang tertahan tersebut dinyatakan dalam istilah specic retention "Sr# Specic retention adalah rasio antara air yang tertahan di tanah jenuh pada saat pemompaan dengan 2olume total batuan atau tanah, dan dinyatakan dalam satuan persen (  . Secara matematis dapat dirumuskan 6

Sr -

r

/

100

* %engan :r adalah 2olume air yang tertahan di batuan dan < adalah 2olume batuan atau tanah. #ebalikan dari Specic retention adalah specic yield (Sy yang sering disebut pula

kesarangan efektif. Specic yield

adalah rasio antara air yang dapat diambil selama pemompaan

+ Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


dengan 2olume total batuan atau tanah, dan dinyatakan dalam satuan persen (  . Secara matematis dapat dirumuskan.

S( -

(

/

100

* %engan :y adalah 2olume air yg dapat diambil selama pemompaan dan < adalah 2olume batuan atau tanah. /ika semua rongga di dalam batuan atau tanah saling berhubungan, maka jumlah dari specic retention dan specic yield adalah merupakan porositas atau kesarangan batuan (   yang dapat dinyatakan dalam rumus 6

 - Sr 3 S(

Pada tabel ) dapat dilihat Specic yield dari berbagai batuan yang dikemukakan oleh /ohnson 6



+aterial

Specifc Yield 56

#erikil kasar

37

#erikil sedang

3-

#erikil halus

3>

Pasir kasar

30

Pasir sedang

31

Pasir halus

31

%ebu

1

!empung

1

&atu pasir halus

3)

&atu pasir sedang

30

&atu gamping

)-

Sanddune

71

Sekis

3+

5u@

3)

5able ). Specic 'ield dari &erbagai &atuan enurut /ohnson (5odd, )*1= 1.4.$erak Airtanah Gerak air tanah dalam akuifer ditanah dipengaruhi oleh kondukti2itas dan gradien hidrolik. ?enomena ini telah diamati oleh %arcy dengan eksperimen saringan pasir. #ondukti2itas hidrolik adalah konstanta ukuran kelulusan dari suatu medium, sedangkan gradien hidrolik adalah kemiringan lapisan tanah. 1.4.1.

'aju Aliran Airtanah

&erdasarkan hukum %arcy diketahui bahwa gerak airtanah dipengaruhi oleh kondukti2itasi hidrolik dan gradien hidroliknya.



Pada gambar 7 dapat dilihat suatu akuifer di dataran allu2ial dengan lebar )=== m dan tebal >= m. &ila permeabilitas akuifernya 01 m4hari dan gradien hidroliknya (i =,=), maka kecepatan Aliran airtanahnya adalah 6 * - K / i

 01 B =,=)  =,01 m4hari

dan total laju aliran atau debit airtanah di seluruh akuifer adalah 6 7 - A / *  >= B )=== B =,01  70,>== m74hari atau =,-7 m74detik

Ground Surface

Stream

Alluvium

50 m

Water table

1000 m

Gambar 7. Penampang Akuifer &ebas %ataran Alu2ial (5odd, )*1= 1.4.2.

,arin!an Aliran

Garis aliran dan garis ekuipontensial dapat dipetakan dalam dua dimensi untuk membentuk jaringan aliran ( cy net . Garis aliran adalah garis yang menujukan arah aliran airtanah, sedangkan garis ekuipontensial adalah garis yg menunjukkan ketinggian kontur airtanah (gambar -. Equipotential line

25 m

Flow line

50 m Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi * 75 m


Gambar -. /aring Aliran yang dibentuk oleh Garis Aliran dan Garis Ckuipotensial 1.4..

Arah Aliran Airtanah

Dntuk menentukan arah aliran airtanah secara lokal, dapat dilakukan dengan menggunakan tiga buah sumur yang diketahui ketinggian muka airtanahnya. %engan membuat garis kontur airtanah

pada

ketinggian

tertentu

dapat

ditentukan

arah

alirannya, dengan cara manarik garis aliran tegak lurus garis kontur tersebut, garis aliran pada peta kontur muka air tanah. 62!

Groundwater contour#

612 Water table elevation

$irection of Groundwater Flow

60"

Gambar >. emperkirakan Arah Aliran Airtanah dengan menggunakan 5iga &usur Sumur

)= Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


1.8. 9luktuasi +uka Airtanah uka airtanah dalam hal ini muka freatik pada akuifer bebas atau muka pieometrik pada akuifer tertekan merupakan ele2asi tekanan atmosfer dari akuifer. Setiap perubahan tekanan pada airtanah akan mengakibatkan perubahan muka airtanah. isalnya perbedaan pengisian dan penambilan airtanah akan mengakibatkan muka airtanah berubah. ?aktor lainnya adalah 2ariasi aliran, perubahan cuaca, pasangsurut, urbanisasi, gempa bumi, pembebanan dari luar serta penurunan tanah. 1.8.1.

,enis&jenis

9luktuasi

+uka

Airtanah

Berdasarkan aktu /enis$jenis Euktuasi muka airtanah berdasarkan waktu diantaranya adalah 6 ). (luktuasi Sekuler , yaitu perubahan muka airtanah dalam kisaran tahunan. usim kemarau yang melebihi atau kurang dari keadaan normal serta curah hujan yang terjadi di atas atau di bawah rata$rata tahunan merupakan penyebab terjadinya Euktuasi sekuler. Perlu diperhatikan bahwa besar kecilnya

curah

hujan

bukan

merupakan

satu$satunya

indicator terjadinya Euktuasi airtanah. 3. (luktuasi Seasional, yaitu perubahan muka airtanah dalam kisaran musiman. "al ini terjadinya karena adanya musim penghujan dan musim kemarau. 7. (luktuasi Sesaat , yaitu perubahan muka airtanah dalam kisaran waktu pendek. ?luktuasi ini terjadi karena adanya pemompaan sesaat, misalnya saja pemompaan airtanah

)) Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


untuk

kebutuhan

rumah

tangga

yang

menyebabkan

perubahan muka airtanah di sekitarnya. 1.8.2.

Aliran dan Pen!aruhn(a terhada: 9luktuasi

+uka Airtanah Aliran

permukaan

(sungai

dapat

berfungsi

sebagai

pemberi air (infuent stream dan sebagai penerima air (e)uent stream. pemukaan airtanah.

Sebagai lebih

pemberi dangkal

Sebagai

air

apabila

kedudukan

aliran

dibandingkan

kedudukan

muka

kedudukan

aliran

penerima

air

apabila

permukaan lebih dalam dibandingkan kedudukan muka air tanah.

8ross sections

(a (b Plan 2iews

Gambar +. Sungai 'nEuent ( a  dan sungai CFuent ( b  1.8..

9aktor&;aktor

(an!

%en(e#a#kan

%uka airtanah ). C2apotranspirasi Akuifer bebas dengan muka airtanah tidak terlalu dalam akan mengalami

Euktuasi

harian

yang

disebabkan

oleh

e2apotranspirasi. C2apotranspirasi menyebabkan terjadinya pelepasan airtanah ke atmosfer. &esar kecilnya pelepasan airtanah oleh e2apotranspirasi tergantung pada mintakat kapiler. #edalaman perakaran tumbuhan serta factor$faktor

)3 Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


yang mempengaruhi e2apotranspirasi itu sendiri. :hite (5odd, )*1= memberikan rumus untuk menghitung kehilangan airtanah akibat e2apotranspirasi.

3. #eadaan 8uaca Perubahan tekanan udara, hujan dan angina menyebabkan Euktuasi

muka

airtanah.

