MODUL PRAKTIKUM Pemetaan Hidrogeologi
Laboratorium Hidrogeologi dan Geologi Lingkungan, Fakultas Teknik Geologi, Universitas Padjadjaran.
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah : 1. mahasiswa mampu mengidentifikasi karakteristik fisik airtanah dengan menggunakan alat. 2. Mahasiswa mampu mengidentifikasi jenis kemunculan mataair. 3. mahasiswa mampu membuat peta aliran airtanah dangkal dari data kedalaman muka air tanah. 4. mahasiswa mampu mengidentifikasi karakteristik akifer dari hasil uji pemompaan.
1.2. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan adalah : 1. Alat ukur posisi (GPS dan Altimeter) 2. Alat ukur karakteristik air (pH meter, EC meter, TDS meter, dan Termometer) 3. Alat ukur kedalaman sumur (Pita ukur 15 meter + bandul) 4. Alat ukur waktu (Stop watch)
BAB 2 DASAR TEORI
2.1. Pengamatan karakteristik airtanah
Karakteristik airtanah dapat diamati langsung di lapangan. Beberapa karaktesistik yang dapat diamati yaitu tipe kemunculannya, pH, Konduktivitas (Electric Conductivity/EC), Zat Padat Terlarut (Total Dissolve Solid/TDS). Tipe kemunculan airtanah secara alami yaitu pada mataair dan buatan pada sumur gali maupun sumur bor. Secara alami berdasarkan jenis keterjadiannya, terdapat 4 (empat) jenis kemunculan mataair, yaitu : 1. Depression spring (Mataair depresi) Mata air yang disebabkan karena permukaan tanah memotong muka air tanah (water table). 2. Contact springs (Mataair kontak) Mata air akibat kontak antara lapisan akifer dengan lapisan impermeabel pada bagian bawahnya. 3. Fracture artesian springs (Mataair Rekahan) Mata air yang dihasilkan oleh akifer tertekan yang terpotong oleh struktur impermeabel. 4. Solution tubular springs (Mataair Pelarutan) Mata air yang terjadi akibat pelarutan batuan oleh air tanah.
Gambar Jenis-jenis mata air berdasarkan keterjadiannya (sumber : Bryan, 1919 dalam Todd, 1980).
2.2. Aliran airtanah
Kondisi airtanah di dalam akifer dapat digambarkan menjadi suatu peta isofreatik dan suatu jaring aliran airtanah. 1.
Peta Isofreatik
Peta isofreatik adalah peta kesamaan muka airtanah yang dibuat berdasarkan pengamatan ketinggian muka airtanah. Peta isofreatik ini dapat dibagi menjadi dua: 1)
Watertable map : Peta kesamaan muka air tanah untuk akifer bebas
2)
Piezometric map : Peta kesamaan muka air tanah untuk akifer tertekan Guna peta isofreatik adalah : a) Untuk menentukan kedalaman sumur b) Untuk menentukan arah aliran air tanah c) Untuk menentukan gradien hidrolik d) Untuk memperkirakan debit suatu akifer e) Untuk eksplorasi air tanah lebih lanjut Syarat batas pembuatan peta isofreatik adalah : a)
Penentuan ketinggian muka airtanah harus pada lapisan akifer yang sama dan menerus
b)
2.
Akifer bersifat homogen isotropik (akifer ideal)
Cara pembuatan peta isofreatik
Secara umum pembuatan peta isofreatik hampir sama dengan pembuatan peta topografi yaitu dengan membuat kontur (menghubungkan titik-titik ketinggian yang sama). Namun di sini titik-titik itu adalah titik ketinggian muka air tanah yang didapat dari sumur galian ataupun sumur bor pada akifer yang sama. Titik ikat yang lain adalah mata air. Contoh cara penentuan muka air tanah pada sumur galian: t
= tinggi pagar sumur
D = kedalaman muka air tanah dari bibir pagar) d = D – t (kedalaman muka air tanah dari muka tanah) T = topografi s = T – d (ketinggian muka air tanah)
Gambar Penentuan tinggi m.a.t (Sumber : Fetter, 1980)
3.
Penentuan gradien hidrolik dan arah aliran
Penentuan gradien hidrolik dapat dilakukan dengan metoda ‘Tiga Titik’ pada jenis titik ikat yang sama yaitu :
-
Tiga titik sumur bor/galian atau
-
Tiga titik mata air Dari metoda tiga titik ini akan didapat nilai gradien
hidrolik (i) : Contoh pada Gambar
i = ∆h/L i = (40-30)m/L i = 10 m/L
Sedangkan L = panjang tegak lurus terukur garis head x skala peta
Gambar Penentuan Gradien Hidraulik Metoda Tiga Titik.
Sedangkan arah aliran diambil dari gradien head yang tinggi ke rendah (Sumber : Fetter, 1980)
4.
Jaring aliran airtanah
Jaring airtanah terdiri dari dua jenis garis. Garis pertama adalah
garis
ekipotensial
(equipotential
lines)
yang
menghubungkan titik-titik dengan head (tekanan hidrostatik) yang sama. Garis kedua adalah garis aliran ( flow lines) yang menunjukkan pola aliran ideal air di dalam akifer. Karena air akan selalu mengalir ke titik dengan selisih head yang paling besar, maka garis aliran akan selalu membentuk sudut tegak lurus dengan garis ekipotensial.
