Air Tanah

Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan. Selain sebagai kebutuhan utama manusia seperti minum, mandi, masak, dll, air juga diperlukan untuk kebutuhan industri baik dalam skala kecil hingga skala besar. Air menutupi hampir 71% permukaan Bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil³) tersedia di Bumi.

Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, muka air tawar, danau, uap air, air bawah tanah, dan lautan es.

Air bawah tanah atau sering disebut dengan air tanah, adalah air yang terdapat pada ruang antar butir batuan atau celah-celah batuan. Letak air tanah dapat mencapai beberapa puluh bahkan beberapa ratus meter di bawah permukaan bumi. Lapisan batuan ada yang lolos air (permeable) dan ada pula yang tidak lolos/kedap air (impermeable). Lapisan lolos air misalnya terdiri dari kerikil, pasir, batuapung, dan batuan yang retak-retak, sedangkan lapisan kedap air antara lain terdiri dari napal dan tanah liat atau tanah lempung. Sebetulnya tanah lempung dapat menyerap air, namun setelah jenuh air, tanah jenis ini tidak dapat lagi menyerap air.

Menurut letaknya, air tanah dapat dibedakan sebagai air tanah dangkal (air tanah preatik) yaitu air tanah yang terdapat di atas lapisan kedap air yang paling dekat dengan permukaan bumi, dan air tanah dalam (air tanah artesis) yaitu air tanah yang terdapat pada lapisan lolos air yang terletak di antara dua lapisan batuan kedap air. Air tanah jenis ini memungkinkan terjadinya sumber air artesis, manakala ia dapat muncul sebagai mata air dengan tekanan cukup tinggi.

Secara vertikal, di dalam bumi terdapat berbagai wilayah air tanah, yaitu:
  • Wilayah yang masih dipengaruhi oleh udara luar.
Pada bagian atas wilayah ini terdapat lapisan tanah yang mengandung air, bila lapisan/zona ini telah jenuh maka disebut “tanah jenuh air” (field capacity). Karena adanya gaya berat, maka air di zona ini akan bergerak turun. Air yang bergerak bebas karena gravitasi disebut “air bebas”. Air tanah yang tidak bebas akan ditahan oleh butir-butir batuan. Jumlah air yang ditahan oleh butir-butir batuan tersebut juga dinyatakan dengan prosen terhadap volume tanah dan disebut “kemampuan menahan air” (holding capacity).
  • Wilayah jenuh air.
Wilayah jenuh air mengacu kepada kedalaman muka air tanah, yang dapat diamati dari beberapa sumur. Kedalaman wilayah jenuh air sangat ditentukan oleh kondisi topografi dan jenis batuannya.
  • Wilayah kapiler air.
  • Wilayah kapiler air merupakan peralihan antara wilayah terpengaruh udara dengan wilayah jenuh air. Air tanah didapatkan melalui dari proses kapilarisasi (perambatan ke arah atas).
  • Wilayah air dalam.
Wilayah ini ada di dalam batuan, dan biasanya terletak di antara dua lapisan kedap air. Ilmu Geofisika banyak berperan dalam mendeteksi dan menduga kondisi bawah permukaan suatu tempat.

Pengukuran dengan metode resistivitas digunakan untuk mengetahui harga resistivitas batuan dengan cara mengalirkan arus listrik melalui 2 buah elektroda arus dan mengukur beda potensial yang timbul pada dua buah elektroda potensial. Penentuan lapisan batuan ke arah vertikal berdasarkan harga resistivitas dilakukan dengan metode Resistivity Sounding, sedangkan untuk mengetahui penyebarannya dilakukan dengan metode Resistivitas Mapping.

Secara umum metode geofisika digunakan untuk mengukur dan mengetahui parameter-parameter fisis medium (bumi), antara lain : bentuk, ukuran, dan parameter yang berkaitan dengan metode yang digunakan. Resistivitas batuan sangat bervariasi dan ditentukan oleh porositas, kandungan air, dan kualitas airnya. Makin tinggi kesarangan batuan yang jenuh air akan lebih rendah resistivitasnya, batuan yang jenuh air akan mempunyai resistivitas yang lebih rendah daripada batuan yang kering. Makin tinggi salinitas air yang menjenuhi batuan akan makin rendah resistivitasnya .

Menentukan titik air dengan Tekhnik Geolistrik

Geolistrik merupakan studi untuk mengetahui penyebaran batuan di bawah permukaan tanah secara tegak maupun mendatar yang dapat bertindak sebagai akuifer (lapisan pembawa airtanah) dan untuk menentukan letak titik sumur bor di lokasi pendugaan. 
  • METHODA PENYELIDIKAN
Dalam melakukan interpretasi data dan menganalisa air bawah tanah di daerah pendugaan dengan cara beberapa tahap yaitu:

Tahap pertama:
Mengevaluasi peta geologi, peta hidrogeologi, peta rupabumi dan mengidentifikasi kondisi air tanah baik dari sumber mataair, maupun dari sumur penduduk.

Tahap ke dua:
Dengan melakukan pendugaan geolistrik methoda Resistivity untuk mengetahui susunan satuan batuan yang mampu menyimpan atau lapisan pembawa air (akuifer).

  •   LATAR BELAKANG
Pada umumnya proses air tanah terbentuk karena meresapnya air dari permukaan kedalam lapisan batuan. Air permukaan yang mengalami proses peresapan akan bergerak bebas mengikuti dan mengisi pori-pori, celah-celah dan rongga atas batuan tersebut.

Air tanah yang terkandung pada perlapisan batuan tergantung kepada kepadatan, umur batuan, susunan butiran dan ukuran butiran batuan. Pemerataan dan penyebaran air tanah dapat deskripsikan secara vertikal dan horisontal sesuai dengan penyebaran formasi batuan yang mampu menyimpan dan membawa air (permeable) atau yang disebut akuifer.

Akuifer sangat dipengaruhi oleh tingkat porositas dan permeabilitas batuan itu sendiri. Lapisan batuan yang tidak mampu mengalirkan air disebut lapisan kedap (impermeable). Sedangkan lapisan batuan yang tidak mampu menyimpan dan tidak mampu meloloskan air disebut akuifug.

Kebutuhan air tanah merupakan kebutuhan pokok semua kehidupan, baik untuk kebutuhan sehari-hari, pertanian, perindustrian dan lain-lain. Karena pertumbuhan penduduk meningkat, kebutuhan air juga ikut meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan air tersebut diharapkan dengan cara melakukan pengeboran dalam.

Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, perencanaan pengeboran perlu ditunjang dengan kajian studi geofisika, yaitu pendugaan Geolistrik. Pendugaan ini untuk mempelajari sifat fisika batuan terhadap arus listrik. Karena pada dasarnya semua jenis batuan berbeda sifatnya dalam menghantarkan arus listrik, tergantung oleh beberapa faktor antara lain:

- kerapatan susunan batuan.
- porositas dan permeabilitas.
- bentuk dan ukuran pori.
- umur batuan.
- kandungan elektrolit.
- kandungan mineral dan lai-lain.

Pendugaan geolistrik pada dasarnya memanfaatkan sifat kelistrikan pada suatu formasi batuan terhadap arus listrik yang diinjeksikan searah ke dalam bumi melalui dua elektroda arus pada dua titik ;permukaan bumi. Kedua elektroda potensial ditempatkan berdasarkan susunan konfigurasi elektroda tertentu. Untuk kajian yang tepat studi ini adalah konfigurasi Schlumberger.

Konfigurasi elektroda Schlumberger menempatkan susunan elektroda dimana dua elektroda (MN) ditempat diantara dua elektroda arus (AB). Pada saat pengukuran, elektroda arus (AB) dan elektroda potensial (MN) akan dipindah sesuai dengan jarak yang telah ditentukan, yaitu jarak elektroda (MN/2)< 1/5 jarak elektroda arus (AB/2).

  • TUJUAN PENYELIDIKAN
Pendugaan geolistrik ini bertujuan untuk mendapatkan gambaran mengenai penyebaran dan pemerataan lapisan batuan yang sanggup menyimpan dan meloloskan air (akuifer). Selain itu pendugaan geolistrik untuk mengetahui gambaran susunan lapisan batuan di bawah permukaan tanah seperti ketebalan, kedalaman, jenis batuan dan kekerasan batuan sehingga nantinya akan membantu perencanaan pengeboran dan anggaran biaya pengeboran.

Metode Pembuatan Sumur Bor Artesis




1. TAHAP PERSIAPAN
2. TAHAP PEMBORAN AWAL (PILOT HOLE)
3. TAHAP ELECTRICAL LOGING
4. TAHAP PEMBERSIHAN LUBANG BOR (REAMING HOLE)
5. TAHAP KONSTRUKSI PIPA CASING DAN SARINGAN (SCREEN)
6. TAHAP PENYETORAN KERIKIL PEMBALUT (GRAVEL PACK)
7. TAHAP PENCUCIAN DAN PEMBERSIHAN (WELL DEVELOPMENT)
8. TAHAP PENGECORAN
9. TAHAP UJI PEMOMPAAN (PUMPING TEST)
10.TAHAP FINISHING

I. TAHAP PERSIAPAN

Dalam pelaksanaan pekerjaan pemboran tahap pekerjaan persiapan meliputi :

1. Pekerjaan Mobilisasi
Sebelum pekerjaan lapangan dimulai, dilakukan mobilisasi atau mendatangkan peralatan dan bahan-bahan pemboran beserta personelnya ke lokasi pemboran. Tahap mobilisasi ini dilakukan secara bertahap sesuai dengan kebutuhan lapangan.

2. Pekerjaan Persiapan Lokasi
Pada tahap pekerjaan ini meliputi :
a. Pembersihan, perataan dan pengerasan lokasi untuk posisi tumpuan mesin bor.
b. Pembuatan bak Lumpur, bak control dan selokan untuk sirkulasi Lumpur bor.
c. Penanaman casing pengaman sedalam 1-2 m pada posisi titik bor apabila formasi lapisan tanah paling atas yang akan dibor merupakan lapisan formasi yang mudah runtu.
d. Penyetelan (setting) mesin bor beserta menara (rig), penyetelan (setting) pompa lumpur beserta selang-selangnya.
e. Penyedian air serta pengadukan Lumpur bor untuk sirkulasi pemboran.

II. TAHAP PEMBORAN AWAL

Sistem pemboran yang diterangkan disini adalah menggunakan system bor putar (rotary drilling) dan tekanan bawah (pull down pressure) yang dibarengi dengan sirkulasi Lumpur bor (mud flush) kedalam lubang bor.

Pemboran pilot hole adalah pekerjaan pemboran tahap awal dengan diameter lobang kecil sampai kedalaman yang dikehendaki, diameter pilot hole biasanya antara 4 sampai dengan 8 inchi, Selain itu juga ditentukan dengan kemampuan atau spesifikasi mesin bor yang digunakan.

Hal-hal yang perlu diamati dalam pekerjaan pemboran pilot hole adalah :
a. Kekentalan (viskositas) Lumpur bor.
b. Kecepatan mata bor dalam menebus formasi lapisan tanah setiap meternya (penetrasi waktu permeter).
c. Contoh gerusan (pecahan) formasi lapisan dalam setiap meternya.

Contoh (sample) pecahan formasi lapisan tanah (cutting) dimasukkan dalam plastik kecil atau kotak sample dan masing-masing diberi nomor sesuai dengan kedalamanya. Adapun maksud pengambilan sample cutting adalah sebagai data pendukung hasil electrical logging untuk menentukan posisi kedalaman sumber air (akuifer)

III. TAHAP ELECTRICAL LOGING

Electrical Loging tujuannya adalah untuk mengetahui letak (posisi) akuifer air, tahap pekerjaan ini sebagai penentu konstruksi saringan (screen).

Electrical Loging dilakukan dengan menggunakan suatu alat, dimana alat tersebut menggunakan konfigurasi titik tunggal dimana eletroda arus dimasukakan kedalam lubang bor dan elektroda yang lain ditanam dipermukaan. Arus dimasukkan kedalam lubang elektroda yng kemudian menyebar kedalam formasi disekitar lubang bor. Sebagian arus kembali ke elektroda di permukaan dengan arus yang telah mengalami penurunan. Penurunan inilah yang diukur.

IV. TAHAP PEMBERSIHAN LUBANG BOR (REAMING HOLE)

Yang dimaksud dengan reaming adalah memperbesar lubang bor sesuai dengan diameter konstruksi pipa casing dan saringan (screen) yang direncanakan.

Hal-hal yang diamati dalam tahap pekerjan reaming adalah sama seperti pada tahap pekerjaan pilot hole, hanya pada pekerjaan reaming cutting (formasi lapisan tanah) tidak perlu diambil lagi. Ideal selisih diameter lobang bor dengan pipa casing adalah 6 inchi. Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah masuknya konstruksi pipa casing dan saringan (sreen) serta masuknya penyetoran kerikil pembalut (gravel pack).

V. TAHAP KONSTRUKSI PIPA CASING DAN SARINGAN (SCREEN)

Pada tahap ini peletakan pipa casing dan saringan (screen) harus sesuai dengan gambar konstruksi yang telah direncanakan. Terutama peletakan konstruksi saringan (screen) harus didasarkan atas hasil electrical logging dan analisa cutting.

Selain itu juga didasarkan atas kondisi hydrogeology daerah pemboran. Dari pemahaman aspek-aspek hydrogeology diharapkan perencanaan sumur dalam yang dihasilkan mampu memberikan sumur pemanfatan (life time) yang maksimal dan kapasitas yang optimal dengan memperhatikan kelestarian lingkungan didaerah sekitar pemboran.

VI. TAHAP PENYETORAN KERIKIL PEMBALUT(GRAVEL PACK)

Maksud dan tujuan penyetoran kerikil pembalut (gravel pack) adalah untuk menyaring masuknya air dari formasi lapisan akuifer kedalam saringan (screen) dan mencegah masuknya partikel kecil seperti pasir ke dalam lubang saringan (screen). Adapun cara penyetoran kerikil pembalut (gravel pack) adalah dibarengi dengan sirkulasi (spulling) air yang encer supaya kerikil pembalut (gravel pack) dapat tersusun dengan sempurna pada rongga antara konstruksi pipa casing dengan dinding lubang bor.

VII. TAHAP PENCUCIAN DAN PEMBERSIHAN (WELL DEVELOPMENT)

Tahap pekerjaan pencucian dan pembersihan sumur dalam dilakukan dengan maksud untuk dapat membersihkan dinding zona invasi akuifer erta kerikil pembalut dari partikel hlus, agar seluruh bukaan pori atau celah akuifer dapat terbuka penuh sehinga ar tanah dapat mengalir kedalam lubang saringan (screen) dengan sempurna.

Manfaat dari tahap Well Development ini adalah :
  • Menghilangkan atau mengurangi penyumbatan (clogging) akuifer pada dinding lobang bor.
  • Meningkatkan porositas dan permeabilitas akuifer disekeliling sumur dalam.
  • Menstabilakan formasi lapisan pasir disekeliling saringan, sehingga pemompaan bebas dari kandungan pasir.
Pelaksanaan tahap Well Development dilakukan dengan cara :

1. Water Jetting.
Peralatan yang digunakan disebut Jetting Tool, yaitu suatu alat dari pipa yang mempunyai 4 lobang (dozzle). Alat ini dimasukkan kedalam sumur dalam pada tiap-tiap interval saringan secara berurutan dari bawah keatas dengan penghantar pipa bor yang dihubungkan dengan pompa yang dihubungkan dengan pompa tekan yang memompakan air bersih kedalam sumur dalam.

Pada pengoperasiannya, alat ini digerakkan berputar-putar atau dengan memutar-mutar pipa penghantarnya dan naik turun sepanjang saringan (screen).

2. Air Lift

Pada metode air lift ini dimulai dengan pelepasan tekanan udara kedalam sumur dalam dari tekanan kecil kemudian perlahan-lahan diperbesar. Pekerjaan air lift ini dilakukan mulai dari interval saringan paling atas ke bawah secara berurutan hingga ke dasar sumur dalam.

VIII. TAHAP PENGECORAN (GROUTING)

Maksud dan tujuan dari tahap grouting ini adalah :
- Sebagai penguat (tumpuan) konstruksi pipa casing.
- Untuk menutup (mencegah) masuknya air permukaan (air atas) kedalam pipa casing melalui saringan (screen).

IX. TAHAP UJI PEMOMPAAN (PUMPING TEST)

Maksud dan tujuan uji pemompaan (pumping test) ini adalah untuk mengetahui kondisi akuifer dan kapasitas jenis sumur dalam, sehingga dapat untuk memilih jenis serta kapasitas pompa ang sesuai yang akan dipasang disumur dalam tersebut.

Data-data yang dicat dalam uji pemompaan adalah :

a. Muka air tanah awal (pizometrikawal)
b. Debit pemompaan
c. Penurunan muka air tanah selama pemompaan (draw-down)
d. Waktu sejak dimulai pemompaan
e. Kenaikan muka air tanah setelah pompa dimatikan
f. Waktu setelah pompa dimatikan

Uji pemompaan dilakukan melalui 2 tahap :

1) Uji pemompaan bertahap (step draw-doen test).
Uji pemompaan yang dilakukan 3 step, masing-masing selama 2 jam dengan variasi debit yang berbeda.

2) Uji pemompaan panjang.
Uji pemompaan ini umumnya dilakukan selama 2x 24 jam dengan debit tetap.
Pada uji pemompaan ini dimbil sample air 3 kali, yaitu pada awal pemompaan, pertengahan dan akhir pemompaan. Maksud dan tujuan pengambilan sample air adalah untuk pemeriksaan (analisa) kualitas air, apakah air yang dihasilkan dari sumur dalam tersebut memenuhi standar air minum yang diizinkan.

Kualitas air yang dianalisa adalah :
- PH (keasaman atau kebasaan) air tersebut.
- Kadar unsure-unsur kimia terkandung dalam air tersebut.
- Jumlah zat pada terlarut (TDS).

X. TAHAP FINISHING
Tahap finishing meliputi :

o Pemasangan pompa submersible permanent, panel listrik serta instalasi kabel-kabelnya.
o Pembuatan bak control (manhole) apabila well head posisinya dibawah level tanah, pembuatan apron apabila well head posisinya diatas level tanah.
o Pembuatan instalasi perpipaan, asesoris serta Well Cover.
o Pembersihan dan perapihan lokasi.

Oleh : Jasa Pratama