jurnal tugas akhir studi eksperimental debit aliran air tanah pada

JURNAL
TUGAS AKHIR
STUDI EKSPERIMENTAL DEBIT ALIRAN AIR TANAH PADA
KONDISI AKUIFER BEBAS DAN AKUIFER TERTEKAN
Oleh :
SYAHIDAH INAYAH
D 111 08 857
JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013
STUDI EKSPERIMENTAL DEBIT ALIRAN AIR TANAH PADA KONDISI
AKUIFER BEBAS DAN AKUIFER TERTEKAN
M. S. Pallu1, H. Arfan1, S. Inayah2
ABSTRACT : Air tanah merupakan sumber daya penting dalam penyelidikan air di seluruh dunia. Penggunaan air
permukaan seperti irigasi, industri maupun air minum makin meluas menyebabkan permintaan yang kian membesar.
Dengan adanya kekurangan air maka peluang air tanah di manfaatkan untuk memenuhi kebutuhan. Karena itu memaksa
kita untuk mengadakan penaksiran yang tepat, mengembangkan ke arah yang benar, mengatur dan melindungi sumbersumber air tanah demi kelestarian sumber daya air.
Penelitian ini dilakukan dengan menciptakan aliran air tanah pada kondisi akuifer bebas dan akuifer tertekan
untuk mengetahui beberapa sifat fisis dari formasi yang dibentuk oleh tanah dengan perlakuan matematis atas aliran air
tanah di bawah permukaan dengan dalil aliran air tanah laminer guna melahirkan aplikasi ilmu pengetahuan yang baru
menyangkut groundwater flow.
Hasil penelitian ini menunjukkan nilai debit yang dihasilkan pada kondisi akuifer bebas lebih kecil dibanding dengan
debit pada kondisi akuifer tertekan. Begitu juga dengan nilai kecepatan aliran (V) dan gradien hidrolis (I). Ini
disebabkan karena pada kondisi akuifer tertekan,air cenderung tertekan pada area bawah tanah sehingga rembesan yang
dihasilkan pun lebih besar dibanding pada kondisi akuifer bebas. Dimana air cenderung bergerak ke segala arah.
Keywords: Air Tanah, Akuifer Bebas, Akuifer Tertekan
1.PENDAHULUAN
Air tanah memiliki sifat dan karakteristik tertentu,
baik dalam pola pergerakannya, rembesan dan sebagainya.
Oleh karena itu diperlukan studi mengenai debit dan
pergerakan air tanah untuk mengetahui kuantitas unsur
dari siklus hidrologi lainnya. Pengambilan air
menimbulkan perubahan dalam tekanan pori-pori air dan
biasanya berakibat dalam penurunan tanah sehingga
dalam pengambilan air tanah perlu dilakukan studi
terlebih dahulu.
Adanya kenyataan bahwa air tanah mengalir
dengan pola pergerakan tertentu, dan kecepatan aliran
tertentu serta adanya perbedaan karakteristik air tanah
antara suatu media permeabel dengan media permeabel
lainnya. Pada kasus-kasus aktual di lapangan, penelitian
mengenai kondisi air tanah adalah sukar untuk dilakukan,
sehingga untuk mempelajari lebih lanjut mengenai
volume atau karakteristik air tanah.
2.DASAR TEORI
2.1 Terjadinya Air Tanah
Air tanah didefinisikan sebagai air yang terdapat di
bawah permukaan bumi. Salah satu sumber utama air ini
adalah air hujan yang meresap kebawah lewat ruang pori
diantara butiran tanah. Berikut faktor-faktor yang
mempengaruhi terjadinya air tanah.
- Zona-Zona Air Di Bawah Permukaan Tanah
- Sumber-Sumber Air Tanah
- Akuifer
- Permukaan Air Tanah
1Dosen,
- Pelepasan Air Tanah
- Permeabilitas
2.2 Gerakan Air Tanah dan Hukum Darcy
Sebelum ada perlakuan matematik atas aliran air
tanah, maka untuk menganalisa aliran air tanah diperlukan
asumsi-asumsi dengan tujuan untuk mempermudah
pemasalahan :
- dianggap homogen dan isotropik
- Tidak ada jalur rumbai kapiler (Capilary Zone)
- Alirannya adalah aliran tunak (Steady Flow)
Pada tahun 1856, Hendry Darcy menerbitkan hasil
percobaan yang dilakukannya di paris dan menggunakan
suatu dalil yang saat ini dikenal dengan Hukum Dasar
Aliran Air Tanah Laminer (Hukum Darcy).
Darcy menyatakan bahwa kecepatan pengaliran
setiap luasan satuan sebuah akuifer sebanding dengan
kelandaian hulu potensial yang diukur pada arah
pengaliran.
Darcy mengusulkan hubungan antara kecepatan
dan gradient hidrolik sebagai berikut :
v = ki…………………………(1)
dimana :
v = Kecepatan air (m/det)
i = Gradien hidrolik
k = Koefisien permeabilitas (m/det)
Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, Makassar90245, INDONESIA
Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, Makassar90245, INDONESIA
2Mahasiswa,
Debit rembesan (q) dinyatakan dalam persamaan :
q = kiA ………………………(2)
Sehingga persamaan di atas dapat ditulis :
q = vA……..…………………(3)
dimana :
q = debit rembesan (m3/det)
v = kecepatan air (m/det)
A = luas aliran (m2)
4.HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1Data Pengujian Sumur Ganda pada Akuifer Bebas
2.3 Hidrolika Sumur
Situasi yang sering ditemui bahwa aliran radial
terjadi mengalir menuju sumur yang dipompa, sehingga
menimbulkan masalah yaitu berapa kuantitas air yang
dapat diambil dari akuifer, dan berapa penurunan muka
air piezometrik. Hal ini tergantung dari tipe akuifer.
Analisa
aliran menuju sumur, pertama kali
dikemukakan oleh dupuit (1863), kemudian dimodifikasi
oleh thiem (1906).
Analisa aliran radial ini dibahas dalam 2 keadaan :
a.Untuk sumur pada akuifer bebas (unconfined
aquifer).
b.Untuk sumur yang menembus penuh (well fully
penetrating) pada akuifer tertekan/confained aquifer.
1.Aliran sumur pada akuifer bebas
Akuifer bebas/tak tertekan (unconfined aquifer)
adalah lapisan rembesan air yang mempunyai lapisan
dasar kedap air, tetapi bagian atas muka air bawah tanah
lapisan ini tidak kedap air, sehingga kandungan air bawah
tanah yang bertekanan sama dengan tekanan udara
bebas/tekanan atmosfir.
Untuk mendapatkan Q sumur = Q total dari aliran
radial. Maka oleh Dupuit persamaan dari Hukum darcy di
integralkan sehingga diperoleh debit total pada sumur
Ganda yaitu :
Q tot =
Langkah – langkah yang dilakukan dalam studi ini
adalah :
- Melakukan percobaan permeabilitas (constant-head)
di laboratorium.
- Melakukan pengambilan data debit air dan piezometer
pada kondisi akuifer bebas.
- Melakukan pengambilan data debit air dan piezometer
pada kondisi akuifer tertekan.
- Menganalisa perhitungan data dua kondisi akuifer
dengan pendekatan para ahli.
……..…………(4)
2.Aliran sumur pada akuifer tertekan
Akuifer tertekan/terkekang (confined aquifer)
adalah lapisan rembesan air yang mengandung kandungan
air bawah tanah yang bertekanan lebih besar dari tekanan
udara bebas/tekanan atmosfir, karena bagian bawah dan
atas dari akuifer ini tersusun dari lapisan kedap air
(biasanya tanah liat). Muka air bawah tanah dalam
kedudukan ini disebut piesometri, yang dapat berada di
atas maupun di bawah muka tanah.
