Steptest

Laboratorium Hidrogeologi 2020
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air menempati lebih dari 2/3 dari luasan permukaan bumi dan memberikan warna biru
ketika bumi dipandangi dari ruang angkasa. Air yang ada di bumi terdiri dari air laut
sebesar kurang-lebih 97,2%, dan air tawar sekitar 2,8% dari seluruh volume air yang
ada.(Fetter, 1994).
Air merupakan kebutuhan pokok manusia setelah udara dan makanan. Namun tidak
semua jenis air dapat dimanfatkan untuk kebutuhan manusia. Air terutama pada Daerah
Aliran Sungai (DAS) menjadi penting bagi kehidupan manusia. Sehingga menjadi
penting pula untuk mengetahui debit aliran sungai agar dapat mengolah atau
memanfaatkan sungai sebaik mungkin untuk kehidupan.
Debit merupakan besarnya volume air yang mengalir dalam satuan waktu pada
suatu penampang tertentu. Dalam sistem satuan SI besar satuan debit dinyatakan
dengan meter kubik per detik (m3/det). Pengukuran debit ini mempunyai tujuan
dilakukannya pengukuran dan perhitungan debit yaitu mengetahui nilai debit dapat
diketahui fluktuasi aliran, mengetahui potensi suatu aliran, serta pengelolaan sumber
daya air yang berkelanjutan pada lokasi pengamatan tersebut. Dengan begitu tentunya
berpengaruh terhadap lingkungan sekitarnya dan juga dapat dilakukan perencanaan
pencegahan bila terjadi masalah yang berarti pada lokasi tersebut.
Pumping test merupakan metode pengukuran debit air yang beride dari pengamatan
kontinuitas sumber air dan ketersedian air dari sumber itu sendiri. Hal yang menjadi
inti dari pumping test ini adalah perbandingan antara penurunan muka air pada saat
pumping terhadap kenaikan muka air pada saat recovery dala tenggat waktu yang sama.
Pada tiap jenis aliran memiliki cara-cara dan metode pengujian yang berbeda-beda.
Salah satu uji pemompaan yang baik untuk Unsteady Flow adalah Pumping Test
dimana terdapat Step Drawdown Test dan Long Term Constant Test.
Dengan menggunakan metode Step Drawdown Test kita dapat mengetahui efisiensi
sumur, mengetahui kesempurnaan konstruksi sumur dan besaran
sumur, menentukan parameter hidraulik akuifer atau sumur.
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
Ni,m : 111.180.098
Plug : 5
kapasitas jenis
Laboratorium Hidrogeologi 2020
1.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dilakukan uji pemompaan metode step drawdown test, untuk
menghitung kapasitas jenis sumur, mengetahui efisiensi pemompaan, Q optimum,
penurunan maksimum (Sw maksimum). Adapun tujuan dilakukannya praktikum ini
antara lain:
•
•
•
•
Menentukan parameter hidraulik akuifer akuifer atau sumur
Efiseiensi sumur
Mengetahui kesempurnaan konstruksi sumur
Menentukan besaran kapasitas jenis sumur
1.3 Batasan Masalah
1.
2.
3.
4.
Apa itu definisi Step test metode step drawdown test
Bagaimana menentukan kondisi sumur
Bagaimana menentukan kelas sumur
Menentukan harga luas kapasitas pompa, jumlah pompa, radius of influence
yang dibutuhkan
1.4 Alat dan Bahan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Lembar HVS A4
Kalkulator
Lembar kerja semi log
Kalkir A4
Lembar bilogaritma
Drawing pen
Penggaris
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
Ni,m : 111.180.098
Plug : 5
Laboratorium Hidrogeologi 2020
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Konsep Dasar Step Test
Step test pada dasarnya dilaksanakan setelah pelaksanaan konstruksi sumur dan
setelah pembersihan/penyempurnaan sumur atau dengan kata lain tahap akhir dari
rangkaian pekerjaan pemboran airtanah. Step test dilakukan dengan cara mengukur
penurunan muka airtanah di dalam sumur uji dengan debit pemompaan yang ditambah
secara bertahap.
Jacob menyatakan bahwa drawdown pada sumur akibat pemompaan terdiri atas
dua komponen, yang pertama adalah aquifer loss yaitu drawdown pemompaan
disebabkan oleh macam akuifernya (hambatan yang terjadi didalam aliran pada
akuifernya sendiri = BQ ), yang kedua adalah well loss yaitu drawdown pemompaan
yang disebabkan oleh konstruksi sumur (CQ2). Sumur yang efisien adalah sumur yang
mempunyai well loss kecil.
Uji sumur bertujuan untuk menetapkan kemampuan sumur yang akan diproduksi. Dari
debit Q dan penurunan muka air (S) yang diukur, dapat diperoleh kapasitas jenis sumur
(spesific discharge) atau sebaliknya penurunan jenis sumurnya. Kapasitas jenis sumur
merupakan ukuran ke-mampuan produksi suatu sumur. Metode “Step
Drawdown Test” yaitu dimana pemompaan dilaksanakan secara terus menerus dengan
perubahan debit secara bertahap pada sumur-sumur yang telah ditetapkan. Sehingga
total penurunan muka air di sumur dinyatakan sebagai :
SW = BQ + CQ2
Sw
= total penurunan muka ai (m)
BQ
=
B
=
C
=
2
CQ =
kehilangan tinggi tekan pada akuifer (m)
koefisien kehilangan tinggi tekan pada akuifer (dt/m2)
koefisien kehilangan tinggi tekan pada sumur (dt2/m5)
kehilangan tinggi tekan pada sumur (m)
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
Ni,m : 111.180.098
Plug : 5
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Sumur produktif menurut Walton dan Bierschenk adalah sumur yang mempunyai
harga koefisien kehilangan tinggi tekan pada sumur (C) dan faktor pengem-bangan
(Fd) yang kecil. Nilai C dan Fd dapat dilihat pada Tabel 2.1 dan 2.2. Faktor
pengembangan (Fd) dinyatakan dengan Fd = (c/b)x100
Tabel 2.1 Kondisi sumur produksi ber-dasarkan harga koefisien kehilangan tinggi
tekan pada sumur (well loss).
COEFICIENT WELL LOSS
KONDISI SUMUR
C (m2/m5)
<0,5
Baik
0,5 – 1
Mengalami penyumbatan sedikit
1-4
Penyumbatan di beberapa tempat
>4
Sulit dikembalikan seperti semula
Tabel 2.2 Klasifikasi sumur berdasar-kan faktor pengembangan menurut
Bierschenk
Factor
Development
Klas
Fd
(hari/m 3)
< 0,1
0,1 - 0,5
Sangat Baik
Baik
0,5-1
Sedang
>1
Buruk
Debit optimum pompa adalah besarnya debit air yang diambil / dipompa dengan
menghitung nilai Q maksimum dan Sw maksimum.
Swmaks = B.Qmaks + C.Qmaks2
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
1
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Qmaks = 2π.rw.D.((√ K)/15)
Kemudian Qmaks dan Swmaks diplotkan pada grafis penurunan dengan garis
linier sehingga antara garis persinggungan tersebut diperoleh nilai Qoptimum dan Sw
optimum.
2.2 Metode Step Test
2.2.1. Metode I (Metode Jacob)
1) Dari data uji step test dibuat grafik hubungan antara s (drawdown) dan
t (waktu pemompaan). Seperti gambar 6
2) Dari grafik hubungan antara s dan t di atas tentukan harga ∆s (tambahan
penurunan muka airtanah) pada setiap step.
3) Berdasarkan data Q, ∆s, Sw (total penurunan muka airtanah), Sw/Q. 4)
Buat Tabel data tersebut di atas seperti Tabel 2.3
Step
Q
∆s
Sw
Sw/Q
(l/detik)
(m)
(m)
(m/l/detik)
1
2
3
5) Untuk menentukan harga-harga C dan B, plot pada kertas milimeter
harga-harga Q (l/detik) lawan Sw/Q (m/l/detik), tarik garis berat
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
2
Laboratorium Hidrogeologi 2020
(lurus) yang melalui titik-titik hasil pengeplotan, selanjutnya
menentukan harga a dan b
Gambar 2.2 Kurva hubungan Q dan Sw/Q
6) Menghitung harga BQ dan CQ2
7) Menentukan harga Sw dapat berdasarkan kurva pada Gambar 6 atau
dengan rumus Sw = BQ+CQ2
8) Membuat tabulasi data seperti table 3.5
Table 2.2 Hasil Tabulasi Data Metode Jacob
Step
Q
B
C
BQ
CQ2
Sw
(l/det)
1
2
3
9) Menentukan Efisiensi pemompaan (Ep)
10) Menentukan Faktor development (Fd)
11) Menentukan klas dan kondisi sumur
2.2.2. Metode II
Pada metode ini dilakukan dengan cara membandingkan setiap kapasitas jenis
pada setiap step pemompaan Jadi :
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
3
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Q1/Sw1
:
:
Q2/Sw2
…..