#enaikan

tekanan

udara

menyebabkan penurunan muka airtanah terutama airtanah pada akuifer tertekan. 7. Pasangsurut Perubahan tinggi rendahnya air sungai dan pasangsurut di laut ternyata berpengaruh terhadap muka airtanah . -. Drbanisasi Drbanisasi menyebabkan perubahan muka airtanah akibat bertambahnya imbuh

pengambilan

airtanah.

airtanah

#etidakseimbangan

dan

berkurangnya

antara

besarnya

pengambilan air dari sumur dengan imbuh dari air sisa rumahtangga

merupakan

penyebab

penurunan

muka

airtanah. %isamping itu berkurangnya ruang terbuka sebagai daerah

resapan

semakin

mengurangi

besarnya

imbuh

airtanah. >. Gempa bumi "asil

obser2asi

pengaruh penurunan

menunjukkan

terhadap dan

airtanah.

kenaikan

gempa "al

muka

ini

bumi

mempunyai

ditunjukkan

airtanah

pada

oleh

sumur,

perubahan debit mataair, pemunculan mataair baru serta erupsi air dan lumpur dari tanah. +. Pembebanan dari luar



Sifat

yang

terjadinya perubahan

elastis

pada

perubahan

akuifer

tekanan

pembebanan.

tertekan

menyebabkan

hidrostatis

8ontoh

bila

sederhana

terjadi adalah

perubahan muka airtanah pada sumur yang dekat dengan jalan kereta api. 0. Penurunan tanah Perubahan muka airtanah dapat disebabkan oleh penurunan permukaan

tanah.

Penurunan

permukaan

tanah

yang

menyebabkan terjadinya penurunan muka airtanah di suatu daerah.

BAB II AK=I9ER

2.1.

Pendahuluan Airtanah tidak dijumpai di semua tempat. #eterdapatan air tanah tergantung dari pada ada tidaknya lapisan batuan yang dapat mengandung air tanah yang disebut akuifer. %emikan pula keadalam air tanah juga tidak selalu sama, ini tergantung dari ke dalam akuifernya. 2.1.1.

Pen!ertian

Airtanah terdapat pada berbagai formasi geologi, terutama pada akuifer (a*uier . Akuifer adalah formasi batuan yang dapat menyimpan dan melalukan air. Akuifer sering pula disebut reser2oir airtanah atau formasi air. 8ontoh material yang dapat berfungsi sebagai akuifer adalah pasir dan kerikil lepas. ?ormasi batuan yang merupakan kebalikan dari akuifer adalah akuifug (a*uiug, yaitu formasi batuan yang tidak dapat menyimpan maupun melalukan air. 8ontoh akuifug adalah granit.

)- Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


Sifat batuan yang lain selain akuifer dan akuifug adalah akuiklud (a*uiklude dan akuitard (a*uitard. Akuiklud adalah formasi batuan yang dapat menyimpan air tetapi tidak dapat melalukannya dalam jumlah yang berarti, misalnya lempung, serpih, tuf halus dan batuan lain yang butirannya berukuran lempung. Akuitard adalah formasi batuan yang mempunyai susunan sedimikian rupa sehingga dapat menyimpan air tetapi hanya dapat melalukanya dalam jumlah yang terbatas , misalnya tampak pada rembesan atau kebocoran$ kebocoran. 2.1.2.

Ti:e Akui;er

Pada umumnya akuifer meliputi wilayah luas dan dapat dilihat sebagai waduk air di bawah tanah (underground storage reservoir  . Air masuk ke waduk ini sebagai imbuhan alami ataupun buatan, dan mengalir keluar secara gra2itasi ataupun melalui sumur buatan. Pada umumnya akuifer airtanah dikelompokkan menjadi dua, yaitu akufer bebas (unconned a*uier  dan akuifer tertekan (conned a*uier . Pengelompokkan ini tergantung pada jenis muka airtanahnya. Akuifer &ocor (leaky a*uier  atau sering pula disebut semi conned a*uier mewakili kombinasi akuifer bebas dan akuifer tertekan. 1. Akui;er #e#as 5unconfned aquier 6 Akuifer ini sering disebut juga dengan akuifer tidak tertekan menggantung ( perched auifer  akuifer ini terjadi bila tubuh air tanah terpisahkan %an akuifer ini umumnya ditemukan pada kedalaman yang relati2e dangkal yaitu dari -= meter

yang dinamakan dengan formasi batuan yang

kedap air.

)> Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


2. Akui;er tertekan 5>on?ned a@ui;er6 Akuifer jenis ini sering juga disebut sebagai akifer artesis. &ila air tanah disumur dapat mengalir dipermukaan tanah disebut sumur mengalir (fowing well. %an bila air tanah disumur kenaikannya tidak mencapai permukaan tanah disebut sumur artesisi (artesian well 

. Akui;er #o>or 5'eak( A@ui;er6 Akuifer di alam jarang sekali yang seluruhnya tertekan atau seluruhnya bebas, karena adanya kebocoran. Akuifer jenis ini disebut akuifer &ocor (+eaky ,*uier  atau akuifer semi tertekan. Akuifer ini sering di jumpai di daerah lembah allu2ial dan daratan, yang air tanahnya terletak di bawah lapisan yang setengah kedap air atau akuitard. ". Akui;er Ideal untuk kepentingan perhitungan matematis timbunan dan aliran, akuifer sering diasumsikan sebagai akuifer ideal akuifer ideal. Adalah akuifer yang materialnya homogen dan kelulusannya sama ke segala arah (isotropis. 2.1..

+aterial Batuan Pe%#entuk Akui;er

Ada

berbagai formasi geologi

yang dapat

berfungsi

sebagai akuifer adalah sebagai berikut 6 1. Enda:an Aluial &erdasarkan cara terbentuknya akuifer di daerah ini dapat dibagi menjadi - kategori 6 a %aerah Aliran Air (water courses

)+ Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


%aerah ini tersusun oleh endapan alu2ial yang terletak di kanan kiri sungai. Apabila muka air sungai lebih tinggi dari muka air tanah, potensi air tanahnya akan cukup besar. ?aktor yang menyebabkan daerah ini mempunyai kandungan air tanah tinggi karena tersusun oleh material lepas dan sungai mensuplai air ke akuifer.

b !embah

Hang

5ertimbun

(a!andoned

or

!uried

valleys !embah ini dahulu merupakan sungai. 5etapi karena terjadi perubahan lintasan sungai, daerah ini menjadi suatu lembah bekas sungai yang mempunyai potensi air tanah tinggi. Akuifer didaerah ini merupakan akuifer yang baik dan mengandung banyak air terutama di musim penghujan. c %aerah %aratan (e-tensive plain erupakan endapan

suatu

yang

daerah

belum

luas

dengan

mengalami

material

pemampatan.

#erikil dan pasir merupakan bahan pembentuk akifer yang dominan. 'mbuh air tanah biasanya diperoleh dari perkolasi air hujan. 2. 'e%#ah antar !unun! 5intermountain valleys6 !etak lembah ini dikeliling oleh gunung. aterialnya berupa kerikil dan pasir dalam jumlah yang sangat banyak yang berasal

dari

pegunungan

di

sekitarnya.

%aerah

ini

umumnya berupa lembah$lembah tersendiri yang terpisah oleh gunung dan menerima imbuh air dari resapan di



gunung tersebut. !embah antar gunung ini diataranya adalah 6 a &atu Gamping &atu gamping mempunyai 2ariasi yang besar dalam densitas,

kesarangan

tergantung

dari

dan

derajat

kelulusan.

penampatan

ini dan

perkembangan rekahan pada saat pembentukannya lubang$lubang. b &atuan
karakteristik bekas

lubang

berpori$pori, gas

dan

yang

mempunyai

banyak retakan. c &atupasir &atuan pasir dan konglomerat terbentuk dari kerikil dan pasir yang tersemen. #esarangan dan hasil airnya telah berkurang, akibat semen. &ila batu pasir dan konglemerat menpunyai banyak retakan, maka batuan ini mempunyai hasil air yang baik. d &atuan beku dan malihan #edua jenis

batuan ini

relati2e

kedap air

dan

merupakan akuifer jelek. eskipun demikian jika mengalami pelapukan, pada batuan ini dapat dibuat sumur kecil untuk kebutuhan rumah tangga.



