Water Resources System

Transkripsi

1 Water Resources Sstem Ir. Djoko Luknanto, M.Sc., P.D. Laboratorium Hidraulika Jurusan Teknik Sipil FT UGM

2 Siklus Hidrologi recarge air permukaan aliran air tana lapisan kedap air 7/0/003

3 Penggunaan Air 7/0/003 3

4 Hdro Softwares air permukaan SMS air tana GMS Manajemen DPS WMS 7/0/003 4

5 Hdro Softwares Surface-water Modeling Sstem (SMS) Memodelkan idrodinamika gerakan air permukaan dan polusina baik di sungai maupun di laut Groundwater Modeling Sstem (GMS) Memodelkan gerakan air tana dan polusina Watersed Modeling Sstem (WMS) Memodelkan manajemen Daera Pengaliran Sungai (DPS) untuk melakukan pengelolaan air tana dan air permukaan 7/0/003 5

6 Groundwater Hdraulics Ir. Djoko Luknanto, M.Sc., P.D. Laboratorium Hidraulika Jurusan Teknik Sipil FT UGM

7 Teture Tana dan Porositas a) Deposit sedimen seragam dg porositas tinggi b) Deposit sedimen tak seragam dg porositas renda c) Deposit sedimen seragam dari batuan ang porus sg secara keseluruan porositasna tinggi d) Deposit sedimen seragam ang porositasna berkurang karena adana endapan mineral diantarana e) Batuan porous karena pengikisan f) Batuan porous karena retakan 7/0/003 7

8 Pembagian ona vertikal tana 7/0/003 8

9 Distribusi Vertikal Air Tana air muka tana ona air tanaman udara ona aerasi ona vadose sedang air vadose partikel tana Air vadose ang tertaan pada bidang kontak partikel tana di ona tak jenu (ona aerasi) ona Jenu air ona kapiler muka air tana lapis kedap air air tana 7/0/003 9

10 Zona Aerasi Zona air tanaman.. Air di ona ini berada dalam keadaan tidak jenu, kecuali pada saat air berlebi di muka tana. Tebal ona ini tergantung dari jenis tana dan tanaman. Zona vadose sedang.. etebalan ona ini berkisar antara 0 m s/d ratusan meter, tergantung dari muka air tana setempat. Zona kapiler.. Zona ini berkisar antara muka air tana s/d kenaikan kapiler air didalam pori tana. muka tana ona air tanaman ona vadose sedang ona kapiler 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 10

11 Zona Jenu Air Pada daera ini semua pori terisi air Retensi spesifik (S r ) rasio antara vol. air ang akan tinggal (setela jenu karena gaa berat) dibagi volume bulkna S r w r /V Specific ield (S ) rasio antara vol. air (setela jenu) ang dapat dikeluarkan karena adana gaa berat) dibagi volume bulkna S w /V Di dalam tana w r w α,, dengan α adala porositas tana ang saling berubungan. 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 11

12 Air Tana & Sistem Akuifer Sumur dalam Sumur dangkal Sumur dalam Air tana perced sungai sungai Akuifer tekan Akuifer nirtekan lapisan kedap air Akuifer nirtekan lapisan kedap air Akuifer tekan Pengambilan air tana tergantung kapasitas akuifer recarge ang masuk ke akuifer. Jika volume pengambilan melebii volume recarge, maka akan terjadi penurunan tana. 7/0/003 1

13 Penurunan Tana conto penurunan tana di sekitar sumur pompa 7/0/003 13

14 Tata guna laan Perencanaan tata guna tana ang memperatikan aspek air tana. 7/0/003 14

15 Tempat pembuangan sampa Pengelolaan tempat pembuangan sampa arus memperatikan aspek air tana 7/0/003 15

16 Air tana perced Muka tana Air tana perced Lapis kedap air Muka air tana Akuifer nirtekan 7/0/003 16

17 Mata air a) Mata air depresi terjadi karena muka tana memotong muka air tana. b) Mata air kontak terjadi karena formasi lolos air berada diatas formasi kedap air ang memotong muka tana. c) Mata air artesis terjadi karena adana tekanan dari akuifer tekan melalui outcrop atau bukaan di muka tana. d) Mata air retakan terjadi pada daera ang banak mengalami retakan. 7/0/003 17

18 Hukum Darc v i L Q A v 1 p p 1 γ γ p 1 γ p γ v A 1 L tabung berisi tana dialiri air Q Q bidang acuan 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 18

19 Ara Aliran 1 v [ neg] [ pos ] L L 1 v L ara aliran kekanan 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 19

20 Ara Aliran 1 v [ pos] [ neg ] L L 1 v L ara aliran kekiri 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 0

21 Alat ukur onduktivitas Hidraulik VL At (a) Constant Head (b) Falling Head d Q Q π r π r t c d dt L r L r t t c ln 1 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 1

