LABORATORIUM HIDROGEOLOGI DAN HIDROGEOKIMIA TA 4211 SUMBERDAYA AIR TANAH LAPORAN PRAKTIKUM MODUL 04 HAZEN TEST
Oleh : Hartman Mesaroziduhu Zebua Wanggai 12114096 Rabu (16.00 – 18.00)
Asisten : 1. Putri Aprillia
12113023
2. Kevin Satrio Adiguna
12113092
LABORATORIUM HIDROGEOLOGI DAN HIDROGEOKIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2017
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permeabilitas adalah salah satu karakter dimiliki oleh tanah atau batuan dari suatu daerah tertentu, baik di lapangan tambang ataupun kondisi lapangan lainnya. Khususnya untuk pertambangan, permeablitas biasanya menjadi salah satu parameter dalam pertimbangan penentuan lokasi air tanah atau akuifer yang memungkinkan dimana ada air yang dapat dimanfaatkan sebagai media atau peenuhan kebutuhan air di site tambang. Serta pengelompokan jenis air tanah seperti akuifug, akuitard, akuiklud. Begitu juga dengan permeabilitas di dunia perminyakan, bagaimana karakteristik batuan resrvoir oil and gas. Berapa kemampuan batuan reservoir untuk mengalirkan minyak dan gas ke lubang bor yang telah menembus cap rock. Selain untuk menganalisis kemampuan meneruskan fulida sebagai sumberdaya, dalam aspek lingkungan juga dapat digunakan sebagai parameter penyebaran polutan dan pencemaran lewat media tanah atau batuan tersebut. 1.2 Tujuan 1. Mengetahui Konduktivitas Hidraulik dengan mengacu pada butiran dari sampel di laboratorium Tambang ITB 2. Mengetahui kelulusan tanah atau material batuan dalam meluluskan air dengan prinsip tekanan tetap.
1.3 Alat dan Bahan
Nomor
Alat
1.
Sampel Ayak
2.
Shaking Table
3.
4.
Sieve
Timbangan
Gambar
1.4 Langkah Kerja
Langkah kerja pengayakan dengan sieve dan shaking table
Timbal Sampel di dalam kantong
Masukkan sampel ke dalam Sieve dengan bukan paling besar
Urutkan Sieve dari bukaan paling besar ke paling kecil, lalu pasang pada shaking table
Jalankan Shaking Table dengan amplitude, dengan waktu
Setelah di Shaking, Angkat Sieve dengan Shaking Table
Timbang material dari tiap sieve, dan catat beratnya.
BAB II DASAR TEORI Menurut Jamulya dan Suratman Woro Suprodjo (1983) bahwa permeabilitas adalah cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah baik melalui pori makro maupun pori mikro baik ke arah horizontal maupun vertikal. Tanah adalah kumpulan partikel padat dengan rongga yang saling berhubungan. Rongga ini memungkinkan air dapat mengalir di dalam partikel melalui rongga dari satu titik yang lebih tinggi ke titik yang lebih rendah. Sifat tanah yang memungkinkan air melewatinya pada berbagai laju alir tertentu disebut permeabilitas tanah. Sifat ini berasal dari sifat alami granular tanah, meskipun dapat dipengaruhi oleh faktor lain (seperti air terikat di tanah liat). Jadi, tanah yang berbeda akan memiliki permeabilitas yang berbeda.
Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah berbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angka pori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besar dari pada permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempung yang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah (unfissured).
Hukum Darcy menjelaskan tentang kemampuan air mengalir pada rongga-rongga (pori) dalam tanah dan sifat-sifat yang memengaruhinya. Ada dua asumsi utama yang digunakan dalam penetapan hukum Darcy ini. Asumsi pertama menyatakan bahwa aliran fluida/cairan dalam tanah bersifat laminar. Sedangkan asumsi kedua menyatakan bahwa tanah berada dalam keadaan jenuh. Pengujian permeabilitas tanah dilakukan di laboratorium menggunakan metode Constant Head Permeameter dan Variable/Falling Head Permeameter. 1. Constant Head Permeameter Uji ini digunakan untuk tanah yang memiliki butiran kasar dan memiliki koefisien permeabilitas yang tinggi. Rumus : Q = dV/dt k = (Q.L) / (H.A)
Dengan : Q
= Debit (cm3)
k
= Koefisien Permeabilitas (cm/detik)
A
= Luas Penampang (cm2)
dV
= Koefisien Hidrolik (cm3)
dt
= Waktu (detik)
2. Variable/Falling Head Permeameter Uji ini digunakan untuk tanah yang memiliki butiran halus dan memiliki koefisien permeabilitas yang rendah. Rumus : k = 2,303.(a.L / A.L).log (h1/h2)
Dengan : k = Koefisien Permeabilitas (cm/detik) a = Luas Penampang Pipa (cm2) L = Panjang/Tinggi Sampel (cm) A = Luas Penampang Sampel Tanah (cm2) t = Waktu Pengamatan (detik) h1 = Tinggi Head Mula-mula (cm) h2 = Tinggi Head Akhir (cm)
Hukum Darcy menunjukkan bahwa permeabilitas tanah ditentukan oleh koefisien permeabilitasnya. Koefisein permeabilitas tanah bergantung pada berbagai faktor. Setidaknya, ada enam faktor utama yang memengaruhi permeabilitas tanah, yaitu: 1. Viskositas Cairan, yaitu semakin tinggi viskositasnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin kecil. 2. Distribusi Ukuran Pori, yaitu semakin merata distribusi ukuran porinya, koefesien permeabilitasnya cenderung semakin kecil. 3. Distibusi Ukuran Butiran, yaitu semakin merata distribusi ukuran butirannya, koefesien permeabilitasnya cenderung semakin kecil. 4. Rasio Kekosongan (Void Ratio) , yaitu semakin besar rasio kekosongannya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin besar. 5. Kekasaran Partikel Mineral, yaitu semakin kasar partikel mineralnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi. 6. Derajat Kejenuhan Tanah, yaitu semakin jenuh tanahnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas
1. Tekstur tanah Tekstur tanah adalah perbandingan antara pasir, liat, dan debu yang menyusun suatu tanah. Tekstur sangat berppengaruh pada permeabilitas. Apabila teksturnya pasir maka permeabilit as tinggi, karena pasir mempunyai pori-pori makro. Sehingga pergerakan air dan zat-zat tertentu bergerak dengan cepat. 2. Struktur tanah Struktur tanah adalah agregasi butiran primer menjadi butiran sekunder yang dipisahkan oleh bidang belah alami. Tanah yang mempunyai struktur mantap maka permeabilitasnya rendah, karena mempunyai pori-pori yang kecil. Sedangkan tanah yang berstruktur lemah, mempun yai pori besar sehingga permeabilitanya tinggi.(Semakin kekanan semakin rendah) 3. Porositas Permeabilitas tergantung pada ukuran pori-pori yang dipengaruhi oleh ukuran partikel, bentuk partikel, dan struktur tanah. Semakin kecil ukuran partikel, maka semakin rendah permeabilitas. 4. Viskositas cairan Viskositas merupakan kekentalandari suatu cairan. Semakin tinggi viskositas, maka koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin kecil.
5. Gravitasi Gaya gravitasi berpengaruh pada kemampuan tanah untuk mengikat air. Semakin kuat gaya gravitasinya, maka semakin tinggi permeabilitanya.
Faktor-faktor yang di pengaruhi permeabilitas
1. Infiltrasi Infiltrasi kemampuan tanah menghantar partikel. Jika permeabilitas tinggi maka infiltrasi tinggi. 2. Erosi Erosi perpindahan massa tanah,jika permeabilitas tinggi maka erosi rendah 3. Drainase Drainase adalah proses menghilangnya air yang berkelebihan secepat mungkin dari profil tanah. Mudah atau tidaknya r hilang dari tanah menentukan kelas drainase tersebut. Air dapat menghilang dari permukaan tanah melalui peresapan ke dalam tanah. Pada tanah yang berpori makro proses kehilangann airnya cepat, karena air dapat bergerak dengan lancer. Dengan demikian, apabila drainase tinggi, maka permeabilitas juga tinggi. 4. Konduktivitas Konduktivitas ias didapat saat kita menghitung kejenuhan tanah dalam air (s atuan nilai), untuk membuktikan permeabilitas itu cepata atau tidak. Konduktifitas tinggi maka permeabilitas tinggi. 5. Run off Run off merupakan air yang mengalir di atas permukaan tanah. Sehingga, apabila run off t inggi maka permeabilitas rendah. 6. Perkolasi Perkolasi merupakan pergerakan air di dalam tanah. Pada tanah yang kandungan litany tinggi, maka perkolasi rendah. Sehingga, apabila perkolasi rendah maka permeabil itasnya pun rendah.
