A. Pengertian Air Tanah
Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah didalam mintakat jenuh (saturation Zone) dengan
tekanan hidrostatis sama atau lebih besar dari tekanan atmosfer.
Kondisi air tanah dipengaruhi oleh iklim, kondisi geologi, geomorfologi
dan penutup lahan serta aktivitas manusia.
Kondisi air tanah dapat diketahui dari kondisi akuifer. Akuifer adalah suatu lapisan batuan atau formasi geologi yang mempunyai struktur yang memungkinkan air untuk masuk dan bergerak melaluinya dalam kondisi normal (Tood, 1980)
Menurut
Suharyadi sebagian air tanah berasal dari air permukaan yang meresap
masuk kedalam tanah dan membentuk suatu siklus hidrologi. Air tanah (ground water)
air yang terdapat pada suatu lapisan batuan yang menyimpan dan
meloloskan air yang disebut akuifer. Air tanah dapat dibedakan kedalam
dua jenis yaitu air tanah bebas dan air tanah dalam. (Bakri, 2003).
Selain
itu dikenal pula air tanah magnetik (Vulkanik) yang mempunyai kedalaman
sekitar 3-5 kilometer, air kosmik yang berasal dari meteorit, serta
fosil atau connate yakni air
yang terperangkap dalam suatu cekungan dimana proses terjadinya
bersamaan dengan proses terjadinya proses sedimenasi yang berlangsung
secara alami dalam waktu pembentukan yang cukup lama. Air tanah
merupakan salah satu komponen dari suatu sistem peredaran air di alam
yang disebut siklus hidrologi.
Siklus hidrologi sendiri adalah suatu proses sikulasi dan perubahan
bentuk dari air dialam yang berlangsung secara terus menerus, baik air
yang berada di laut, di atmosfer maupun yang berada di daratan.
Proses
sirkulasi air di alam dan komponen-komponen yang berpengaruh didalamnya
merupakan suatu proses berjalan secara alami dan berkesinambungan. Uap
air dari permukaan tanah (danau, laut, sungai, kolam) dan transpirasi
tumbuhan akan bergerak naik ke atmosfer oleh proses pendinginan dan
kondensasi menjadi awan dan embun yang kemudian pada kondisi meteorologi
tertentu terjadi proses presipitasi berupa hujan.
Sebagian
air hujan menguap kembali sebelum mencapai permukaan tanah dan sebagian
lainnya tertahan oleh tumbuhan sebagai intersepsi. Air hujan yang jatuh
dipermukaan tanah akan meresap ke dalam tanah/batuan sebagai infiltrasi
dan perkolasi yang kemudian tersimpan sebagai air tanah atau sebagai
aliran bawah permukaan. Oleh berbagai proses geologi tertentu air tanah
atau aliran bawah permukaan tanah tersebut dapat muncul ke permukaan
dalam bentuk rembesan ataupun sebagai mata air.
Sebagian
air hujan yang tidak meresap ke dalam tanah/batuan menjadi air limpasan
yang selanjutnya mengisi danau, sungai, laut dan tubuh air permukaan
lainnya. Sedangkan sebagian air yang berada di dalam tanah pada bagian
atas maupun tubuh air permukaan dan tumbuhan akan menguap kembali
sebagai evapotraspirasi.
Pada
proses sirkulasi air tersebut, volume air tanah di dalam zona
penyimpanan akan selalu berubah, karena terjadinya proses pengikisan
kembali (recharge) dan pengeluaran kembali (discharge).
Pengisian kembali air tanah berasal dari peresapan air hujan, tubuh air
permukaan dan disamping itu dikenal pula pengisian air tanah secara
buatan. Besar volume pengisian kembali akan tergantung pada luasan
daerah pengisian.