22 onservasi Massa 3-D 3 D Proses ini terjadi selama t q q debit keluar q debit masuk debit masuk q q q debit keluar q debit masuk q q debit keluar Notasi : q L q L L Volume kontrol 3-D3 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id

23 onservasi Massa 3-D3 Vol. air karena aliran ang keluar-masuk di volume kontrol arena debit ara : arena debit ara : arena debit ara : q q q ( v ) ( v ) ( v ) Selama proses berlangsung ( t),( maka di dalam volume kontrol akan terjadi perubaan tekanan air ( )( ) ang menebabkan kemampuan tampungna beruba sebanding dengan oefisien Tampung (S):( Persamaan dasar aliran air tana debit keluar masuk volume kontrol v SV t v dengan V v v v v S t perubaan volume air di volume kontrol 0 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 3

24 Pendekatan Linier debit masuk q q q debit keluar Pendekatan linier ang digunakan untuk memprediksi q (ang bergerak sebesar ) dengan q (q/) ) sebetulna tidak tepat q Yang lebi tepat digunakan adala pendekatan menggunakan deret Talor: q 1 n ( ) q ( ) q ( ) 1!!... n n! n... 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 4

25 7/0/003 7/0/ Persamaan Dasar Persamaan Dasar onservasi massa onservasi massa Hukum Darc Hukum Darc 0 t S v v v v v v Persamaan Dasar Aliran Air Tana Persamaan Dasar Aliran Air Tana t S

26 Sampai di sini Bo!! 7/0/003 6

27 7/0/003 7/0/ Persamaan Dasar Persamaan Dasar Dalam akuifer anisotropis Dalam akuifer anisotropis dianggap konstan dianggap konstan t S t S Dalam akuifer isotropis Dalam akuifer isotropis t S

28 7/0/003 7/0/ Persamaan Dasar Tunak Persamaan Dasar Tunak Dalam akuifer anisotropis Dalam akuifer anisotropis dianggap konstan dianggap konstan 0 0 Dalam akuifer isotropis Dalam akuifer isotropis 0 Persamaan Laplace

29 Aplikasi Persamaan Laplace 0 Rembesan di bawa seetpile Rembesan di bendungan Conto aplikasi pers. Laplace 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 9

30 Aplikasi Software GMS Memodelkan aliran air tana pada suatu kawasan 7/0/003 30

31 Aplikasi Software GMS Penggunaan metode elemen ingga dalam GMS 7/0/003 31

32 Aplikasi Software GMS Pengaru Pembuangan Akir Sampa teradap air tana 7/0/003 3

33 Aplikasi Software GMS Memodelkan sebaran polusi dalam air tana 3-D 3 D (3 dimensi) Animasi gerakan polutan 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 33

34 Penelesaian Persamaan Persamaan uadrat a b c 0, c 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 34

35 Penelesaian Pers. Differensial Persamaan Diff O 1 d d a b Persamaan Linier a b Berupa apa kurvana? Berupa apa kurvana? Apaka linier kurvana? Jelas linier kurvana! 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 35

36 Penelesaian Persamaan Persamaan Diff O Persamaan Linier d d a a Berupa apa kurvana? Berupa apa kurvana? Apaka linier kurvana? Jelas linier kurvana! 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 36

37 Penelesaian Pers. Diff O1 Persamaan Diff O1 d d ( a b) d ( a b) d a b 1 urva: keluarga parabola Jika 1 c, maka kurva semula diperole menebabkan 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 37

38 Penelesaian Pers. Diff O Persamaan Diff O d d d d d d a ad d d d d d d a a ( a 1) d a 1 Jika 1 b & c, maka kurva semula diperole 1 menebabkan urva: keluarga parabola 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 38

39 Penelesaian Persamaan Differensial Penelesaian persamaan Diff O sbb: d a a 1 d tidak akan kembali kepada persamaan asli: a b jika tidak disertai kondisi sbb: 1 b & c c 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 39

40 Penelesaian Persamaan Differensial Persamaan asli: Persamaan diff ang setara dengan pers. asli mempunai bentuk: d a d d b ] c d dan 0 0 a b disebut kondisi batas c 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 40

41 ondisi Batas ondisi batas dalam bentuk akir: d d 0 b dan ] c 0 Diperole dari sarat di depan: 1 b & c Ingat: d d a 1 dan a 1 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 41

42 Fenomena Alam Fenomena alam kebanakan dideskripsikan melalui persamaan differensial: d d d d a 0 b dan Bukan persamaan sederana eksplisit ang setara: a b ] c 0 c 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 4

43 Penelesaian Pers. Differensial Persamaan differensial mempunai solusi jika disertai dengan kondisi batas Tanpa kondisi batas, solusina tidak unik (banak solusi) Conto: ondisi Batas Pers. Dasar 0 7/0/003 Luknanto@tsipil.ugm.ac.id 43