Qn /Swn
(m3/jam/l)
Apabila harga mendekati kesamaan dengan perbedaan < 1, maka kontruksi
sumur sempurna.
Table 2.3 Tabel Metode II
Q1/Sw1
Q2/Sw2
Q3/Aw3
a/c (1)
b/c (2)
c/c (3)
1-2 (a)
2-3 (b)
1-3 (c)
2.2.3. Metode III (Metode Logan)
1) Dari data pengamatan step test dan perhitungan, dibuat tabulasi data
seperti tabel 5 :
Table 2.4 Tabulasi Data Metode Logan
Step
Q
B
C
BQ
CQ2
Sw
Sw/Q
(l/det)
1
2
3
2) Membuat gambar kurva dalam kertas milimeter, antara Sw/Q pada
koordinat dan Q pada absis untuk mencari Q optimum
3) Menentukan Q optimum dengan cara menarik garis dari titik harga
Sw/Q = 50 searah dengan absis hingga memotong kurva
4) Dari perpotongan antara garis Sw/Q = 50 dan kurva, tarik garis tegak
lurus ke arah absis
5) Titik hasil perpotongan antara garis tegak lurus dan garis absis dibaca
sebagai nilai Q optimum
6) Untuk seterusnya dihitung T (keterusan) dengan metode Logans
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
4
Laboratorium Hidrogeologi 2020
T=
1,22.Q.86,4
= .....m2 / hari
Sw
Q = Q optimum
Sw :(harga Sw pada saat Q optimum) = Q optimum x 50
7) Menghitung harga k = permeabilitas dengan rumus T = k.D , dimana
D = Tebal akuifer, k = T/D
2.2.4. Metode IV Grafis (Metode Sichardt)
1) Data pemompaan dievaluasi dengan metode uji sumur muka air
bertahap (step drawdown test) untuk mendapatkan persamaan garis
Sw = BQ + CQ2.
2) Gambar persamaan garis tersebut pada kertas grafik dengan
memasukkan nilai Q sebagai absis (X) dan nilai Sw sebagai ordinat (Y).
3) Hitung kapasitas maksimum sumur atau debit maksimum (Qmaks)
dengan persamaan Huisman sebagai berikut:
dimana:
Q  2 rw D 
√𝑘
15
Qmaks = debit maksimum (m3/dt)
rw = jari-jari konstruksi sumur (m)
D = tebal akuifer (m)
K = koefisien kelulusan air
4) Hitung penurunan maksimum (Swmaks) dengan persamaan sebagai
berikut:
Swmaks = BQ maks + CQ2 maks
5) Dari titik potong di atas didapat harga kapasitas optimum (Q opt) dan
penurunan muka air optimum (Sw opt).
6) Hubungkan titik kapasitas maksimum (Qmaks) dengan penurunan
muka air (Swmaks) sehingga berupa garis lurus yang berpotongan
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
5
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Sw vs Q
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
6
Laboratorium Hidrogeologi 2020
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Data Pemompaan
Step
:I
Waktu
Debit Pompa
(menit)
(m3/detik)
Pengukuran (meter)
Muka Air
Penurunan
1.98
0
2
2.02
0,04
3
2.04
0,06
4
2.09
0,11
5
2.13
0,15
6
2.17
0,19
7
2.18
0,2
8
2.23
0,25
9
2.29
0,31
10
2.32
0,34
13
2.36
0,38
15
2.38
0,4
17
2.41
0,43
19
2.46
0,48
21
2.54
0,56
23
2.54
0,56
27
2.54
0,56
30
2.62
0,64
1
0.01999
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
7
Laboratorium Hidrogeologi 2020
33
2.67
0,69
39
2.71
0,73
42
2.76
0,78
48
2.80
0,82
59
2.84
0,86
64
2.87
0,89
70
2.91
0,93
79
2.95
0,97
88
2.99
1,01
96
3.03
1,05
110
3.07
1,09
Step : II
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
8
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Waktu
Debit Pompa
(menit)
(m3/detik)
Pengukuran (meter)
Muka Air
Penurunan
3.15
1,17
117
3.21
1,23
120
3.28
1,3
122
3.36
1,38
125
3.39
1,41
126
3.43
1,45
132
3.48
1,5
137
3.55
1,57
143
3.58
1,6
115
0.0289
