and of geoscience and environmental matter konstruksi ... · pdf filetanah pada zona akuiklud....

Research and Development of Geoscience and Environmental Matter

08

Konstruksi Akuifer Buatan dengan Modified Clay‐Sand Contact Method (Model Cone of Depression) Studi Kasus : Zone Akuiklud Mangunan

Alva Kurniawan, Arief Tri Nugroho, Tri Apriyono, Dwi Aris Widiatmoko

Konstruksi Akuifer Buatan dengan Modified Clay‐Sand Contact Method (Model Cone of

Depression)

2008

2

Ditulis oleh :

Alva Kurniawan

Departemen Geografi Lingkungan, Universitas Gadjah Mada

Dibantu oleh :

Arief Tri Nugroho

Departemen Geografi Lingkungan, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

Tri Apriyono


Dwi Aris Widiatmoko


dan

Agung Kurniawan

Departemen Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

Kurnia Widhayanti

Departemen Matematika, Universitas Diponegoro, Semarang

Terima kasih kepada :

Nursiah Arif

BPKSDM Departemen Pekerjaan Umum, Kebayoran Baru, Jakarta Selatan

Hak cipta © 2008. Research and Development of Geoscience and Environmental Matter, Wonolelo Indah, Blok E 46/A, Muntilan, Magelang, Jawa Tengah, Indonesia, telepon +62 293 585469


Depression)

2008

3

Abstraksi

Zona akuiklud merupakan suatu zona dengan material permukaan yang tidak mampu menyimpan air dalam jumlah banyak sehingga airtanah akan sulit ditemukan. Akuifer buatan dibuat untuk mengatasi masalah ketidaktersediaan air tanah pada zona akuiklud. Penelitian dilakukan di zona akuiklud Dusun Mangunan, Kelurahan Mangunan, Kecamatan Dlingo, Kabupaten Bantul.

Metode pembuatan akuifer buatan dilakukan dengan Modified Clay-Sand Contact (cone of depression model) yang memanfaatkan kontak antar material dengan sifat yang hampir bertolak belakang yaitu material pasir (sand) dan material lempung (clay). Metode ini terdiri dari beberapa langkah yaitu analisis curah hujan, pembuatan lubang sumur , pemberian casing pada lubang sumur, pembuatan cengkungan untuk tempat material akuifer, penutupan cekungan dengan material akuifer serta pemberian material koagulator untuk mengikat suspensi-suspensi pada air di sumur. Metode yang digunakan dalam penelitian masih dalam tahap yang pertama yaitu pembuatan model dengan skala 1:10. Berdasarkan pengujian dengan model akuifer buatan dapat dibuat di daerah Mangunan namun air yang terdapat pada sumur di akuifer buatan memiliki batasan penggunaan harian.

Metode ini sangat baik digunakan pada daerah dengan material lempung yang tebal serta mudah untuk dikerjakan dan ramah lingkungan. Kelemahan metode ini adalah tidak dapat digunakan pada daerah yang memiliki lapisan tanah yang tipis dan dekat dengan kontak batuan induk. Metode ini juga memiliki kelemahan yaitu air yang tertampung hanya dapat digunakan untuk konsumsi (minum dan masak) karena volumenya sedikit walaupun kualitasnya baik. Penelitian dan pengembangan lebih lanjut mengenai efektivitas metode ini sangat diperlukan karena setiap zona akuiklud memiliki karakteristik yang tidak persis sama dan kondisi fisik yang berbeda-beda.

Kata kunci : akuiklud, akuifer, metode.


Depression)

2008

4

DAFTAR ISI

Abstraksi ............................................................................................................. 3

Daftar isi .............................................................................................................. 4

BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................. 5

Latar Belakang ........................................................................................ 5

Ruang Lingkup ........................................................................................ 7

Tujuan ..................................................................................................... 7

BAB 2 METODE ................................................................................................ 9

Modified Clay-Sand Contact Method (cone of depression model) ........ 9

Alat dan Bahan ........................................................................................ 15

Langkah Kerja ......................................................................................... 16

BAB 3 HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................... 20

BAB 4 KESIMPULAN DAN REKOMENDASI ............................................... 25

Daftar Pustaka ..................................................................................................... 26

Lampiran ............................................................................................................. 27

Lampiran 1 .............................................................................................. 27

Lampiran 2 .............................................................................................. 29

Lampiran 3 .............................................................................................. 31

Lampiran 4 .............................................................................................. 38

Lampiran 5 .............................................................................................. 42

Lampiran 6 .............................................................................................. 49

Lampiran 7 .............................................................................................. 54


Depression)

2008

5

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan vital bagi kehidupan manusia karena tanpa air

manusia tidak akan bisa hidup. Air terutama digunakan untuk kebutuhan

konsumsi seperti memasak dan air minum disamping untuk mandi, dan mencuci.

Secara umum air yang digunakan untuk pemenuhan kebutuhan hidup manusia

terdiri dari dua macam air yaitu air permukaan (surface water) dan airtanah

(groundwater). Pada umumnya manusia memenuhi kebutuhan air dengan

menggunakan air yang berasal dari airtanah (groundwater) terutama kebutuhan air

yang berkaitan dengan kebutuhan konsumsi karena airtanah memiliki kualitas

yang lebih baik dibandingkan dengan air permukaan. Airtanah dapat ditemukan

dalam kedalaman bervariasi tergantung pada kondisi geologis dan klimatologis

suatu area. Terkadang air tanah tidak bisa ditemukan karena kondisi geologis atau

kondisi klimatologis tertentu. Airtanah tidak dapat ditemukan pada daerah yang

tidak memiliki kemampuan untuk menyimpan air. Airtanah juga mungkin tidak

bisa ditemukan pada daerah yang memiliki curah hujan yang rendah.

Permukaan bumi dalam kajian hidrogeologi terdiri dari tiga macam yaitu

akuiclud (aquiclude), akuitad (aquitard), akuifug (aquifuge), dan akuifer (aquifer).

Akuiklud merupakan suatu lapisan permukaan bumi yang mampu menyimpan air

dalam jumlah yang sangat sedikit dan bersifat impermeable saat jenuh air

misalnya lapisan lempung. Akuitad merupakan lapisan di permukaan bumi yang

mampu menyimpan air dan meloloskan dalam jumlah yang terbatas misalnya

lapisan lempung berdebu atau loamy clay. Akuifug merupakan lapisan permukaan

bumi yang tidak mampu menyimpan dan meloloskan air misalnya lapisan batuan

granit. Akuifer merupakan permukaan bumi yang memiliki kemampuan

menyimpan, dan meloloskan air sehingga air tanah akan mudah di dapat pada

permukaan bumi yang dominasi material permukaannya adalah akuifer. Macam-

macam material akuifer misalnya lapisan pasir, batuan vesikular, batuan

berfraktur, dan lain sebagainya. Airtanah akan sulit ditemukan pada daerah yang


Depression)

2008

6

memiliki lapisan permukaan berupa lapisan akuiklud, akuitad, dan akuifug namun

melalui teknik perekayasaan, lapisan akuiklud, akuitad, atau akuifug dapat

direkayasa menjadi lapisan akuifer. Akuifer hasil perekayasaan manusia sering

disebut sebagai akuifer buatan atau artificial aquifer.

Akuifer buatan merupakan salah satu bidang konstruksi yang saat ini

sedang dalam taraf pengembangan di berbagai tempat di belahan dunia untuk

mengatasi masalah kebutuhan air penduduk. Konstruksi akuifer buatan pada suatu

area dimana air tanah sulit didapat akan sangat membantu pemecahan masalah

tentang pemenuhan kebutuhan air konsumsi. Pada zona-zona dimana air tanah

sulit didapat penduduk akan memanfaatkan air hujan yang cenderung memiliki

kandungan mineral essensial yang rendah serta memiliki kadar keasaman.

Konsumsi air hujan dalam jangka panjang akan dapat menyebabkan penduduk

kekurangan mineral dan kekroposan gigi akibat konsumsi air asam. Akuifer

buatan akan bekerja seperti akuifer alami dan ramah lingkungan yang menyimpan

air dan merubah air hujan yang tidak memiliki kandungan mineral dan asam

menjadi airtanah yang bersifat netral dan memiliki kandungan mineral sehingga

baik untuk dikonsumsi.

