Pergerakan Air Tanah
Perbedaan elevasi antar permukaan air tanah dikenal sebagai hydraulic head. Hal ini disebabkan karena air mengalir mengiku bentuk topograf. Bila kita mengiku perjalanan air, maka mulanya gravitasi menarik air dari zona aerasi menuju ke permukaan air tanah kemudian pergerakan turun terjadi karena gravitasi dari daerah dengan permukaan air tanah nggi menuju daerah dengan permukaan air tanah rendah (danau, sungai, raa!raa". #ecara mendasar, pergerakan air tanah mengarah kebaah karena terdorong untuk menuju daerah dengan tekanan yang lebih rendah (gambar $"
%ambar $. Pergerakan air baah permukaan menuju daerah dengan bertekanan rendah (Hamblin & 'hrisansen, ))*". Penyaluran alami dan artfsial Penyaluran alami bagi air tanah adalah melalui sungai, danau dan raa!raa yang merupakan jalinan utama antara reservoir air tanah dan bagian lain dari sistem hidrologi. Bila penyalurannya dak berasal dari air tanah maka sungai!sungai akan mengalami kekeringan selama paruh aktu tertentu dalam satu tahun. Penyaluran arfsial merupakan hasil dari pengambilan air melalui sumur (ells" yang dapat dilakukan dengan cara menggali atau mengebor sumur hingga zona jenuh. Banyaknya sumur bor ternyata telah mampu mengubah sistem hidrologi, misalnya adalah turunnya permukaan air tanah. 1 Penyaluran Alami Beberapa kondisi geologi telah memberikan penyaluran alami dalam bentuk rembesan (seeps" dan mata air (springs". +ika lapisan permeabel berselingan dengan lapisan impermeabel, maka air tanah dipaksa mengalir secara lateral menuju singkapan lapisan permeabel (gambar .". -ondisi demikian biasa ditemukan pada mesa dan plateau dimana batupasir permeabel berselingan dengan serpih impermeabel. Penjajaran mata air (spring line" biasanya ditandai dengan penjajaran pepohonan. ata air lainnya didapatkan karena migrasi sepanjang columnar joint dan vesicular pada basalt/ muncul sepanjang sisi sungai, misalnya 0hausand #prings di 1daho yang muncul di sisi#nake 2iver3alley/ 2iver3alley/ dan muncul disepanjang sesar.
(4"
(B"
('"
(5"
%ambar . ata air terbentuk pada berbagai kondisi geologi. (4" +alur mata air berkembang sepanjang dinding lembah. Biasanya ditandai oleh pertumbuhan vegetasi yang dak biasanya. (B" ata air terbentuk sepanjang lereng lembah dimana cavernous limestone memberikan aliran air baha tanah ke permukaan. ('" 4ir permukaan berasal dari rembesan melalui vasikuler dan rekahan dari basalt. (5" #esar menggeser perlapisan batuan. +ajaran mata air merupakan hasil air baah tanah yang naik sepanjang sesar (Hamblin & 'hrisansen, ))*". 2ingkasnya, mata air terbentuk karena permukaan air tanah terpotong oleh permukaan tanah atau air tanah merembes keluar ke permukaan sepanjang rekahan dan sesar. 6mumnya mata air terjadi sepanjang dinding lembah (valley alls" dikarenakan sungai telah mengerosi lembah hingga bagian baah kedudukan permukaan air tanah regional. 2 Sumur Bandingkanlah sumur gali dan sumur pemboran7 4ir mengalir dari rongga pori menuju sumur mengisi kedudukan permukaan air tanah dan selanjutnya keka air dipompa keluar, maka permukaan air tanah mengalami penurunan (dran don" disekitar sumur dalam bentuk kerucut (cone" sehingga sering disebut sebagai kerucut depresi (cone o8 depression". +ika air turun dengan cepat maka akan segera terisi kembali, kerucut depresi terus tumbuh hingga pada akhirnya sumur menjadi kering. -erucut depresi disekitar sumur besar yang digunakan untuk kebutuhan rumah tangga dan pabrik industri dapat mencapai ratusan meter diameter. #emua sumur yang berada dalam kerucut depresi akan terpengaruh. Hal ini akan dapat memicu pertengkaran di kalangan masyarakat. 6ntuk itulah, simulasi model komputer berdasarkan data permeabilitas, arah pengaliran dan kedudukan air tanah seharusnya sudah dapat memperkirakan jumlah air yang keluar berdasarkan periode aktu tertentu (%ambar *"
%ambar *. -erucut depresi pada permukaan air tanah terbentuk bila air mengalami penurunan yang lebih cepat dari pulihnya permukaan air tanah (Hamblin & 'hrisansen, ))*". 3. Air Aresis (aresian waer) 4ir tanah pada lapisan permeabel yang tertekan diantara lapisan impermeabel mengalami tekanan sehingga bila dilakukan pemboran, maka air akan keluar sendiri tanpa bantuan pompa (%ambar 9.:.". -ondisi geologi yang diperlukan untuk menjadi sumur artesis adalah sebagai berikut; .