BAB III DATA PENGOLAHAN
3.1 Data Sieve Number 5+ 5- +20 20- 35+ 35- 60+ 60- +120 120- 230+ -230
Sieve Opening (mm)
Weight 25.7 198.3 116.4 75.6 44.5 14.4 11.9
%weight
%cummulative Retained
%cummulative passing
%cummulative Retained 5.279375514 46.01479047 69.92604766 85.45603944 94.59737058 97.55546426 100
%cummulative passing 94.72062449 53.98520953 30.07395234 14.54396056 5.402629417 2.444535744 0
3.2 Pengolahan Data Sieve Number 5+ 5- +20 20- 35+ 35- 60+ 60- +120 120- 230+ -230
Sieve Opening (mm) 4.05+ 4.05- 0.853+ 0.853- 0.422+ 0.422- 0.251+ 0.251- 0.122+ 0.122- 0.0696+ 0.0696-
Weight 25.7 198.3 116.4 75.6 44.5 14.4 11.9
Total
%weight 5.27937551 40.735415 23.9112572 15.5299918 9.14133114 2.95809367 2.44453574
486.8
Kurva persen kumulatif tertahan 140 120
y = 21.113ln(x) + 86.789
n a h 100 a t r e t
80
f i t a l 60 u m u k 40 %
20 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
sieve opening (mm)
3
3.5
4
4.5
Dengan persamaan diatas, dan y dimasukkan nilai 10, maka sieve opening (sumbu x) adalah 0.0268 Dan nilai D10 = 0.0268 dimasukkan ke dalam rumus :
, dengan asumsi C = 120 karena pasir agak kasar dan gradasi buruk maka K s = 120 x (0.0268)2 K s = 0.0861888 m/s
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN Dengan hasil K = 0.086 Menurut Rentang nilai koefisien permeabilitas menurut Das (1995) tanah yang kita uji adalah berjenis pasir halus s ampai kasar, dan menurut rentang nilai koefisien permeabilitas menurut Modifikasi Bear, tanah yang kita uji adalah tanah kerikil dan pasir tak terkonsolidasi dengan karakteristik pasir bergradasi baik atau pasir dan kerikil. Selain itu, secara umum ada beberapa faktor yang mempengaruhi permeabilitas : a. Tekstur Tekstur sangat mempengaruhi permeabilitas tanah. Hal ini dikarenakan permeabilitas itu adalah melewati tekstur tanah. Misalnya tanah yang bertekstur pasir akan mudah melewatkan air dalam tanah. Hal ini terkait dengan pengaruh tekstur terhadap proporsi bahan koloidal, ruang pori dan luas permukaan adsorptive, yang semakin halus teksturnya akan makin banyak, sehingga makin besar kapasitas simpan airnya, hasilnya berupa peningkatan kadar dan ketersediaan air tanah. b. Struktur Struktur juga mempengaruhi permebilitas. Semakin banyak ruang antar struktur, maka semakin cepat juga permeabilitas dalam tanah tersebut. Misalnya tanah yang berstruktur lempeng akan sulit di tembus oleh air dari pada berstruktur remah. c. Porositas Porositas atau ruang pori adalah rongga antar tanah yang biasanya diisi air atau udara. Pori sangat menentukan sekali dalam permeabilitas tanah, s emakin besar pori dalam tanah tersebut, maka semakin cepat pula permeabilitas tanah tersebut. d. Viskositas Viskositas sama juga dengan kekentalan air, semakin kental air tersebut, maka semakin sulit juga air untuk menembuas tanah tersebut. e. Gravitasi Gaya gravitasi atau gaya tarik bumi juga sangat menentukan permeabilitas tanah, karena permeabilitas adalah gaya yang masuk ke tanah menrut gaya gravitasi.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Permeabilitas atau konduktivitas hidrolik adalah kemampuan suatu material untuk meloloskan fluida, dalam kasus ini adalah air dengan parameter nilai K. Dengan dilakukan test Hanzen, dapat ditentukan nilai koefisien permeabilitas dengan rumus K = C x (D10)2 Dan didapatkan nilai K = 0,086 m/sec dan dapat ditentukan bahwa sampel termasuk ke dalam karakteristik “Pasir bergradasi baik atau pasir dan kerikil” (Modifikasi Bear, 1972) dan “Pasir halus sampai kasar” (Das, 1995).
5.2 Saran
Praktikum permeabilitas ini sangat menarik, namun pada saat praktikum terdapat alat yang rusak sehingga hanya dapat dilakukan uji Hanzen. Untuk kedepannya semoga alat di laboratorium telah diperbaiki sehingga praktikum dapat maksimal
Daftar Pustaka Notosiswoyo, Sudarto dan Iskandar, Irwan. 2015. MODUL PRAKTIKUM TA-3213 SUMBERDAYA AIRTANAH . Bandung: Program Studi Teknik Pertambangan, FTTM-ITB Abdel dan Khasef, Aziz Ismail. 1980. GROUNDWATER ENGINEERING. Bandung: McGRAW-Hill International Editions
Lampiran