Pengeluaran
kembali terjadi apabila air tanah mengalir keluar dari zona penyimpanan
seperti rembesan, mata air, dan pemompaan air tanah. Pemompaan atau
pemanfaatan air tanah untuk berbagai keperluan baik keperluan rumah
tangga, industri, pertanian, perikanan dan lain-lainnya menjadi sangat
penting oleh karena itu pemenuhan kebutuhan dari sumber air permukaan
sifatnya masih relatif terbatas. Namun hingga saat ini air tanah untuk
keperluan rumah tangga masih lebih besar dibanding pemakai air lainnya.
B. Penyebaran Air Tanah
Pada
dasarnya potensi air tanah sangat tergantung dari kondisi geologi
terutama yang berkaitan dengan konfigurasi akuifer, struktur geologi,
geomorfologi dan curah hujan. Dari jenis dan sebaran batuan berikut
struktur geologi dapat diketahui jenis dan sebaran akuifer yang ada
walaupun demikian tidak semua batuan berfungsi sebagai akuifer.
Pada
zona tidak jenuh air berpori-pori terisi oleh air dan sebagian lagi
terisi sebagai air tanah. Air yang terdapat pada zona ini tidak termasuk
dalam klasifikasi air tanah. Sebaliknya pada zona jenuh air semua
pori-pori terisi oleh air dan air yang berada pada zona inilah yang
disebut sebagai air tanah. Batas kedua zona tersebut adalah suatu bidang
yang disebut sebagai muka air tanah (water tabel).
Keterpadatan air tanah pada suatu daerah ditentukan oleh beberapa faktor yaitu iklim/musim (banyak hujan dan evapotraspirasi)
a. Kondisi Penutup Lahan (Land Cover )
b. Kondisi Geomorfologi
c. Kondisi Geologi
d. Aktivitas Manusia
Sebagian
besar air tanah berasal dari air hujan yang meresap masuk kedalam
tanah, air tanah tersebut disebut air meteorik. Selain air meteoric ada
air lain yaitu air JuvenileWater yang dapat diklasifikasikan menurut asalnya yaitu magnetic water, volkanik water yang biasanya panas atau hangat dan mempunyai kandungan sukfur yang tinggi dan cosmic berasal dari ruang angkasa bersama dengan meteorit.
Rejuvenate water adalah air yang berasal dari proses geologi seperti kompaksi, metamorfosa dan sedimenasi ada dua jenis yaitu Metamorf water dan Connate water. Connate water adalah air yang terperangkap dalam endapan sewaktu terjadi proses pengendapan (air biasanya payau sampai asin), (Suyono, 1995).
C. Sifat Batuan Terhadap Air Tanah
Menurut
Krusseman (Bakri, 2003) ditinjau dari sifat dan prilaku batuan terhadap
air tanah terutama sifat fisik, struktur dan tekstur maka batuan dapat
dibedakan kedalam 4 (empat) macam :
a. Akuifer
adalah lapisan batuan yang mempunyai susunan sedemikian rupa sehingga
dapat meyimpan dan mengalirkan air tanah yang cukup berarti seperti batu
pasir, dan batugamping
b. Akuiklud
adalah lapisan batuan yang dapat meyimpan air akan tetapi tidak dapat
mengalirkan air tanah dalam jumlah yang cukup berarti seperti lempung, shale, tuf halus
c. Akuitar
adalah lapisan batuan yang dapat menyimpan air tetapi hanya dapat
mengalirkan air tanah dalam jumlah yang sangat terbatas seperti basal
scoria, serpih, napal, dan batulempung
d. Akuiflug
adalah lapisan batuan yang tidak dapat menyimpan dan mengalirkan air
tanah seperti batuan beku dan batuan metamorf dan kalaupun ada air pada
lapisan batuan tersebut hanya terdapat pada kekar atau rekahan batuan
saja.