BAB III KARAKTERISTIK AK=I9ER

".1. Pendahuluan #ondisi

akuifer

tidak

selalu

sama,

meskipun

dalam

perhitungan matematis airtanah, seringkali akuifer dianggap homogen dan isotropis (akuifer ideal. #ondisi suatu akuifer dikontrol oleh koesien timbunan, kesarangan, kelulusan dan

)* Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


keterusannya. #eempat parameter inilah yang menentukan karakteristik suatu akuifer. ".1.1. Air

Koe?sien Ti%#unan 5Storage coecient 6 yang

diimbuhkan

atau

diluahkan

dari

akuifer

merupakan perubahan 2olume timbunan di dalam akuifer. #oesien

timbunan

didenisikan

sebagai

2olume air

yang

dilepaskan atau disimpan oleh akuifer per unit perubahan kedudukan muka airtanah. Atau dapat juga diartikan sebagai 2olume air yang dilepaskan dari akuifer pada saat muka pieometrik mengalami penurunan pada jarak tertentu. ".1.2.

Kesaran!an 5 porosity 6

&atuan atau tanah yang mempunyai ruang$ruang dan tidak pasif dapat ditempati airtanah. 9uang$ruang ini disebut ruang antara butir atau pori. Pori ini sangat penting dalam studi airtanah, karena pori$pori berfungsi sebagai penyimpan air. #esarangan (I batuan adalah rasio antara 2olume pori dengan total 2olume batuan, yang dirumuskan sebagai berikut 6

 - *1  * dengan, <) adalah 2olume pori$pori dan < adalah total 2olume batuan.

3= Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


&esar kecilnya kesarangan batuan tergantung dari ukuran butir, bentuk dan susunan partikel, keseragaman butir serta derajat sementasi dan kompaksi (Gambar 0.

Gambar 0.

%alam kaitannya dengan kesarangan, terdapat beberapa istilah kesarangan yang dapat dibagi menjadi 7, yaitu 6 a. kesarangan eekti , jumlah pori yang saling berhubungan dibagi dengan total 2olume. b. .esarangan primer , bila pori batuan terbentuk bersama$ sama dengan terbentuknya batuan c. .esarangan

sekunder ,

bila

pori

terbentuk

terbentuknya batuan.

5able -. #esarangan dari berbagai jenis batuan

3) Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi

setelah


+aterial

Kesaran!an 5 6

#erikil #asar

31

#erikil Sedang

73

#erikil "alus

7-

Pasir #asar

7*

Pasir Sedang

7*

Pasir "alus

-7

%ebu

-+

!empung

-3

&atu Pasir berbutir halus

77

&atupasir berbutir sedang

70

&atu gamping

7=

%olomite

3+

Sekis

71

Serpih

+

5uf

-)

&asalt

)0

Gabro lapuk

-7

Granit lapuk

->

".2. Kelulusan  :er%ea#ilitas 5Per%ea#ilit(6 #elulusan suatu batuan atau tanah didenisikan sebagai kemampuan batuan atau tanah untuk melalukan cairan. %enisi



ini hanya menekankan pada medium dan terlepas dari cairannya. Dntuk menghindari kerancuan dengan kondukti2itas hidrolik yang memasukkan sifat$sifat

airtanah digunakan kelulusan

intrinsik (k yang dirumuskan 6

k

-

K

C

.! dengan, k  permeabilitas #  kondukti2itas hidrolik J  2iskositas K  densitas Euida g  percepatan gra2itasi

BAB I* +ATAAIR



".1.

Pendahuluan ataair merupakan fenomena alam yang menarik dan sering menimbulkan tanda tanya bagi yang tidak memahaminya. &agaimana mungkin airtanah dapat keluar sendiri ke permukaan tanah tanpa ditimba atau dipompa. eskipun demikian adanya mataair di beberapa tempat sangat menolong bagi penduduk di sekitarnya. ".1.1.

