LAPORAN HASIL PENELITIAN
PENENTUAN DEBIT l\ilAKSilVIUMPElVIOlVIrAAN Alf{ TANAI-I DA.NGK.AL SEKITAR PANT AI SElVlt\RANG DENGANUJI TRANSMISIVITA.8
OJ_,EH:
l\'1lJ1-IAMl\iLID IRH.AlVI NURWIDY ANTO NASIO ASMORO
HADI
GATOT 1'.l.JLIYANTO RJNA D\VI INDRLi\NA
FAKULTAS l\/lATE.l\;1ATIJLi\ DAN ILl\llU PE.NGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS DIPONEGORO 1999 Dibiayal oleh Proyek Pengkajian dan Penelitian Ilmu Pengetahuan I erapan sesuai deng;m Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Dosen Muda ; N9mor: 05l/P2lPT/DPPM/98/LITMUD/V/199_8,Direktorat Pembinaan Penelitian dan Pengabdian Masyarakat Dlrektorat Jendral Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
LAPORAN HASJL PENELITL.\N
PENENTUAN DEBIT l\IAKSThflJlVI PElVIOlVIP A.AN AIR TANAH DA.NGK.AL SEKIT ARP ANT AI SEMARANG DENGA.N lJJI TRANS~IISIVITAS
OLEH:
l\tfiJI-IAl-VIMAD IRHAIVI NURWIDYANTO NASIO AS.MORO HA.DI GA.TOT )'.l.JLIYANTO RINA DWI INDRL.\NA
FAKULTAS l\1ATErv1ATIKA DAN ILJVIU PENGETAHUAN ALAJVI UNIVERSITAS DIPONEGORO 1999
Dibiayai oleh Proyek Pengkajian dan Penelitian Ilmu Pengetahuan T erapan sesuai denzan Surat Perianiian Pelaksanaan Penelitian Dosen Muda :
Nomor : 051/P21PTffiPPM/98/LITMUDN/1998, Direktorat Pembinaan Penelitian dan Pengabdian Masyarak.at Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan ~ ~'?-~--~'-
/' /.
z: \
-~~ ;,._ ~'E .PL'3TAKAAi\J)
.-
,·-
.
'j·)
_A~VJ ~h
PERPUST
KAAN
~- . s Ace No
:
Cass
: .- ' ~~'
.lf.:..
~~~x
..
?!
~9.
-r . ~
·-...
.-.:~t.
r,
'
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN
1. Judul Penelitian:
---·------- ·---
Penentuan Debit Maksimum Pemompaan Air Tanah Dangkal
sekitar Pantai Semarang dengan Uji Transmisivitas 2. Kepala Proyek Penelitian
:
a Narna Lengkap dengan gelar b. Jenis Kelamin
: Drs . Muhammad Irham Nurwidyanto : Laki-laki
c. Pangkar/Golongan d. NIP e. J abatan sekarang
: : : :
f Fakultas g, Universitas h. Pengalaman di bidang peuelitian 3. Jumlah Peneliti 4. Lokasi Penelitian ---.?..: ~l!~~v *-_tl}_~_~ne titian _
Asisten Ahli/ Ill B 131 933 337 StafPengajar MIPA/Fisika
: Universitas Diponegorc Semarang : Geofisika Eksplorasi dan lingkungan
: : . __ : : :
3 orang Daerah sekitar pantai Semarang l_O.bu Ian Rp. 4.500.000,-
Depdikbud
·----
Semarang, 15 Februari 1999 Kepala Proyek Penelitian
(Drs . Muhammad Irham Nurwidyanto) NIP. 131933 337
11
PEN.ENTUAN DEBIT l\'lAKSllVIDM PEM01\1P AAN AIR TANAH :\)ANGKAL , SEKITAR P ANTAi SEMARANG DENGAN UJI TRANSr~llSMIAS (Muhammad Irham Nurwidyanto, Nasio Asmoro Hadi, Gatot Yuliyanto, Rina Dwi · Indriana: 1999, 34 Halaman)
Pernanfaatan air tanah yang cenderung nielebihi kapasitas yang ada dapat menimbulkan masalah yruig krusial yaitu tentang persediaan
dan kualitas air tanah, Dampak dari
penyadapan air tanah sekitar pantai yang tidak terkendali dapat menyebabkan : intrusi air
laut , penurunan muka air tanah , penumnan muka tanah serta rob. Dengan- demikian perlu dibuat kebijakan mengenai penggunaan air tanah daerah sekitar pantai Semarang· melalui
perkiraan debit maksimum pemompaan. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan batas intrusi air
iaut terhadap
akuifer air
tanah dangkal di daerah sekitar pantai Semarang dan menentukan · debit pemompaan maksimum pada sumur-sumur di daerah sekitar pantai Semarang, Pada penelitian ini diukur nilai-nilai
daya hantar listrik dan kadar garam pada sistem
akuifer air tanah dangkal sekitar pantai Semarang untuk dibuat peta kontur isosalinitas dan peta isokonduktivitas setelah dilakukan pengamatan kualitas fisik air tanah seperti warna, bau dan rasa, Dari kedua peta iso-kontur tersebut maka dapat diperkirakan batas-batas air tanah dangkal yang terintrusi air laut. Hasil penguknran menunjukkan bahwa daerah Genuk Krajan sebagai batas selatan daerah pengukuran mernpunyai daya hantar listrik 1215 µSiem dan kadar garam 0,46 ppm, Salaman Mloyo sebagai batas barat mempunyai daya hantar listrik 1551 µS dan- kadar
garanr0,75 ppm dan Tlogosari Wetan sebagai batas timur mempunyai daya hantar listrik 1184 µS dan kadar garam 0,49 ppm. Sedangkan uji pemompaan dengan metode recovery
test menunjukkan bahwa debit rnaksimum pemompaan untuk daerah Genuk Indah adalah 11,55 cm3/detik, Rejosari 3,94 cm3/detik, Bulu Lor 12,5 cm3/detik, Gisikdrono
27~41
cm3/detik dan Pedurungan Tengah 19,97 cm'zdetik,
(Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Diponegoro, Kontrak Nomor: 05/PZIPT/DPPM/98/LIB!UDN/1998)
Alam,
Universitas
111
DETERl\UNATION OF GROUND'WATER MAXIMUM PlJMPING DISCHA~GE BY TRANSMISSIVITY TEST IN SEMARANG COASTAL REGION (Muhammad Irham Nurwidyanto, Nasio Asmoro Hadi, Gatot Yuliyanto and Rina Dwi · Indriana, Department of Physics , Faculty of Mathematics and Science Diponegoto University)'
The use of ground water which over-capacity can cause two main crucial problems : the supply and the quality of ground water.
The impacts of-uncontrolled pumpage of ground
water are sea water intrusion, water level subsidence, land subsidence and rob (flooded area caused by water backup of tides). Therefore, it need to be made a policy to use
ground water in Semarang coastal region based on estimation 'of maximum pumping discharge.
The objectives of this research are : to determine the boundades of sea water intrusion on Semarang coastal region and to determine maximum pumping discharge in wells in Semarang coastal region. In this research, the conductivity and salinity of ground water in shallow aquifer system in Semarang coastal region have been measured to be made iso-conductivity and iso .. salinity contours after some observation carried out on physical quality of ground water like colour, smell and taste. From these both iso-contour maps then c~ be estimated the boundaries of the shallow ground water which is intrused by sea water.
