Mengenal Akuifer dan Air Tanah

Akuifer

Akuifer

Akuifer adalah lapisan bawah tanah batuan berpori atau pasir  antara lapisan non-pori batuan (batu pasir, kerikil, atau batu kapur retak atau granit). Banyak orang cenderung berpikir akuifer sebagai
"danau bawah tanah" yang tidak terjadi karena air diadakan antara partikel batuan. Air infiltrat ke dalam tanah melalui pori-pori, celah, dan tempat lain sampai mencapai zona kejenuhan di mana semua ruang diisi dengan air (bukan udara). Zona kejenuhan terjadi karena infiltrasi air tanah mencapai lapisan batuan kedap air sehingga tidak mampu menembus lebih jauh ke dalam bumi (lapisan kedap air yang dikenal sebagai "akuitar" atau "akiklud").  Air yang diselenggarakan di akuifer ini kenal sebagai air tanah.

Bagian atas zona kejenuhan dikenal sebagai tabel air. Tabel biasanya air mengikuti bentuk topografi tanah di atas. Kedalaman muka air biasanya lebih besar pada daerah dengan curah hujan rendah daripada di daerah dengan curah hujan tinggi. Tabel air dapat meningkat dalam beberapa tahun basah dan jatuh di musim kemarau.

Gerakan Air Melalui Akuifer

Dua kekuatan utama mendorong pergerakan air tanah. Pertama air bergerak dari ketinggian yang lebih tinggi ke elevasi yang lebih rendah karena pengaruh gravitasi. Kedua, air bergerak dari daerah tekanan tinggi ke daerah tekanan rendah. Bersama dua kekuatan membentuk kekuatan pendorong di belakang bergerak air tanah yang dikenal sebagai kepala hidrolik.Air memiliki potensi untuk bergerak melalui empat jenis batuan: batu yang tidak dikonsolidasi, batuan sedimen berpori, batuan vulkanik berpori, dan batuan retak. Dalam bahan yang tidak dikonsolidasi, partikel tidak melekat satu sama lain dengan cara yang koheren (misalnya, pasir akan dikonsolidasi tetapi batu pasir akan dikonsolidasikan). Air dapat bergerak melalui ruang antara partikel. Kerikil dan pasir akuifer yang umum. Karena ada ruang antara partikel lebih ketika partikel lebih besar, air bergerak lebih cepat melalui lapisan partikel besar (misalnya, kerikil) daripada yang dilakukannya melalui lapisan partikel kecil (misalnya, tanah liat).

Karbonat batu, seperti batu gamping, yang rapuh sehingga mereka cenderung untuk patah ( fault ) dan patahan ini memungkinkan beberapa gerakan air. Lebih penting lagi, karena air akan melarutkan batuan karbonat setelah air mampu memasuki patahan, bukaan di batu menjadi lebih besar memungkinkan gerakan lebih banyak air. Kapur batuan yang memiliki bukaan besar terlarut di dalamnya dikenal sebagai karst.

Batuan vulkanik seperti basal diproduksi sebagai hasil dari aktivitas gunung berapi. Jika batu mendinginkan dengan cepat, patah tulang dapat diproduksi di bebatuan memungkinkan gerakan air yang signifikan. Batuan metamorf dan kristal seperti granit, kuarsit, dan batu tulis pada dasarnya kedap gerakan air. Namun, patahan ( fault ) yang terjadi dalam batuan dapat memungkinkan gerakan air. Jumlah gerakan melalui batuan retak tergantung pada frekuensi dan keterkaitan dari patahan tersebut.

Recharge and Discharge of Aquifers

Recharge and Discharge Water

Recharge Aquifer

Air dapat menjadi ditambahkan ke akuifer secara alami sebagai infiltrat air ke dalam tanah. Daerah di mana air infiltrat ke akuifer yang dikenal sebagai "zona resapan". Zona resapan akuifer bebas di atas umumnya daerah di atas akuifer karena air dapat bergerak secara langsung dari permukaan ke dalam akuifer. Namun, untuk kasus aquifer tertekan, zona resapan mungkin terbatas pada kisaran di mana lapisan kedap mencapai permukaan.

Karena air harus menyusup melalui lapisan tanah dan batuan untuk mencapai suatu akuifer, harga resapan bisa sangat lambat dan rendah. Beberapa akuifer terbentuk sejak lama dan mereka tidak lagi secara aktif diisi ulang (beberapa orang menyebut jenis akuifer sebagai mengandung "air fosil").

Air tanah dapat bergerak melalui akuifer hingga mencapai pembukaan ke permukaan. Dalam meresap, air mencapai permukaan atas area yang luas. Pada musim semi, air mengalir dari bumi pada titik kecil. Karena tekanan air di atasnya, air dari aquifer umumnya di bawah tekanan tinggi dan dapat mengakibatkan produksi musim semi artesis. Mata air dan merembes hanya akan terus mengalir selama permukaan air lebih tinggi daripada mereka. Karena gerakan air, lokasi zona resapan mungkin jauh dari lokasi rembesan dan mata air.

Air juga dapat dihapus dari akuifer oleh aktivitas manusia pengeboran sumur. Akuifer secara historis sangat penting bagi manusia yang telah menggunakan air untuk menyiram ternak, mengairi tanaman, powering pabrik, dan sebagai sumber air kota. Jika tingkat penghilangan air untuk digunakan manusia melebihi tingkat, sangat lambat alami resapan, maka jumlah total air dalam akuifer akan berkurang yang menyebabkan penurunan dari tabel air (deplesi akuifer). Tabel air rendah memerlukan sumur yang lebih dalam yang sangat meningkatkan biaya memompa air dari akuifer dan selanjutnya menguras air dari tingkat, sudah lambat alami resapan.

Menurut Herlambang (1996) air tanah adalah air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat

didalam ruang antar butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk

lapisan tanah yang disebut akifer. Lapisan yang mudah dilalui oleh air tanah disebut lapisan

permeable, seperti lapisan yang terdapat pada pasir atau kerikil, sedangkan lapisan yang sulit

dilalui air tanah disebut lapisan impermeable, seperti lapisan lempung atau geluh. Lapisan yang

dapat menangkap dan meloloskan air disebut akuifer. Menurut Krussman dan Ridder (1970)

dalam Utaya (1990) bahwa macam-macam akifer sebagai berikut:

Air tanah yang berasal dari infiltrasi

a. Akifer Bebas (Unconfined Aquifer) yaitu lapisan lolos air yang hanya sebagian terisi oleh air

dan berada di atas lapisan kedap air. Permukaan tanah pada aquifer ini disebut dengan water

table (preatiklevel), yaitu permukaan air yang mempunyai tekanan hidrostatik sama dengan

atmosfer.

b. Akifer Tertekan (Confined Aquifer) yaitu aquifer yang seluruh jumlahnya air yang dibatasi

oleh lapisan kedap air, baik yang di atas maupun di bawah, serta mempunyai tekanan jenuh lebih

besar dari pada tekanan atmosfer.

c. Akifer Semi tertekan (Semi Confined Aquifer) yaitu aquifer yang seluruhnya jenuh air,

dimana bagian atasnya dibatasi oleh lapisan semi lolos air dibagian bawahnya merupakan lapisan

kedap air.

d. Akifer Semi Bebas (Semi Unconfined Aquifer) yaitu aquifer yang bagian bawahnya yang

merupakan lapisan kedap air, sedangkan bagian atasnya merupakan material berbutir halus,

sehingga pada lapisan penutupnya masih memungkinkan adanya gerakan air. Dengan demikian

aquifer ini merupakan peralihan antara aquifer bebas dengan aquifer semi tertekan.

Air Tanah

Tolman (1937) dalam Wiwoho (1999) mengemukakan bahwa air tanah dangkal pada akuifer

dengan material yang belum termampatkan di daerah beriklim kering menunjukan konsentrasi

unsur-unsur kimia yang tinggi terutama musim kemarau. Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan

kapiler air tanah dan tingkat evaporasi yang cukup besar. Besar kecilnya material terlarut

tergantung pada lamanya air kontak dengan batuan. Semakin lama air kontak dengan batuan

semakin tinggi unsur-unsur yang terlarut di dalamnya. Disamping itu umur batuan juga

mempengaruhi tingkat kegaraman air, sebab semakin tua umur batuan, maka semakin tinggi pula

kadar garam-garam yang terlarut di dalamnya.

Todd (1980) dalam Hartono (1999) menyatakan tidak semua formasi litologi dan kondisi

geomorfologi merupakan akuifer yang baik. Berdasarkan pengamatan lapangan, akuifer dijumpai

pada bentuk lahan sebagai berikut:

a. Lintasan air (water course), materialnya terdiri dari aluvium yang mengendap di sepanjang

alur sungai sebagai bentuk lahan dataran banjir serta tanggul alam. Bahan aluvium itu biasanya

berupa pasir dan kerikil.

b. Lembah yang terkubur (burried valley) atau lembah yang ditinggalkan (abandoned valley),

tersusun oleh materi lepas-lepas yang berupa pasir halus sampai kasar.

c. Dataran (plain), ialah bentuk lahan berstruktur datar dan tersusun atas bahan aluvium yang

berasal dari berbagai bahan induk sehingga merupakan akuifer yang baik.

d. Lembah antar pegunungan (intermontane valley), yaitu lembah yang berada diantara dua

pegunungan, materialnya berasal dari hasil erosi dan gerak massa batuan dari pegunungan di

sekitarnya.

e. Batu gamping (limestone), air tanah terperangkap dalam retakan-retakan atau diaklas-diaklas.

Porositas batu gamping ini bersifat sekunder.

Batuan vulkanik, terutama yang bersifat basal. Sewaktu aliran basal ini mengalir , ia

mengeluarkan gas-gas. Bekas-bekas gas keluar itulah yang merupakan lubang atau pori-pori

dapat terisi air.

1. Gerakan Air Tanah

Disamping air tanah bergerak dari atas ke bawah, air tanah juga bergerak dari bawah ke atas

(gaya kapiler). Air bergerak horisontal pada dasarnya mengikuti hukum hidrolika, air bergerak

horisontal karena adanya perbedaan gradien hidrolik. Gerakan air tanah mengikuti hukum Darcy

yang berbunyi “volume air tanah yang melalui batuan berbanding lurus dengan tekanan dan

berbanding terbalik dengan tebal lapisan (Utaya, 1990).

2. Kondisi Air Tanah Dataran Alluvial

Dataran alluvial merupakan dataran yang terbentuk akibat proses-proses geomorfologi yang

lebih didominasi oleh tenaga eksogen antara lain iklim, curah hujan, angin, jenis batuan,

topografi, suhu, yang semuanya akan mempercepat proses pelapukan dan erosi. Hasil erosi

diendapkan oleh air ketempat yang lebih rendah atau mengikuti aliran sungai. Dataran alluvial

menempati daerah pantai, daerah antar gunung, dan dataran lembah sungai. daerah alluvial ini

tertutup oleh bahan hasil rombakan dari daerah sekitarnya, daerah hulu ataupun dari daerah yang

lebih tinggi letaknya. Potensi air tanah daerah ini ditentukan oleh jenis dan tekstur batuan.

Daerah pantai terdapat cukup luas di pantai timur Pulau Sumatera, Pulau Jawa bagian Utara dan

selatan, Pulau Kalimantan dan Irian Jaya bagian Selatan. Air tanah daerah dataran pantai selalu

terdapat dalam sedimen kuarter dan resen yang batuannya terdiri dari pasir, kerikil, dan

berinteraksi dengan lapisan lempung. Kondisi air tanah pada lapisan tersebut semuanya dalam

keadaan tertekan , mempunyai potensi yang umumnya besar, namun masih bergantung pada luas

dan penyebaran lapisan batuan dan selalu mendapat ancaman interusi air laut, apabila

pengambilan air tanah berlebihan. Dataran antar gunung di pulau Jawa terdapat di Bandung,

Garut, Madiun , Kediri, Nganjuk, dan Bondowoso, daerah ini sebagian besar dibatasi oleh kaki

gunung api. Lapisan batuan terdiri atas bahan klastika hasil rombakan batuan gunung api

sekitarnya. Pengertian susunan litologi dari butir kasar ke halus membentuk suatu kondisi air

tanah tertekan, cekungan air tanah antar gunung mempunyai potensi yang cukup besar. Beberapa

bentuk lahan asal fluvial adalah sebagai berikut : (1) Kipas Alluvial (Alluvial fan); (2) Crevasse-

Splays; (3) Tanggul alam (Natural lever); (4) Poin bar; (5) Dataran banjir; (6) Cekungan fluvial

(Flood plain); (7) Teras Alluvial; (8) Delta Volume air tanah dalam dataran alluvial di tentukan

oleh tebal dan penyebaran permeabilitas dari akifer yang terbentuk dalam aluvium dan dilluvium

yang mengendap dalam dataran. Apabila suatu daerah materi penyusunnya atas materi halus

(liat/berdebu) umumnya permeabilitasnya kecil, sedangkan suatu daerah yang tersusun atas pasir

dan kerikil permeabilitasnya besar. Air tanah yang mengendap di dataran banjir ditambah

langsung dari peresapan air susupan. Permukaan air tanahnya dangkal sehingga pengambilan air

dapat dengan sumur dangkal. Dataran alluvial unsur-unsur yang dominan adalah unsur NO2,

NO3, Ca, Mg, Si, dan Fe. Kelebihan Nitrit karena pengaruh zat buangan (urine), pembusukan

organik dari hasil reduksi nitrat yang ada disekitar air tanah (Karmono dan Joko Cahyo,

1978:11). Hal ini selain dipengaruhi oleh faktor alam juga sebagai aktivitas manusia misalnya

adanya lahan pertanian yang mengkonsumsi pupuk organik yang mengandung nitrat.

3. Asal-Usul dan Sifat-Sifat Air Tanah

Adalah hal yang mutlak bagi para birokrat pengelola sumber daya air (tanah), untuk memahami

asal-usul (origin) dan sifat-sifat (nature) air tanah, agar tidak terjadi kesalah-pengertian tentang

sumberdaya yang dikelola. Kesalah-pengertian tersebut akan menjadikan tujuan mewujudkan

kemanfaatan air tanah terutama bagi kaum miskin pengelolaan tidak mencapai sasarannya,

bahkan justru akan menimbulkan dampak yang merugikan bagi keterdapatan air tanah itu sendiri

serta kaum miskin tersebut. Hal-hal pokok yang perlu dipahami tentang asal-usul dan sifat-sifat

air tanah adalah :

1 Pembentukan Air Tanah

Air tanah adalah semua air yang terdapat di bawah permukaan tanah pada lajur/zona jenuh air

(zone of saturation). Air tanah terbentuk berasal dari air hujan dan air permukan , yang meresap

(infiltrate) mula-mula ke zona tak jenuh (zone of aeration) dan kemudian meresap makin dalam

(percolate) hingga mencapai zona jenuh air dan menjadi air tanah. Air tanah adalah salah satu

faset dalam daur hidrologi , yakni suatu peristiwa yang selalu berulang dari urutan tahap yang

dilalui air dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfer; penguapan dari darat atau laut atau air

pedalaman, pengembunan membentuk awan, pencurahan, pelonggokan dalam tanah atau badan

air dan penguapan kembali (Kamus Hidrologi, 1987). Dari daur hidrologi tersebut dapat

dipahami bahwa air tanah berinteraksi dengan air permukaan serta komponen-komponen lain

yang terlibat dalam daur hidrologi termasuk bentuk topografi, jenis batuan penutup, penggunaan

lahan, tetumbuhan penutup, serta manusia yang berada di permiukaan. Air tanah dan air

permukaan saling berkaitan dan berinteraksi. Setiap aksi (pemompaan, pencemaran dll) terhadap

air tanah akan memberikan reaksi terhadap air permukaan, demikian sebaliknya.

2 Wadah Air Tanah

Suatu formasi geologi yang mempunyai kemampuan untuk menyimpan dan melalukan air tanah

dalam jumlah berarti ke sumur-sumur atau mata air – mata air disebut akuifer. Lapisan pasir atau

kerikil adalah salah satu formasi geologi yang dapat bertindak sebagai akuifer. Wadah air tanah

yang disebut akuifer tersebut dialasi oleh lapisan lapisan batuan dengan daya meluluskan air

yang rendah, misalnya lempung, dikenal sebagai akuitard. Lapisan yang sama dapat juga

menutupi akuifer, yang menjadikan air tanah dalam akuifer tersebut di bawah tekanan (confined

aquifer). Di beberapa daerah yang sesuai, pengeboran yang menyadap air tanah tertekan tersebut

menjadikan air tanah muncul ke permukaan tanpa membutuhkan pemompaan. Sementara akuifer

tanpa lapisan penutup di atasnya, air tanah di dalamnya tanpa tekanan (unconfined aquifer), sama

dengan tekanan udara luar. Semua akuifer mempunyai dua sifat yang mendasar: (i) kapasitas

menyimpan air tanah dan (ii) kapasitas mengalirkan air tanah. Namun demikaian sebagai hasil

dari keragaman geologinya, akuifer sangat beragam dalam sifat-sifat hidroliknya (kelulusan dan

simpanan) dan volume tandoannya (ketebalan dan sebaran geografinya). Berdasarkan sifat-sifat

tersebut akuifer dapat mengandung air tanah dalam jumlah yang sangat besar dengan sebaran

yang luas hingga ribuan km2 atau sebaliknya. Ditinjau dari kedudukannya terhadap permukaan,

air tanah dapat disebut (i) air tanah dangkal (phreatic), umumnya berasosiasi dengan akuifer tak

tertekan, yakni yang tersimpan dalam akuifer dekat permukaan hingga kedalaman – tergantung

kesepakatan – 15 sampai 40 m. (ii) air tanah dalam, umumnya berasosiasi dengan akuifer

tertekan, yakni tersimpan dalam akuifer pada kedalaman lebih dari 40 m (apabila kesepakatan air

tanah dangkal hingga kedalaman 40 m). Air tanah dangkal umumnya dimanfaatkan oleh

masyarakat (miskin) dengan membuat sumur gali, sementara air tanah dalam dimanfaatkan oleh

kalangan industri dan masyarakat berpunya. Sebaran akuifer serta pengaliran air tanah tidak

mengenal batas-batas kewenangan administratif pemerintahan. Suatu wilayah yang dibatasi oleh

batasan-batasan geologis yang mengandung satu akuifer atau lebih dengan penyebaran luas,

disebut cekungan air tanah.

3 Pengaliran dan Imbuhan Air Tanah

Air tanah dapat terbentuk atau mengalir (terutama secara horisontal), dari titik /daerah imbuh

(recharge), seketika itu juga pada saat hujan turun, hingga membutuhkan waktu harian,

mingguan, bulanan, tahunan, puluhan tahun, ratusan tahun, bahkan ribuan tahun,, tinggal di

dalam akuifer sebelum muncul kembali secara alami di titik/daerah luah (discahrge), tergantung

dari kedudukan zona jenuh air, topografi, kondisi iklim dan sifat-sifat hidrolika akuifer. Oleh

sebab itu, kalau dibandingkan dalam kerangka waktu umur rata-rata manusia, air tanah

sesungguhnya adalah salah satu sumber daya alam yang tak terbarukan. Saat ini di daerah-daerah

perkotaan yang pemanfaatan air tanah dalamnya sudah sangat intensif, seperti di Jakarta,

Bandung, Semarang, Denpasar, dan Medan, muka air tanah dalam (piezometic head) umumnya

sudah berada di bawah muka air tanah dangkal (phreatic head). Akibatnya terjadi perubahan pola

imbuhan, yang sebelumnya air tanah dalam memasok air tanah dangkal (karena piezometic head

lebih tinggi dari phreatic head), saat ini justru sebaliknya air tanah dangkal memasok air tanah

dalam. Jika jumlah total pengambilan air tanah dari suatu sistem akuifer melampaui jumlah rata-

rata imbuhan, maka akan terjadi penurunan muka air tanah secara menerus serta pengurangan

cadangan air tanah dalam akuifer. (Seperti halnya aliran uang tunai ke dalam tabungan, kalau

pengeluaran melebihi pemasukan, maka saldo tabungan akan terus berkurang). Jika ini hal ini

terjadi, maka kondisi demikian disebut pengambilan berlebih (over exploitation) , dan

penambangan air tanah terjadi.

4 Mutu Air Tanah

Sifat fisika dan komposisi kimia air tanah yang menentukan mutu air tanah secara alami sangat

dipengaruhi oleh jenis litologi penyusun akuifer, jenis tanah/batuan yang dilalui air tanah, serta

jenis air asal air tanah. Mutu tersebut akan berubah manakala terjadi intervensi manusia terhadap

air tanah, seperti pengambilan air tanah yang berlebihan, pembuangan libah, dll Air tanah

dangkal rawan (vulnerable) terhadap pencemaran dari zat-zat pencemar dari permukaan. Namun

karena tanah/batuan bersifat melemahkan zat-zat pencemar, maka tingkat pencemaran terhadap

air tanah dangkal sangat tergantung dari kedudukan akuifer, besaran dan jenis zat pencemar,

serta jenis tanah/batuan di zona takjenuh, serta batuan penyusun akuifer itu sendiri. Mengingat

perubahan pola imbuhan, maka air tanah dalam di daerah-daerah perkotaan yang telah intensif

pemanfaatan air tanahnya, menjadi sangat rawan pencemaran, apabila air tanah dangkalnya di

daerah-daerah tersebut sudah tercemar. Air tanah yang tercemar adalah pembawa bibit-bibit

penyakit yang berasal dari air (water born diseases).

( Sumber :

--id.wikipedia.org

-- Mark McGinley (Lead Author);USGS (Content Source);Harold Ornes (Topic Editor) "Aquifer". In: Encyclopedia of Earth. Eds. Cutler J. Cleveland (Washington, D.C.: Environmental Information Coalition, National Council for Science and the Environment). [First published in the Encyclopedia of Earth April 5, 2007; Last revised Date November 11, 2011; Retrieved March 18, 2012 --(http://www.eoearth.org/article/Aquifer)

--http://pubs.usgs.gov           )