Menurut Thiem untuk menghitung debit total pada
sumur Ganda berdasarkan hukum Darcy, maka :
Q tot =
……..…………(5)
3.METODOLOGI
Hasil penelitian untuk debit aliran keluar (output),
volume air pada sumur, dan pembacaan piezometer
disajikan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Pembacaan tinggi Muka Air dan Debit
Aliran Keluar
pengamatan H0
1
25
2
22
3
16.5
4
14
5
12.4
6
11
7
10
8
4.2
t (menit)
3
3
3
3
3
3
3
3
Vout
440
1910
1330
1440
1130
1115
790
2680
Hp1
19.5
8
6.5
4.2
3
1.7
0.8
0
Hp2
1
1.2
0
0
0
0
0
0
Vp1
590
290
455
190
80
45
0
0
Vp2
5
-
H1 Q (ml/dtk)
2.4444
10.6111
7.3889
8.0000
6.2778
6.1944
4.3889
3.9 14.8889
Tabel 4.1 menunjukkan hasil pengamatan pada
pengujian Sumur Ganda Akuifer Bebas,yaitu data
pembacaan tinggi muka air di upstream (H0) hingga
downstream (H1) juga besar nilai volume aliran keluar
(Vout). Dimana besar nilai volume keluar tiap pengamatan
pada waktu (t) semakin besar hingga mencapai titik
kejenuhan pada pasir. Hal ini menyebabkan bahwa besar
volume aliran keluar pada pengamatan 7 dan 8 menjadi
lebih kecil. Sedangkan Hp1 dan Hp2 adalah tinggi muka
air pada sumur uji,dan Vp1 ,Vp2 adalah besarnya volume
air pada sumur uji. Dari nilai volume dapat diperoleh nilai
debit tiap pengamatan. Hasil pengamatan debit aliran
keluar pada tiap pengamatan kemudian diplot pada grafik
4.1.
:
Gambar 4.1 perbandingan debit aliran keluar tiap
pengamatan
Besar debit aliran keluar pada pengamatan 1
hingga pengamatan 4 semakin meningkat. Tetapi pada
2
pengamatan 5 hinggga pengamatan 7 besarnya debit aliran
keluar menurun. Ini disebabkan oleh besarnya rembesan
air yang terjadi pada pasir, sehingga ketika pasir sudah
mencapai keadaan jenuh,volume air keluar pada
pengamatan 5-7 menjadi semakin kecil. Adapun
pengamatan 8 debit aliran keluar menjadi besar karena
pasir didiamkan dengan waktu (t) hingga mencapai
kondisi water balance,baru kemudian diukur volume air
keluar.
Tabel 4.2 Data Pengujian Sumur Ganda pada Akuifer
Bebas untuk pembacaan piezometer Pengamatan 1- 4
Tabel 4.2 menunjukkan tinggi muka air pada
tabung piezometer, dimana ketinggian air di beberapa
piezometer cenderung tetap, seperti pada piezometer 22.
Adapun piezometer nomor 1 – 12 untuk mengontrol tinggi
muka air secara vertikal sedangkan piezometer nomor 13
– 22 adalah untuk mengontrol tinggi muka air secara
horizontal.
Untuk lebih jelas mengenai penurunan tinggi muka
air yang terjadi pada tiap pengamatan maka nilai tiap
piezometer diplot pada grafik 4.2. Hasil pembacaan
piezometer pada pengamatan 1 disajikan dalam gambar
4.2.
u
m
ur
1
S
u
m
ur
2
S
Gambar 4.2 Pembacaan piezometer pada pengamatan
1 akuifer bebas
Dari gambar 4.2 dapat dilihat terjadinya perubahan
tinggi muka air, terutama tinggi muka air pada daerah
sumur uji. Piezometer 4 merupakan letak dari sumur uji 1.
Sedangkan sumur uji 2 terletak pada piezometer 8. Tinggi
air di sumur uji 1 lebih tinggi dari sumur uji 2 disebabkan
oleh jarak sumur dari hulu (upstream) dan besarnya
rembesan yang terjadi pada area sampel.
Tabel 4.3 Data Pembacaan piezometer Pengamatan 5 8
4.1.2 Data Pengujian Sumur Ganda pada Akuifer
Tertekan
Hasil penelitian untuk debit aliran keluar (output),
volume air pada sumur, dan pembacaan piezometer
disajikan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Pembacaan tinggi Muka Air dan Debit
Aliran Keluar
pengamatan H0 t (menit)
1
31
3
2
16.7
3
3
15
3
4
13.5
3
5
12.4
3
6
5.2
3
Vout
2730
5020
1140
1060
880
4760
Hp1
90
-
Hp2
1
1.2
-
Vp1
590
290
455
190
80
45
Vp2
5
-
H1
-
Q (ml/dtk)
15.1667
27.8889
6.3333
5.8889
4.8889
26.4444
Besarnya debit yang diperoleh pada akuifer
tertekan lebih besar dibanding dengan debit pada akuifer
bebas. Ini dikarenakan pada waktu pengamatan akuifer
tertekan, sumur uji yang digunakan dilubangi pada 3 sisi
yang berbeda dengan ukuran lubang berdiameter ½
“ sebanyak 5 lubang pada tiap sisinya.
