Menentukan Derajat Karstifikasi (Karstification Degree) ( g ) akuifer Karst
Dr. Tjahyo Nugroho Adji., MSc.Tech Asyroful Mujib, MSc Karst Research Group, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada
Contents
1
Latar Belakang
2
Metode Rashed
3
Metode Malik and Votjkova
4
Referensi
Latar Belakang Karakteristik Imbuhan Airtanah ((Recharge) g ) Tingkat Perkembangan Akuifer
Kapasitas Simpanan Akuifer (St (Storage) )
K Karst t (Derajat (D j t Karstifikasi) K tifik i)
Sifat akuifer dalam melepaskan air (Flow)
Derajat Karstifikasi Rendah
D Derajat j t Karstifikasi K tifik i Tinggi Ti i
Metode perhitungan Derajat Karstifikasi
Metode Perhitungan Derajat Karstifikasi
Berdasarkan Analisis Hidrograf Menggunakan Metode Rashed (2012)
Berdasarkan Analisis Kurva Resesi Menggunakan Metode Malik and Votjkova (2012)
Metode Perhitungan Derajat Karstifikasi
METODE RASHED (2012)
Berdasarkan Analisis Hidrograf g
Parameter
Rumus
Langkah Kerja
Klasifikasi
Metode Perhitungan Rashed (2012)
Pendekatan
Dasar Perhitungan Pendekatan Analisis Hidrograf Banjir Perhitungannya mulai dari naiknya debit hingga debit kembali lagi menjadi aliran dasar (baseflow)
Parameter Gambar 1. Hidrograf Mataair (Kresic and Bonacci, 2010)
1.
Debit Minimum saat kurva mulai naik (A)
2 2.
Debit Maksimum (C)
3.
Waktu mulai dari naiknya debit hingga debit puncak (tc atau tpeak)
4.
Waktu mulai dari naiknya debit hingga debit kembali menjadi normal (tb atau tevent)
Alur Perhitungan Derajat Karstifikasi Metode Rashed (2012)
Pemilihan Hidrograf Banjir
Memilih hidrograf banjir yang memiliki periode resesi cukup panjang
Pemisahan Aliran Dasar
Menggunakan metode : Straight Line Methods, atau Recursive Digital Filtering (E kh dt) (Eckhardt)
Perhitungan Derajat Karstifikasi
Hasil dari perhitungan rumus kemudian diklasifikasikan (Tabel 1) ( )
Straight Line Methods
Recursive digital filtering (Eckhardt)
Rumus Rumus Perhitungan Derajat Karstifikasi (Dk) menurut Metode Rashed (2012)
Sedangkan tevent dan tpeak didapat dari
Gambar 2. Parameter Hidrograf (Rashed, 2012)
Qmax = Debit maksimum/debit puncak (m3/detik) = B Qmin = Debit minimum saat kurva mulai naik (m3/detik) = A tA
= Waktu ketika mulai menaiknya hidrograf (jam)
tB
= Waktu ketika debit maksimum terekam (jam)
tC
= Waktu ketika hidrograf sudah mencapai normal kembali (jam)
Langkah Kerja-1 Debit Minimum saat kurva mulai naik (Qmin)
Hidrograf banjir yang digunakan sebagai contoh adalah kejadian banjir tanggal 9 Maret 2014 pukul 04.30 WIB dengan debit puncak 5,6006 m3/detik.
Time to Peak (tpeak) = 7 75 Jam = 7,75 Jam
Debit Puncak (Qmax)
Debit Puncak (Qmax)
Langkah Kerja-2
Jadi, Diketahui: Q max = 5,600572 m3/detik Qmin = 2,5331956 m 2 5331956 3/detik /d tik tpeak = 7,75 Jam tbaseflow = 41,25 Jam Time to Baseflow (tb) = 41,25 Jam
tevent
= tpeak + tbaseflow = 7,75 + 41,25 jam = 49 jam
Dk = 13,97
Debit Setelah Mencapai Aliran Dasar (baseflow)
Klasifikasi Derajat Karstifikasi Rashed (2012)
Tabel 1. Klasifikasi Derajat j Karstifikasi Akuifer Karst ((Dk) Dk <10
Klasifikasi Akuifer Akuifer yang sistemnya didominasi aliran diffuse (Darcian aquifer)
10 – 20
Akuifer yang telah terkarstifikasi sebagian (Partially karstified aquifer)
20 – 60
yang g telah terkarstifikasi ((Karstified aquifer) q ) Akuifer y
>60
Akuifer yang telah terkarstifikasi secara lanjut (Highly karstified aquifer)
Sumber : Rashed (2012)
Metode Perhitungan Derajat Karstifikasi
METODE MALIK AND VOTJKOVA (2012)
B d Berdasarkan k A Analisis li i Kurva K Resesi R i
Parameter
Rumus
Langkah Kerja
Klasifikasi
Metode Perhitungan Malik and Votjkova (2012)
Pendekatan
Dasar Perhitungan Pendekatan Analisis Kurva Resesi Kurva Resesi adalah bagian dari hidrograf yang menurun (the falling limb), dimulai dari debit puncak hingga debit mencapai aliran dasar.
Gambar 3. Definisi Kurva Resesi (Kullman, 1990)
Parameter Sub Rezim laminar 1
Kurva resesi memiliki beberapa sub rezim aliran, yang dinyatakan sebagai aliran laminar dan aliran turbulen. Perbedaan utama metode ini dengan metode‐metode sebelumnya adalah satu kurva resesi bisa memiliki satu atau lebih sub rezim aliran.