Pen!ertian %ataair

ataair (spring adalah Pemusatan pengeluaran airtanah yang muncul di permukaan tanah sebagai arus dari aliran air. ataair dibedakan dengan rembesan (seepage. 9embesan (seepage adalah mataair yang keluar secara perlahan$lahan dan menyebar pada permukaan tanah. #eadaan mataair sangat ber2ariasi.

enurut

5olman

()*70,

?aktor$faktor

yg

mempengaruhi keadaan mataair adalah 6 ). 8urah hujan, 3. #arakteristik hidrologi material permukaan tanah terutama permiabilitasnya, 7. 5opogra, -. #arakteristik hidrologi formasi akuifer dan >. Struktur geologi

".1.2.

Klasi?kasi +ataair

1. Klasi?kasi +ataair #erdasarkan Si;at Pen!aliran 

3- Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


a. ataair menahun ( perennial springs, mataair yg mengeluarkan air sepanjang tahun dan tidak dipengaruhi oleh curah hujan. b. ataair musiman (intermittent springs, mataair yg mengeluarkan airnya pada musim$musim tertentu dan sangat tergantung dari curah hujan. c. ataair periodik ( periodic springs, mataair yg mengeluarkan airnya pada periode tertentu. 2. Klasi?kasi +ataair #erdasarkan Suhu Air  a. ataair dingin (cold springs, mataair yg suhu airnya rendah, sumber air berasal dari cairan salju atau es. b. ataair normal (nonthermal or ordinary temperature springs, mataair yg suhu airnya hampir sama dengan suhu udara disekitarnya. c. ataair panas (thermal springs, mataair yg suhu airnya lebih tinggi dari suhu udara di sekitarnya. . Klasi?kasi +ataair #erdasarkan Tena!a Pen(e#a#  a. 5enaga non$gra2itasi (eB 6 mataair 2ulkanik (volcanic springs, mataair celah (ssure springs biasa disebut dgn mataair panas. b. 5enaga gra2itasi 6 ). ataair cekungan (depression springs, mataair yg disebabkan

permukaan

tanah

airtanah.

3> Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi

memotong

muka


Gambar 1. ataair 8ekungan 3. ataair kontak (contact springs, mataair yg muncul pada daerah kontak antara batuan lulus air dan kedap air.

Gambar *. ataair #ontak 7. ataair artesis (artesian springs, mataair yg airnya berasal dari airtanah tertekan.

Gambar )=. ataair Artesis -. ataair pada batuan kedap (impervious rock springs, mataair yg terjadi pada saluran atau retakan di batuan kedap. >. ataair retakan atau pipa (tu!ular or racture springs, mataair yg terjadi dari pipa la2a, pelarutan atau retakan batuan yg berhubungan dengan airtanah.

3+ Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


Gambar )). ataair Pelarutan



". Klasi?kasi +ataair #erdasarkan Ti:e +aterial Pe%#aFa Air  $ #las ', mataair yg muncul dari material lulus air yg tipis.

Gambar )3. ataair #las ' 31 Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


$ #las '', mataair yg muncul dari material lulus air yg tebal.

Gambar )7. ataair #las ''

$ #las ''', mataair yg muncul pada perselingan batuan lulus dan

3* Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


kedap air.

Gambar )-. ataair #las '''

$ #las '<, mataair yg muncul dari saluran pelarutan. $ #las <, mataair pada la2a. $ #las <', mataair yg muncul pada retakan batuan.

".2.

9eno%ena Hidroter%is

7= Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


Sering dijumpai mataair yang airnya panas. Air yang berasal dari mataair panas biasanya mempunyai kandungan mineral tinggi. ?enomena hidrotermis merupakan fenomena pelepasan air dan uap, yg selalu berasosiasi dengan batuan 2ulkanik dan cenderung berada pada daerah gradien hidrotermis besar. ?enomena hidrotermis erat kaitannya dengan mataair panas. Air yg berasal dari mataair panas biasanya mempunyai kandungan mineral tinggi. Geyser merupakan mataair panas yang mengeluarkan airnya secara periodic dan biasanya terdapat pada daerah 2ulkanik. Geyser terjadi akibat tenaga uap panas pada saluran air di bawah tanah.

