KEMENTRIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UN IVERSITAS HALU OLEO FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN JURUSAN TEKNIK GEOLOGI
TUGAS GEOHIDROLOGI Met Metode Meto Metode E ksplo ksplorasi rasi Ai r Tana Tanah
“
”
OLEH ERBIT ASKAR F1G1 14 010
KENDARI 2017
METODE EKSPLORASI PERSEDIAAN AIR TANAH
Air tanah berada di dasar tanah pada setiap tempat di bumi, namun menemukan persediaan atau sumber air tanah merupakan tantanngan tersendiri. Air tanah memiliki pergerakan yang sangat pelan di bawah tanah, oleh karena itu memungkinkan untuk diambil (disedot) sehingga bisa dimanfaatkan. Lokasi sumber air tanah yg berada pada kedalaman di bawah permukaan tanah, membuat pengambilan (penyedotan) menjadi tidak segampang yang diperkirakan, karena ada kemungkinan kualitasnya kurang baik jika dikonsumsi sehari-hari. Air tanah yg terkontaminasi bisa mengandung garam atau mineral lain yang berlebihan, sehingga bisa berakibat tidak baik untuk tubuh jika dikonsumsi. Tantangan untuk menemukan sumber air tanah adalah bahwa tidak ada yg mampu melihat langsung ke dalam tanah. Ada beberapa metode untuk menemukan sumber air tanah, mulai dari pengeboran sederhana sampai dengan pengeboran geofisika yang jauh lebih rumit. Metode eksplorasi yg umum digunakan adalah :
Pemeriksaan laporan data sumur yang ada
Pemetaan geologi
Foto udara
Radar
Konduktivitas listrik
Medan magnet
Gravitasi
Metode seismik
Teknik Geofisika untuk eksplorasi air tanah
Beberapa Teknik Geofisika telah dikembangkan (terutama oleh industri minyak) untuk dapat membantu dalam kegiatan eksplorasi tanah. Metode-metode tersebut menghasilkan informasi tentang kondisi geologi & strukturnya dengan kedalaman yang lebih dalam daripada metode penginderaan jauh. Teknik geofisika mengandalkan kontras atau perbedaan kondisi geologi beserta strukturstrukturnya.
Meskipun bukti ilmiah tidak banyak ditemukan, praktek- praktek kuno “dowsing” (tindakan untuk mencari sumber tanah dengan menggunakan batang) tetap populer . Dowser (pelaku dowsing) mengklaim bahwa dirinya bisa menemukan sumber air tanah, bahkan bisa memprediksikan kedalaman air tanah hanya dengan menggunakan batang bercabang. Diantara beragamnya materi penyusun bumi, gravitasi meter (alat untuk mengukur besarnya gaya gravitasi) menunjukkan perbedaan gaya gravitasi secara spesifik. Teknik seismik digunakan untuk mengukur kecepatan gelombang seismik yang melalui material penyusun bumi merefleksikan besarnya gelombang seismik yang berasal dari berbagai lapisan geologi. Konduktivitas listrik atau resistivitas mengukur secara langsung parameter tersebut pada batang yang akan digunakan untuk pengeboran. Dengan memvariasikan jarak batang, lapisan
tanah
yang
lebih
dalam
bisa
dieksplorasi.
Ladang
induksi
elektromagnetik dapat diukur sebagai peluruhan & dengan memvariasikan loop yg bisa menghasilkan banyak bidang induksi elektromagnetik, lapisan tanah yang lebih dalam bisa diselidiki. Fluks eletromagnetik alami yang melewati bumi bisa diukur dengan teknik yang dikenal dengan nama Magnetotellurics. Cairan atau air ketika menyebar pada material penyusun bumi, menjadi cukup sulit untuk dibedakan dari bebatuan disekitarnya dengan menggunakan Teknik Geofisika. Sehingga untuk menemukan jumlah air tanah dengan jumlah yang cukup, harus mencari bebatuan dan material penyusun bumi yang mudah dilewati air. Sebagai contoh, endapan tanah liat dapat berisi air sekitar 40 persen atau lebih, tetapi hanya menghasilkan air yang sangat sedikit untuk sumur (sumber air tanah yang buruk), sebaliknya kerikil berpasir yang berisi air sekitar 20 persen air, bisa menghasilkan air dalam jumlah besar (sumber mata air yang lebih baik). Untungnya walaupun sama-sama dibawah permukan bumi, tanah liat dan kerilik cukup terlihat berbeda secara seismik dan elektrik. Hanya saja kerikil bisa terlihat mirip dengan butiran tanah liat, tetapi perbedaan dalam jumlah produksi air sangat substansial. Secara keseluruhan, teknik geofisika cenderung mahal dengan tingkat keberhasilan yang sangat terbatas.
