SISTEM ALIRAN AIR TANAH-convertedds.pptx

Materi tentang aliran air tanah

1. SISTIM ALIRAN AIR TANAH

2. SPECIFIC YIELD & SPECIFIC RETENTION Dalam keadaan jenuh, seluruh lubang dan ruang yang ada pada tanah/batuan terisi air. Di alam, tidak seluruh volume air yang terkandung di dalam akuifer tsb dapat memasok air kepada sumur atau mata-air. Tidak seluruh air yang menempati bukaan di dalam batuan dapat dikeluarkan. Meskipun dipompa terus-menerus, sebagian air akan tetap tinggal di dalam pori-pori batuan. •

3. SPECIFIC YIELD Volume air yang dapat dilepaskan dari pori-pori tanah/batuan hanya oleh pengaruh gravitasi disebut specific yield (Sy) atau kapasitas jenis.

4. SPECIFIC RETENTION Volume air yang tetap tertinggal di dalam pori- pori batuan disebut specific retention (Sr) atau simpanan jenis. Dalam hal ini air tsb tertinggal sebagai film pada permukaan pori-pori atau rongga-rongga batuan.

5. Hubungan antara Porositas, Sy, dan Sr n = Sy + Sr Sy = Vd/Vt Sr = Vr/Vt n = porositas Sy = specific yield Sr = specific retention Vd = volume air yang keluar ketika pengeringan Vr = volume air yang tertinggal ketika pengeringan Vt = volume sampel batuan

6. Specific Yield berbagai batuan No. Material Sy ( % ) 1 lempung 1 - 10 2 pasir 10 - 30 3 kerikil 15 - 30 4 pasir dan kerikil 15 - 25 5 batupasir 5 - 15 6 serpih 0, 5 - 5 7 batugamping 0,5 - 5

7. Hydraulic conductivity = Konduktivitas hidrolika Sebutan lain: field coefficient of permeability = koefisien kelulusan = koefisien permeabilitas Merupakan ukuran kuantitatif untuk menyatakan kemampuan tanah/batuan dalam meluluskan air tanah

8. KETERUSAN (TRANSMISSIVITY) Keterusan ( transmissivity = T) adalah kemampuan suatu akuifer dalam meluluskan air. Harga T diperoleh dengan menggunakan rumus : T = K.b. b = ketebalan akuifer K = konduktifitas hidrolika

9. Transmissivity

10. Hydraulic Head

11. Dalam kondisi terdapat kenaikan permukaan air tanah karena adanya gaya kapiler:

12. Hydraulic head & capilary force

13. Total head in an aquifer

14. Ini adalah tekanan air tanah yang ditahan di dalam tanah atau batu, di celah antara partikel ( pori-pori ) Itu di bawah garis freatik , dan diukur dalam pisometer Distribusi tekanan air pori vertikal di akuifer secara umum dapat diasumsikan mendekati hidrostatik

15. Pore water pressure ( tekanan air pori )

16. Ca p ilary ( kapilaritas ) Di zona tak jenuh tekanan pori ditentukan oleh kapilaritas Tekanan air pori dalam kondisi tak jenuh (zona vadose) diukur dengan tensiometer

17. PETA KESAMAAN MUKA AIR TANAH Arah aliran tegak lurus terhadap garis kesamaan muka air tanah

18. Three point problems untuk mengetahui arah aliran airtanah

19. Latihan Dalam su a tu pe r c o b a an d i l a b o ra t orium d i keta h ui b e rat sampel kering = 1000 g Berat sampel dalam keadaan jenuh air = 1081,3 g. Berat air yang dapat dipisahkan dari sampel tanpa pemanasan = 70 g. Berapakah porositas sampel (%) Berapakah specific yield (Sy) Berapakah specific retention (Sr) Catatan : berat satuan (  ) sampel = 2,7 g/cm3 berat satuan (  ) air = 1 g/cm3

20. Latihan Sumur 1 dg total head = 100,40 m, Sumur 2 dg total head = 100,52 m, dan Sumur 3 dg total head = 100,14 m Jarak Sumur 1 – Sumur 2 = 330 m, jarak Sumur 2 – Sumur 3 = 430 m, jarak Sumur 3 – Sumur 1 = 300 m Tentukan arah aliran di daerah tersebut, dan tentukan gradien hidrolikanya.

21. Mengikuti hukum kekekalan massa/ energi Dipengaruhi gaya gravitasi Mengalir dengan kecepatan laminer dan lambat Alirannya mengikuti kontur energi ( head ) dari tinggi ke yang lebih rendah Kecepatan aliran airtanah ditentukan oleh kelulusan media geologi tempat air berada (Konduktivitas hidraulik) ALIRAN AIR TANAH

22. PERCOBAAN DARCY (1856)

23. Hukum Darcy (1856) Hukum a n g g a p a n Darcy ini dengan b a h w a a l ir a n a i r di me n g g u n a k an d a l am ta n ah me n g i k u ti p r i n s i p - p r i n s i p dasa r h i d r a u li k a s i f at laminer Berdasarkan persamaan Darcy, kecepatan aliran air tanah : V = - K dh/dl V : kecepatan aliran air tanah K : permeabilitas tanah/batuan dh/dl : hydraulic gradient

