METODE PENENTUAN GEOMETRI

AKUIFER & POTENSI AIRTANAH

Eksplorasi & Pengelolaan Airtanah

Herry Riswandi, ST, MT

Faktor-faktor Pembentukkan Akuifer

dan Potensi Airtanah

Dinamika proses pembentukkan akuifer dan karakteristik airtanah dipengaruhi oleh:

1. Genesis yang menunjukkan kronologi geomorfologi masa

lampau yng mempengauhi pembentukan bentang lahan

2. Lingkungan pengendapan tempat batuan dasar terendapkan

3. Komposisi mineral penyusun akuifer

4. Proses dan polapergerakkan airtanah di dalam akuifer

5. Lamanya airtanah tinggal dalam akuifer atau terjebak pada

suatu lapisan batuan (stratigrafi) penyusun akuifer)

Penentuan Geometri Cekungan Akuifer

Geometri Cekungan Akuifer, dengan cara:

1. Penentuan batas lateral cekungan

airtanah berikut tipenya; dan

2. Penentuan batas vertikal bagian atas dan

bagian bawah cekungan airtanah.

Konfigurasi Sistem Akuifer

Konfigurasi sistem akuifer ditentukan dengan prosedur:

1. Penentuan sebaran lateral akuifer dan nonakuifer disajikan

dalam suatu bentuk peta tematik.

2. Penentuan sebaran vertikal akuifer dan nonakuifer yang

mempunyai karakteristik hidraulika yang relatif sama, seperti

muka airtanah, yang dikelompokan dalam satu sistem

(akuifer dan nonakuifer), dengan cara:

1. Membuat penampang hidrogeologi

2. Menentukan kedalaman bagian atas sistem akuifer

3. Menentukan kedalaman bagian bawah sistem akuifer

3. Penentuan model konseptual sistem akuifer berdasarkan butir

1 dan 2 di atas untuk memudahkan di dalam perhitungan

neraca air pada cekungan airtanah tersebut.

Penentuan Geometri Cekungan Akuifer

& Konfigurasi Sistem Akuifer

Umumnya digunakan metode pendugaan geolistrik (geo-electric sounding) yang dikorelasikan dengan

beberapa data bor terkait.

Meliputi; tipe akuifer; material penyusun; dan ketebalan akuifer, secara sistematis dapat dianalisis berdasarkan

model hidrostatis akuifer.

Analisis stratigrafi batuan dan tipe akuifer didassarkan pada pendugaan geolistrik yang dilakukan sesuai

dengan jalur dalam peta dasar.

Penentuan Geometri Cekungan Akuifer

& Konfigurasi Sistem Akuifer

Hidrostratigrafi akuifer merupakan salahsatu cara untuk menggambarkan susunan dan sistem pelapisan material

penyusun akuifer bebas, termasuk informasi kondisi dan

keterdapatan airtanah bebas.

Metode analisis yang diterapkan adalah inverse modelling

Data yang diperlukan adalah tahanan jenis (resistivity) yang diinterpretasikan dengan teknik numerikal.

Syarat dapat dilakukannya pendugaan geolistrik apabila morfologi permukaan relatif seragam, akuifer dalam

kondisi homogen, dan arah bentangan elektroda tegak lurus

terhadap arah aliran airtanah bebas.

Penentuan Geometri Cekungan Akuifer

& Konfigurasi Sistem Akuifer

1. Analisis genesis dan pemetaan bentuk lahan (Peta

Topografi, Peta Rupa Bumi, Peta Geologi, Citra landsat

TM Komposit 457)

LERENG

(%)

BEDA TINGGI

(METER) UNIT RELIEF TOPOGRAFI

0 3

3 8

8 15

15 30

30 45

45 65

65

0 5

5 25

25 75

50 200

200 500

500 1000

1000

Datar

Landai/ Berombak

Bergelombang/agak

miring

Miring

Agak Curam

Curam

Sangat Curam

Dataran

Dataran berombak

Kaki lereng

Perbukitan rendah

Perbukitan terkikis agak curam

Pegunungan terkikis lereng curam

Pegunungan terkikis lereng sangat

curam

Penentuan Geometri Cekungan Akuifer

& Konfigurasi Sistem Akuifer

2. Pemetaan Zonasi Airtanah Bebas (DHL)

a. DHL Rendah (< 1200 mmhos/cm) airtanah tawar

b. DHL Sedang (1200 2500 mmhos/cm) airtanah payau

c. DHL Tinggi (2500 4500 mmhos/cm) airtanah asin

d. DHL Sangat Tinggi (> 4500 mmhos/cm) airtanah sangat asin

3. Pemetaan Pola Aliran Airtanah (Kontur airtanah)

a. Groundwater flow pattern (three point problem)

b. Hydraulic head

c. Linier interpolation

d. Flownet

e. Recharge & discharge

Penentuan Geometri Cekungan Akuifer

& Konfigurasi Sistem Akuifer

4. Rekonstruksi Hidrostratigrafi Akuifer

I

V

a

L

C C P P

I Ampere meter P Elektroda Potensial

V Volt meter L Jarak Elektroda Arus

C Elektroda Arus a Jarak Elektroda Ppotensial

Tahanan Jenis Semu ()

= .

