Mekanika Tanah 2 - Aliran Air Tanah ( Bab 1 )

BAB I

ALIRAN AIR TANAH

 

1.1.  Permeabilitas Tanah

        

         Suatu material dikatakan permeable apabila material tersebut mempunyai pori yang menerus. Sifat-sifat dari tanah akan berubah sesuai dengan air yang mengisi pori-porinya.

 

         Air yang mengisi pori-pori tersebut antara lain :

-          Ground Water (Air tanah)

-          Gravitational Water (Air gravitasi)

-          Capilarry Water (Air Capiler)

-          Chemical Fixed Muisture (Larutan yang mengandung bahan kimia)

 

Tanah mempunyai sifat membiarkan air melalui lobang porinya sebagaimana hujan jatuh di atas permukaan tanah. Sifat seperti ini dikatakan ”Permeability dari Tanah”,  yang lazim disebut Koefisien Permeabilitas (k) yang mempunyai dimensi sebagai kecepatan karena memang sebenarnya (k) adalah kecepatan aliran yang melalui rongga.

 

Koefisien Permeabilitas (k) bergantung kepada :

-          Ukuran butir (Soil grain)

-          Sifat dari pada air pori

-          Angka pori (Void ratio) e

-          Bentuk dan susunan pori (Porositas) n

-          Derajat kejenuhan Sr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel 1 : Memperlihatkan besarnya nilai (k) untuk berbagai jenis tanah

Macam Tanah

Grain Size

(mm)

Koefisien Permeabilitas

(cm/det)

 

Clay (Lempung)

Silt (Lanau)

Pasir sangat halus

Pasir halus

Pasir sedang

Pasir kasar

Granular

 

0,00 – 0,01

0,01 – 0,05

0,05 – 0,10

0,10 – 0,25

0,25 – 0,50

0,50 – 1,00

1,00 – 5,00

 

3,0 x 10

4,5 x 10

3,5 x 10

1,5 x 10

3,5 x 10

8,5 x 10

3,0

  

Dalam prakteknya aliran air tanah diperlukan untuk mengetahui :

-          Banyaknya rembesan yang mengalir dibawah tubuh bendung (misalnya)

-          Bagaimana perubahan volume tanah akibat aliran air tanah

-          Bagaimana perubahan kekuatan geser tanah

 

Untuk aliran air yang melalui tanah berlaku hukum DARCY dan aliran adalah laminer kecepatannya relatif rendah.

 

                           Q = k.i.A

Dimana :           Q = Debit yang mengalir, dalam (l/det) atau (m3/det)

                           i = Gradien hidrolik  (cm)

                           A= Luas penampang (cm2)

                           k= Koefisien permeabilitas (cm/det)

 

1.2.  Menentukan Harga Koefisien Permeabilitas

         Untuk mengetahui koefisien permeabilitas dilakukan pengujian dengan menggunakan permeameter. Pengujian dapat dilakukan di laboratorium atau di lapangan.  Untuk menentukan koefisien permeabilitas (k) di laboratorium ada 2 cara :

1. Pengukuran dalam tegangan tetap (Constant Head Test), yaitu test permeabilitas dengan menggunakan tinggi tekan tetap, dimana contoh tanah yang di test adalah berbutir kasar.

                          

 

Gambar Test Pengukuran dalam ”Tegangan Tetap”

 

      Q = k.i.A

      Q = k  A

      k =  (cm/det)

 

2.   Pengukuran dalam tegangan berubah (Variable Head Test/Falling Head), yaitu test permeabilitas dengan tinggi tekan berubah.

      Misalnya pada saat ketinggian air = h, penurunan dh akan memerlukan waktu dt, dalam rumus DARCY diitulis :

     

      dQ = k  A dt

      dQ = Banyaknya air dalam waktu dt =  a.dh

      -a.dh = k  A dt

      -a = k dt

 

Gambar alat Pengukuran dalam ”Tegangan Berubah”

 

Integrasi antara batas  h1   s.d    h2   dan 0 s.d t adalah :

 

-a = k

        

            k = Ln 

 

            k =  log

 

1.3.      Rembesan Air Dari Tanah Yang Berlapis-Lapis

           

           

 

            A. Aliran Sejajar Lapisan

                Q = V.h+ V.h + V.h

                 Kecepatan rata-rata :

           

            V =  (V.h+ V.h + V.h + ........)

            V =  (k.i. h+ k.i.h + k.i.h + .....)

 

            Dimana : V = k.i        ,       V = k.i

            Daya rembesan arah horizontal (kH)          V = kH.i

                       

            kH =

 

            B. Aliran Tegak Lurus Lapisan

                  Dalam hal ini, kontinuitas aliran dipertahankan, debit dan kecepatan rata-rata adalah sama setiap lapisan, tetapi head yang hilang dan gradient hidrolik adalah berbeda. Total Head yang hilang disebut H, dan untuk masing-masing lapisan disebut H, H.          

 

                  H = H + H + H + …..

                      = i. H + i. H + i . H

                  V = . kV          V = k .  i  = k. i

 

                  i =                      i=         

 

                  H = h + h+ h+ ….

 

                  H =      = h + h+ h+ ….

 

 

                  kV =

 

1.4.  Menentukan Daya Rembesan Di Lapangan

        Kodisi yang sering dijumpai di lapangan adalah :

        

         A. Unconfined Flow

               Istilah ini disebut juga lapisan berair tanpa batas, dan dipakai untuk keadaan dimana batas atas dari daerah rembesan adalah garis rembesan.

 

 

 

               Q = k.i.A  (Hukum Darcy)

              

               Q = k. 2r h .

               Integrasi antara r dan r dengan ketinggian h dan h:

 

               log  = k. .

 

               k =      

 

k =

 

 

               B. Confined Flow

               Disebut juga lapisan berair dengan batas. Hal ini dipakai untuk rembesan di bawah suatu bangunan atau lapisan yang tidak dapat dirembes air.

 

 

 

         Luas penampang aliran :

         A = 2 r Z

 

         =

 

         =   

 

         log   =  

 

         k =

 

0 komentar:

Google+ Followers

Salam Blogger, Terimakasih telah berkunjung Berkunjung di Blog saya, Dipersilakan buat sahabat-sahabat blogger agar dapat mengikuti blog saya. "Ilmu sebaiknya jangan di Pendam, Tetapi di Sebarluaskan". Thank buat orang special dalam hidup saya. Terimakasih