hidrologi tambang

Muka Air Tanah

dan Pengaruh Lingkungan

Suatu muka air tanah, baik membentuk table air dari aqifer bebas .atau muka pizometrik dari suatu aqifer tertekan, mengindikasikan kemiringan tekanan atmosfir pada aqifer tersebut. Benyak fenomena menyebabkan perubahan tekanan air tanah sehingga muka air tanah bervariasi pula. Perbedaan suplai dan pengambilan air tanah mengakibatkan fluktuasi terhadap muka air tanah. Variasi aliran sugai juga terkait dengan muka air.  Factor lainnya yang mempengaruhi termasuk meteorologi dan fenomena tidal, urabanisasi, gempa bumi dan massukan lainnya. Dan ada akhirnya, penurunan permukaan tanah yang terjadi dapat merubah  kondisi air tanah yag sesungguhnya.

Variasi waktu terhadap Muka Air

Variasi seculer. Variasi sekuler dari muka air tanah meluas terhadap periode waktu beberapa tahun atau lebih. Peralihan waktu dari musim hujan dan musim kemarau, yang mana curah hujan bias di atas rata-rata akan menghasilkan fluktuasi muka air tanah dalam waktu yang lama. Gatatan panjang mengenai gurah hujan dan muka air tanah ditunjukksn pada gambar 6.1. yang menggambarkan masalah ini. Curah hujan bukanlah indikator yang akurat dari perubahan muka air tanah. Air masukan adalah faktor penentu (dengan asumsi air keluaran tahunan dianggap konstan); hal ini dari intensitas dan distribusi curah hujan serta jumlah limpasan permukaan.

Hal lain yang cendrung nyata juga perlu diperhatikan. Sehingga, dalam perluasan kolam dimana daya muatnya melampaui air masukan, suatu kecendrungan penurunan muka air tanah dapat berlanjut untuk beberapa tahun. Gambar 6.2. secara dramatis menggambarkan penurunan muka pizometer dari suatu aqifer lapisan batu pasir yang merupakan hasil penelitian kurang lebih satu abad dari uji pompa di wilayah metropolitan Chicago. Contoh lainnya ialah kondisi aqifer tertekan di Quensland, Australia, seperti ditunjukkan dalam gambar 6.3. Disini air tanah diperoleh dari sumur … selama satu periode yaitu lebih dari 80 tahun, total sumur meningkat secara terus-menerus, namun menurun pada kedalaman 120 meter akibat tekanan jatuh sehingga menyebabkan total aliran menurun secara bertahap sejak tahun 1914.

Variasi Musim. Kebanyakan muka air tanah menunjukkan pola fluktuasi musiman. Hal ini dipengaruhi curah hujan dan pemompaan untuk irigasi yang ….. . Variasi ini seperti ditunjukkan pada gambar 6.4. sebagai tipe wilayah yang menjadi beku pada saat musim dingin. Muka air tertinggi nterjadi di akhir-akhir musim semi dan terdangkal di musim dingin. Di wilayah irigasi dimana penutupan tanah oleh es bukan menjadi suatu faktor penentu, normalnya muka air terendah terjadi selama akhir masa irigasi. Selisih lebar ini tergantung air masukan, pemompaan, dan tipe aqifer; aqifer tertekan secara normal menunjukkan range yang lebih baik muka airnya disbanding aqifer bebas.

Variasi Singkat. Muka air tanah menunjukkan karakteristik fluktuasi singkat yang dipengaruhi oleh penggunaan air tanah di suatu daerah. Lebih jelasnya didefinisikan sebagai variasi diurnal yang mungkin berasosiasi dengan suplai air sumur kota. Sama halnya, menunjukkan ketersediaan mingguan dengan pemompaan air untuk industry dan tujuan kegiatan perkotaan lainnya.

Aliran Sungai dan Muka Air Tanah

Jika suatu saluran sungai arahnya bertemu dengan aqifer bebas, sungai tersebut dapat mengisi air tanah atau dapat pula menerima masukan air dari air tanah, tergantung dari muka air relatif. Sungai graining adalah jenis  yang menerima air masukan dari suplai air tanah; sungai losing adalah jenis  yang mensuplai air masukan ke dalam air tanah (lihat gambar 6.5.). Seringkali suatu graining stream dapat menjadi losing, sebagai gantinya, tingkatan sungai berubah.