Penentuan Geometri Cekungan Akuifer

& Konfigurasi Sistem Akuifer

4. Rekonstruksi Hidrostratigrafi Akuifer

Material Resistivity

(Ohm meter)

Konduktivitas

(Siemen / meter)

Batuan Beku & Metamorf

Granit

Basalt

Slate

Marble

Kuarsite

5 x 103 106

103 106

6 x 102 4 x 107

102 2,5 x 108

102 2 x 108

10-6 2 x 10-4

10-6 10-3

2,5 x 10-8 1,7 x 10-3

4 x 10-9 10-2

5 x 10-9 10-2

Batuan Sedimen

Batuan yang mengandung unsur atau senyawa kimia tertentu

Batuan yang mengandung Tanah & Air

Penentuan Parameter Akuifer

1. Koefisien kelulusan (K) suatu akuifer yang dapat ditentukan berdasarkan:

Uji lapangan melalui uji pompa (pumping test slug test / shallow dug well recovery)

Metode deduktif dilakukan dengan memperhatikan macam, sifat-sifat fisik, dan tekstur utama batuan, yang dibandingkan dengan nilai kelulusan

2. Koefisien Keterusan (T) akuifer yang dapat ditentukan dengan:

Uji lapangan melalui uji pompa (pumping test)

Metode gabungan (deduktif & analisis dengan mengalikan K hasil deduksi dengan ketebalan akuifer

K = ()

/ T = K . D = m/hari

T = Koefisien transmisibilitas

Penentuan Jumlah & Ketersediaan

Airtanah

Paramter:

a. Imbuhan aitanah ke dalam akuifer diperkirakan secara kuantitatif, dengan metode persentase curah hujan

b. Aliran airtanah hukum Darcy

c. Debit optimum setiap sistem akuifer, dengan cara:

Uji pompa, mengetahui debit optimum (Qopt) dan debit jenis (Qs)

Estimasi kuantitatif Qopt areal pada suatu cekungan airtanah pada setiap sistem akuifer:

Penentuan ketebalan (D)

Penentuan koefisien kelulusan (K)

Penentuan debit jenis (Qs)

Penentuan debit optimum (Qopt) sampai kedudukan kritis

d. Penentuan jarak minimum antar sumur

Penentuan Jumlah & Ketersediaan

Airtanah

Kondisi / Formasi Geologi Imbuhan Rf (%)

Vulkanik muda

Vulkanik tua sedimen campuran sedimen muda

Sedimen napal dan indurated rock

Batugamping

30 150

15 25

5

30 50

Persentase imbuhan airtanah dari curah hujan rerata tahunan berdasar kondisi geologi

Besarnya imbuhan pada akuifer dapat dihitung dengan:

RC = P . A . Rf (%)

RC besarnya imbuhan (m3/tahun)

P curah hujan rerata tshunsn (Isohyet atau polygon Thiessen)

A Luas area / tadah hujan (m2) tidak termasuk sawah irigasi

Rf Persentase imbuhan berdasa kondisi geologi

Penentuan Jumlah & Ketersediaan

Airtanah

Perhitungan ketersediaan airtanah (metode statis / dinamis) Jika airtanah dianggap diam, maka dihitung berdasarkan; tebal aquifer, hasil jenis

(spesific yield) menurut komposisi materi penyusun akuifer, dan luas masing-

masing zona potensi airtanah

Ketersediaan airtanah pada akuifer dapat dihitung dengan:

H = A . Da . Sy

H ketersediaan airtanah (m2)

A luas zona potensi airtanah (m2)

Da ketebalan rerata akuifer (m)

Sy hasil jenis (%)

Hasil jenis (Sy) adalah kemampuan suatu akuifer untuk menyimpan dan

memberikan sejumlah air dalam kondisi alami, tergantung sifat fisik batuan

penyusun akuifer (tekstur dan struktur batuan)

Penentuan Jumlah & Ketersediaan

Airtanah

Untuk menjaga keseimbangan antara ketersediaan airtanah bebas dengan jumlah penurapan, maka perlu diketahui volume penurapan aman, yang dihitung

berdasarkan besarnya fluktuasi rerata tahunan.