Apabila ditinjau dari sifat dan stratigrafi batuan di alam maka lapisan akuifer dapat dibedakan, antara lain :
a. Unconfined akuifer
(Akuifer bebas) adalah suatu akuifer dimana muka air tanah merupakan
bidang batas sebelah atas dari zona jenuh air. Air tanah yang terdapat
pada lapisan akuifer ini disebut air tanah tidak tertekan dimana muka
air tanahnya disebut muka air tanah pheartik
b. Confined akuifer
(akuifer tertekan) adalah suatu akuifer dimana air tanahnya terletak
dibawah lapisan kedap air dan mempunyai tekanan lebih besar dari pada
tekanan atmosfer. Air tanah ini dibatasi oleh lapisan kedap air pada
bagian atas maupun bagian bawahnya. Muka air tanah artesis oleh karena
dilakukan pemboran maka muka air tanah akan bergerak naik ke atas
mendekati permukaan tanah atau memancar sampai pada keadaan tertentu.
c. Leakage akuifer
(semi confined akuifer) adalah suatu lapisan akuifer dimana air
tanahnya terletak pada suatu lapisan yang bersifat setengah kedap air
dan posisi batuan akuifernya terletak antara akuifer bebas dan akuifer
tertekan
d. Ferced aquifer
(akuifer menggantung) adalah akuifer dimana massa air tanahnya terpisah
dari air tanah induk oleh lapisan yang relatife kedap air yang tidak
begitu luas dan terletak pada zona tidak jenuh air.
D. Karakteristik Air Tanah
Sifat
dan karakteristik akuifer memegang peranan penting dalam hal
keterpadatan serta dalam upaya untuk memanfaatkan sumberdaya air tanah
tersebut . sifat dan karakteristik akuifer sebagai berikut:
1. Porositas
Porositas
merupakan semua lubang yang tidak terbatas ukurannya pada suatu massa
batuan yang kemungkinannya bisa terisi oleh air. Besaran porositas
dinyatakan sebagai rasio atau perbandingan antara seluruh lubang
(pori-pori batuan) dengan isi total batuan dalam persen. Kapasitas
lapisan pembawa air untuk menyimpan air tanah ditentukan oleh porositas
batuannya. Sedangkan besarnya pori-pori batuan tergantung dari ukuran
bentuk dan susunan fragmen batuan serta tingkat pelarutan maupun retakan
batuan.
2. Konduktifitas Hidrolik
Konduktifitas
Hidrolik disebut juga sebagai permeabilitas (K=T/D) adalah besarnya
aliran air yang dapat disalurkan melewati satu satuan penampang akuifer
tegak lurus terhadap arah aliran air dalam satu satuan landaian
hidrolika. Dalam ilmu teknik terapan permeabilitas adalah merupakan unit
kecepatan dari kemampuan lapisan batuan untuk meloloskan air. Dengan
kata lain bahwa permeabilitas adalah parameter hidrolika yang menyatakan
ukuran jumlah air yang dapat diteruskan oleh media porous persatuan
luas penampang. Konduktivitas hidrolika dipengaruhi oleh porositas,
ukuran butir dan distribusinya. Satuannya dinyatakan dalam cm3/detik atau m3/hari.
3. Koefisien keterusan (Transmisivity = T)
Transmisivity
adalah banyak air yang dapat mengalir melalui suatu lubang vertikal
akuifernya dan selebar satu unit panjang dengan landaian hidrolika satu
unit dimana satuannya adalah m2/jam atau m2/hari. Secara
matematis dirumuskan sebagai berikut T = K. D. pemompaan air tanah dari
akuifer yang mempunyai nilai T besar menyebabkan sifat depresi air
tanah dangkal tetapi rediusnya luas sedangkan sebaliknya apabila T kecil
maka depresi air tanah relative lebih dalam namun radiusnya sempit.
