Pengertian Air Tanah dan Asal Usulnya

Img: USGS

Berikut ini adalah beberapa pengertian air tanah menurut para ahli:

Menurut Asdak (2010), air tanah adalah air yang berada di wilayah jenuh dibawah permukaan tanah.

Undang-Undang Nomor 7 Tahun 2004 Tentang Sumber Daya Air, menyebutkan bahwa air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau batuan di bawah permukaan tanah.

Menurut Bouwer (1978), air tanah adalah sejumlah air di bawah permukaan bumi yang dapat dikumpulkan dengan sumur-sumur, terowongan atau sistem drainase atau dengan pemompaan. Dapat juga disebut aliran yang secara alami mengalir ke permukaan tanah melalui pancaran atau rembesan (dalam Geologinesia).

Menurut Soemarto (1989), air tanah didefinisikan sebagai air yang menempati rongga-rongga dalam lapisan geologi. Lapisan tanah yang terletak di bawah permukaan tanah dinamakan lajur jenuh (saturated zone), dan lajur tidak jenuh terletak di atas lajur jenuh sampai ke permukaan tanah, yang rongga-rongganya berisi air dan udara (dalam Geologinesia).

Menurut Fetter (1994), air tanah adalah air yang tersimpan pada lajur jenuh, yang kemudian bergerak sebagai aliran melalui batuan dan lapisan-lapisan tanah yang ada di bumi sampai air tersebut keluar sebagai mata air, atau terkumpul masuk ke kolam, danau, sungai, dan laut. Batas-batas lajur jenuh air disebut dengan muka air tanah (water table) (dalam Geologinesia).

Menurut Herlambang (1996), air tanah adalah air yang bergerak di dalam tanah, terdapat dalam ruang antar butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah yang disebut akuifer (dalam Nanosmartfilter).

Menurut Wikipedia, air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau bebatuan di bawah permukaan tanah.

Asdak (2010), menyatakan bahwa secara global, dari keseluruhan air tawar yang berada di planet bumi ini lebih dari 97% terdiri atas air tanah. 

Sedangkan menurut Seyhan (1997), lebih dari 98% dari semua air (± 7 x 10⁶ km³) di atas bumi tersembunyi di bawah permukaan dalam pori-pori batuan dan bahan-bahan butiran. 2% sisanya adalah apa yang kita lihat di danau, sungai dan reservoir. Separuh dari dua persen ini disimpan di reservoir buatan.

Pendapat lain dikemukakan oleh Gelhar (1972), ia mengatakan bahwa 98% dari air dibawah permukaan disebut air tanah dan digambarkan sebagai air yang terdapat pada bahan yang jenuh dibawah muka air tanah. Dua persen sisanya adalah lengas tanah pada mintakat tidak jenuh di atas muka air tanah (dalam Seyhan, 1997).

Air tanah dapat dijumpai di hampir semua tempat di bumi. Ia dapat ditemukan di bawah gurun pasir yang paling kering sekalipun, demikian juga di bawah tanah yang membeku karena tertutup oleh lapisan salju atau es (Asdak, 2010).

Sumbangan terbesar air tanah berasal dari daerah arid dan semi-arid serta daerah lain yang mempunyai formasi geologi paling sesuai untuk penampungan air tanah. 

Jumlah air tanah yang besar memainkan peranan penting dalam sirkulasi air alami. Bila kita menganggap bahwa presipitasi diagihkan secara sangat tidak merata, maka banyak sungai akan mengering tanpa suatu aliran dasar (Seyhan, 1997).

Jumlah air tanah yang besar yang disimpan di bawah permukaan bumi dapat digambarkan oleh penaksiran  Shimer (1988) yang menggambarkan bahwa jika semua air tanah di Amerika Utara dibawa ke permukaan ia akan menutupi lahan sampai kedalaman 2,5 meter lebih, yang setara dengan beberapa kali presipitasi tahunan. Air ini tentunya harus berasal dari suatu tempat.

PENTINGNYA PENGETAHUAN AIR TANAH
Peranan air tanah di bumi sangatlah penting. Dengan semakin berkembangnya industri (agro dan non-agro isdustri) serta permukiman dengan segala fasilitasnya seperti lapangan golf, kolam renang, maka ketergantungan aktivitas manusia pada air tanah menjadi semakin terasakan.