Metode pembuatan akuifer dengan Modified Clay-Sand Contact Method

(cone of depression model) merupakan salah satu metode yang saat ini masih

dalam proses pengembangan. Metode ini sebenarnya merupakan pengembangan

dari konsep kontak pasir-lempung dalam metode clay-sand contact. Metode ini

memanfaatkan sifat alami material akuiklud dan material akuifer yang menolak

(saat jenuh) dan menyimpan air sehingga dapat dibuat suatu konstruksi akuifer

buatan yang murah, ramah lingkungan, dan efektif memenuhi kebutuhan air

pernduduk.

Daerah Mangunan merupakan salah satu daerah yang memiliki masalah

tentang keterdapatan air tanah sehingga penduduk daerah Mangunan terpaksa

membeli air dari daerah di sekitarnya. Kondisi permukaan daerah Mangunan yang

merupakan material akuiklud menyebabkan air hujan tidak dapat terserap dalam


Depression)

2008

7

tanah sehingga air tanah tidak dapat ditemukan di daerah Mangunan. Konstruksi

akuifer buatan dengan Metode pembuatan akuifer dengan Modified Clay-Sand

Contact Method (cone of depression model) diharapkan dapat berhasil diuji di

daerah Mangunan sehingga masalah ketidaktersediaan air tanah di Mangunan

dapat diatasi.

1.2. Ruang Lingkup

1.2.1. Lingkup Wilayah Kajian

Lingkup wilayah kajian meliputi Dusun Mangunan, Kelurahan Mangunan,

Kecamatan Dlingo, Kabupaten Bantul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta.

Posisi absolut wilayah kajian adalah zona 49 M, 435785 mT, 9123407 mU,

dengan elevasi 366 m. Secara geomorfologis-geologis wilayah kajian terletak

pada lereng tengah Gunungapi Tua Nglanggeran dengan batuan dasar (base rock)

berupa Formasi Nglanggeran yang terdiri dari batuan andesitik tua, breksi

vulkanis, dan leleran lava (lava flow).

1.2.2. Lingkup Materi Kajian

Lingkup materi kajian meliputi teknik konstruksi akuifer buatan dengan

Modified Clay Sand Contact Method (cone of depression model) di zona akuiklud

dan teknik konstuksi sumur pada akuifer buatan.

1.3. Tujuan

Adapun tujuan penelitian ini adalah :

• Mengembangkan metode pembuatan akuifer dengan konsep kontak

pasir-lempung (clay-sand contact concept).


Depression)

2008

8

• Menguji keberhasilan metode pembuatan akuifer dengan Modified

Clay-Sand Contact Method (cone of depression model) pada zona

akuiklud.

• Menguji keefektifan Modified Clay Sand Contact Method (cone of

depression model) dalam konstruksi akuifer buatan.

• Mengembangan penelitian tahap awal dalam Modified Clay Sand

Contact Method (cone of depression model) untuk pemecahan masalah

ketidaktersediaan airtanah di daerah Mangunan.

• Bahan pertimbangan sebelum dibuat akuifer buatan dalam skala nyata

di daerah Mangunan dengan Modified Clay Sand Contact Method

(cone of depression model).

• Sebagai referensi tertulis dan bahan pertimbangan untuk penelitian

tahap selanjutnya tentang Modified Clay Sand Contact Method (cone

of depression model).


Depression)

2008

9

BAB 2 METODE

2.1. Modified Clay-Sand Contact Method (cone of depression model)

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah modified clay-sand

contact method (cone of depression model). Metode ini merupakan metode yang

memanfaatkan zona kontak antara zona akuiklud dengan zonal akuifer. Metode

ini terdiri atas konstuksi akuifer dan konstruksi sumur dimana pada pembuatan

akuifer juga dibuat sumur agar air yang tersimpan dalam akuifer dapat langsung

dimanfaatkan. Konstruksi akuifer dibuat seperti suatu corong yang kemudian

dibuat suatu lubang sumur yang diberi casing agar material akuifer tidak longsor

ke lubang sumur.

Modified Clay-Sand Contact Method (cone of depression model)

merupakan modifikasi dari Clay-Sand Contact Method yang memiliki banyak

kekurangan dalam hal dimensi dan volume air yang tertampung. Metode ini

terdiri dari dua tahap, tahap yang pertama adalah pembuatan model akuifer dan

sumurnya, dan tahap yang kedua adalah pembuatan akuifer dan sumur dengan

skala nyata. Melalui pembuatan model akuifer dapat diperoleh informasi tentang

berapa volume air yang dapat tertampung dalam akuifer dalam satu hari hujan

dan dalam jangka panjang.. Penelitian ini dilakukan dengan membuat model

akuifer dengan skala 1:10. Jika hasil pengujian pada model memberikan hasil

yang bagus dimana daerah penelitian efektif untuk dibuat akuifer buatan dengan

Modified Clay-Sand Contact Method (cone of depression model) maka tahap

kedua yaitu pembuatan akuifer dengan skala nyata dapat ditindaklanjuti. Namun

jika ternyata tidak efektif maka pembuatan akuifer secara nyata dapat dibatalkan

sehingga biaya yang diperlukan dalam pembuatan akuifer buatan dalam skala

nyata tidak sia-sia. Pada konstruksi akuifer buatan dengan Modified Clay-Sand

Contact Method (cone of depression model) terdapat beberapa parameter yang

diperlukan yaitu segitiga optimum (OpΔ), kedalaman ideal sumur (IWd), volume

akuifer, volume casing sumur tiap segment, volume sumur, ketebalan tanah

terevaporasi efektif (StEf), dan volume evaporasi air yang tersimpan (WdE).


Depression)

2008

10


Depression)

2008

11

Volume akuifer, volume sumur, dan volume casing per segmen dapat

dihitung menggunakan rumus-rumus berikut :

Volaq = ;

Volw = 2;

Volc = ;

Dimana Volaq merupakan volume akuifer, Volw merupakan volume total sumur,

Volc merupakan volume casing tiap segmen, IWd adalah kedalaman ideal sumur, dan

tcp adalah tinggi casing tiap segmen. Volume air yang tertampung dalam sumur

dapat dihitung dengan rumus :

WVol = atau

WVol = ;

Dimana WVol merupakan volume air yang tertampung dalam sumur, SWd

adalah kedalaman permukaan air dari permukaan akuifer, Wd adalah ketebalan air

atau kedalaman air yang tertampung dalam sumur, dan IWd adalah kedalaman ideal

sumur, dan tcp adalah tinggi casing tiap segmen. Perhitungan batas volume air

pada sumur yang dapat digunakan perhari agar sumur tidak kering meliputi

evaporasi air sumur tahunan, dan volume air yang tersimpan tahunan, dengan

rumus sebagai berikut :

EvY = WdE x 365

WVolY = WVol x PdN

WUVold =


Depression)

2008

12

Dimana WVolY merupakan volume air yang tertampung dalam sumur tahunan,

EVY adalah evaporasi air sumur tahunan akuifer, PdN adalah jumlah rata-rata hari

hujan tiap tahun, dan WdE adalah evaporasi air sumur harian, dan WUVold batas

air sumur yang dapat dimanfaatkan oleh penduduk tiap hari agar sumur tidak

kering.