151
3.62
1,64
157
3.65
1,67
163
3.69
1,71
176
3.72
1,74
184
3.74
1,76
193
3.77
1,79
199
3.83
1,85
207
3.88
1,9
216
3.92
1,94
221
3.98
2
229
4.01
2,03
234
4.07
2,09
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
9
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Step
237
4.07
2,09
240
4.07
2,09
244
4.14
2,16
245
4.16
2,18
247
4.19
2,21
250
4.22
2,24
256
4.23
2,25
260
4.25
2,27
265
4.28
2,3
:
III
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
10
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Waktu
Debit Pompa
(menit)
(m3/detik)
Pengukuran (meter)
Muka Air
Penurunan
4.30
2.32
273
4.34
2,36
274
4.36
2,38
276
4.38
2,40
278
4.42
2,44
280
4.45
2,47
281
4.49
2,51
283
4.51
2,53
285
4.55
2,57
286
4.59
2,61
289
4.63
2,65
291
4.69
2,71
293
4.74
2,76
294
4.78
2,8
297
4.84
2,86
299
4.91
2,93
301
4.96
2,98
309
4.99
3,01
317
5.04
3,06
320
5.09
3,11
327
5.13
3,15
271
0.0395
335
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
5.18
3,2
11
Laboratorium Hidrogeologi 2020
340
5.20
3,22
343
5.23
3,25
346
5.27
3,29
350
5.32
3,33
353
5.35
3,37
355
5.35
3,37
358
5.35
3,37
360
5.35
3,37
Keterangan:
Tebal Akuifer
: 35 m
Kebutuhan Irigasi
: 2,25 lt/detik/Ha
Luas Area Persawahan
: 250 Ha
Waktu Pengoprasian
: 12 Jam
Jari-jari Sumur
: 8 In
3.2 Metode I jacob
Table 3.2 Tabulasi Data Hasil Steptest
Step
ΔS
Q
Sw
Sw/Q
1
0,0199
0,56
0,56
28,14
2
0,0289
1,53
2,09
72,32
3
0,0395
1,28
3,37
85,32
Grafik Q vs Sw/Q dilampirkan
Sw=BQ+CQ2
Ep= BQ x100%
Sw
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
12
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Data dari grafik Q vs Sw/Q adalah: B = 20; a=16 ; b=0,01; a/b:16/0,01=1600 Dari
hasil nilai koefisien well loss didapatkan kondisi sumur baik (Walton, 1970).
Nilai Efisiensi Pemompaan didapatkan menggunakan rumus:
𝐸𝑝 =
𝐵𝑄𝑛
𝑆𝑤𝑛
Maka dengan menggunakan rumus diatas diperoleh data sebagai berikut:
Table 3.3 Tabulasi Data Metode Jacob
Step
Q
B
C
BQ
CQ2
Sw
Sw/Q
Ep %
1
0,0199
20
1600
0,398
0,633616 1,031616 51,86
38,58
2
0,0289
20
1600
0,578
1,336336 1,914336 66,24
30,19
3
0,0395
20
1600
0,79
2,4964
24,038
3,2864
83,2
Grafik Q vs Sw dilampirkan
C = 1600 s2 / m5 = 1600/3600 = 0,44 m2 / m5
Untuk mengetahui klasifikasi sumur berdasarkan Factor Development (Fd) maka
digunakan rumus sebagai berikut:
Fd=C/B
𝐹𝑑 =
Fd =
80
86400
1600
𝑠
= 80 3
20
m
= 0,0009259259
Dari hasil nilai faktor development didapatkan klas sumur sangat baik
(Bierschenk,1964).
3.3 Metode II
Metode ini dilakukan dengan membandingkan tiap kapasitas jenis (Q/Sw)
pada setiap step pemboran. Apabila harga mendekati kesamaan dengan perbedaan
< 1, maka konstruksi sumur sempurna
Berikut adalah rumus yang digunakan dalam metode II ini:
Table 3.4 Tabulasi Data Metode Jacob
Q1 / Sw1 (a)
Q2 / Sw2 (b)
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
Q3 / Sw3 (c)
13
Laboratorium Hidrogeologi 2020
a/c (1)
b/c (2)
c/c (3)
1-2
2-3
1-3
Maka dari rumus diatas diperoleh:
Table 3.5Perhitunagna Tabulasi Pengerjaan Metode II
0,01929
0,0150966
0,012019
1,6049588
1,25606
1
0,3488988
0,25606
0,6049588
| A – B | = 0,0928388
| B - C | = 0,3488988
| A – C | = 0,25606
Sehingga berdasarkan metode ini, karena harga mendekati kesamaan dengan < 1,
maka konstruksi sumur Sempurna.