Istilah rising water digunakan untuk menadai kenaikan aliran sungai yang dicapai dimana batas sub permukaan menahan air tanah mencapai permukaan. Gambar 6.6. mengilustrasikan fenomena ini untuk situasi dimana saluran sungai yang kering ada di atas atau di bawah bagian yang konvergen.

Bank Storage. Selama periode luapan suatu sungai, muka air tanah secara bertahap meningkat di dekat saluran dengan aliran yang masuk dari sungai. Volume air disimpan dan dicapai setelah luapan dimasukkan ke dalam bank storage. Data lapangan jarang memadai untuk mengevaluasi bank storage dan tingkatnya dari aliran masuk atau aliran keluar; sehingga analitik atau model yang mendekati penting untuk memuat estimasi quantitatif untuk menetapkan kondisi batas.

Gambar 6.7. menggambarkan kondisi air tanah ideal yang berbatasan dengan suatu luapan sungai. Suatu betuk hidrograph luapan sinusoidal (gambar 6.7a) superposed dalam suatu aqifer dan kondisi sungai disketsa seperti gambar 6.7b. Sebagai hasil dari luapan, bank storage meningkat kemudian menurun; variasi dari volume air dalam penyimpanan digmabarkan pada gmbar 6.7c. Turunan kurva volume terhadap kurva aliran air tanah (gambar 6.7d). Dari hal ini, dapat dilihat bahwa fluktuasi sungai menghasilkan variasi yang besar dalam jarang dan arah dari aliran air tanah setempat.

Cooper dan Rorabaugh memperoleh solusi untuk perubahan tinggi air tanah di dekat sungai, liran air tanh ke sungai, dan bank storage. Analisis komprehensif mereka juga mencakup sekelompok gelombang luapan asimetri yang … hidrograf, yang memfasilitasi studi pengaruh luas variasi dari bentuk luapan dalam air tanah.

Studi mengenai bank storage dihasilkan dengan membuka kenaikan sepanjang jarak 80 km dari sungai Columbia mengindikasikan total volume simpanan (termasuk banks of the stream) dari sekitar 2.07 x 10⁸ m³. Selama kenaikan 45 hari dari puncak luapan sungai, rata-rata peralihan ke bank storage diperoleh sekitar 4.60 x 10 10⁶ m³/hari; dalam 165 hari selanjutnya menurun, rata-rata aliran kembali ialah 1.25 x 10⁶ m³/hari.

Aliran Dasar. Aliran sungai mulai membentuk saluran air tanah merujuk kepada limpasan air tanah atau aliran dasar. Selama masa presitipasi aliran sungai utamanya diperoleh dari limpasan permukaan juga mungkin ditambah dengan air tanah. Secara khusus, aliran dasar tidak mempengaruhi secara luas fluktuasi dan secara indikasi menunjukkan karakteristik dalam suatu lembah sungai.

Untuk memperkirakan aliran dasarsebuah kuirva tingkat limpasan air tanah dapat dipersiapkan dengan menambahkan rata-rata tingkat air tanah (muka water table) dalam lembah sungai yang menahan aliran sungai selama periode di saat semua aliran ditambah dengan air tanah. Gambar 6.8a. menunjukkan kurva tingkat untuk sebuah drainase basin di Illionis. Data telah disusun kembali menjadi dua kurva: untuk periode April – Oktober saat evapotranspirasi dari air tanah signifikan, dan untuk periode November – Maret saat evapotraanspirasi minimal. Dengan nilai-nilai ini dan rata-rata tingkat air tanah untuk satu tahun (lihat Gambar 6.8b) pembagian hidrograf limpasan permukaan dan aliran dasar ditunjukkan dalam gambar 6.8c dapat dicapai. Hal tersebut dapat dicatat bahwa tanah beku menganggu masukan air tanah selama Februari dan Maret dan bahwa aliran dasar merupakan yang terbesar selama bulan-bulan musim semi dan musim panas. Air tanah menyumbang 33 % dari total aliran sungai dalam tahun tersebut.

