GROUNDWATER "AIR TANAH"

AIR TANAH
1.    Pengertian Air Tanah
Air tanah adalah air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat didalam ruang antar butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisa tanah yang disebut akuifer. Atau air tanah adalah semua air yang terdapat dalam ruang batuan dasar atau regolith. Dapat juga disebut aliran yang secara alami mengalir ke permukaan tanah melalui pancaran atau rembesan.
Dari sekian definisi tersebut, dapat disimpulkan definisi dari air tanah adalah :
a.    Air yang ditemukan di dalam celah dan patahan tanah dan batuan dasar
b.    Penampung air segar yang paling besar
c.    Cenderung berpolusi rendah daripada permukaan
d.    Agent erosional yang penting
e.    Air tanah biasanya ber asam lembut
f.    berisi asam Karbonik yang lemah
g.    Membentuk gua atau hanya dibawah zona  jenuh
-    Karst topografi di permukaan
h.    Penyeimbang arus sungai bawah tanah
-    Penyaring air ke dalam bumi
-    Membentuk sungai bawah tanah

Kebanyakan air tanah berasal dari hujan. Air hujan yang meresap ke dalam tanah menjadi bagian dari air tanah, perlahan-lahan mengalir ke laut, atau mengalir langsung dalam tanah atau di permukaan dan bergabung dengan aliran sungai.
Berikut adalah simulasi dari terbentuknya air tanah :

Air yang berhasil meresap ke bawah tanah akan terus bergerak ke bawah sampai dia mencapai lapisan tanah atau batuan yang jarak antar butirannya sangat-sangat sempit yang tidak memungkinkan bagi air untuk melewatinya. Ini adalah lapisan yang bersifat impermeabel. Lapisan seperti ini disebut lapisan aquitard (gambar sebelah kanan bersifat impermeabel yang sulit diisi air, sementara yang kiri bersifat permeabel yang berisi air).



2.    Terjadinya Air Tanah
Untuk menguraikan terjadinya air tanah di perlukan peninjauan kembali bagaimana dan di mana air tanah tersebut berada. Distribusinya di bawah permukaan tanah dalam arah vertikal dan horisontal harus dimasukkan dalam pertimbangan. Zona geologi yang sangat mempengaruhi air tanah, dan strukturnya dalam arti kemampuannya untuk menyimpan dan menghasilkan air harus diidentifikasikan. Dengan anggapan bahwa kondisi hidrologi menyediakan air kepada zona bawah tanah, maka lapisan-lapisan bawah tanah akan melakukan distribusi dan mempengaruhi gerakan air tanah, sehingga peranan geologi terhadap air tanah akan diabaikan. Hampir semua air tanah dapat dianggap sebagai bagian dari daur hidrologi, termasuk air permukaan dan air atmosfer. Sejumlah kecil air tanah yang berasal dari sumber lain dapat pula masuk ke dalam daur tersebut. Air connate adalah air yang terperangkap dalam rongga-rongga batuan sedimen pada saat diendapkan. Air tersebut dapat berasal dari air laut atau air tawar, dan bermineral tinggi.
Di daerah yang dapat di jangkau oleh akar tumbuh-tumbuhan, yang berkisar antara 30 kaki (10 m) di bawah permukaan tanah, terdapat air tanih (soil water), yang berfluktuasi karena tumbuh-tumbuhan menghabiskan kelembaban di antara tenggang hujan. Di atas muka air tanah (water table), kelembaban akan naik akibat kapilaritas ke dalam jumbai kapiler (capillary fringe), yang rentangan vertikalnya mungkin mencapai beberapa inci sampai beberapa kaki tergantung pada ukuran pori-pori bahan yang ada dalam tanah. Bila muka air tanahnya dekat dengan permukaan tanah, jumbai kapiler dan daerah kelembaban -tanah mungkin saling tumpang tindih, tetapi bila muka air tanahnya dalam, maka terdapat suatu daerah peralihan (intermediate) di mana kadar kelembabannya konstan pada kapasitas lapangan dari tanah dan batuan daerah itu.