The results of this research show that Genuk Krajan as the southern measuring boundary has conductivity 1215 ~t.S and salinity 0,46 ppm, Salaman Mloyo as the western measuring boundary has conducity 1551 µSand salinity 0,75 ppm and Tiogosari Wetan as the eastern
measuring boundary has conductivity 1184 µS and salinity 0,49 ppm. From the pumping test by recovery test show that the maximum pumping discharge for Genuk Indah area is 11,55 cm3/sec., Rejosari 3,94 cm3/sec., Bulu Lor 12,5 cm3/sec., Gisikdrono 27,41 cm3/sec. and Pedurungan Tengah 19,97 cm3/sec. (Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Diponegoro, Kontrak Nomor: 05/PZIPT/DPPM/98/LlTMUD/V/1998)
Alam,
Universitas
IV
KATA PENGANTAR
Puji syukur karni panjatkan kehadlirat
Allah Swt. yang telah memberikaa
kemampuan kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan laporan basil penelitian ini. Penelitian ini merupakan salah satu perwujudan · dari pelaksanaan Tri Danna Perguruan Tinggi, dari kami selaku staf pengajar di Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Diponegoro Semarang Kami menyadari sepenuhnya bahwa laporan penelitian
ini masih jauh dari
. sempurna, maka dari itu dengan senang kami menerima kritik dan saran yang dapat mengarahkan pada perbaikan dan kesempurnaan dan pengembangan selanjutnya Tidak lupa kami ucapkan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada : 1. Dra, Hj. Sriani Hendarko, SU, selaku dekan Fl\.1IPA UNDIP yang telah memberikan kesempatan kepada kami untuk melakukan penelitian 2. Prof DR. dr. Satoto.selaku ketua Lembaga Penelitian UNDIP yang telah menyetujui usulan penelitian kami 3. Berbagai pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu, yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini Semoga amalan-arnalan mereka dapat diterima dan mendapat imbalan pahala yang semestinya dari Allah Swt, amien Akhirnya kami mengharapkan mudah-mudahan laporan hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi para pembaca
v
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Konduktivitas Hidraulik Tipikal Tabel 2.2. Variasi sifat-sifat air murni terhadap temperatur Tabel 2.3. Unsur-unsur utama air laut Tab el 5.1.
Hasil pengukuran daya hantar I istrik dan kadar garam air tanah dangkal sekitar pantai Semarang
Tabel 5.2. Hasil uji debit pemompaan air tanah dangkal sekitar pantai Semarang
Tabel 5.3. Nilai rata-rata daya hanta listrik dan kadar garam Tabel 5.4. Hasil perhitungan debit pemompaan maksimum
Yl
DAFT AR GAMBAR
Gambar 2. 1. Hukum Darcy pada gradien hidraulik kecil Gambar 2: 2. Definisi kebocoran vertikal Gambar 2. 3. Diagram aliran horisontal yang melalui elemen bujursangkar Gambar 5.1.
Daerah pengukuran sekitar pantai Semarang
Gambar 5.2.
Kontur isosalinitas
Gambar 5.3. Kontur isokonduktivitas
-Gambar 5.4. Kontur debit pemompaan maksimum
"~
Y!l
DAFTARISI
Halaman
Lembar Identitas dan Pengesahan Ringkasan dan Summary
-;- ..,........ ,
1
Kata Pengantar
v
:.........................
vi
,
Daftar Isi
,
,.........
..
vu viii
Daftar Lampiran I.
111
, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .• . .. . . . ..
Daftar Tabel Daftar.Gambar
"(.....
11
lX
Pendahuluan
:.~.....................
1
IL Tinjauan Pustaka
3
ill. Tujuan clan Manfaat Penelitian
18
IV. Metode Penelitian
19
V. Hasil dan Pembahasan
21
VI. Kesimpulan dan Saran
.;. .. .. .. . . ..
..
. . . .. .. . .. .. .. .
Daftar Pustaka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . .. . . ... .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
31 33
Lampiran
vm
1
·'BAB! PENDAHULUAN
Pertumbuhan ekonomi dan industri yang cukup pesat di kota Semarang serta pertumbuhan penduduk yang mengiringinya mempunyai pengaruh terhadap tata guna air tanah. Kebutuhan air bersih untuk air minum maupun industri salah satunya dipenuhi dengan memanfaatkan air tanah, Pernanfaatan yang cenderung melebihi kapasitas yang ada dapat menimbulkan masalah yang perlu diperhatikan yaitu tentang persediaan
dan kualitas air
tanah. Dampak dari penyadapan air tanah sekitar pantai yang tak terkendali dengan baik dapat menyebabkan : - Intrusi air laut ke dalam sistem air tanah (Notosiswoyo, S., et al, 1995, Prawoto, W., et
al, 1990) - Penurunan muka air tanah (Marsudi, 1994, Gatot, H.P., 1990) yang diantaranya dapat menyebabkan penurunan muka tanah (Legowo, S.,1990, Marsudi, 1994, Gautama, R.S., 1990, Sayoga, R,1990) Dampak ikutan lainnya adalah banjir pada pada musim penghujan dan rob pada musim kemaran. Menurut Marsudi, 1994 dampak
pemompaan
air tanah yang berlebihan
Semarang telah mengakibatkan penurunan muka air tanah dengan laju rata-rata
di
2,2 m per
tahun. Sedangkan proses penurunan muka tanah sebagai akibat ikutannya telah terjadi di Tambaklorog pelabuhan 1,5 cm per tahun, Simpang Lima 0,9 cm per tahun, Genuk 1,8 cm per tahun. Dan menurut Notosiswoyo, S., et al, 1995 penyusuan air laut telah mencapai daerah Brumbungan • Wotgandul, Kenconowungu, Tanah Mas, Muara Mas. Dengan demikian perlu dibuat kebijakan mengenai penggunaan air tanah daerah sekitar pantai Semarang melalui perkiraan debit maksimum pemompaan sebagai fungsi jarak dari garis bidang batas intrusi, Sehubungan dengan hal-hal di atas maka pada penelitian ini telah dilakukan studi transmisivitas aliran air tanah sekitar pantai Semarang dengan lagnkah-langkah sebagai berikut :
1. Penentuan batas intrusi air laut di kota Semarang dengan metode tracing (penelusuran)
nilai-nilai salinitas dan kondukstivitas air tanah dangkal sekitar pantai 2. Uji debit transmisivitas aliran air tanah dangkal dengan metode uji pemompaan
2
3
· BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Il. 1. ALmAN AIR TANAH
Air tanah adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan semua air yang didapatkan di bawah permukaan tanah dan berada di dalam ruang antar butir. atau rekahanrekahan batuan. Air tanah dari tempat dan kejadiannya dapat dibedakan menjadi : air tanah tertekan (confined ground water) dan air tanah tidak tertekan (unconfined ground water). Air tanah tertekan terdapat pada akuifer yang diapit oleh lapisan kedap air di bagian atas
dan di bagian bawah. Air tanah yang tidak tertekan adalah air tanah yang terdapat pada akuifer yang di bagian atasnya tidak tertutup oleh lapisan kedap air ?an permukaan air tanahnya berhubungan langsung dengan atmosfer atau sering dise~ut dengan air tanah bebas.Air tanah selalu bergerak dari daerah ~en~isian alami atau buatan ke daerah penyadapan atau pengeluaran alami. Dasar huktun yang berpengaruh terhadap aliran air tanah dalam akuifer adalah hukum kontinuitas dan hukum Darcy. yang secara umum
mendeskripsikan aliran air tanah sebagai aliran dua dimensi yang didasari oleh geometri :i(
..
akuifer.Penyebaran akuifer ke arah horisontal pada umumnya lebih besar dari pada arah vertikal, sehingga aliran air tanah vertikal dapat diabaikan (Bear, 1991)
Il.2. AKUIFER Akuifer adalah lapisan geologis yang terdiri dari material permeabel sehingga dapat menyimpan dan melewatkan sejumlah air dalam ruang dan rongga antar butir. Lapisan pasir yang tidak terkonsolidasi dengan campuran butir kasar umumnya bertindak sebagai akuifer. Karena akuifer berkaitan dengan sifat-sifat lapisan batuan maka akuifer
mempunyai parameter-parameter diantaranya : - Koefisien Kelulusan (permeabilitas) Koefisien kelulusan atan konduktivitas hidraulik adalah angka yang menyatakan kemampuan suatu lapisan batuan atan tanah untuk melewatkan sejumlah air melalui
satuan panjang yang tegak lurus .arah
aliran, Keiulusan
selain
ditentukan oleh
karakteristik bahan yang membentuk akuifer juga, dipengaruhi oleh faktor lain seperti, suhu akuifer, kandungan udara dan komposisi ion dalam air. Secara matemaris koefisien kelulusan dapat dinyatakan sebagai berikut : K = (v) I (dh/dt)
... (1)
dengan :
7
dh/dt
= gradien hidraulik (m/m)
v
= kecepatan
K
= koefisien
aliran (m/det) kelulusan (satuan panjang per satuan waktu)
Koefisien Penyimpanan (Storage coefficient) (S) Koeflsien penyimpanan suatu akuifer adalah banyaknya volume ail" y;ll!g dilepaskan dari tiap unit penyimpanaa akuifer setiap terjadi perubahan head
atau volume air :yang
disimpan persatuan Iuas pennukaan akuifer per satuan perubahan head untuk permukaan tersebut. Untuk akuifer tertekan nilai S berkisar antara 10·1 -10-6 m. Pada akuifer tidak tertekan -besamya S sama dengan specific yield dari akuifer , sedang untuk akuifer tertekan S merupakan basil dari perkembangan tekanan air ketika head berkurang karena pemompaan, oleh karena itu S tidak tertekan .lebih besar dari S tertekan. Untuk suatu nilai perkiraan besarnya koefisien penyimpanan dapat diperkirakan dengan persamaan : S=3xlO'°b
... (2)
dengan:
S = koefisien penyimpanan b = ketebalan zone saturasi akuifer (m)
Nilai koefisien penyimpanan dapat ditentukan dengan uji· contoh akuifer dilaboratorium
dan uji pemompaan seperti penentuan nilai Transmisivitas, Sistem akuifer air tanah dangkal di daerah Semarang merupakan air tanah yang muka air tanahnya berhubungan langsung dengan tubuh permnkaan .(air tanah bebas),
Menurut
Marsudi, 1994, dari pengamatan lapangan terhadap beberapa sumur dangkal atau sumur
4
gali di dataran alluvi3.l 'Semarang, menunjukkan bahwa muka air tanah dahgkal' berkisar antara 0, 2 m - 3, 0 m dari muka laut. Air tanah dangkal (akuifer bebas) di daerah perbukitan pada urimmnya lebih dalam muka air tanahnya, karena semakin tinggi topografi akumulasi air tanahnya berada-janh dari.permukaan tanah setempat, Kebanyakan pencluduk yang belum mendapatkan pelayanan air bersih dari PDAM menggunakan air tanah dangkal dengan membuat sumur gali atau sumur pantek dengan kedalaman berkisar antara 10-30 meter dari muka tanah setempat
II. 3. TRANSl\fiSIVITAS ( T ) II. 3. 1. Transmisivitas Transmisivitas
merupakan salah satu parameter akuifer .. Transmisivitas .adalah
angka yang menyatakan laju aliran air yang melalui satuan lebar akuifer persatuan waktu Menurut Sevee,(1991), transmisivitas kapasitas penyimpanan transmisi
berguna untuk menghitun~ kelajµan aliran dan
sumur-sumur, Transmisivitas
air tanah rata-rata
ini menggam.barkan karakteristik
pada ketebalan akuifer, Transmisivitas pertama
kali
diperkenalkan oleh Theis {1935) sebagai .perkalian konduktivitas hidraulik .dan ketebalan kejenuhan untuk aliran akuifer tertekan secara horisontal. Transmisivitas
T didefinisikan
sebagai rata-rata seluruh konduktivitas hidraulik horisontal pada berbagai kedalaman dikalikan dengan ketebalan kejenuhan vertikal dari akuifer : T= K.M
... (3)
dengan:
T = Transmisivitas, dalam satuan kuadrat panjang per satuan waktu K = Konduktivitas hidraulik horisontal rata-rata
M= Ketebalan kejenuhan akuifer, dalam satuan panjang K menggambarkan suatu 'konduktivitas hidranlik horisontal rata-rata
yang mungkin
bervariasi untuk orientasi horisontal, Berkaitan dengan hukum Darcy, transmisivitas merupakan
kelajuan aliran cli bawah suatu satuan gradien hidraulik horisontal melalui
tebal suatu akuifer persatuan lebar yang tegak lurus ke arah aliran air tanah,
5
Nilai
transmisivitas
dapat ditentukan de~an
uji slug (slug test), uji pemompaan di
lapangan atau dapat diestimasikan dari data laboratorium ( Sevee, J 991) Menurut Marsudi {1994), penyebaran harga.transimisivitas di daerah Semarang mempunyai pol a yang bervariasi dengan nilai kisaran mulai dari 22 m2 /hari sampai dengan 250 m2/ .hari, Di daerah pusat kota Semarang menyeban kr arah timur laut nilai transmisivitas menunjukkan harga yang besar kisarannya mulai dari 250 m2/jmn - 156 m2/ jam, mengecil ke arah timr laut di daerah Tambaklorog, Berdasarkan atas penyebaran nilai transmisivitas clan data sayatan geologi diperkirakan bahwa batan akuifer ini merupakan hasil pengendapan delta Garang, yang mempunyai penyebaran mulai dari pusat kota Semarang (Jl. Pemuda) sampai dengan Tambaklorog. Berdasar atas nilai transmisivitas bahwa butiran pasirnya mengecil ke arah timur laut. Di daerah Simpanglima dan daerah Manyaran yang nilai transmisivitasnya menunjukkan angka yang mengecil mencapai nilai 4~8 m2/ hari , merupakan endapan delta front. Di sekitar Kepoh-Pandean, nilai transmisivitas mempunyai harga yang tinggi berkisar dari 144 m2/, hari sampai dengan 220 I
m2/ hari , mengecil
ke arah barat di daerah sekolah P3B. Di daerah Jrakah nilai
transmisivitas berkisar antara 84 m2/ hari sampai dengan 110 m2/ hari , clan di daerah
Semarang Barat berbatasan dengan kecamat~ Tugu menunjukkan nilai transmisivitas berkisar antar 60 m2/ hari
sampai dengan 142 m2/ hari. Di daerah Jatingaleh nilai
transmisivitas menuajukkan kenaikan antara 142 m2/ hari sampai dengan
2io
m2/ hari.
idaerah Genuksari nilai transmisivitas cenderung menurun berkisar antara 15 m2/ hari sampai dengan 40 m2/ hari.
Il. 3.2. Konduktivitas Hidraulik Jumlah air yang mengalir melalui suatu lapisan tanah pertama kali dideskripsikan
secara matematis oleh Darcy (1856) . Dengan mempelajari aliran air melalui kolom-kolom pasir, Darcy mengembangkan hubungan antara kecepatan filtrasi, gradien hidranljk, dan suatu koefisien K, yang dikenal sebagai konduktivitas hidranlik. K merupakan suatu fimgsi
medium yang dilalui oleh fluida dan fluida itu sendiri. Di dalam bidang keteknikan, K juga sering dikenal sebagai koefisien permeabiltas, Kedua istilah tersebut dipakai di dalam
6
aplikasi-aplikasi
hidrogeologi. Konduktivitas hidraulik dinyatakan dalam satuan panjang
per satuan waktu (meter per detik atau kaki per hari dan lain-lain).] Permeabilitas
intrinsik k digunakan untuk mendeskripsikan
bergantung hanya kepada
bagian dari K yang
medium yang dilalui . fluida, Permeabilitas intrinsik
mempunyai satuan panjang kuadrat, misalnya cm2 atau uun2
,
atau darcy ( 1 darcy
ini
= 0,987
x 10·12 m2) Untuk medium pori berbutir, hukwn Darcy dapat dituliskan sebagai : V5
... (4)
=Ki
dengan : Vs
= pelolosan
K
=
i
= gradien
spesifik (specific discharge) dalam satuan panjang per waktu
konduktivitas hidraulik dalam satnan panjang per waktu hidraulik dalam arah
Vs
(tak berdimensi)
Definisi ini telah dimodifikasi untuk mendeskripsikan aliran dalam rekahan (Louts, 1974). Tabe 1 2.1. menunjukkan nilai-ni lai konduktivitas hidraulik tipikal untuk berbagai material geologis. Secara umum , semakin kecil konduktivitas hidrauliknya
ukuran partikel tanah, semskin rendah nilai
Perbedaaan di dalam jangkau K antara lumpur atau lempung
dengan pasir adalah akibat dari ukuran pori efektif yang lebih kecil pada lempnng daripada pasir. Tanah yang terdiri dari
suatu jangkau ukuran butiran yang besar, seperti tanah
glasial , secara tipikal mempunyai nilai K yang lebih rendah daripada tanah berukuran seragam seperti pasir pantai. Hukum darcy merupakan dasar untuk pengevaluasian sifatsifat aliran air tanah. Bagaimanapun juga hubungan ini berlaku hanya selama kecepatan tetap dalam suatu jangkauan nilai. Jika gradien hidranlik bertambah, kecepatan aliran air tanah bertambah dan rugi 'gesekan dalam pori atau rekahan juga bertambah, Fenomena fai analog dengan aliran air dalam pipa
Di atas kecepatan kritis; rugi-rugi-gesekantidak
lagi
tinier terhadap i, .dan hukum darcyharus dimodisikasi atau tidak berlaku, Beoerapa penulis menyarankan bahwa batas atas dimana persamaan
darcy dapat digunakan untul< medium
berpori disusun dengan menguhubungkan kecepatan dengan angka Reynold (Bear, 1972).
Angka Reynold untuk medium berpori dapat didefinisikan sebagai-: ... (5)
7
dengan :
v = kecepatan rata-rata air dalam pori (panjang per waktu) p
= rap at j enis fluida (massa per volwne)
µ
=
viskositas fluida (massa per waktu-panjang)
d = diameter rata-rata pori diestimasikan dari diameter ukuran butir efektif dalam satuan panjang Tabel 2.1. Konduktivitas Hidraulik tipikal Material Geologi
Jangkau K (m/dt)
Coarse gravel
10·1
Sands & gravels
10-2 - 10~5
Fine sands, silts, loess
10·5 - 10·9
Clay, shale, glacial till
10·5 - 10·13
Dolomitic limestones
10·3 - 10·5
Weathered chalk
-
-
10-2
10·3 - 10·5
Unweathered chalk
10~ - 10·9
Limestone
10-3 - 10·9
Sandstone
104·
Unweathered granite, gneiss,
10-7 -
-
10·10 10·13
compact basalt Hukum darcy berlaku baik untuk Re antara 1 dan 10 _ Jika Re sampai dengan '100 terjadi
aliran turbulen, clan di atas 100 turbulen menonjol dan hukum darcy tidaklah berlaku, Hubungan hukum darcy dengan suatu gradien ambang diberikan pada gambar 2.1. Di bawah
suatu gradien ambang i
0,
konduktivitas hidraulik dapat rnenjadi nol untuk material-material
tertentu. Untuk kasus ini, hukum darcy diperbaiki menjadi : ... (6 a) Vs=O
untuk ! < i,
... (6 b)
8
Nilai untuk K bervariasi dengan jenis :fluida yang mengalir dalam tanah atau batuan dan bergantung pada viskositas dan kerapatan fluida, sehingga :
K = k p /µ = k g Iv
... (7)
dengan : . p
= kerapatan
fluida (massa per volume)
µ = viskositas fluida (massa per waktu-panjang) g
= percepatan
gravitasi ( 9>8 m/dr')
v = viskositas kinematis (Luas per waktu)
k
= permeabilitas
intrinsik media yang dialiri fluida (panjang kuadrat)
Gambar 2.1. Hukum darcy pada gradien hidraulik kecil Viskositas dan kerapatan merupakan fungsi temperatur. Pengaruh temperatur pada viskositas dan kerapatan ditunjukkan pada tabel 2.2. Tampak bahwa viskositas lebih peka
terhadap perubahan temperatur, Jika konduktivitas hidraulik suatu media diketahui pada suatu temperatur, harga konduktivitas hidraulik tersebut dapat diketahui pada temperatur
yang berbeda dengan menggunakan hubungan di atas,
9
Tabel 2.2 .. Variasi sifat-sifat air mumi dengan temperamr
Kerapatan (gr/cm3)
Suhu (°C)
Vtskcsltas (10.:z dynedt/cm2) '
I
1,6728
23
0,99756
0,9358
0,99999
1,6191
24
0,99732
0,9142
1,00000
1,5674
25
0,99707
0,8937
0,99999
1,5188
7.6
0,9~681
0,8737
0,99997
1,4728
27
0,99654
Q,8545
0,99997
3 4
6
21
0,9579
2
!
dt/cm2) .<
0,99780
1,7313
5
(gr/cm3)
22
0,99993
~
'1skositas (10.:z dyne0,9810
1,7921
1
t
Kerapaian 0,99802
0,99987
0.
Suhu (o C)
..
7
0,99993
1,4284
28
0,99626
0,8360
8
0,99988
1,3860
29
0,99597
0,8180
9
0,99981
1,3462
30
0,99567
0,8007
10
0,99973
1,3077
31
0,99537
0,7840
11
0,99963
1,2713
32
0,99505
0,7679
12
0,99952.
1,2363
33
0,99473
0,7523
13
0,99940
1,2028
31
0,99440
0, 73,71
14
0,99927
1,1709
35
0,99406
0,7225
15
0,99913
1,1404
36
0,99371
0,7085
16
0,99897
1.1111
3'/
0,99336
0,6947
17
0,99880
1,0828
38
0,99299
0,6814
18
0,99862
1,0559
39
0,99262
0,6t)85
19
0,99843
1,0299
40
0,99224
'0,6560
20
0,99823
1,0050 I
II.3.3. Penentuan Konduktivitas Hidraulik Vertikal dari Uji Pemompaan Konduktivitas hidraulik vertikal dari suatu aquitard '(bagian dari suatu formasi
konduktivitas hidraulik rendah yang secara tipikal jenuh tetapi yield (kuantitas air per
10
satuan waktu yang mungkin mengalir, atau dipompa, dari suatu sumer dibawah kondisikondisi yang khUS1;JS) dapat ditentukan-dari data-data uji pemompaan Kebocoran vertikal, L, atau suatu akuitard yang terletak di suatu akuifer dapat menjadi suatu parameter penting dalam mengevaluasi arah aliran air tanah dan di "dalam mengevaluasi
daerah yang
terpengaruh suatu sumur pemompaan. Nilai ini berhubungan dengan konduktivitas hidraulik vertikal dan keteba]an akuitard : ... (8)
L =Kv M dengan : K,
= konduktivitas
hidraulik vertikal rata-rata (panjang per waktu)
M = ketebalan vertikal dari akuitard (panjang) sumur
aknifer air tanah pennukaan lllll/llll////ll/l/ll/lllll/!/l/lll//l
I kebocoran 'A
11,/fM
.~
akuifer
'
j
l//!Ul/l!l/11! ---.. ---.,
....
j//lll/l/,'//ll/lll/l//llllll/l/lllli///lllll/l/
-----
r-
~ 1111111111/t
akuitard w/ konduktivitas hidraulik vertikal rata-rata x,
M };.
.---:::---,,'
.z.,'~~~/.J..-,'
kerucut depresi selama pemompaan
ll/l!lll/ll//l/llllll/l//l/lll///l/ll/lll/ll//ll//ll/fl/llllllll/ll/l//l///ll/l ' Gamber 2. 2. Definisi kebocoran vertikal Metode-metode yang berbeda telah dikembangkan dalam penghitungan L dari data uji pemompaan. Hantush (1956) telah mengembangkan
penyelesaian untuk problem suatu
akuitard bocor, dimana penyimpanan dalam akuitard diabaikan dan permukaan piezometris
11
dianggap tetap dalam akuitard, Cooley dan Case (1973) mengembangkan suatu metode
untuk akuitard air !anah permukaan. Gambar 2.2. mengilustrasikan definisi kebocoran. II. 3. 4. Penentuan Transmistvitas
dengan-Uji-Pemompaan
Menurut Sevee, 199'4, Nielsen, 19"94, uji pemornpaan merupakan prosedur yang paling umum yang banyak digunakan untuk penentuan transmisivitas storage dan atau specific yield. Uji pemompaanjugasangat efek batas dari daerah pengisian kembali (sungai , danau)
akuifer, specific
berguna dalam pengujian efek-
dan batas-batas
konduktivitas
rendah ( dinding batuan, lempung). Suatu uji pemompaan secara tipikal terdiri dari sebuah sumur pemompaan sentral dan satu atau, lebih sumur-sumur pantau di sekitamya. Penurunan muka air tanah pada sumur-sumur pantau diamati sewaktu surnur sentral dipompa pada laju yang tetap ataupun berubah. Lokasi dan konfigurasi dari sumur-sumur pemompaan clan paman bergantung pad.a sifat-sifat akuifer. Syarat-syarat batas seperti sungai pengisi ulang dapat mempengaruhi basil pen~~ian clan harus digabungkan dengan perancangan uji pemompaan. Jika diinginkan estimasi storativitas
dan transmisivitas
yang berguna maka surnur pemompaan
harus
diletakkan cukup jauh dari batas-batas untuk menghindari kebocoran. Sebagai bantuan
dalam perancangan suatu uji pemompaan, nilai-nilai transmisivitas
dan storativitas awal
(pJ·elifr!tnary transmisivity & storattvity). dapat diestimasikan
dengan .menggunakan
jangkau-jangkau nalar dari sifat-sifat
akuifer ataupun data uji laboratorium.
