BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Air sebagai salah satu kebutuhan dasar semua mahluk hidup di dunia, sama pentingnya dengan udara yang diperlukan untuk bernafas, sangat erat dan tidak dapat dipisahkan dari kehidupan sehari-hari. Peningkatan populasi manusia dan perubahan tata guna lahan, perkembangan dunia industri serta limbah yang dihasilkan, berdampak secara langsung maupun tidak langsung terhadap ketersediaan dan kualitas air permukaan yang ada. Masyarakat pada daerah perkotaan pesisir dan tepi sungai, seperti Jakarta, Semarang, Surabaya, Bantul, Batam dan daerah lainnya di Indonesia, dimana air permukaan dengan kualitas yang baik dan jumlah yang memadai sangat sulit diperoleh, akan memenuhi kebutuhan air bersih dengan membuat sumur pompa dikarenakan kualitas air tanah yang lebih baik dan mudah diperoleh di semua area. Dampak negatif yang mungkin dapat ditimbulkan dari pengeksploitasian air tanah secara berlebihan, seperti penurunan permukaan tanah, sink holes hingga terjadinya intrusi air laut, perlu mendapatkan perhatian khusus agar pemanfaatan air tanah tetap dapat dioptimalkan dalam memenuhi kebutuhan air bersih masyarakat. 1.2
Rumusan Masalah
Permasalahan pemanfaatan air tawar (fresh water) pada daerah pesisir dan daerah pinggir sungai, yang umumnya merupakan daerah berpasir, melalui pemompaan sumur bor maupun sumur galeri, antara lain yaitu adanya intrusi air asin (salt water) dan berkurangnya kinerja pemompaan. Pemompaan air tawar pada daerah pesisir akan mengakibatkan penurunan muka air tawar (drawdown) dan berimbas terhadap kenaikan batas antara air tawar dan air laut (up coning) yang menyebabkan intrusi air laut ke daerah daratan (zona air tawar). 1
2
Kinerja pemompaan merupakan fungsi dari kapasitas sumur dan kinerja pompa yang digunakan. Kapasitas sumur berkaitan dengan keadaan ujung pipa/ sumur pengambilan dan perletakannya pada perlapisan tanah yang direpresentasikan sebagai faktor geometrik (F) serta koefisien permeabilitas tanah (K), sedangkan kinerja pompa merupakan daya pompa (P) sebagai fungsi dari kapasitas debit (Q), head pompa (H) dan rapat massa air (ρ). Kajian yang akan dilakukan dalam penelitian ini mengenai kinerja pemompaan dan pengaruhnya terhadap drawdown pada sumur air berpasir dengan aliran tetap. Penelitian akan dilakukan dengan eksperimen fisik di Laboratorium Hidrolika dan Hidrologi Pusat Antar Universitas – Ilmu Teknik, Universitas Gadjah Mada. 1.3
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan antara lain untuk: a. Mengetahui kinerja pemompaan pada sumur air berpasir. b. Mengetahui pengaruh kinerja pemompaan terhadap drawdown. c. Mengkaji formula perhitungan pemompaan air pada sumur berpasir dari rumus umum pemompaan dan faktor geometrik sumur Sunjoto (2008). d. Mengkaji formula perhitungan aliran melalui pipa horizontal berpori dengan pemompaan dari persamaan empiris Nasjono (2002) dan Sriyono (2011). 1.4
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah: a. Sebagai referensi dalam perencanaan geometrik sumur air berpasir guna meningkatkan efisiensi biaya operasional dan optimalisasi produksi. b. Sebagai referensi dalam pengendalian drawdown guna mencegah intrusi air laut pada daerah pesisir. c. Sebagai referensi data untuk pengembangan ilmu pengetahuan. 1.5
Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini sebagai berikut : a. Kajian yang dilakukan terbatas pada kinerja pemompaan dan pengaruhnya terhadap drawdown pada sumur air berpasir dengan aliran steady state.
3
b. Penelitian dilakukan dengan eksperimen fisik di laboratorium. c. Variabel yang digunakan antara lain variabel ujung pipa pengambilan berupa panjang, diameter dan jenis pipa (berpori/ non-pori), dan variabel ujung pipa berpori horizontal. d. Pasir yang digunakan adalah pasir Pantai Parangtritis, Kab. Bantul, DI Yogyakarta. 1.6
Keaslian Penelitian
Beberapa penelitian terdahulu yang berkaitan dengan pompa pada sumur berpasir diantaranya adalah: a. Nasjono (2002), mengkaji debit aliran rembesan melalui pipa berpori. Pada penelitian tersebut digunakan satu pipa horizontal berpori dengan satu nilai permeabilitas tanah (K), permukaan air berada diatas permukaan tanah, dan kemiringan pantai dianggap mendatar (Gambar 1.1). Penelitian tersebut menghasilkan persamaan empirik dari regresi aliran melalui pipa berpori sebagai berikut:
dengan: Q K L d App l h
. .
= 148,41
.
,
(1.1)
: debit yang melalui pipa berpori (m³/s) : koefisien permeabilitas tanah (m/s) : panjang pipa berpori (m) : diameter pipa berpori (m) : luas pori (m²) : kedalaman pipa dalam tanah (m) : ketinggian air diatas pipa (m)
b. Sriyono (2005), melakukan penelitian mengenai perubahan intrusi air asin pada akuifer bebas di daerah pantai akibat pemompaan. Cara kajian dilakukan dengan menggunakan persamaan analitik yang dikembangkan oleh Das Gupta-Gaikwad. Hasil kajiannya menunjukkan bahwa dengan menggunakan persamaan analitik tersebut dapat dihitung/ diketahui besarnya debit akuifer, jarak intrusi air asin dan profil garis batas baik pada kondisi aliran normal maupun pada kondisi aliran dengan pemompaan.
4
Gambar 1.1 Pengujian Aliran Air melalui Pipa Berpori Horizontal Nasjono (2002) c. Sriyono (2007), melakukan penelitian mengenai debit aliran air tanah melalui pipa berpori. Penelitian dilakukan dengan membuat eksperimen fisik di laboratorium berupa sumur di dalam bak pasir, menggunakan satu pipa horizontal berpori, 3 (tiga) jenis nilai permeabilitas pasir (K), dan permukaan air berada dibawah permukaan tanah (Gambar 1.2). Penelitian tersebut menghasilkan formulasi empirik sebagai berikut:
dengan: Q K L D Af l h
. .
= 54.600
.
. .
,
: debit yang melalui pipa berpori (m³/s) : koefisien permeabilitas tanah (m/s) : panjang pipa berpori (m) : diameter pipa berpori (m) : luas pori (m²) : kedalaman pipa dalam tanah (m) : ketinggian air diatas pipa (m)
(1.2)
5
Gambar 1.2 Pengujian Aliran Air melalui Pipa Berpori Horizontal Sriyono (2007) d. Sriyono (2011), melakukan penelitian mengenai debit aliran air tanah melalui pipa berpori sistem sumur kolektor berjari. Hampir sama dengan penelitian yang dilakukan sebelumnya, hanya kali ini menggunakan kolektor berupa 3 pipa horizontal berpori (Gambar 1.3). Kesimpulan dari penelitian ini menunjukkan bahwa besarnya debit aliran pipa berpori tidak berbanding lurus dengan penambahan jumlah pipa berpori dan semakin tinggi ketebalan pasir diatas muka air, maka debit aliran melalui pipa berpori akan semakin kecil. Penelitian ini menghasilkan formulasi empirik sebagai berikut: . . . .
dengan: Q K L D Af l h
. .
= 54.600 = 80.354
= 103.926
.
. . .
. .
.
. .
,
, untuk n = 1 pipa.
(1.3)
,
, untuk n = 2 pipa.
(1.4)
,
, untuk n = 3 pipa.
: debit yang melalui pipa berpori (m³/s) : koefisien permeabilitas tanah (m/s) : panjang pipa berpori (m) : diameter pipa berpori (m) : luas pori (m²) : kedalaman pipa dalam tanah (m) : ketinggian air diatas pipa (m)
(1.5)
6
Gambar 1.3 Pengujian Aliran Air melalui Pipa Berpori Horizontal pada Sumur Kolektor Berjari Sriyono (2007) e. Sunjoto (2014), melakukan penelitian mengenai metode pengendalian intrusi air laut di daerah kota pesisir dengan meminimalkan drawdown. Metode penghitungan yang digunakan yaitu dengan memanipulasi geometrik ujung sumur/ ujung pompa. Hasil dari contoh perhitungan menunjukkan bahwa dengan data yang sama, sedangkan diameter serta faktor geometrik sumur yang berbeda memberikan hasil yang signifikan. Sumur dengan diameter kecil tanpa casing permeabel mempunyai drawdown dan daya pemompaan yang paling besar. Sebaliknya, sumur berdiameter besar dengan casing permeable memiliki drawdown dan daya pemompaan yang paling kecil. Penulis akan menindaklanjuti penelitian Sunjoto (2014) dengan melakukan eksperimen fisik di laboratorium mengenai kinerja pemompaan dan pengaruhnya terhadap drawdown pada sumur air berpasir dengan kondisi aliran radial tetap (steady state radial flow). Penelitian aliran pada pipa berpori terdahulu tanpa pemompaan (sistem gravitasi), dengan perletakan dari satu hingga 3 (tiga) pipa horizontal berpori dan sistem recharge yang kurang simetris. Penelitian yang akan dilakukan penulis menggunakan beberapa variabel antara lain yaitu variabel ujung pipa/ sumur pengambilan berpori dan non-pori dengan variasi diameter dan panjang pipa, serta variabel satu hingga 4 (empat) pipa horizontal berpori dengan perletakan yang simetris terhadap sistem recharge sumur pada bak pasir.