Teknik
geofisika
permukaan
telah
terbukti
lebih
efektif
dalam
menemunkan gumpalan tanah yang terkontaminasi dan juga efktif untuk menemukan air garam. Perbedaan yang sangat mencolok antara air tawar dan air asin adalah tingkat atau tingginya konduktifivitas. Penggunaan teknik geofisika terbesar adalah saat pengeboran sumur dan pada saat membangun konstruksinya. Geofisika sangat efektif untuk menemukan sumber air tanah dan formasi bebatuan atau lapisan tanah yang produktif sebagai sumber mata air.Teknik Geofisika “downhole” dapat digunakan sangat dekat dengan formasi bebatuan. Perbedaan yang sangat kontras secara Geologi muncul melintasi batas-batas formasi bebatuan & sedikit perbedaan mencolok pada karakter kimia air tanah tidak bisa dilihat dari permukaan. Dalam beberapa situasi, formasi bebatuan tersebut menghasilkan suatu sinyal. Water Witching atau Dowsing / Pengintaian Air Tanah
Salah satu metode tertua untuk “menemukan” (atau mengaku menemukan) sumber air tanah disebut dengan dowsing atau water witching. Teknik tersebut membutuhkan dowser untuk memegang ranting willow berwarna hijau yang bercabang (atau sepasang batang tembaga bengkok atau sejumlah permutasi lain), kemudian berjalan sambil mengamati perangkat tersebut untuk bereaksi (bergerak) ke arah bumi atau disebut dengan meramal. Banyak klaim yang berbeda kenapa ranting willow atau batang tersebut bergerak, namun tidak ada yang diverifikasi secara ilmiah. Teknik-dowsingPada dasarnya di setiap lokasi bumi, sumber air tanah bisa terletak di suatu tempat (dimana saja) di bawah permukaan, dan bukanlah prestasi besar untuk menemukan sumber air di dalam tanah. Namun, tugasnya bukan hanya untuk menemukan sumber air, tetapi juga untuk menemukan air yang dapat hilang (dimanfaatkan) dalam jumlah penggunaan tertentu. Oleh karena itu, keberhasilan Dowser tergantung pada penemuan lokasi air yang dapat bergerak bebas melalui tanah. Beberapa dowser mengklaim bahwa gerakan air memicu reaksi elektormagnetik dan ditangkap oleh batang sehingga imembuat batang / perangkat tersebut bergerak. Sayangnya bagi para dowser (dan reputasi mereka),
reaksi elektromagnetik tersebut tidak ditemukan pada peralatan yang sangat sensitif yang digunakan oleh para ilmuwan Geofisika. Lebih lanjut lagi, para ilmuan meneliti para dowser dan tingkat keberhasilannya dalam menemukan sumber air tanah menunjukkan tingkat keberhasilan yang sama, atau bisa lebih rendah. Bagi para pengebor sumur lokal, kebanyakan memilih lokasi pengeboran berdasarka pengalaman mereka di lapangan kecuali mereka melakukan survey geolistrik terlebih dahulu untuk menentukan lokasi pengeboran sehingga bisa ditemukan sumber air tanah yang produktif dan memiliki kualitas air yang baik. Dasar dari metoda geofisika untuk eksplorasi airtanah:
Memanfaatkan sifat fisik batuan/tanah dan air yang berada di dalam pori-pori atau rekahan. Sifat fisik tersebut (untuk aiirtanah):
Sifat meneruskan/menahan arus listrik resistivity (ρ):
(ρ) < = mengandung airtanah;
(ρ) << = mengandung airtanah dengan TDS tinggi (asin/payau/tercemar?)