Karena
transmisivitas merupakan perkalian dari konduktivitas hidraulik dari suatu akuifer dan ketebalan akuifer tersebut, data uji individual
dapat digunakan untuk mengestimasikan
transmisivitas dari akuifer. Pada akuifer tertekan homogen isotropik
dan dipompa pada surnur pemompaan
dengan debit konstsn, menurut Sayogo, 1990, berlaku persamaan : s= ( Q / 41t T ). J (e-u I u) du
.... (9)
dengan : S
= penurunan air tanah
12
Q
= debit
pemompaan
u "= r2 s / 4 ·Tt T
=
Transmisivitas
r · = radius suatu posisi dari sumur pernompaan T,
= lama pemornpaan
Persamaan di atas sering disebut
dengan persamaan Theis.
Bentuk integrasi dari
persamaan (5) dapat dituliskan sebagaifimgsi Theis: W( u ), sehingga dapat dituliskan: S = Q/4.T.W(u)
... (10)
Il. 4. HUKUM DARCY
Kelajuan gerakan air melalui tanah
dideskripsikan
pertama kali oleh Darcy
(1856). Dengan mempelajari aliran melalui kolom-kolom pasir, Darcy mengembangkan hubungan antara kecepatan perembesan,
gradien hidraulik dan koefisien konduktivitas
hidraulik K. Dari percobaannya Darcy. menyimpulkan bahwa perhitungan aliran air tanah (volume air per satuan waktu) a1au Q adalah : -
Sebanding dengan sayatan melintang daerah A
-
Sebanding dengan perbedaan elevasi permukaan air (h) di dalam aliran yang masuk pada reservoir (h, - hi)
-
Berbanding terbalik dengan panjang filter pasir L Secara matematis basil percobaan disimpulkan dalam persamaan yang dikenal
sebagai hukum Darcy ) yaitu : ... (11) dengan :
Q = volume air yang mengalir per satuan waktu (debit) K
= koefisien
A
= luas
kelulusan
penampang
13
(h1 - h2)1L = gradien hidranlik Dalam bentuk umum hukum Darcy dapat dinyatakan : V= -K. dh/ dx
... (12)
dengan :
V
= (Vx,Vy) kecepatan
K
=
dx
=
horisontal dan vertikal
koefisien kelulusan komponenjarak sepanjang aliran
= komponen tinggi dh/dx = gradien hidraulik db
pisometrik (head)
Untuk aliran horisontal yang melalui elemen bujur sangkar, aliran yang masult dan keluar dapat dinyatakan : n .. I· ~II',
= -T W ( dh/dx),
{lx, o
= -r, ·w (dh/dx),
X
... (13)
t
.... (14)
dengan : Tx
= transmisivitas
W
= panjang
(dh/dx),
= gradien hidraulik pada sisi masuk
( dh/dx),
= gradien
pada arah x
sisi elemen bujur sangkar
hidraulik pada sisi keluar
Dengan cara yang sama dapat dinyatakan aliran pada arah Y. Kecepatan rnasuk clan keluar aliran pada bujursangkar atau kubus (gambar 2.3) dapat
dinyatakan dengan persamaan kontinyuitas : (Qx.i - Qx,o) +(Qy,1 - Qy,o) =
- s . W2•
dh/dt
... (15)
dengan S = koefisien penyimpanan
14
. qy,o q.'(,i
w ' s
qy,i Gambar 2. 3 Diagram aliran horisontal yang melalui elemen bujur sangkar (Marsudi 1994 op cit. Pricket, 19~1)
Persamaan (~) di atas dapat diubah menjadi : [T, (dh/dx), - (dh/dx), ]/W - [Ty (dh/dy), - (dh/dy), ]/ w = - S. dh/ dt
... (16)
Jika W sangat kecil, rnaka turunan kedua-terhadap-h di sisi kiri persamaan (8) adalah: ... (17) Untuk aliran tiga dimensi persamaan (9) dapat dinyatakan dalam : ... (18) Persamaan-persamaan
di atas dinyatakan
radial dapat digunakan untuk aliran air tanah yang dekat dengan sumur pemompaan karena air mengalir menuju sumur dari segala arah, Dalam koordinat radial, persamaan (10) menjadi:
{ d2h I di } + I/r { dh I dr }
= srr { dh/ dt}
... (19)
dengan r = koordinat radial sumur pemompaan
15
II. 5. SALINITAS DAN DAYA HANTAR LISTRJK Menurut Stewart , 1984, Salinitas adalah konsentrasi rata-rata seluruh garam yang terdapat air laut. Konsentrasi ini biasanya sebesar 3% (tiga persen) dari berat selumhnya Konsentrasi ini hiasanya lebih sering disebut sebagai bagian perseribu, atau biasa ditulis dengan 3 5 °I oo· Konsentrasi garam-garam ini jumlahnya relatif sama dalam setiap contohcontoh air taut, sekalipun garam-garam tersebut diambil dari tempat yang berbeda di seluruh dunia. Oleh karena itu tidak diperlukan menguknr seluruh salinitas dari contohcontoh setiap kali. Dalarn hal ini sudah cul-mp menghitung salinitas pada satu daerah saja dan dari hasil pengukuran ini dapat dipakai untuk menentukan salinitas dari daerah-daerah yang lain. Tabel 2.3. Unsur-unsur utama air laut, bersama-sama dengan besarnya konsentrasi yang dihitung dalam perbandingan berat per seribu (Stewart, 1984) 0/00
Ion Ion negatif (anion)
Ion positif (kation)
chlorida,
er
berat
18.980
Sulfat, S04-
2,649
Bicarbonat, HC03-
0,140
Bromida, Br·
0,06.'5 Jumlah = 21, 861 °100
Borat, H2B0J-
0,026
Fluorida, F-
0,001
Sodium, Na+
10,556
Magnesium, Mg2+
1,272
Kalsium, Ca2+
0,400 Jumlah
:r
0,380
Strontium, sr2+
0,013
Jurnlah seluruh ion=
34,482 °/oo
Potassium,
= 12,621
°/00
Cara yang biasa dipergunakan untuk menentukan salinitas adalah dengan menghitung jumlah kadar khlor yang ada dalam satu sampel (chlorinitas). Dari basil pengukuran tersebut kemudian dapat ditentukan besarnya salinitas. Rumus yang dipergunakan adalah:
16
salinitas = khlorinitas x 1,817
... (20)
Salinitas akan tl.1~ dengan tajam dengan bertambah besarnya curah hujan. Air lant mengandung kadar garam yang tinggi dibandingkan dengan air tanah. Daya hantar listrik dipengaruhi oleh unsur :. unsur logam yang dikandungnya.
Dengan
sendirinya daya hantar listrik air laut lebih tinggi dibandingkan dengan daya hantar listrik
air tanah,
17
18
BAB III TUJUAN DAN MANFMT PENELITIAN
ill. 1. TU.JVAN PENELITIA.N
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk : 1.
