ANALISIS KONDUKTIVITAS HIDROLIK PADA SUMUR BUATAN DI LEUWIKOPO, DRAMAGA BOGOR
DIMAS TRI KURNIAWAN
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKONOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo, Dramaga Bogor adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2014 Dimas Tri Kurniawan NIM F44100072
ABSTRAK DIMAS TRI KURNIAWAN. Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo, Dramaga Bogor. Dibimbing oleh ROH SANTOSO BUDI WASPODO. Permeabilitas tanah memiliki kontribusi yang cukup besar dalam bidang pertanian, karena nilai permeabilitas tanah menyatakan kemampuan tanah dalam meloloskan air. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis konduktivitas hidrolik di lahan Leuwikopo, menganalisis nilai radius influen ketiga sumur di lahan Leuwikopo, dan menentukan jenis tanah pada lahan Leuwikopo berdasarkan konduktivitas hidroliknya. Penelitian ini dilakukan dengan studi literatur dan observasi lapang, kemudian baru ditentukan nilai konduktivitas hidrolik pada lahan tersebut. Observasi lapang dilakukan dengan memompakan air kedalam sumur di daerah Leuwikopo selama 6 jam. Nilai radius influen untuk ketiga sumur adalah 35.63 m, 41.65 m, 39.5 m. Nilai konduktivitas untuk ketiga sumur (sumur 1, 2, dan 3) di Leuwikopo berturut-turut adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik, dan 7.57x10-5 m/detik. Nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dibandingkan dengan kategori permeabilitas tanah dan disimpulkan permeabilitas tanah untuk lahan Leuwikopo adalah cepat. Tanah dengan konduktivitas hidrolik yang tinggi memiliki daya menahan air yang rendah, dan juga tidak cocok untuk tanaman tanpa irigasi. Kata kunci: konduktivitas hidrolik, Leuwikopo, permeabilitas, sumur buatan
ABSTRACT DIMAS TRI KURNIAWAN. Analysis of Hydraulic Conductivity of Artificial Wells in Leuwikopo, Dramaga, Bogor. Supervised by ROH SANTOSO BUDI WASPODO. Soil permeability was an important factor in soil characteristics, because soil permeability value showed soil's ability to pass water. This research aimed to analyze the hydraulic conductivity in Leuwikopo land, to analyze value of the radius influent of the three wells in Leuwikopo land, and to determine the type of soil based on hydraulic conductivity in Leuwikopo. Research was conducted with literature study and field observation, and calculating the value of hydraulic conductivity at Leuwikopo. Field observations was conducted by pumping water into three wells in the Leuwikopo for 6 hours. Radius influent values for well 1 was 35.63 m, well 2 was 41.65 m, and well 3 was 39.5 m. Hydraulic conductivity values for well 1 was 8.52x10-5 m/sec, well 2 was 7.97x10-5 m/sec, and well 3 was 7.57x105 m/sec. Hydraulic conductivity values then were compared with the soil permeability categories. The result soil permeability in Leuwikopo was categorized as fast. Soil with high hydraulic conductivity had low water-holding capacity, and not suitable for crops without irrigation. Keywords: hydraulic conductivity, Leuwikopo, permeability, artificial well
ANALISIS KONDUKTIVITAS HIDROLIK PADA SUMUR BUATAN DI LEUWIKOPO, DRAMAGA BOGOR
DIMAS TRI KURNIAWAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi : Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo, Dramaga, Bogor Nama : Dimas Tri Kurnawan NIM : F44100072
Disetujui oleh
Dr Ir Roh Santoso Budi Waspodo, M.T. Pembimbing
Diketahui oleh
Prof. Dr Ir Budi Indra Setiawan, M.Agr Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini ialah perhitungan konduktivitas hidrolik, dengan judul Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo, Dramaga Bogor. Terima kasih diucapkan kepada Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, MT selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Kepada rekan-rekan Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan IPB angkatan 47/2010 juga diucapkan terima kasih atas bantuan dan kerjasamanya selama ini. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2014 Dimas Tri Kurniawan
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Permeabilitas Tanah
2
Karakteristik Tanah
2
Metode Geolistrik
3
Konduktivitas Hidrolik
4
METODOLOGI PENELITIAN
5
Waktu dan Tempat
5
Alat
5
Metode Analisis
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Keadaan Umum Lahan Leuwikopo
