13 Sedangkan klasifikasi akifer airbumi dapat dibagi atas dua Dingman, 2002
yaitu akifer bebas unconfined aquifer dan akifer tertekan confined aquifer. Aliran pada aquifer bebas dicirikan dengan batas atas aliran airbumi muka
airbumi adalah permukaan air pada tekanan atmosfir, p=0 dan total head sama dengan elevasi tertinggi dari datum, resapan terjadi dari perkolasi secara vertikal
hingga muka airbumi, dan perubahan elevasi muka airbumi diakibatkan oleh bervariasinya akifer yang dilalui oleh aliran dan dapat dianalogkan dengan aliran
air permukaan pada sungai. Aliran pada akifer tertekan dicirikan oleh akifer jenuh yang dibatasi oleh formasi dengan konduktivitas hidraulik yang kecil yang
disebut lapisan tekan atau akuiklude pada bagian atas dan bawah akifer tersebut, muka airbumi dapat naik hingga melebihi batas atas akifer, resapan terjadi sebagai
hasil infiltrasi dari bagian atas akifer dan mengalir masuk akifer secara tidak tertekan dan permukaannya sebagai muka airbumi, aliran air tidak berubah oleh
waktu dan analog dengan aliran dalam pipa.
Gambar 3 Penampang melintang skema akifer bebas dan tertekan Todd, 1995
2.2. Simpanan Air Bawah Permukaan sebagai Airbumi
Volume air yang diambil atau dilepaskan dari suatu simpanan dengan perubahan tinggi air dinyatakan dalam hasil spesifik specific yield untuk akifer
14 bebas dan simpanan spesifik atau koefisien simpanan untuk akifer tertekan.
Parameter dasar penomena airbumi adalah porositas Gupta, 1989. a. Porositas
Dalam elemen tanah, dibagi dalam tiga fase yaitu udara, air dan padatan. Porositas didefisikan sebagai rasio volume pori terhadap volume total yang
dirumuskan Hillel, 1980:
t v
V V
= η
………………… 1 Rasio pori void ratio adalah rasio volume pori terhadap volume padatan
yang dirumuskan:
s v
V V
e =
………………… 2 Hubungan antara porositas dengan void rasio dituliskan:
η η
− =
1 e
………………… 3 Kerapatan jenis kering tanah adalah massa padatan tanah per satuan volume
tanah, dan kerapatan partikel tanah adalah massa padatan tanah per satuan volume padatan tanah. Untuk massa yang sama padatan tanah dirumuskan:
t d
V 1
≈ ρ
dan
s s
V 1
≈ ρ
………… 4 Hubungan antara porositas terhadap kerapatan dapat dituliskan:
s d
ρ ρ
η −
= 1
…………. 5 Porositas menunjukkan ukuran kapasitas akan air dari suatu formasi. Namun
tidak hanya porositas yang dipertimbangkan dalam mengambil dan memindahkan air tetapi juga ukuran pori dan luas, hubungannya dengan kemungkinan terbuka
dan tertutupnya pori. Sebagai contoh, liat mempunyai pori yang banyak tetapi merupakan akifer yang memiliki pori berukuran medium yang sedikit.
b. Retensi Spesifik Specific Retention Retensi spesifik adalah perbandingan antara volume air yang tertahan
setelah jenuh terhadap volume media berpori. Air yang tertahan didalam pori dipengaruhi oleh dua gaya yaitu adhesi gaya antara pori tanah dan molekul air
15 dan kohesi gaya antara molekul air, di mana lebih besar dari perbedaan tekanan
antara tekanan udara dan tekanan air. Perbedaan tekanan air dan tekanan udara disebut tekanan kapiler P
c
. Volume air yang ditahan lebih oleh gaya gravitasi dibandingkan dengan volume total batuan tanah yang ditentukan oleh retensi
spesifik. Retensi spesifik juga dikenal sebagai kapasitas lapang atau kapasitas pengikatan air. Hal ini digunakan untuk mengukur kapasitas retensi air pada
suatu media porous. Retensi spesifik tergantung pada karakteristik pori dan faktor tekanan permukaan seperti suhu, viskositas, dan komposisi mineral air, dsb.
c. Hasil Spesifik Specific Yield Hasil spesifik adalah volume air yang dilepaskan dari simpanan dalam
sebuah akifer bebas per satuan luas horisontal akifer dengan satuan penurunan muka airbumi. Sama dengan koefisien simpanan untuk akifer tertekan, meskipun
pada akifer tertekan tidak dapat dikeluarkan memalui drainase tetapi sebagai hasil tekanan akifer dan perubahan kerapatan air. Hasil spesifik dihitung dengan
persamaan : dh
dv A
S
y
1 =
…………….. 6 di mana, Sy = hasil spesifik, A = luas formasi tanah, dv = volume air yang
dikeluarkan, dan dh = perubahan muka air Dalam suatu tanah, jumlah hasil spesifik merupakan selisih antara porositas
dengan retensi spesifik, yang dirumuskan:
r y
S S
− = η
……………… 7 di mana, S
y
= hasil spesifik dan S
r
= retensi spesifik. Muka airbumi suatu akifer, jumlahnya diperoleh dari akifer dan perubahan
kerapatan air. Koefisien simpanan untuk muka airbumi suatu akifer adalah total hasil spesifik dan sifat fraksi. Koefisien simpanan umumnya digunakan dalam
hubungannya dengan akifer tertekan. d. Koefisien Simpanan atau Simpanan spesifik
Koefisien simpanan adalah volume air yang dapat masuk dalam suatu simpanan oleh akifer tertekan per satuan luas akifer persatuan penurunan atau
kenaikan tekanan head. Sering juga disebut storasivitas storativity. Definisi ini sama dengan hasil spesifik untuk akifer bebas. Akifer tertekan selalu jenuh setiap
16 saat, pelepasan air tidak dapat dilakukan dengan melalui drainase seperti pada
akifer bebas. Dalam akifer tertekan, pengeluaran atau penambahan air diperoleh dengan perubahan tekanan pori.
Dalam kondisi kesetimbangan, gaya berat formasi akifer dan beban lainnya dari puncak sebanding dengan butir tanah skeleton dan air di dalam pori akifer.
Hasil pemadatan butiran akifer dan pengembangan air disebut elastisitas. Proses pengisian kembali ke dalam suatu ruang disebut resapan recharge.
Gambaran di atas termasuk lebar akifer yang mana tidak mungkin konstan untuk sebuah akifer. Suatu bentuk lain yang dikenal sebagai simpanan spesifik
yang tidak memasukkan b b=1 di dalam persamaan di atas. Simpanan spesifik sifatnya konstan pada suatu akifer dan ia merupakan parameter dasar. Simpanan
spesifik adalah volume air yang dikeluarkan dari simpanan persatuan penurunan head tekanan dengan satuan volume akifer, atau:
b S
S
s
= ………………… 8
di mana, Ss = Simpanan spesifik. Air yang terinfiltrasi ke dalam tanah dapat mengalir secara cepat sebagai
aliran antara interflow, berperkolasi ke lapisan batuan di bawahnya dan tampungan airbumi, atau disimpan sementara waktu sebagai lengas tanah. Lengas
tanah memainkan fungsi yang vital dalam melarutkan unsur-unsur hara dan menyokong kehidupan tanaman, akan tetapi secara hidrologi lengas tanah
merupakan suatu reservoir penyimpanan yang naik turun secara cepat, di mana air diserap oleh akar-akar tanaman untuk transpirasi.
Air bawah permukaan airbumi terdapat pada celah-celah kerak bumi atau zona pecahan batuan. Udara dan air terdapat pada rongga-rongga segmen bagian
atas, zona aerasi, yang mencakup tanah dan lapisan batuan di bawahnya yang merupakan air tersuspensi vadose. Airbumi terdapat pada zona kejenuhan, yang
bagian atasnya disebut muka airbumi water table Lee, 1986. Sebenarnya semua airbumi adalah presipitasi yang telah berinfiltrasi ke
dalam tanah dan berperkolasi melalui zona aerasi. Airbumi tersebut dapat disimpan baik dalam ruang-ruang antar butir pada batuan yang padat, pada ruang-
ruang yang lebih besar di antara pasir dan kerikil yang tidak terkonsolidasi,
17 maupun pada ruang-ruang yang besar pada pecahan batuan dan saluran-saluran
resapan. Formasi geologi yang dapat menyimpan dan meneruskan jumlah air yang cukup besar disebut akifer, jika sebaliknya disebut akuiklude. Airbumi dikatakan
bebas jika batas atasnya adalah permukaan airbumi yang mendukung pinggiran kapiler pada tekanan atmosfir, tertekan confined atau artesian jika dilapisi
suatu akuiklude dan menggantung suatu akifer yang dilapisi oleh akuiklude yang tidak kontinyu di atas suatu kawasan yang sangat luas namun terletak di atas
tubuh airbumi utama perched aquifer. Airbumi merupakan komponen simpanan daerah tangkapan yang terbesar,
namun secara hidrologi besaran mutlaknya kurang penting dibandingkan immobilitas nisbinya. Gerakan airbumi berfluktuasi lambat sehubungan dengan
presipitasi dan masukan inflow perkolasi, dan dengan keluaran outflow perembesan yang menyebabkan adanya mata air dan aliran dasar dalam sungai,
akibatnya cadangan airbumi mengurangi pengaruh-pengaruh ekstrim presipitasi, menyimpan kelebihan-kelebihan periodik yang dilepaskan secara berangsur-
angsur selama periode-periode kekeringan Lee, 1986.
2.3. Aliran Air Bawah Permukaan Airbumi