Gambar 3. Penampang lintang skematis yang memperlihatkan terjadinya air tanah

3.     Pergerakan Air Tanah
Air bergerak di dalam tanah secara horizontal dan vertikal. Pergerakan air secara horizontal disebut juga pergerakan air lateral. Pergerakan air vertikal dapat berupa pergerakan air ke bawah yang dipengaruhi oleh gerak gravitasi melalui infiltrasi dan perkolasi serta pergerakan air ke atas melalui gerak kapilaritas air tanah yang dipengaruhi oleh porositas tanah dan temperatur tanah. Air tanah yang berada di bawah zona perakaran tanaman akan mengalir menuju zona perakaran tanaman disebabkan oleh kemampuan kapiler (cappilary rise) yang dimiliki oleh tanah. Air akan bergerak dari tanah yang lembab menuju tanah yang lebih kering. Pada tanah lembab yang jumlah persentase airnya lebih tinggi, gardien tegangannya lebih besar dan lebih cepat perpindahannya. Pola kapilaritas air tanah dipengaruhi oleh besarnya pengembangan tegangan dan daya hantar pori-pori dalam tanah. Nilai efek kapilaritas tidak beraturan pada setiap bagian tanah, karena ukuran pori-pori yang dilewatinya bersifat acak pula. Pada jenis tanah yang berbeda akan memberikan pola pergerakan air tanah yang berbeda pula karena pola pergerakan air tanah yang berupa gerak kapiler ini sangat dipengaruhi oleh tekstur dari tanah tersebut, oleh karena itu kecepatan pergerakan air vertikal ke bawah dan pergerakan horizontal di dalam tanah bergerak agak cepat sampai agak lambat.

Gambar 4. Gerakan air tanah

Permeabilitas
Semua jenis tanah bersifat lolos air (permeable) dimana air bebas mengalir melalui ruang-ruang kosong (pori-pori) yang ada di antara butiran-butiran tanah. Tekanan pori diukur relatif terhadap tekanan atmosfer dan permukaan lapisan tanah yang tekanannya sama dengan tekanan atmosfer dinamakan muka air tanah atau permukaan freasik, di bawah muka air tanah. Tanah diasumsikan jenuh walaupun sebenarnya tidak demikian karena ada rongga-rongga udara. Profil tanah itu merupakan suatu irisan melintang pada tubuh tanah dibuat dengan cara menggali lubang dengan ukuran (panjang dan lebar) tertentu dan kedalaman yang tertentu pula sesuai dengan keadaan tanah dan keperluan penelitiannya. Dalam hal ini misalnya untuk keperluan genesa tanah pada oksisol yang solumnya tebal, pembuatan profil tanah dapat mencapai kedalaman sekitar 3 - 3,5 meter. Permeabilitas tanah menunjukkan kemampuan tanah dalam meloloskan air. Struktur dan tekstur serta unsur organik lainnya ikut ambil bagian dalam menaikkan laju permeabilitas tanah. Tanah dengan permeabilitas tinggi menaikkan laju infiltrasi dan dengan demikian, menurunkan laju air larian. Tinggi muka air tanah berubah-ubah sesuai dengan keadaan iklim tetapi dapat juga berubah karena pengaruh dari adanya kegiatan konstruksi. Di tempat itu dapat juga terjadi muka air tanah dangkal, di atas muka air tanah biasa, sedangkan kondisi dapat terjadi bila tanah dengan permeabilitas tinggi di permukaan atasnya dibatasi oleh lapisan muka air tanah setempat, tetapi berdasarkan tinggi muka air tanah pada suatu tempat lain yang lapisan atasnya tidak dibatasi oleh lapisan rapat air. Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah berbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angka pori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besar dari pada permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempung yang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah (unfissured). Permeabilitas ini merupakan suatu ukuran kemudahan aliran melalui suatu media poreus. Secara kuantitatif permeabilitas diberi batasan dengan koefisien permeabilitas. Dapat dipandang sebagai sumbangan yang khas. Permeabilitas intrinsik suatu akifer bergantung pada porositas efektif batuan dan bahan tak terkonsolidasi, dan ruang bebas yang diciptakan oleh patahan dan larutan. Porositas efektif ditentukan oleh distribusi ukuran butiran, bentuk dan kekasaran masing-masing partikel dan susunan gabungannya, tetapi karena sifat-sifat ini jarang seragam, konduktivitas hidrolik suatu akifer yang berkembang dibatasi oleh permeabilitas lapisan-lapisan atau masing-maisng zone, dan mungkin bervariasi cukup besar tergantung pada arah gerakan air.