Hasil aman penurapan airtanah pada akuifer dapat dihitung dengan:

Ha = A . F . Sy

Ha hasil aman penurapan airtanah (m2)

A luas zona potensi airtanah (m2)

F fluktuasi rerata tahunan (m)

Sy hasil jenis (%)

Penentuan Jumlah & Ketersediaan

Airtanah

Airtanah dalam akuifer mengalir dengan kecepatan tertentu (dinamis) Hukum Darcy dapat diaplikasikan menghitung ketersediaan airtanah Ketersediaan airtanah sangat ditentukan oleh besarnya debit aliran airtanah dalam

akuifer

Debit airtanah pada akuifer dapat dihitung dengan:

Q = K . I . A atau Q = T . I . L

Q debit airtanah (m3/hari)

K permeabilitas (m/hari)

I beda kemiringan head dari peta kontur airtanah

A luas penampang kuifer (m2)

T Transmisibilitas = KD (m2/hari)

D tebal akuifer

L lebar penampang akuifer

Penentuan Mutu / Kualitas Airtanah

Penentuan mutu airtanah meliputi:

a. Evaluasi hidrokimia (asal usul, evolusi, proses hdrokimia)

b. Evaluasi bakteriologi

c. Evaluasi peruntukan kelayakan penggunaan

d. Penentuan mutu airtanah didasarkan pada Standar Mutu Kualitas Airtanah Kepmen ESDM No. 1451K/10/MEM/2000

Unsur / Senyawa Maksimum Disarankan

(mg/liter)

Maksimum diperbolehkan

(mg/liter)

Fe

Mn

Cl

NO3

NO2

SO4

pH

TDS

0,1

0,05

200

Nihil

Nihil

200

Nihil

500

0,1

0,5

600

20

0,0

400

7,5

1500

Penentuan Daerah Imbuh dan Lepasan

Airtanah

Dilakukan dengan cara:

1. Menumpangsusunkan (overlay) antara peta muka freatik

dan kedalaman batas atas akuifer

2. Garis perpotongan antara kedua muka airtanah tersebut

adalah garis engsel (hinge line) yang merupakan batas

daerah imbuh dan daerah lepasan

3. Didukung oleh pola hidrostratigrafi akuifer

Penentuan Potensi Airtanah (Kelompok kriteria jumlah)

Tingkat potensi disajikan dalam Peta Potensi Cekungan Airtanah skala 1 : 25.000 atau lebih besar.

Didasarkan atas 2 kelompok kriteria (penilaian jumlah & mutu airtanah);

a. Kelompok Kriteria Jumlah

jumlah airtanah yang dapat dieksploitasi dinilai berdasarkan harga

parameter akuifer dan parameter sumur secara areal (areal values),

meliputi koefisian keterusan (T), debit jenis (Qs), dan debit optimum

(Qopt). Berdasarkan kriteria jumlah :

Besar, jika debit optimum setiap sumur > 10 liter/detik

Sedang, jika debit optimum setiap sumur 2 - 10 liter/detik

Kecil, jika debit optimum setiap sumur < 2 liter/detik

Penentuan Potensi Airtanah (Kelompok kriteria mutu)

b. Kelompok Kriteria Mutu

Kelayakan airtanah untuk keperluan air minum didasarkan atas

kandungan unsur atau senyawa anorganik utama (Fe, Mn, Cl, NO3,

NO2, SO4, pH, TDS), dibedakan 3 kelas;

Baik, jika kandungan unsur atau senyawa anorganik di dalam airtanah di bawah nilai maksimum yang disarankan

Sedang, jika kandungan unsur atau senyawa anorganik di dalam airtanah antara nilai maksimum yang disarankan dan nilai maksimum

yang diperbolehkan

Buruk, jika kandungan unsur atau senyawa anorganik di dalam airtanah melebihi nilai maksimum yang diperbolehkan

Penentuan Potensi Airtanah

Berdasarkan kriteria jumlah dan mutu pada setiap sistem akuifer,

dibedakan menjadi 4 wilayah potensi airtanah:

1. Potensi tinggi, jika setiap sumur yang dibuat (dengan jarak

antarsumur tertentu) menghasilkan Qopt lebih dari 10 liter/detik

dengan mutu air baik.

2. Potensi sedang, jika setiap sumur yang dibuat (dengan jarak

antarsumur tertentu) menghasilkan Qopt lebih dari 2 10 liter/detik

dengan mutu air baik hingga sedang.

3. Potensi rendah, jika setiap sumur yang dibuat (dengan jarak

antarsumur tertentu) menghasilkan Qopt lebih dari 2 liter/detik

dengan mutu air baik hingga sedang.

4. Nihil, jika setiap sumur yang dibuat (dengan jarak antarsumur

tertentu) menghasilkan air dengan mutu air buruk.