RESUME SAINS KEBUMIANGROUNDWATER

Disusun Oleh :

Desi Nurillah(123224029)

PROGRAM STUDI FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS NEGERI SURABAYAGROUNDWATER

Gambar 1. Siklus hidrologi air di bumi, terjadinya air tanah Sumber : . http://plan-daus.blogspot.com/2009/03/hidrologi-sape-conceptual-groundwater.htmlTidak banyak yang menyadari bahwa sebagian besar air yang kita gunakan merupakan air tanah atau yang lebih dikenal dengan groundwater. Groundwater ini memiliki perananan yang sangat penting terutama untuk menjaga keseimbangan dan ketersediaan bahan baku air, baik dalam skala rumah tangga sampai dengan skala industri. Di bumi terdapat kira-kira 1,3-1,4 milyard km3 air : 97,5 % adalah air laut, 1,75 % berbentuk es di gleiser dan es kutub, dan 0,73 % berada di daratan sebagai air sungai, air danau, air tanah dan sebagainya. Hanya 0,001 % berbentuk uap di udara. (Suyono, 2006). Groundwater (air tanah) merupakan air yang bergerak dalam tanah yang terdapat di dalam ruang-ruang antara butir-butir tanah yang membentuk lapisan tanah dan di dalam retak-retak dari batuan. Untuk air yang terdapat di dalam lapisan pembentuk tanah ini disebut sebagai air lapisan. Sedangkan air di dalam retak-retak batuan ini disebut sebagai air celah (fissure water). Namun pembahasan sistem pergerakan air tanah ini lebih di fokuskan mengenai air lapisan, mengingat sistem pergerakan dari air celah tidak diketahui. Adapun sumber alami dari air tanah ini berasal dari curah air hujan dan airan-aliran air permukaan yang meresap kedalam tanah, terutama di wilayah tangkapan air hujan. Sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk ke dalam tanah (infiltrasi). Namun sebagian lagi akan mengisi lekuk-lekuk permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah rendah, masuk ke sungai-sungai dan akhirnya ke laut. Hal ini merupakan sebagian kecil dari sirkulasi air yang terjadi di bumi atau yang sering disebut sebagai siklus hidrologi. Berikut adalah beberapa faktor yang menjadi penyebab adanya groundwater (air tanah) : Gaya gravitasiGaya gravitasi bumi ini menyebabkan air yang berada dipermukaan seperti sungai, danau ataupun air hujan yang menggenag di permukaan tanah akan tertarik menuju pusat bumi. Sehingga air-air di permukaan ini akan mencoba untuk meresap ke dalam tanah yang berada di bawahnya. Batuan di bawah permukaan bumi (bedrock)Batuan di dasar bumi terdiri dari berbagai jenis batuan, seperti batu pasir, granit, dan batu gamping. Bedrock ini memiliki ruang kosong didalamnya dimana air tanah ini terkumpul. Namun bedrock juga dapat menjadi rusak dan retak sehingga timbul adanya ruang-ruang yang dapat digunakan untk menampung air permukaan yang meresap ke dalamnya.KEADAAN AIR TANAH

Gambar 2. Lapisan tanahSumber : http://rinesaa.blogspot.com/2013/11/air-tanah.html

LAPISAN TANAHVolume air yang meresap ke dalam tanah ini bergantung pada jenis lapisan tanahnya, terdapat dua jenis lapisan air tanah yaitu : Lapisan permeable (permeable layer), lapisan permeable ini merupakan lapisan yang dapat dilalui air tanah dengan mudah. Pada lapisan ini, kadar pori tanahnya cukup besar, sehingga dapat melakukan penyerapan air yang cukup besar. Air hujan yang jatuh diatas lapisan permeable akan terus meresap ke bawah sampai berhenti di suatu tempat yang tertahan oleh lapisa kedap air. Contoh : lapisan kerikil, pasir dan kapur. Lapisan impermeable (impermeable layer), lapisan impermeable disini merupakan lapisan yang sulit dilalui oleh air tanah. Pada lapisan ini, kadar pori batuan pembentuk lapisannya kecil, sehigga daya serap air tanahnya juga kecil. Contoh : lapisan lempung, silt dan batuan (rock). Tidak hanya itu, volume dan komposisi dari air tanah yang ada pada setiap lokasi juga berkaitan dengan karakteristik fisika dari batuan-batuan yang ada di bawah permukaan bumi., khususnya porositas dan permeabilitasnya.

POROSITASPorositas ini berasal dari kata pores yang berarti pori-pori. Pori-pori ini menggambarkan ruang di dalam batuan yang selalu terisi oleh fluida, seperti halnya udara, airtawar/asin, minyak/gas bumi. Sehingga dengan demikian, porositas ini merupakan ukuran dari ruang kosong (pore space) pada lapisan batuan di bawah permukaan tanah. Untuk porositas efektif ini dikatakan sebagai perbandingan antara volume pori tanah (void) terhadap volume total tanah, sehingga porositas lapisan tanah ini sangat mempengarui kandungan air tanah. Jadi porositas (n) ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

Dengan :n = tingkat porositas lapisan tanahVv= volume pori (void)V= volume tanah total.Porositas bergantung pada ukuran susunan dari grain (butiran) dan tingkat kerapatan dari retakan (fracture) pada lapisan batuan di bawah permukaan. Fungsi porositas ini digunakan untuk menentukan banyaknya volume air yang dapat diberikan pada batuan (kandungan air yang ada di dalam batuan). selain beberapa hal yang telah disebutkan tadi, faktor-faktor lain yang mempengaruhi nilai porositas suatu lapisan tanah :a. Ukuran (grain size) dan bentuk butir (sphericity)b. Pemadatan (kompaksi)Contohnya saja lempung yang mempunyai tingkat porositas sebesar 80-90 %, namun setelah ditimbun dengan material lain sehingga mengalami pemadatan, porositasnya dapat berkurang menjadi 30-40 %.c. Sementasi Dapat memperkecil tingkat porositas dari lapisan tanahd. Susunan butiranTingkat porositas ini akan semakin tinggi dengan semakin tidak teraturnya batuan pembentuk bagian lapisan tanah. Contoh : pasir dan kerikil yang memiliki tingkat porositas yang tinggi

Gambar a. menunjukkan ruang kosong (pore space) lapisan bagian bawah permukaan yang berkurang seiring dengan berkurangnya ukuran butiran (grain size) Gambar b. menunjukkan variasi porositas batuan dengan pengaturan letak dari butir-butir pembentuk lapisan bagian bawah permukaanGambar 3. Tingkat porositas pada lapisan pembentuk tanahSumber : The Good Earth : Introductory to Earth Science, 2012

Gambar 4. Penurunan tingkat porositas yang disebabkan oleh beberapa factorSumber : The Good Earth : Introductory to Earth Science, 2012Pada gambar diatas, nilai porositasnya mengalami penurunan dari keadaan sedimen asli, pemadatan sedimen sampai penyemenan sedimen padat. Proses perubahan sedimen menjadi batuan tentunya akan mengurangi ruang kosong (pore space) melalui proses pemadatan, yang mana peremasan ini gunanya untuk mendekatkan butir-butiran sedimen pembentuk lapisan bagian bawah permukaan tanah, begitu pula dengan penyemenan dari butiran (grain) ini juga akan mengurangi nilai porositasnya.Tingkat porositas dalam hal ini tingkat porositas efektifnya akan menentukan nilai dari koefisien permeabilitasnya, sehingga antara nilai porositas dan koefisien permeabilitasnya akan saling berhubungan.

Gambar 5. Porositas pada pada batuan dengan tipe kubik dan rhombohedralSumber : http://aldosetiawanep.blogspot.com/2013/07/porositas-reservoir.html

Gambar 5. Porositas batuan berdasarkan keteraturan bentuk batuanSumber : http://rhaydenmazzrhezky.blogspot.com/2014/09/coal-bed-methane-cbm.htmlPERMEABILITASPermeabilitas batuan menunjukkan kemampuan batuan berpori untuk mengalirkan fluida yang melaluinya. Dalam groundwater istilah permeabilitas diartikan sebagai kemampuan dari batuan untuk meloloskan air setelah adanya proses infiltrasi (masuknya air kedalam permukaan tanah). Air tentu akan dapat mengalir dengan mudah melalui batuan yang memiliki banyak ruang kosong (pore spaces) atau patahan pada batuan. Batuan atau sedimen yang memiliki sedikit ruang kosong (pore spaces) juga akan mempunyai tingkat permebilitas yang rendah atau bahkan sama sekali tidak permeabilitas (impermeable).

Gambar 6. Tingkat porositas dan permeabilitas pada beberapa tipe lapisan tanahSumber : http://www.4shared.com/web/preview/doc/i3L-nT2lTingkat porositas dan permeabilitas suatu lapisan tanah ini saling berhubungan, namun tingginya tingkat porositas tidak selalu disertai dengan permeabilitas yang lebi baik. Contohnya seperti pada lempung (clay) dan bahan-bahan lain yang memiliki butiran-butiran halus. Clay dan material-material lain yang sejenis dengan clay ini memiliki porositas yang tinggi, dikarenakan clay ini terbentuk oleh butiran-butiran halus atau disebut dengan fine-grained sehingga ukuran ruang-ruang kosongnya (pore spaces) semakin besar yang pada akhirnya menjadikan nilai porositasnya tinggi. Namun pore spaces dari clay ini seringkali tidak terhubung dan karena itulah aliran air tidak dapat melalui bahan tersebut. Berikut adalah tabel dari tipe-tipe lapisan batuan dengan tingkat porositas dan permeabilitas :Tabel 1. Tipe-tipe lapisan tanah dengan tingkat porositas dan permeabilitas.

Sumber : www.clean-water-for-laymen.com/groundwater-sources.htmlPada tabel diatas untuk bentuk pasir dan kerikil yang seragam, tingkat porositas dan permeabilitasnya sebanding, karena untuk tingkat porositas yang tinggi maka kemampuan batuan untuk mengalirkan air ini juga semakin tinggi. Permeabilitas ini dapat menurun oleh proses yang sama dengan penurunan tingkat porositas seperti : pemadatan dan penyemenan. Proses ini menyebabkan penutupan ruang kosong yang bisa dilalui oleh air. Permukaan lapisan tipis air pada clay dan material lain yang sejenis dapat mengisi pori-pori ruang sehingga menghalangi lewatnya air tanah. inilah alasan mengapa clay ini digunakan untuk mencegah terjadinya rembesan air.

DAFTAR PUSTAKAArdhana, Rika. Air Tanah. http://rinesaa.blogspot.com/2013/11/air-tanah.html [diakses pada 12 Desember 2014].McConnell, David and Steer, David . 2012. The Good Earth : Introductory to Earth Science, Third Edition. Pergamon Press.Suyono. 2006. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta : PT Pradnya Paramita.Firdaus, Muhammad Arsyad. Hidrologi Sape : Conceptual Groundwater Flow; Masa Depan Air Tanah Sape; Sebuah Pendekatan : Deskripsi, Identifikasi, Prediksi, Pengukuran dan Siklus. http://plan-daus.blogspot.com/2009/03/hidrologi-sape-conceptual-groundwater.html [diakses pada 12 Desember 2014)