Modified Clay-Sand Contact Method (cone of depression model)

memiliki sejumlah syarat teknis. Syarat teknis tersebut harus dipenuhi agar air

yang tertampung dan dapat dimanfaatkan secara optimum. Syarat-syarat yang

harus dipenuhi dalam konstruksi akuifer buatan dan konstruksi sumur pada

akuifer buatan adalah Hukum Pascal yang berlaku minimal, volume akuifer

maksimum, nilai evaporasi potensial minimal, dan sumur memiliki kedalaman

yang ideal.

a. Efek Hukum Pascal

Hukum Pascal berbunyi bahwa tekanan pada air akan diteruskan ke

segala arah. Berdasarkan hukum tersebut maka berlaku bahwa air akan selalu

bersifat menempati ruang dalam fase cair. Pembuatan sumur dengan Modified

Clay-Sand Contact Method (cone of depression model) harus meminimalisir

efek Hukum Pascal agar air tidak menyebar pada aquifer dengan cara

mengumpulkan air pada suatu cekungan yang dikelilingi lapisan

impermeabel.

b. Segitiga Optimum (OpΔ)

Segitiga optimum merupakan segitiga pada corong atau kerucut

akuifer yang dibuat agar terpenuhi volume air maksimum dengan kedalaman

sumur yang ideal. Sudut pada antara lapisan permukaan dan bidang miring

harus optimum dimana semakin besar nilai sudut semakin cepat air

mengalami infiltrasi dimana semakin cepat air mengalami infiltrasi air akan

semakin cepat menghindari pengaruh lapisan yang memiliki daya evaporasi

optimum. Kendalanya dalah semakin besar nilai sudut maka akan semakin

dalam sumur yang akan menyulitkan dalam pemanfaatan air sumur dan


Depression)

2008

13

semakin sulitnya pembuatan akuifer. Maka dari itu digunakan sudut 45˚

sebagai sudut acuan tempat material akuifer karena pada sudut tersebut sisi

tegak segitiga akan memiliki panjang yang sama dengan luas optimum.

Tan α =

Tan 45 =

1 =

x = y

c. Soil Thickness of Efective Evaporation (StEf)

Soil Thickness of Efective Evaporation adalah ketebalan lapisan

permukaan yang mengalami evaporasi yang efektif. Perhitungan Soil

Thickness of Efective Evaporation dilakukan dengan menggunakan asumsi-

asumsi yaitu :

• Air mengisi akuifer hingga penuh ke permukaan.

• Besarnya radiasi yang jatuh diseluruh permukaan akuifer adalah sama.

• Volume air yang terevaporasi setiap hari adalah sama dengan volume air

hujan yang jatuh ke permukaan akuifer setiap harinya.

Berdasarkan asumsi-asumsi tersebut dapat dibuat rumus perhitungan Soil

Thickness of Efective Evaporation sebagai berikut :

StEf = x 2,0855

Nilai StEf merupakan nilai Soil Thickness of Efective Evaporation,

nilai Pd merupakan tebal hujan harian. Formulasi tersebut diperoleh dari

pamahaman bahwa jika volume air yang terevaporasi sama dengan volume air

hujan yang tercurah pada akuifer, dan akuifer berada menampung air

maksimum maka air yang terevaporasi diakuifer akan memiliki nilai

x

y r


Depression)

2008

14

ketebalan tertentu dimana nilai ketebalan tersebut dikali dengan nilai 2,0855.

Nilai 2,0855 merupakan hasil pengukuran volume pori-pori pasir dimana

setiap 34,3 ml pasir dapat menyimpan air 16,45 ml. Hasil yang diperoleh

merupakan ketebalan akuifer yang mengalami evaporasi efektif.

d. Water Deposited Evaporation (WdE)

Water Deposited Evaporation adalah volume air dalam sumur yang

terevaporasi. Perhitungan Water Deposited Evaporation menggunakan

pemikiran bahwa jika radiasi yang jatuh ke permukaan akuifer sebesar R

ternyata mampu menguapkan air setebal StEf maka semakin dalam sumur

nilai radiasi akan berkurang berbanding berbanding terbalik dengan jarak

sehingga:

WdE = (StEf). 2. 0,4795, atau

WdE = (StEf). 2. 0,4795

Formulasi tersebut diperoleh berdasarkan pemahaman bahwa tebal

lapisan yang terevaporasi dipermukaan akuifer dan permukaan air sumur akan

dikontrol oleh jenis material dimana pada permukaan air sumur materialnya

murni air sedangkan di permukaan akuifer materialnya campuran air dan pasir

sehingga volume air yang terevaporasi pada sumur akan 0,4975 dari volume

akuifer berisi air. Nilai 0,4975 diperoleh dari hasil pengukuran volume pori-

pori pasir dimana setiap 34,3 ml pasir dapat menyimpan air 16,45 ml. Water

Deposited Evaporation dapat diminimalisir dengan memberikan penutup

sebagai penghalang radiasi pada bibir sumur.

e. Ideal Well Depth (IWd)


Depression)

2008

15

Ideal Well Depth merupakan kedalaman sumur ideal agar sumur tidak

terlalu dalam namun tidak dekat dengan lapisan permukaan yang akan

memiliki nilai evaporasi yang besar. Kedalaman sumur ideal diperoleh

berdasarkan perhitungan rumus sebagai berikut :

IWd = d+ + x

d+ = ;

Dimana d+ adalah kedalaman tambahan sumur, Pd adalah tebal hujan harian,

dan rd adalah jari-jari lingkaran dalam casing. Formula tersebut berdasarkan

kenyataan bahwa air yang tersimpan jatuh pada akuifer tidak seluruhnya

diloloskan dalam waktu yang bersamaan, sehingga volume air sumur

maksimum yang masuk kedalam sumur sama dengan volume air hujan yang

tercurah, dan air yang masuk kedalam sumur tidak mungkin dalam volume

yang maksimum.

2.2. Alat dan Bahan

Alat dan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah buku

referensi, peralatan survey lapangan (kompas geologi, bor tanah, palu geologi,

altimeter, dan soil test kit) model casing sumur, data hujan harian, air, pasir, GPS,

peta geologi, peta rupabumi atau peta topografi, botol pengukur volume,

stopwatch atau timer, sekop, roll meter, penggaris, dan alat tulis. Peta Geologi

dan topografi digunakan untuk menentukan kondisi geologi regional dan

morfologi daerah penelitian serta menentukan titik-titim penelitian. Buku

referensi digunakan untuk korelasi antara hasil interpretasi peta geologi dan

topografi, dengan ahli yang telah melakukan penelitian langsung di lapangan.

Peralatan survey lapangan dilakukan untuk mengetahui kondisi geologis-

geomorfologis titik penelitian sebagai kalibrasi dari hasil analisis referensi dan


Depression)

2008

16

interpretasi peta. Casing sumur merupakan model dari casing yang sesungguhnya

dengan skala 1:10. Casing sumur tidak dibuat dengan panjang yang sama dengan

kedalaman sumur secara langsung namun dibuat dalam beberapa segmen dimana

tiap segmen memiliki dimensi, diameter total 12 cm, tinggi 5 cm, dan ketebalan 2

cm. Casing sumur dibuat dalam beberapa segmen sesuai dengan kedalaman ideal

sumur ditambah satu segmen casing lagi hingga bibir sumur lebih tinggi dari

permukaan. Casing sumur dibuat dengan beton menggunakan perbandingan

campuran 1:3. GPS digunakan untuk tracking, mengetahui elevasi, dan

menentukan posisi absolut tempat penelitian. Stopwatch atau timer digunakan

untuk menghitung kecepatan infiltrasi air hujan pada akuifer dan menghitung

perubahan kedalaman air yang tersimpan di sumur dalam satuan waktu. Sekop,

roll meter, dan penggaris digunakan untuk membuat model tempat material

akuifer yang berbentuk corong. Penggaris juga digunakan untuk mengukur

kedalaman air yang tertampung dalam model sumur di model akuifer. Data hujan

digunakan untuk mengetahui tebal hujan harian lokasi penelitian. Pasir digunakan

sebagai material akuifer dalam pembuatan model akuifer buatan ini. Air dan botol

pengukur volume digunakan untuk membuat hujan buatan sesuai dengan tebal

hujan harian dan volume air hujan per luasan area tangkapan air hujan (catchment

area). Alat tulis digunakan untuk mencatat perubahan kedalaman air yang

tertampung dalam model sumur.

2.3. Langkah Kerja

Langkah-langkah dalam penelitian ini adalah :

1. Penentuan Lokasi

a. Menentukan zona yang memiliki material permukaan akuiklud

melalui analisis kondisi geologi dan geomorfologisnya yang

dikorelasi dengan buku referensi atau penelitian terkait tentang

zona penelitian.


