BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Sumber daya air merupakan bagian dari sumber daya alam yang mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan sumber daya alam lainnya. Air adalah sumber daya
yang terbaharui, bersifat dinamis dan mengikuti siklus hidrologi yang secara alamiah berpindah-pindah serta mengalami perubahan bentuk dan sifat.
Air terbagi atas dua bagian, yaitu air permukaan dan air bawah permukaan air tanah. Air permukaan adalah air yang bergerak diatas permukaan tanah
dekat dengan aliran utama di sungai, danau, atau rawa air tawar. Air permukaan baik yang tergenang danau, waduk, rawa maupun mengalir, dan sebagian air
bawah permukaan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut Soemarto, 1987. Sedangkan air tanah adalah air yang bergerak dalam tanah
batuan yang terdapat di dalam ruang-ruang antara pori-pori batuan retakan- retakan batuan.
2.2 Air Tanah
Air tanah merupakan salah satu fase dalam siklus hidrologi, yaitu suatu peristiwa yang selalu berulang dari urutan tahap yang dialiri air dari atmosfer ke bumi dan
kembali lagi ke atmosfer. Pada proses siklus hidrologi tersebut air tanah berinteraksi dengan permukaan serta komponen-komponen lain yang terlibat
dalam siklus hidrologi termasuk bentuk topografi, jenis tanah, penggunaan lahan, jenis vegetasi penutup, serta manusia yang berada di permukaan bumi
setyowati,2007.
Universitas Sumatera Utara
Pada dasarnya, air tanah dapat berasal dari air hujan presipitasi, baik melalui proses infiltrasi secara langsung ataupun secara tak langsung dalam air
sungai, danau, rawa, dan genangan air lainnya. Air hujan yang meresap kedalam tanah menjadi bagian dari air tanah, perlahan-lahan mengalir ke laut, atau
mengalir langsung dalam tanah atau di permukaan dan bergabung dengan aliran sungai. Banyaknya air yang meresap ke tanah bergantung pada waktu, kondisi
material permukaaan tanah dan jenis serta banyaknya vegetasi dan curah hujan. Meskipun curah hujan cukup besar tetapi lerengnya curam, ditutup material
impermeabel, persentase air mengalir di permukaan lebih banyak daripada meresap ke bawah. Sedangkan pada curah hujan sedang, pada lereng landau dan
permukaannya permiabel, persentase air yang meresap lebih banyak. Sebagian air yang meresap tidak bergerak jauh karena tertahan oleh daya
tarik molekuler sebagai lapisan pada butiran-butiran tanah. Sebagian menguap lagi ke atmosfir dan sisanya merupakan cadangan bagi tumbuhan selama belum
ada hujan. Air yang tidak tertahan dekat permukaan menerobos ke bawah sampai zona dimana seluruh ruang terbuka pada sedimen atau batuan terisi air jenuh air.
Air dalam zona saturasi zone of saturation ini dinamakan air tanah ground water. Batas atas zona ini disebut muka air tanah water table. Lapisan tanah,
sedimen atau batuan diatasnya yang tidak jenuh air disebut zona aerasi zone of aeration. Dan daerah dimana air tanah keluar sampai discharge area, seperti
terlihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Posisi relatif beberapa istilah yang berkaitan dengan air bawah permukaan
Universitas Sumatera Utara
Muka air tanah umumya tidak horizontal, tetapi lebih kurang mengikuti permukaan topografi diatasnya. Apabila tidak ada hujan maka muka air di bawah
bukit akan menurun perlahan-lahan sampai sejajar dengan lembah. Namun hal ini tidak terjadi, karena air hujan akan mengisi recharge lagi. Daerah dimana air
hujan meresap ke bawah precipitation sampai zona saturasi dinamakan rembesan recharge area.
Air tanah berasal dari bermacam sumber. Air tanah yang berasal dari peresapan air permukaan disebut air meteorik meteoric water. Selain berasal dari
air permukaan, air tanah berasal dari air yang terjebak dalam pembentukan batuan sedimen. Air tanah jenis ini disebut air konat connate water.
Air tanah ditemukan pada formasi geologi permeabel tembus air yang dikenal dengan akuifer disebut juga reservoir air tanah, formasi pengikat, dasar-
dasar yang tembus air yang merupakan formasi pengikat air yang memungkinkan jumlah air yang cukup besar untuk bergerak melaluinya pada kondisi lapangan
biasa. Air tanah juga ditemukan akiklud atau dasar semi permeabel yaitu suatu formasi yang berisi air tetapi tidak dapat memindahkannya dengan cukup cepat
untuk melengkapi persediaan yang berarti pada sumur atau mata air. Deposit glasial pasir dan kerikil, kipas alluvial dataran banjir dan deposit delta pasir
semuanya merupakan sumber air yang sangat baik. Berdasarkan material penyusunnya, maka terdapatnya air tanah dapat dibedakan
menjadi 2, yaitu : a. Material lepas unconsolidated materials
b. Material kompak consolidated materials Kira-kira 90 air tanah terdapat pada material lepas misalnya pasir, kerikil,
campuran pasir dan kerikil, dan sebagainya. Pada suatu akuifer, air tanah menempati lubang batuan yang dikenal
sebagai pori-pori batuan maupun lubang yang besar. Retakan mungkin terdapat dalam batuan kristalin maupun batuan padat dan mungkin mempunyai ukuran
kapiler maupun sub-kapiler. Lubang-lubang yang besar merupakan ciri formasi batu kapur dan kadang kala batuan gunung berapi. Pori-pori merupakan ciri
Universitas Sumatera Utara
batuan sedimen klasik dan batuan bahan butiran lainnya. Macam-macam batuan berdasarkan tipe kerapatannya dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2.1. Macam-macam batuan tipe kerapatannya densitas Tipe
kerapatan Batuan endapan
Batuan beku dan
batuan ubahan
Batuan vulkanik Kompak
Lepas Karbonat
Kompak Lepas
Antar butiran
- Pasir
kerikil, pasir
lempung, lempung
pasiran -
Zone pelapukan
dari granit gneiss
Zone pelapukan
basalt Batuan
vulkanik lepas,
blok sampai
debu vulkanik
Antar butiran
dan retakan
Breksi konglom
erat, batu
pasir -
Batu gamping
- Breksi
vulkanik, truf batu
apung -
Retakan -
- Batu
gamping dolomite
dan batu gamping
non dolomite
Granit, gneiss,
garbo, kwasit,
diorite, sekif
Basalt, andesit,
riolit
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan daerah pembentukannya terdapat air tanah pada material lepas dapat dibedakan menjadi 4 wilayah, yaitu :
a. Daerah aliran air water course Daerah aliran ini terdiri dari alluvial yang terletak di kanan kiri sungai
yang mengalir. Potensi air tanah cukup besar apabila muka air sungainya lebih tinggi dari muka air tanah. Faktor ini menyebabkan daerah ini sangat potensial
sebab materialnya lepas dan air sungai mensuplai air tanah. b. Daerah lembah mati
Potensial air tanah di daerah ini cukup besar akan suplai air yang diterima tidak sebesar daerah aliran air.
c. Daerah daratan Daerah ini adalah dataran yang luas dengan endapan yang belum mengeras
misalnya pasir dan kerikil. d. Daerah lembah antar gunung
Lembah yang dikelilingi oleh pegunungan biasanya terdiri dari material lepas yang jumlahnya sangat besar, material ini berasal dari pegunungan
sekitarnya. Materialnya berupa pasir dan kerikil dan sifatnya akan menerima air di pengisian di atasnya.
Pada dataran antar gunung yang dibatasi oleh kaki-kaki gunung api akan mempunyai perbedaaan besar pada butir setiap tahap kegiatan gunung api tersebut
sehingga menyebabkan terbentuknya kondisi air tanah tertekan, terutama yang terletak tidak seberapa jauh dari bagian kaki gunung api. Lembah tersebut dibatasi
oleh lipatan, sangat perlu diperhatikan akan luasnya penyebaran litologi yang diperkirakan dapat bertindak sebagai akuifer. Akuifer karena sifatnya seperti yang
disebutkan didepan merupakan lapisan batuan yang sangat penting dalam usaha penyerapan air tanah. Litologi atau penyusupan batuan di lapisan akuifer di
Indonesia yang penting adalah :
Universitas Sumatera Utara
- Endapan alluvial : merupakan endapan hasil rombakan dari batuan yang telah ada. Air tanah pada endapan ini mengisi ruang antar butir. Endapan
ini tersebar di daerah dataran. - Endapan Vulkanik muda : merupakan endapan hasil kegiatan gunung api,
yang terdiri dari batuan-batuan lepas maupun padu. Air tanah pada endapan ini menempati baik ruang antar butir pada material lepas maupun
mengisi rekah-rekah atau rongga batuan padu. Endapan ini tersebar disekitar wilayah gunung api.
- Batu gamping : merupakan endapan laut yang mengandung karbonat, yang karena proses geologis diangkat ke permukaan. Air tanah disini mengisi
terbatas pada rekahan rongga, maupun saluran pelarutan. Endapan ini tersebar di tempat-tempat yang dahulu berwujud lautan karena proses
geologis, fisik dan kimia. Di beberapa daerah sebaran endapan batuan ini membentuk suatu morfologi khas, yang disebut karst.
2.2.1 Pembagian Air Tanah
1. Air tanah dangkal Air tanah dangkal terjadi karena adanya daya proses peresapan air dari
permukaan tanah. Air tanah dangkal dimanfaatkan untuk sumber air minum melalui sumur-sumur dangkal. Air sumur dangkal ini terdapat pada
kedalaman 15 – 30 meter. Sebagai air minum, air tanah dangkal
mempunyai kualitas yang cukup baik namun kuantitasnya kurang mencukupi karena tergantung musim.
2. Air tanah dalam Air tanah dalam terdapat setelah rapat air yang pertama. Pengambilan air
tanah dalam tidak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor untuk memasukkan pipa kedalamnya sehingga kedalaman
antara 100 –300 meter akan didapat lapisan air. Kualitas air tanah dalam
pada umumnya lebih baik dari air tanah dangkal, karena penyaringannya lebih sempurna.
Universitas Sumatera Utara
3. Mata air Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan
tanah. Mata air berasal dari tanah dalam hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitasnya sama dengan keadaan air dalam Sutrisno, 1987.
2.2.2 Kondisi air tanah
Air tanah merupakan suatu bagian dalam proses sirkulasi alamiah. Jika pemanfaatan air tanah itu memutuskan sistem sirkulasi, yakni jika air yang
dipompa melebihi besarnya pengisian kembali recharge, maka akan terjadi pengurangan volume air tanah yang ada. Berkurangnya volume air tanah itu akan
terlihat dalam bentuk penurunan permukaan air tanah dan tekanan air ini akan mengakibatkan penurunan intensitas pemompaan, jika penurunan ini melampaui
suatu batas tertentu maka fungsi pemompaan akan hilang. Akhirnya sumber air tanah itu menjadi kering. Jadi untuk menghindari pengurangan volume air tanah
yang ada, maka harus dijaga agar besarnya pemompaan itu sesuai dengan pengisian kembali Sasrodarsono dan Takeda,1993.
2.2.3 Aliran air tanah
Aliran air tanah sangat mempengaruhi kondisi daerah pantai, karena aliran ini menjaga keseimbangan antara air laut dan air tanah. Juga diketahui pula bahwa
aliran air tanah pada kondisi geologi tertentu mengubah unsur kimia yang lain menjadi unsur kimia yang komposisinya sama dengan air laut bila semakin dekat
aliran air itu ke pantai. Jadi dapat dikatakan bahwa aliran air tanah juga merupakan sumber salinitas. Disamping itu, aliran air tanah juga merupakan
perantara geologi karena secara terus menerus mempengaruhi kondisi lingkungan dalam tanah Todd, 1974. Menurut pakar geologi ini aliran air tanah tergantung
dari waktu dan ruang dan salah satu dampaknya bahwa aliran air tanah ini membawa dan meningkatkan bermacam kimia yang terkandung dalam air tanah
Universitas Sumatera Utara
2.2.4 Permeabilitas dan Porositas
Keadaan material bawah tanah sangat mempengaruhi aliran dan jumlah air tanah. Jumlah air tanah yang dapat di simpan dalam batuan dasar, sedimen dan tanah
sangat bergantung pada permeabilitas. Permeabilitas merupakan kemampuan batuan atau tanah untuk melewatkan atau meloloskan air. Air tanah mengalir
melewati rongga-rongga yang kecil, semakin kecil rongganya semakin lambat alirannya. Jika rongganya sangat kecil, akan mengakibatkan molekul air akan
tetap tinggal. Kejadian semacam ini terjadi pada lempung. Porositas juga sangat berpengaruh pada aliran dan jumlah air tanah.
Porositas adalah jumlah atau persentase pori atau rongga dalam total volume batuan atau sedimen. Porositas dapat di bagi menjadi dua yaitu porositas primer
dan porositas sekunder. Porositas primer adalah porositas yang ada sewaktu bahan tersebut terbentuk sedangkan porositas sekunder di hasilkan oleh retakan-retakan
dan alur yang terurai. Pori-pori merupakan ciri batuan sedimen klastik dan bahan butiran lainnya. Pori berukuran kapiler dan membawa air yang disebut air pori.
Aliran melalui pori adalah laminer. Kapasitas penyimpanan atau cadangan air suatu bahan ditunjukkan dengan porositas yang merupakan nisbah volume rongga.
Porositas merupakan angka tak berdimensi biasanya diwujudkan dalam bentuk . Umumnya untuk tanah normal mempunyai porositas berkisar antara
25 sampai 75 sedangkan untuk batuan yang terkonsolidasi consolidated rock berkisar antara 0 sampai 10 . Material dengan diameter kecil mempunyai
porositas besar, hal ini dapat dilihat dari diameter butiran material. Menurut Tood 1980, permeabilitas merupakan suatu ukuran kemudahan
aliran melalui suatu media porous. Permeabilitas permaebility adalah kapasitas batuan untuk meloloskan fluida sangat beragam dari viskositas fluida, tekanan
hidrostatik, ukuran bukaan dan terutama adalah tingkat bukaan yang saling terhubungporositas efektif. Jika rongga pori sangat kecil, maka batuan dapat
Universitas Sumatera Utara
mempunyai porositas yang tinggi tetapi permeabilitasnya rendah karena air sukar melewati bukaan yang kecil.
Sedangkan parameter permeabilitas merujuk hanya pada sifat-sifat batuan dan merupakan parameter yang menunjukkan beberapa besar luas area batuan
yang dapat dilalui oleh fluida. Lempung mempunyai kerapatan porositas yang tinggi sehingga tidak dapat meloloskan air, batuan yang mempunyai porositas
antara 5 – 20 adalah batuan yang dapat meloloskan air dan air yang
melewatinya dapat ditampung. Perkiraan rata-rata porositas dan permeabilitas berbagai tipe batuan dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Porositas dan Permeabilitas beberapa tipe batuan
Tipe Batuan Porositas
Permeabilitas mhari
Lempung Pasir
Kerikil Kerikil dan pasir
Batu pasir Batu Kapur
Kwarsit 45
35 25
20 15
5 1
0,0004 41
4100 410
4,1 0,04
0,0004 Sumber : Linsley dan Franzini, 1990
2.3 Akuifer
Kategori