Menentukan batas intrusi air laut terhadap air tanah rlangk~. daerah sekitar pantai
Semarang 2. Menentukan laju transmisivitas aliran air tanah dangkal
3. Menentukan penurunan muka air tanah di sekitar sumur pemompaan 4. Menentukan debit pemompaan maksimum di sekitar pantai ..
ill. 2. MANFAAT PENELITIAN
Batas debit maksimum pemompaan
air tanah dangkal yang diperbolehkan pada
sumur-sumur di dekat pantai (daerah batas intrusi) Semarang dari hasil penelitian ini dapat dijadikan
kebijakan
untuk membatasi
debit
pemompaan
air
tanah
dangkal
yang
diperbolehkan supaya tidak terjdai tumpahan atau penyusupann air lruit ke dalam sistem akuifer air tanah dangkal
19
BAB IV METODE PENELITIAN
IV. 1. PERALATAN Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah ·: 1. Conductivitymeter type HI8033, untuk mengukur daya hantar listrik air tanah dangkal
(sumur) 2. Salinitymeter type HI8042, untuk mengukur kadar garam air tanah dangkal (sumur) 3. Sistem pengukur muka air tanah (sumur) .
'
4. Peralatan uji pemompaan yang terdiri dari dari pompa dan alat bantu lainnya antara lain selang dan drum air
ill. 2. METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Mengukur kadar garam (salinitas) air tanah dangkal di beberapa titik contoh (sumursumur penduduk) di sekitar pantai Semarang dengan salinitymeter 2. Mengukur daya hantar listrik air tanah dangkal di beberapa titik contoh ( sumur-surnur penduduk) di sekitar pantai Semarang dengan conductivitymeter 3. Dari kedua parameter kadar garam dan daya hantar listrik air tanah dangkal di sekitar pantai Semarang dibuat peta kontur isosalinitas dan isokonduktivitas. Dari kedua peta kontur tersebut diperkirakan batas-batas air tanah dangkal yang terintrusi air laut, dengan berpedoman bahwa nilai kadar garam dan daya hantar listrik air laut lebih besar dari nilai pada air tanah
4. Uji pemompaan untuk menguji transmisivitas aliran air tanah dangkal. Uji pemompaan ini dilakukan pada sumur-sumur peduduk di sekitar daerah batas intrusi air laut Dengan
mengetahui debit pemompaan dan waktu pengisian kembali .maka dapat diperoleh nilai laju transmisivitas aliran air tanah 5. Dengan analisa
debit pemompaan
maksimum maka dapat diperhitungkan
besar
penurunan muka air tanah di sekitar sumnr-sumur yang dipompa pada 1aeq:t.1 penelitian, >. sehingga.dapat diperkirakan debit pemompaan maksimum yang diperbolehkan supaya tidak terjadi tumpahan atau penyusupan air taut ke lapisan akuifer serta dampakdampak ikutan lainnya,
20
21
BABV
HASIL DAN PEMBAHASAN V. 1. HASILPENGUKURAN
DAYA HAN!AR LISTRIKDAN KADAR GARAM
Telah dilakukan pengukuran nilai daya hantar listrik dan kadar garam air; tanah
dangkal (sumur-sumur penduduk) sekitar pantai Semarang dengan jumlah sumur sebanyak 75 buah dan pengukuran dilakukan dari tanggal 22 September 1998 sampai dengan 8
Oktober 1998. Titik-titik pengukuran membentang dari baraf sampai ke timus Semarang yang tersebar di 22 kelurahan, setelah sebelumnya dilakukan survei pendahuluan tentang kualitas air tanah (sumur) berdasarkan sifat fisiknya yaitu : warna, bau dan rasa Hasil
pengukuran diberikan dalam tabel 5.1. Tabel 5.1. Pengguknran daya hantar listrik dan kadar'garam air tauah da~al (sumur penduduk)
..
•·
Tanggal
l';io
Daya hantar lis~
sumur
(u.S/cm)
sebelu:m hujan 22-9-98
1.
i702
2. 3. 4.
1605 1701 1705 1707 1709 1708 1703
5. 6. 7. 8. 9.
10. 11. 12.
13. 14. 15.
16. 23-9-98
17.
18. 19.
20.
-
1550 550 1549 1550
sesudah
-
-
1781 1774 1747 1749 17:75
1~38
-
-
<:° C)
0,8~ 0,79 0,84 0,87. o,88 . 0,89
-
1616 1638 1634 1620
Suhu
(ppm) ' sebelum 'sesadah
hujan
hujan
J..618
Katlar gar8JXl
o',88. 0,86
-
.
-
-
0,75
0,20 0,74 0,75
,
K~ur.ahan
hujan
-
-
--
.-
27 27 27
PanWlllJt . p '~
27
Panggling Pufw.osBri
27
0,89 G,89 0,89 0,88 0,89 0,78
27 2,7 27 . 27 27 27
o,76.
21.
0,79
27 28
Q,78 0,80 0,79
-
-
'
£
'
10'
Pui:wosari Puiwosari, Purwosari
Bulu lor Bulu lor · Bulu.lor
28
Bulu lor Plombokan Plombokan Plombokan Plombokan
2"7
Cabe an
2,7·
Cabean
27
Cabean Cabean
28
27
21.
25-9-98
27.
-
27
23.
1548
-
0,72·
-
2,7
24.
1550 1552 1555
-
25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32.
38. 39. 40. 41. 42.'
1553
-
-
-
-
-
-
-
54.
1300 1200 1300 1299 1200 1202 1267 1133 1266 1267 1133 1132 1138 1139
55.
1142
56.
1150
57.
-
45. 46. 47. 49. 50. 51. 52. 53.
58.
0,76 Q,77 0,78 0,77
-
-
151Q 1532 535 240 15JO 1512 1514 1530 1532 1532 1405 1404 1405
-
-
-
-
-
-
-
-. -
-
1250 1295
1249 1250 1295 1294 1175 1176 1181 1189
0,60 0,57
0,60 0,59 0,57 0,58 0,47 . 0,48 0,50 0,51 0,48 0,46 0,40 0,47 0,49 0,49
.
.
-
Salsman '' '
Mlovo
?v(loyo, ..
.Kauman , . ..
28 28 27 27 27 2.8
-
-
0,71 0,70 0,19 0,11 0,71 0,73 0,73 0,67 0,69 0,69 0,67 0,66 0,68
·Kauinan
:aanirun harjo,
l'tfanyaran Manyai-a11 ManY~Wl
27
'¥anyaran
2&
Pekuiiden E;e~den Pekuqden
is. 2R
"Sekavu
28
Sekayu Sekayu Brumbungan Brumbungan Brumbungan
28
.
·-~
28 27 27 27 27 27 27 27 27 27 28. 27 28 28
27 27 27 27
27 27
Sari Rejo 'sari Reio Sasi'Reio RejoSari Rejo Sari· Rejo-Sari <
Sambireio Sambirejo Sambireio Siwalan Siwalan Siwalan
Ger,gaii G¢rgaji, ~Gerg~i Tlogosari
Wetan 176 1179
-
-
0·49
'.
0,49
. 27
Tlogosari
. Wetan 27
.
Bruunirrhad o
2,7
. --...
,0,5.9 0,50 . ~ 0,5~ 0,52 0,48 .. 0,47 0,41 0,47 0:~9 0,49
.
Sal~an
,
-
.
Salamaa
MJnyo
0,78
48.
30,.9-98
-
-
43. 44.
28-9-98
0,76 ..
1554
34. 35. 36. 37.
27-9-98
.
-
22.
33.
26-9-98
1551
Tlogosari
Wetan
1-10-98 3-10-98
59.
-
72. 73.
1160 1180 1160 1170 1180 1195 1000 1195 1002 910 750 898 910 920
74 .
-
1150 1185 1209 1185 1191 1209 1190 1240 1190 1241 1020 850 909 945 961 921
75.
-
750
.60.
61. J5l1•
.
63. 64. 5-10-98
65.
. 66. 67. 68. 6-10-98
69. 70.
71.
. 8-10-98
·-'
.