Dengan demikian, rembesan yang terjadi pada area
sampel pasir lebih cepat dan lebih besar. Mengingat air
yang berada pada lapisan dasar mengalami penekanan dari
bawah sehingga debit yang terjadi lebih besar
dibandingkan pada pengamatan pada akuifer bebas.
Sedangkan piezometer pada pengamatan ini sama seperti
sebelumnya, yaitu untuk mengontrol tinggi muka air pada
area sampel dan sumur uji.
Tabel 4.7 Data Pengujian Sumur Ganda pada Akuifer
Tertekan untuk pembacaan piezometer setelah
penambahan air
Tabel 4.5 Data Pengujian Sumur Ganda pada Akuifer
Tertekan untuk pembacaan piezometer Pengamatan 1-4
Adapun hasil pembacaan piezometer pada pengamatan
1 sumur ganda akuifer tertekan disajikan secara grafis
dalam gambar 4.3.
Setelah level ketinggian muka air rendah, maka
dilakukan penambahan air pada daerah hulu (upstream)
dan mengulangi prosedur yang sama dengan pengamatan
1 – 6 pada sumur ganda akuifer tertekan.
Tabel 4.6 Pembacaan tinggi Muka Air dan Debit
Aliran Keluar setelah Penambahan Air
pengamatan H0 t (menit)
7
32
3
8
16
3
9
14.5
3
10
7.3
3
Vout
6840
4760
1090
5495
Hp1
17.7
-
Hp2
21.8
-
Vp1
2290
-
Vp2
385
-
H1 Q (ml/dtk)
38.0000
26.4444
6.0556
7.5 30.5278
Setelah dilakukan penambahan air, maka yang
terjadi adalah pengamatan yang dilakukan lebih sedikit
dibandingkan dengan pengamatan awal. Rembesan yang
terjadi cukup besar sehingga debit aliran keluar yang
dihasilkan pun lebih besar. Hal ini disebabkan oleh
keadaan pasir yang sudah jenuh air dan mengalami water
balance, sehingga pengambilan data volume aliran keluar
lebih sedikit dari pengamatan sebelumnya.
Gambar 4.3 pembacaan piezometer pada pengamatan
1 akuifer tertekan
Pada percobaan Sumur Ganda Akuifer Tertekan
sumur uji 1 terletak di antara piezometer 3 dan 4
sedangkan sumur uji 2 terletak pada piezometer 9 dan 10.
Berdasarkan gambar 4.4 dapat dilihat tinggi muka air pada
sumur uji 1 lebih tinggi dari sumur uji 2. Hal ini
disebabkan oleh letak sumur uji 1 dari sumber air (hulu)
lebih dekat dibanding dengan sumur uji 2. Sehingga air
pada sumur uji 1 lebih tinggi dibandingkan sumur uji 2.
4.1.3 Data Pengujian Permeabilitas
Pengujian permeabilitas dilakukan di laboratorium
Mekanika Tanah Jurusan Sipil Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin dengan metode Constant-Head
4
- L=
- D=
- H=
6 cm
6.4 cm
102 cm
piezometer
p
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
Tabel 4.8 Data pengujian permeabilitas
Waktu (detik)
182
166
175
Volume (ml)
500
500
500
4.2 Analisa Data
4.2.1 Perhitungan Permeabilitas
Untuk menghitung
digunakan rumus :
k=
koefisien
permeabilitas
k = Koefisien Permeabilitas (cm/dt)
Q = Debit air yang keluar (cm 3 /dt)
h = Tinggi Tekanan (cm)
A = luas contoh bahan (cm 2 )
Tabel 4.9 Perhitungan Koefisien Permeabilitas
D
(cm)
6.4
6.4
6.4
h
(H -h )
(cm)
R
r
Ln R/r
Q
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
25.5
24.5
22.8
20.4
17.4
16.5
13.2
11.4
9.7
6.5
6.2
4
19.5
19.5
19.5
19.5
19.5
19.5
19.5
19.5
19.5
19.5
19.5
19.5
270
220
139.59
35.91
77.49
108
206.01
250.29
286.16
338
341.81
364.25
30
20
10
10
10
20
10
20
10
20
30
40
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
1.775886
1.370421
0.677274
0.677274
0.677274
1.370421
0.677274
1.370421
0.677274
1.370421
1.775886
2.063568
(cm/dt )
2.386977
2.520393
3.23586
0.832436
1.796309
1.237284
4.775553
2.867406
6.633524
3.872241
3.021825
2.77128
3
(k)
……..…………(6)
L
(cm)
6
6
6
H
(cm)
Tabel 4.11Perhitungan Debit Sumur Ganda Akuifer Bebas
pada sumur II
dimana :
Q
(cm3/dt)
2.747253
3.012048
2.857143
2 2
k
(cm/dt)
A
h
(cm2)
(cm)
32.16991
102
32.16991
102
32.16991
102
Rata-rata
k
(cm/dt)
0.005023
0.005508
0.005224
0.005252
Dari perhitungan diperoleh kofisien permeabilitas ratarata adalah 0.005252 dibulatkan menjadi 0.005
4.2.2 Perhitungan Jari-jari Hidrolis (R) dan kondisi
aliran air tanah
Untuk perhitungan Jari -Jari Hidrolis (R) didasarkan
pada jarak antara Sumur dengan piezometer. Sedangkan
Kondisi muka air tanah dapat dilihat pada pembacaan
tabung piezometer.