4. Koofisien Daya Simpan Air (storativity = S = Qs/A.D)
Storativity
adalah volum air yang dapat disimpan atau dapat dilepaskan oleh suatu
akuifer setiap satu satuan luas akuifer pada satu satuan perubahan
kedudukan muka air tanah atau bidang piezometrik. Nilai kisaran
Storativity antara 10-5 10-3. nilai S pada akuifer bebas berbeda dengan nilai pada akuifer tertekan sedangkan pada leakage aquifer tidak mempunyai dimensi. Pada akuifer bebas batasan hasil jenis (Specific yield) sama dengan koefisien simpanan.
5. Hasil Jenis
Hasil jenis merupakan koefisien daya simpan air pada akuifer bebas yang mempunyai nilai berkisar anatara 10-1 sampai dengan 10-2 dirumuskan sebagai :
a = Sy + Sr
Dimana a = Porositas
Sy = Spesific yield
Sr = Specific retention
6. Ketebalan Akuifer
Ketebalan
akuifer merupakan jarak tegak lurus antara bidang yang menjadi batas
atas dan bawah dari suatu lapisan batuan yang mengandung air tanah.
Ketebalan akuifer dapat ditentukan dari berbagai pengamatan geologi
serta penelitian geofisika atau dengan kegiatan pengeboran.
E. Sifat Listrik Batuan
Aliran
konduksi arus listrik didalam batuan/mineral digolongkan atas tiga
macam yaitu konduksi dielektrik, konduksi elektrolik dan konduksi
elektronik. Konduksi dielektrik terjadi jika batuan/mineral bersifat
dielektrik terhadap aliran arus listrik (terjadi polarisasi muatan saat
bahan dialiri listrik). Konduksi elektrolik terjadi jika batuan/mineral
bersifat porous dan pori-pori tersebut terisi cairan-cairan elektrolik.
Pada kondisi ini arus listrik dibawa oleh ion-ion elektronik terjadi
jika batuan/mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus
listrik dialirikan dalam batuan/mineral oleh elektron bebas (Semester
Break, 2003).
Berdasarkan harga resistiviti listriknya batuan/mineral digolongkan menjadi tiga yaitu :
Konduktor baik : 10-6 < p < Ώ m
Konduktor buruk : 1 < p < 107 Ώ m
Isolator : p > 107 Ώ m
F. Metode Geolistrik
Dalam
eksplorasi geofisika, metode geolistrik tahanan jenis merupakan metode
geolistrik yang mempelajari sifat resistivitas (tahanan jenis) listrik
dari lapisan batuan didalam bumi. Sebetulnya terdapat banyak metode
eksplorasi geofisika yang menggunakan sifat tahanan sebagai media/alat
untuk mempelajari keadaan geologi bawah permukaan.
Dalam metode –metode geolistrik tahanan jenis dapat dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu:
1. Metode Resistivitas Mapping
Metode
ini merupakan metode resistivitas yang bertujuan untuk mempelajari
variasi tahanan jenis lapisan bawah permukaan secara horizontal, oleh
karena itu pada metode ini dipergunakan konfigurasi elektroda yang sama
untuk semua titik pengamatan bumi. Setelah itu baru dibuat kontur
isoresistivitasnya.
2. Metode Resistivitas Sounding (drilling)
Metode ini juga biasa dikenal sebagai Resistivitas Drilling, Resistivitas Probing dan
lain-lain. Hal ini terjadi karena pada metode ini bertujuan untuk
mempelajari variasi resistivitas batuan dibawah permukaan bumi secara
vertical.
Pada metode ini, pengukuran pada suatu titik sounding
dilakukan dengan jalan mengubah-ubah jarak elektroda. Perubahan jarak
elektroda ini tidak dilakukan secara sembarangan, tetapi mulai dari
jarak elektroda kecil kemudian membesar secara grundal. Jarak elektroda
ini sebanding dengan kedalamn lapisan batuan yang dapat diselidiki. Pada
pengukuran sebenarnya, pembesaran jarak elektroda mungkin dilakukan
jika mempunyai suatu alat geolistrik yang memadai. Dalam hal ini alat
geolistrik tersebut harus dapat menghasilkan arus listrik yang cukup
besar atau alat tersebut harus cukup sensitif dalam mendeteksi benda
potensial yang kecil sekali. Oleh karena itu, alat geolistrik yang baik
adalah alat yang dapat menghasilkan arus listrik cukup besar dan
mempunyai sensitifitas yang cukup tinggi.