Gambar 5. Tingkat Porositas
Berdasarkan perlakuannya terhadap air tanah, maka lapisan-lapisan batuan
dapat dibedakan menjadi:
1.    Aquifer (Akuifer) adalah formasi geologi atau grup formasi yang mengandung air dan secara signifikan mampu mengalirkan air melalui kondisi alaminya. Batasan lain yang digunakan adalah reservoir air tanah, lapisan pembawa air. Todd (1955) menyatakan bahwa akuifer berasal dari Bahasa Latin yaitu aqui dari aqua yang berarti air dan ferre yang berarti membawa, jadi akuifer adalah lapisan pembawa air. Contoh : pasir, kerikil, batupasir, batugamping rekahan.

2.    Aquiclude adalah formasi geologi yang mungkin mengandung air, tetapi dalam kondisi alami tidak mampu mengalirkannya. Untuk keperluan praktis, aquiclude dipandang sebagai lapisan kedap air. misalnya lempung, serpih, tuf halus, lanau.

3.    Aquifuge merupakan formasi kedap yang tidak mengandung dan tidak mampu mengalirkan air. misalkan batuan kristalin, metamorf kompak. misalnya lempung pasiran (sandy clay).

4.    Aquitard adalah formasi geologi yang semikedap, mampu mengalirkan air tetapi dengan laju yang sangat lambat jika dibandingkan dengan akuifer. Meskipun demikian dalam daerah yang sangat luas, mungkin mampu membawa sejumlah besar air antara akuifer yang satu dengan lainnya. Aquiclude ini juga dikenal dengan nama formasi semi kedap atau leaky aquifer




Lapisan yang dapat menangkap dan meloloskan air disebut akuifer. Berdasarkan litologinya, akuifer dapat dibedakan menjadi 4 macam, yaitu:
a.    Akuifer bebas atau akuifer tidak tertekan (Unconfined Aquifer)
Akuifer bebas atau akuifer tak tertekan adalah air tanah dalam akuifer tertutup lapisan impermeable, dan merupakan akuifer yang mempunyai muka air tanah. Unconfined Aquifer adalah akuifer jenuh air (satured). Lapisan pembatasnya yang merupakan aquitard, hanya pada bagian bawahnya dan tidak ada pembatas aquitard (sebuah  zona material bumi yang memegang air tapi tidak dapat mengirimnya secara cepat untuk memompanya dari sumur) di lapisan atasnya, batas di lapisan atas berupa muka air tanah. Permukaan air tanah di sumur dan air tanah bebas adalah permukaan air bebas, jadi permukaan air tanah bebas adalah batas antara zone yang jenuh dengan air tanah dan zone yang aerosi (tak jenuh) di atas zone yang jenuh. Akuifer jenuh disebut juga sebagai phriatic aquifer, non artesian aquifer atau free aquifer. Air tanah ini banyak dimanfaatkan oleh penduduk untuk berbagai keperluan dengan kedalaman sumur umumnya antara 1 – 25 meter. Air tanah bebas masih merupakan sumber utama air bersih bagi sebagian besar penduduk dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari. Pemanfaatannya dilakukan dengan cara pembuatan sumur gali dan sumur pantek pada kedalaman kurang dari 20 meter di bawah permukaan, umumnya terdapat pada lapisan pasir, pasir kerikilan, tufa pasiran dan pasir lanauan. Air tanah bebas di dataran aluvial terdapat dalam lapisan pasir, pasir lempungan, pasir kerikilan dan pasir lempungan. Mutu air tanah bebas bervariasi dari baik hingga jelek, asin rasa airnya hingga tawar, berwarna keruh hingga jernih. Kesadahannya berkisar antara 8,5 – 16,7, pH sekitar 6,7 – 11,2, sisa kering 353 – 580, sisa pijar 252 – 420, kadar kandungan ion klorida berkisar 25,5 – 6.685 mg/l, SO4 antara 40,5 – 246,9 mg/l. Khususnya untuk keperluan rumah tangga sehari-hari, kandungan air tanah bebas di dataran aluvial terkecuali daerah-daerah sekitar pantai, pemanfaatannya masih dapat dikembangkan. Sedangkan untuk daerah-daerah yang terletak sekitar 1 – 3 km dari garis pantai, penggunaan air tanah bebasnya sangat terbatas sekali disebabkan asin hingga payau rasa airnya.


b.    Akuifer tertekan (Confined Aquifer)
Akuifer tertekan adalah suatu akuifer dimana air tanah terletak di bawah lapisan kedap air (impermeable) dan mempunyai tekanan lebih besar daripada tekanan atmosfer. Air yang mengalir (no flux) pada lapisan pembatasnya, karena confined aquifer merupakan akuifer yang jenuh air yang dibatasi oleh lapisan atas dan bawahnya.


