AQUIFER

Pendahuluan
Akuifer adalah sebuah pembentukan kelompok, geologi formasi, atau bagian dari formasi yang berisi bahan permeabel cukup jenuh untuk menghasilkan jumlah yang signifikan air untuk mata air dan sumur. Penggunaan istilah ini sering terbatas pada mereka air-bantalan formasi mampu menghasilkan air dalam jumlah yang cukup untuk membentuk suatu pasokan yang dapat digunakan untuk keperluan rakyat.

 Pembentukan Aquifer

Akuifer adalah lapisan bawah tanah batuan berpori atau pasir yang memungkinkan gerakan air 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 Aquife
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 dan patah tulang ini memungkinkan beberapa gerakan air. Lebih penting lagi, karena air akan melarutkan batuan karbonat setelah air mampu memasuki patah tulang, 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, patah tulang yang terjadi dalam batuan dapat memungkinkan gerakan air. Jumlah gerakan melalui batuan retak tergantung pada frekuensi dan keterkaitan dari patah tulang

Terkekang dan tidak terkekang Aquifer 
Semua akuifer memiliki lapisan kedap air di bawah mereka yang menghentikan air tanah dari infiltrasi lebih lanjut. Jika suatu akuifer memiliki lapisan kedap air di bawahnya tapi lapisan atasnya adalah permeabel, maka itu dianggap sebagai akuifer bebas. Pada beberapa kesempatan lapisan permeabel dapat terjebak di antara dua lapisan kedap menghasilkan akuifer terbatas.

Recharge and Discharge of Aquifers  
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.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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://www.google.co.id/imgres?um=1&hl=id&sa=N&biw=1024&bih=602&tbm=isch&tbnid=EO7LUh_VdnKzGM:&imgrefurl=http://water.tamu.edu/aquifers.html&docid=uS_lyMUygZcZQM&imgurl=http://water.tamu.edu/images/aquifer.jpg&w=720&h=481&ei=aalmT4SqK4LYrQfzruW8Bw&zoom=1&iact=hc&vpx=580&vpy=37&dur=1531&hovh=183&hovw=275&tx=169&ty=125&sig=105990105950746943446&page=1&tbnh=111&tbnw=166&start=0&ndsp=15&ved=1t:429,r:3,s:0
 
   Share

Jaring Aliran Air Tanah

jaring aliran air tanah

 Kontur elevasi airtanah sebagaimana ditafsirkan dari jaringan piezometer, dapat digunakan dalam analisis aliran bersih untuk memperkirakan tingkat air tanah rembesan. Ini adalah metode hidrometri yang dapat diterapkan untuk data tingkat air baik pada bidang horisontal atau vertikal. Sebagai langkah pertama, jika jaringan kepadatan yang cukup, terutama di dekat sungai atau danau, kontur permukaan potensiometri dapat menunjukkan hubungan antara akuifer dan fitur permukaan air. 
 Kontur yang melengkung dalam menjelang akhir hulu sungai menunjukkan aliran mendapatkan dan kontur kurva yang menjelang akhir hilir menunjukkan aliran kehilangan Jaring aliran yang dihasilkan oleh kombinasi kontur dan garis potensial air tanah aliran yang menurut definisi adalah tegak lurus kontur ini. Tujuan dalam membangun jaring aliran adalah untuk menghasilkan sel-sel yang equidimensional Sebuah tabung aliran didefinisikan sebagai yang dibatasi oleh garis air tanah aliran.

 
Pada contoh di atas debit air tanah total aliran (Q = q1 + q2 + q3 + q4) berasal dari Hukum Darcy sebagai:
Q=KpDhb/n

dimana K adalah konduktivitas hidrolik rata-rata, p adalah jumlah tabung aliran (= 4), Δh adalah perbedaan antara kedua kepala kontur potensiometri berlari (= 6-0), b adalah ketebalan akuifer dan n adalah jumlah kepala tetes dalam jaring aliran (n = 3, 6 sampai 4, 4 sampai 2 dan 2 untuk 0) (Loaiciga & Zekster, 2003).