7
Uji Pemompaan Sumur
9
Nilai Konduktivitas Hidrolik dan Permeabilitas Tanah
12
Kondisi Tanah di Lahan Leuwikopo
13
SIMPULAN DAN SARAN
14
Simpulan
14
Saran
14
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
16
RIWAYAT HIDUP
19
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5
Klasifikasi permeabilitas tanah 2 Klasifikasi butiran tanah berdasarkan USDA 3 Data pengukuran lapangan 9 Tinggi muka air tanah sebelum dan sesudah dipompa 10 Perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur 3 saat sumur 1 diberi air 10 6 Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 2 diberi air 11 7 Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberi air 13
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Metode geolistrik 4 Tahapan peneilitian 6 Lokasi penelitian 7 Karakteristik tanah di lahan Leuwikopo 8 Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air 10 Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air setelah didapat persamaan 11 Drawdown sumur 1 11 Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air 12 Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air setelah didapat persamaan 12 Drawdown sumur 2 12 Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air 13 Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air setelah didapat persamaan 13 Drawdown sumur 3 14
DAFTAR LAMPIRAN 1 Perhitungan Radius Influen Sumur (r0) 2 Perhitungan Nilai Konduktivitas Hidrolik 3 Nilai Konduktivitas Hidrolik
17 18 19
PENDAHULUAN Latar Belakang Kota Bogor merupakan salah satu kota dengan intensitas hujan yang tinggi. Tingginya intensitas hujan di kota ini, mengakibatkan banyak lahan-lahan di Bogor yang difungsikan menjadi lahan pertanian, salah satunya adalah di daerah Leuwikopo. Daerah Leuwikopo sendiri saat ini banyak dimanfaatkan untuk bercocok tanam, misalnya tanaman pisang, kelapa, dan sebagainya. Permeabilitas tanah memiliki kontribusi yang cukup besar dalam bidang pertanian. Hal ini disebabkan oleh sifat permeabiltas tanah yang berperan dalam penyimpanan kandungan udara dan air dalam tanah. Definisi dari permeabilitas sendiri adalah kualitas tanah untuk meloloskan air atau udara yang diukur berdasarkan besarnya aliran melalui satuan tanah yang telah dijenuhi terlebih dahulu per satuan waktu tertentu (Susanto 1994). Faktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas ada bermacam-macam, meliputi: a. Tekstur tanah. Tekstur tanah sangat mempengaruhi permeabilitas tanah dikarenakan permeabilitas sendiri melewati tekstur tanah. Tanah yang bertekstur pasir tentunya akan mudah melewatkan air b. Struktur tanah. Struktur tanah sangat mempengaruhi permeabilitas. Semakin banyak ruang antar struktur, maka semakin cepat juga permeabilitas dalam tanah tersebut. Tanah yang memiliki struktur lempung akan sulit ditembus oleh air daripada tanah yang berstruktur remah c. Porositas tanah. Porositas atau ruang pori adalah rongga antar tanah yang biasanya diisi air atau udara. Pori sangat menentukan sekali dalam permeabilitas tanah, Semakin besar pori dalam tanah tersebut, maka semakin cepat pula permeabilitas tanah tersebut. d. Gravitasi. Gaya gravitasi atau gaya tarik bumi juga sangat menentukan permeabilitas tanah, karena permeabilitas adalah gaya yang masuk ke tanah menurut gaya gravitasi.
Perumusan Masalah Permeabilitas tanah merupakan salah satu faktor yang berperan besar dalam hal pertanian. Peningkatan nilai konduktivitas hidrolik pada suatu tempat menyebabkan semakin besar pula nilai permeabilitas tanahnya. Oleh karena itulah pada penelitian ini permasalahan yang dibahas adalah: 1. Seberapa besar nilai konduktivitas hidrolik di salah satu lahan Leuwikopo 2. Bagaimana korelasi antara nilai konduktivitas tanah dengan permeablitas dan jenis tanah di salah satu lahan Leuwikopo.
Tujuan Penelitian 1. 2.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: Menentukan konduktivitas hidrolik di lahan Leuwikopo Menentukan radius influen ketiga sumur di lahan Leuwikopo
2 3.
Menentukan jenis tanah pada lahan Leuwikopo berdasarkan konduktivitas hidroliknya
Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat bagi pengelola lahan Leuwikopo sebagai perencanaan dalam pemilihan tanaman yang sesuai untuk lahan tersebut. Selain itu juga dapat diketahui permeabilitas dan jenis tanah di lahan Leuwikopo.
Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup dari penelitian ini adalah perhitungan konduktivitas hidrolik sehingga didapat nilai permeabilitas, jenis batuan, dan karakteristik dari lahan Leuwikopo
TINJAUAN PUSTAKA Permeabilitas Tanah Permeabilitas adalah tanah yang dapat menunjukkan kemampuan tanah meloloskan air. Rohmat (2009) mengemukakan bahwa permeabilitas tanah adalah suatu kesatuan yang meliputi infiltrasi tanah dan bermanfaat sebagai permudahan dalam pengolahan tanah. Tanah dengan permeabilitas tinggi dapat menaikkan laju infiltrasi sehingga menurunkan laju air larian. Menurut Suharta (2008), permeabilitas memiliki lapisan atas dan lapisan bawah. Lapisan atas berkisar antara lambat sampai agak cepat (0.20 – 9.46 cm/jam), sedangkan di lapisan bawah tergolong agak lambat sampai sedang (1.10 -3.62 cm/jam). Permeabilitas tanah di lapisan bawah lebih lambat dari pada di lapisan atas dikarenakan oleh beberapa faktor, seperti pengaruh pengolahan tanah, dan perakaran tanaman. Menurut Arsyad (2010), permeabilitas tanah diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok, seperti dijelaskan pada Tabel 1. Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah Notasi P1 P2 P3 P4 P5
Kategori Lambat Agak lambat Sedang Agak cepat Cepat
Permeabilitas (cm/jam) < 0.5 0.5 - 2.0 2.0 - 6.25 6.25 - 12.5 > 12.5
Karakteristik Tanah Pengertian dari tekstur tanah adalah banyaknya tiap-tiap bagian tanah menurut ukuran partikel-partikelnya dan ditentukan oleh besarnya butiran tanah. Badan
3 Pertanahan Nasional mendefinisikan bahwa tekstur tanah adalah keadaan tingkat kehalusan tanah yang terjadi karena terdapatnya perbedaan komposisi kandungan fraksi pasir, debu dan liat yang terkandung pada tanah. Dari ketiga jenis fraksi tersebut partikel pasir mempunyai ukuran diameter paling besar yaitu 0.05 - 2 mm, debu dengan ukuran 0.002 – 0.05 mm dan liat dengan ukuran < 0.002 mm. Butiran pasir merupakan penyusun yang dominan pada suatu tanah, pada kasus lain liat merupakan penyusun tanah yang terbesar. Sebaliknya pada tempat lain, kandungan pasir, liat dan lempung terdapat sama banyaknya. Ukuran butiran pasir adalah 20 mµ - 2 mm, lempung berukuran 2 mµ - 20 mµ, dan liat berukuran kurang dari 2 mµ. Sesuai dengan klasifikasi USDA (The United States Department of Agriculture) butiran atau partikel tanah dikelompokkan seperti dalam Tabel 2. Tabel 2. Klasifikasi butiran tanah berdasarkan USDA Diameter (mm) (klasifikasi USDA)
Fraksi tanah Liat (Clay)
< 0.002
Debu (Silt)
0.002-0.05
Pasir sangat halus (Very fine sand)
0.05-0.10
Pasir halus (fine sand)
0.10-0.25
Pasir sedang (medium sand)
0.25-0.50
Pasir kasar (Coarse sand)
0.50-1.00
Pasir sangat kasar (Very coarse sand)
1.00-2.00
Berdasarkan Unified System (Braja 1988), klasifikasi tanah juga dikelompokkan menjadi 2 yaitu: 1. Tanah butir kasar (coarse-grained-soil) yaitu tanah kerikil dan pasir dimana kurang dari 50% berat total. Contoh dari tanah jenis ini adalah kerikil, pasir, tanah berkerikil, dan tanah berpasir.. 2. Tanah berbutir halus (fine-grained-soil) yaitu tanah dimana lebih dari 50 % berat total. Contoh dari tanah jenis ini seperti tanah lempung, tanah gambut, tanah lanau, dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi
Metode Geolistrik Pemanfaatan air tanah sebagai sumber pasokan air bersih untuk berbagai keperluan di daerah lepasan air tanah (discharge area) memperlihatkan kecenderungan yang terus meningkat ke beberapa waktu. Akibat yang sering ditimbulkan dengan adanya pemompaan yang berlebihan antara lain terjadinya penurunan muka air tanah, berkurangnya cadangan air tanah, perubahan arah aliran air tanah, penurunan daya dukung tanah, kekeringan pada sumur-sumur penduduk disekitar pemompaan, intrusi air laut ke arah daratan dan lain-lain (Hendrayana, 1994) Penyelidikan air tanah biasa dilakukan untuk memperkirakan tempat terjadinya air tanah, kedalaman antara muka pembentukan (kerikil, pasir, dan lain-lain), serta ciri-ciri fisik air tanah (suhu, kerapatan, dll). Penyelidikan air tanah dapat dilakukan dari permukaan tanah maupun dari bawah permukaan tanah (Seyhan, 1990). Penyelidikan air tanah yang biasa dilakukan dari permukaan tanah adalah dengan menggunakan metode Geolistrik. Metode geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari
4 sifat aliran listrik di dalam bumi dan untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC (direct current) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Metode ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, contohnya penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoir air, dan juga digunakan dalam eksplorasi geothermal. Metode geolistrik ini memiliki banyak manfaat dalam penggunaannya. Metode geolistrik (Gambar 1) dapat digunakan untuk mendeteksi adanya lapisan tambang yang mempunyai kontras resistivitas dengan lapisan batuan pada bagian atas dan bawahnya. Metode ini juga dapat digunakan untuk mengetahui perkiraan kedalaman untuk pondasi bangunan. Manfaat lain dari metode geolistrik ini adalah dapat digunakan untuk pendugaan adanya panas bumi (geotermal) di bawah permukaan. Hanya saja metode ini merupakan salah satu metode bantu dari metode geofisika yang lain untuk mengetahui secara pasti keberadaan sumber panas bumi di bawah permukaan.
Gambar 1. Metode Geolistrik (Flathe dan Leibold 1967)
Konduktivitas Hidrolik Konduktivitas hidrolik merupakan suatu nilai konstanta laju aliran cairan melalui penampang unit massa berpori di bawah unit hidrolik gradien pada suhu tertentu. Menurut konduktivitas hidrolik adalah pergerakan air kedalam akuifer melalui peresapan. Konduktivitas hidrolik sendiri dapat ditentukan dengan membagi transmissivitas akuifer dengan ketebalan akuifer. Definisi dari transmissivitas adalah kemampuan akuifer untuk membawa air secara kuantitatif. Shan (2013) mengemukakan bahwa ada beberapa hal yang diperhatikan dalam pengukuran konduktivitas hidrolik, diantaranya adalah: a. Hidrolik konduktivitas dari tanah/batuan sangatlah bervariasi terutama pada komposisi batuan/tanah yang memiliki rentang rongga besar b. Batuan/tanah baik yang memiliki konduktivitas sangat tinggi ataupun sangat rendah sulit untuk diperhitungkan dalam pengukuran.
5 c. Batuan/tanah yang homogen memiliki pengaruh yang besar terhadap konduktivitas hidrolik daripada batuan/tanah yang bersifat heterogen Konduktivitas hidrolik tidak selamanya tetap, dikarenakan dalam berbagai proses (kimia, fisika dan biologi) konduktivitas hidrolik dapat berubah karena faktor masuk dan mengalirnya air dalam tanah. Semakin besar nilai konduktivitas hidrolik dari suatu tempat, maka semakin besar pula nilai permeabilitas tempat tersebut sehingga daya kelolosan air dari tempat tersebut pun semakin besar. Satuan untuk konduktivitas hidrolik sendiri adalah m/hari.
METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian tentang analisis konduktivitas hidrolik pada sumur buatan dilakukan selama tiga bulan yaitu bulan Maret - Mei 2014. Pengamatan dan pengambilan data dilakukan pada satu petakan lahan di Leuwikopo, Dramaga Bogor.
Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Pompa Air 2. Selang Inlet 3. Selang Outlet 4. Meteran 5. Sambungan Klep 6. Alat Tulis 7. Kalkulator 8. Seperangkat komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunak Microsoft Office
Metode Analisis Data yang digunakan dalam penelitian ini secara umum terbagi menjadi tiga, yaitu studi literatur, studi lapangan, dan pengolahan data. Studi literatur dilakukan untuk memperoleh pengetahuan dan referensi berupa metode maupun data sekunder yang dibutuhkan dalam kegiatan studi lapangan dan analisis data. Literatur yang digunakan dalam studi ini antara lain buku, buku manual, skripsi, dan jurnal ilmiah. Studi lapangan dilakukan untuk memperoleh data primer pada lokasi penelitian. Pengolahan data dilakukan untuk mengolah data primer dan sekunder untuk menentukan nilai konduktivitas hidrolik. Pada proses pengolahan data, data yang didapat dari pengukuran lapangan dianalisa dan kemudian dihitung nilai konduktivitas hidroliknya. Adapun persamaan yang dipakai dalam mencari nilai konduktivitas hidrolik adalah dengan menggunakan metode surging sebagai berikut.
6 Q=
2 − ℎ2 ) 𝐾𝜋 (ℎ𝑤 0
ln( 𝑟𝑜 /𝑟𝑤 )
(1)
dimana: Q K ro rw h2w h20
= Debit pompa yang keluar (m3/detik) = Konduktivitas Hidrolik (m/detik) = Radius gradien pengaruh sumur (m) = Jari-jari sumur (m) = Tinggi air muka tanah dari dasar akuifer setelah pengisian (m) = Tinggi air muka tanah dari dasar akuifer sebelum pengisian (m)
Persamaan (1) merupakan persamaan untuk menghitung konduktivitas hidrolik pada akuifer bebas. Nilai konduktivitas yang telah dicari kemudian dibandingkan dengan pengelompokkan jenis permeabilitas, kemudian dibandingkan juga dengan jenis material penyusun tanah. Terakhir adalah menyesuaikan jenis-jenis tanaman yang cocok ditanam untuk jenis permeabilitas dan juga jenis material penyusun tanah di lahan tersebut. Pada Gambar 2 dijelaskan tahapan-tahapan yang dilakukan. Mulai
Uji Geolistrik
Pengukuran
Uji Pompa
Konduktivitas Hidrolik
Penentuan Karakteristik Akuifer
Selesai
Gambar 2. Tahapan Penelitian
7
HASIL DAN PEMBAHASAN Keadaan Umum Lahan Leuwikopo Lahan Leuwikopo merupakan lahan milik Institut Pertanian Bogor yang digunakan sebagai lahan percobaan pertanian. Lahan Leuwikopo sendiri memiliki koordinat 6°33'48" lintang utara dan 106°43'25" bujur timur dan memiliki luas sekitar 5 ha. Lokasi dari lahan Leuwikopo dapat dilihat pada Gambar 3. Lahan Leuwikopo terdiri dari beberapa laboratorium penelitian dan juga lahan percobaan pertanian. Laboratorium penelitian Leuwikopo sendiri sering disebut sebagai laboratorium Siswadhi Supardjo. Laboratorium yang berada di Leuwikopo diantaranya adalah Laboratorium Alat dan Mesin Perikanan, Bengkel Metanium, Laboratorium Energi Terbarukan, Galeri Inovasi dan Teknologi, serta Laboratorium Green House. Lahan percobaan pertanian di Leuwikopo sudah banyak ditanami beberapa tanaman, diantaranya adalah tanaman jarak, tanaman kedelai, jagung, kacang tanah, kopi, cabe, gingseng, pepaya, dan sebagainya.
