Air Tanah

Air dalam Tanah

Air-tanah didefinisikan sebagai semua air didalam tanah yang mengisi ruang pori-pori dalam batuan dasar dan regolit. Volume air-tanah 40 kali lebih besar dari volume semua air bersih di permukaan (danau atau aliran sungai). Kurang dari 1 persen air di Bumi merupakan air-tanah. Pada umumnya air-tanah berasal dari air hujan (meteorik atau vadose).

Kedalaman Air-tanah

Air, terdapat disemua tempat dibawah permukaan, tetapi lebih dari setengah dari seluruh air-tanah, termasuk yang dapat dipergunakan, terdapat diatas kedalaman 750m. di bawah kedalaman 750m, jumlah air-tanah berangsur-angsur berkurang. Ilmuwan Russia menemukan air pada lebih dari 11 km

Muka Air-tanah

zona aerasi (dinamakan juga unsaturated zone) lapisan tanah lembab diikuti oleh suatu zona dimana ruang-ruang terbuka dalam regolit atau batuan dasar terisi terutama oleh udara.Dibawah zona aerasi adalah saturated zone, suatu zona dimna seluruh ruang terbukanya terisi air.Permukaan atas saturated zona inilah yang dunamakan muka air-tanah.  Umumnya, muka air-tanah bertemu dengan muka air di permukaan, sungai, danau.  Pada sedimen berbutir halus, suatu lapisan tipis, sekitar 60 cm tepat diatas muka air-tanah, tetap basah karena gaya tarik kapiler.  Pada daerah lembab, muka air-tanah mengikuti topografi diatasnya. Tinggi dibawah bukit dan rendah di lembah, karena air bersifat mengalir ketempat lebih rendah oleh pengaruh gravitasi.

Pergerakan Air-tanah

Air-tanah selalu ‘beroperasi’ sebagai bagian dari siklus hidrologi. Saat air hujan meresap ke tanah, masuk kedalam reservoar air-tanah. Kebanyakan air-tanah beberapa ratus meter dibawah permukaan bergerak (‘mengalir’).  Pergerakannya sangat lambat, kecepatannya berskala sentimeter/hari atau meter/tahun. Tentunya melalui saluran kecil dan sangat sempit.

Recharge dan Discharge Air-tanah

Proses pengisian kembali Air-tanah disebut recharge.Dan proses dimana air-tanah mencapai permukaan dan mengalir dinamakan discharge. Daerah dimana presipitasi meresap kebawah permukaan dan mensapai zona saturasi disebut recharge area. Didaerah lembab, daerah recharge meliputi meliputi hampir seluruh bentang alam antara sungai dan dataran banjir terdekat. Pada daerah kering, recharge terdapat terutama :Pegunungan, Kipas alluvial dan Sepanjang sungai utama yang dasarnya dari alluvium yang permeabel.

Zona Aerasi (1)

Air awalnya meresap ke tanah, yang umumnya mengandung lempung hasil pelapukan kimiawi batuan dasar. Permeabilitas yang rendah dan partikel-pertikel lempung yang halus membuat sebagian air tersimpan dalam tanah akibat gaya tarik molekuler. Sebagian kelembaban ini segera meguap ke udara. Banyak juga yang terserap akar tumbuhan yang kemudian kembali ke atmosfir melalui transpirasi. Oleh gaya tarik gravitasi air yang tidak dapat ditahan oleh gaya tarik molekuler meresap kebawah sampai mencapai zona saturasi.

Perkolasi di Zona Saturasi

Dalam zona saturasi air-tanah bergerak dalam perkolasi.  Percolasi, air bergerak lambat melalui pori sangat kecil sepanjang lintasan-lintasan paralel, seperti benang.Mengikuti hukum gravitasi, air bergerak sevcara perkolasi dari daerah yang tinggi ke daerah yang rendah. Umumnya perkolasi ke permukaan sungai atau danau. Kecepatan aliran air-tanah meningkat jika  kemiringan muka air tanah menjadi lebih besar.  Aliran air-tanah cenderung sangat lambat karena perkolasi air-tanah mengalami hambatan gesekan sangat besar. Pengukuran dalam material yang permeabel, hanya sekitar 250m/th. 

Kecepatan Aliran Air-tanah

Tahun 1856, Henri Darcy, insinyur Perancis, menyimpulkan bahwa kecepatan aliran air-tanah huruslah berhubungan dengan :

Gradient hydraulik : kemiringan muka air.

Permeability batuan atau sedimen  yang dilaluinya.

Koefisien permeabilitas: (K) hydraulic conductivity, permeabilitas, densitas, dan viskositas air.

Hukum Darcy

_{V = K(h1-h2)}      dimana :

^L                     K - koefiscien permeabilitas atau conductivity,

h₁-h₂ perbedaan elevasi;

L  jarak horizontal antara dua titik;

Mata air dan Sumur

Mata air, aliran air-tanah keluar ke permukaan tanah secara alamiah. Mata air kecil-kecil dijumpai Perubahan permeabilitas harizontal atau vertikal umumnya merupakan lokasi mata-air. Perubahan ini mempengaruhi tekanan suatu aquiclude, suatu tubuh batuan impermeabel atau kurang permeabel dekat dengan yang permeabel. Mata air dapat juga terjadi dari aliran lava, terutama aliran lava yang rekah-rekah diatas suatu aquiclude, atau sepanjang jejak sesar. Sebuah sumur akan menghasilkan air apabila bersentuhan dengan muka air tanah. Jika pemompaan  air pada sumur baru melebihi aliran air-tanah lokal, menyebabkan terjadinya depresi konikal pada muka air-tanah, dan disekitarnya membuat cone of depression.  Lapisan sedimen lempungan impermeabel pada zona aerasi dapat membuat suatu perched water body (diatas suatu aquiclude yang terletak diatas muka air-tanah).

Aquifer

Aquifer, satu tubuh batuan atau regolit yang permeabel dapat menyimpan air dan kandungan airnya cukup banyak untuk mencatu sumur.  Biasanya tubuh kerakal dan pasir merupakan aquifer yang baik, karena permeabilitasnya tinggi dan dimensinya besar (penyebarannya luas). Demikian pula batupasir.

Dua tipe Aquifers :

–      Confined (dibatasi oleh aquicludes).

–      Unconfined (aquifer bebas, not overlain).

Kemungkinan airnya dapat naik sampai setinggi muka air-tanah di daerah recharge.  Aquifer semacam ini dinamakan artesian aquifer, dan sumurnya, sumur artesis

Mata-air yang mengalir bebas dari aquifer artesis disebut mata-air artesis.