'
b 3~ '
0,38 0,38 0,40 0,39 ,. 0,38 0;39 0,45 . 0,45 b , 50 d , 50 . 0,42 0;41 0,43 0,42 0,49 0,51 0,5"1 0,51 ,0,36 . 0,35 'o,3'5 0;3.5 0,36 0,37 0,38 -r 0,39 0;37 0,_35 -
27 27
28 28
28
;;,.~
•. '
·o,3·s
-
.
0,26
28 28 27
Pleburan' Pleburan Pleburan .Pleburan Pleburan Pleburan Genuk Krajan
Genuk Kraian GenUk Krajan
27 27 27 . 27
21 27 27 27 27
Genuk Krajan Palebon
Palebon Palebon Palebon Paleo on Kalibanteng
Kidul Kalibanteng Kidul
V. 2, IHASIL UJI PEMOMPAAN Pengukuran uji pemompaan dilakukan dari tanggal 3 sampai dengan 6 Januari 1999 dengan mengambil data di lima daerah yaitu : Genuk Indaa, Rejosari, Bulu Lor, Gisikdrono dan PedUlUl~gan tengah. Pemilihan daerah-daerah pengukuran tersebnt dikarenakan pertimbangan basil pengukuran dan perhitungan interpolasi daya hantar listrik clan kadar garam yang relatif tinggi di daerah-daerah tersebut, faktor cuaca, faktor waktu dan faktor
biaya. Hasil pengukuran diberikan pada tabel 5.2. seperti di bawahini : Tabel 5.2. Hasil uji debit pemompaan air tanah dangkal sekitar pantai Semarang di lima 'daerah pengukuiall ·
.
Diameter sumur
hmukaair
Ro
Rt
t
hair
(cm)
(cm)
(Q)
(Q)
(menit)
(cm)
1.
60
20
10
35,5 K
43,14
350
2.
60
150
1
17,3 K
60
500
3.
78,5
25
10,4 K
42;1 K
42,28
350
4.
95
2065
48,2K
64,2K
2b
400
5.
70
62
ll,7K
49,5 K
35,12
550
No
,.
•
23
V. 3. PEMBAHASAN
PENGUKURAN
NILAI DAYA HANTAR
LISTRIK
DAN
KADARGARAM Dari pengukuran nilai daya hantar listrik seperti YB!lS diberikan
pada tabel 5.1. di
atas tampak bahwa nilai daya hantar listrik tertinggi adalah sekitar 1700 µSiem yang didapatkan di daerah pengukuran kelurahan Panggung Kidul clan kelurahan Purwosari dan nilai terendah berkisar antara 190 sampai dengan 610 pS/~m yang di dapatkan di daerah pengukuran kelurahan Manyaran. Kisaran nilai daya hantar listrik 1500-i600 µSiem antara lain didapatkan di kelurahan-kelurahan : Cabean, Salaman Mloyo, Kauman, Bangun Harjo, Purwosari, Bulu Lor clan Plombokan. Sedangkan daerah-daerah yan$ rnempunyai nilai daya
.
hantar listrik di bawah 1000 µSiem adalah kelurahan Palebon dan Kalibanteng Kidul yang ·mernpunyai kisaran nilai daya hantar listrik 700-900 µ:;)/cm. Sedangkan dari hasil pengukuran.kadar garam didapatkan suatu hubungan yang linier paralel dengan nilai daya hantar listrik, dimana kadar garam yang lebih tinggi didapatkan di daerah-daerah
yang
berdaya hantar listrik tinggi dan kadar garam yang rendah didapatkan di daeah-daerah yang berdaya hantar listrik rendah. Hal ini diakibatkan ion-ion garam yang mudah menghantarkan aIUS
listrik, Dari tabel 5.1. kemudian dibuat kontur isosalinitas
dan koutur isokonduktivitas
dengan terlebih dahulu membuat nilai rata-rata daya hantar listrik dan kadar garam untuk masing-masing daerah penguknran untuk dimasukkan ke dalam grid-grid-daiam program pembuatan kontur (Grid dan Topo). Nilai rata-rata tersebut diberikan pada tabel 5.3. Tabel 5.3. Nilai rata-rata daya hantar listrik dan kadar garam daerah pengusuran ,
No
Daerah Pengukuran
1.
Panzzunz
1678,3
0,84
2.
Purwosari
1767,3
(),89
3.
Bulu lor
1C89,5
u,83
4.
Plombokan
1632,5
0,79
5.
Cabe an
1549,7
0,75
6.
Salaman Mloyo
1551,0
0,7~
7.
Kanman
1551,0
0,77
Daya hantar listrik (uS/cm)
..
Kadar garam (ppm) .
-
24
.--
8.
Bangun Hari o
9.
1554,0
0,78
Manyaran
1521,0 .,
0,71
10.
Pekunden
1512.0
2.17
11.
Sekayu
1531,3
0~69 -
12.
Brumbunsan
1404,7
0,6,7
13.
Sari ~ejo 1
,,
1266,7
·-'-
--
0,59 "----------
Reio Sari
1233,7
0,58
15.
Sambirejo
1264,7
0,50
16.
Siwalan
1279,7,
0,48
17.
Gergaji
1177,3
0,45
18.
Tlogosari wetan
1184,0-
0,49
1 urs,2 .
0,42
1215,0
0,46
937,0
0,37
14.
19.
'Pleburan
20.
Genuk Kraj an
21.
Palebon '
22.
Kalib.~!_ntengKidul
-
835,5
Daerah pengukuran dan kontur isokonduktivitasserta
_J__o,3 ~-----
konnir isosalinitas diberikan pada
gambar 5.1, gambar 5.2., dan gambar 5.3. Dengan metode map matching
atan metode
pencocokan kedua peta iso-kontur tampak bahwa kedua'-peta kontur saling bersesuaian dimana didapatkan peta kontur dengan pola yang hampir sama Nilai daya hantar listrik yang besar bersesuaian dengan nilai kadar garam'yang lebih tinggi, Kedua kontur lebih
rapat pada grid penelitian sebelah barat yang mempunyai pola aliran-utara-selatan dan juga arah pola aliran gradien positif. Nilai-nilai daya hantar listrik dan kadar garam yang tinggi didapatkan pada daerah-daerah yang lebih padat penduduknya
25
V. 4. PEl\!IBAHASAN
un PEMOMP
AAN
Dari hasil uji pemompaan di atas yang disajikan pada tabel 5.2., maka dapat
dihitung debit pemompaan maksimum, yang diberikan pada tabel 5.4.
..
Tab e 1 5 4 H asi·1 perhitun 1 igan d e bit1 pemompaan maksi1mum
Daerah Pengukuran
Ah (cm)
Genukindah
2.
No
Debit
At (detik)
AV(cm3)
10,29
2520
29100,23
11,55
Rejosari
5,02
3600
14184,41
3,94
3.
Bulu Lor
6,58
2548
31860,53
12,50
4.
Gisikdrono
4)64
1200
32889,33
27,41
2112
421_86,72
19,97
. 1.
(cm3/detik)
I
5.
Pedurungan
10,96
.
Tengah Kontur debit pemompaanpada
kelima daerah pengnknran diberfkan pada gambar 5.4.
Pemanfaatan air tanah di daerah' pantai' menuntut s~
pertimbangan akan berapa
banyak air-tanah yang boleh diambil dari suatu well field , dengan tanpa menyebabkan intrusi air laut ke dalam sumur-sumur t~se,but Diperhikan juga rnengetahui berapa banyak
air sebenamya yang boleh diambil dari setiap sumur' itu dengan tanpa menyebabkan
excessive drawdown pada setiap sumur itn sendiri, Dalam akuifer-akuifer pantai.rgradien hidranlik
air tanah adalah
berarah ke pantai
dan aliran air tanah tersebut-menuju ke lant. Dalam kondisi sebelum diambil, air lant berada dalarn akuifer dan karena berat jenisnya yang.lebih besar, air laut akan berada di
bawah air tanah menyerupakan batas ujung yang diseout dengan batas temu air laut (sea water interface). Sebenarnya batasan ini tidak cukup tajam uhtuk diperlakukan sebagai selaput tipis pembatas. Batas ini.membentuk suatu zona pencampuran di bidang batas temu tersebut, tetapi karena adanya dispersi hidrodinamik batas ini biasanya rnenjadi 'sangat
tajam, Dari data pengukuran clan perhitungan debit pemompaan dengan menggunakan metode recovery test Rejosari
di atas terlihat debit pemompaan terkecil didapatkan didaerah
dan terbesar didapatkan di Gisikdrono, yang dipengaruhi oleh eksploitasi air
tanah untuk berbagai kebutuhan dan ada atau tidakny'a recharge area.