Namun demikian, patut disayangkan bahwa untuk memenuhi kebutuhan air tanah yang semakin meningkat tersebut, cara pengambilan air tanah seringkali tidak sesuai dengan prinsip-prinsip hidrologi yang baik sehingga seringkali menimbulkan dampak negatif yang serius terhadap kelangsungan dan kualitas sumber daya air tanah.

Dampak Negatif Pemanfaatan Air Tanah Img: Damaimentariku

Menurut Asdak (2010), dampak negatif pemanfaatan air tanah (yang berlebihan) dapat dibedakan menjadi dua, yaitu (1) dampak yang bersifat kualitatif (kualitas air tanah) dan (2) dampak yang bersifat kuantitatif (pasokan air tanah).

1. Dampak kualitatif
Dampak kualitatif mulai dirasakan dengan ditemuinya kasus-kasus pencemaran sumur-sumur penduduk terutama yang berdekatan dengan aliran sungai yang menjadi sarana pembuangan limbah pabrik. Pencemaran air tanah juga dijumpai di daerah yang berbatasan dengan pantai dalam bentuk intrusi air laut ke dalam sumur-sumur penduduk.

2. Dampak kuantitatif
Dampak yang berkaitan dengan kuantitas air tanah umumnya dijumpai selama musim kemarau, yaitu tinggi muka air tanah yang semakin jauh dari permukaan sumur. Amblasan-amblasan (land subsidences) yang terjadi di sepanjang ruas jalan atau bangunan serta semakin jauhnya intrusi air laut juga dapat dijadikan indikator semakin berkurangnya jumlah air tanah.

Pengetahuan menyeluruh tentang sistem penampungan air (water storage) dan gerakan air tanah dianggap penting untuk suatu pemahaman yang lebih baik tentang proses dan mekanisme daur hidrologi.

Air permukaan (aliran air sungai, air danau/waduk dan genangan air permukaan lainya) dan air tanah pada prinsipnya mempunyai keterkaitan yang erat serta keduanya mengalami proses pertukaran yang berlangsung terus menerus.

Selama musim kemarau, kebanyakan sungai masih mengalirkan air. Air sungai tersebut sebagian besar berasal dari dalam tanah (baseflow), terutama dari daerah hulu sungai yang umumnya merupakan daerah resapan yang didominasi oeh daerah bervegetasi (hutan).

Karena letaknya yang lebih tinggi, daerah hulu juga memiliki curah hujan yang lebih besar daripada daerah di bawahnya. Oleh adanya kombinasi kedua keadaan tersebut, selama berlangsungnya musim hujan sebagian besar air hujan tersebut dapat ditampung oleh  daerah resapan dan secara gradual dialirkan ke tempat yang lebih rendah sehingga kebanyak sungai masih mengalirkan air sepanjang musim kemarau, meskipun besarnya debit aliran pada musim tersebut cenderung menurun. Bahkan di beberapa tempat aliran sungai berhenti sama sekali.

Contoh Aliran Sungai di Palembangyang Berhenti Img: Tribunnews

Di beberapa daerah arid (kering), keadaan yang sebaliknya dapat terjadi, artinya kebanyakan sungai tidak lagi mampu mengalirkan air, terutama apabila air larian menjadi sumber utama bagi pengisian air tanah. Oleh karenanya, pengetahuan tentang perilaku gerakan air dalam tanah dapat membantu memahami terjadinya fluktuasi debit aliran, terutama pada musim kemarau.

TIPE AIR TANAH
Secara praktis semua air bawah permukaan berasal dari presipitasi. Akan tetapi, jumlah air tanah yang nisbi kecil, berasal dari sumber-sumber lain. Asal muasal air tanah juga dipergunakan sebagai konsep dalam menggolongkan air tanah ke dalam 4 tipe yang jelas (Told, 1959 dan Dam, 1966), yaitu:

1. Air meteorik
Air meteorik berasal dari atmosfer dan mencapai mintakat kejenuhan baik secara langsung maupun tidak langsung dengan:

a. Secara langsung oleh infiltrasi pada permukaan tanah,

b. Secara tidak langsung oleh perembesan influen (dimana kemiringan muka air tanah menyusup di bawah aras air permukaan kebalikan dari efluen) dari danau, sungai, saluran buatan dan lautan.

c. Secara langsung dengan cara kondensasi uap air (dapat diabaikan). 

2. Air Juvenil
Air juvenil merupakan air baru yang ditambahkan pada mintakat kejenuhan dari kerak bumi yang dalam. Selanjutnya air ini dibagi lagi menurut sumber sepesifikasinya ke dalam:

a. Air magmati.
b. Air gunungapi dan air kosmik (yang dibawa oleh meteor).

3. Air Diremajakan (Rejuvenated)
Air ini merupakan air yang untuk sementara waktu telah dikeluarkan dari daur hidrologi oleh pelapukan, maupun oleh sebab-sebab lain, kembali ke daur lagi dengan proses-proses metamorfosisme, pemadatan atau proses-proses yang serupa (Dam, 1966).

4. Air Konat
Air konat adalah air yang terjebak pada beberapa batuan sedimen atau gunung pada saat asal mulanya. Air tersebut biasanya sangat termineralisasi dan mempunyai salinitas yang lebih tinggi daripada air laut.

SIFAT BATUAN DAN TERJADINYA AIR TANAH
Dalam membahas air tanah, selain faktor-faktor yang telah dikemukakan di atas permukaan tanah yang ikut mempengaruhi proses terbentuknya air tanah, ada faktor lain yang tidak kalah pentingnya dalam mempengaruhi terbentuknya air tanah. 

Faktor tersebut adalah formasi geologi, dan oleh karenanya penting untuk dipelajari karakteristiknya. 

Formasi geologi adalah formasi batuan atau material lain yang berfungsi menyimpan air dalam jumlah yang besar (Asdak, 2010). 

Menurut Seyhan (1997), air tanah yang ditemukan pada formasi geologi permabel (tembus air) dikenal sebagai akifer (juga disebut reservoir air tanah, formasi pengikat air, dasar-dasar yang tembus air) yang merupakan formasi pengikat air yang memungkinkan jumlah air yang cukup besar untuk bergerak melaluinya pada kondisi lapangan yang biasa. Sedangkan menurut Asdak (2010), akifer pada dasarnya adalah kantong air yang berada di dalam tanah. 

Lapisan Akuifer Img: Nationalgeographic

Seyhan (1977) menyatakan,  bahwa selain pada lapisan akifer, air tanah juga ditemukan pada akiklud (atau dasar semi permeabel) yang mengandung air tetapi tidak mampu memindahkan jumlah air yang nyata (seperti liat).

Akifer ditemukan pada sejumlah lokasi. Deposit glasial, pasir dan kerikil, kipas aluvial dataran banjir dan deposit delta pasir semuanya merupakan sumber-sumber air yang sangat baik. Pada suatu akifer, air tanah menempati lubang batuan yang dikenal sebagai pori patahan maupun lubang yang besar. Lihat gambar dibawah ini.

Pori-Pori Batuan Img: Wiest (1965)

Retakan mungkin terdapat dalam batuan kristalin maupun batuan padat dan mungkin mempunyai ukuran kapiler maupun super kapiler. Air yang disimpan dalam retakan disebut air celah dan air retakan. 

Lubang-lubang yang besar merupakan ciri formasi batu kapur dan kadang kala batuan gunungapi. 

Kalau aliran air melalui retakan adalah sebagian besar laminer dan sebagian turbulen, aliran air melalui lubang-lubang yang besar adalah turbulen.

Pori-pori merupakan ciri batuan sedimen klastik dan bahan butiran lainnya. Pori berukuran kapiler dan membawa air yang disebut air pori. Aliran melalui pori adalah laminer. Kapasitas penyimpanan/cadangan air suatu bahan ditunjukkan dengan porositas yang merupakan nisbah volume rongga (Vv) dengan volume total batuan (V)


di mana:
n   = persen porositas (%)
Vv = volume rongga (cm3)
V = volume total batuan (gas, cair dan padat (cm3)

Porositas tergantung pada bentuk dan susunan partikel individu, agihan ukuran pori, derejat sementara dan pemadatan. Tabel dibawah ini menunjukkan kisaran-kisaran porositas yang mewakili untuk bahan-bahan endapan (Todd, 1959).



Pada mintakat kejenuhan, air tanah mengisi lubang. Karena itu, pada mintakat ini, kita dapat menganggap lengas tanah sama dengan porositas.