4.2.3 Perhitungan Debit
Tabel 4.10 Perhitungan Debit Sumur Ganda Akuifer Bebas
pada sumur I
piezometer
p
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
k
H
h
(cm/dt)
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
(cm)
25.5
24.5
22.8
20.4
17.4
16.5
13.2
11.4
9.7
6.5
6.2
4
(cm)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2 2
(H -h )
(cm)
649.25
599.25
518.84
415.16
301.76
271.25
173.24
128.96
93.09
41.25
37.44
15
R
r
Ln R/r
Q
(cm)
30
20
10
10
10
20
10
20
10
20
30
40
(cm)
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
(cm)
1.775886
1.370421
0.677274
0.677274
0.677274
1.370421
0.677274
1.370421
0.677274
1.370421
1.775886
2.063568
(cm/dt )
5.739797
6.865208
12.02732
9.623895
6.99515
3.10753
4.015906
1.477409
2.157935
0.472574
0.330994
0.114123
3
Tabel 4.12 Perhitungan Debit Sumur Ganda Akuifer
Tertekan pada sumur I
2 2
k
H
h
r
3.14
3.14
(cm)
23.8
31.4
(cm)
90
90
(H -h )
(cm)
7533.56
7114.04
R
(cm/dt)
0.005
0.005
(cm)
35.5
15.5
(cm)
5.08
5.08
(cm) (cm/dt3)
1.115529 106.0276
0.079437 1406.028
3
4
5
6
3.14
3.14
3.14
3.14
0.005
0.005
0.005
0.005
26.2
24.6
25
22.9
90
90
90
90
7413.56
7494.84
7475
7575.59
5.5
4.5
14.5
24.5
5.08
5.08
5.08
5.08
0.079437
0.121234
1.048837
1.573362
1465.226
970.595
111.8929
75.59403
7
8
9
10
11
12
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
22.1
22.9
19.3
17.3
4.7
15
90
90
90
90
90
90
7611.59
7575.59
7727.51
7800.71
8077.91
7875
25.5
15.5
5.5
4.5
14.5
34.5
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
1.613367
1.115529
0.079437
0.121234
1.048837
1.915648
74.06991
106.6192
1527.275
1010.206
120.9179
64.54082
piezometer
p
1
2
Ln R/r
Q
Tabel 4.13 Perhitungan Debit Sumur Ganda Akuifer
Tertekan pada sumur II
2 2
k
H
h
r
3.14
3.14
(cm)
23.8
31.4
(cm)
1
1
(H -h )
(cm)
565.44
984.96
R
(cm/dt)
0.005
0.005
(cm)
35.5
15.5
(cm)
5.08
5.08
(cm) (cm/dt3)
1.944221 4.566048
1.115529 13.86237
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
26.2
24.6
25
22.9
22.1
22.9
19.3
17.3
4.7
15
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
685.44
604.16
624
523.41
487.41
523.41
371.49
298.29
21.09
224
5.5
4.5
14.5
24.5
25.5
15.5
5.5
4.5
14.5
34.5
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
0.079437
0.121234
1.048837
1.573362
1.613367
1.115529
0.079437
0.121234
1.048837
1.915648
piezometer
p
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Ln R/r
Tabel 4.14 Perhitungan Debit Sumur Ganda Akuifer
Q
135.4713
78.23979
9.340628
5.222916
4.743085
7.366495
73.42177
38.62908
0.315695
1.835828
Tertekan pada sumur I dengan penambahan air
2 2
Tabel 4.17 Perhitungan Kecepatan Aliran Sumur
Ganda Akuifer Tertekan
k
H
h
r
Ln R/r
Q
3.14
3.14
3.14
3.14
(cm)
26.7
26
30.5
31.7
(cm)
17.7
17.7
17.7
17.7
(H -h )
(cm)
399.6
362.71
616.96
691.6
R
(cm/dt)
0.005
0.005
0.005
0.005
(cm)
35.5
15.5
5.5
4.5
(cm)
5.08
5.08
5.08
5.08
(cm)
1.944221
1.115529
0.079437
0.121234
(cm/dt )
3.226855