Depression)

2008

17

b. Mencatat posisi koordinat pada titik-titik di peta yang

kemungkinan besar memiliki material permukaan berupa material

akuiklud.

c. Menyiapkan peralatan survey lapangan berupa GPS, peta topografi,

peta rupabumi, kompas geologi, bor tanah, palu geologi, altimeter,

dan soil test kit.

d. Survey lapangan terhadap titik-titik di daerah Pundong yang

kemungkinan memiliki material permukaan berupa material

akuiklud.

e. Mendiskripsi kondisi tanah, kondisi geomorfologi, dan kondisi

geologis area penelitian.

f. Menentukan luasan area yang akan digunakan dalam konstruksi

akuifer buatan dimana permukaan merupakan permukaan yang

terbuka dan bebas dari kanopi sehingga hujan dapat tercurah

maksimum dalam zona akuifer.

2. Perancangan Konstruksi Model Akuifer Buatan dan Sumur di

Akuifer

a. Menentukan dimensi casing sumur (pada penelitian ini digunakan

casing dengan dimensi y = 12 cm, tcp = 5 cm, z = 8 cm).

b. Membuat segitiga optimum dalam pembuatan bentuk corong

dalam akuifer (OpΔ).

c. Menghitung volume akuifer dalam kaitannya dengan volume pasir

yang digunakan untuk membuat akuifer buatan.

d. Menghitung volume air hujan harian berdasarkan data tebal hujan

harian dan luas area tangkapan hujan (catchment area).

Perhitungan ini dilakukan untuk membuat simulasi hujan harian.

e. Menghitung kedalaman ideal sumur (IWd) yang diperlukan.


Depression)

2008

18

f. Merancang model hujan dengan volume yang dihitung berdasarkan

luas tangkapan hujan (catchment area) berdasarkan tebal hujan

harian.

g. Membuat casing dengan jumlah casing yang sesuai dengan

kedalaman ideal sumur ditambah 1 casing agar aliran permukaan

(run off) yang terjadi di permukaan akuifer tidak menghanyutkan

pasir masuk dalam sumur.

h. Membuat penghalang dari beton pada area terluar akuifer buatan

untuk mencegah masuknya aliran permukaan pada zona akuiklud

yang akan merusak sistem akuifer dan merusak kualitas air sumur.

Ketinggian beton dibuat secukupnya dan minimal melebihi nilai

tebal hujan harian.

3. Pembuatan Model Akuifer Buatan di Daerah Penelitian

a. Membawa alat-alat dan bahan-bahan yang diperlukan untuk

konstruksi akuifer buatan di lapangan.

b. Menggali lubang dengan kedalaman yang sesuai dengan hasil

perhitungan kedalaman ideal sumur.

c. Membuat konstruksi lubang model akuifer berbentuk corong

dengan volume corong dan kedalaman sumur yang didasarkan

pada perhitungan segitiga optimum.

d. Lubang pada corong akuifer kemudian diberi casing lurus hingga

bibir sumur lebih tinggi dari permukaan agar pasir yang terkena air

hujan tidak terlontar dalam sumur serta terbawa aliran permukaan

masuk ke dalam sumur.

e. Material akuifer dimasukkan dalam lubang model akuifer yang

telah diberi casing.

f. Dasar sumur diberi material pasir secukupnya dan merata untuk

mencegah kontak langsung antara air dengan lempung di dalam

sumur.


Depression)

2008

19

g. Dasar sumur juga diberi Kristal alumunium sulfat atau garam

tawas (Al2(SO4)3) untuk menjernihkan air.

4. Pengujian Kefektifan Pembuatan Akuifer Buatan di Daerah

Penelitian

a. Menyiram permukaan akuifer secara merata menggunakan air

dengan volume yang didasarkan pada curah hujan harian sebagai

simulasi dari hujan yang terjadi dalam satu hari.

b. Menghitung volume air yang tertampung dalam lubang sumur.

c. Menghitung nilai ketebalan tanah yang mengalami evaporasi

efektif (soil thickness of effective evaporation atau StEf)

d. Menghitung nilai evaporasi pada air yang tersimpan dalam sumur

(water deposited evaporation atau WdE).

e. Menghitung batas volume air sumur yang dapat digunakan setiap

hari oleh penduduk agar air sumur tidak kering.


Depression)

2008

20

BAB 3 HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembuatan akuifer buatan dengan Modified Clay-Sand Contact Method

(cone of depression model) memiliki cara kerja yang memanfaatkan sifat alami

lapisan akuifer dan sifat alami material akuiklud. Modified Clay-Sand Contact

Method (cone of depression model) memiliki cara kerja yaitu saat air hujan

mengalami kontak dengan permukaan material akuifer, air hujan akan diloloskan

oleh material akuifer hingga ke lapisan akuiklud. Lapisan akuiklud memiliki sifat

yaitu permeabilitas yang tinggi saat kondisi tidak jenuh air dan impermeabel saat

kondisi jenuh air. Pada awalnya material akuiklud akan menyerap air namun saat

sudah jenuh air material akuiklud akan menolak air. Saat material akuiklud jenuh

air maka lapisan kontak antara material akuifer dengan material akuiklud akan

bersifat impermeabel sehingga air yang terinfiltrasi hingga lapisan kontak tersebut

tidak akan menembus lapisan kontak tersebut. Konstruksi akuifer yang memiliki

sudut optimum 45˚ pada zona kontak akan menyebabkan air yang tidak mampu

menembus lapisan kontak mengalir searah dengan sudut optimum menuju lubang

sumur. Pada lubang sumur air akan terkumpul sehingga dapat dimanfaatkan.

Konstruksi akuifer dan sumur dengan Modified Clay-Sand Contact

Method (cone of depression model) dirancang sedemikian rupa agar air sumur

dapat dimanfaatkan secara optimum berdasarkan kondisi curah hujan yang ada

dimana pemanfaatan air juga dihitung untuk menghindari defisit pemakaian air.

Pada konstruksi sumur dan akuifer terdapat suatu masalah yaitu efek Hukum

Pascal yang menyebabkan air akan selalu menempati ruang. Efek Hukum Pascal

pada Modified Clay-Sand Contact Method (cone of depression model)

diminimalisasi dengan membuat konstruksi akuifer dan sumur yang berbentuk

corong (cone of depression model). Konstruksi akuifer dan sumur sendiri

dilakukan dalam dua tahap yaitu tahap uji keefektifan dan tahap pembuatan

akuifer dan sumur nyata. Tahap uji keefektifan merupakan tahap yang dilakukan

dalam penelitian ini dimana dibuat suatu rancangan akuifer dan sumur yang

diskalakan atau model akuifer. Kondisi yang berlaku pada model sumur dan

akuifer diharapkan berlaku pada kondisi nyata saat dibuat konstruksi sumur dan


Depression)

2008

21

akuifer dalam skala yang nyata, sehingga apabila model memberikan hasil yang

efektif, sumur dan akuifer dalam skala yang nyata juga akan memberikan hasil

yang efektif. Tahap uji keefektifan dengan pembuatan model sangat penting

untuk dilakukan mengingat setiap daerah memiliki material akuiklud yang

karakteristiknya tidak sama persis serta memiliki kondisi geologis yang berbeda

pula. Pada penelitian ini model yang dibuat menggunakan skala 1:10. Skala

tersebut berlaku untuk dimensi model secara 1 dimensi saja yaitu panjang, lebar,

atau tinggi. Jika model dibawa ke dalam dua dimensi misalnya luasan area maka

akan berlaku skala yang lebih kecil yaitu 10x10 atau 100 karena luasan

merupakan hasil perkalian antara dua parameter satu dimensi dimensi. Jika model

dibawa kedalam ukuran tiga dimensi misalnya volume maka model akan berlaku

skala yang lebih kecil lagi yaitu 10x10x10 atau 1000 karena volume merupakan

hasil perkalian antara tiga parameter satu dimensi.

Berdasarkan hasil survey, daerah Mangunan memiliki material yang

bersifat akuiklud, dilihat dari kelas tanahnya yaitu Chromic Vertic Hapludalf

(lampiran 2). Tanah dengan kelas ini memiliki sifat permeabilitas yang tinggi saat

tidak jenuh air dan impermeabel saat kondisi jenuh air. Pengujian dengan model

dilakukan pada area dengan tanah Chromic Vertic Hapludalf untuk mengetahui

efektifitas akuifer dan sumur dengan Modified Clay-Sand Contact Method (cone

of depression model) di area ini. Berdasarkan kondisi topografi lokal berupa

dataran sempit maka diputuskan model menggunakan diameter 36 cm. Diameter

tersebut pada kondisi nyata akan memiliki ukuran 360 cm atau 3,6 meter sehingga

luasan area yang diperlukan adalah π dikali kuadrat dari jari-jari yaitu 18 cm

dikali 100 memberikan hasil luasan area 101736 cm2 atau 10,1736 m2 dalam

kondisi nyata. Perhitungan-perhitungan segitiga optimum, volume akuifer,

kedalaman ideal sumur, volume hujan seluas catchment area, dan jumlah segmen

casing yang dibutuhkan, dilakukan untuk merancang model akuifer dan jumlah

bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat akuifer dan sumur. Pehitungan

segitiga optimum digunakan untuk membuat sisi tegak dan horizontal akuifer

membentuk sudut 45˚ sehingga akuifer tidak terlalu dalam dan memiliki luas


Depression)

2008

22

segitiga yang optimum. Agar tercapai sudut 45˚ maka sisi tegak dan horizontal

harus memiliki panjang yang sama dan model menggunakan panjang 12 cm.

Perhitungan volume hujan yang jatuh pada model akuifer dilakukan dengan

mengacu pada data hujan dari stasiun hujan terdekat yaitu Stasiun Terong.

Berdasarkan data hujan pada lampiran 4 diketahui bahwa rata-rata curah hujan

harian di daerah Mangunan menurut Stasiun Terong adalah 11, 03 mm, sehingga

volume air hujan yang jatuh adalah tebal hujan dikali luas permukaan akuifer

yaitu 1017,36 cm2 memberikan hasil berdasarkan perhitungan yaitu 1,122 liter.

Perhitungan volume hujan yang jatuh diperlukan untuk pembuatan simulasi hujan

harian yang diperlukan untuk menghitung volume air minimum yang dapat

tertampung oleh sumur dalam satu hari. Perhitungan volume akuifer dilakukan

untuk menghitung jumlah pasir minimal yang dibutuhkan untuk membuat akuifer,

dimana pada penelitian ini berdasarkan perhitungan volume akuifer (lampiran 5),

dibutuhkan volume pasir minimal 4,5216 liter. Perhitungan kedalaman ideal

sumur dilakukan untuk menghitung kedalaman sumur yang memiliki pengaruh

evaporasi minimum namun dengan kedalaman yang sedang sehingga air mudah

untuk dimanfaatkan. Berdasarkan perhitungan pada lampiran 5, kedalaman ideal

sumur adalah 34,3313 cm. Perhitungan jumlah segmen casing yang dibuthkan

sangat perlu untuk efisiensi pembuatan casing dan prediksi biaya yang diperlukan

untuk membuat akuifer dan sumur dengan Modified Clay-Sand Contact Method

(cone of depression model). Jumlah segmen casing sangat bergantung pada

perhitungan kedalaman ideal. Penambahan 1 segmen casing di bibir sumur

dimaksudkan agar akuifer tidak tererosi aliran permukaan karena bibir sumur

yang sejajar dengan permukaan akuifer. Pada model berdasarkan perhitungan

pada lampiran 5 ternyata dibuthkan 8 segmen casing untuk sumur. Pada sekeliling

area kontak antara zona akuiklud dan zona akuifer dibuat suatu tanggul beton

untuk menghalangi aliran permukaan di luar sistem akuifer masuk kedalam sistem

akuifer yang dapat merusak dimensi akuifer dan mengurangi kualitas air dalam

sumur karena kandungan suspense aliran permukaan di luar sistem akuifer akan

tinggi.


Depression)

2008

23

Hasil uji efektifitas akuifer dengan simulasi hujan harian (lampiran 6, data

pengukuran kedalaman air hujan yang tertampung dan grafik hubungan antara air

hujan dengan waktu) memberikan hasil bahwa air mulai tampak mengisi sumur

menjelang waktu lima menit dari hujan terakhir jatuh di akuifer. Pada penelitian

hujan terakhir kali jatuh di akuifer pada pukul 14.59. Grafik hubungan antara air

yang tersimpan dengan waktu pada awalnya fluktuatif dan konstan pada menit ke

90. Fluktuasi yang terjadi akibat zona akuiklud belum benar-benar jenuh air

sehingga masih menyerap air. Saat grafik konstan dapat dikatakan bahwa sudah

tidak terdapat lagi tambahan air dari akuifer dan zona akuiklud sudah dalam

kondisi jenuh menyerap air sehingga dapat dikatakan bahwa dalam satu hari

hujan air sumur yang tertampung memiliki kedalaman 4,9 cm pada model.

Berdasarkan nilai kedalaman air sumur yang dapat tertampung harian tersebut,

dapat dihitung volume air sumur yang dapat tertampung dalam satu hari yaitu

sebesar 0,246 liter pada model. Perhitungan Soil Thickness of Effective

Evaporation (StEf) dilakukan untuk menghitung dalamnya lapisan akuifer yang

memiliki nilai radiasi optimum. Semakin dalam sumur maka nilai radiasi akan

berkurang sehingga volume evaporasi pada permukaan air (water deposited

evaporation atau WdE) sumur dapat dihitung berdasarkan nilai Soil Thickness of

Effective Evaporation karena nilai Soil Thickness of Effective Evaporation

menunjukkan radiasi mengevaporasikan sejumlah volume air dalam luasan area

tertentu. Perhitungan StEf dan WdE memberikan hasil berturut-turut 2,59 cm dan

13,03 cm3. Berdasarkan perhitungan tersebut maka dalamnya lapisan akuifer yang

mengalami radiasi optimum adalah 2,59 cm dan volume air sumur yang

terevaporasi per hari adalah 13,03 cm3. Nilai Water Deposited Evaporation dapat

diminimalisir dengan menutup bibir sumur agar sinar matahari tidak jatuh

langsung kedalam sumur. Maksud dari perhitungan WdE sebenarnya merupakan

langkah untuk membatasi pemakaian air sumur dimana perhitungan air sumur

terevaporasi dalam setahun dan simpanan air sumur dalam setahun akan

memberikan nilai selisih simpanan air efektif yang bisa digunakan. Makin besar

nilai selisih antara air tersimpan setahun dan air sumur terevaporasi setahun, akan


Depression)

2008

24

makin banyak simpanan air efektif yang dapat digunakan. Perhitungan selisih

antara nilai simpanan air dalam setahun dan nilai air sumur terevaporasi tahunan

juga menentukan layak atau tidaknya suatu area untuk dibuat akuifer buatan

dengan Modified Clay-Sand Contact Method (cone of depression model).

Pengujian kelayakan tersebut penting untuk menghindari pembuatan akuifer

buatan dan sumur yang tidak tepat guna sehingga hanya akan merugikan pembuat

akuifer karena akuifer tidak dapat berfungsi secara optimal. Berdasarkan

perhitungan nilai evaporasi air sumur tahunan dan nilai simpanan air tahunan

(lampiran 6) diperoleh bahwa volume air yang dapat digunakan penduduk tiap

hari adalah 55,7603 cm3 dalam model. Nilai yang positif tersebut menjukkan

tidak terjadi defisit antara selisih air tersimpan dan evaporasi air sumur tahunan

sehingga daerah Mangunan bisa dibangun akuifer buatan dan sumur dengan

Modified Clay-Sand Contact Method (cone of depression model). Akuifer dan

sumur buatan dapat dibangun dengan penggunaan air maksimum per hari sebesar

55,7603 cm3 pada model atau 55,7603 liter pada kondisi nyata (lampiran 6).


Depression)

2008

25

BAB 4 KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

Akuifer buatan sangat diperlukan pada daerah yang sulit untuk

mendapatkan airtanah. Ada berbagai macam metode untuk pembuatan akuifer

buatan salah satunya dengan menggunakan Modified Clay-Sand Contact Method

(cone of depression model). Metode ini mudah untuk dilakukan dan dengan

perhitungan yang sederhana. Metode ini sangat baik diterapkan pada daerah

dengan material akuiklud yang tebal. Pada daerah dengan kondisi tanah yang tipis

dan dekat dengan kontak batuan induk maka metode ini tidak dapat digunakan.

Metode ini menggabungkan dua sifat material yang agak bertentangan namun

saling mendukung yaitu material lempung (clay) pada zona akuiklud yang bersifat

impermeabel saat jenuh air dan material pasir (sand) pada zona akuifer yang tak

pernah jenuh dan dua material tersebut saling kontak. Metode ini sebaiknya

digunakan pada lahan yang terbuka bukan pada lahan yang tertutup pepohonan

besar sehingga air hujan yang terinfiltrasi pada akuifer maksimal.. Berdasarkan

perhitungan dan uji efektifitas model, akuifer buatan dengan Modified Clay-Sand

Contact Method (cone of depression model) dapat dibuat pada daerah Mangunan

dengan pemakaian air maksimum per sumur sebanyak 55,7603 liter. Berdasarkan

nilai pemakaian maksimum tersebut air hanya dapat digunakan untuk konsumsi

(minum dan masak). Penelitian lebih lanjut tentang metode Modified Clay-Sand

Contact Method (cone of depression model) perlu untuk dilakukan mengingat

setiap zona akuiklud karakteristik yang tidak sama persis dan memiliki kondisi

fisik yang berbeda-beda.


Depression)

2008

26

DAFTAR PUSTAKA

American Ground Water Trust. 1999. Groundwater a Source of Wonder :

Drinking Water from Wells. Austin : American Ground Water Trust.

Fetter, C. W. 1999. Applied Hydrogeology 2nd Edition. The United States of

America : Macmillian Publishing Company.

Freeze, A. R., and J. A. Cherry.1979. Groundwater. New Jersey : Prentice-

Hall.

Kurniawan, Alva. 2008. Akuifer Buatan dengan Metode Kontak Pasir-

Lempung untuk Zona Akuiklud. Yogyakarta : Research and Development

of Geoscience and Environmental matter.

Petrucci, Ralph H. 1985. General Chemistry, Principles, and Modern

Application. The United States of America : Macmillian Publishing

Company.

Todd, D. K. 1980. Groundwater Hydrology 2nd Edition. New York : John

Willey & Sons.

Vrba, Jaroslav and Annukka Lipponen. 2007. Groundwater Resources

Sustainability Indicators. Place de Fontenoy : UNESCO.


Depression)

2008

27

LAMPIRAN 1

1. Deskripsi Geologi Regional Daerah Mangunan

Daerah Mangunan terletak pada Kelurahan Mangunan, Kecamatan

Dlingo, Kabupaten Bantul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta Secara

Geologis daerah Mangunan terletak pada Formasi Ngalnggeran yang

didominasi batuan breksi gunungapi (agglomerate), breksi aliran

(breccias), leleran lava (lava flow), dan tuff. Pada zona sebelah utara

daerah Mangunan terdapat zona kontak antara formasi Nglanggran dengan

Formasi Semilir. Formasi Semilir didominasi batuan breksi tuf (tuff

breccias), tuf-andesit (andesitic tuff), breksi batuapung (pumice breccias),

tuf dasit (dacite tuff) dan batulempung tufan (tuffaceous claystone). Pada

zona sebelah selatan daerah Mangunan terdapat zona kontak antara

Formasi Nglanggeran dan Formasi Sambipitu. Formasi Sambipitu terdiri

atas tuf (tuff), serpih (shale), batulanau (siltstone), batupasir (sandstone),

dan konglomerat (conglomerate). Formasi Semilir merupakan formasi

yang paling tua yang berumur Oligo-Miocene, sedangkan Formasi

Nglanggeran dan Formasi Sambipitu berumur Miocene Bawah dan

Miocene Tengah. Pada zona-zona kontak tersebut terdapat sabuk mataair

(spring belt) dan airtanah bisa ditemukan pada kedalaman 0 hingga 7

meter. Pada zona sebelah selatan Mangunan terdapat zona-zona patahan

yang direka (inferred faults) berdasarkan data gaya berat. Secara regional

daerah Mangunan mengalami proses geologis berupa pengangkatan

(uplifting) akibat adanya zona subdaksi di selatan Laut Jawa. Secara local

daerah Mangunan merupakan lereng tengah Gunungapi Purba

Nglanggeran dimana sisa-sisa bekas kegiatan vulkanis purba masih

tampak berupa tanah yang mengalami pemanasan (coaling) dan bekas-

bekas leleran lava (lava flow traces).


Depression)

2008

28

ROCK DESCRIPTION

Sample Number : 1

Date : October 20th, 2008

Location : Mangunan

Longitude (x) : 435785 mE –UTM 49 M

Latitude (y) : 9123407 mN – UTM 49 M

Altitude (z) : 366 m (asl-Batavia Datum)

Landform : Middle Slope of Nglanggeran Paleovolcano

Topography : narrow plain

Slope Angle : 0˚ or 0 %

Texture : Aphanites

Color : Light Gray

Structure : Non Directional

Hardness : >5 Mohs Scale

Mineral Composition :

Phenocryst : Albite

Accessor Mineral : Hordblend, quartz,

Other : Muscovite, biotite, orthoclase

Rock Class : Volcanic Rock – Rhyolite


Depression)

2008

29

LAMPIRAN 2

Representative Pedon, Data, and Soil Classification

Profile Number : 1

Date : October 20th, 2008

Location :

Longitude (x) : 435785 mE –UTM 49 M

Latitude (y) : 9123407 mN – UTM 49 M

Altitude (z) : 366 m (asl-Batavia Datum)

Village/Farm : Mangunan

Landform : Middle Slope of Nglanggeran Paleovolcano

Topography : narrow plain

Slope Angle : 0˚ or 0 %

Vegetation : Hardwood tree, cassava

Land Use : Unirrigated field

Moisture Regime : Udic

Soil Horizon Data :

Ap—0-15 cm Greenish dark brown, clay, granular, loose (dry), friable

(moist), sticky (wet), many fine roots, rich organic matters

content, clear boundary.

Bt—15-90 cm Light red, heavy clay, loose (dry), friable (moist), very

sticky (wet), crack in the depth layer near paralithic contact,

few roots, clear boundary.


Depression)

2008

30

Cr—90-250 cm Dark gray, pararock, fragmen of lava flow, very few roots,

clear boundary.

R—250++ cm Rhyolite Boulder, lava flow, volcanic breccias, clear

boundary.

Soil Classification :

Order : Alfisols

Suborder : Udalf

Great Group : Hapludalf

Sub Group : Chromic Vertic Hapludalf


Depression)

2008

31

LAMPIRAN 3

1. Data Perhitungan Volume Pori-Pori Material Pasir

Volume pasir yang dipakai konstan 34,3 ml, x merupakan volume air

(dalam ml) yang mengisi pasir.

No Volume (x dalam ml)

1 18.6 16.45 4.623

2 19.6 16.45 9.923

3 14.6 16.45 3.423

4 16.6 16.45 0.023

5 16.6 16.45 0.023

6 17.6 16.45 1.323

7 17.6 16.45 1.323

8 16.6 16.45 0.023

9 18.6 16.45 4.623

10 16.6 16.45 0.023

11 18.6 16.45 4.623

12 17.6 16.45 1.323

13 18.6 16.45 4.623

14 19.6 16.45 9.923

15 16.6 16.45 0.023

16 17.6 16.45 1.323

17 15.6 16.45 0.722

18 13.6 16.45 8.123

19 18.6 16.45 4.623

20 14.6 16.45 3.423

21 16.6 16.45 0.023

22 15.6 16.45 0.722

23 14.6 16.45 3.423

24 13.6 16.45 8.123


Depression)

2008

32

25 14.6 16.45 3.423

26 16.6 16.45 0.023

27 15.6 16.45 0.722

28 15.6 16.45 0.722

29 19.6 16.45 9.923

30 19.6 16.45 9.923

31 16.6 16.45 0.023

32 18.6 16.45 4.623

33 18.6 16.45 4.623

34 17.6 16.45 1.323

35 14.6 16.45 3.423

36 18.6 16.45 4.623

37 16.6 16.45 0.023

38 14.6 16.45 3.423

39 15.6 16.45 0.722

40 16.6 16.45 0.023

41 18.6 16.45 4.623

42 15.6 16.45 0.722

43 16.6 16.45 0.023

44 16.6 16.45 0.023

45 15.6 16.45 0.722

46 15.6 16.45 0.722

47 16.6 16.45 0.023

48 14.6 16.45 3.423

49 16.6 16.45 0.023

50 14.6 16.45 3.423

51 13.6 16.45 8.123

52 16.6 16.45 0.023

53 15.6 16.45 0.722


Depression)

2008

33

54 13.6 16.45 8.123

55 16.6 16.45 0.023

56 17.6 16.45 1.323

57 14.6 16.45 3.423

58 17.6 16.45 1.323

59 14.6 16.45 3.423

60 16.6 16.45 0.023

61 15.6 16.45 0.722

62 17.6 16.45 1.323

63 16.6 16.45 0.023

64 14.6 16.45 3.423

65 15.6 16.45 0.722

66 16.6 16.45 0.023

67 14.6 16.45 3.423

68 18.6 16.45 4.623

69 13.6 16.45 8.123

70 15.6 16.45 0.722

71 16.6 16.45 0.023

72 16.6 16.45 0.023

73 15.6 16.45 0.722

74 14.6 16.45 3.423

75 15.6 16.45 0.722

76 16.6 16.45 0.023

77 16.6 16.45 0.023

78 14.6 16.45 3.423

79 16.6 16.45 0.023

80 15.6 16.45 0.722

81 13.6 16.45 8.123

82 15.6 16.45 0.722


Depression)

2008

34

83 18.6 16.45 4.623

84 16.6 16.45 0.023

85 15.6 16.45 0.722

86 17.6 16.45 1.323

87 15.6 16.45 0.722

88 16.6 16.45 0.023

89 16.6 16.45 0.023

90 15.6 16.45 0.722

91 19.6 16.45 9.923

92 18.6 16.45 4.623

93 14.6 16.45 3.423

94 19.6 16.45 9.923

95 16.6 16.45 0.023

96 18.6 16.45 4.623

97 16.6 16.45 0.023

98 16.6 16.45 0.023

99 15.6 16.45 0.722

100 16.6 16.45 0.023

Total 1645 246.750


Depression)

2008

35

2. Perhitungan Standart Deviasi (Deviation Standart (DS))

DS = , dimana E = (Σ

E = (Σ

E = (246,750

E =

DS =

DS =

DS =

DS =

DS =

E adalah variansi dan DS adalah deviation standart atau standar

deviasi.


Depression)

2008

36

3. Regresi Linear Hasil Pengkuran Volume Pori-Pori Pasir


Depression)

2008

37

4. Volume Pori-Pori Pasir

Volume pori-pori pasir =

Jumlah Pengukuran = n

Nilai Pengukuran ke-i = xi

Volume Pori-Pori Pasir = =

=

= 16,45 ml

Jika volume pori-pori adalah 16,45 ml tiap 34,3 ml pasir maka tiap 1

ml pasir terdapat 0,4795 ml besarnya volume pori-pori.

Konstruksi Akuifer Buatan dengan Modified Clay‐Sand Contact Method (Model Cone of Depression)

2008

38

LAMPIRAN 4

1. Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Terong

Sumber data : Laboratorium Survey, Konservasi, dan Pemetaan Tanah Fakultas Geografi

Posisi Stasiun :

x = 439557 mT

y = 9127700 mU

Tahun Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Total

1993 19 20.8 112.1 78.08 10.26 7.19 0 6.1 0 4 19.1 32.4 309.03

1994 33.1 45.01 45.6 123.25 518 0 0 0 0 3 123.9 55.1 946.96

1995 464.5 503.6 284.2 90.5 5.7 271.8 30.3 0 0 14.8 39.72 57.81 1762.93

1996 22.5 277 161 73.2 1 0 0 6.08 0 32.3 16.5 45.2 634.78

1997 27.8 58.8 40 7 0 0 0 0 0 0 12.5 15.4 161.5

1998 81.8 202 393 181 86 159 163 105 25.9 313.5 215 250 2175.2

1999 370 349 347 134.5 4.6 0 0 0 1.1 10.3 32.3 25.6 1274.4

2000 282.5 29.1 222.5 11.1 11 4.1 0 0 0 6.2 22.1 3.3 591.9

2001 210 357 150 293 7.7 2.4 5.7 0 0 90 246 208 1569.8


2008

39

2002 193 38.1 36.8 14.5 0 0 0 0 0 0 135 180 597.4

2003 230 330 262 30 115 0 0 0 0 0 312 315.4 1594.4

2004 342 197.5 129 23 25 10 0 0 0 53 179 318 1276.5

2005 190 236.5 131 98 0 31.5 21.3 1.5 4 78.5 112 295 1199.3

Rerata 189.71 203.42 178.02 89.01 60.33 37.38 16.95 9.13 2.38 46.58 112.70 138.55 1084.16


2008

40

2. Data Hari Hujan dan Bulan Basah Stasiun Hujan Terong


Posisi Stasiun :

x = 439557 mT

y = 9127700 mU

Tahun Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Total 1993 1 1 3 11 10 3 0 4 0 1 2 10 46

1994 1 2 1 18 31 0 0 0 0 1 10 17 81

1995 24 24 8 13 6 30 5 0 0 5 3 18 136

1996 1 13 4 10 1 0 0 4 0 11 1 14 60

1997 1 3 1 4 0 0 0 0 0 0 1 5 15

1998 4 10 11 26 31 30 29 31 24 31 17 31 274

1999 19 17 9 19 5 0 0 0 1 3 3 8 84

2000 10 1 6 5 11 2 0 0 0 2 2 1 40

2001 11 17 4 30 8 1 1 0 0 30 20 31 153

2002 10 2 1 5 0 0 0 0 0 0 11 31 60

2003 12 16 7 4 31 0 0 0 0 0 25 31 126

2004 18 9 4 6 25 4 0 0 0 18 14 31 129

2005 10 11 4 14 0 13 4 1 4 26 9 31 127

Rerata 9 10 5 13 12 6 3 3 2 10 9 20 102


2008

41

3. Data Tebal Hujan Harian Rata-Rata Stasiun Terong


Posisi Stasiun :

x = 439557 mT y = 9127700 mU

Tahun Tebal Hujan Tahunan (mm) Jumlah Hari Hujan Tahunan Jumlah Hari Kering Tahunan Rerata Tebal Hujan (mm)

1993 309 46 319 6.69

1994 947 81 284 11.75

1995 1763 136 229 13.01

1996 635 60 306 10.58

1997 162 15 350 11.08

1998 2175 274 91 7.95

1999 1274 84 281 15.21

2000 592 40 325 14.80

2001 1570 153 212 10.29

2002 597 60 305 10.02

2003 1594 126 239 12.63

2004 1277 129 237 9.88

2005 1199 127 238 9.48

Rerata 1084 102 263 11.03


Depression)

2008

42

LAMPIRAN 5

1. Perancangan dan Perhitungan Dimensi Model Akuifer Buatan dan

Sumur Menggunakan Modifed Clay-Sand Contact Method (cone of

depression model)

a. Sketsa Rancangan Akuifer dan Sumur


Depression)

2008

43

b. Titik Pembuatan Model Akuifer Buatan

Posisi Administratif : Dusun Mangunan, Kelurahan Mangunan,

Kecamatan Dlingo Kabupaten Bantul,

Provinsi Yogyakarta.

Posisi Absolut : UTM 49 M – Datum Batavia

x : 435785 mT

y : 9123407 mU

z : 366 m

c. Skala Model Akuifer dan Sumur

Model dibuat dengan skala 1:10, sehingga setiap 1 unit 1 dimensi

dalam model mewakili 10 unit 1 dimensi pada kondisi yang

sesungguhnya. Model memiliki skala 1:100 untuk 1 unit 2 dimensi

sehingga dan skala 1 : 1000 untuk 1 unit 3 dimensi.

d. Luasan Catchment Area Model Akuifer

Jari-jari lingkaran model akuifer (R) = 18 cm

Luas Catchment Area = π r2

= 3,14 . (18) 2

= 1017, 36 cm2

e. Dimensi Casing Sumur per Segmen

Dimensi casing y = 12 cm, z = 8 cm, tcp = 5 cm, π = 3,14.

Volc =

Volc =

Volc =

Volc = 251, 1 cm3

f. Segitiga Optimum (OpΔ)


Depression)

2008

44

Agar diperoleh sudut optimum 45˚ maka sisi-sisi segitiga pada corong

akuifer harus sama, dan ditentukan berdasarkan luasan area yang telah

ditentukan yaitu :

R = 18 cm

y = 12 cm

x = R - ( y)

x = 18-6

x = 12 cm

g. Perhitungan Volume Akuifer

Diketahui nilai x = 12 cm, nilai y = 12 cm, π = 3,14, maka :

Volaq =

Volaq =

Volaq =

Volaq =

Volaq =

Volaq = 4521,6 cm3,

sehingga dibutuhkan material akuifer (pasir) minimal 4,5216 liter.

h. Perhitungan Kedalaman Sumur Ideal (IWd)

Diketahui nilai x = 12 cm, nilai y = 12 cm, dan nilai z = 8 cm, tebal

hujan harian (Pd) = 1,103 cm (data tebal hujan harian dapat dilihat

pada lampiran 4), π = 3,14, maka nilai IWd dapat dihitung sebagai

berikut :


Depression)

2008

45

IWd = d+ + x

d+ =

d+ =

d+ =

d+ =

d+ = 22,3313 cm

IWd = 22,3313 + 12

IWd = 34,3313 cm

i. Volume Hujan Seluas Catchment Area

Berdasarkan data tebal hujan harian (lampiran 4), diketahui tebal hujan

harian rata-rata daerah Mangunan adalah 11,03 mm atau 1,103 cm per

hari. Maka besarnya volume hujan yang jatuh pada catchment area

akuifer yang telah dihitung yaitu 1017,36 cm2 adalah :

Volume Hujan = Luas Catchment Area x Tebal Hujan

Volume Hujan = 1017, 36 x 1,103

Volume Hujan = 1122,14808 cm3

Berdasarkan perhitungan tersebut maka simulasi hujan dalam 1 hari

dapat dibuat menggunakan air dengan volume 1122,14808 cm3 =

1122,14808 mm = 1,12214808 liter.


Depression)

2008

46

j. Jumlah Segmen Casing yang Dibutuhkan

Berdasarkan perhitungan sebelumnya telah dihitung kedalaman sumur

ideal, dengan dimensi segmen casing y = 12, z = 12, dan tcp = 5, maka

banyaknya casing yang dibutuhkan dengan diketahui nilai IWd =

34,3313 adalah :

Jumlah segmen casing = IWd/tcp

Jumlah segmen casing = 34,3313/5

Jumlah segmen casing = 6,86626,

Nilai tersebut dibulatkan keatas untuk mencegah kekurangan casing

sehingga banyaknya segmen casing yang dibutuhkan adalah 7 segmen

ditambah 1 casing lagi diatas bibir sumur sehingga total yang

dibutuhkan adalah 8 casing.

k. Pemberian Beton pada Tepian Permukaan Zona Kontak Material

Akuifer dan Akuiklud

Beton dibangun pada sekeliling permukaan zona kontak antara

material akuiklud dan material akuifer dengan ketinggian lebih dari

nilai tebal hujan harian dan ketebalan secukupnya.

l. Sketsa Rancangan Akhir Akuifer Buatan dan Sumur

Berdasarkan perhitungan-perhitungan yang telah dilakukan

sebelumnya maka diperoleh sketsa rancangan akhir dari akuifer dan

sumur yang akan dibuat seperti tampak dalam gambar sebagai berikut :

R = 18 cm d+ = 22,3313 cm

x = 12 cm Jumlah segmen casing = 8 segmen

y = 12 cm z = 8 cm


Depression)

2008

47


Depression)

2008

48


Depression)

2008

49

LAMPIRAN 6

1. Data Pengukuran Kedalaman Air Hujan yang Tertampung dalam

Sumur

Volume air hujan yang jatuh di akuifer adalah 1,1221 liter. Waktu

pengukuran sejak air pertama kali kontak dengan material permukaan

akuifer adalah pada pukul 14.59 dengan interval pengukuran 5 menit.

Waktu (menit)

Ketinggian Air Dari Dasar (cm)

0 05 4.5

10 5.315 5.820 5.425 5.630 5.335 5.440 5.945 6.050 5.855 5.660 5.665 5.070 4.875 4.980 4.985 4.990 4.9


Depression)

2008

50

2. Grafik Hubungan antara Air yang Tersimpan dengan Waktu


Depression)

2008

51

3. Perhitungan Volume Air yang Tertampung dalam Sumur (WVol)

Volume air yang tertampung diambil dari pengukuran kedalaman air yang

tertampung dalam sumur saat sudah konstan yaitu pada menit ke 90

dengan kedalaman 4,9 cm. Diketahui z = 8, π = 3,14, maka :

WVol =

WVol =

WVol =

WVol = 246,176 cm3

4. Perhitungan Soil Thickness of Efective Evaporation (StEf)

Diketahui nilai x = 12 cm, nilai y = 12 cm, tebal hujan harian (Pd) = 1,103

cm (data tebal hujan harian dapat dilihat pada lampiran 4), π = 3,14, maka

nilai StEf dapat dihitung sebagai berikut :

StEf = x 2,0855

StEf = x 2,0855

StEf = x 2,0855

StEf = x 2,0855

StEf = x 2,0855

StEf = x 2,0855

StEf = x 2,0855


Depression)

2008

52

StEf = 1,240875 x 2,0855

StEf = 2,5878 cm

5. Perhitungan Water Deposited Evaporation (WdE)

Diketahui nilai z = 8 cm, nilai StEf = 2,5878 cm, nilai IWd = 34,3313 cm,

nilai Wd = 4,9 cm, π = 3,14, maka nilai StEf dapat dihitung dengan cara

sebagai berikut :

WdE = (StEf). 2. 0,4795

WdE = (2,5878). 2. 0,4795

WdE = . (2,5878). . 0,4795

WdE = 0,20908 . 0,4795 . 3,14 . 2,5878 . 16

WdE = 13,0341 cm3

6. Perhitungan Batas Volume Air Model Sumur yang Dapat Digunakan

Penduduk Per Hari (WVold)

Diketahui PdN = 102 hari (berdasarkan data jumlah rata-rata hari hujan

tahunan pada lampiran 4), WVol = 246,176 cm3 dan nilai WdE = 13,0341

cm3, maka :

EvY = WdE x 365

EvY = 13,0341 x 365

EvY = 4757,4465 cm3

WVolY = WVol x PdN

WVolY = 246,176 x 102


Depression)

2008

53

WVolY = 25109,952 cm3

WUVold =

WUVold =

WUVold = 55,76028904 cm3

Volume air pada kondisi nyata merupakan parameter tiga dimensi

sehingga memiliki skala 1 : 1000. Berdasarkan hasil perhitungan WUVold

dalam model senilai 55,76028904, maka WUVold pada kondisi nyata

adalah :

WUVold nyata = WUVold model x 1000

WUVold nyata = 55,76028904 x 1000

WUVold nyata = 55760,28904 cm3

WUVold nyata = 55,76028904 liter.


Depression)

2008

54

NO FOTO KETERANGAN

1

RING SUMUR

Terbuat dari semen, pasir dan

air. Berfungsi sebagi model

dinding sumur

2

CETHOK DAN

METERAN

Berfungsi sebagi alat untuk

mengali dan mengukur

lubang akuifer

LAMPIRAN 7


Depression)

2008

55

3

PEMASANGAN RING

SUMUR

4

RING SUMUR YANG

TELAH TERPASANG


Depression)

2008

56

5

PEMBERIAN ATAU

MENUTUP LUBANG

AKUIFER DENGAN

PASIR

6 LUBANG AKUIFER

YANG TELAH DIBERI

PASIR


Depression)

2008

57

7 AIR YANG TELAH

DITUANGKAN PADA

AKUIFER MULAI

MASUK KEDALAM

SUMUR

8 AIR YANG MASUK

SEMAKIN TINGGI

AIR HASIL RESAPAN

and of geoscience and environmental matter konstruksi ... · pdf filetanah pada zona akuiklud....

Documents