Aliran Laminar
Sub Rezim laminar 2 Sub Rezim laminar 3
Aliran Turbulen
Sub Rezim turbulen 1 Sub Rezim turbulen 2
Rumus Nilai koefisien aliran laminar (α) berprinsip pada Rumus Maillet, 1905 yang diformulasikan pada Rumus 1.
Aliran Ali Laminar
(1)
Ket : Qt Q0 α t
= = = =
Debit dalam satuan waktu selama masa resesi (m3/dt) Debit pada awal resesi (m3/dt) Koefisien resesi Waktu yang dilalui antara Qt dan Q0
Nilai koefisien aliran turbulen (β) dihitungg dari Rumus Kullman, 1983 dalam , Malik dan Votjkova (2012) yang diformulasikan pada Rumus 2.
Aliran Turbulen
(2)
Koefisien β pada Rumus 2 dihitung dari Rumus Drogue, 1972 dalam Fiorillo (2014), dan diformulasikan pada Rumus 3. (3)
Aplikasi Rumus
Contoh kurva resesi dengan 1 aliran laminar dan 2 aliran turbulen
Koefisien α dan β dimasukkan dalam Rumus (1) dan Rumus (2) untuk menentukan nilai parameter kurva resesi.
Tingkat Karstifikasi ditentukan Tingkat Karstifikasi ditentukan berdasarkan nilai linear dan koefisien resesi sub regim aliran
Contoh kurva resesi dengan 3 aliran laminar
Tingkat Karstifikasi memiliki nilai antara Ti k t K tifik i iliki il i t 0‐10
Langkah Kerja-1 1. Perhitungan Koefisien Aliran Laminar (α) ( ) Kurva resesi yang digunakan sebagai contoh adalah kejadian banjir tanggal 9 Maret 2014 pukul k l 04.30 04 30 WIB dengan d d bit puncakk 5,6006 debit 5 6006 m3/detik. /d tik
Langkah Kerja-2 2. Koefisien aliran turbulen (β) dihitung menggunakan Rumus 3
Langkah Kerja-3 3. Penentuan Nilai koefisien aliran laminar (α) dan turbulen (β ( β)
Koefisien aliran laminar (α) ditentukan berdasarkan perbedaan nilai yang tidak seragam dengan nilai koefisien laminar atasnya
Langkah Kerja-4 4. Hasil penentuan sub rezim aliran ditampilkan dalam grafik
Banjir tanggal 9 Maret 2014 Pukul 04:30 WIB 9.0
Qt = 1,0762e‐0.005t + 1,5481e ‐0.019t + 5,6006(1‐0.0101 t)
Deb bit
8.5
Kurva resesi ini memiliki 2 sub rezim aliran l i laminar (α) dan ( ) d 1 sub rezim 1 b i aliran li t b l (β) turbulen Nilai α1 = 0,005 Nilai α2 = 0,019 Nilai β1 = 0,0101
8.0 7.5 7.0 6.5 0
10
20
30
40
50
60
70
Waktu (15')
5. Menentukan Tingkat Karstifikasi (Nilai 00-10)
Tingkat karstifikasi dilihat dari jumlah sub rezim aliran laminar dan sub rezim aliran turbulen, serta nilai α dan nilai β (Kriteria dapat dilihat pada Tabel 2).
Referensi Adji, T.N., Mujib, M.A., Fatchurrohman, H., Bahtiar, I.Y., (2014). Analisis tingkat perkembangan akuifer karst di Kawasan Karst Gunung Sewu, DIY dan Karst Rengel, Tuban, Jawa Timur, dipresentasikan pada S i Seminar N i Nasional l Pekan P k Ilmiah Il i h Tahunan T h Ik t Geograf Ikatan G f Indonesia I d i (PIT IGI) ke k XVII di Universitas U i it Negeri Yogyakarta, 15‐17 November 2014. Eckhardt, K., (2005). How to construct recursive digital filters for baseflow separation. Hydrological Processess. 19: 507‐515 Fiorillo F., Fiorillo, F (2014). (2014) The recession of spring hydrographs, hydrographs focused on karst aquifer. aquifer Water resour manage 28: 1781‐1805 Kresic, N. and Bonacci, O. 2010. Spring Discharge Hydrograph. In Kresic, N. and Zoran Stevanovic. 2010. Groundwater Hydrology of Springs: engineering, theory, management, and sustainability. Oxford: Butterworth‐Heinemann. Malik, P., (2007). Assessment of regional kastification degree and groundwater sensitivity to pollution using hydrograph analysis in the Velka Fatra Mountains, Slovakia. Environ Geol 51: 707‐711. Malik, P. and Vojtkova, S., (2010). Use of combined recession curve analysis of neighbouring karstic springs to reveal karstification degree of groundwater springing routes. In Andreo, B. et al (Eds) Advances in Research in Karst Media. Berlin: Springer Malik, P. and Vojtkova, S., (2012). Use of recession‐curve analysis for estimation of karstification degree and its application in assessing overflow/underflow conditions in closely spaced karstic springs. Environmental Earth Sciences, 65: 2245‐2257. M jib M.A., Mujib, M A (2015). (2015) Analisis A li i karakteristik k kt i tik dan d tingkat ti k t karstifikasi k tifik i akuifer k if karst k t di sistem it M t i Ngerong, Mataair N K t Karst Rengel, Tuban, Jawa Timur. Tesis tidak dipublikasikan, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada Rashed, K.A., (2012). Assessing degree of karstification: a new method of classifying karst aquifers. Sixteenth International Water Technology Conference, IWTC 16, Istanbul, Turkey
Copyright by Mujib @2016