5.104796
121.9368
89.56342
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
30
29
24
28.5
26.5
16
7
7
17.7
17.7
17.7
17.7
17.7
17.7
17.7
17.7
586.71
527.71
262.71
498.96
388.96
-57.29
-264.29
-264.29
14.5
24.5
25.5
15.5
5.5
4.5
14.5
34.5
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
1.048837
1.573362
1.613367
1.115529
0.079437
0.121234
1.048837
1.915648
8.782436
5.265824
2.556484
7.022385
76.87457
7.419156
3.956145
2.166031
piezometer
p
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
Tabel 4.15 Perhitungan Debit Sumur Ganda Akuifer
Tertekan pada sumur II dengan penambahan air
2 2
k
H
h
r
Ln R/r
Q
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
(cm)
21.8
21.8
21.8
21.8
21.8
21.8
21.8
21.8
21.8
21.8
(H -h )
(cm)
237.65
200.76
455.01
529.65
424.76
365.76
100.76
337.01
227.01
219.24
R
(cm)
26.7
26
30.5
31.7
30
29
24
28.5
26.5
16
(cm)
35.5
15.5
5.5
4.5
14.5
24.5
25.5
15.5
5.5
4.5
(cm)
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
5.08
(cm)
1.944221
1.115529
0.079437
0.121234
1.048837
1.573362
1.613367
1.115529
0.079437
0.121234
(cm/dt3)
1.919074
2.825505
89.92878
68.59061
6.358213
3.649785
0.980516
4.743093
44.86656
28.39197
3.14
3.14
0.005
0.005
7
7
21.8
21.8
426.24
426.24
14.5
34.5
5.08
5.08
1.048837 6.380368
1.915648 3.493318
p
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
H
(cm)
23.8
31.4
26.2
24.6
25
22.9
22.1
22.9
19.3
17.3
4.7
15
R
(cm)
35.5
15.5
5.5
4.5
14.5
24.5
25.5
15.5
5.5
4.5
14.5
34.5
A
Q
(cm2)
2652.986
1528.238
452.474
347.598
1138.25
1761.697
1769.547
1114.543
333.311
244.449
213.991
1624.95
(cm3/dt)
2.386977
2.520393
3.23586
0.832436
1.796309
1.237284
4.775553
2.867406
6.633524
3.872241
3.021825
2.77128
V
(cm/dt)
0.0009
0.001649
0.007151
0.002395
0.001578
0.000702
0.002699
0.002573
0.019902
0.015841
0.014121
0.001705
PIEZOMETER
p
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
H
(cm)
23.8
31.4
26.2
24.6
25
22.9
22.1
22.9
19.3
17.3
4.7
15
R
(cm)
35.5
15.5
5.5
4.5
14.5
24.5
25.5
15.5
5.5
4.5
14.5
34.5
A
Q
(cm2)
2652.986
1528.238
452.474
347.598
1138.25
1761.697
1769.547
1114.543
333.311
244.449
213.991
1624.95
(cm3/dt)
2.386977
2.520393
3.23586
0.832436
1.796309
1.237284
4.775553
2.867406
6.633524
3.872241
3.021825
2.77128
V
(cm/dt)
0.0009
0.001649
0.007151
0.002395
0.001578
0.000702
0.002699
0.002573
0.019902
0.015841
0.014121
0.001705
4.2.5 Perhitungan Gradien Hidrolis
4.2.4 Perhitungan Kecepatan Aliran
Untuk menghitung kecepatan aliran
persamaan :
Q = A x V……..…………(7)
p
Tabel 4.18 Perhitungan Kecepatan Aliran Sumur
Ganda Akuifer Tertekan dengan penambahan air
(cm/dt)
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
piezometer
PIEZOMETER
digunakan
Untuk perhitungan gradien hidrolis
persamaan :
V = K x I……..…………(8)
digunakan
Dimana :
Dimana :
V = kecepatan Aliran (cm/dt)
K = permeabilitas (cm/dt)
I = Gradien Hidrolis
3
Q = debit (cm /dt)
A = luas penampang aliran cm2 (
