Hukum Archie, meningkatkan porositas menyebabkan penurunan resistivitas listrik. Namun, harus diingat bahwa porositas bahan kasar seperti Kerikil adalah, secara umum, lebih rendah dari porositas bahan halus seperti lumpur (meskipun porositas dan permeabilitas efektif lebih tinggi untuk bahan kasar Daripada untuk bahan halus). Porositas bahan liat tergantung pada kandungan tanah liat (Gambar 12.1e), namun secara umum lebih tinggi dari porositas bahan bebas tanah liat Normalisasi S dengan volume akifer menyebabkan penyimpanan spesifik Koefisien S Sp, yang bergantung pada porositas efektif ĭeff, pada
Modulus elastisitas (modulus Young) dari matriks batu Ematrix, dan seterusnya Kompresibilitas sifat pori air Ȥ dan densitas ȡ:
Ssp U ??> @ (1?) Eff) / matriks E? ) Eff ?? F (12.4) Secara umum, sifat fisik dari akuifer pori jelas berbeda dengan yang kurang Lapisan permeabel seperti batuan padat, tanah liat, atau sam pai. Seperti yang dibahas di Bab. 1, meningkatkan porositas mengurangi kecepatan seismik. Densitas juga berkurang, jadi a Perubahan porositas pada batas lapisan menghasilkan kontras impedansi yang signifikan dan amplitudo refleksi seismik yang tinggi (Gambar 12.1b). Berikut Hukum Archie, meningkatkan porositas menyebabkan penurunan resistivitas listrik. Namun, harus diingat bahwa porositas bahan kasar seperti Kerikil adalah, secara umum, lebih rendah dari porositas bahan halus seperti lumpur (meskipun porositas dan permeabilitas efektif lebih tinggi untuk bahan kasar Daripada untuk bahan halus). Porositas bahan liat tergantung pada kandungan tanah liat (Gambar 12.1e), namun secara umum lebih tinggi dari porositas bahan bebas tanah liat Meskipun akuifer pori diperlakukan di sini sebagai tubuh homogen, fisik Anisotropi dapat diamati karena sedimentasi bolak-balik kasar dan
Bahan yang lebih halus Untuk resistivitas listrik, hal ini dapat menyebabkan hasil yang berbeda yang diperoleh dengan pengukuran VES (terutama arus horisontal) dan pengukuran lubang bor (terutama aliran arus vertikal). Karena resistivitas listrik kebanyakan mineral tinggi (terkecuali: tanah liat, Bijih logam, dan grafit), arus listrik mengalir terutama melalui air sumur. Menurut hukum Archie yang terkenal, resistivitas bahan bebas lempung tak jenuh dapat digambarkan sebagai1 Sifat petrofisika dari batuan permeabel dan rendah permeabel 9 F U AQUIFER U WATER ?? (1.6) UAQUIFER = resistivitas spesifik pasir jenuh air UWATER = resistivitas spesifik air pori Faktor formasi F menggabungkan semua sifat material yang mempengaruhi aliran arus listrik seperti porositas I, bentuk pori, dan sementasi diagenesis. M F a ?? SAYA? (1.7) Ungkapan yang berbeda untuk bahan konstan m digunakan seperti porositas Eksponen, bentuk faktor, atau (misleading untuk deposit) tingkat sementasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi m adalah, misalnya, geometri pori-pori, pemadatan, Komposisi mineral, dan sifat sementasi sementasi (Ransom 1984). Konstanta a mencerminkan pengaruh butir mineral pada arus. Jika butiran mineral adalah insulator sempurna (kondisi utama untuk validitasnya Dari hukum Archie), maka a = 1. Jika butiran mineral berkontribusi terhadap listrik Konduktivitas sampai tingkat tertentu, a dikurangi sesuai dengan itu. Nilai tipikal untuk a dan m adalah (setelah Schön 1996): pasir longgar, a = 1,0, M = 1,3, dan batupasir, a = 0,7, m = 1,9. Contoh lebih lanjut untuk a dan m Diberikan oleh Worthington (1993).