c.    Akuifer bocor (Leakage Aquifer)
Akuifer bocor dapat didefinisikan suatu akuifer dimana air tanah terkekang di bawah lapisan yang setengah kedap air sehingga akuifer di sini terletak antara akuifer bebas dan akuifer terkekang.


d.    Akuifer melayang (Perched Aquifer)
Akuifer disebut akuifer melayang jika di dalam zone aerosi terbentuk sebuah akuifer yang terbentuk di atas lapisan impermeable. Akuifer melayang ini tidak dapat dijadikan sebagai suatu usaha pengembangan air tanah, karena mempunyai variasi permukaan air dan volumenya yang besar.



Berdasarkan sifat fisik dan kedudukannya dalam kerak bumi, akifer dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu :
a.    Akifer bebas, yaitu akifer tak tertekan (unconfined aquifer) dan merupakan airtanah dangkal (umumnya <20 m), umum dijumpai pada daerah endapan aluvial. Airtanah dangkal adalah airtanah yang paling umum dipergunakan sebagai sumber airbersih oleh penduduk di sekitarnya.
b.    Akifer setengah tertekan, disebut juga akifer bocor (leaky aquifer), merupakan akifer yang ditutupi oleh lapisan akitard (lapisan setengah kedap) di bagian atasnya, dapat dijumpai pada daerah volkanik (daerah batuan tuf).
c.    Akifer tertekan (confined aquifer), yaitu akifer yang terletak di antara lapisan kedap air (akuiklud), umumnya merupakan airtanah dalam (umumnya > 40 m) dan terletak di bawah akifer bebas. Airtanah dalam adalah airtanah yang kualitas dan kuantitasnya lebih baik daripada airtanah dangkal, oleh karenanya umum dipergunakan oleh kalangan industri termasuk di dalamnya kawasan pertambangan

Gambara 11. Ilustrasi dari 3 jenis akuifer

Struktur geologi berpengaruh terhadap arah gerakan air tanah, tipe dan potensi akuifer. Stratigrafi yang tersusun atas beberapa lapisan batuan akan berpengaruh terhadap akuifer, kedalaman dan ketebalan akuifer, serta kedudukan air tanah. Jenis dan umur batuan juga berpengaruh terhadap daya hantar listrik, dan dapat menentukan kualitas air tanah. Pada mulanya air memasuki akuifer melewati daerah tangkapan (recharge area) yang berada lebih tinggi daripada daerah buangan (discharge area).
Daerah tangkapan biasanya terletak di gunung atau pegunungan dan daerah buangan terletak di daerah pantai. Air tersebut kemudian mengalir kebawah karena pengaruh gaya gravitasi melalui pori-pori akuifer. Air yang berada dibagian bawah akuifer mendapat tekanan yang besar oleh berat air diatasnya, tekanan ini tidak dapat hilang atau berpindah karena akuifer terisolasi oleh akiklud diatas dan dibawahnya, yaitu lapisan yang impermeabel dengan konduktivitas hidrolik sangat kecil sehingga tidak memungkinkan air melewatinya. Jika sumur di bor hingga confined aquifer, maka air akan memancar ke atas melawan gaya gravitasi bahkan hingga mencapai permukaan tanah. Sumur yang airnya memancar keatas karena tekanannya sendiri di sebut sumur artesis




Sebuah akuifer artesis adalah sebuah akuifer terbatas berisi air tanah yang akan mengalir ke atas melalui sebuah sumur yang disebut sumur artesis tanpa perlu dipompa. Air dapat mencapai permukaan tanah apabila tekanan alaminya cukup tinggi, dalam hal ini sumur itu disebut sumur artesis mengalir. Sebuah akuifer adalah satu tingkatan batu halus, seperti batu kapur atau batu pasir yang menyerap air dari sebuah aliran air. Batu berpori-pori terletak di antara batu kedap air atau tanah liat. Ini mengakibatkan tekanan tinggi, sehingga ketika air menemukan jalur keluar, air tersebut melawan gravitasi dan mengalir ke atas daripada ke bawah. Pengisian akuifer terjadi ketika permukaan air di daerah pengisiannya berada pada ketinggian yang lebih tinggi daripada kepala sumur. Akuifer air fosil juga bisa dianggap artesis bila mengalami tekanan yang cukup dari batu-batu sekitarnya. Hal ini sama dengan banyaknya sumur minyak yang diberi tekanan.

Gambar 13. Sumur artesis
Thank You....