#ikuen batuan harus mengandung lapisan permeabel dan lapisan impermeabel. #ikuen ini biasa terjadi pada kondisi alamiah sebagai
perselingan antara serpih dan batupasir.
.
Pada daerah nggian, batuan harus memiliki kedudukan perlapisan yang miring dan tersingkap sehingga air dapat masuk kedalam a=ui8er.
$.
Precipitasi yang cukup dan pengaliran permukaan harus terjadi pada daerah yang tersingkap sehingga a=ui8er terus terisi.
%ambar :. -ondisi geologi yang diperlukan untuk sistem artesis melipu; (" lapisan permeabel (a=ui8er" diantara lapisan impermeabel, (>" batuan yang miring sehingga a=ui8er dapat menerima infltrasi dari air permukaan, ($" infltrasi air yang memadai mengisi a=ui8er akan membentuk tekanan hidrostak. #umur akan menjadi sumur artesian bila posisi bagian atas sumur berada dibaah permukaan tekanan artesis (Hamblin & 'hrisansen, ))*". 4ir yang tertekan didalam a=ui8er dapat keluar seper air yang keluar dari pipa dikarenakan tekanan hidrostak mampu mendorong nya sehingga rekahan atau pipa yang memotong lapisan dapat menjadi media keluarnya air menjadi mata air artesis atau sumur yang airnya mengalir sendiri (?oing ells".
4rtesian!pressure sur8ace adalah permukaan yang merupakan batas kemampuan air artesis untuk naik ke atas (artesian ater". Permukaan ini dari daerah tangkapan (recharge area" akan miring mengiku kelerengan. Bila kita melakukan pemboran pada a=ui8er tertekan maka air akan naik dengan sendirinya. Bila permukaan sumur berada diatas artesian pressure sur8ace, maka air dak bisa mengalir ke permukaan, namun bila permukaan berada dibaah artesian pressure sur8ace, maka air akan mengalir sendiri ke permukaan. 4. Maa air panas (hermal springs) dan geysers ani8estasi menakjubkan dari air tanah adalah 8enomena mata air panas (thermal spring" atau geyser dimana air dan uap tersembur ke udara. @enomena ini hasil dari pemanasan air tanah karena akftas magmak ak8. 'ontoh daerah yang sangat terkenal karena 8enomena ini adalahAellostoneaonal Park, di 4merika #erikat. -ondisi pembentukan geyser yaitu ; . 0ubuh batuan yang panas harus dekat dengan permukaan. >. #istem rekahan dak beraturan hadir dan menerus kebaah dari permukaan. $. Pasokan air tanah yang rela8 konstan dan besar harus selalu ada. #emburan geyser terjadi keka air tanah mengalami tekanan dalam rekahan, gua!gua atau lapisan batuan yang porous hingga mencapai k kris kesembangan tekanan!temperatur. 0emperatur meningkat akan mengubah air menjadi uap. -arena itu air pada bagian baah akan tertekan lebih kuat dari air yang berada di permukaan dan air akan panas sekali hingga uap akan tersembur ke udara. #etelah tekanan mengalami pelepasan, maka gua!gua akan terisi kembali dan preses semula akan berulang kembali (%ambar C"
(4" (B" %ambar C Pembantukan geyser. (4" perkolasi air baah tanah turun memasuki jaringan bukaan interkoneksi kemudian mengalami pemanasan oleh batuan beku panas (hot igneous rocks". (B" aiknya temperatur hingga diatas k didih atau berkurangnya tekanan akan menyebabkan air terubah menjadi uap yang dengan cepat akan mendorongnya ke permukaan sehingga menghasilkan erupsi geyser. (Hamblin & 'hrisansen, ))*". 4ir panas yang naik keatas melalui batuan samping yang dilaluinya tanpa kehilangan banyak panas sehingga naik ke permukaan sebagai mata air panas yang kadangkala hingga temperatur mendidih. 4ir ini biasanya membaa material kimia asal batuan yang dilaluinya. 5. nergi ge!ermal Dnergi panas dari air tanah atau energi geotermal saat ini banyak diman8aatkan sebagai salah satu sumber energi. #ebagai contoh, 1slandia telah meman8aatkan energi ini dengan sukses sejak )>9. #umur yang dibor di daerah geotermal akan mengambil air dan uap yang disalurkan menuju tangki penampung dan kemudian dialirkan ke rumah!rumah dan gedung pemerintah untuk keperluan pemanas dan air panas. Biaya yang diperlukan untuk pemanasan langsung ini sebesar :EF dari biaya bila menggunakan pemanas berenergi minyak bumi dan sekitar C*F dari harga metode pemanas listrik yang termurah. 6ap dari energi geotermal juga diman8aatkan untuk pembangkit tenaga listrik. Hanya saja masalah korosi muncul karena airnya mengandung asam dan sejumlah garam terlarut karenanya muncul biaya nggi pada peraatan sistem pemipaan.