Ara. 1,10 menunjukkan pengaruh porositas dan eksponen porositas M pada formasi faktor F. Untuk akuifer berpasir dengan porositas berkisar Dari faktor formasi 20 - 30% dapat diharapkan pada kisaran 4 - 8. Namun, karena eksponen porositas m biasanya tidak diketahui, sulit Untuk memprediksi porositas dari resistivitas diukur akuifer, bahkan Jika resistivitas air pori diketahui. Beberapa nilai untuk formasi Faktor yang berhubungan dengan ukuran butiran pasir longgar ditunjukkan pada Gambar. 1.11. Sebagai m konstan dipengaruhi oleh geometri pori, faktor formasi F berhubungan dengan tortuositas T. Tortuosity menggambarkan bagaimana jalannya bengkok Aliran fluida melalui ruang pori adalah. Tortuosity tergantung pada porositas, pori-pori Bentuk, dan bentuk saluran yang menghubungkan pori-pori. Dengan asumsi bahwa Arus arus listrik mengikuti jalur yang sama melalui ruang pori sebagai Aliran fluida, hubungan antara faktor formasi dan tortuositas dapat ditemukan (TNO 1976). M* F T ?? SAYA? (1.8) M * = dimodifikasi porositas eksponen. Sebuah tortuosity rata-rata T = 1,26 ditemukan oleh TNO (1976) untuk pasir pasir Dan simpanan dari sungai Rhine. Karena tortuositas sangat terkait dengan the 10 Reinhard Kirsch Konduktivitas hidrolik, Persamaan 1.8 memberikan hubungan antara sifat geofisika dan hidrolik akuifer. Ara. 1.10. Hukum Archie: faktor formasi F vs. porositas untuk eksponen porositas yang berbeda
Keabsahan hukum Archie dan formula yang terkait terbatas pada materi Dengan butiran mineral yang sangat resistif dan melakukan cairan pori. Kecil Kontribusi butiran mineral terhadap konduktivitas listrik bisa dilakukan Diperhitungkan dengan konstan a. Namun, saat resistivitas pori-pori Air cukup tinggi sehingga konduktivitas listrik mineral Biji-bijian merupakan kontribusi substansial terhadap konduktivitas listrik akuifer, formulasi Archie sudah tidak berlaku lagi. Formulasi yang dimodifikasi juga diperlukan untuk bahan dengan konduktivitas permukaan seperti tanah liat. Air pori resistif tinggi Resistivitas listrik air pori dikendalikan oleh kandungan mineral (salinitas) seperti yang dijelaskan pada bab "Kualitas Air Tanah". Jika mineral Kandungan air tanah rendah sehingga menghasilkan resistivitas bulk yang tinggi Akuifer, aliran arus melalui akuifer dapat dijelaskan dengan koneksi paralel matriks batuan dan cairan pori (Repsold 1976). AQUIFER MATRIX F WATER 111 ?? U ? UU (1.9) Jika kita mengasumsikan resistivitas matriks ȡMATRX 1000: m dan formasi
Faktor 5, maka untuk resistivitas air resistivitas aquifer 20: m adalah Jelas lebih rendah dari yang diperkirakan oleh hukum Archie. Jika faktor formasi dihitung secara formal oleh F = UAQUIFER / UWATER, penurunan faktor pembentukan tampak sehingga diamati dengan meningkatnya resistivitas air (Gbr. 1.12). Contoh lapangan untuk faktor formasi jelas tergantung pada air Resistivitas ditunjukkan pada Gambar. 1,13.
