Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo, Dramaga, Bogor
ANALISIS KONDUKTIVITAS HIDROLIK PADA SUMUR
BUATAN DI LEUWIKOPO, DRAMAGA BOGOR
DIMAS TRI KURNIAWAN
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKONOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Konduktivitas
Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo, Dramaga Bogor adalah benar karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa
pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Dimas Tri Kurniawan
NIM F44100072
ABSTRAK
DIMAS TRI KURNIAWAN. Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan
di Leuwikopo, Dramaga Bogor. Dibimbing oleh ROH SANTOSO BUDI
WASPODO.
Permeabilitas tanah memiliki kontribusi yang cukup besar dalam bidang
pertanian, karena nilai permeabilitas tanah menyatakan kemampuan tanah dalam
meloloskan air. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis konduktivitas hidrolik
di lahan Leuwikopo, menganalisis nilai radius influen ketiga sumur di lahan
Leuwikopo, dan menentukan jenis tanah pada lahan Leuwikopo berdasarkan
konduktivitas hidroliknya. Penelitian ini dilakukan dengan studi literatur dan
observasi lapang, kemudian baru ditentukan nilai konduktivitas hidrolik pada lahan
tersebut. Observasi lapang dilakukan dengan memompakan air kedalam sumur di
daerah Leuwikopo selama 6 jam. Nilai radius influen untuk ketiga sumur adalah
35.63 m, 41.65 m, 39.5 m. Nilai konduktivitas untuk ketiga sumur (sumur 1, 2, dan
3) di Leuwikopo berturut-turut adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik, dan
7.57x10-5 m/detik. Nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dibandingkan
dengan kategori permeabilitas tanah dan disimpulkan permeabilitas tanah untuk
lahan Leuwikopo adalah cepat. Tanah dengan konduktivitas hidrolik yang tinggi
memiliki daya menahan air yang rendah, dan juga tidak cocok untuk tanaman tanpa
irigasi.
Kata kunci: konduktivitas hidrolik, Leuwikopo, permeabilitas, sumur buatan
ABSTRACT
DIMAS TRI KURNIAWAN. Analysis of Hydraulic Conductivity of Artificial
Wells in Leuwikopo, Dramaga, Bogor. Supervised by ROH SANTOSO BUDI
WASPODO.
Soil permeability was an important factor in soil characteristics, because soil
permeability value showed soil's ability to pass water. This research aimed to
analyze the hydraulic conductivity in Leuwikopo land, to analyze value of the
radius influent of the three wells in Leuwikopo land, and to determine the type of
soil based on hydraulic conductivity in Leuwikopo. Research was conducted with
literature study and field observation, and calculating the value of hydraulic
conductivity at Leuwikopo. Field observations was conducted by pumping water
into three wells in the Leuwikopo for 6 hours. Radius influent values for well 1 was
35.63 m, well 2 was 41.65 m, and well 3 was 39.5 m. Hydraulic conductivity values
for well 1 was 8.52x10-5 m/sec, well 2 was 7.97x10-5 m/sec, and well 3 was 7.57x105
m/sec. Hydraulic conductivity values then were compared with the soil
permeability categories. The result soil permeability in Leuwikopo was categorized
as fast. Soil with high hydraulic conductivity had low water-holding capacity, and
not suitable for crops without irrigation.
Keywords: hydraulic conductivity, Leuwikopo, permeability, artificial well
ANALISIS KONDUKTIVITAS HIDROLIK PADA SUMUR
BUATAN DI LEUWIKOPO, DRAMAGA BOGOR
DIMAS TRI KURNIAWAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo,
Dramaga, Bogor
Nama
: Dimas Tri Kurnawan
NIM
: F44100072
Disetujui oleh
Dr Ir Roh Santoso Budi Waspodo, M.T.
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof. Dr Ir Budi Indra Setiawan, M.Agr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini ialah perhitungan
konduktivitas hidrolik, dengan judul Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur
Buatan di Leuwikopo, Dramaga Bogor.
Terima kasih diucapkan kepada Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, MT
selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu,
serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Kepada rekan-rekan
Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan IPB angkatan 47/2010 juga diucapkan
terima kasih atas bantuan dan kerjasamanya selama ini.
Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2014
Dimas Tri Kurniawan
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Permeabilitas Tanah
2
Karakteristik Tanah
2
Metode Geolistrik
3
Konduktivitas Hidrolik
4
METODOLOGI PENELITIAN
5
Waktu dan Tempat
5
Alat
5
Metode Analisis
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Keadaan Umum Lahan Leuwikopo
7
Uji Pemompaan Sumur
9
Nilai Konduktivitas Hidrolik dan Permeabilitas Tanah
12
Kondisi Tanah di Lahan Leuwikopo
13
SIMPULAN DAN SARAN
14
Simpulan
14
Saran
14
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
16
RIWAYAT HIDUP
19
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
Klasifikasi permeabilitas tanah
2
Klasifikasi butiran tanah berdasarkan USDA
3
Data pengukuran lapangan
9
Tinggi muka air tanah sebelum dan sesudah dipompa
10
Perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur 3 saat sumur 1 diberi
air
10
6 Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 2 diberi
air
11
7 Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberi
air
13
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Metode geolistrik
4
Tahapan peneilitian
6
Lokasi penelitian
7
Karakteristik tanah di lahan Leuwikopo
8
Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air
10
Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air setelah didapat
persamaan
11
Drawdown sumur 1
11
Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air
12
Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air setelah didapat
persamaan
12
Drawdown sumur 2
12
Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air
13
Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air setelah didapat
persamaan
13
Drawdown sumur 3
14
DAFTAR LAMPIRAN
1 Perhitungan Radius Influen Sumur (r0)
2 Perhitungan Nilai Konduktivitas Hidrolik
3 Nilai Konduktivitas Hidrolik
17
18
19
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kota Bogor merupakan salah satu kota dengan intensitas hujan yang tinggi.
Tingginya intensitas hujan di kota ini, mengakibatkan banyak lahan-lahan di Bogor yang
difungsikan menjadi lahan pertanian, salah satunya adalah di daerah Leuwikopo. Daerah
Leuwikopo sendiri saat ini banyak dimanfaatkan untuk bercocok tanam, misalnya
tanaman pisang, kelapa, dan sebagainya.
Permeabilitas tanah memiliki kontribusi yang cukup besar dalam bidang pertanian.
Hal ini disebabkan oleh sifat permeabiltas tanah yang berperan dalam penyimpanan
kandungan udara dan air dalam tanah. Definisi dari permeabilitas sendiri adalah kualitas
tanah untuk meloloskan air atau udara yang diukur berdasarkan besarnya aliran melalui
satuan tanah yang telah dijenuhi terlebih dahulu per satuan waktu tertentu (Susanto 1994).
Faktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas ada bermacam-macam, meliputi:
a. Tekstur tanah. Tekstur tanah sangat mempengaruhi permeabilitas tanah
dikarenakan permeabilitas sendiri melewati tekstur tanah. Tanah yang bertekstur
pasir tentunya akan mudah melewatkan air
b. Struktur tanah. Struktur tanah sangat mempengaruhi permeabilitas. Semakin
banyak ruang antar struktur, maka semakin cepat juga permeabilitas dalam tanah
tersebut. Tanah yang memiliki struktur lempung akan sulit ditembus oleh air
daripada tanah yang berstruktur remah
c. Porositas tanah. Porositas atau ruang pori adalah rongga antar tanah yang biasanya
diisi air atau udara. Pori sangat menentukan sekali dalam permeabilitas tanah,
Semakin besar pori dalam tanah tersebut, maka semakin cepat pula permeabilitas
tanah tersebut.
d. Gravitasi. Gaya gravitasi atau gaya tarik bumi juga sangat menentukan
permeabilitas tanah, karena permeabilitas adalah gaya yang masuk ke tanah
menurut gaya gravitasi.
Perumusan Masalah
Permeabilitas tanah merupakan salah satu faktor yang berperan besar dalam hal
pertanian. Peningkatan nilai konduktivitas hidrolik pada suatu tempat menyebabkan
semakin besar pula nilai permeabilitas tanahnya. Oleh karena itulah pada penelitian ini
permasalahan yang dibahas adalah:
1. Seberapa besar nilai konduktivitas hidrolik di salah satu lahan Leuwikopo
2. Bagaimana korelasi antara nilai konduktivitas tanah dengan permeablitas dan jenis
tanah di salah satu lahan Leuwikopo.
Tujuan Penelitian
1.
2.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
Menentukan konduktivitas hidrolik di lahan Leuwikopo
Menentukan radius influen ketiga sumur di lahan Leuwikopo
2
3.
Menentukan jenis tanah pada lahan Leuwikopo berdasarkan konduktivitas
hidroliknya
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat bagi pengelola lahan Leuwikopo
sebagai perencanaan dalam pemilihan tanaman yang sesuai untuk lahan tersebut. Selain
itu juga dapat diketahui permeabilitas dan jenis tanah di lahan Leuwikopo.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini adalah perhitungan konduktivitas hidrolik
sehingga didapat nilai permeabilitas, jenis batuan, dan karakteristik dari lahan Leuwikopo
TINJAUAN PUSTAKA
Permeabilitas Tanah
Permeabilitas adalah tanah yang dapat menunjukkan kemampuan tanah meloloskan
air. Rohmat (2009) mengemukakan bahwa permeabilitas tanah adalah suatu kesatuan
yang meliputi infiltrasi tanah dan bermanfaat sebagai permudahan dalam pengolahan
tanah. Tanah dengan permeabilitas tinggi dapat menaikkan laju infiltrasi sehingga
menurunkan laju air larian. Menurut Suharta (2008), permeabilitas memiliki lapisan atas
dan lapisan bawah. Lapisan atas berkisar antara lambat sampai agak cepat (0.20 – 9.46
cm/jam), sedangkan di lapisan bawah tergolong agak lambat sampai sedang (1.10 -3.62
cm/jam). Permeabilitas tanah di lapisan bawah lebih lambat dari pada di lapisan atas
dikarenakan oleh beberapa faktor, seperti pengaruh pengolahan tanah, dan perakaran
tanaman. Menurut Arsyad (2010), permeabilitas tanah diklasifikasikan menjadi beberapa
kelompok, seperti dijelaskan pada Tabel 1.
Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah
Notasi
P1
P2
P3
P4
P5
Kategori
Lambat
Agak lambat
Sedang
Agak cepat
Cepat
Permeabilitas (cm/jam)
< 0.5
0.5 - 2.0
2.0 - 6.25
6.25 - 12.5
> 12.5
Karakteristik Tanah
Pengertian dari tekstur tanah adalah banyaknya tiap-tiap bagian tanah menurut
ukuran partikel-partikelnya dan ditentukan oleh besarnya butiran tanah. Badan
3
Pertanahan Nasional mendefinisikan bahwa tekstur tanah adalah keadaan tingkat
kehalusan tanah yang terjadi karena terdapatnya perbedaan komposisi kandungan fraksi
pasir, debu dan liat yang terkandung pada tanah. Dari ketiga jenis fraksi tersebut partikel
pasir mempunyai ukuran diameter paling besar yaitu 0.05 - 2 mm, debu dengan ukuran
0.002 – 0.05 mm dan liat dengan ukuran < 0.002 mm.
Butiran pasir merupakan penyusun yang dominan pada suatu tanah, pada kasus lain
liat merupakan penyusun tanah yang terbesar. Sebaliknya pada tempat lain, kandungan
pasir, liat dan lempung terdapat sama banyaknya. Ukuran butiran pasir adalah 20 mµ - 2
mm, lempung berukuran 2 mµ - 20 mµ, dan liat berukuran kurang dari 2 mµ. Sesuai
dengan klasifikasi USDA (The United States Department of Agriculture) butiran atau
partikel tanah dikelompokkan seperti dalam Tabel 2.
Tabel 2. Klasifikasi butiran tanah berdasarkan USDA
Diameter (mm)
(klasifikasi USDA)
Fraksi tanah
Liat (Clay)
< 0.002
Debu (Silt)
0.002-0.05
Pasir sangat halus (Very fine sand)
0.05-0.10
Pasir halus (fine sand)
0.10-0.25
Pasir sedang (medium sand)
0.25-0.50
Pasir kasar (Coarse sand)
0.50-1.00
Pasir sangat kasar (Very coarse sand)
1.00-2.00
Berdasarkan Unified System (Braja 1988), klasifikasi tanah juga dikelompokkan
menjadi 2 yaitu:
1. Tanah butir kasar (coarse-grained-soil) yaitu tanah kerikil dan pasir dimana
kurang dari 50% berat total. Contoh dari tanah jenis ini adalah kerikil, pasir, tanah
berkerikil, dan tanah berpasir..
2. Tanah berbutir halus (fine-grained-soil) yaitu tanah dimana lebih dari 50 % berat
total. Contoh dari tanah jenis ini seperti tanah lempung, tanah gambut, tanah lanau,
dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi
Metode Geolistrik
Pemanfaatan air tanah sebagai sumber pasokan air bersih untuk berbagai keperluan
di daerah lepasan air tanah (discharge area) memperlihatkan kecenderungan yang terus
meningkat ke beberapa waktu. Akibat yang sering ditimbulkan dengan adanya
pemompaan yang berlebihan antara lain terjadinya penurunan muka air tanah,
berkurangnya cadangan air tanah, perubahan arah aliran air tanah, penurunan daya
dukung tanah, kekeringan pada sumur-sumur penduduk disekitar pemompaan, intrusi air
laut ke arah daratan dan lain-lain (Hendrayana, 1994)
Penyelidikan air tanah biasa dilakukan untuk memperkirakan tempat terjadinya air
tanah, kedalaman antara muka pembentukan (kerikil, pasir, dan lain-lain), serta ciri-ciri
fisik air tanah (suhu, kerapatan, dll). Penyelidikan air tanah dapat dilakukan dari
permukaan tanah maupun dari bawah permukaan tanah (Seyhan, 1990). Penyelidikan air
tanah yang biasa dilakukan dari permukaan tanah adalah dengan menggunakan metode
Geolistrik. Metode geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari
4
sifat aliran listrik di dalam bumi dan untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan
batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC (direct
current) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Metode ini lebih efektif jika
digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, contohnya penentuan kedalaman
batuan dasar, pencarian reservoir air, dan juga digunakan dalam eksplorasi geothermal.
Metode geolistrik ini memiliki banyak manfaat dalam penggunaannya. Metode
geolistrik (Gambar 1) dapat digunakan untuk mendeteksi adanya lapisan tambang yang
mempunyai kontras resistivitas dengan lapisan batuan pada bagian atas dan bawahnya.
Metode ini juga dapat digunakan untuk mengetahui perkiraan kedalaman untuk pondasi
bangunan.
Manfaat lain dari metode geolistrik ini adalah dapat digunakan untuk pendugaan
adanya panas bumi (geotermal) di bawah permukaan. Hanya saja metode ini merupakan
salah satu metode bantu dari metode geofisika yang lain untuk mengetahui secara pasti
keberadaan sumber panas bumi di bawah permukaan.
Gambar 1. Metode Geolistrik (Flathe dan Leibold 1967)
Konduktivitas Hidrolik
Konduktivitas hidrolik merupakan suatu nilai konstanta laju aliran cairan melalui
penampang unit massa berpori di bawah unit hidrolik gradien pada suhu tertentu. Menurut
konduktivitas hidrolik adalah pergerakan air kedalam akuifer melalui peresapan.
Konduktivitas hidrolik sendiri dapat ditentukan dengan membagi transmissivitas akuifer
dengan ketebalan akuifer. Definisi dari transmissivitas adalah kemampuan akuifer untuk
membawa air secara kuantitatif.
Shan (2013) mengemukakan bahwa ada beberapa hal yang diperhatikan dalam
pengukuran konduktivitas hidrolik, diantaranya adalah:
a. Hidrolik konduktivitas dari tanah/batuan sangatlah bervariasi terutama pada
komposisi batuan/tanah yang memiliki rentang rongga besar
b. Batuan/tanah baik yang memiliki konduktivitas sangat tinggi ataupun sangat
rendah sulit untuk diperhitungkan dalam pengukuran.
5
c. Batuan/tanah yang homogen memiliki pengaruh yang besar terhadap
konduktivitas hidrolik daripada batuan/tanah yang bersifat heterogen
Konduktivitas hidrolik tidak selamanya tetap, dikarenakan dalam berbagai proses
(kimia, fisika dan biologi) konduktivitas hidrolik dapat berubah karena faktor masuk dan
mengalirnya air dalam tanah. Semakin besar nilai konduktivitas hidrolik dari suatu tempat,
maka semakin besar pula nilai permeabilitas tempat tersebut sehingga daya kelolosan air
dari tempat tersebut pun semakin besar. Satuan untuk konduktivitas hidrolik sendiri
adalah m/hari.
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian tentang analisis konduktivitas hidrolik pada sumur buatan dilakukan
selama tiga bulan yaitu bulan Maret - Mei 2014. Pengamatan dan pengambilan data
dilakukan pada satu petakan lahan di Leuwikopo, Dramaga Bogor.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Pompa Air
2. Selang Inlet
3. Selang Outlet
4. Meteran
5. Sambungan Klep
6. Alat Tulis
7. Kalkulator
8. Seperangkat komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunak Microsoft Office
Metode Analisis
Data yang digunakan dalam penelitian ini secara umum terbagi menjadi tiga, yaitu
studi literatur, studi lapangan, dan pengolahan data. Studi literatur dilakukan untuk
memperoleh pengetahuan dan referensi berupa metode maupun data sekunder yang
dibutuhkan dalam kegiatan studi lapangan dan analisis data. Literatur yang digunakan
dalam studi ini antara lain buku, buku manual, skripsi, dan jurnal ilmiah. Studi lapangan
dilakukan untuk memperoleh data primer pada lokasi penelitian. Pengolahan data
dilakukan untuk mengolah data primer dan sekunder untuk menentukan nilai
konduktivitas hidrolik.
Pada proses pengolahan data, data yang didapat dari pengukuran lapangan dianalisa
dan kemudian dihitung nilai konduktivitas hidroliknya. Adapun persamaan yang dipakai
dalam mencari nilai konduktivitas hidrolik adalah dengan menggunakan metode surging
sebagai berikut.
6
Q=
dimana:
Q
K
ro
rw
h2w
h20
2 − ℎ2
�� ℎ�
0
ln �� /��
(1)
= Debit pompa yang keluar (m3/detik)
= Konduktivitas Hidrolik (m/detik)
= Radius gradien pengaruh sumur (m)
= Jari-jari sumur (m)
= Tinggi air muka tanah dari dasar akuifer setelah pengisian (m)
= Tinggi air muka tanah dari dasar akuifer sebelum pengisian (m)
Persamaan (1) merupakan persamaan untuk menghitung konduktivitas hidrolik pada
akuifer bebas. Nilai konduktivitas yang telah dicari kemudian dibandingkan dengan
pengelompokkan jenis permeabilitas, kemudian dibandingkan juga dengan jenis material
penyusun tanah. Terakhir adalah menyesuaikan jenis-jenis tanaman yang cocok ditanam
untuk jenis permeabilitas dan juga jenis material penyusun tanah di lahan tersebut. Pada
Gambar 2 dijelaskan tahapan-tahapan yang dilakukan.
Mulai
Uji Geolistrik
Pengukuran
Uji Pompa
Konduktivitas
Hidrolik
Penentuan
Karakteristik Akuifer
Selesai
Gambar 2. Tahapan Penelitian
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keadaan Umum Lahan Leuwikopo
Lahan Leuwikopo merupakan lahan milik Institut Pertanian Bogor yang digunakan
sebagai lahan percobaan pertanian. Lahan Leuwikopo sendiri memiliki koordinat
6°33'48" lintang utara dan 106°43'25" bujur timur dan memiliki luas sekitar 5 ha. Lokasi
dari lahan Leuwikopo dapat dilihat pada Gambar 3.
Lahan Leuwikopo terdiri dari beberapa laboratorium penelitian dan juga lahan
percobaan pertanian. Laboratorium penelitian Leuwikopo sendiri sering disebut sebagai
laboratorium Siswadhi Supardjo. Laboratorium yang berada di Leuwikopo diantaranya
adalah Laboratorium Alat dan Mesin Perikanan, Bengkel Metanium, Laboratorium
Energi Terbarukan, Galeri Inovasi dan Teknologi, serta Laboratorium Green House.
Lahan percobaan pertanian di Leuwikopo sudah banyak ditanami beberapa tanaman,
diantaranya adalah tanaman jarak, tanaman kedelai, jagung, kacang tanah, kopi, cabe,
gingseng, pepaya, dan sebagainya.
Gambar 3. Lokasi penelitian
Sumber : Citra Satelit Google Earth (10 Mei 2014)
Lahan Leuwikopo yang dijadikan penelitian adalah salah satu lahan percobaan milik
IPB yang berlokasi tepat di depan pintu masuk utama IPB. Lahan Leuwikopo yang
dijadikan penelitian sudah difungsikan untuk lahan pertanian. Tanaman-tanaman yang
sudah dibudidayakan disana yaitu tanaman pisang, dan tanaman bambu.
Lahan di Leuwikopo terlebih dahulu diteliti karakteristik dan jenis tanahnya.
Menurut Soinien (1985), penelitian air tanah dapat dapat dilakukan di permukaan atau di
bawah permukaan dengan menggunakan metode geolistrik. Metode ini merupakan salah
satu cabang ilmu geofisika yang mempelajari bumi dan lingkungannya berdasarkan sifatsifat kelistrikan batuan. Sifat-sifat ini meliputi tahanan jenis, konduktivitas, konstanta
dielektrik, dan kemampuan menimbulkan potensial listrik (Dobrin 1976). Setelah
dilakukan uji geolistrik, kemudian ditentukan jenis tanah tempat ketiga sumur buatan
8
tersebut. Dikarenakan ketiga sumur terletak pada kedalaman 5, 7, dan 7 meter, maka dapat
diketahui ketiga sumur tersebut berada pada tanah pasir dan berada di atas lapisan kedap
air, yaitu tanah lempung. Disimpulkan bahwa ketiga sumur tersebut berada pada akuifer
bebas. Akuifer bebas sendiri merupakan akuifer yang terletak diatas lapisan kedap air,
dalam hal ini adalah tanah lempung. Hasil pengujian dari metode geolistrik di lahan
Leuwikopo disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Karakteristik tanah di lahan Leuwikopo
Uji Pemompaan Sumur
Ketiga sumur di Leuwikopo kemudian dipompakan dengan menggunakan pompa air
selama 6 jam. Debit air yang dipompakan konstan sehingga tidak terjadi fluktuasi dan
penerimaan air pada ketiga sumur tidak berubah-ubah. Sebelum dilakukan pemompaan,
9
terlebih dahulu diukur tinggi muka air dari ketiga sumur tersebut, jari-jari sumur, jarak
antar sumur, dan kedalaman sumurnya. Tinggi muka air tanah kemudian diukur kembali
nilainya setelah pemompaan selama 6 jam. Pada Tabel 3 disajikan data-data yang diambil
saat penelitian di lapangan
Tabel 3. Data pengukuran lapangan
Sumur 1
Satuan
h awal
m
h akhir
m
3
Debit
m /detik
Jari-jari sumur
m
Nilai
1.36
1.28
5.95 x 10-5
2.5
Kedalaman sumur
m
5
ro
Sumur 2
h awal
h akhir
Debit
Jari-jari sumur
m
35.63
m
m
3
m /detik
m
1.33
1.27
6.117x10-5
2.5
Kedalaman sumur
m
7
ro
Sumur 3
h awal
h akhir
Debit
Jari-jari sumur
m
41.65
m
m
3
m /detik
m
1.81
1.74
6.302x10-5
2.5
Kedalaman sumur
m
7
ro
m
39.50
Tinggi muka air tanah merupakan salah satu parameter yang diukur dalam penelitian
ini. Definisi air tanah sendiri adalah air yang berada pada lapisan di bawah permukaan
tanah. Tinggi muka air tanah di setiap tempat berbeda-beda dikarenakan tinggi muka air
tanah dipengaruhi oleh tebal atau tipisnya lapisan permukaan di atasnya dan kedudukan
lapisan air tersebut.
Air tanah merupakan komponen dari suatu daur hidrologi. Sumber airtanah berasal
dari air yang ada di permukaan tanah (air hujan, air danau, sungai, dan sebagainya). Air
hujan sendiri merupakan sumber air yang dapat dipakai untuk keperluan makhluk hidup.
Air hujan yang jatuh ke bumi dalam siklus hidrologi secara alamiah sebagian besar akan
masuk ke perut bumi dan sebagian lagi akan menjadi aliran permukaan atau limpasan
yang sebagian besar masuk ke sungai dan akhirnya menuju ke laut (Saleh 2011)
Pada Tabel 4 disajikan tinggi muka air tanah pada ketiga sumur, baik sebelum
maupun sesudah dipompakan air. Pada tabel 4 terlihat adanya perbedaan tinggi muka air
10
tanah di sumur 1, sumur 2, dan sumur 3, baik sebelum maupun sesudah pemompaan.
Sumur 1 memiliki tinggi muka air paling besar disusul sumur 2 dan sumur 3 karena sumur
1 merupakan sumur yang paling dekat dengan sumber air. Tinggi muka air ketiga sumur
juga bertambah setelah dipompakan air selama 6 jam dalam debit yang konstan. Rata-rata
penambahan tinggi muka air tanah dari sebelum ke sesudah dipompa adalah 6.7 cm.
Tabel 4 . Tinggi muka air tanah sebelum dan sesudah dipompa
Tinggi muka air (m)
Perlakuan
Sumur 1
Sumur 2
Sebelum pemompaan
1.36
1.33
Sesudah pemompaan
1.28
1.27
Sumur 3
1.81
1.74
Radius influen sumur (ro) adalah jarak radius dari pengaruh resapan air kedalam
tanah. Nilai radius influen didapat dari perhitungan tinggi muka air tanah berdasarkan
pengukuran. Saat sumur 1 dipompakan air, maka sumur 2 dan sumur 3 mendapat
pengaruh penambahan tinggi muka air.
Pada saat sumur 1 diberikan air, terjadi penambahan tinggi muka air pada sumur 2
dan sumur 3. Pada Tabel 5 disajikan perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur
3 saat sumur 1 dipompakan air.
Tabel 5 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur 3 saat sumur 1 diberi air
Tinggi muka air (m)
Tinggi muka air
Sumur 1
Sumur 2
Sumur 3
Tinggi muka air sebelum sumur
1.36
1.55
2.14
1 dipompa
Tinggi muka air sesudah sumur
1.28
1.51
1.99
1 dipompa
Nilai radius influen pada sumur 1 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih
dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 1 dipompa sesuai
Gambar 5
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 5. Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air
Langkah kedua, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang didapat
adalah y = 0.355 x + 0.8833 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x adalah
jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 1 kemudian dihitung
(Lampiran 1) dan didapat sebesar 35.63 m
11
2.5
2
1.5
y = 0.355x + 0.8833
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 6. Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air setelah didapat persamaan
Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 1,
dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang
telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan
gambar drawdown dari sumur 1.
Q = 5.95 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa =1.36 m
water level = 4.5 m
r0 = 35.63 m
Gambar 7. Drawdown sumur 1
Kemudian dilanjutkan dengan pemberian air pada sumur 2. Penambahan tinggi muka
air terjadi pada sumur 1 dan sumur 3. Pada Tabel 5 disajikan perubahan tinggi muka air
pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 1 dipompakan air.
Tabel 6 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 2 diberi air
Tinggi muka air (m)
Tinggi muka air
Sumur 1
Sumur 2
Sumur 3
Tinggi muka air sebelum sumur
1.16
1.33
1.79
1 dipompa
Tinggi muka air sesudah sumur
1.09
1.27
1.72
1 dipompa
12
Nilai radius influen pada sumur 2 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih
dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 2 dipompa sesuai
Gambar 5
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 8. Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air
Langkah berikutnya, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang
didapat adalah y = 0.315 x + 0.73 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x
adalah jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 2 kemudian dihitung
(Lampiran 1) dan didapat sebesar 41.65 m
2.5
2
1.5
y = 0.315x + 0.73
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 9. Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air setelah didapat persamaan
Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 2,
dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang
telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan
gambar drawdown dari sumur 2.
Q = 6.117 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa = 1.33 m
water level = 4.5 m
r0 = 41.65 m
Gambar 10. Drawdown sumur 2
13
Terakhir, pengukuran dilakukan pada sumur 3. Terjadi penambahan tinggi muka air
pada sumur 1 dan sumur 2 pada saat sumur 3 diberikan air. Pada Tabel 5 disajikan
perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberikan air.
Tabel 7 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberi air
Tinggi muka air (m)
Tinggi muka air
Sumur 1
Sumur 2
Sumur 3
Tinggi muka air sebelum sumur
1.14
1.37
1.81
1 dipompa
Tinggi muka air sesudah sumur
1.07
1.34
1.74
1 dipompa
Nilai radius influen pada sumur 3 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih
dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 3 diberi air sesuai
Gambar 5
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 11. Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air
Langkah kedua, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang didapat
adalah y = 0.355 x + 0.7133 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x adalah
jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 3 kemudian dihitung
(Lampiran 1) dan didapat sebesar 39.50 m
2.5
2
1.5
1
y = 0.335x + 0.7133
0.5
0
1
2
3
Gambar 12.Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air setelah didapat persamaan
Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 3,
dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang
14
telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan
gambar drawdown dari sumur 1.
Q = 6.302 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa = 1.81 m
water level = 4.5 m
r0 = 39.5 m
Gambar 13. Drawdown sumur 3
Nilai Konduktivitas Hidrolik dan Permeabilitas Tanah
Penentuan nilai konduktivitas hidrolik dapat dicari dengan menggunakan
perhitungan sumur buatan pada akuifer bebas. Penentuan nilai konduktivitas hidrolik
sendiri memiliki beberapa cara, tetapi dalam penelitian ini digunakan metode surging.
Akuifer bebas sendiri adalah akuifer yang terletak di atas lapisan kedap air, dalam hal ini
adalah tanah lempung. Akuifer ini sering disebut juga dengan unconfined aquifer. Akuifer
bebas terbentuk ketika tinggi muka air tanah (water table) menjadi batas atas zona tanah
jenuh. Tinggi muka air tanah berfluktuasi tergantung pada jumlah dan kecepatan air hujan
yang masuk ke dalam tanah, pengambilan air tanah dan permeabilitas tanah. Nilai
konduktivitas hidrolik dicari dengan menggunakan persamaan (1).
Dari hasil perhitungan (Lampiran 2) didapat nilai konduktivitas hidrolik berturutturut untuk sumur 1, sumur 2, dan sumur 3 adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik,
dan 7.57x10-5 m/detik. Ketiga nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian
dikonversikan satuannya menjadi cm/jam dan diperoleh nilai konduktivitas hidrolik
untuk sumur 1 adalah 30.7 cm/jam, untuk sumur 2 adalah 28.6 cm/jam, dan sumur 3
adalah 27.2 cm/jam. Nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dibandingkan dengan
nilai permeabilitas tanah pada Tabel 1.
Berdasarkan Tabel 1 permeabilitas tanah di lahan Leuwikopo termasuk dalam kategori
cepat karena rata-rata laju permeabilitas lebih dari 12.5 cm/jam. Permeabilitas yang cepat
mengindikasikan bahwa lahan didominasi oleh fraksi pasir yang akan menyebabkan
sedikitnya pori-pori makro, sehingga air dan udara mudah keluar masuk tanah, dan hanya
sedikit air yang tertahan. Sebagian besar pori terisi oleh udara sehingga proses kehilangan
airnya sangat cepat (Hanafiah 2007)
15
Kondisi Tanah di Lahan Leuwikopo
Setelah dikonversikan satuannya ketiga nilai konduktivitas hidrolik tersebut dapat
digunakan untuk menganalisis material-material yang menyusun lahan tersebut. Setelah
nilai konduktivitas hidrolik dikonversikan menjadi m/hari maka diperoleh untuk sumur 1
nilainya sebesar 7.36 m/hari, untuk sumut 2 sebesar 6.88 m/hari, dan sumur 3 sebesar
6.54 m/hari. Ketiga niai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dirata-ratakan dan
didapat nilai sebesar 6.9 m/hari. Berdasarkan klasifikasi nilai konduktivitas hidrolik
(Lampiran 3) menurut Todd (1995), material batuan yang tersusun di Leuwikopo adalah
campuran dari batuan pasir berpori sedang, batu gamping, dan juga pasir halus. Material
lahan Leuwikopo disimpulkan campuran karena jenis tanah di suatu tempat tidak
mungkin tersusun dari satu jenis material saja dan bersifat heterogen.
Permeabilitas tanah untuk lahan Leuwikopo berdasarkan Tabel 1 tergolong cepat.
Permeabillitas yang cepat dapat dicirikan dengan daya menahan air yang rendah,
memiliki porositas air yang besar, dan juga memiliki daya meloloskan air kedalam tanah
yang besar pula. Contoh dari tanah yang tergolong peremeabilitas cepat adalah pasir.
Tanah yang memiliki permeabilitas yang cepat dapat diketahui di lapangan dengan
ciri-ciri tanah berwarna homogen tanpa bercak atau karatan besi dan alumunium, serta
warna abu-abu. Tanah demikian tidak cocok untuk tanaman tanpa irigasi. Definisi dari
tanaman irigasi sendiri adalah tanaman yang harus diairi melalui irigasi. Perencanaan
irigasi disusun terutama berdasarkan kondisi meteorologi di daerah bersangkutan dan
kadar air yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman. Irigasi dimaksudkan untuk
memberikan suplai air kepada tanaman dalam jumlah, ruang, waktu, dan mutu yang tepat.
Pencapaian tujuan tersebut dapat dicapai melalui berbagai teknik pemberian irigasi.
Rancangan pemakaian berbagai teknik tersebut disesuaikan dengan karakteristik tanaman
dan kondisi setempat.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Nilai konduktivitas dari ketiga sumur di Leuwikopo, Dramaga Bogor berturut-turut
dari sumur 1 hingga 3 adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik, dan 7.57x10-5 m/detik.
Nilai radius influen dari ketiga sumur di Leuwikopo setelah digambarkan drawdown
adalah 35.63 m, 41.65 m, dan 39.5 m. Karakteristik lahan Leuwikopo dapat diketahui
dengan menggunakan metode geolistrik dan diketahui merupakan campuran dari tanah
penutup, pasir, dan sedikit pasir lempungan. Permeabilitas tanah di Lahan Leuwikopo
tergolong cepat karena laju permeabilitas melebihi 12.5 cm/jam, dan jenis tanah lahan di
Leuwikopo memiliki material campuran dari batuan pasir berpori sedang, batu gamping,
dan juga pasir halus. Tanaman yang cocok untuk lahan Leuwikopo adalah tanaman yang
harus diberi air karena tanah disana memiliki kelolosan air yang besar.
Saran
Nilai konduktivitas hidrolik yang didapat dari lahan Leuwikopo dapat dijadikan
referensi untuk penelitan lebih lanjut di lahan tersebut yang berkaitan dengan
16
konduktivitas hidrolik. Selain itu juga dapat menjadi referensi untuk pengelola lahan
Leuwikopo jenis tanaman yang cocok dan sesuai ditanam di lahan tersebut
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Edisi Revisi (ID). Bogor : IPB Press.
Braja. 1988. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1. Jakarta: Erlangga,
Dobrin, M.B. 1976. Introduction to Geophysical Prospecting. Singapore : McGraw-Hill
Hanafiah, A K. 2007. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Jakarta : PT. Grafindo Persada.
Hendayana, H. 1994. Metode Resistivity Untuk Eksplorasi Air Tanah. Yogyakarta :
Gadjah Mada University Press
Shan. 2013. Hydraulic Conductivity Tests for Soils. Hsinchu : Dept. of Civil Engineering
National Chiao Tung University.
Jamulya. 1993. Pengantar Geografi Tanah. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press
Rohmat, D. 2009. Tipikal Kuantitas infiltrasi Menurut karakteristik lahan. Forum
Geografi, Volume 23 No 1 : 41-56
Saleh C. 2011. Kajian Penanggulangan Limpasan Permukaan dengan Menggunakan
Sumur Resapan (Studi Kasus di Daerah Perumnas Made Kabupaten Lamongan).
Media Teknik Sipil, Volume 9, No. 2 : 116-12
Seyhan, E. 1990. Dasar-Dasar Hidrologi. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Soinien, H. 1985. The Behavior Of The Apparent Resistivity Phase Spectrum In The Case
Of Two Polarizable Media. J. Geophysics 50 : 810-819
Suharta, N. 2008. Susunan mineral dan sifat fisiko-kimia tanah bervegetasi hutan dari
batuan sedimen masam di Provinsi Riau. Jurnal Tanah dan Iklim 28: 1−14.
Susanto. 1994. Sifat dan Ciri Tanah. Jakarta : Akademik Pressindo
Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Yogyakarta : Andi
Todd, DK. 1995. Groundwater Hydrology. Third Edition. Singapore : Wiley & Sons.
USDA. 2010. Keys to Soil Taxonomy. Eleventh edition. New York : NRCS.
17
Lampiran 1. Perhitungan Radius Influen Sumur (r0)
Sumur 1
y = 0.355 x + 0.8833
4.5 = 0.355 x + 0.8833
x = 10.18
dimana x = 3.5 m
ro = 10.18 x
ro = 10.18 (3.5)
ro = 35.63 m
Sumur 2
y = 0.315 x + 0.73
4.5 = 0.315 x + 0.73
x = 11.9
dimana x = 3.5 m
ro = 11.9 x
ro = 11.9 (3.5)
ro = 41.65 m
Sumur 3
y = 0.335 x + 0.7133
4.5 = 0.335 x + 0.7133
x = 11.3
dimana x = 3.5 m
ro = 11.3 x
ro = 11.3 (35)
ro = 39.5 m
18
Lampiran 2. Perhitungan Nilai Konduktivitas Hidrolik
Sumur 1
2
�� ℎ�
− ℎ02
�ℎ =
ln �� /��
.
.
−5
x
x
−5
K=
� .
=
.
=
.
�
.
.
ln
−5
�
x
.
x
−5
−5
K=
=
=
.
� .
.
�
.
ln
−5
.
x
x
−5
−5
=
K=
=
.
.
� .
.
�
�
−5
.
�
.
2
.
.
2
−
/ .
.
2
.
2
m/detik
Sumur 3
2
�� ℎ�
− ℎ02
�ℎ =
ln �� /��
.
−
/ .
m/detik
Sumur 2
2
�� ℎ�
− ℎ02
�ℎ =
ln �� /��
.
2
ln
.
2
−
. / .
m/detik
19
Lampiran 3. Nilai Konduktivitas Hidrolik
Fraksi Tanah
Hydraulic Conductvity (m/day)
Jenis
Kerikil kasar
Kerikil sedang
Kerikil halus
Pasir kasar
Pasir sedang
Pasir halus
Lumpur (endapan)
Lempung
Batu pasir pori-pori halus
Batu pasir pori-pori sedang
Batu gamping
Batu tulis
Dolomit
Urugan tanah dominan pasir
150
270
450
45
12
2.5
0.08
0.0002
0.2
3.1
0.94
0.2
0.001
0.49
R
R
R
R
R
R
H
H
V
V
V
V
V
R
*H merupakan konduktivitas hidrolik horizontal, R merupakan repacked sample, V
merupakan konduktivitas hidrolik vertikal.
Sumber = Todd (1995)
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis merupakan anak ke tiga dari tiga bersaudara yang dilahirkan di Pekalongan
pada tanggal 26 Juli 1992 dari pasangan Bapak Sri Widodo dan Ibu Siti Aminah. Penulis
memulai pendidikan tingkat menengah di SMP Negeri 1 Pekalongan pada tahun 2004
dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan di
SMA Negeri 1 Pekalongan dan lulus pada tahun 2010. Penulis diterima sebagai
mahasiswa di Institut Pertanian Bogor pada tahun 2010 melalui jalur SNMPTN tertulis,
pada program Pendidikan Sarjana, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan , Fakultas
Teknologi Pertanian. Pendidikan sarjana diselesaikan pada tahun 2014.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif terlibat dalam berbagai organisasi
kemahasiswaan seperti Organisasi Mahasiswa Daerah, dan Himpunan Profesi Mahasiswa
Teknik Sipil dan Lingkungan (HIMATESIL)
.
BUATAN DI LEUWIKOPO, DRAMAGA BOGOR
DIMAS TRI KURNIAWAN
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKONOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Konduktivitas
Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo, Dramaga Bogor adalah benar karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa
pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Dimas Tri Kurniawan
NIM F44100072
ABSTRAK
DIMAS TRI KURNIAWAN. Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan
di Leuwikopo, Dramaga Bogor. Dibimbing oleh ROH SANTOSO BUDI
WASPODO.
Permeabilitas tanah memiliki kontribusi yang cukup besar dalam bidang
pertanian, karena nilai permeabilitas tanah menyatakan kemampuan tanah dalam
meloloskan air. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis konduktivitas hidrolik
di lahan Leuwikopo, menganalisis nilai radius influen ketiga sumur di lahan
Leuwikopo, dan menentukan jenis tanah pada lahan Leuwikopo berdasarkan
konduktivitas hidroliknya. Penelitian ini dilakukan dengan studi literatur dan
observasi lapang, kemudian baru ditentukan nilai konduktivitas hidrolik pada lahan
tersebut. Observasi lapang dilakukan dengan memompakan air kedalam sumur di
daerah Leuwikopo selama 6 jam. Nilai radius influen untuk ketiga sumur adalah
35.63 m, 41.65 m, 39.5 m. Nilai konduktivitas untuk ketiga sumur (sumur 1, 2, dan
3) di Leuwikopo berturut-turut adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik, dan
7.57x10-5 m/detik. Nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dibandingkan
dengan kategori permeabilitas tanah dan disimpulkan permeabilitas tanah untuk
lahan Leuwikopo adalah cepat. Tanah dengan konduktivitas hidrolik yang tinggi
memiliki daya menahan air yang rendah, dan juga tidak cocok untuk tanaman tanpa
irigasi.
Kata kunci: konduktivitas hidrolik, Leuwikopo, permeabilitas, sumur buatan
ABSTRACT
DIMAS TRI KURNIAWAN. Analysis of Hydraulic Conductivity of Artificial
Wells in Leuwikopo, Dramaga, Bogor. Supervised by ROH SANTOSO BUDI
WASPODO.
Soil permeability was an important factor in soil characteristics, because soil
permeability value showed soil's ability to pass water. This research aimed to
analyze the hydraulic conductivity in Leuwikopo land, to analyze value of the
radius influent of the three wells in Leuwikopo land, and to determine the type of
soil based on hydraulic conductivity in Leuwikopo. Research was conducted with
literature study and field observation, and calculating the value of hydraulic
conductivity at Leuwikopo. Field observations was conducted by pumping water
into three wells in the Leuwikopo for 6 hours. Radius influent values for well 1 was
35.63 m, well 2 was 41.65 m, and well 3 was 39.5 m. Hydraulic conductivity values
for well 1 was 8.52x10-5 m/sec, well 2 was 7.97x10-5 m/sec, and well 3 was 7.57x105
m/sec. Hydraulic conductivity values then were compared with the soil
permeability categories. The result soil permeability in Leuwikopo was categorized
as fast. Soil with high hydraulic conductivity had low water-holding capacity, and
not suitable for crops without irrigation.
Keywords: hydraulic conductivity, Leuwikopo, permeability, artificial well
ANALISIS KONDUKTIVITAS HIDROLIK PADA SUMUR
BUATAN DI LEUWIKOPO, DRAMAGA BOGOR
DIMAS TRI KURNIAWAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur Buatan di Leuwikopo,
Dramaga, Bogor
Nama
: Dimas Tri Kurnawan
NIM
: F44100072
Disetujui oleh
Dr Ir Roh Santoso Budi Waspodo, M.T.
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof. Dr Ir Budi Indra Setiawan, M.Agr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini ialah perhitungan
konduktivitas hidrolik, dengan judul Analisis Konduktivitas Hidrolik pada Sumur
Buatan di Leuwikopo, Dramaga Bogor.
Terima kasih diucapkan kepada Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, MT
selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu,
serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Kepada rekan-rekan
Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan IPB angkatan 47/2010 juga diucapkan
terima kasih atas bantuan dan kerjasamanya selama ini.
Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2014
Dimas Tri Kurniawan
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Permeabilitas Tanah
2
Karakteristik Tanah
2
Metode Geolistrik
3
Konduktivitas Hidrolik
4
METODOLOGI PENELITIAN
5
Waktu dan Tempat
5
Alat
5
Metode Analisis
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Keadaan Umum Lahan Leuwikopo
7
Uji Pemompaan Sumur
9
Nilai Konduktivitas Hidrolik dan Permeabilitas Tanah
12
Kondisi Tanah di Lahan Leuwikopo
13
SIMPULAN DAN SARAN
14
Simpulan
14
Saran
14
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
16
RIWAYAT HIDUP
19
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
Klasifikasi permeabilitas tanah
2
Klasifikasi butiran tanah berdasarkan USDA
3
Data pengukuran lapangan
9
Tinggi muka air tanah sebelum dan sesudah dipompa
10
Perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur 3 saat sumur 1 diberi
air
10
6 Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 2 diberi
air
11
7 Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberi
air
13
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Metode geolistrik
4
Tahapan peneilitian
6
Lokasi penelitian
7
Karakteristik tanah di lahan Leuwikopo
8
Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air
10
Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air setelah didapat
persamaan
11
Drawdown sumur 1
11
Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air
12
Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air setelah didapat
persamaan
12
Drawdown sumur 2
12
Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air
13
Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air setelah didapat
persamaan
13
Drawdown sumur 3
14
DAFTAR LAMPIRAN
1 Perhitungan Radius Influen Sumur (r0)
2 Perhitungan Nilai Konduktivitas Hidrolik
3 Nilai Konduktivitas Hidrolik
17
18
19
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kota Bogor merupakan salah satu kota dengan intensitas hujan yang tinggi.
Tingginya intensitas hujan di kota ini, mengakibatkan banyak lahan-lahan di Bogor yang
difungsikan menjadi lahan pertanian, salah satunya adalah di daerah Leuwikopo. Daerah
Leuwikopo sendiri saat ini banyak dimanfaatkan untuk bercocok tanam, misalnya
tanaman pisang, kelapa, dan sebagainya.
Permeabilitas tanah memiliki kontribusi yang cukup besar dalam bidang pertanian.
Hal ini disebabkan oleh sifat permeabiltas tanah yang berperan dalam penyimpanan
kandungan udara dan air dalam tanah. Definisi dari permeabilitas sendiri adalah kualitas
tanah untuk meloloskan air atau udara yang diukur berdasarkan besarnya aliran melalui
satuan tanah yang telah dijenuhi terlebih dahulu per satuan waktu tertentu (Susanto 1994).
Faktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas ada bermacam-macam, meliputi:
a. Tekstur tanah. Tekstur tanah sangat mempengaruhi permeabilitas tanah
dikarenakan permeabilitas sendiri melewati tekstur tanah. Tanah yang bertekstur
pasir tentunya akan mudah melewatkan air
b. Struktur tanah. Struktur tanah sangat mempengaruhi permeabilitas. Semakin
banyak ruang antar struktur, maka semakin cepat juga permeabilitas dalam tanah
tersebut. Tanah yang memiliki struktur lempung akan sulit ditembus oleh air
daripada tanah yang berstruktur remah
c. Porositas tanah. Porositas atau ruang pori adalah rongga antar tanah yang biasanya
diisi air atau udara. Pori sangat menentukan sekali dalam permeabilitas tanah,
Semakin besar pori dalam tanah tersebut, maka semakin cepat pula permeabilitas
tanah tersebut.
d. Gravitasi. Gaya gravitasi atau gaya tarik bumi juga sangat menentukan
permeabilitas tanah, karena permeabilitas adalah gaya yang masuk ke tanah
menurut gaya gravitasi.
Perumusan Masalah
Permeabilitas tanah merupakan salah satu faktor yang berperan besar dalam hal
pertanian. Peningkatan nilai konduktivitas hidrolik pada suatu tempat menyebabkan
semakin besar pula nilai permeabilitas tanahnya. Oleh karena itulah pada penelitian ini
permasalahan yang dibahas adalah:
1. Seberapa besar nilai konduktivitas hidrolik di salah satu lahan Leuwikopo
2. Bagaimana korelasi antara nilai konduktivitas tanah dengan permeablitas dan jenis
tanah di salah satu lahan Leuwikopo.
Tujuan Penelitian
1.
2.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
Menentukan konduktivitas hidrolik di lahan Leuwikopo
Menentukan radius influen ketiga sumur di lahan Leuwikopo
2
3.
Menentukan jenis tanah pada lahan Leuwikopo berdasarkan konduktivitas
hidroliknya
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat bagi pengelola lahan Leuwikopo
sebagai perencanaan dalam pemilihan tanaman yang sesuai untuk lahan tersebut. Selain
itu juga dapat diketahui permeabilitas dan jenis tanah di lahan Leuwikopo.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini adalah perhitungan konduktivitas hidrolik
sehingga didapat nilai permeabilitas, jenis batuan, dan karakteristik dari lahan Leuwikopo
TINJAUAN PUSTAKA
Permeabilitas Tanah
Permeabilitas adalah tanah yang dapat menunjukkan kemampuan tanah meloloskan
air. Rohmat (2009) mengemukakan bahwa permeabilitas tanah adalah suatu kesatuan
yang meliputi infiltrasi tanah dan bermanfaat sebagai permudahan dalam pengolahan
tanah. Tanah dengan permeabilitas tinggi dapat menaikkan laju infiltrasi sehingga
menurunkan laju air larian. Menurut Suharta (2008), permeabilitas memiliki lapisan atas
dan lapisan bawah. Lapisan atas berkisar antara lambat sampai agak cepat (0.20 – 9.46
cm/jam), sedangkan di lapisan bawah tergolong agak lambat sampai sedang (1.10 -3.62
cm/jam). Permeabilitas tanah di lapisan bawah lebih lambat dari pada di lapisan atas
dikarenakan oleh beberapa faktor, seperti pengaruh pengolahan tanah, dan perakaran
tanaman. Menurut Arsyad (2010), permeabilitas tanah diklasifikasikan menjadi beberapa
kelompok, seperti dijelaskan pada Tabel 1.
Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah
Notasi
P1
P2
P3
P4
P5
Kategori
Lambat
Agak lambat
Sedang
Agak cepat
Cepat
Permeabilitas (cm/jam)
< 0.5
0.5 - 2.0
2.0 - 6.25
6.25 - 12.5
> 12.5
Karakteristik Tanah
Pengertian dari tekstur tanah adalah banyaknya tiap-tiap bagian tanah menurut
ukuran partikel-partikelnya dan ditentukan oleh besarnya butiran tanah. Badan
3
Pertanahan Nasional mendefinisikan bahwa tekstur tanah adalah keadaan tingkat
kehalusan tanah yang terjadi karena terdapatnya perbedaan komposisi kandungan fraksi
pasir, debu dan liat yang terkandung pada tanah. Dari ketiga jenis fraksi tersebut partikel
pasir mempunyai ukuran diameter paling besar yaitu 0.05 - 2 mm, debu dengan ukuran
0.002 – 0.05 mm dan liat dengan ukuran < 0.002 mm.
Butiran pasir merupakan penyusun yang dominan pada suatu tanah, pada kasus lain
liat merupakan penyusun tanah yang terbesar. Sebaliknya pada tempat lain, kandungan
pasir, liat dan lempung terdapat sama banyaknya. Ukuran butiran pasir adalah 20 mµ - 2
mm, lempung berukuran 2 mµ - 20 mµ, dan liat berukuran kurang dari 2 mµ. Sesuai
dengan klasifikasi USDA (The United States Department of Agriculture) butiran atau
partikel tanah dikelompokkan seperti dalam Tabel 2.
Tabel 2. Klasifikasi butiran tanah berdasarkan USDA
Diameter (mm)
(klasifikasi USDA)
Fraksi tanah
Liat (Clay)
< 0.002
Debu (Silt)
0.002-0.05
Pasir sangat halus (Very fine sand)
0.05-0.10
Pasir halus (fine sand)
0.10-0.25
Pasir sedang (medium sand)
0.25-0.50
Pasir kasar (Coarse sand)
0.50-1.00
Pasir sangat kasar (Very coarse sand)
1.00-2.00
Berdasarkan Unified System (Braja 1988), klasifikasi tanah juga dikelompokkan
menjadi 2 yaitu:
1. Tanah butir kasar (coarse-grained-soil) yaitu tanah kerikil dan pasir dimana
kurang dari 50% berat total. Contoh dari tanah jenis ini adalah kerikil, pasir, tanah
berkerikil, dan tanah berpasir..
2. Tanah berbutir halus (fine-grained-soil) yaitu tanah dimana lebih dari 50 % berat
total. Contoh dari tanah jenis ini seperti tanah lempung, tanah gambut, tanah lanau,
dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi
Metode Geolistrik
Pemanfaatan air tanah sebagai sumber pasokan air bersih untuk berbagai keperluan
di daerah lepasan air tanah (discharge area) memperlihatkan kecenderungan yang terus
meningkat ke beberapa waktu. Akibat yang sering ditimbulkan dengan adanya
pemompaan yang berlebihan antara lain terjadinya penurunan muka air tanah,
berkurangnya cadangan air tanah, perubahan arah aliran air tanah, penurunan daya
dukung tanah, kekeringan pada sumur-sumur penduduk disekitar pemompaan, intrusi air
laut ke arah daratan dan lain-lain (Hendrayana, 1994)
Penyelidikan air tanah biasa dilakukan untuk memperkirakan tempat terjadinya air
tanah, kedalaman antara muka pembentukan (kerikil, pasir, dan lain-lain), serta ciri-ciri
fisik air tanah (suhu, kerapatan, dll). Penyelidikan air tanah dapat dilakukan dari
permukaan tanah maupun dari bawah permukaan tanah (Seyhan, 1990). Penyelidikan air
tanah yang biasa dilakukan dari permukaan tanah adalah dengan menggunakan metode
Geolistrik. Metode geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari
4
sifat aliran listrik di dalam bumi dan untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan
batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC (direct
current) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Metode ini lebih efektif jika
digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, contohnya penentuan kedalaman
batuan dasar, pencarian reservoir air, dan juga digunakan dalam eksplorasi geothermal.
Metode geolistrik ini memiliki banyak manfaat dalam penggunaannya. Metode
geolistrik (Gambar 1) dapat digunakan untuk mendeteksi adanya lapisan tambang yang
mempunyai kontras resistivitas dengan lapisan batuan pada bagian atas dan bawahnya.
Metode ini juga dapat digunakan untuk mengetahui perkiraan kedalaman untuk pondasi
bangunan.
Manfaat lain dari metode geolistrik ini adalah dapat digunakan untuk pendugaan
adanya panas bumi (geotermal) di bawah permukaan. Hanya saja metode ini merupakan
salah satu metode bantu dari metode geofisika yang lain untuk mengetahui secara pasti
keberadaan sumber panas bumi di bawah permukaan.
Gambar 1. Metode Geolistrik (Flathe dan Leibold 1967)
Konduktivitas Hidrolik
Konduktivitas hidrolik merupakan suatu nilai konstanta laju aliran cairan melalui
penampang unit massa berpori di bawah unit hidrolik gradien pada suhu tertentu. Menurut
konduktivitas hidrolik adalah pergerakan air kedalam akuifer melalui peresapan.
Konduktivitas hidrolik sendiri dapat ditentukan dengan membagi transmissivitas akuifer
dengan ketebalan akuifer. Definisi dari transmissivitas adalah kemampuan akuifer untuk
membawa air secara kuantitatif.
Shan (2013) mengemukakan bahwa ada beberapa hal yang diperhatikan dalam
pengukuran konduktivitas hidrolik, diantaranya adalah:
a. Hidrolik konduktivitas dari tanah/batuan sangatlah bervariasi terutama pada
komposisi batuan/tanah yang memiliki rentang rongga besar
b. Batuan/tanah baik yang memiliki konduktivitas sangat tinggi ataupun sangat
rendah sulit untuk diperhitungkan dalam pengukuran.
5
c. Batuan/tanah yang homogen memiliki pengaruh yang besar terhadap
konduktivitas hidrolik daripada batuan/tanah yang bersifat heterogen
Konduktivitas hidrolik tidak selamanya tetap, dikarenakan dalam berbagai proses
(kimia, fisika dan biologi) konduktivitas hidrolik dapat berubah karena faktor masuk dan
mengalirnya air dalam tanah. Semakin besar nilai konduktivitas hidrolik dari suatu tempat,
maka semakin besar pula nilai permeabilitas tempat tersebut sehingga daya kelolosan air
dari tempat tersebut pun semakin besar. Satuan untuk konduktivitas hidrolik sendiri
adalah m/hari.
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian tentang analisis konduktivitas hidrolik pada sumur buatan dilakukan
selama tiga bulan yaitu bulan Maret - Mei 2014. Pengamatan dan pengambilan data
dilakukan pada satu petakan lahan di Leuwikopo, Dramaga Bogor.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Pompa Air
2. Selang Inlet
3. Selang Outlet
4. Meteran
5. Sambungan Klep
6. Alat Tulis
7. Kalkulator
8. Seperangkat komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunak Microsoft Office
Metode Analisis
Data yang digunakan dalam penelitian ini secara umum terbagi menjadi tiga, yaitu
studi literatur, studi lapangan, dan pengolahan data. Studi literatur dilakukan untuk
memperoleh pengetahuan dan referensi berupa metode maupun data sekunder yang
dibutuhkan dalam kegiatan studi lapangan dan analisis data. Literatur yang digunakan
dalam studi ini antara lain buku, buku manual, skripsi, dan jurnal ilmiah. Studi lapangan
dilakukan untuk memperoleh data primer pada lokasi penelitian. Pengolahan data
dilakukan untuk mengolah data primer dan sekunder untuk menentukan nilai
konduktivitas hidrolik.
Pada proses pengolahan data, data yang didapat dari pengukuran lapangan dianalisa
dan kemudian dihitung nilai konduktivitas hidroliknya. Adapun persamaan yang dipakai
dalam mencari nilai konduktivitas hidrolik adalah dengan menggunakan metode surging
sebagai berikut.
6
Q=
dimana:
Q
K
ro
rw
h2w
h20
2 − ℎ2
�� ℎ�
0
ln �� /��
(1)
= Debit pompa yang keluar (m3/detik)
= Konduktivitas Hidrolik (m/detik)
= Radius gradien pengaruh sumur (m)
= Jari-jari sumur (m)
= Tinggi air muka tanah dari dasar akuifer setelah pengisian (m)
= Tinggi air muka tanah dari dasar akuifer sebelum pengisian (m)
Persamaan (1) merupakan persamaan untuk menghitung konduktivitas hidrolik pada
akuifer bebas. Nilai konduktivitas yang telah dicari kemudian dibandingkan dengan
pengelompokkan jenis permeabilitas, kemudian dibandingkan juga dengan jenis material
penyusun tanah. Terakhir adalah menyesuaikan jenis-jenis tanaman yang cocok ditanam
untuk jenis permeabilitas dan juga jenis material penyusun tanah di lahan tersebut. Pada
Gambar 2 dijelaskan tahapan-tahapan yang dilakukan.
Mulai
Uji Geolistrik
Pengukuran
Uji Pompa
Konduktivitas
Hidrolik
Penentuan
Karakteristik Akuifer
Selesai
Gambar 2. Tahapan Penelitian
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keadaan Umum Lahan Leuwikopo
Lahan Leuwikopo merupakan lahan milik Institut Pertanian Bogor yang digunakan
sebagai lahan percobaan pertanian. Lahan Leuwikopo sendiri memiliki koordinat
6°33'48" lintang utara dan 106°43'25" bujur timur dan memiliki luas sekitar 5 ha. Lokasi
dari lahan Leuwikopo dapat dilihat pada Gambar 3.
Lahan Leuwikopo terdiri dari beberapa laboratorium penelitian dan juga lahan
percobaan pertanian. Laboratorium penelitian Leuwikopo sendiri sering disebut sebagai
laboratorium Siswadhi Supardjo. Laboratorium yang berada di Leuwikopo diantaranya
adalah Laboratorium Alat dan Mesin Perikanan, Bengkel Metanium, Laboratorium
Energi Terbarukan, Galeri Inovasi dan Teknologi, serta Laboratorium Green House.
Lahan percobaan pertanian di Leuwikopo sudah banyak ditanami beberapa tanaman,
diantaranya adalah tanaman jarak, tanaman kedelai, jagung, kacang tanah, kopi, cabe,
gingseng, pepaya, dan sebagainya.
Gambar 3. Lokasi penelitian
Sumber : Citra Satelit Google Earth (10 Mei 2014)
Lahan Leuwikopo yang dijadikan penelitian adalah salah satu lahan percobaan milik
IPB yang berlokasi tepat di depan pintu masuk utama IPB. Lahan Leuwikopo yang
dijadikan penelitian sudah difungsikan untuk lahan pertanian. Tanaman-tanaman yang
sudah dibudidayakan disana yaitu tanaman pisang, dan tanaman bambu.
Lahan di Leuwikopo terlebih dahulu diteliti karakteristik dan jenis tanahnya.
Menurut Soinien (1985), penelitian air tanah dapat dapat dilakukan di permukaan atau di
bawah permukaan dengan menggunakan metode geolistrik. Metode ini merupakan salah
satu cabang ilmu geofisika yang mempelajari bumi dan lingkungannya berdasarkan sifatsifat kelistrikan batuan. Sifat-sifat ini meliputi tahanan jenis, konduktivitas, konstanta
dielektrik, dan kemampuan menimbulkan potensial listrik (Dobrin 1976). Setelah
dilakukan uji geolistrik, kemudian ditentukan jenis tanah tempat ketiga sumur buatan
8
tersebut. Dikarenakan ketiga sumur terletak pada kedalaman 5, 7, dan 7 meter, maka dapat
diketahui ketiga sumur tersebut berada pada tanah pasir dan berada di atas lapisan kedap
air, yaitu tanah lempung. Disimpulkan bahwa ketiga sumur tersebut berada pada akuifer
bebas. Akuifer bebas sendiri merupakan akuifer yang terletak diatas lapisan kedap air,
dalam hal ini adalah tanah lempung. Hasil pengujian dari metode geolistrik di lahan
Leuwikopo disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Karakteristik tanah di lahan Leuwikopo
Uji Pemompaan Sumur
Ketiga sumur di Leuwikopo kemudian dipompakan dengan menggunakan pompa air
selama 6 jam. Debit air yang dipompakan konstan sehingga tidak terjadi fluktuasi dan
penerimaan air pada ketiga sumur tidak berubah-ubah. Sebelum dilakukan pemompaan,
9
terlebih dahulu diukur tinggi muka air dari ketiga sumur tersebut, jari-jari sumur, jarak
antar sumur, dan kedalaman sumurnya. Tinggi muka air tanah kemudian diukur kembali
nilainya setelah pemompaan selama 6 jam. Pada Tabel 3 disajikan data-data yang diambil
saat penelitian di lapangan
Tabel 3. Data pengukuran lapangan
Sumur 1
Satuan
h awal
m
h akhir
m
3
Debit
m /detik
Jari-jari sumur
m
Nilai
1.36
1.28
5.95 x 10-5
2.5
Kedalaman sumur
m
5
ro
Sumur 2
h awal
h akhir
Debit
Jari-jari sumur
m
35.63
m
m
3
m /detik
m
1.33
1.27
6.117x10-5
2.5
Kedalaman sumur
m
7
ro
Sumur 3
h awal
h akhir
Debit
Jari-jari sumur
m
41.65
m
m
3
m /detik
m
1.81
1.74
6.302x10-5
2.5
Kedalaman sumur
m
7
ro
m
39.50
Tinggi muka air tanah merupakan salah satu parameter yang diukur dalam penelitian
ini. Definisi air tanah sendiri adalah air yang berada pada lapisan di bawah permukaan
tanah. Tinggi muka air tanah di setiap tempat berbeda-beda dikarenakan tinggi muka air
tanah dipengaruhi oleh tebal atau tipisnya lapisan permukaan di atasnya dan kedudukan
lapisan air tersebut.
Air tanah merupakan komponen dari suatu daur hidrologi. Sumber airtanah berasal
dari air yang ada di permukaan tanah (air hujan, air danau, sungai, dan sebagainya). Air
hujan sendiri merupakan sumber air yang dapat dipakai untuk keperluan makhluk hidup.
Air hujan yang jatuh ke bumi dalam siklus hidrologi secara alamiah sebagian besar akan
masuk ke perut bumi dan sebagian lagi akan menjadi aliran permukaan atau limpasan
yang sebagian besar masuk ke sungai dan akhirnya menuju ke laut (Saleh 2011)
Pada Tabel 4 disajikan tinggi muka air tanah pada ketiga sumur, baik sebelum
maupun sesudah dipompakan air. Pada tabel 4 terlihat adanya perbedaan tinggi muka air
10
tanah di sumur 1, sumur 2, dan sumur 3, baik sebelum maupun sesudah pemompaan.
Sumur 1 memiliki tinggi muka air paling besar disusul sumur 2 dan sumur 3 karena sumur
1 merupakan sumur yang paling dekat dengan sumber air. Tinggi muka air ketiga sumur
juga bertambah setelah dipompakan air selama 6 jam dalam debit yang konstan. Rata-rata
penambahan tinggi muka air tanah dari sebelum ke sesudah dipompa adalah 6.7 cm.
Tabel 4 . Tinggi muka air tanah sebelum dan sesudah dipompa
Tinggi muka air (m)
Perlakuan
Sumur 1
Sumur 2
Sebelum pemompaan
1.36
1.33
Sesudah pemompaan
1.28
1.27
Sumur 3
1.81
1.74
Radius influen sumur (ro) adalah jarak radius dari pengaruh resapan air kedalam
tanah. Nilai radius influen didapat dari perhitungan tinggi muka air tanah berdasarkan
pengukuran. Saat sumur 1 dipompakan air, maka sumur 2 dan sumur 3 mendapat
pengaruh penambahan tinggi muka air.
Pada saat sumur 1 diberikan air, terjadi penambahan tinggi muka air pada sumur 2
dan sumur 3. Pada Tabel 5 disajikan perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur
3 saat sumur 1 dipompakan air.
Tabel 5 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 2 dan sumur 3 saat sumur 1 diberi air
Tinggi muka air (m)
Tinggi muka air
Sumur 1
Sumur 2
Sumur 3
Tinggi muka air sebelum sumur
1.36
1.55
2.14
1 dipompa
Tinggi muka air sesudah sumur
1.28
1.51
1.99
1 dipompa
Nilai radius influen pada sumur 1 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih
dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 1 dipompa sesuai
Gambar 5
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 5. Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air
Langkah kedua, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang didapat
adalah y = 0.355 x + 0.8833 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x adalah
jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 1 kemudian dihitung
(Lampiran 1) dan didapat sebesar 35.63 m
11
2.5
2
1.5
y = 0.355x + 0.8833
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 6. Perubahan tinggi muka air saat sumur 1 diberi air setelah didapat persamaan
Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 1,
dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang
telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan
gambar drawdown dari sumur 1.
Q = 5.95 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa =1.36 m
water level = 4.5 m
r0 = 35.63 m
Gambar 7. Drawdown sumur 1
Kemudian dilanjutkan dengan pemberian air pada sumur 2. Penambahan tinggi muka
air terjadi pada sumur 1 dan sumur 3. Pada Tabel 5 disajikan perubahan tinggi muka air
pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 1 dipompakan air.
Tabel 6 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 3 saat sumur 2 diberi air
Tinggi muka air (m)
Tinggi muka air
Sumur 1
Sumur 2
Sumur 3
Tinggi muka air sebelum sumur
1.16
1.33
1.79
1 dipompa
Tinggi muka air sesudah sumur
1.09
1.27
1.72
1 dipompa
12
Nilai radius influen pada sumur 2 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih
dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 2 dipompa sesuai
Gambar 5
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 8. Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air
Langkah berikutnya, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang
didapat adalah y = 0.315 x + 0.73 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x
adalah jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 2 kemudian dihitung
(Lampiran 1) dan didapat sebesar 41.65 m
2.5
2
1.5
y = 0.315x + 0.73
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 9. Perubahan tinggi muka air saat sumur 2 diberi air setelah didapat persamaan
Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 2,
dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang
telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan
gambar drawdown dari sumur 2.
Q = 6.117 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa = 1.33 m
water level = 4.5 m
r0 = 41.65 m
Gambar 10. Drawdown sumur 2
13
Terakhir, pengukuran dilakukan pada sumur 3. Terjadi penambahan tinggi muka air
pada sumur 1 dan sumur 2 pada saat sumur 3 diberikan air. Pada Tabel 5 disajikan
perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberikan air.
Tabel 7 . Perubahan tinggi muka air pada sumur 1 dan sumur 2 saat sumur 3 diberi air
Tinggi muka air (m)
Tinggi muka air
Sumur 1
Sumur 2
Sumur 3
Tinggi muka air sebelum sumur
1.14
1.37
1.81
1 dipompa
Tinggi muka air sesudah sumur
1.07
1.34
1.74
1 dipompa
Nilai radius influen pada sumur 3 kemudian dianalisis. Pertama-tama, dibuat terlebih
dahulu grafik tinggi muka air tanah dari ketiga sumur setelah sumur 3 diberi air sesuai
Gambar 5
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
3
Gambar 11. Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air
Langkah kedua, dicari persamaan linier dari grafik tersebut. Persamaan yang didapat
adalah y = 0.355 x + 0.7133 dimana sumbu y adalah tinggi muka air dan sumbu x adalah
jarak radius sumur (Gambar 6). Nilai radius influen sumur 3 kemudian dihitung
(Lampiran 1) dan didapat sebesar 39.50 m
2.5
2
1.5
1
y = 0.335x + 0.7133
0.5
0
1
2
3
Gambar 12.Perubahan tinggi muka air saat sumur 3 diberi air setelah didapat persamaan
Setelah diketahui perubahan tinggi muka air dan radius influen dari sumur 3,
dilanjutkan dengan penggambaran drawdown. Radius influen masing-masing sumur yang
14
telah didapat kemudian diplotkan ke dalam gambar drawdown. Pada Gambar 7 disajikan
gambar drawdown dari sumur 1.
Q = 6.302 x 10-5 m3/detik
hsebelum dipompa = 1.81 m
water level = 4.5 m
r0 = 39.5 m
Gambar 13. Drawdown sumur 3
Nilai Konduktivitas Hidrolik dan Permeabilitas Tanah
Penentuan nilai konduktivitas hidrolik dapat dicari dengan menggunakan
perhitungan sumur buatan pada akuifer bebas. Penentuan nilai konduktivitas hidrolik
sendiri memiliki beberapa cara, tetapi dalam penelitian ini digunakan metode surging.
Akuifer bebas sendiri adalah akuifer yang terletak di atas lapisan kedap air, dalam hal ini
adalah tanah lempung. Akuifer ini sering disebut juga dengan unconfined aquifer. Akuifer
bebas terbentuk ketika tinggi muka air tanah (water table) menjadi batas atas zona tanah
jenuh. Tinggi muka air tanah berfluktuasi tergantung pada jumlah dan kecepatan air hujan
yang masuk ke dalam tanah, pengambilan air tanah dan permeabilitas tanah. Nilai
konduktivitas hidrolik dicari dengan menggunakan persamaan (1).
