MATERI HIDROGEOLOGI III PERILAKU HIDROLIKA SISTIM ALIRAN AIR TANAH SPECIFIC YIELD & SPECIFIC RETENTION .....

1. PERILAKU HIDROLIKA
MATERI
HIDROGEOLOGI III

2. SISTIM ALIRAN AIR TANAH

3. SPECIFIC YIELD & SPECIFIC RETENTION
• Dalam keadaan jenuh, seluruh lubang dan ruang
yang ada pada tanah/batuan terisi air.
• Di alam, tidak seluruh volume air yang
terkandung di dalam akuifer tsb dapat memasok
air kepada sumur atau mata-air.
• Tidak seluruh air yang menempati bukaan di
dalam batuan dapat dikeluarkan.
• Meskipun dipompa terus-menerus, sebagian air
akan tetap tinggal di dalam pori-pori batuan.
•

4. SPECIFIC YIELD
• Volume air yang dapat dilepaskan dari pori-pori
tanah/batuan hanya oleh pengaruh gravitasi
disebut specific yield (Sy) atau kapasitas jenis.

5. SPECIFIC RETENTION
• Volume air yang tetap tertinggal di dalam pori-
pori batuan disebut specific retention (Sr) atau
simpanan jenis.
• Dalam hal ini air tsb tertinggal sebagai film pada
permukaan pori-pori atau rongga-rongga batuan.

6. Hubungan antara Porositas, Sy, dan Sr
n = Sy + Sr
Sy = Vd/Vt
Sr = Vr/Vt
n = porositas
Sy = specific yield
Sr = specific retention
Vd = volume air yang keluar ketika pengeringan
Vr = volume air yang tertinggal ketika pengeringan
Vt = volume sampel batuan

7. Specific Yield berbagai batuan
No. Material Sy ( % )
1 lempung 1 - 10
2 pasir 10 - 30
3 kerikil 15 - 30
4 pasir dan kerikil 15 - 25
5 batupasir 5 - 15
6 serpih 0,5 - 5
7 batugamping 0,5 - 5

8. Hydraulic conductivity = Konduktivitas
hidrolika
• Sebutan lain: field coefficient of
permeability = koefisien kelulusan =
koefisien permeabilitas
• Merupakan ukuran kuantitatif untuk
menyatakan kemampuan tanah/batuan
dalam meluluskan airtanah

9. KETERUSAN (TRANSMISSIVITY)
• Keterusan (transmissivity = T) adalah
kemampuan suatu akuifer dalam
meluluskan air.
• Harga T diperoleh dengan menggunakan
rumus :
T = K.b.
B = ketebalan akuifer
K = konduktifitas hidrolika

10. Transmissivity

11. Hydraulic Head

12. Dalam kondisi terdapat kenaikan
permukaan airtanah karena adanya gaya
kapiler:

13. Hydraulic head & capilary force

14. Total head in an aquifer

15. Tekanan Air Pori
(Pore Water Pressure)
• It is the pressure of groundwater held within
a soil or rock, in gaps between particles
(pores)
• It is below the phreatic level, and are
measured in piezometers
• The vertical pore water pressure distribution
in aquifers can generally be assumed to be
close to hydrostatic

16. Pore water pressure

17. Capilary
• In the unsaturated zone the pore pressure is
determined by capillarity
• Pore water pressures under unsaturated
conditions (vadose zone) are measured in
with tensiometers

19. PETA KESAMAAN MUKA AIR TANAH
Arah aliran tegak lurus terhadap garis
kesamaan muka air tanah

20. Three point problems
untuk mengetahui arah aliran airtanah

21. Latihan
Dalam suatu percobaan di laboratorium diketahui berat
sampel kering = 1000 g
Berat sampel dalam keadaan jenuh air = 1081,3 g. Berat air
yang dapat dipisahkan dari sampel tanpa pemanasan = 70 g.
- Berapakah porositas sampel (%)
- Berapakah specific yield (Sy)
- Berapakah specific retention (Sr)
Catatan :
berat satuan ( g ) sampel = 2,7 g/cm3
berat satuan ( g ) air = 1 g/cm3

22. Latihan
• Sumur 1 dg total head = 100,40 m, Sumur 2
dg total head = 100,52 m, dan Sumur 3 dg
total head = 100,14 m
• Jarak Sumur 1 – Sumur 2 = 330 m, jarak
Sumur 2 – Sumur 3 = 430 m, jarak Sumur 3
– Sumur 1 = 300 m
• Tentukan arah aliran di daerah tersebut, dan
tentukan gradien hidrolikanya.

23. • Mengikuti hukum kekekalan massa/ energi
• Dipengaruhi gaya gravitasi
• Mengalir dengan kecepatan laminer dan lambat
• Alirannya mengikuti kontur energi (head) dari tinggi ke
yang lebih rendah
• Kecepatan aliran airtanah ditentukan oleh kelulusan
media geologi tempat air berada (Konduktivitas
hidraulik)
Aliran Airtanah:

24. PERCOBAAN DARCY (1856)

25. Hukum Darcy (1856)
Hukum Darcy ini dengan menggunakan
anggapan bahwa aliran air di dalam tanah
mengikuti prinsip-prinsip dasar hidraulika sifat
laminer
Berdasarkan persamaan Darcy, kecepatan aliran
air tanah :
V = - K dh/dl
V : kecepatan aliran air tanah
K : permeabilitas tanah/batuan
dh/dl : hydraulic gradient

26. Persyaratan agar Persamaan
Darcy berlaku:
• Airtanah harus terdapat di dalam media
berpori
• Media berpori tersebut diasumsikan bersifat
homogen, isotropik
Homogen: perilaku fisik akifer sama di semua tempat
Isotropik : perilaku fisik akifer sama ke segala arah

27. Dimanakah persamaan Darcy
tidak valid diterapkan:
• Pada akifer dengan tipe aliran melalui
saluran (karst)
• Pada akifer dengan tipe aliran melalui antar
celah yang tidak rapat

28. KiAA
dl
dh
KQ 
Q : debit aliran
K : permeabilitas (kemapuan suatu media
(tanah/batuan) untuk meloloskan cairan)
dh/dl : gradien hidraulik/landaian hidraulik
A : Luas penampang aliran
DEBIT ALIRAN AIR TANAH

29. PERMEABILITAS TANAH/BATUAN

30. Satuan Geologi Permeabilitas (m/d)
Pasir halus 1 to 5
Pasir kasar 20 to 100
Kerikil 100 to 1000
Batulanau 5 x10-8 to 5 x 10-6
Batupasir 1 x 10-3 to 1
Basalt 0.0003 to 3

31. Steady Flow in an Unconfined Aquifer
h
Flow
hA
hB
Water Table
Ground Surface
Bedrock L
x
Q = (-K
dh
dx
)h = -
K
2
dh2
dx
= -
K
2
hB
2
- hA
2
L
æ
è
ç
ö
ø
÷

32. Steady Flow in an Unconfined Aquifer
• K = 10-1 cm/sec
• hA = 6.5 m
• hB = 4 m
• x = 150 m
• Find Q h
FlowhA
hB
Water Table
Ground Surface
Bedrock L
x
Q = -
K
2
hB
2
- hA
2
L
æ
è
ç
ö
ø
÷ = -
86.4 m/d
2
6.52
- 42
150
æ
è
ç
ç
ö
ø
÷
÷
= 7.56 m3
/d /m

33. Horizontal Flow in Confined Aquifer
• Consider steady flow from left to right in a confined
aquifer
• Find: Head in the aquifer, h(x)
h(x) = hA +
hB - hA
L
x
Ground surface
Bedrock
Confined aquifer
Qx
K
x
yz
hB
Confining Layer
b
hA
L
Head in the aquifer h(x)

34. Example – Horizontal Flow
• L = 1000 m, hA = 100 m, hB = 80 m, K = 20 m/d, f = 0.35
• Find: head, specific discharge, and average velocity
h(x) = hA +
hB - hA
L
x =100- 0.02x m q = -K
hB - hA
L
= -(20 m/d)
80 -100
1000
= 0.4 m/day
v =
q
f
=1.14 m/day
Ground surface
Bedrock
Confined aquifer
Qx
K
x
yz
hB
Confining Layer
b
hA
L

35. Penentuan penurunan muka air tanah (M.A.T) pada akuifer tak tertekan
untuk aliran laminer (steady flow) pada saat dilakukan pemompaan

36. Penentuan penurunan tinggi kenaikan air (T.K.A) pada akuifer
tertekan untuk aliran laminer (steady flow)
rw adalah Jari-jari sumur Sw : penurunan T.K.A di sumur
hw : penurunan M.A.T R : jari-jari pengaruh
k : hydraulic condoctivity / permeabilitas tanah/batuan

38. Tugas :
Kelompok I :
Ada pom bensin yang diperkirakan mencemari sumur penduduk. Di
kedalaman 10 m dijumpai dasar dari akuifer dengan ketebalan 2 m.
Akuifer tersebut mempunyai permeabilitas 10-4 cm/detik. Pada jarak 100
m dijumpai sumur penduduk dengan kedalaman akuifer yang sama
dengan di pom bensin. Lokasi sumur penduduk lebih rendah 5 m
dibanding ketinggian lokasi pom bensin. Bila terjadi pencemaran zat yang
larut air dari pom bensin maka pencemaran tersebut akan sampai di
sumur penduduk dalam waktu berapa jam ?
Kelompok II
Ada dua sumur penduduk dengan posisi ketinggian sama menyadap
akuifer yang sama. M.A.T di sumur satu – 5 m dan M.A.T di sumur dua –
7 m, permeabilitas akuifernya 5.10-4 cm/det. Bila tidak dilakukan
pemompaan dari kedua sumur tersebut, maka berapa debit jenis dari air
yang mengalir ke sumur satu dari sumur yang lain bila jarak antara
kedua sumur tersebut 100 m ?

39. Kelompok III :
Dari suatu akuifer tidak tertekan dipompa dengan debit 2 l/det dipantau
oleh 2 sumur yang masing-masing berjarak 5 m dan 10 m dari sumur
yang dipompa. Pada sumur pantau yang terdekat terjadi penurunan
M.A.T sebesar 3 m sedangkan permeabilitas akuifernya sebesar 3.10-3
cm/det maka M.A.T dari sumur pantau yang kedua turun berapa meter
?
Kelompok IV :
Dari suatu akuifer tertekan diketahui tebal akuifernya sebesar 4 m
dan mempunyai permeabilitas 2.10-4 cm/det telah dilakukan
pemompaan sebesar 3 l/det. Data sumur mempunyai garis tengah 14
cm serta jari-jari pengaruh pemompaan sejauh 20 m dari pusat
sumur. Berapa meter penurunan T.K.A pada sumur yang dipompa ?