Pengukuran
dengan menggunakan metode resistivitas (geolistrik) bertujuan untuk
memperoleh struktur resistivitas bumi. Struktur resistivitas bumi adalah
variasi harga resistivitas terhadap dari permukaan tanah (Awaluddin,
2004).
a. Pendekatan model pelapisan bumi
Bumi dapat dianggap terdiri dari beberapa lapisan sejajar (horizontal layering) yang
bersifat homogen isotropik untuk setiap lapisannya. Setiap lapisan
(strata) mempunyai nilai resistivitas (p-Ώm) dan ketebalan (d-meter)
tertentu. Struktur resistivitas dapat dikaitkan terhadap strukrtur
geologi melalui suatu korelasi.
Struktur
geologi memberikan gambaran terhadap arah dan susunan serta jenis
lapisan batuan. Korelasi antara struktur resistivitas terhadap struktur
geologi membutuhkan informasi geologi pada daerah survey. Korelasi
tersebut akan menghasilkan suatu pengelompokan harga resistivitas
terhadap masing-masing lapisan batuan serta bentuk strukturnya.
Jadi
struktur resistivitas memberikan kontribusi terhadap struktur geologi
di suatu daerah secara lebih rinci, hal ini sangat bermanfaat jika
informasi/data geologi dari daerah survei sangat minim.
b. Akuisasi data di lapangan
Kualitas
hasil penyelidikan metode geolistrik sangat bergantung terhadap
keakuratan dan kebenaran data lapangan yang diambil melalui suatu
pengukuran dengan menggunakan peralatan tertentu. Keakuratan dan
kebenaran data resistivitas adalah pencerminan terhadap besarnya
simpanan dari nilai resistivitas semu yang diukur terhadap kondisi dan
bentuk pelapisan bumi sebenarnya.
c. Penerapan metode geolistrik
Keberhasilan
penerapan metode ini bergantung kepada besarnya kontras resistivitas
dari sistem yang akan dipelajari atau dengan kata lain berapa besar
variasi resistivitas yang akan diukur dari obyek atau tujuan
pekerjaannya. Penerapan utama terhadap metode resistivitas yang telah
berhasil :
1) Untuk memperoleh struktur geologi
2) Eksplorasi air tanah
3) Pendugaan Reservior panas bumi
Secara
teoritis setiap batuan memiliki daya hantar listrik dan harga tahanan
jenis masing-masing. Batuan yang sama belum tentu mempunyai nilai
tahanan jenis yang sama. Sebaliknya harga tahanan jenis sama bisa
dimiliki oleh batuan-batuan berbeda. Faktor-faktor yang berpengaruh
antara lain: komposisi litologi, kondisi batuan, komposisi mineral yang
dikandung, kandungan benda cair dan faktor eksternal lainnya. (Soenarto,
2003).
Beberapa aspek berpengaruh terhadap nilai tahanan jenis suatu batuan bisa sebagai berikut :
- Batuan sedimen yang bersifat lepas mempunyai nilai tahanan jenis lebih rendah bila dibanding dengan batuan sedimen padu dan kompak
- Batuan beku dan batuan metamorf mempunyai nilai tahanan jenis yang tergolong tinggi
- Batuan yang basah dan mengandung air, nilai tahanan jenisnya rendah dan semakin lebih rendah lagi bila yang dikandungnya bersifat payau atau asin
- Kandungan logam yang berada di sekitar lokasi pendugaan sangat berpengaruh terhadap nilai tahanan jenis batuan.
- Faktor luar seperti kabel, tiang listrik dan saluran pipa logam dapat mempengaruhi hasil pengukuran di lapangan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar