Metode apung

LAPORAN PRAKTIKUM LAPANGAN GEOGRAFI 1 “HIDROLOGI”

KELOMPOK 2

I.         TUJUAN

1.      Mengetahui debit sungai menggunakan metode apung

2.      Mengetahui interface daerah pesisir

3.      Mengetahui estimasi debit aliran air tanah dan arah air tanah

4.      Mengetahui ketersediaan dan hasil aman air tanah

II.      DASAR TEORI

A.    MENGETAHUI DEBIT SUNGAI MENGGUNAKAN METODE APUNG

           Menurut Seyhan ()Pengukuran global kecepatan aliran dilakukan dengan mengukur waktu pelampung melewati jarak yang terukur. Pelampung digunakan bila pengukuran dengan pengukur arus tidak dapat dilakukan (karena sampah, ketidakmungkinan melintasi sungai,bila pengukuran membahayakan karena banjir yang sangat tinggi maupun pada kecepatan yang sangat rendah).

           Menurut Sulistiyono dkk () debit aliran sungai adalah volume air sungai yang mengalir dalam satuan waktu tertentu. Debit air sungai adalah tinggi permukaan air sungai yang terukur oleh alat ukur permukaan air sungai. Dalam system satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m3/dtk).

           Menurut Asdak (2014: 190) debit aliran atau aliran sungai merrupakan informasi yang paling penting bagi pengelola sumber dasa air. Debit puncak (banjir) diperlukan umtuk merancang bangunan pengendali banjir. Sementara data debit aliran kecil diperlukan untuk perencanaan alokasi (pemanfaatan) air untuk berbagia macam keperluan, terutama pada musim  kemarau panjang. Debit aliran rata-rata tahunan dapat memberikan gambaran potensi sumberdaya air yang dapat dimafaatkan dari suatu daerah aliran sungai.

B.     MENENTUKAN LETAK INTERFACE AKUIFER PESISIR

Ada tiga tipe akuifer yaitu(Seyhan,):

1.      Akuifer tidak tertekan yaitu akuifer ini sering disebut juga freatik atau non-artessis, batas-batasnya adalah muka air tanah. Kelengkungan dan kedalaman muka air tanah beragam tergantung pada kondisis-kondisi permukaan, luas pengisian kembali, debit, pemompaan dari sumur, permeabilitas, dan lain-lain.

2.      Akifer tertekan sering disebut juga akifer artesis atau akifer tertekan di mana air tanah tertutup dua strata yang relatif kedap air. Air ada di bawah tekanan dan bagian atasnya dibatasi oleh permukaan piezometrik. Jika suatu sumur dimasukkandalam akifer ini, aras akan naik sampai atas piezometrik dan akan membentuk suatu sumur yang mengalir. Kawasan yang memasok air ke akifer tertekan disebut daerah pengisian kembali.

3.      Akifer melayang yaitu merupakan kasus khusus dari akifer tak terbatas yang terjadi di mana tubuh air tanah dipisah dari tubuh utama air tanah oleh stratum yang relatif kedap air dengan luas yang kecil. Lensa-lensa liat pada deposit sedimen mempunyai tubuh air dangkal yang melapisinya.

4.    Akifer semi-tertekan yaitu merupakan kasus khusus akifer bertekanan yang dibatasi oleh lapisan-lapisan semi-permiabelGerakan air tanah:

Sebagai hasil dari cara bahan-bahan diendapkan semula, sistem-sistem akifer hampir tidak pernah seragam dalam ciri-ciri hidroliknya. Bahkan bila struktur geologi sistem akifer diketahui, detil gerakan air di dalamnya sulit untuk diketahui. Banyak detil gerakan air tanah masih jauh dari jelas.

           Tetapi, proses umum gerakan air tanah, sangatlah sederhana, suatu gerakan yang didorong oleh gaya berat, ditahan oleh gesekan cairan pada medium yang poreus. Bila kita bawa prinsip yang sederhana itu pada perlakuan matematis dari aliran air tanah, asumsi-asumsi dan generalisasi tertentu harus dilakukan. Beberapa dari asumsi itu adalah (Dam,1966 dalam Seyhan,):

1.      Akifer haruslah homogen dan isotropik(permeabilitas dalam arah x, y dan z adalah sama).

2.      Lapisan-lapisan semi-tembus mempunyai ketahanan hidrolik yang seragam.

3.      Koefisien permeabilitas merupakan invarian waktu (tergantung waktu).

4.      Transmisibilitas suatu akifer bebas adalah konstan.

5.      Koefisien cadangan/simpanan adalah konstanta.

6.      Pelepasan air dari cadangan adalah seketika.

7.      Minatakt akifer dapat diabaikan.

          Dengan menggunakan kriteria ini, aliran air tanah untuk keadaan tunak(nilai-nilia konstan dengan waktu pada titik yang berbeda pada akifer-stasioner) tak tertekan(kerapatan air tetap konstan)ndiperlakuakan secara tematik. Kemudahan-kemudahan percobaan ini dapat dilakukan pada air yang mengalir dengan laju Q(m³/detik)bmelalui media poreus dalam silinder luas A irisan melintang.

C.     MEMPREDIKSI ARAH ALIRAN AIR TANAH DENGAN METODE “THREE POINT PROBLEM”

Perbedaan kelembaban total total dan kemiringan diantara dua titik dalam lapisan tanah dapat menyababkan gerakan air dalam tanah. Air bergarak dari tempat potensi kelembaban tinggi ke tempat dengan kelembaban yang lebih rendah. Selanjutnya air akan bergerak mengikuti lapisan lempeng formasi geologi sesuai dengan arah kemiringan lapisan formasi geologi tersebut. Kelembaban tanah tidak selalu mengakibatkan gerakan air dari tempat basah ke tempat kering. Kombinasi grafitasi bumi (Z) dengan tekanan potensial (P) lazim disebut tinggi-energi hidrolik(Asdak, ).

Metode yang paling sering digunakan untuk pengukuran arah aliran air tanah yaitu metode kartografi. Metode ini melibatkan kontruksi kontur-kontur air tanah (atau permukaan piezometrik) dari pengamatan permukaan-permukaan air pada jaringan sumur-sumur alami atau lubang-lubang pengeboran(Seyhan,1995).

Arah aliran airtanah untuk unconfined aquifer  dapat ditentukan dengan metode tree point problem (Todd, 1959). Untuk itu diperlukan pengukuran elevasi muka freatik dari tiga sumur yang diketahui posisinya secara tepat. Arah aliran airtanah selalu tegak lurus 90o kontur airtanahnya dan mengalir dari kontur tinggi ke rendah. Peta atau gambar yangberisi kontur dan arah aliran airtanah sering dikenal sebagai flownets. Cara penentuan arah aliran airtanah dengan menggunakan tiga titik ditunjukkan pada Gambar 2.21. Arah aliran airtanah dapat juga ditentukan melalui peta kontur muka air tanah. Untuk membuat flonets ikutilah prosedur berikut ini :

Prosedur :

1. Siapkan peta muka airtanah, kemudian tentukan kontur interval yang akan dibuat.

2. Membuat peta kontur airtanah dengan metode interpolasi linier (seperti waktu anda membuat peta kontur muka bumi atau mengkonstruksi Isohyet).

3.Setelah peta kontur airtanah siap, tentukanlah arah aliran airtanah dengan cara menarik garis tegak lurus (90^o) kontur airtanah. Ingat bahwa arah aliran airtanah selalu menuju hydraulic head yang lebih rendah.

4.Usahakan bujursangkar yang tergambar mempunyai bentuk dan luasan yang relative sama

5.Tentukanlah daerah tangkapan (recharge) dan penurapan airtanah (discharge).

Peranan air tanah bagi kehidupan, antara lain dapat digunakan untuk pemenuhan kebutuhan rumah tangga/domestik, keperluan pertanian, dan keperluan industri.

1.                   Keperluan rumah tangga/domestik

Pemanfaatan air tanah bagi kebutuhan domestik, misalnya mencuci, minum, mandi atau sering kita sebut kebutuhan rumah tangga. Kebutuhan air untuk rumah tangga hanya menggunakan sistem air tanah, karena kemampuan pengambilan menggunakan cara penggalian sumur, atau bahkan hanya menggunakan rembesan atau mata air.

2.                   Keperluan pertanian

Pemanfaatan air tanah bagi kebutuhan pertanian khususnya irigasi, sebagian dasar kebutuhan menggunakan air permukaan, yaitu sungai dengan sistem irigasi.

3.                  Keperluan industri

Pemanfaatan air tanah bagi kebutuhan industri dengan jumlah lebih besar menggunakan air tanah dalam atau sering disebut artesis. Hal ini dikarenakan pertimbangan antara cadangan air dan penggunaan dapat berlebih cadangannya(Khotimah,2008:56).

D.    KETERSEDIAAN DAN HASIL AMAN AIR TANAH

III.   ALAT DAN BAHAN

A.  MENGETAHUI DEBIT SUNGAI MENGGUNAKAN METODE APUNG

a.    Pelampung (botol/bambu)

b.    Roll meter (panjang lintasan/jarak yang dilintasi pelampung

c.    Stopwatch untuk mengukur waktu tempuh

d.   Yallon untuk menentukan titik lintasan

B.  MENENTUKAN LETAK INTERFACE AKUIFER PESISIR

a.    Buku catatan

b.    Bolpoint

c.    Kalkulator

d.   Data mengenai permeabilitas, gradien hidrolik, dan luas area suatu daerah

C.  MEMPREDIKSI ARAH ALIRAN AIR TANAH DENGAN METODE “THREE POINT PROBLEM”

a.    Peta persebaran sumur gali.

b.    Alat tulis(polpen, penghapus, pensil).

c.    Kertas atau buku

d.   Penggaris

e.    Kalkulator

D.  KETERSEDIAAN DAN HASIL AMAN AIR TANAH

IV.   LANGKAH KERJA

      A.     MENGETAHUI DEBIT SUNGAI MENGGUNAKAN METODE APUNG

a.       Siapkan botol plastik air mineral bekas.

b.      Isi air kurang lebih sepertiganya.

c.       Tandai dua titik hulu dan hilir sejauh 10 m, 20 m, atau 50 m disesuaikan dengan besar aliran.

d.      Lempar atau taruh botol beberapa meter di atas titik hulu, dan lepas.

e.       Bila saluran sempit (kurang dari 1 meter) cukup 1 sampel kali 3

f.       Bila saluran lebih lebar bisa diambil 2 atau 3 titik, tepi, tengah, tepi, masing-masing 3 x.

g.      Tekan stopwatch bila melewati titik pada hulu yang telah ditentukan hingga sampai ke titik hilir.

h.      Catat waktu yang diperlukan, ulangi 3 x.

i.        Hitung rerata kecepataan alirannya (V), yaitu panjang yang ditempung pelampung kali konstante hambatan (0,9) dibagi waktu.

j.        Ukur lebar saluran (misal 1,2 m, atau 2,8 meter).

k.      Ukur kedalaman air (bila kedalaman tidak rata, ukur setiap bagian, bisa 3 bagian tepi, tengah, dan tepi lalu dirata-rata).

l.        Hitung luas penampang air (A), yaitu lebar x rerata kedalaman air.

m.    Hitung besar debit dengan rumus Q = V x A.

n.      Catat semua data dan hasil perhitungan.