Aliran sungai yang secara langsung mengandung konjtribusi air tanah pada waktu sebelumnya dan dan tempat yang berbeda dalam area drainase. Selama dan setelah satu periode angin di sebuah basin drainase yang kecil, muka air akan naik, karena aliran dasar meningkat pula (gambar 6.8a). akan tetapi lapisan ke atas akan menyebabakan fluktuasi bank storage (gambar 6.7d). Akibat dari dua variasi iniditunjukkan secara sistematik pada gaambar 6.9.

Suatu pendekatan alternatif untuk menjelaskan pembagian aliran sungai total ke dalam limpasan permukaan dan komponene air tanah selama periode banjr dapat diselesaikan dari pengukuran konsentrasi kimia. Total material padat atau beberapa ion utama yang dilarutkan akan memenuhi persamaan berikut:

C_TRQ_TR = C_GWQ_GW + C_SRQ_SR

dimana C adalahg konsentrasi ion, Q adalah aliran sungai, TR adalah total limpasan permukaan, GW adalah masukan dari air tanah (aliran dasar), dan SR adalah limpasan permukaan. Untuk mencari aliran dasar,

                                                Q_GW = [(C_TR – C_SR) / (C_GW – C_SR)] Q_TR

dimana:

                                                            Q_TR = Q_GW + Q_SR

Nilai C_GW diukur selama periode hujan ringan, C_SR diukur pada

Kurva Penurunan Aliran Dasar. Kurva penurunan menunjukkan variasi aliran dasar terhadap waktu selama periode hujan ringan atau tidak ada hujan yang masuk ke dalam basin. Pada dasarnya ini digunakan untuk mengukur tingkat drainase tempat penyimpanan air tanah dari basin. Jika luas, aqifer dengan permeabilitas tingi yang dikandung dalam sebuah area drainase, aliran dasar akan terus menerus dialirkan sekalipun dalam musim kemarau; jika aqifernya kecil dan permeabilitas rendah, aliran dasar menurun relative secara cepat dan bhkan sampai berhenti.

Analisis hidrografi ditunjukkan dengan kurva penurunan juga seringg disajikan dengan persamaan,

                                                            Q = Q₀ . K^t

dimana Q adalah aliran sungai pada waktu t dalam sehari setelah diberikan masukan Q₀, dan k adalah aliran sungai pada waktu t yang menentukan penurunan konstan terhadap karakteristik hidrologi basin. Nilai K dapat dijelaskan secara empiris dari kemirigan straight line yang diletakkan ke dalam suatu seri rembesan konsekutif yang diplot dalam kertas semi-log, seperti ditunjukkan pada gambar 6.10. Jenis tingkat kesalahan berkisar 0.89 dan 0.95. jadi, pengetahuan utama dari bentuk kurva penurunan tidak dapat diestimasi selanjutnya untuk membuat aliran sungai selama periode hujan ringan.

Suatu studi analitik tentang aliran dasar oleh Singh menunjukkan bahwa kurva penurunan aliran dasar tergantung tingkat saluran sungai  yag masuk menerobos aqifer. Untuk penetrasi sungai total (gambar 6.11a), kurva penurunan tidak diplot sebagai straight line pada kertas semi-log; daripada tingkat penurunan yag menurun secara kontinu terhadapm waktu, membentuk kurva konkav. Namun untuk aqifer dalam dan penetrawsi sebagian (lihat gambar 6.11b), straight line dapat diperkirakan. Nilai K dalam persamaan di atas berunah searah dengan kemampuan menerobos sungai.

Pendekatan untuk aliran dasar diasumsikan bahwa air tanah hanya mengalir ke dalam saluran sungai. Air tanah juga dapat mengalir turun menekan leaky aqifer dan dapat berkurang oleh evapotranspirasi ke atmosfer. Dimana proses diversi berlangsung signifikan, kurva penurunan akan berbelok turun. Di daerah semiarid dimana aliran sungai hanya sebentar, pengaruh evapotranpirasi menjadi signifikan,; hal ini disebabkan kurva penurunan berbentuk curam (lihat gambar 6.10) sampai aliran sungai hilang sama sekali.