(ρ) >> = bukan akuifer
Dasar dari metoda geofisika untuk eksplorasi airtanah:
Sifat meneruskan gelombang seismik (kerapatan/ kepadatannya)
density (γ):
(γ) >> padat = non akuifer;
(γ) << berongga = mungkin akuifer
Sifat radioaktif
sinar gamma
Sinar gamma alami >>
batu lempung (mengandung K)
Metoda Geolistrik Tahanan Jenis (resistivity)
Resistivity : 1.Wenner 2.Schlumberger
3.Dipole-dipole 4.Mess ala Masse Metode Geolistrik Tahanan Jenis
Metode Geolistrik Tahanan Jenis : Werner
Metode Geolistrik Tahanan Jenis
Pola arus di dalam tanah/ batuan (Susunan Schlumberger)
Kurva Sounding (Susunan Werner)
Pengukuran geolistrik resistivity bisa dipakai untuk menetahui (menduga) sebaran batuan (berdasarkan tahanan jenisnya) dalam arah : • horisontal (electric profiling)
peta, dan
• pada arah vertikal (electrik sounding)
Penampang
Metoda Seismik Refraksi (imbas)Berdasarkan pada Kecepatan gelombang bias (yang merepresentasikan rapat massa) Pengukuran dengan metode seismik refraksi
Jejak gelombang seismik refraksi
Pemboran (Eksplorasi) Airtanah Pemboran:
Pemboran
eksplorasi
diperlukan
untuk
mendapatkan
dataNgeologi
maupun parameter hidrogeologi yang ada di bawah permukaan tanah Dengan didapatkannya data tersebut maka dapat dibuat penampang geologi lubang bor ( geological bor hole log ); Nsehingga jika pada satu cekungan dibuat beberapa lubang bor (dengan pola tertentu), dapat digambarkan kondisi hidrostratigrafi cekungan tersebut. Pada sumur-sumur tersebut juga (da[at) dilakukan test akuifer ( slug test, pumping test, flowing test , serta pemantauan m.a.t atau tekanan pisometrik). Dari test tersebut bisa didapatkan nilai K, T, S, serta fluktuasi m.a.t. atau tekanan pisometriknya. Jika bisa dibuat (mininal 3 lobang bor eksplorasi (dalam satu sistem cekungan airtanah yang sama)
konfigurasi geologi 3 dimensi
(3-D) (blok diagram/ fench diagram) dapat dibuat arah aliran airtanah dapat diduga dan dibuat modelnya Diagram hidrostratigrafi bisa dibuat
penentuan
lokas sumur produksi bisa lebig akurat Pemboran ( core sampling ) Salah satu kegiatan penting dalam eksplorasi airtanah adalah pemboran. Kegiatan pemboran
(inti/ coring ) dilakukan untuk memperoleh gambaran sebaran vertical maupun horisontal (jika ada beberapa lobang bor)N batuan (stratigrafi) s ebaik mungkin
Pemboran Air tanah
Ada beberapa metode pemboran sumur produksi airtanah:
Percussive drilling (cable tools )
bit dan pemberat dijatuhkan (bebas) dan diangkat dengan string (kabel) tidak ada core, hanya cuttings
cuttings hasil pemboran diangkat dengan bailer
hanya pada batuan yang kuat (tidak perlu casing)
Percussive drilling (down the hole)
bit/ piston digerakkan oleh udara tekan (dihasilkan oleh kompressor) yang disalurkan melalui pipa
tidak ada core, hanya cuttings
cuttings terbawa keatas oleh udar Rotary drilling
energi dan bit diantar dengan pipa yang diputar dari atas permukaan
bisa dapat core atau cuttings, tergantung jenis bit yan dipakai core/ core barrel diambil dengan menggunakan wire line cuttings diangkut oleh fluida bor
UJI SUMUR, KEBERADAAN SUMUR, DAN PEMETAAN GEOLOGI
Metode yang paling umum digunakan untuk menentukan lokasi sumber air tanah adalah dengan melakukan pengujian pada sumur bor. Jika belum pernah ada sumur bor sebelumnya, maka pengeboran ke dalam formasi geologi yg belum teruji dan tidak diketahui bisa jadi satu-satunya metode untuk memperoleh informasi. Uji sumur menghasilkan informasi tentang formasi geologi, letak atau lokasi sumber air tanah, kualitas air tanah dan jenis material-material tanah yg ditempati oleh sumber mata air. Uji sumur dan keberadaan sumur sebelumnya memberikan informasi yg berharga