Resistivitas tanah liat dan sampai Bahan Clayey dicirikan oleh resistivitas listrik rendah di kisaran 5 - 60: m dan sering menjadi target dalam survei elektromagnetik atau elektrik. Ini Resistivitas rendah disebabkan oleh konduktivitas permukaan mineral lempung. Seperti tanah liat Mineralnya rata, air bisa berdifusi antara mineral sehingga meningkat Luas permukaan spesifik. Luas permukaan lempung yang spesifik bisa sampai 1000 m2 / g, sedangkan untuk pasir daerah ini kurang dari 0,1 m2 / g (Scheffer dan Schachtschabel 1984). Luas permukaan spesifik yang besar mendukung permukaan daya konduksi. Karena sejumlah kation di mineral tanah liat digantikan oleh Kation valensi yang lebih tinggi, muatan listrik dari permukaan mineral liat adalah negatif. Tuduhan negatif dikompensasikan dengan konsentrasi sifat Petrofisika ca-1 dari batuan permeabel dan rendah permeabel 13 Di air pori di sekitar permukaan mineral. Proses ini Dihitung dengan kapasitas tukar kation (KTK). Perhitungan resistivitas material lempung sangat rumit, karena Aliran arus listrik dimungkinkan melalui mineral tanah liat dan juga Melalui cairan pori. Pendekatan yang relatif mudah diberikan oleh Frohlich dan Parke (1989). Mereka berasumsi bahwa konduktivitas bulk material liat V0 Dapat dijelaskan dengan koneksi paralel VSABFACE konduktivitas permukaan Dan konduktivitas air pori VWATER dengan kadar air volumetrik 4:
Metode geolistrik diterapkan untuk memetakan struktur resistivitas bawah tanah. Resistivitas batuan sangat penting untuk hidrogeologis Tujuannya: memungkinkan, misalnya, untuk membedakan antara air tawar dan air asin, antara akuifer pasir putih lembut dan bahan lempung, antara akuifer berpori keras / retak
dan batuan tanah liat dan batu gamping rendah permeabel dan batu nilam, dan antara batuan retak bantalan air dan padatannya. Batuan induk Aplikasi ini dibahas di Chaps. 12 - 17. Dalam bab ini, prinsip dasar, teknik lapangan, dan prosedur evaluasi dan interpretasi data terhadap pengukuran resistivitas ditunjukkan. Resistivitas tanah diukur dengan arus yang disuntikkan dan yang dihasilkan Perbedaan potental di permukaan. Tata letak bidang umum dibuat sketsa Ara. 3.1. Dua pasang elektroda diperlukan: elektroda A dan B digunakan Untuk injeksi arus, sedangkan elektroda M dan N adalah untuk pengukuran beda potensial. Untuk tanah homogen dan pengaturan elektroda sewenang-wenang (Gbr. 3.1A) resistivitas ȡ (satuan: Ohm * meter,: m) sebagai parameter petrofisika yang relevan
dapat dihitung dari arus I dan beda potensial U oleh UI K UA ?? (3.1) K disebut faktor geometrik (unit: meter) dan dapat dihitung dari Jarak elektroda dengan º »¼ ª «¬ · ¸¹ §¨© ¸? ? ·¹ §¨© ?? ? S BN
1 SEBUAH 1 BM 1 SAYA 1 12 K (3.2) Aliran arus dan kelengkapan arus untuk tanah bawah tanah yang homogeny Tanah yang homogen pada umumnya tidak diverifikasi dengan geologi yang sebenarnya Kondisi, yang mengarah pada konsep dasar resistivitas nyata yang diukur secara formal UI K UA ?? Di atas tanah yang tidak homogen (Gambar 3.1B - 3.1D). Dari Gambar. 3.1B -3.1D itu Jelas bahwa resistivitas dan bentuk geologi yang berbeda Unit berkontribusi terhadap UA. Berbeda dengan tanah homogen (Gambar 3.1A) Dan resistivitas sejati U, resistivitas jelas UA juga tergantung pada lokasi elektroda sehubungan dengan unit geologi. Resistivitas Suara dilakukan dengan memilih konfigurasi elektroda yang sesuai (Lihat, misalnya, Gambar 3.1B - 3.1D), dengan mengubah dan / atau memindahkan secara sistematis Konfigurasinya, dan dengan mengambil contoh resistivitas terkait UA.