Dari hasil perhitungan (Lampiran 2) didapat nilai konduktivitas hidrolik berturutturut untuk sumur 1, sumur 2, dan sumur 3 adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik,
dan 7.57x10-5 m/detik. Ketiga nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian
dikonversikan satuannya menjadi cm/jam dan diperoleh nilai konduktivitas hidrolik
untuk sumur 1 adalah 30.7 cm/jam, untuk sumur 2 adalah 28.6 cm/jam, dan sumur 3
adalah 27.2 cm/jam. Nilai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dibandingkan dengan
nilai permeabilitas tanah pada Tabel 1.
Berdasarkan Tabel 1 permeabilitas tanah di lahan Leuwikopo termasuk dalam kategori
cepat karena rata-rata laju permeabilitas lebih dari 12.5 cm/jam. Permeabilitas yang cepat
mengindikasikan bahwa lahan didominasi oleh fraksi pasir yang akan menyebabkan
sedikitnya pori-pori makro, sehingga air dan udara mudah keluar masuk tanah, dan hanya
sedikit air yang tertahan. Sebagian besar pori terisi oleh udara sehingga proses kehilangan
airnya sangat cepat (Hanafiah 2007)
15
Kondisi Tanah di Lahan Leuwikopo
Setelah dikonversikan satuannya ketiga nilai konduktivitas hidrolik tersebut dapat
digunakan untuk menganalisis material-material yang menyusun lahan tersebut. Setelah
nilai konduktivitas hidrolik dikonversikan menjadi m/hari maka diperoleh untuk sumur 1
nilainya sebesar 7.36 m/hari, untuk sumut 2 sebesar 6.88 m/hari, dan sumur 3 sebesar
6.54 m/hari. Ketiga niai konduktivitas hidrolik tersebut kemudian dirata-ratakan dan
didapat nilai sebesar 6.9 m/hari. Berdasarkan klasifikasi nilai konduktivitas hidrolik
(Lampiran 3) menurut Todd (1995), material batuan yang tersusun di Leuwikopo adalah
campuran dari batuan pasir berpori sedang, batu gamping, dan juga pasir halus. Material
lahan Leuwikopo disimpulkan campuran karena jenis tanah di suatu tempat tidak
mungkin tersusun dari satu jenis material saja dan bersifat heterogen.
Permeabilitas tanah untuk lahan Leuwikopo berdasarkan Tabel 1 tergolong cepat.
Permeabillitas yang cepat dapat dicirikan dengan daya menahan air yang rendah,
memiliki porositas air yang besar, dan juga memiliki daya meloloskan air kedalam tanah
yang besar pula. Contoh dari tanah yang tergolong peremeabilitas cepat adalah pasir.
Tanah yang memiliki permeabilitas yang cepat dapat diketahui di lapangan dengan
ciri-ciri tanah berwarna homogen tanpa bercak atau karatan besi dan alumunium, serta
warna abu-abu. Tanah demikian tidak cocok untuk tanaman tanpa irigasi. Definisi dari
tanaman irigasi sendiri adalah tanaman yang harus diairi melalui irigasi. Perencanaan
irigasi disusun terutama berdasarkan kondisi meteorologi di daerah bersangkutan dan
kadar air yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman. Irigasi dimaksudkan untuk
memberikan suplai air kepada tanaman dalam jumlah, ruang, waktu, dan mutu yang tepat.
Pencapaian tujuan tersebut dapat dicapai melalui berbagai teknik pemberian irigasi.
Rancangan pemakaian berbagai teknik tersebut disesuaikan dengan karakteristik tanaman
dan kondisi setempat.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Nilai konduktivitas dari ketiga sumur di Leuwikopo, Dramaga Bogor berturut-turut
dari sumur 1 hingga 3 adalah 8.52x10-5 m/detik, 7.97x10-5 m/detik, dan 7.57x10-5 m/detik.
Nilai radius influen dari ketiga sumur di Leuwikopo setelah digambarkan drawdown
adalah 35.63 m, 41.65 m, dan 39.5 m. Karakteristik lahan Leuwikopo dapat diketahui
dengan menggunakan metode geolistrik dan diketahui merupakan campuran dari tanah
penutup, pasir, dan sedikit pasir lempungan. Permeabilitas tanah di Lahan Leuwikopo
tergolong cepat karena laju permeabilitas melebihi 12.5 cm/jam, dan jenis tanah lahan di
Leuwikopo memiliki material campuran dari batuan pasir berpori sedang, batu gamping,
dan juga pasir halus. Tanaman yang cocok untuk lahan Leuwikopo adalah tanaman yang
harus diberi air karena tanah disana memiliki kelolosan air yang besar.
Saran
Nilai konduktivitas hidrolik yang didapat dari lahan Leuwikopo dapat dijadikan
referensi untuk penelitan lebih lanjut di lahan tersebut yang berkaitan dengan
16
konduktivitas hidrolik. Selain itu juga dapat menjadi referensi untuk pengelola lahan
Leuwikopo jenis tanaman yang cocok dan sesuai ditanam di lahan tersebut
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Edisi Revisi (ID). Bogor : IPB Press.
Braja. 1988. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1. Jakarta: Erlangga,
Dobrin, M.B. 1976. Introduction to Geophysical Prospecting. Singapore : McGraw-Hill
Hanafiah, A K. 2007. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Jakarta : PT. Grafindo Persada.
Hendayana, H. 1994. Metode Resistivity Untuk Eksplorasi Air Tanah. Yogyakarta :
Gadjah Mada University Press
Shan. 2013. Hydraulic Conductivity Tests for Soils. Hsinchu : Dept. of Civil Engineering
National Chiao Tung University.
Jamulya. 1993. Pengantar Geografi Tanah. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press
Rohmat, D. 2009. Tipikal Kuantitas infiltrasi Menurut karakteristik lahan. Forum
Geografi, Volume 23 No 1 : 41-56
Saleh C. 2011. Kajian Penanggulangan Limpasan Permukaan dengan Menggunakan
Sumur Resapan (Studi Kasus di Daerah Perumnas Made Kabupaten Lamongan).
Media Teknik Sipil, Volume 9, No. 2 : 116-12
Seyhan, E. 1990. Dasar-Dasar Hidrologi. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Soinien, H. 1985. The Behavior Of The Apparent Resistivity Phase Spectrum In The Case
Of Two Polarizable Media. J. Geophysics 50 : 810-819
Suharta, N. 2008. Susunan mineral dan sifat fisiko-kimia tanah bervegetasi hutan dari
batuan sedimen masam di Provinsi Riau. Jurnal Tanah dan Iklim 28: 1−14.
Susanto. 1994. Sifat dan Ciri Tanah. Jakarta : Akademik Pressindo
Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Yogyakarta : Andi
Todd, DK. 1995. Groundwater Hydrology. Third Edition. Singapore : Wiley & Sons.
USDA. 2010. Keys to Soil Taxonomy. Eleventh edition. New York : NRCS.
17
Lampiran 1. Perhitungan Radius Influen Sumur (r0)
Sumur 1
y = 0.355 x + 0.8833
4.5 = 0.355 x + 0.8833
x = 10.18
dimana x = 3.5 m
ro = 10.18 x
ro = 10.18 (3.5)
ro = 35.63 m
Sumur 2
y = 0.315 x + 0.73
4.5 = 0.315 x + 0.73
x = 11.9
dimana x = 3.5 m
ro = 11.9 x
ro = 11.9 (3.5)
ro = 41.65 m
Sumur 3
y = 0.335 x + 0.7133
4.5 = 0.335 x + 0.7133
x = 11.3
dimana x = 3.5 m
ro = 11.3 x
ro = 11.3 (35)
ro = 39.5 m
18
Lampiran 2. Perhitungan Nilai Konduktivitas Hidrolik
Sumur 1
2
�� ℎ�
− ℎ02
�ℎ =
ln �� /��
.
.
−5
x
x
−5
K=
� .
=
.
=
.
�
.
.
ln
−5
�
x
.
x
−5
−5
K=
=
=
.
� .
.
�
.
ln
−5
.
x
x
−5
−5
=
K=
=
.
.
� .
.
�
�
−5
.
�
.
2
.
.
2
−
/ .
.
2
.
2
m/detik
Sumur 3
2
�� ℎ�
− ℎ02
�ℎ =
ln �� /��
.
−
/ .
m/detik
Sumur 2
2
�� ℎ�
− ℎ02
�ℎ =
ln �� /��
.
2
ln
.
2
−
. / .
m/detik
19
Lampiran 3. Nilai Konduktivitas Hidrolik
Fraksi Tanah
Hydraulic Conductvity (m/day)
Jenis
Kerikil kasar
Kerikil sedang
Kerikil halus
Pasir kasar
Pasir sedang
Pasir halus
Lumpur (endapan)
Lempung
Batu pasir pori-pori halus
Batu pasir pori-pori sedang
Batu gamping
Batu tulis
Dolomit
Urugan tanah dominan pasir
150
270
450
45
12
2.5
0.08
0.0002
0.2
3.1
0.94
0.2
0.001
0.49
R
R
R
R
R
R
H
H
V
V
V
V
V
R
*H merupakan konduktivitas hidrolik horizontal, R merupakan repacked sample, V
merupakan konduktivitas hidrolik vertikal.
Sumber = Todd (1995)
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis merupakan anak ke tiga dari tiga bersaudara yang dilahirkan di Pekalongan
pada tanggal 26 Juli 1992 dari pasangan Bapak Sri Widodo dan Ibu Siti Aminah. Penulis
memulai pendidikan tingkat menengah di SMP Negeri 1 Pekalongan pada tahun 2004
dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan di
SMA Negeri 1 Pekalongan dan lulus pada tahun 2010. Penulis diterima sebagai
mahasiswa di Institut Pertanian Bogor pada tahun 2010 melalui jalur SNMPTN tertulis,
pada program Pendidikan Sarjana, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan , Fakultas
Teknologi Pertanian. Pendidikan sarjana diselesaikan pada tahun 2014.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif terlibat dalam berbagai organisasi
kemahasiswaan seperti Organisasi Mahasiswa Daerah, dan Himpunan Profesi Mahasiswa
Teknik Sipil dan Lingkungan (HIMATESIL)
.