26
v
... .
L A IJ T
J
,A
-r··-'.
W A
Gambar 5~ 1 Peta Daerah Penelitian (Skala 1 : 200.QOO)
27
KONTUR
ISOKONDUKTIVITAS
AIR TANAH
OANGKAL
SEKITAR
PANT.Al
SEWRANG
-ZJlO
~.... -J.00
0 Gambar 5. 2. Kontur Isokonduktivitas air tanah dangkal sekitar pantai Semarang
28
KONTUR
ISOSAUNITAS
AIR TANAH
DANGKAL
SEKITAR
PANTAI
SEMARANG
-1.00
-1.3.l
-1.17
-2.00
-1.~
c~·~ "'""
-2.~
-1.3!
-1.11
-&.Oii
-a.a
•2.67
-U7
-100
-see
-i.u
-~.D
~'7
-U1
Gambar 5. 3. Kontur Isosalinitas air tanah dangkal sekitar pantai Semarang
29
KONTUR DEBIT PEMOMPMN M~SIMUM 1.7S
2.CO
US
UO
I.JI
.J.00
3.tt
UO
AIR TA..NAJi DANGK~ SEKITAR PANTAI SEMARANG :..1&
4.00 4.:IS
UO
US
5.00 S.2'.
5.110
t.71
'l
-1.25
f..00
a.llS UO
UI
7.00
-t.oo -1.%5
-1.110
-uo
-t,75
-1.n
-s.ee
-.t.oo
-2.2&
-z.n
-2..00
-:t.llG
-2.75
-2.71
-l.00
-2.00
-.5.:l6
-3.21
-J.00
-~
..J.75
-3.71
-4.00 1.00
1.2:5
I.lo
1.n
2.QO
z..u
2.$0
Z.'ll
1JJO
S.Z$
uo
'·"
Gambar 5.4. Kontur Debit Pemompaan Maksimum air tanah dangkal sekitar pantai Semarang
30
31
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
VI. 1. KESIM:PULAN Dari penelitian ini, dengan melakukan pengamatan terhadap 'kualitas fisik air tanah serta pengukuran daya hantar listrik dan kadar garam pada air tanah dangkal sekitar pantai Semarang, dapat disimpulkari bahwa intiu~i air laut terhadap air tanah dangkal sekitar
pantai Semarang , dengan batas barat daerah penelitian adalah kecamatam Semarang Barat, batas timur Kecamaran Pedurungan dan batas selatan Kecarnatan Candisari, telah mencapai daerah Genuk Krajan di sebelah selatan dengan nitai daya llantar listrik dan nilai kadar garam 1215 µSiem dan 0,46 ppm, Salsman Mloyo di sebelah barat (1551 µS ; 0,75 ppm) dan Tlogosari Wetan (1184 p.S ; 0,49 ppm). Kontur relatif berarah utara-selatan dan diagonal bidang penelitian dengan gradien positif Kontcr yang lebih rapat terletak pada grid-grid pengukuran sebelah barat, sedangkan nilai-nilai
tertinggi terletak pada grid
sebelah tengah, Dengan rnetode map matching ·yaitu dengan melakukan pencccokan pada
kedua peta iso-kontur terlihat bahwa besar daya hantar listrik bersesuaian dengan kadar garam yang terdapat air tanah dangkal tersebut. Nilai daya hantar listrik dan kadar garam yang besar relatif terletak pada daerah dengan tingkat kepadatan penduduk yang lebih tinggi. Pada penelitian ini tidak dilakukan penentuan laju transmisivitas
dangkal disebabkan faktor biaya. Untuk itu digunakan
aliran air tanah
suatu alat ukur elektronik untuk
mengnkur penurunan muka air tanah clan debit pemompaan dengan metode recovery test. Dari perhitungan debit pemompaan didapatkan hasil bahwa debit maksimum pemompaan untuk daerah Genuk Indah adalah 11,55 cm3/detik, Rejosari 3,94 cm3/detik, Bulu Lor 12,5 cm3/detik, Gisikdrono 27,41 cm3/detik dan Pedurungan Tengah 19,97 cm3/detik. Daerah Gisikdrono dan sekitarnya mempunyai debit pemompaan yang lebih tinggi dikarenakan adanya recharge area atau daerah pengisian ulang air tanah yang terletak di daerah pegummgan di selatan
kawasan
tersebut,
Sedangkan
daerah
pengukuran . Rejosari
mempunyai debit pemompaan yang paling kecil disebabkan tingkat kepadatan penduduk,
daerah industri dan tidak adanya recharge- area
ternadap daerah tersebut. Bila batas <
pemompaan maksimum tersebut tidak diperhatikan,
dikhawatirkan
terjadi keboooran
akuifer yang lebih parah sehingga akibat pemompaan yang berlebihan
akan semakin
memperluas daerah yang terintrusi air laut,
Vl.2.SARAN Untuk mendapatkan hasil penelitian ini yang lebih ba.ik clan bisa lebih dapat digunakan untuk pembuatan kebijakan dalam tataf. guna, air tanah, dan untuk mengetahu batas intrusi air lant yang. lebih baik , perlu dilakukan pengukuran pada daerah yang lebih luas yang mencakup ujung barat dan timur Semarang rapat, pola pen~an
dengan spasi
pengukuran yang
lebjh
yang jelas (tidak random) yaitu den~an membuat grid-grid yang
jelas pada daerah Semarang.
32
DAF'FAR PUSTAKA
Bear, J. & Corapcioglu, M.Y, 1981, "Integrated Aquifer Subsidence Equation for Vertical and Horizontal Displacement", Water Resources Research, Vol. 17, No.4 Dietrich,G., Kalle, K., Kruss, \V., Siedler, G., 1980, " General Oceanography", John Wiley & Sons Gautama, R.S.,
1990, "Analisis Subsidence Akibat Pemompaan Air Tanah", Proc.
Pengembangan Air Tanah Daerah Pantai dan Pengaruh Penurunan Muha Air Tanah terhadap Subsidence, Lab. Geoteknik-PAU-Ilmu Rekayasa ITB Gatot, H.P., 1990, "Pengembangan Air Tanah daerah Pantai ". Prorc . Pengembangan Air Tanah Daerah Pantai dan Pengaruh Penurunan Muka Air Tanah terhadap Subsidence, Lab. Geoteknik-PAU-Ilmu Rekayasa ITB Legowo, S., 1990, "Penurunan Muka Tanah akibat Penurunan Muka Air Tanah ",Proc. Pengembangan Air Tanah Daerah Pantai dan Pengaruh Penurunan Muka Air Tanah terhadap Subsidence, Lab. Geoteknik-PAU-Ilmu RekayasaITB Marsudi, 1994, " Pengaruh Eksploltasi Air Tanah Terhadap Penurunan Permukaan Tanah daerah Semarang dan sekitarnya Propinsi Jawa Tengah ", PS Hidrologi Rekayas Pertambangan ITB Notosiswoyo. S .• Marsudi, Pudiihardio, P .• 1995 "Studt Pengaruh Ekspiottasi Air Tanah
ierhadap Penurunan Kualitas Lingkungan dan
Verifikasi Air
Tanah daerah
Semarang dan sekitarnya ", Lap. Penelitian Hibah Bersaing, DPPPM Dirjen Dikti Depdikbud Nielsen, D.M., 1991, " Practical Handbook of Ground-Water Monitoring",
Lewis
Publisher, Michigan
33
Sevee, J., 1991, "Methods and Procedures for Defining Aquifer Parameters", ed. by Nielsen in Practical Handbook of Ground Water Monitoring, Lewis Publisher , Michigan
34