Kumpulan data ini adalah komputer yang diolah dengan tujuan untuk mendapatkan underground Distribusi resistivitas sejati, yang harus ditafsirkan dalam hal struktur geologi. Secara umum, perbedaan dibuat apakah yang harus dilakukan dengan tanah berlapis horizontal (biasanya di batuan sedimen), dengan struktur geologi dua dimensi yang memanjang, socalled (misalnya, tanggul, zona rekahan) Atau dengan struktur berbentuk semena-mena (mis., Lensa, gua karst). Dengan demikian, istilah 1D (sound elektrik, VES), 2D (pencitraan elektrik) dan 3D (pemetaan listrik, bunyi listrik horisontal, HES, Resistivitas tomografi) geoelektrik sering digunakan Suara listrik vertikal (1D) diterapkan pada tanah horizontal atau horizontal. Target geologis mungkin, misalnya, Batuan sedimen dari berbagai litologi, akuifer berlapis berbeda Sifat, batuan sedimen yang melapisi batuan beku, atau pelapukan Zona batuan beku. Dalam kasus yang paling menguntungkan, jumlah lapisan, Ketebalan dan resistivitas mereka adalah hasil survei VES. Gagasan dasar untuk menyelesaikan lapisan resistivitas vertikal adalah dengan langkah bertahap Meningkatkan jarak AB elektroda suntik saat ini, yang menyebabkan penetrasi yang meningkat dari garis saat ini dan dengan cara ini m eningkatkan pengaruh lapisan dalam pada resistivitas jelas UA (Gambar 3.3). Langkah-bijaksana mengukur resistivitas jelas diplot terhadap jarak elektroda saat ini dalam skala log / log dan diinterpolasi menjadi kontinu. .1 Peralatan lapangan Meski pada prinsipnya pengukuran resistivitasnya sederhana dan dikurangi menjadi Catatan arus, voltase dan jarak elektroda, peralatan canggih yang sangat canggih, memerlukan kondisi medan keras. Meski VES dan Latar belakang teoritisnya didasarkan pada propagasi arus searah, pulsa DC persegi bolakbalik atau bahkan AC dengan frekuensi rendah digunakan. Kedalaman
Investigasi dan kondisi resistivitas permukaan penting untuk dipilih Instrumentasi yang tepat Berbagai macam peralatan termasuk Kekuatan yang sangat tinggi serta kecil, instrumen genggam tersedia di pasar. Semakin banyak, VES dilakukan sehubungan dengan atau sebagai bagian Dari Polarisasi Terimbas (IP) yang dialamatkan juga oleh produsen alat. Paling serbaguna adalah peralatan geoelektrik yang memungkinkan lengkap Spektrum frekuensi yang akan diterapkan pada tahanan resistivitas dan IP (Bab 4). Standar instrumentasi resistivitas modern adalah penumpukan sinyal dan juga Analog-digital konversi data dan penyimpanan mereka dalam memori. Peralatan lapangan dilengkapi dengan roda kabel dan elektroda untuk arus Injeksi dan rekaman voltase. Isolasi kabel yang baik untuk mencegah kebocoran dan bertahan di medan yang terjal diperlukan. Batang baja stainless adalah Biasanya digunakan untuk elektroda arus dan mungkin sesuai juga untuk Elektroda potensial jika AC diterapkan. Untuk DC atau DC yang sangat akurat Pengukuran denyut nadi, elektroda unpolarizable seperti yang digunakan dalam survei potensi diri sangat disarankan. 3.2.2 Pengukuran lapangan Perencanaan pengukuran resistivitas untuk memecahkan masalah hidrogeologi memerlukan pengaturan geologi sejauh ini yang diketahui dan kondisi medan. Penilaian tentang panjang elektroda yang dibutuhkan bisa jadi Dibuat dengan perhitungan model (bagian selanjutnya), jika beberapa informasi tentang Resistivitas / struktur kedalaman ada. AB ~ 5 * DI (DI = kedalaman investigasi) Untuk array Wenner dan Schlumberger dan 2R ~ 5 * DI untuk array dipol-dipol adalah perkiraan kasar. Pada dasarnya, survei resistivitas terdiri dari serangkaian Suara kedalaman yang bergantung pada kondisi lapangan dan masalah survei dapat diatur pada profil atau dalam kotak. Jarak antara lokasi yang terdengar juga tergantung pada masalah survei dan harus dipilih Kisaran sepuluh meter bukan di kisaran beberapa ratus meter.
Untuk menghindari efek topografi yang mempengaruhi kurva yang terdengar, arahnya Dari penyebaran elektroda harus dipilih untuk m emungkinkan garis elektroda horisontal yang kurang lebih horisontal. Oleh karena itu, di daerah perbukitan atau medan yang umumnya sulit, a Schlumberger setengah menyebar (tiang-dipol array) mungkin lebih baik. Interpretasi kurva terdengar dilakukan dengan asumsi lapisan horizontal. Untuk lapisan pencelup, arah elektroda menyebar Harus mengikuti pemogokan umum untuk meminimalkan efek yang mengganggu. Dalam VES, peningkatan jarak AB / 2 (Schlumberger), a (Wenner) dan R (dipol) harus dipilih sebanding dalam skala logaritmik dan oleh karena itu juga di lapangan. Sejalan dengan itu, berkisar antara 1 m sampai 10 m di sana Adalah banyak pengukuran resistivitas yang nyata (sebaiknya tidak kurang dari 10) seperti pada kisaran dari 10 m sampai 100 m. Peningkatan AB / 2 menyebabkan perbedaan potensial yang berkurang dengan cepat Diukur pada elektroda M, N. Hal ini dapat dikompensasikan dengan kenaikan voltase untuk injeksi arus atau peningkatan jumlah tumpukan sinyal. Jika diperlukan, Jarak MN juga bisa ditingkatkan untuk mendapatkan sinyal yang lebih baik. Saat MN meningkat, misalnya, dari 1 m sampai 5 m, pergeseran statis pada kurva yang terdengar karena Kondomogeneitas resistivitas permukaan dekat sering diamati. Pergeseran ini Dapat diinterpolasi dengan pengukuran yang tumpang tindih dengan jarak MN
Semua jenis tanah bersifat lolos air (permeable) dimana air bebas mengalir melalui ruang-ruang kosong (pori-pori) yang ada di antara butiran-butiran tanah. Tekanan pori diukur relatif terhadap tekanan atmosfer dan permukaan lapisan tanah yang tekanannya sama dengan tekanan atmosfer dinamakan muka air tanah atau permukaan freasik, di bawah muka air tanah. Tanah diasumsikan jenuh walaupun sebenarnya tidak demikian karena ada rongga-rongga udara. Permeabilitas tanah menunjukkan kemampuan tanah dalam meloloskan air. Struktur dan tekstur serta unsur organik lainnya ikut ambil bagian dalam menaikkan laju permeabilitas tanah. Tanah dengan permeabilitas tinggi menaikkan laju infiltrasi dan dengan demikian, menurunkan laju air larian. Tinggi muka air tanah berubah-ubah sesuai dengan keadaan iklim tetapi dapat juga
berubah karena pengaruh dari adanya kegiatan konstruksi. Di tempat itu dapat juga terjadi muka air tanah dangkal, di atas muka air tanah biasa, sedangkan kondisi dapat terjadi bila tanah dengan permeabilitas tinggi di permukaan atasnya dibatasi oleh lapisan muka air tanah setempat, tetapi berdasarkan tinggi muka air tanah pada suatu tempat lain yang lapisan atasnya tidak dibatasi oleh lapisan rapat air. Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata -rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah b erbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angka pori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besar dari pada permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempung yang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah (unfissured). Permeabilitas ini merupakan suatu ukuran kemudahan aliran melalui suatu media poreus. Secara kuantitatif permeabilitas diberi batasan dengan koefisien permeabilitas. Banyak peneliti telah mengkaji problema permeabilitas dan mengembangkan beberapa rumus. (Rumus Fair dan Hatch 1933) dapat dipandang sebagai sumbangan yang khas. Permeabilitas intrinsik suatu akifer bergantung pada porositas efektif batuan dan bahan tak terkonsolidasi, dan ruang bebas yang diciptakan oleh patahan dan larutan. Porositas efektif ditentukan oleh distribusi ukuran butiran, bentuk d an kekasaran masing-masing partikel dan susunan gabungannya, tetapi karena sifat-sifat ini jarang seragam, konduktivitas hidrolik suatu akifer yang berkembang dibatasi oleh permeabilitas lapisanlapisan atau masing-maisng zone, dan mungkin bervariasi cukup besar tergantung pada arah gerakan air. A. Pengertian Permeabilitas Permeabilitas tanah adalah suatu kesatuan yang melipui infiltrasi tanah dan bermanfaat sebagai permudahan dalam pengolahan tanah.(Dede rohmat, 2009). Permeabilitas tanah memiliki lapisan atas dan bawah. Lapisan atas berkisar antara lambat sampai agak cepat (0,20 – 9,46 cm jam-1), sedangkan di lapisan bawah tergolong agak lambat sampai sedang (1,10 -3,62 cm jam-1).( N.Suharta dan B. H Prasetyo.2008). Beberapa pendapat tentang permeabilitas tanah adalah sebagai berikut : 1. permeabilitas tanah adalah kemudahan media sarang mengalirkan air atau fluida lainya melalaui pori – pori tanah. ( Anonymous,2010 2. permeabilitas tanah adalah tingkat kesarangan tanah yang dilalui aliran massa air atau kecepatan aliran air untuk melewati masa tanah. ( Hanafiah, 2005 ) 3. permeabilitas tanah adalah kecepatan bergeraknya suatu cairan pada media berpori dalam keadaan jenuh. ( Anonymous, 2010 ) 4. permeabilitas tanah adalah kemampuan untuk mentransfer air atau udara. Biasanya diukur dengan istilah jumlah air yang mengalir melalui tanah dalam waktu yang tertentu dan ditetapkan sebagai inci/jam. ( wanihadi utomo, 1985 ) Hukum Darcy
Hukum Darcy menjelaskan tentang kemampuan air mengalir pada rongga-rongga (pori) dalam tanah dan sifat-sifat yang memengaruhinya. Ada dua asumsi utama yang digunakan dalam penetapan hukum Darcy ini. Asumsi pertama menyatakan bahwa aliran fluida/cairan dalam tanah bersifat laminar. Sedangkan asumsi kedua menyatakan bahwa tanah berada dalam keadaan jenuh. ν = k.i dengan v = kecepatan aliran (m/s atau cm/s) k = koefisien permeabilitas i = gradien hidrolik Lalu telah diketahui bahwa: v = Q /At dan i=∆h/L , sehingga hukum Darcy bisa dinyatakan dengan persamaan: Q= (k.A.t.