Jika kita tertarik pada pemindahan air tanah dari mintakat kejenuhan, kita tidak dapat memindahkan semuanya karena gaya-gaya molekuler dan tegangan permukaan akan memegang sebagian air di tempatnya. Air ini ditahan melawan gaya berat. Retensi spesifik suatu batuan atau tanah diberi batasan sebagai nisbah persentase volume air yang akan tertahan melawan gaya berat setelah kejenuhan terhadap volumenya yaitu:


di mana: 
Sr = retensi spesifik (%)
Vwr = volume air yang tahan (cm3)
V = volume total batuan (gas, cair, dan padat, cm3)

Sebaliknya, air yang dapat dipindahkan dari mintakat kejenuhan dinyatakan sebagai hasil spesifik (atau porositas efektif). Hasil spesifik tersebut diberi batasan sebagai nisbah presentase volume air yang setelah dijenuhkan, dapat dikuras secara bebas oleh gaya berat terhadap volumenya sendiri. Ini adalah:


di mana:
Sy = hasil spesifi (%)
Vwd = volume air yang dikuras (cm3)
V = volume total batuan (gas, cair dan padat, cm3)

Tampak bahwa porositas (n) sama dengan:

n = Sr + Sy

Harga-harga spesifik tergantung pada ukuran butiran, bentuk dan agihan pori dan pemadatan. Meinzer (1942) memberi garis besar beberapa metode untuk menentukan hasil spesifik (penjenuhan contoh laboratorium, penjenuhan contoh lapangan, uji pompa, dan lainn). Semua metode ini mempunyai keterbatasan. 

Pengaruh pemadatan nampak pada menurunnya harga-harga hasil spesifik dengan kedalaman sungai dan deposit aluvial. Faktor-faktor utama yang mempengaruhi agihan lubang batuan dapat diperingkas sebagai berikut (Ward, 1967):

(1) Tipe batuan.
(2) Keragaman vertikal lithologi (dasar-dasar pembentukanya)
(3) Kelarutan batuan
(4) Pelapukan

TIPE-TIPE AKIFER
Menurut Seyhan (1997), ada tiga tipe akifer, yaitu akifer tidak tertekan, akifer tertekan, dan akifer melayang.  Sedangkan menurut Asdak (2010), akifer dibedakan menjadi dua: akifer bebas (unconfined aquifer) dan akifer terkekang (confined aqquifer).

1. Akifer Tidak Tertekan
Akifer tidak tertekan disebut juga akifer bebas, freatik atau non-artesis. Akifer bebas terbentuk ketika tinggi muka air tanah (water table) menjadi batas atas zona tanah jenuh. 

Menurut Adak (2010), tinggi muka air tanah berfluktuasi tergantung pada jumlah dan kecepatan air (hujan) masuk ke dalam tanah, pengambilan air tanah dan permeabilitas tanah. Sedangkan menurut Seyhan (1977), kelengkungan dan kedalaman muka air tanah tergantung pada kondisi-kondisi permukaan, luas pengikisan kembali, debit, pemompaan dari sumur, permeabilitas dan lain-lain. 

2. Akifer Tertekan
Akifer ini disebut juga akifer artesis atau akifer takanan dimana air tanah tertutup antara 2 strata yang relatif kedap air. Airnya ada dibawah tekanan dan bagian atasnya dibatasi oleh permukaan piezometrik. Jika suatu sumur dimasukkan dalam akifer ini, aras air akan menarik sampai aras piezometrik dan akan memebentuk suatu sumur yang mengalir seperti ditunjukkan Gambar 73. Kawasan yang memasok air ke akifer tertekan disebut daerah pengisian kembali. Perhatikan pada permukaan piezometrik merupakan suatu imajiner dengan aras tekanan hidrostatik air pada akifer.

3. Akifer Melayang
Akifer ini merupakan kasus khusus dari akifer tak terbatas yang terjadi dimana tubuh air tanah dipisahkan dari tubuh utama air tanah oleh stratum yang relatif kedap air dengan luas yang kecil. Lensa-lensa liat pada deposit sedimen mempunyai tubuh air yang dangkal yang melapisinya.

4. Akifer Semi-tertekan
Akifer ini merupakan kasus khusus akifer bertekanan yang dibatasi oleh lapisan-lapisan semi-permeabel.


SUMBER:

Asdak, Chay. 2010. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Seyhan, Ersin. 1997. Fundamentals of Hydrology. Amsterdam: Instituut voor Aaardwetenschappen Vrije Universteit.