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.
Tabel Daftar Nilai Resistivitas Berbagai Jenis Mineral
No | Mineral | Resistivitas ( Ωm) |
1 | Tanah | 1.000-10.000 |
2 | Air Dalam Lapisan Alluvial | 10-30 |
3 | Air Sumber | 50-100 |
4 | Pasi Dan Kerikil Kering | 1.000-10.000 |
5 | Pasir Dan Kerikil Yang Mengandung Air Tawar | 50-500 |
6 | Pasir Dan Kerikil Yang Mengandung Air Asin | 0.5-5 |
7 | Air Laut | 0.2 |
8 | Napal | 20-200 |
9 | Batu Gamping | 300-10.000 |
10 | Batu Pasir Lempung | 50-300 |
11 | Batu Pasir Kuarsa | 300-10.000 |
12 | Tufa Gunung Api | 0.5-5 |
13 | Lava | 100-300 |
14 | Serpih | 300-3.000 |
15 | Geniss, Granit Selingan | 100-1.000 |
16 | Serpih Mengandung Grafit | 0.5-5 |
17 | Granit | 1.000-10.000 |
18 | Air Permukaan | 80-200 |
19 | Air Tanah | 30-100 |
20 | Konglomerat | 100-500 |
21 | Alluvium – Dilivium
| 10-200 100-600 100-1.000 |
22 | Neo-Tersier
| 20-200 50-500 100-500 200-2000 |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar