2-WaterBalance-Aquifer-Darcy.pptx

HIDROGEOLOGI PERSAMAAN  WATER BALANCE, PERSAMAAN WATER AQUIFER, POROSITAS DAN HUKUM DARCY TEKNIK PENGAIRAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

SIKLUS HIDROLOGI

SIKLUS HIDROLOGI IDROLOGI DENGAN  DENGAN VOLUME  VOLUME TAHUNAN  TAHUNAN BERDASARKAN  BERDASARKAN PRESIPITASI  PRESIPITASI PERMUKAAN  PERMUKAAN TAHUNAN  TAHUNAN DI  DI 3 MUKA BUMI MUKA  BUMI  119.000 KM / TAHUN

SIKLUS HIDROLOGI

SIKLUS HIDROLOGI IDROLOGI DENGAN  DENGAN VOLUME  VOLUME TAHUNAN  TAHUNAN BERDASARKAN  BERDASARKAN PRESIPITASI  PRESIPITASI PERMUKAAN  PERMUKAAN TAHUNAN  TAHUNAN DI  DI 3 MUKA BUMI MUKA  BUMI  119.000 KM / TAHUN

SIKLUS ENERGY (RADIASI (RADIASI)) BUMI

SIRKULASI MEREDISTRIBUSI ENERGI

DISTRIBUSI SPASIAL DARI ENERGI DAN SUHU YANG MENDORONG SIRKULASI, BAIK GLOBAL DAN LOKAL

PASANGAN SIKLUS BUMI

SIKLUS BUMI

•

•

•

•

PERKIRAAN ALIRAN DARI SUNGAI MENGINDIKASIKAN  17 X 109 TON/TAHUN MATERIAL TERBAWA KE LAUT. SEKITAR 2 ATAU 3 X 109 TON/TAHUN TERJEBAK DI WADUK   80% MATERIAL YANG TERTRANSPORT ADALAH PARTIKEL 20% ADALAH TERLARUT   0,05 MM/TAHUN (YANG MUNGKIN DITINGKATKAN OLEH MANUSIA , NILAI ASLI BISA LEBIH BESAR ) BESARAN LOCAL DIPENGARUHI OLEH BENTUK PERMUKAAN , PRESIPITASI ,

DAN JENIS BATUAN

VOLUME RELATIF DARI AIR DI GLASIER, AIR TAWAR, ATMOSFER, DAN LAUTAN

PERKIRAAN NERACA AIR DUNIA

KE MANAKAH AIR ITU PERGI?

•

ADALAH UNTUK MEMBUAT

SESUATU DAN MEMBERSIHKAN SESUATU

BEBERAPA HAL...

•

•

BANYAK AIR YANG DIGUNAKAN UNTUK PERTANIAN 56% UNTUK PENGGUNAAN KONSUMTIF 20% HILANG DI SALURAN 24% RETURN FLOW BANYAK AIR DIGUNAKAN DI PEMBANGKIT LISTRIK 87% DARI SEMUA KEGUNAAN AIR INDUSTRI

NERACA HIDROLOGI DI DAS

Delineasi sebuah DAS

PERSAMAAN WATER BALANCE

Q dan P hanyalah kuantitas yang bisa kita coba ukur secara langsung. Jika diasumsikan kondisi mantap, pengukuran ini dapat digunakan untuk mengalibrasi model Evapotranspirasi dan aliran air tanah Dari sudut pandang teknik, kita tertarik pada apa yang mengontrol Q. Tinggal berapa Q yang tersedia untuk manusia? Bagaimana cara kita meningkatkan Q?

AQUIFER POROSITAS HUKUM DARCY TEKNIK PENGAIRAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Unsaturated Zone, Vadose Zone, Soil Moisture Zone, Zone of Aeration –  batuan, air , dan udara

PENGERTIAN Capillary Fringe (Batas Kapilaritas) – area di atas muka air tanah di mana air akan naik akibat gaya kapiler di medium porus Zona Jenuh, Zona Freatis  –  batuan dan air Muka Air Di atas zona jenuh Versi terdepresi dari topografi Air permukaan adalah manifestasi dari muka air – muka air terekspos •

• •

Aquifer –  satuan geologis yang menyimpan dan menyalurkan air  Unconfined Aquifer/ Aquifer Bebas  –  air kontak dengan tekanan atmosfer  – bor dan sumur menyentuh muka air  Confined Aquifer/ Aquifer Terkekang  –  recharge upgradient mendorong air untuk mengalir turun dan terjebak di bawah akuiklud. Air berada dalam tekanan karena berat dari upgradient water dan air tertahan diantara impermeable layers. Air mengalir ke permukaan di bawah tekanan artesian pada sumur artesis

PENGERTIAN

KONTAMINASI AQUIFER

Pada Aquifer Bebas vs Tertekan Meskipun aquifer terkekang digunakan untuk suplai air, kadang terkontaminasi oleh limbah dan bahan kimia di permukaan Aquifer terkekang lebih sedikit kemungkinan terkontaminasi dan karena itu bisa menyediakan air dengan kualitas baik  Mekanisme transpor kontaminan dengan adveksi dan dispersi •

•

•

POROSITAS

•

PERSENTASE

•

POROSITAS

•

VOLUME VOID

INDEPENDEN DALAM SKALA

CONTOHNYA, TUMPUKAN KELERENG DAN TUMPUKAN BOLA PANTAI MEMILIKI BENTUK UKURAN YANG BERBEDA, POROSITAS IDENTIK BERSASARKAN BENTUK YANG SAMA

DAN

PERMEABILITAS

•

MENGUKUR

•

AQUIFER

•

PROPERTI PENYEBARAN PADA MEDIA DAN INTERKONEKSI ANTAR LOBANG.

= POROSITAS TINGGI + PERMEABILITAS TINGGI CONTOH: PASIR DAN KERIKIL, BATU PASIR, BATU KAPUR, BATUAN RETAK, YANG BAIK

AQUICLUDE,

CONFIINING BED, AQUITARD

= SESUATU YANG “IMPERMEABLE”

MEMBENTUK PENGHALANG ALIRAN AIR TANAH CONTOH: GRANIT, SHALE, LEMPUNG

BASALT

YANG

POROSITAS

ASAL MULA POROSITAS Primary • •

Fungsi dari distribusi butiran Berkurang seiring kedalaman  – akibat pemadatan dan tekanan

Porositas meningkat seiring kedalaman berkurang. Bergantung pula dari berat di atas material yang lebih dalam. Porositas juga cenderung meningkat bergantung pada ukuran butiran. Mengapa??

ASAL MULA POROSITAS Secondary • •

Dissolution Fracture

DUA TIPE POROSITAS Intergranular Diantara butiran, kebanyakan akibat efek porositas, tetapi juga lobanglobang yang terhenti alirannya •

Intragranular Di dalam butiran Biasanya tidak dimasukkan dalam porositas efektif Memiliki range skala lebar, dan panjang yang sangat besar  • • •

Simple dichotomous model  –  dual porosity

HUKUM DARCY Pada tahun 1856 di Dijon, Perancis, Henry Darcy melakukan yang sekarang merupakan percobaan yang terkenal Dengan cara mengalirkan air di sebuah pipa yang diisi dengan sediment untuk melihat seberapa banyak air yang akan mengalir melalui sedimen pada waktu yang diberikan (volume aliran per unit waktu) Aliran per unit luasan disebut sebagai Aliran/ Debit Spesifik 

HUKUM DARCY Darcy menunjukkan bahwa: Q adalah mengarah pada elevasi yang menurun q adalah sebanding pada h 2 – h1 = h, diberikan I tetap, q  (-   h) q adalah berbanding terbalik pada I, diberikan h tetap, q  ( 1/I) Konstanta yang sebanding adalah K, dan aliran mengalir dari tinggi tekan yang besar ke kecil.

K adalah konduktivitas hidrolik dan memiliki satuan kecepatan. Fungsi dari media dan cairan Q adalah debit per satuan potongan melintang dan bukan merupakan

HUKUM DARCY h adalah kehilangan energi karena gesekan saat aliran melewati media

Hukum Darcy adalah hukum makroskopik. Hukum ini tidak memberi tahu kita tentang aliran yang melewati tiap-tiap lobang Debit adalah Q dalam L 3/T

i sering digunakan sebagai gradient/ kemiringan

Perhatikan beda dari Q dan q!!!

APA ITU KONDUKTIVITAS HIDROLIK? K adalah properti dari media dan fluida Hasil eksperiman menunjukkan: = • • •

(L2),



 prooerti dari media saja

K adalah permeabilitas intrinsik  adalah massa jenis (M/L 3)  adalah kekentalan/ viskositas dinamik (M/LT) dan mengukur hambatan fluida untuk bergeser yang penting untuk mengalir 

MACAM APLIKASI HUKUM DARCY Pada gradien/ kemiringan yang ekstrem sering dipertanyakan pemakaian dari Hukum Darcy (kontroversial)

Pada kemiringan rendah Lempung dipadatkan dan kemiringan rendah Ambang/ batas kemiringan untuk mengalir  Di bawah kemiringan tertentu – non linier  • • •

Kemiringan Tinggi

Indeks 1 = kehilangan gesekan kekentalan pada dinding solid Indeks 2 = kehilangan dari menghilangnya energi kinetik pada lobang- lobang, dimana aliran bertemu dan menyebar 

Ketika Satuan Darcy digunakan, ingat:

1 darcy adalah permeablitas yang memberikan aliran spesifik sebesar 1 cm/detik dari cairan dengan kekentalan 1 cp (centipoise) pada kondisi gravitasi 1 atm/cm • •

Setara dengan sekitar 10 -8cm2 Setara dengan 0,831 m/hari pada 20 0

HUBUNGAN ANTARA UKURAN BUTIRAN DAN KONDUKTIVITAS HIDROLIK