24. Persyaratan agar Persamaan Darcy berlaku: Air tanah harus terdapat di dalam media berpori Media berpori tersebut diasumsikan bersifat homogen, isotropik Homogen: perilaku fisik akifer sama di semua tempat Isotropik : perilaku fisik akifer sama ke segala arah

25. Dimanakah persamaan Darcy tidak valid diterapkan: Pada akifer dengan tipe aliran melalui saluran (karst) Pada akifer dengan tipe aliran melalui antar celah yang tidak rapat

26. dl Q   K dh A   KiA Q K : debit aliran : permeabilitas (kemapuan suatu media (tanah/batuan) untuk meloloskan cairan) dh/dl : gradien hidraulik/landaian hidraulik A : Luas penampang aliran DEBIT ALIRAN AIR TANAH

27. PERMEABILITAS TANAH/BATUAN

28. Satuan Geologi Permeabilitas (m/d) Pasir halus Pasir kasar 1 - 5 20 - 100 Kerikil 100 - 1000 Batu lanau 5 x10 -8 - 5 x 10 -6 Batu pasir 1 x 10 -3 – 1 Basalt (batu dari endapan magma) 0.0003 – 3

29. Steady Flow in an Unconfined Aquifer ( Aliran Stabil dalam Akuifer Tidak Terkekang ) h h A h B Water Table Flow Ground Surface B e d rock L x Q  (  K dh dx ) h   K dh 2 2 dx   2  L K  h 2  h 2    B A 

30. Steady Flow in an Unconfined Aquifer K = 10 -1 cm/sec h A = 6.5 m h B = 4 m x = 150 m Find Q h F low h A h B Water Table Ground Surface Bedrock L x B 2  L Q    K  h 2  h 2  A     2 150    86.4 m / d  6.5 2  4 2    3   7.56 m / d / m

31. Horizontal Flow in Confined Aquifer ( Aliran Horizontal di Akuifer Terkekang ) Pertimbangkan aliran tunak dari kiri ke kanan dalam akuifer terbatas Tentukan nilai head ( tekanan ) akuifer , h ( x ) h ( x )  h A  h B  h A L x Ground surface Bedrock Confined aquifer Q x K x z y h B Confining Layer b h A L Head in the aquifer h ( x )

32. Contoh – Aliran Horizontal L = 1000 m, h A = 100 m, h B = 80 m, K = 20 m/d,  = 0.35 Cari: head, debit spesifik , dan kecepatan rata-rata h ( x )  h A  h B  h A x  100  0.02 x m q   K h B  h A L L   (20 m / d ) 80  100 1000  0.4 m / day v  q   1.14 m / day Ground surface Bedrock Confined aquifer Q x K x z y h B Confining Layer b h A L

33. Penentuan penurunan muka air tanah (M.A.T) pada akuifer tak tertekan untuk aliran laminer (steady flow) pada saat dilakukan pemompaan

34. Penentuan penurunan tinggi kenaikan air (T.K.A) pada akuifer tertekan untuk aliran laminer (steady flow) Sw : penurunan T.K.A di sumur rw adalah Jari-jari sumur hw : penurunan M.A.T R : jari-jari pengaruh k : hydraulic c o ndo c ti v ity / pe r meabilitas tana h / batuan

35. Tugas : Kelompok I : Ada pom bensin yang diperkirakan mencemari s u m u r pe n d u du k . Di kedalaman 10 m dijumpai dasar dari akuifer dengan ketebalan 2 m. Akuifer tersebut mempunyai permeabilitas 10 -4 cm/detik. Pada jarak 100 m dijum p ai s u m u r p en d ud u k d en ga n k e d a l a man a k u if e r ya n g s a m a den g a n di p om b e n s i n . Lokasi sum u r p e nduduk lebih ren d ah 5 m dibanding ketinggian lokasi pom bensin. Bila terjadi pencemaran zat yang lar u t air da ri pom be n sin maka pe n cem a ran t er s ebut a k a n sampai di sumur penduduk dalam waktu berapa jam ? Kelompok II Ada dua sumur penduduk dengan posisi ketinggian sama menyadap akuifer yang sama. M.A.T di sumur satu – 5 m dan M.A.T di sumur dua – 7 m, permeabilitas akuifernya 5.10 -4 cm/det. Bila tidak dilakukan pemompaan dari kedua sumur tersebut, maka berapa debit jenis dari air yang mengalir ke sumur satu dari sumur yang lain bila jarak antara kedua sumur tersebut 100 m ?

36. Kelompok III : Dari suatu akuifer tidak tertekan dipompa dengan debit 2 l/det dipantau oleh 2 sumur yang masing-masing berjarak 5 m dan 10 m dari sumur yang dipompa. Pada sumur pantau yang terdekat terjadi penurunan M.A.T sebesar 3 m sedangkan permeabilitas akuifernya sebesar 3.10 -3 cm/det maka M.A.T dari sumur pantau yang kedua turun berapa meter ? Kelompok IV : Dari suatu akuifer tertekan diketahui tebal akuifernya sebesar 4 m dan mempunyai permeabilitas 2.10 -4 cm/det telah dilakukan pemompaan sebesar 3 l/det. Data sumur mempunyai garis tengah 14 cm serta jari-jari pengaruh pemompaan sejauh 20 m dari pusat sumur. Berapa meter penurunan T.K.A pada sumur yang dipompa ?