Gambar 3. Lokasi penelitian Sumber : Citra Satelit Google Earth (10 Mei 2014) Lahan Leuwikopo yang dijadikan penelitian adalah salah satu lahan percobaan milik IPB yang berlokasi tepat di depan pintu masuk utama IPB. Lahan Leuwikopo yang dijadikan penelitian sudah difungsikan untuk lahan pertanian. Tanaman-tanaman yang sudah dibudidayakan disana yaitu tanaman pisang, dan tanaman bambu. Lahan di Leuwikopo terlebih dahulu diteliti karakteristik dan jenis tanahnya. Menurut Soinien (1985), penelitian air tanah dapat dapat dilakukan di permukaan atau di bawah permukaan dengan menggunakan metode geolistrik. Metode ini merupakan salah satu cabang ilmu geofisika yang mempelajari bumi dan lingkungannya berdasarkan sifatsifat kelistrikan batuan. Sifat-sifat ini meliputi tahanan jenis, konduktivitas, konstanta dielektrik, dan kemampuan menimbulkan potensial listrik (Dobrin 1976). Setelah dilakukan uji geolistrik, kemudian ditentukan jenis tanah tempat ketiga sumur buatan
8 tersebut. Dikarenakan ketiga sumur terletak pada kedalaman 5, 7, dan 7 meter, maka dapat diketahui ketiga sumur tersebut berada pada tanah pasir dan berada di atas lapisan kedap air, yaitu tanah lempung. Disimpulkan bahwa ketiga sumur tersebut berada pada akuifer bebas. Akuifer bebas sendiri merupakan akuifer yang terletak diatas lapisan kedap air, dalam hal ini adalah tanah lempung. Hasil pengujian dari metode geolistrik di lahan Leuwikopo disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Karakteristik tanah di lahan Leuwikopo Uji Pemompaan Sumur Ketiga sumur di Leuwikopo kemudian dipompakan dengan menggunakan pompa air selama 6 jam. Debit air yang dipompakan konstan sehingga tidak terjadi fluktuasi dan penerimaan air pada ketiga sumur tidak berubah-ubah. Sebelum dilakukan pemompaan,
9 terlebih dahulu diukur tinggi muka air dari ketiga sumur tersebut, jari-jari sumur, jarak antar sumur, dan kedalaman sumurnya. Tinggi muka air tanah kemudian diukur kembali nilainya setelah pemompaan selama 6 jam. Pada Tabel 3 disajikan data-data yang diambil saat penelitian di lapangan Tabel 3. Data pengukuran lapangan Sumur 1 Satuan h awal m h akhir m 3 Debit m /detik Jari-jari sumur m
Nilai 1.36 1.28 5.95 x 10-5 2.5
Kedalaman sumur
m
5
ro Sumur 2 h awal h akhir Debit Jari-jari sumur
m
35.63
m m 3 m /detik m
1.33 1.27 6.117x10-5 2.5
Kedalaman sumur
m
7
ro Sumur 3 h awal h akhir Debit Jari-jari sumur
m
41.65
m m 3 m /detik m
1.81 1.74 6.302x10-5 2.5
Kedalaman sumur
m
7
ro
m
39.50
Tinggi muka air tanah merupakan salah satu parameter yang diukur dalam penelitian ini. Definisi air tanah sendiri adalah air yang berada pada lapisan di bawah permukaan tanah. Tinggi muka air tanah di setiap tempat berbeda-beda dikarenakan tinggi muka air tanah dipengaruhi oleh tebal atau tipisnya lapisan permukaan di atasnya dan kedudukan lapisan air tersebut. Air tanah merupakan komponen dari suatu daur hidrologi. Sumber airtanah berasal dari air yang ada di permukaan tanah (air hujan, air danau, sungai, dan sebagainya). Air hujan sendiri merupakan sumber air yang dapat dipakai untuk keperluan makhluk hidup. Air hujan yang jatuh ke bumi dalam siklus hidrologi secara alamiah sebagian besar akan masuk ke perut bumi dan sebagian lagi akan menjadi aliran permukaan atau limpasan yang sebagian besar masuk ke sungai dan akhirnya menuju ke laut (Saleh 2011) Pada Tabel 4 disajikan tinggi muka air tanah pada ketiga sumur, baik sebelum maupun sesudah dipompakan air. Pada tabel 4 terlihat adanya perbedaan tinggi muka air
10 tanah di sumur 1, sumur 2, dan sumur 3, baik sebelum maupun sesudah pemompaan. Sumur 1 memiliki tinggi muka air paling besar disusul sumur 2 dan sumur 3 karena sumur 1 merupakan sumur yang paling dekat dengan sumber air. Tinggi muka air ketiga sumur juga bertambah setelah dipompakan air selama 6 jam dalam debit yang konstan. Rata-rata penambahan tinggi muka air tanah dari sebelum ke sesudah dipompa adalah 6.7 cm. Tabel 4 . Tinggi muka air tanah sebelum dan sesudah dipompa Tinggi muka air (m) Perlakuan Sumur 1 Sumur 2 Sebelum pemompaan 1.36 1.33 Sesudah pemompaan 1.28 1.27
Sumur 3 1.81 1.74