Gambar )>. ?enomena Geotermis

7) Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


BAB * HIDROTHER+A'

).1.

Pendahuluan "idrotermal dapat didenisikan sebagai cabang ilmu dari hidrologi yg mempelajari seluruh aspek hidrologi yang ada hubungannya dengan manifestasi panas bumi. anifestasi panas bumi di 'ndonesia cukup melimpah, hanya saja pemanfaatan dari energi tersebut belum dikelola secara maksimal. "al ini juga terkendala dari biaya pengolahan yang cukup tinggi dan keterbatasan literatur tentang panas bumi di 'ndonesia. Saat ini negara yang telah memanfaatkan energi panas bumi adalah Selandia &aru. 5.1.1.

+ani;estasi Panas Bu%i

Adapun karakteristik dari manifestasi panas bumi adalah sebagai berikut 6 ). ataair panas, mataair yg memiliki temperature L +=M (lebih tinggi dibandingkan dengan suhu normal disekitarnya 3. ?umarola, semburan dominan steam ofet, semburan dominan 8N3 Sulfatara, semburan dominan sulfur 7. &atuan teralterasi, batuan yg telah berubah karena reaksi hidrotermal, biasa teralterasi 6 -

!emah, tekstur asli tampak, menjadi lempung abu$abu kemerahan

-

Sedang, tekstur asli hampir hilang, menjadi kaolin



-

#uat, tekstur asli hilang, menjadi silika

-. #ubangan lumpur panas (daerah kawah >. &ekas lubang$lubang letusan phreatik , dimensi 7 O )= m +. Steam et , biasa disebut geyser 4 semburan air panas.

5.1.2.

Siste% :anas #u%i

Ada beberapa persyaratan yang harus dimiliki pada sistem panas bumi, diantaranya adalah 6 ). Sumber panas (magma, intrusi dekat permukaan 3. &atuan reser2oir harus bersifat permeable dalam menyimpan Euida panas 7. &atuan penutup impermeable -. 9etakan 4 rekahan 4 sesar, sebagai porositas sekunder tempat bergeraknya Euida panas ke permukaan >. 5erdapat 0echarge ,rea (daerah pengisian air #omponen system panas bumi 6 -

Hot out fow

-

1aps rock

-

1old recharge (water media

-

0eservoir rock

-

Heat sources (intrusion

-

Geology structure (ault2 oint etc

!apangan$lapangan yg produksi listrik di 'ndonesia 6 -

#amojang (Pertamina )3= mw

-

Gunung Salak (Dnocal )3= mw

-

%arajat (Amoseas += mw

-

%ieng (Geodipa >> mw



!ahendong (pertamina 3 mw

-

5.1.3.

Proses :er:indahan :anas 5heat transer 6

&eberapa proses perpindahan panas yang dapat terjadi pada suatu media tertentu, diantaranya adalah 6 -

#onduksi (rambatan, terjadi pada benda padat

-

#on2eksi (hantaran, terjadi pada benda cair

-

9adiasi (pancaran, terjadi pada benda gas

Proses perpindahan panas dari sistem panas bumi sebagian besar

transfer panas yang berlangsung didominanasi oleh

adanya proses konduksi dan kon2eksi. 5.1.4.

Alterasi Hidroter%al Proses perubahan mineral primer menjadi mineral

-

sekunder akibat pengaruh dari reaksi kimia dari Euida panas. ineral$mineral hidrotermal hasil alterasi dapat

-

mencerminkan kondisi sub surface %apat digunakan untuk mendeduksi Qthermal historyR

-

yaitu reser2oir dalam kondisi heating up ataukah colling down 5.1.5.

Sesar  ;ault &erperan penting dalam reser2oir panas bumi, karena

-

merupakan jalur bergeraknya Euida Sesar 4 retakan merupakan porositas sekunder

-

5.1..

Klasi?kasi ki%iaFiG teruta%a dari kandun!an

silika 5SiO26 -

9hyollite, lebih dari +1 SiN3

7- Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


-

%acite, +3 O +1  SiN3

-

Andesite, >7 O +3  SiN3

-

&asalt, kurang dari >7  SiN3

5.1.!.

Klasi?kasi 9luida !eother%al 

1. Air hlorida 5chloride "ater 6, merupakan tipe umum dan dipakai untuk penggerak turbin. -

8l$ merupakan anion utama

-

Dnsur$unsur lain 6 #  , Ta  , 8a

-

#onsentrasi SiN3 tinggi

-

P" netral, bisa sedikit asam atau basa



, g



#arakteristik dari mata air chloride yaitu adanya endapan silika amorf (sinter , karena airnya jenuh silika. 2. Air asa% sul;atG memiliki kandungan sulfat tinggi, lebih dari )=== ppm, karena diakibat dua proses 6 -

Pemanasan steam pada air asam sulfat, terjadi oksidasi "3S pada ona 2adose (diatas water table, shg menghasilkan asam sulfat

-

Akibat gas$gas 2olatil dari magma ("3N, 8N3, SN3, "8! mengalami kondensasi menjadi fasa cair.

. Air Bikar#onatG memiliki karakteristik 6 -

kandungan "8N7 tinggi

-

8l$ rendah

-

terjadi akibat adanya batuan limestone di bawah permukaan

7> Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


-

dicirikan oleh adanya endapan tra2ert (8a8N7, sinter disekitar mataair panas.

l &

$ir %lorida

$ir $sam Sulat

SO"

5.1.#.

$ir &i'ar(onat

Gambar )+. Segitiga 5riner ?luida Panas &umi

HO

Siklus Pe%#an!kit 'istrik 5$eother%al PoFer

(>les6 Siklus pembangkit listrik dapat di#lasikasikan menjadi beberapa model yang didasarkan pada 6 ). 3irect dry steam 3. Separated steam 7. Single fash steam

7+ Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi


-. 3ou!le fash steam >. Multi fash steam +. Brine / (reon !inary cycle 0. Brine / iso!utene !inary cycle

5.1.).

Prinsi:&Prinsi: *eat +ranser

Ada beberapa pengertian tentang sistem heat transer , diantaranya adalah 6 -

Heat transer adalah proses perpindahan 4 aliran panas dari region panas (temperatur tinggi ke region dingin (temperatur rendah

-

1oe4cient o heat transer adalah laju heat transer per satuan area per satuan temperatur (: 4 m3 M8

-

Heat fu- ( merupakan laju aliran panas per satuan area (: 4 m3

-

5verall

heat

transer

coe4cient

adalah

thermal

conductance per satuan area (: 4 m3 M8 -

Specic thermal capacity  specic heat (8 dapat didenisikan sebagai besaran panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan massa materi dan kenaikan satu satuan temperatur (/ 4 #g M8

-

Thermal conductivity (k

adalah kuantitas

panas

yg

ditransfer per satuan waktu, per satuan area, per satuan gradien temperatur (: 4 m3 M8 -

Thermal conductance (8 merupakan laju aliran panas per satuan temperatur (: 4 m M8



-

Thermal resistance (9 adalah kebalikan dari thermal conductance (M84:

-

Thermal diusivity (I merupakan ratio k 4 K . cp (m34s

DA9TAR P=STAKA

%omenico

U

Schwarts,

)**=,

Ph(si>al

J

he%i>al

H(dro!eolo!(, /ohn :iley U Sons, 5oronto 8anada ?etter, 8.:, )*1=, A::lied H(dro!eolo!(, 5hird Cdition, errill Pubs.co. 8olombus Nhio Dnited States of America ?reee 9.A. U 8herry, )*0*, $roundFater, Prentice "all, 'nc. Dnited State of America "eath, )*17, Basi> $roundFater H(dro!eolo!(, DSGS Paper, Dnited States of America /. &ier, )*01, H(drauli>s o; $roundFater, c Graw U "ill, Dnited States of America andel

U

Shiftan,

)*1),

$roundFater

Resour>es

Inesti!ation and Deelo:%ent, Academic Press 'nc, DSA.


Diktat Geohidrologi

Recommend Documents