∆h)/L Dengan A = luas penampang aliran (m2 atau cm2) t = waktu tempuh fluida sepanjang L (detik) Δh = selisih ketinggian (m atau cm) L = panjang daerah yang dilewati aliran (m atau cm) Koefisien Permeabilitas Hukum Darcy menunjukkan bahwa permeabilitas tanah ditentukan oleh koefisien permeabilitasnya. Koefisein permeabilitas tanah bergantung pada berbagai faktor. Setidaknya, ada enam faktor utama yang memengaruhi permeabilitas tanah, yaitu: 1. Viskositas cairan, semakin tinggi viskositasnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin kecil. 2. Distribusi ukuran pori, semakin merata distribusi ukuran porinya, koefesien permeabilitasnya cenderung semakin kecil. 3. Distibusi ukuran butiran, semakin merata distribusi ukuran butirannya, koefesien permeabilitasnya cenderung semakin kecil. 4. Rasio kekosongan (void), semakin besar rasio kekosongannya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin besar. 5. Kekasaran partikel mineral, semakin kasar partikel mineralnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi. 6. Derajat kejenuhan tanah, semakin jenuh tanahnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi. Penentuan Koefisien Permeabilitas Aliran Air Dalam Tanah Tinggi energi total (total Head) adalah tinggi energi elevasi atau Elevation Head (z) ditambah tinggi energi tekanan atau pressure Head (h) yaitu Ketinggian kolom air hA atau hB. Di dalam pipa diukur dalam millimeter atau meter diatas titiknya. Tekanan hidrostatis bergantung pada kedalaman suatu titk dibawah muka air tanah. Untuk mengetahui besar tekanan air pori, Teorema Bernaulli dapat diterapkan. Menurut Bernaulli, tinggi energi total (total Head) pada suatu titik
dapat dinyatakan oleh persamaan : h= p/ λw + v2/ 2g + z Dengan : h = tinggi energi total (total head)(m) p/ γ w = tinggi energi tekanan (pressure head) (m) p = tekanan air (t/m2,kN/m2) v2 / 2g= tinggi energi kecepatan (velocity head) (m) v = kecepatan air (m/det) γ w = berat volume air (t/m3,kN/m3) g = percepatan gravitasi (m/dt2) z = tinggi energi elavasi (m) Karena kecepatan rembesan didalam tanah sangat kecil, maka tinggi energi kecepatan dalam suku persamaan Bernoulli dapat diabaikan.Sehingga persamaan tinggi energi total menjadi : h = p/λw + z Untuk menghitung debit rembesan lewat tanah pada kondisi tertentu,di tinjau kondisi tanah. Setidaknya ada dua cara menentukan koefisien permeabilitas, yaitu dengan uji head tetap dan uji head jatuh. Uji head tetap digunakan untuk tanah yang memiliki butiran kasar dan memiliki koefisien permeabilitas yang tinggi. Sedangkan uji head jatuh digunakan untuk tanah yang memiliki butiran halus dan memiliki koefisien permeabilitas yang rendah. Ø Uji Permeabilitas Di Laboratorium Ada empat macam pengujian untuk menentukan k oefisien permeabilitas dilaboratorium, yaitu a). Uji tinggi energi tetap (Constant – Head) b). Uji tinggi energi turun (failing – Head) c). Penentuan secara tidak langsung dari uji konsolidasi d). Penentuan secara tidak langsung dari uji kapiler horizontal Pengujian permeabilitas tanah dilakukan di laboratorium menggunakan metode Constant Head Permeameter dan Variable/Falling Head Permeameter.
1) Constant Head Permeameter Uji ini digunakan untuk tanah yang memiliki butiran kasar dan memiliki koefisien permeabilitas yang tinggi. Rumus :
Q = k.A.i.t k = (Q.L) / (h.A.t) Dengan : Q = Debit (cm3) k = Koefisien Permeabilitas (cm/detik) A = Luas Penampang (cm2) i = Koefisien Hidrolik = h/L t = Waktu (detik) 2) Variable/Falling Head Permeameter Uji ini digunakan untuk tanah yang memiliki butiran halus dan memiliki koefisien permeabilitas yang rendah. Rumus : k = 2,303.(a.L / A.L).log (h1/h2) Dengan : k = Koefisien Permeabilitas (cm/detik) a = Luas Penampang Pipa (cm2) L = Panjang/Tinggi Sampel (cm) A = Luas Penampang Sampel Tanah (cm2) t = Waktu Pengamatan (detik) h1 = Tinggi Head Mula-mula (cm) h2 = Tinggi Head Akhir (cm) Uji Permeabilitas di Lapangan 1.Uji Permeabilitas dengan Menggunakan Sumur Uji Cara pemompaan dari air sumur uji dapatdipakai untuk menentukan koefisien permeabili tas (k ) dilapangan.Dalam cara ini, sebuah sumur digali dan airnya di pompa dengan debit air tertentu secara kontinu. permukaan penurunan yang telah stabil yaitu garis penurunan muka air tanah yang terendah. Jari-jari R dalam teori hidrolika sumuran disebut jari jari pengaruh kerucut penurunan (radius of influence of the depressioncone). Aliran air kedalam sumur merupakan aliran gravitasi, dimanamuka air tanah mengalami tekanan atmosfer. Debit pemompaan pada kondisi aliran yang telah stabil dinyatakan oleh persamaan DARCY : Q= vA = kiA = k ( dy/dx) A
( m3/det )
Dengan : V = Kecepatan aliran (m/det) A = Luas aliran (m2) i = dy/dx = gradient hidrolik dy = ordinat kurva penurunan dx = absis kurva penurunan
2. Uji Permeabilita Pada Sumur Artesis Air yang mengalir dipengaruhi oleh tekanan artesis.debit arah radial : Q = kA dy/ dx Dengan : q= Debit arah radial (m3/det) A = 2π =× T Luas tegak lurus arah aliran (m2) T = Tebal lapisan lolos air (m) dy/dx = i = Gradien Hidrolik
2.2 Faktor – factor yang mempengaruhi Permeabilitas a. Tekstur tanah Tanah yang berstruktur berpasir, maka permeabilitas tinggi k arena pori-porinya banyak,sebaliknya bila tanah bertekstur liat maka permeabilitas tanahnya memiliki poripori yang kecil. b. Struktur tanah tanah yang memiliki struktur granuler maka permeabilitasnya tinggi karena pori-porinya banyak.sebalinya tanah yang memiliki struktur yang mantap maka memiliki pori-pori mikro yang banyak sehingga permeabilitasnya rendah. c. Porositas jika dalam tanah tersebut porositasnya banyak ( dalam hal penjumlahan antara pori makro dengan pori mikro ) maka permeabilitasnya tinggi,karena ruang pergerakan airnya akan lebih banyak. d. gravitasi dalam hal ini gaya gravitasi merupakan hal yang penting,karena bila gravitasi tidak ada maka permeabilitas tanah tidak ada e. Viskositas adalah derajat kekentalan cairan,jadi semakin kental cairan maka air yang mengalir pada tanah akan lambat maka permeabilitasnya lambat. Faktor yang dipengaruhi permeabilitas a. Drainase Apabila permeabilitas tanah baik, maka waktu dalam pergerakan air akan semakin cepat, begitu pula sebaliknya b. Infiltrasi Penyerapan yang dilakukan tanah akan semakin cepat apabila drainase tanah itu baik
c. Pengolahan Apa bila drainase dalam tanah tersebut baik, maka pengolahan dalam tanah akan semakin mudah
d. Perkolasi Pergerakan air dalam tanah akan baik bila drainase dalam tanah juga baik e. Erosi Pengikisan juga dipengaruhi oleh permebilitas, semakin baik permeabilitas dalam tanah, maka erosi akan minimum f. Evaporasi Evaporasi akan semakin maksimal jika permeabilitas tanah tersebut baik. ri hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik akan dapat dihitung variasi harga resistivitas pada lapisan permukaan bumi di bawah titik ukur (Sounding point) (Apparao, 1997). Pada metode ini, pengukuran pada suatu titik sounding dilakukan dengan jalan mengubahubah jarak elektroda. Pengubahan jarak elektroda ini tidak dilakukan secara sembarang, tetapi mulai jarak elektroda kecil kemudian membesar secara gradual. Jarak elektroda ini sebanding dengan kedalaman lapisan batuan yang terdeteksi. Dari kedalaman lapisan batuan yang terdeteksi, akan diperoleh ketebalan dan resistivitas masing-masing lapisan batuan.