Erosi air tanah
4ir tanahjuga bisa menyebabkan erosi yang biasanya terkait dengan proses pelarutan terutama pada batugamping. aterial terlarut akan dibaa dan akan diendapkan pada tempat lain, misalkan pada ronggaporibatuan. Drosi air tanah dimulai sejak perkolasi air tanah melalui rekahan, sesar dan bidang perlapisan batuan dan melarutkan batuan yang mudah larut. 2ekahan yang membesar akan membentuk jarian gua! gua baah tanah yang dapat mencapai beberapa kilometer. Bila gua!guan semakin besar maka suatu keka akan terjadi keruntuhan atap (roo8 collapse" dan terbentuklah depresi yang mirip kaah yang disebut sebagai sinkhole. 4kvitas pelarutan yang berjalan terus akan membesarkan sinkhole dan menjadi lembah pelarutan yang pada akhirnya akan mengerosi seluruh batuan yang mudah larut (%ambar 9" 0opograf karst adalah bentangalam yang khas hasil dari erosi air tanah. #istem pengalirannya unik karena di beberapa tempat ditemukan sungai, namun kemudian hilang dan masuk kedalam sinkholes menjadi disappearing stream. 4ir mengalir melalui jaringan gua!guan membentuk sungai baah tanah (underground stream". ata air seringkali dijumpai karena munculnya air tanah ke permukaan.
(4" Pada tahap aal, air merembes melalui rekahan dan bidang perlapisan batugamping. 4ir merembes turun ke permukaan air tanah kemudian bergerak menuju sungai permukaan.
(B" -eka sungai mengerosi dasar lembah lebih dalam maka terjadi penurunan permukaan air tanah. 4ir dalam kanal baah tanah maka akan membentuk jalur baru. +alur lama yang merupakan kanal baah tanah terus mengalami pembesaran dan akhirnya runtuh membentuk sinkholes atau terisi oleh runtuhan jatuhan atau endapan gua (Hamblin & 'hrisansen, ))*". %ambar 9 Dvolusi sistem gua (modifkasi dari underground orlds. Planet earth series. 0ime! op.cit. Hamblin & 'hrisansen, ))*"
Tinggi muka air (stage height, gauge height) sungai adalah elevasi permukaan air (water level) pada suatu penampang melintang sungai terhadap suatu titik tetap yang elevasinya telah diketahui. Tinggi muka air
biasanya dinyatakan dalam satuan meter (m) atau centimeter (cm). Fluktuasi permukaan air sungai menunjukkan adanya perubahan kecepatan aliran dan debitnya. Pengukuran tinggi muka air merupakan langkah awal dalam pengumpulan data aliran sungai sebagai data dasar hidrologi. Data tinggi muka air dapat digunakan secara langsung untuk berbagai keperluan pembangunan, misalnya saja untuk perhitungan pengisian air pada waduk, menentukan perubahan kedalaman aliran dari waktu ke waktu untuk keperluan transportasi air, perencanaan pembangunan isik di daerah dataran banjir dan untuk keperluan lainnya. !ntuk keperluan analisa hidrologi, data tinggi muka air digunakan sebagai dasar perhitungan debit setelah dibuat hubungan antara tinggi muka air dan debit hasil pengukuran debit yang dilakukan secara berkala, yang mencakup pengukuran debit pada muka air rendah sampai tinggi. Dengan demikian ketelitian dalam perhitungan data debit juga tergantung daripada ketelitian pengukuran tinggi muka air. Pengukuran tinggi muka air dapat dilaksanakan dengan cara manual menggunakan alat duga air biasa (non recording gauges) dan atau cara otomatis menggunakan alat duga air otomatik (recording gauges) yang dipasang pada suatu pos duga air sungai. !ntuk keperluan pendataan aliran sungai yang memerlukan waktu dengan periode panjang, maka pengukuran tinggi muka air dari suatu pos duga air harus menggunakan alat duga air otomatik.