tentang formasi geologis bawah tanah, termasuk sumber air tanah yg memiliki pasokan air yg produktif. Dengan begitu, tukang sumur bor bisa menentukan lokasi sumur bor yang akan dibangun dengan pasokan air yg melimpah serta untuk menentukan metode pengeboran pada lokasi yg dipilih. Eksplorasi sumur juga bisa dengan melakukan uji pompa untuk menghasilkan data mengenai berapa banyak air yang tersedia, berapa banyak air yg tersimpan pada sumber air, dan mudah tidaknya air disedot dari sumur (secara kolektif dikenal sebagai karakteristik akuifer) Pengecekan catatan laporan data sumur yg sudah ada di suatu daerah juga bisa memberikan informasi tambahan yang bermanfaat. Sumur-sumur tersebut merukana sumur yg sudah dibangun sebelumnya sehingga bisa digunakan sebagai
sumur uji. Laporan data sumur berisi informasi tentang materi geologi pada sumur yang dibor, produksi air pada sumur, kedelam dan bagaimana sumur-sumur tersebut dibangun. Informasi-informasi dari sumur yg sudah ada, bisa menjadi patokan yang langsung bisa di aplikasikan pada sumur yg akan di bor yaitu kedalamannya, berapa banyak air yg diharapkan serta kualitas airnya. Informasi tersebut sebenarnya mudah dan murah untuk didapatkan, namun bisa jadi tak ternilai untuk para pakar hidrologi air tanah ataupu para ahli sumur bor. Akuifer dalam formasi geologi yang seragam cenderung lebih mudah diidentifikasi dan diprediksi. Sifat ini memudahkan ahli geologi dan ahli sumur bor untuk memprediksi keberadaan sumber air tanah dengan menggunakan informasi geologi saja. Dengan pemetaan sumber air pada formasi geologi baik di permukaan maupun keberadaannya di bawah tanah, perkiraan yang sangat beralasan bisa dibuat bahwa untuk pengeboran selanjutnya juga akan menemui formasi geologi yang sama. Informasi yg murah dan dapat dipercaya sering didapat melalui metode ini. Pada daerah dengan formasi geologi yang sangat heterogen atau dimana sumber air terdapat pada patahan-patahan lapisan tanah yang tidak teratur, sumur uji mungkin satu-satunya cara paling mudah untuk menentukan dimana lokasi sumber air tanah yang bisa digunakan. Deteksi sumber air tanah dengan penginderaan jarak jauh
Klasifikasi metode deteksi sumber air tanah dengan penginderaan jarak jauh antara lain foto udara, radar sisi scan, penginderaal satelit spektral (gambar diambil pada berbagai panjang gelombang cahaya), infra merah dan radar penetrasi tanah. Metode-metode tersebut bisa memberian informasi tentang kondisi di bawah tanah dengan kedalaman yang dangkal mengenai tanaman, struktu dan material geologi. Metode-metode tersebut sangat baik untuk diaplikasikan pada daerah-daerah dimana aliran air mungkin terkonsentrasi pada patahan lapisan tanah atau bebatuan yang tanda-tandanya bisa terlihat dipermukaan, namun masih sulit diidentifikasi jika berjalan pada permukaan tersebut.
Dalan cuaca kering, tanaman tumbuh dengan di sepanjang di atas permukaan yang memilki sumber air tanah, hal ini memudahkan dalam pengambilan foto udara. Sebaliknya pada cuaca basah, jenis tanaman bisa berbeda-beda di atas zona bantalan air, sehingga kemunculannya sangat jelas dalam spektrum penginderaan. Sedimen terkubur atau tersebunyi pada alur sungai, bisa dengan sangat mudah diketahui menggunakan radar penembus tanah. Patahan batuan atau lapisan tanah atau zona sesar (zona patahan pada batuan yang memperlihatkan peregeseran) sangat mudah dikenali dengan radar sisi scan. Dengan kejalasan dari pen ginderaan tersebut, pengeboran sumur kemudian diarahkan ke patahan batuan atau lapisan tanah, saluran sungai kuno, zona sesar, atau lapisan tertentu dimana air didapatkan dan diduga ada pergerakannya.