V = kecepatan aliran (cm/dt)
)
Tabel 4.16 Perhitungan Kecepatan Aliran Sumur
Ganda Akuifer Bebas
Tabel 4.19 Perhitungan Gradien Hidrolis Sumur
Ganda Akuifer Bebas
PIEZOMETER
PIEZOMETER
p
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
3.14
H
(cm)
25.5
24.5
22.8
20.4
17.4
16.5
13.2
11.4
9.7
6.5
6.2
4
R
(cm)
30
20
10
10
10
20
10
20
10
20
30
40
A
Q
(cm2)
2402.1
1538.6
715.92
640.56
546.36
1036.2
414.48
715.92
304.58
408.2
584.04
502.4
(cm3/dt)
2.386977
2.520393
3.23586
0.832436
1.796309
1.237284
4.775553
2.867406
6.633524
3.872241
3.021825
2.77128
V
(cm/dt)
0.000994
0.001638
0.00452
0.00130
0.003288
0.001194
0.011522
0.004005
0.021779
0.009486
0.005174
0.005516
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
K
(cm/dt)
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
V
(cm/dt)
0.000994
0.001638
0.00452
0.0013
-0.00329
-0.00119
-0.01152
-0.00401
-0.02178
-0.00949
-0.00517
-0.00552
I
0.198741
0.327622
0.903972
0.259909
-0.65756
-0.23881
-2.30436
-0.80104
-4.35585
-1.89723
-1.0348
-1.10322
Tabel 4.20 Perhitungan Gradien Hidrolis Sumur
Ganda Akuifer Tertekan
6
PIEZOMETER
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
K
(cm/dt)
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
V
(cm/dt)
0.0009
0.001649
0.007151
0.002395
-0.00158
-0.0007
-0.0027
-0.00257
-0.0199
-0.01584
-0.01412
-0.00171
I
0.179946
0.329843
1.430296
0.478965
-0.31563
-0.14047
-0.53975
-0.51454
-3.98038
-3.16814
-2.82425
-0.34109
Tabel 4.21 Perhitungan Gradien Hidrolis Sumur
Ganda Akuifer Tertekan dengan Penambahan Air
PIEZOMETER
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
K
(cm/dt)
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
V
(cm/dt)
0.005
0.0025
0.001667
0.00125
0.001
0.000833
0.000714
0.000625
0.000556
0.0005
0.000455
0.000417
I
1.0000
0.5000
0.3333
0.2500
0.2000
0.1667
0.1429
0.1250
0.1111
0.1000
0.0909
0.0833
Gambar 4.4 perbandingan Debit keluar dengan Debit
Pengamatan
Gambar 4.4 di atas memperlihatkan bahwa
debit air keluar (outflow) secara analitis berbanding lurus
dengan Debit muka air pada pengamatan. Ini
menunjukkan bahwa jika pasir dalam kondisi jenuh air
maka debit air akan bertambah. Sebaliknya jika pasir
dalam kondisi tidak jenuh air maka debit yang dihasilkan
akan kecil.
Besarnya nilai debit yang diperoleh secara
analitis lebih besar daripada debit secara pengamatan.
Dikarenakan variabel yang digunakan secara analitis lebih
banyak dibandingkan variabel pada debit pengamatan.
Untuk debit pengamatan, variabel yang digunakan adalah
volume (v) dan waktu (t) sedangkan secara analitis
variabel yang digunakan adalah koefisien permeabilitas,
jari-jari Hidrolis (R), dan tinggi muka air dalam sumur uji.
Setelah itu membandingkan debit pengamatan yang
terjadi pada pengujian Sumur Ganda Akuifer Bebas
dengan Sumur Ganda Akuifer Tertekan. Hasil
pengamatan kedua percobaan tersebut diplot pada gambar
4.5.