"ambar #ketsa Pengukuran Datum Tinggi $uka %ir Prinsip & #ebuah pelampung diikat pada kabel alat perekam, dibagian ujung lainnya diikat pemberat. Pelampung diletakkan pada sebuah sumur dan pelampung akan mengikuti perubahan tinggi muka air. Pergerakan vertikal ini kemudian ditranser menjadi pergerakan horisontal pena tulis alat tersebut. Pena tulis kemudian merekam pergerakan ini pada kertas perekam berupa kurva pasang sur ut.
"ambar %lat ukur Tinggi $uka %ir 'tomatis euntungan &
Dapat diperoleh sebuah "ambar yang akurat, karena skala vertikal dan horiontal dapat diatur.
Dapat diperoleh rekaman yang tak terputus sampai maksimum * bulan.
Dapat merekam tinggi muka air maksimum tertinggi dan terendah kedalam kertas.
erugian&
Diperlukan bangunan yang cukup mahal untuk alat perekam dan sumur pelampung.
edalaman sumur pelampung harus cukup dalam sehingga dapat mencakup tinggi muka air yang terendah.
%plikasi& +ika dipasang permanen pada daerah pasang surut maupun daerah tanpa pengaruh pasang surut, %lat ukur dapat digunakan untuk mengukur pergerakan vertikal pasang surut untuk keperluan analisa pasang surut dan perhitungan $#. P-"!!/% T0""0 $!% %0/ 1%/% $%!% Pengukuran tinggi muka air cara manual dilaksanakan dengan membaca elevasi permukaan air yang tertera pada alat duga air biasa yaitu alat duga air yang tidak dengan sendirinya dapat bekerja secara otomatis dalam mencatat luktuasi muka air berdasarkan ungsi waktu. Pengukurannya dilakukan oleh seorang pengamat secara teratur setiap harinya, minimal dilakukan tiga kali setiap harinya yaitu jam 23.22 pagi, jam 45.22 siang dan 43.22 sore hari waktu setempat, apabila diperlukan rekuensi pengukurannya dapat ditambah, terutama selama terjadi banjir agar data muka airnya lebih lengkap. 6anyaknya pengukuran tinggi muka air setiap harinya tergantung dari banyaknya aktor, antara lain &
4.
besarnya luktuasi muka air7
5.
tersedianya dana untuk honor pengamat, dan
8.
ketelitian yang diinginkan.
Pengamat secara teratur harus melaporkan datanya kepada instansi hidrologi yang berwenang. Pelaporan harian dapat dilaksanakan menggunakan telepon atau teletype, apabila datanya sangat segera diperlukan. Pelaporan bulanan atau mingguan, data muka air dapat dikirim melalui kantor pos terdekat atau diambil setiap tiga bulan sekali oleh petugas.
"ambar #ta "auge Tinggi muka air setiap jam diamati secara manual oleh operator (pencatat) dan dicatat pada suatu ormulir pengamatan pasang surut. Pada palem dilukis tanda9tanda skala bacaan. Pencatat akan menuliskan kedudukan tinggi muka air laut relati terhadap palem pada jam9jam tertentu sesuai dengan skala bacaan yang tertulis pada palem. $uka air laut yang relati tidak tenang membatasi kemampuan pencatatan dalam menaksir bacaan skala. :alaupun demikian, cara ini cukup eekti untuk memperoleh data pasang surut dengan ketelitian hingga sekitar 5,; cm. Tinggi palem disesuaikan dengan karakter tunggang air pada wilayah perairan yang diamati pola pasang surutnya, yang biasanya sekitar * hingga < meter. Pengukuran tinggi muka air cara manual dengan menggunakan alat duga air biasa mempunyai beberapa kelebihan, antara lain &
4.
mudah dalam memasang peralatannya, dan
5.
biaya untuk pemasangan, operasi dan pemeliharaannya lebih murah dibanding pengukuran tinggi muka air cara otomatik.
Disamping itu, pengukuran tinggi muka air cara manual dengan menggunakan alat duga air biasa juga mempunyai beberapa kelemahan, antara lain kebenaran data tergantung daripada pengamat (kesalahan pembacaan, pencatatan atau juga pemalsuan data mempunyai kemungkinan lebih besar).