      B.      MENENTUKAN LETAK INTERFACE AKUIFER PESISIR

a.       Menyiapkan alat dan bahan.

b.      Melakukan penghitungan debit air tanah

T = K x D

 Dengan  T = transmisibilitas

                K = permeabilitas (m/hari)

                D = ketebalan akifer

I=

Dengan I = kemiringan muka air tanah

Q = T x I x L

Dengan Q = debit air tanah

              L = lebar akuifer

       C.     MEMPREDIKSI ARAH ALIRAN AIR TANAH DENGAN METODE “THREE POINT PROBLEM”

a.       Melakukan survey muka air tanah untuk mengetahui ketinggian muka air tanah(hydraulic head) dengan cara melihat/ mengukur pada sumur gali.

b.      Memetakan lokasi sumur pada wilayah tersebut untuk mendistribusikan keruangannya disertai legenda/informasi ketinggian muka air tanah.

c.       Berdasarkan peta, mencari titik dengan muka air tanah tertinggi, kemudian hubungkan dengan titik terdekat.

d.      Menantukan beda tinggi headnya yaitu: ketinggian titik pertama dikurangi ketinggian titik ke dua.

e.       Menentukan interval kontur air tanah yang akan digambar. Ketinggian titik yang dicari dikurangi ketinggian titik ke dua.

f.       Menetukan titik plot kontur air tanah.

g.      Menggambarkan arah aliran air tanah memotong kontur yang telah dihasilkan.

      D.     KETERSEDIAAN DAN HASIL AMAN AIR TANAH

V.      HASIL DAN PEMBAHASAN

  A.     MENGETAHUI DEBIT SUNGAI MENGGUNAKAN METODE APUNG

Diketahui:

Lebar                           : 6,8 m

Panjang penggal          : 10 m

Kedalaman                  : 13 cm

Tinggi penampang       : 8,3 cm

Koordinat                    : 0426819 MT – 9112718 MU

Kecepatan                   :

I.                   2,24 menit, menjadi 144 detik

II.                2,5 menit, menjadi 125 detik

III.             2,9  menit, menjadi 129 detik

IV.             2,8  menit, menjadi 128 detik

V.                1,48 menit, menjadi 108 detik

V =

α =  =  = 0,63

Koefisien         = 1 – (0,116 (1))

                        = 1 – (0,116 (1))

                        = 1 – (0,116 x )

                        = 1 – (0,116 x 0,51)

                        = 0,9

V₁ =  = 0,062 m/s

V₂ =  = 0,072 m/s

V₃ =  = 0,069 m/s

V₄ =  = 0,070 m/s

V₅ =  = 0,083 m/s

V rata-rata       =

                        =

                        = 0,0713 m/s

A         = lebar x kedalaman

            = 6,8m x 13 cm (dikonversikan menjadi 0,13m)

            = 0,884 m²

Q         = V x A

            = 0,0713 x 0,884

            = 0,0630292 m³/s

Dari hasil pengamatan dan penghitungan yang telah dilakukan terhadap sungai di dekat Pantai Parangtritis diketahui bahwa Q pada aliran sungai tersebut adalah 0,0630292 m³/s. Dengan nilai Q seperti pada hasil maka dapat diketahui bahwa aliran pada sungai tersbut adalah sangat lambat. Keadaan tersebut sangat jelas terlihat pada lokasi, tanpa dilakukan penghitungan kita juga dapat mengtahui bahwa aliran pada sungai tersebut sangat lamban. Aliran yang sangat lamban tersebut kemungkinan dikarenakan perbedaan ketinggian tempat pada sungai tersebut sangat kecil. Kemudian pada kanan kiri sungai ditumbuhi banyak vegetasi yang sangat mempengaruhi laju aliran sungai.

Pada sungai tersebut memiliki material yang cukup halus yaitu berupa pasir dan sedikit lumpur. Akan tetapi aliran sungai pada sungai tersebut sangatlah lamban. Aliran yang lamban sendiri kemungkinan disebabkan oleh keberadaan vegetasi yang berada di sisi kanan dan kiri sungai. Pada sisi kiri dan kanan sungai ditumbuhi banyak semak-semak dan tumbuhan seperti pandan. Selain itu pada sungai tersebut terdapat cukup banyak sampah yang terangkut oleh air sungai. Sampah-sampah tersebut juga memiliki peran menghambat laju dari aliran pada sungai tersebut. Keadaan air juga lumayan kotor, yang berarti air tersebut mengangkut material yang cukup banyak. Dengan air yang mengangkut material yang cukup banyak maka airpun mengalir dengan lambat. Air yang kotor itu disebabkan karena sungai tersebut digunakan sebagai pembuangan akhir dari aktivitas pariwisata pada daerah tersebut.

  B.     MENENTUKAN LETAK INTERFACE AKUIFER PESISIR

1.      Sumur 1 (Penginapan)

Koordinat        : 0426481 MT – 9113087 MU

Ketinggian      : 15 mdpal

Kedalaman      : 1,62 m

MAT               : 13,38 mdpal

HS                   : 13,38 x 40 = 535,2

2.      Sumur 2

Koordinat        : 0426083 MT – 9113025 MU

Ketinggian      : 10 mdpal

Kedalaman      : 2,73 m

MAT               : 7,27 mdpal

HS                   : 7,27 x 40 = 290,8

3.      Sumur 3

Koordinat        : 0426032 MT – 9113037 MU

Ketinggian      : 10 mdpal

Kedalaman      : 4,55 m

MAT               : 5,45 mdpal

HS                   : 5,45 x 40 = 218

4.      Sumur 4

Koordinat        : 0425968 MT – 9113069 MU

Ketinggian      : 12 mdpal

Kedalaman      : 6,78 m

MAT               : 5,22 mdpal

HS                   : 5,22 x 40 = 208,8

5.      Sumur 5

Koordinat        : 0425880 MT – 9113065 MU

Ketinggian      : 8 mdpal

Kedalaman      : 3,55 m

MAT               : 4,45 mdpal

HS                   : 4,45 x 40 = 178

6.      Sumur 6

Koordinat        : 0425628 MT – 9112207 MU

Ketinggian      : 7 mdpal

Kedalaman      : 1,75 m

MAT               : 5,25 mdpal

HS                   : 5,25 x 40 = 210

7.      Sumur 7

Koordinat        : 0425182 MT – 9113632 MU

Ketinggian      : 4mdpal

Kedalaman      : 0,6 m

MAT               : 3,4 mdpal

HS                   : 3,4 x 40 = 136

8.      Sumur 8

Koordinat        : 0425260 MT – 9113540 MU

Ketinggian      : 4 mdpal

Kedalaman      : 0,8 m

MAT               : 3,2 mdpal

HS                   : 3,2 x 40 = 128

9.      Sumur 9

Koordinat        : 0425309 MT – 9113476 MU

Ketinggian      : 9 mdpal

Kedalaman      : 1,2 m

MAT               : 7,8 mdpal

HS                   : 7,8 x 40 = 312

10.  Sumur 10

Koordinat        : 0425582 MT – 9113462 MU

Ketinggian      : 26 mdpal

Kedalaman      : 0,8 m

MAT               : 25,2 mdpal

HS                   : 25,2 x 40 = 1.008

11.  Sumur 11

Koordinat        : 0425951 MT – 9113315 MU

Ketinggian      : 3,36 mdpal

Kedalaman      : 20 m

MAT               : 16,64 mdpal

HS                   : 16,64 x 40 = 665,6

12.  Sumur 12

Koordinat        : 0426023 MT – 9113258 MU

Ketinggian      : 12 mdpal

Kedalaman      : 1,88 m

MAT               : 10,12 mdpal

HS                   : 10,12 x 40 = 404,8

  C.     MEMPREDIKSI ARAH ALIRAN AIR TANAH DENGAN METODE “THREE POINT PROBLEM”

  D.     KETERSEDIAAN DAN HASIL AMAN AIR TANAH

VI.   KESIMPULAN

1.

2.

3.

4.

DAFTAR PUSTAKA

Asdak, Chay. 2010. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta: UGM Press.

Khotimah, Nurul. 2008. Diktat Mata Kuliah Hidrologi. Yogyakarta: UNY.

Seyhan, Ersin. 1995. Dasar-Dasar Hidrologi. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada Press

Todd, D,K. 1959. Grounwater Hydrology. Associate Professor of Civil Enginering California University. John Wiley & Sons. New York (dalam Sudaryo Broto dan Rohima Sera Afifah) http://eprints.undip.ac.id/1609/1/SUDARYO_BROTO_dan_Rohima.pdf