4.2.6 Perhitungan Debit Rata-rata
Berdasarkan perhitungan debit sebelumnya secara
analitis diperoleh debit rata-rata tiap pengamatan pada
kondisi akuifer bebas yaitu pada tabel 4.22.
Tabel 4.22 Perhitungan debit rata-rata
Gambar 4.5 perbandingan Debit Pengamatan Akuifer
Bebas dengan Akuifer Tertekan
Sehingga dapat diperoleh perbandingan debit keluar
secara analitis dengan debit pengamatan yang terjadi pada
kondisi akuifer bebas,yaitu pada gambar berikut.
Dari hasil pengujian di laboratorium diperoleh
debit aliran keluar (outflow) pada akuifer Tertekan lebih
besar dibandingkan dengan debit pada akuifer Bebas.
Tetapi pada pengamatan 3 – 5 nilai debit pada akuifer
tertekan cenderung lebih kecil dari debit akuifer bebas.
Hal ini disebabkan oleh besarnya tingkat rembesan yang
terjadi.
Pada akuifer bebas besar perubahan debit tidak
terlalu besar karena air berada pada kondisi bebas dan
tanpa tekanan. Dan juga sumur uji pada kondisi ini tidak
memiliki lubang. Sedangkan pada akuifer tertekan, air
pada area dasar pasir cenderung mengalami penekanan
sehingga air naik ke sumur uji dan keluar melalui lubanglubang pada sumur uji, sehingga mengakibatkan rembesan
yang terjadi lebih cepat pada area atas pasir tanpa
pengekang.
5.KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulsan
Dari hasil penelitian dapat ditarik beberapa
kesimpulan:
- Hubungan antara debit dengan waktu pengaliran adalah
berbanding lurus. Semakin lama waktu pengaliran,
maka semakin besar debit yang diperoleh. Baik pada
kondisi akuifer bebas maupun akuifer tertekan.
- Nilai debit yang dihasilkan pada kondisi akuifer bebas
lebih kecil dibanding dengan debit pada kondisi akuifer
tertekan. Begitu juga dengan nilai kecepatan aliran (V)
dan gradien hidrolis (I). Ini disebabkan karena pada
kondisi akuifer tertekan,air cenderung tertekan pada
area bawah tanah sehingga rembesan yang dihasilkan
pun lebih besar dibanding pada kondisi akuifer bebas.
Dimana air cenderung bergerak ke segala arah.
Hubungan antara debit air yang keluar
(outflow) dengan debit pada tiap pengamatan adalah
berbanding lurus.
- Semakin jenuh keadaan pasir,maka debit yang diperoleh
semakin konstan. Begitu juga dengan nilai kecepatan
aliran.
Penurunan muka air tanah yang terjadi
disebabkan oleh tingkat permeabilitas pasir dan jari-jari
hidrolis.
DAFTAR PUSTAKA
Jmk, Dake, Hidrolika Teknik, Erlangga, Jakarta, 1985
Linsley, Ray K. Franzini, Joseph B., Teknik
Sumberdaya Air, Erlangga, Jakarta, 1994
Linsley, Ray K. Dkk., Hidrologi untuk Insinyur,
Erlangga, Jakarta, 1989
Luknanto, Djoko. Aliran Air Tanah, UGM,
Yogyakarta, 1999
Martha w, Joyce. Adidarma, Wanny., Mengenal
Dasar-Dasar Hidrologi, Nova, Bandung,1982
Sugiarto. Sirang., Studi Karakteristik Air Tanah
Dangkal Dengan Teknik Sumur Tunggal Dan Ganda,
Universitas Hasanuddin, Makassar, 2003
Usmar, H., 2006., Bab II Dasar Teori dan Metodologi
Penelitian. http://eprints.undip.ac.id
Wilson, E.M., Hidrologi Teknik, ITB, Bandung, 1993
5.2 Saran
- Penelitian
selanjutnya
sebaiknya
menggunakan
beberapa
sampel
tanah/pasir
sebagai
bahan
perbandingan pada kondisi aliran di tiap-tiap jenis media
yang digunakan.
- Penelitian
selanjutnya
sebaiknya
menggunakan
beberapa jenis diameter sumur sebagai bahan
perbandingan pada kondisi aliran di tiap-tiap jenis
akuifer.
- Perlunya penyediaan alat pengukur tampungan debit
yang lebih baik sehingga hasil penelitian yang diperoleh
lebih akurat.
8