Share

Hukum Darcy

Prinsip yang mengatur bagaimana cairan bergerak di bawah permukaan disebut hukum Darcy. Hukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Hal ini bergantung pada kenyataan bahwa jumlah aliran antara dua titik secara langsung berkaitan dengan perbedaan tekanan antara titik-titik, jarak antara titik-titik, dan interkonektivitas jalur aliran dalam batuan antara titik-titik. Pengukuran interkonektivitas disebut permeabilitas.

di bawah permukaan, batuan diendapkan pada lapisan. Aliran fluida dalam dan di antara lapisan batuan diatur oleh permeabilitas batuan. Namun, untuk memperhitungkan permeabilitas, harus diukur baik dalam arah vertikal dan horisontal. Sebagai contoh, serpih biasanya memiliki permeabilitas yang jauh lebih rendah daripada vertikal horizontal (dengan asumsi datar berbaring serpih tempat tidur). Ini berarti bahwa sulit untuk cairan mengalir naik turun melalui tempat tidur serpih tetapi jauh lebih mudah untuk itu mengalir dari sisi ke sisi. Contoh yang baik dari karakteristik ini ditunjukkan pada gambar di sebelah kiri; yang jelas menunjukkan bahwa akan lebih mudah bagi air untuk mengalir sepanjang perlapisan horisontal dalam serpih di mana ada aliran alami jalur bukan vertikal di mana ada beberapa jalur aliran .

Pada akhirnya, jika perbedaan tekanan antara zona hidrolik retak dan akuifer air tawar tidak besar, jarak antara zona relatif besar, dan ada batuan dengan permeabilitas vertikal yang rendah di antara lebih dalam dan zona dangkal, aliran antara zona tidak mungkin terjadi. Pengecualian untuk ini adalah di mana ada jalur aliran terpisah seperti lubang bor terbuka atau serangkaian kesalahan atau sendi yang bersinggungan kedua zona retak dan akuifer air tawar. Di bawah salah satu dari keadaan ini, perbedaan tekanan dan jarak akan menjadi faktor penentu, apakah cairan dapat bermigrasi dari bagian bawah ke zona atas.

Untuk mereka yang memiliki minat lebih besar dalam prinsip-prinsip matematika di balik aliran fluida di bawah permukaan, berikut ini adalah deskripsi dari Hukum Darcy:

Hukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Hal ini bergantung pada prinsip bahwa jumlah aliran antara dua titik adalah berbanding lurus dengan perbedaan tekanan antara titik-titik dan kemampuan media melalui yang mengalir untuk menghambat arus. Berikut tekanan mengacu pada kelebihan tekanan lokal atas tekanan hidrostatik cairan normal yang, karena gravitasi, meningkat dengan mendalam seperti di kolom berdiri air. Ini faktor impedansi aliran ini disebut sebagai permeabilitas. Dengan kata lain, hukum Darcy adalah hubungan proporsional sederhana antara tingkat debit sesaat melalui media berpori dan penurunan tekanan lebih dari jarak tertentu.

Dalam format modern, menggunakan konvensi tanda tertentu, hukum Darcy biasanya ditulis sebagai:

Q =-KA dh / dl

dimana:
Q = laju aliran air (volume per waktu)
K = konduktivitas hidrolik
Sebuah kolom = luas penampang lintang
dh / dl = gradien hidrolik, yaitu, perubahan kepala panjang bunga.

Berikut ini adalah ekspresi diagram Hukum Darcy:

Saat menghitung kemungkinan aliran fluida dari zona hidrolik retak ke zona air tawar penerapan hukum Darcy sangat penting karena akan menetapkan kondisi spesifik di mana cairan dapat mengalir dari satu zona ke yang lain dan akhirnya akan menentukan apakah atau tidak rekah hidrolik cairan dapat mencapai zona air segar.

Darcy direferensikan untuk campuran sistem unit. Sebuah medium dengan permeabilitas 1 Darcy memungkinkan aliran 1 cm ³ / s dari cairan dengan viskositas 1 cP (1 MPa · s) di bawah gradien tekanan 1 atm / cm akting di seluruh luas 1 cm ². Sebuah millidarcy (mD) sama dengan 0,001 Darcy.

http://fracfocus.org/groundwater-protection/fluid-flow-subsurface-darcys-law

Share