Gambar Peta kontur aliran airtanah bebas dan jaring airtanah
(Sumber : Fetter, 1980)
Gambar Penampang aliran airtanah bebas dan jaring airtanah
(Sumber : Fetter, 1980)
5.
Kecepatan aliran airtanah
Kecepatan
aliran
airtanah
dapat
dihitung
dengan
menggunakan hukum Darcy dan persamaan kecepatan hidrolik: Q = KA (dh/dl)
(hukum Darcy)
Q = Av
(persamaan kecepatan)
Sehingga dihasilkan persamaan : v = K.(dh/dl).1/n
dengan, v = kecepatan aliran dh/dl = gradien hidraulik K = konduktivitas hidraulik n
= porositas
2.3. Uji Pemompaan (Pumping Test)
Uji pemompaan merupakan suatu tahapan untuk menguji kapasitas debit dan parameter-parameter fisik akifer sebelum dilakukan tahapan ekspolitasi pada sumur bor tersebut. Secara umum uji pemompaan atau Pumping Test terdiri dari dua metoda yaitu uji akfer dan uji pompa. a.
Uji Akifer Merupakan suatu test pemompaan yang dilakukan hanya pada 1 akifer dengan pengamatan pada beberapa sumur pantau (observation well ) atau piezometer disekitar sumur uji.
b.
Uji Pompa Merupakan suatu uji pemompaan yang dilakukan pada beberapa akifer dalam satu sumur bor dengan pengamatan pada beberapa sumur pantau (observation well ) atau piezometer disekitar sumur uji.
Dari kedua tahapan tersebut akan dicari besaran dari parameter hidrolik akifer. Ada beberapa parameter hidrolik yang penting yaitu Debit air (Q), Koefisien Transmissivitas (T), Konduktifitas Hidrolik (K), dan Koefisien Isian (S). a.
Q (Debit Air) dengan satuan m 3/s. Q = (V).A = (K.i).A = K(i).A = K(dh/dl).A Q ini dapat merupakan volume air yang dikeluarkan per
satuan waktu.
b.
T (Koefisien Transmissivitas) dengan satuan m 2/s.
Satuan yang menunjukan kecepatan aliran dibawah satu unit gradien hidrolik melalui sebuah penampang pada seluruh tebal jenuh suatu akifer. c.
K (Konduktifitas Hidraulik) dengan satuan m/s.
Dapat didefinisikan sebagai
sebuah koefisien
yang
secara proporsional mengambarkan kecepatan air yang dapat melaju melalui
media permeable dalam unit waktu dan unit
gradien hidrolik. Densitas dan Viskositas air harus diperhatikan dalam mendeterminasi Hydraulic Conductivity. K = T/b (b sebagai ketebalan kumulatif dari akifer) d.
S (Koefisien Isian) tanpa satuan
Merupakan nilai yang menyatakan volume air yang dapat dikeluarkan/dimasukan dari/ke akifer pada unit luas dan per unit perubahan paras muka air
Dalam tahapan uji pompa / akifer, maka pertama-tama harus dipahami jenis akifer yang akan diuji. Dengan
memahami jenis
akifer, maka dapat digunakan metoda yang akurat dalam tahapan pumping test. Jenis jenis metoda yang digunakan dapat dilihat pada tabel dibawah ini (Kruseman G.P & de Ridder, 1994)
Tipe Akifer Jenis Aliran
Metoda
Unconfined Aquifer Steady
Thiems-
Unsteady
Confined aquifer Steady Unsteady
Neuman`s
dupuit
Wivefitling
Thiems
1. Theis 2. Jacob
Leaky Aquifer Steady
1. De-Glees 2. HantusJacob
Unsteady
1. Walton 2.Hantus` WirveFitling
Dalam melakukan praktikum lapangan, sumur yang diuji merupakan sumur gali (dug well), oleh karena itu metode yang digunakan adalah uji pompa untuk unconfined akifer.
DAFTAR PUSTAKA
1. Australian Drilling Industry, 1997, Drilling The Manual of Methods, Application and Management , Lewis Publisher New York. 2. Bedient, Philip B., Rifai, Hanadi S., Newell, Charles J., Ground Water Contamination Transport and Remediation, by PTR Prentice-Hall, Inc., A Paramount Communications Company Englewood Cliffs, New Jersey., 1994,23-25 3. Fetter, C.W, 1980, Applied Hydrogeology, 3rd Edition, Merrill Pubs.co. Colombus Ohio Uniterd States of America. 4. Freeze, R. Allan., Cherry, Jhon A., Ground water , by Prentice- Hall,Inc.,Englewood Cliffs.N.J.,1979, 167-191. 5. Karen J. Dawson & Jonathan D. Istok , Aquifer Testing, Design, and Analysis of Pumping and Slug Tests, 1991, Lewis Publishers New York. 6. Kruseman, G.P. , & M.A de Ridder, 1994, Analysis & Evaluation
of
Pumping
Test
Data,
Publication
47,
Wegeningen, The Netherlands 7. Suharyadi, Diktat Kuliah Geohidrologi, Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada, 1984, 7983. 8. Todd, D.K., Groundwater Hydrology, 1980, 2 nd edition, John Wiley & Sons, New York, 535 p.
LAMPIRAN 1. CONTOH DATA PENGAMATAN MATAAIR
LAMPIRAN 2. CONTOH DATA PENGAMATAN SUMUR
LAMPIRAN 3. CONTOH DATA PENGAMATAN MAT
LAMPIRAN 3. CONTOH DATA PUMPING TEST