Radius influen sumur (ro) adalah jarak radius dari pengaruh resapan air kedalam tanah. Nilai radius influen didapat dari perhitungan tinggi muka air tanah berdasarkan pengukuran. Saat sumur 1 dipompakan air, maka sumur 2 dan sumur 3 mendapat pengaruh penambahan tinggi muka air. Pada saat sumur 1 diberikan air, terjadi penambahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur 3. Pada Tabel 5 disajikan perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur 3 saat sumur 1 dipompakan air. Tabel 5 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur 3 saat sumur 1 diberi air Tinggi muka air (m) Tinggi muka air Sumur 1 Sumur 2 Sumur 3 Tinggi muka air sebelum sumur 1.36 1.55 2.14 1 dipompa Tinggi muka air sesudah sumur 1.28 1.51 1.99 1 dipompa Nilai radius influen pada sumur 1 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 1 dipompa sesuai Gambar 5 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1
2
3
Gambar 5. Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air Langkah kedua, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang didapat adalah y = 0.355 x + 0.8833 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x adalah jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 1 kemudian dihitung (Lampiran 1) dan didapat sebesar 35.63 m
11 2.5 2 1.5 y = 0.355x + 0.8833
1 0.5 0 1
2
3
Gambar 6. Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air setelah didapat persamaan Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 1, dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan gambar drawdown dari sumur 1. Q = 5.95 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa =1.36 m water level = 4.5 m
r0 = 35.63 m
Gambar 7. Drawdown sumur 1 Kemudian dilanjutkan dengan pemberian air pada sumur 2. Penambahan tinggi muka air terjadi pada sumur 1 dan sumur 3. Pada Tabel 5 disajikan perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 1 dipompakan air. Tabel 6 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 2 diberi air Tinggi muka air (m) Tinggi muka air Sumur 1 Sumur 2 Sumur 3 Tinggi muka air sebelum sumur 1.16 1.33 1.79 1 dipompa Tinggi muka air sesudah sumur 1.09 1.27 1.72 1 dipompa
12 Nilai radius influen pada sumur 2 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 2 dipompa sesuai Gambar 5 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1
2
3
Gambar 8. Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air Langkah berikutnya, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang didapat adalah y = 0.315 x + 0.73 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x adalah jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 2 kemudian dihitung (Lampiran 1) dan didapat sebesar 41.65 m 2.5 2 1.5
y = 0.315x + 0.73
1 0.5 0 1
2
3
Gambar 9. Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air setelah didapat persamaan Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 2, dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan gambar drawdown dari sumur 2. Q = 6.117 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa = 1.33 m
water level = 4.5 m
r0 = 41.65 m Gambar 10. Drawdown sumur 2
13 Terakhir, pengukuran dilakukan pada sumur 3. Terjadi penambahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 pada saat sumur 3 diberikan air. Pada Tabel 5 disajikan perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberikan air. Tabel 7 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberi air Tinggi muka air (m) Tinggi muka air Sumur 1 Sumur 2 Sumur 3 Tinggi muka air sebelum sumur 1.14 1.37 1.81 1 dipompa Tinggi muka air sesudah sumur 1.07 1.34 1.74 1 dipompa Nilai radius influen pada sumur 3 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 3 diberi air sesuai Gambar 5 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1
2
3
Gambar 11. Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air Langkah kedua, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang didapat adalah y = 0.355 x + 0.7133 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x adalah jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 3 kemudian dihitung (Lampiran 1) dan didapat sebesar 39.50 m 2.5 2 1.5 1
y = 0.335x + 0.7133
0.5 0 1
2
3
Gambar 12.Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air setelah didapat persamaan Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 3, dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang
14 telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan gambar drawdown dari sumur 1. Q = 6.302 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa = 1.81 m
water level = 4.5 m
r0 = 39.5 m Gambar 13. Drawdown sumur 3
Nilai Konduktivitas Hidrolik dan Permeabilitas Tanah Penentuan nilai konduktivitas hidrolik dapat dicari dengan menggunakan perhitungan sumur buatan pada akuifer bebas. Penentuan nilai konduktivitas hidrolik sendiri memiliki beberapa cara, tetapi dalam penelitian ini digunakan metode surging. Akuifer bebas sendiri adalah akuifer yang terletak di atas lapisan kedap air, dalam hal ini adalah tanah lempung. Akuifer ini sering disebut juga dengan unconfined aquifer. Akuifer bebas terbentuk ketika tinggi muka air tanah (water table) menjadi batas atas zona tanah jenuh. Tinggi muka air tanah berfluktuasi tergantung pada jumlah dan kecepatan air hujan yang masuk ke dalam tanah, pengambilan air tanah dan permeabilitas tanah. Nilai konduktivitas hidrolik dicari dengan menggunakan persamaan (1). Dari hasil perhitungan (Lampiran 2) didapat nilai konduktivitas hidrolik berturutturut untuk sumur 1, sumur 2, dan sumur 3 adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik, dan 7.57x10-5 m/detik. Ketiga nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dikonversikan satuannya menjadi cm/jam dan diperoleh nilai konduktivitas hidrolik untuk sumur 1 adalah 30.7 cm/jam, untuk sumur 2 adalah 28.6 cm/jam, dan sumur 3 adalah 27.2 cm/jam. Nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dibandingkan dengan nilai permeabilitas tanah pada Tabel 1. Berdasarkan Tabel 1 permeabilitas tanah di lahan Leuwikopo termasuk dalam kategori cepat karena rata-rata laju permeabilitas lebih dari 12.5 cm/jam. Permeabilitas yang cepat mengindikasikan bahwa lahan didominasi oleh fraksi pasir yang akan menyebabkan sedikitnya pori-pori makro, sehingga air dan udara mudah keluar masuk tanah, dan hanya sedikit air yang tertahan. Sebagian besar pori terisi oleh udara sehingga proses kehilangan airnya sangat cepat (Hanafiah 2007)
15 Kondisi Tanah di Lahan Leuwikopo Setelah dikonversikan satuannya ketiga nilai konduktivitas hidrolik tersebut dapat digunakan untuk menganalisis material-material yang menyusun lahan tersebut. Setelah nilai konduktivitas hidrolik dikonversikan menjadi m/hari maka diperoleh untuk sumur 1 nilainya sebesar 7.36 m/hari, untuk sumut 2 sebesar 6.88 m/hari, dan sumur 3 sebesar 6.54 m/hari. Ketiga niai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dirata-ratakan dan didapat nilai sebesar 6.9 m/hari. Berdasarkan klasifikasi nilai konduktivitas hidrolik (Lampiran 3) menurut Todd (1995), material batuan yang tersusun di Leuwikopo adalah campuran dari batuan pasir berpori sedang, batu gamping, dan juga pasir halus. Material lahan Leuwikopo disimpulkan campuran karena jenis tanah di suatu tempat tidak mungkin tersusun dari satu jenis material saja dan bersifat heterogen. Permeabilitas tanah untuk lahan Leuwikopo berdasarkan Tabel 1 tergolong cepat. Permeabillitas yang cepat dapat dicirikan dengan daya menahan air yang rendah, memiliki porositas air yang besar, dan juga memiliki daya meloloskan air kedalam tanah yang besar pula. Contoh dari tanah yang tergolong peremeabilitas cepat adalah pasir. Tanah yang memiliki permeabilitas yang cepat dapat diketahui di lapangan dengan ciri-ciri tanah berwarna homogen tanpa bercak atau karatan besi dan alumunium, serta warna abu-abu. Tanah demikian tidak cocok untuk tanaman tanpa irigasi. Definisi dari tanaman irigasi sendiri adalah tanaman yang harus diairi melalui irigasi. Perencanaan irigasi disusun terutama berdasarkan kondisi meteorologi di daerah bersangkutan dan kadar air yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman. Irigasi dimaksudkan untuk memberikan suplai air kepada tanaman dalam jumlah, ruang, waktu, dan mutu yang tepat. Pencapaian tujuan tersebut dapat dicapai melalui berbagai teknik pemberian irigasi. Rancangan pemakaian berbagai teknik tersebut disesuaikan dengan karakteristik tanaman dan kondisi setempat.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Nilai konduktivitas dari ketiga sumur di Leuwikopo, Dramaga Bogor berturut-turut dari sumur 1 hingga 3 adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik, dan 7.57x10-5 m/detik. Nilai radius influen dari ketiga sumur di Leuwikopo setelah digambarkan drawdown adalah 35.63 m, 41.65 m, dan 39.5 m. Karakteristik lahan Leuwikopo dapat diketahui dengan menggunakan metode geolistrik dan diketahui merupakan campuran dari tanah penutup, pasir, dan sedikit pasir lempungan. Permeabilitas tanah di Lahan Leuwikopo tergolong cepat karena laju permeabilitas melebihi 12.5 cm/jam, dan jenis tanah lahan di Leuwikopo memiliki material campuran dari batuan pasir berpori sedang, batu gamping, dan juga pasir halus. Tanaman yang cocok untuk lahan Leuwikopo adalah tanaman yang harus diberi air karena tanah disana memiliki kelolosan air yang besar.
Saran Nilai konduktivitas hidrolik yang didapat dari lahan Leuwikopo dapat dijadikan referensi untuk penelitan lebih lanjut di lahan tersebut yang berkaitan dengan
16 konduktivitas hidrolik. Selain itu juga dapat menjadi referensi untuk pengelola lahan Leuwikopo jenis tanaman yang cocok dan sesuai ditanam di lahan tersebut
DAFTAR PUSTAKA Arsyad S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Edisi Revisi (ID). Bogor : IPB Press. Braja. 1988. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1. Jakarta: Erlangga, Dobrin, M.B. 1976. Introduction to Geophysical Prospecting. Singapore : McGraw-Hill Hanafiah, A K. 2007. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Jakarta : PT. Grafindo Persada. Hendayana, H. 1994. Metode Resistivity Untuk Eksplorasi Air Tanah. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press Shan. 2013. Hydraulic Conductivity Tests for Soils. Hsinchu : Dept. of Civil Engineering National Chiao Tung University. Jamulya. 1993. Pengantar Geografi Tanah. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press Rohmat, D. 2009. Tipikal Kuantitas infiltrasi Menurut karakteristik lahan. Forum Geografi, Volume 23 No 1 : 41-56 Saleh C. 2011. Kajian Penanggulangan Limpasan Permukaan dengan Menggunakan Sumur Resapan (Studi Kasus di Daerah Perumnas Made Kabupaten Lamongan). Media Teknik Sipil, Volume 9, No. 2 : 116-12 Seyhan, E. 1990. Dasar-Dasar Hidrologi. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Soinien, H. 1985. The Behavior Of The Apparent Resistivity Phase Spectrum In The Case Of Two Polarizable Media. J. Geophysics 50 : 810-819 Suharta, N. 2008. Susunan mineral dan sifat fisiko-kimia tanah bervegetasi hutan dari batuan sedimen masam di Provinsi Riau. Jurnal Tanah dan Iklim 28: 1−14. Susanto. 1994. Sifat dan Ciri Tanah. Jakarta : Akademik Pressindo Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Yogyakarta : Andi Todd, DK. 1995. Groundwater Hydrology. Third Edition. Singapore : Wiley & Sons. USDA. 2010. Keys to Soil Taxonomy. Eleventh edition. New York : NRCS.
17 Lampiran 1. Perhitungan Radius Influen Sumur (r0)
Sumur 1 y = 0.355 x + 0.8833 4.5 = 0.355 x + 0.8833 x = 10.18 dimana x = 3.5 m ro = 10.18 x ro = 10.18 (3.5) ro = 35.63 m
Sumur 2 y = 0.315 x + 0.73 4.5 = 0.315 x + 0.73 x = 11.9 dimana x = 3.5 m ro = 11.9 x ro = 11.9 (3.5) ro = 41.65 m
Sumur 3 y = 0.335 x + 0.7133 4.5 = 0.335 x + 0.7133 x = 11.3 dimana x = 3.5 m ro = 11.3 x ro = 11.3 (35) ro = 39.5 m
18 Lampiran 2. Perhitungan Nilai Konduktivitas Hidrolik
Sumur 1 2 𝐾𝜋 (ℎ𝑤 − ℎ02 ) 𝑄ℎ = ln( 𝑟𝑜 /𝑟𝑤 ) 𝐾 3.14 ((3.72)2 − (3.64)2 ) ln(35.63/2.5) 1.848832 𝐾 5.95x10−5 = 2.65 K = 8.52 𝑥 10−5 m/detik 5.95x10−5 =
Sumur 2 2 𝐾𝜋 (ℎ𝑤 − ℎ02 ) 𝑄ℎ = ln( 𝑟𝑜 /𝑟𝑤 ) 𝐾 3.14 ((5.73)2 − (5.67)2 ) ln(41.65/2.5) 2.14776 𝐾 6.117x10−5 = 2.8 K = 7.97 𝑥 10−5 m/detik 6.117x10−5 =
Sumur 3 2 𝐾𝜋 (ℎ𝑤 − ℎ02 ) 𝑄ℎ = ln( 𝑟𝑜 /𝑟𝑤 ) 𝐾 3.14 ((5.26)2 − (5.19)2 ) ln(39.5/2.5) 2.29691 𝐾 6.302x10−5 = 2.76 K = 7.57 𝑥 10−5 m/detik 6.302x10−5 =
19 Lampiran 3. Nilai Konduktivitas Hidrolik Fraksi Tanah
Hydraulic Conductvity (m/day)
Jenis
Kerikil kasar Kerikil sedang Kerikil halus Pasir kasar Pasir sedang Pasir halus Lumpur (endapan) Lempung Batu pasir pori-pori halus Batu pasir pori-pori sedang Batu gamping Batu tulis Dolomit Urugan tanah dominan pasir
150 270 450 45 12 2.5 0.08 0.0002 0.2 3.1 0.94 0.2 0.001 0.49
R R R R R R H H V V V V V R
*H merupakan konduktivitas hidrolik horizontal, R merupakan repacked sample, V merupakan konduktivitas hidrolik vertikal. Sumber = Todd (1995)
20
RIWAYAT HIDUP Penulis merupakan anak ke tiga dari tiga bersaudara yang dilahirkan di Pekalongan pada tanggal 26 Juli 1992 dari pasangan Bapak Sri Widodo dan Ibu Siti Aminah. Penulis memulai pendidikan tingkat menengah di SMP Negeri 1 Pekalongan pada tahun 2004 dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 1 Pekalongan dan lulus pada tahun 2010. Penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor pada tahun 2010 melalui jalur SNMPTN tertulis, pada program Pendidikan Sarjana, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan , Fakultas Teknologi Pertanian. Pendidikan sarjana diselesaikan pada tahun 2014. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif terlibat dalam berbagai organisasi kemahasiswaan seperti Organisasi Mahasiswa Daerah, dan Himpunan Profesi Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan (HIMATESIL) .