3.4 Metode 3 (Metode Logans)
Diketahui:
QOptimum = 0,008 m3/s2
Sw = Qoptimum . 50
= 0,008 m3/s2 . 50
= 0,4
𝑇=
𝑇=
1,22 𝑋 𝑄0𝑝𝑡𝑖𝑚𝑢𝑚
𝑆𝑤
1,22 𝑋 0,008
0,4
𝑥 86400
= 2108,16 m2/hari
= 0,0244 m2/s
𝑇
𝑇=𝐷
𝑇=
2108,16
35
= 60,233 m2/hari
= 6, 97 x 10 -4 m/s
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
14
Laboratorium Hidrogeologi 2020
3.5 Metode Grafis (Sichardt’s Method)
Pada metode ini menggunakan rumus:
X = Qmax  2 rw D 
√𝑘
15
Dan
X = Qmax  2.3,14 0,2032 35 
√6,97 x 10 −4
15
= 0,0786
Y max = 92,8214 (x) – 0,8843
= 92,8214 (0,0786) – 0,8843
= 6,411
Didapatkan data sebagai berikut:
Q max
= 0,0786
Y max
= 6,411
SW optimum = 3,2
Q optimum = 0,04
3.6 Aplikasi
Qoptimum = 0,008
Swoptimum = 0,4
•
Luas kapasitas (A)
A=
=
•
𝑄𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑢𝑚
24
𝐼𝑅×
𝑛
0,008
2,25 𝑥 10−3 ×
24
12
= 1,78 Ha
Jumlah pompa
𝐿
JP = 𝐴
250
= 1,78
= 140,449 = 141 Pompa
Radius of influence
• SW grafis
𝑆𝑤𝑔𝑟𝑎𝑓𝑖𝑠 =
𝑄𝑜𝑝𝑡
𝑟𝑜
. 𝑙𝑛
2𝜋 . 𝑇
𝑟𝑤
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
15
Laboratorium Hidrogeologi 2020
0,008
𝑆𝑤 𝑔𝑟𝑎𝑓𝑖𝑠 = 2 .3,14 .
𝑟𝑜
0,0244
𝑟𝑜
. 𝑙𝑛 0,2032
7,662 = 𝑙𝑛 0,2032
7,662 = ln ro – ln 0,2032
6,0685 = ln ro
ro = e6,0685
ro = 432,03214707
BAB IV
KESIMPULAN
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
16
Laboratorium Hidrogeologi 2020
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil olah data step test maka hasil yang diperoleh
adalah:
1. Metode Jacob (Metode 1)
Fd = 0,0009259259 hari / m3
C = 0,44 m2/m5
Maka berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan kemudian
melakukan mengklasifikasian berdasarkan Factor development
(Bierschenk,1964), sumur adalah sangat baik, dan berdaasrkan
klasifikasi kondisi sumur berdasarkan harga Coefisient Well Loss
(Walton, 1970), kondisi sumur adalah baik.
2. Metode II
| A – B | = 0,0928388
| B - C | = 0,3488988
| A – C | = 0,25606
Berdasarkan harga mendekati kesamaan dengan perbedaannya <1 maka
kostruksi sumur dikatakan sempurna.
3. Metode III (Metode logan)
Berdasarkan hasil ploting data pada grafik, diperoleh nilai :
Qopt = 0,008
Swopt = 0,4
Lalu setelah dilakukannya perhitungan maka didapatkan nilai:
T = 0,0244 m2/s
K = 6,97 x 10-4 m2/s
4. Metode grafis
Berdasarkan hasil olah data maka didapatkan sebagai berikut:
Q max
= 0,0786
Y max
= 6,411
SW optimum = 3,2
Q optimum
= 0,04
5. Aplikasi
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
17
Laboratorium Hidrogeologi 2020
Dengan menggunakan Qoptimum = 0,008 dan Swoptimum = 0,4 maka
didapatkan nilai:
A = 1,78 Ha
Jumlah pompa = 141 pompa
Radius of influence = 432,03214707
4.2 Saran
Pengolahan data dengan jumlah banyak mungkin bisa menggunakan
software yang berfungsi dalam penghitungan data seperti Microsoft Excel saja
untuk menghemat waktu dan memperkecil kemungkinan adanya human eror pada
saat mengolah data.
Nama : Abdi’ela Elica Tiatira Azalya Pupella
NIM :111.180.098
Plug :5
18