Metoda Step Drow Down Test Sebagai Cara untuk Menganalisa Kemampuan Produksi Sumur I Nengah Simpen *1), I Nyoman Sutarpa Sutama 2), I Wayan Redana 3), Siti Zulaikah 4) 1) Jurusan Fisika Universitas Udayana 2) Jurusan Peternakan Universitas Udayana 3) Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana 4) Jurusan Fisika Universitas Negeri Malang *) Email: simpen.nengah@yahoo.com Abstrak Telah dilakukan pengujian terhadap sumur untuk mengetahui kemampuan sumur yang akan diproduksi. Metoda yang dipakai adalah Metoda Step Drow Down Test, yaitu dengan melakukan pemompaan secara terus menerus dengan perubahan debit secara bertahap terhadap sumur yang akan diproduksi. Sebagai studi kasus, diperlakukan terhadap salah satu sumur bor yang ada di Bugbug Karangasem Bali. Dengan memakai lima tingkatan debit yaitu 0,00078 m3/s, 0,00125 m3/s, 0,00181 m3/s, 0,00233 m3/s dan 0,00278 m3/s yang masing-masing menghasilkan penurunan muka air tanah sebesar 0,088 m, 0,187 m, 0,320 m, 0,428 m dam 0,533 m, ditemukan persamaan sumur yang merupakan hubungan antara debit (Q) dengan penurunan muka air tanah (Sw) yaitu Y = 1083 X 2 +218,8 X 0,084 Dengan derajat korelasi sebesar 99%, Dimana Y adalah penurunan muka air tanah (Sw) dan X adalah debit (Q). Dengan memakai parameter sumur, yaitu: kedalaman sumur 27,74 m, jarak pompa ke dasar sumur 0,50 m, panjang pompa 0,80 m, kedalaman muka air 17,122 m, posisi pompa 27,24-26,44 m, tinggi air minimum di atas pompa yang diperbolehkan 0,50 m, ini berarti penurunan muka air tanah maksimum (Sw) adalah 8,818 m. Berdasarkan data ini dan persamaan sumur, maka didapatkan debit optimum yang bisa diproduksi oleh sumur tersebut adalah 65 m3/jam yang akan mengakibatkan penurunan muka air tanah sebesar 3,873 m tetapi kondisi pompa masih dalam batas aman secara teknik. Ini berarti, seandainya pada sumur tersebut hendak diproduksi atau diambil airnya, debit maksimum yang diperbolehkan adalah 65 m3/jam. Kata kunci: Metoda Step Drow Down Test, kemampuan produksi, sumur Abstract Has conducted tests on the well to determine the ability of the well to be produced. The method is used is a Step Drow Down Test Method, namely by pumping continuously with a gradual change in the discharge of the wells to be produced. As a case study, were treated to one of the wells drilled in Bugbug Karangasem Bali. By using five levels of discharge that is 0.00078 m3/s, 0.00125 m3/s, 0.00181m3/s, 0.00233 m3/s and 0.00278 m3/s each of which produces a decrease in ground water level of 0.088 m, 0.187 m, 0.320 m, 0.428 m dam 0.533 m, is found well equation which is the relationship between discharge (Q) with a decrease in ground water level (Sw) is Y = 1083 X2 +218.8 X - 0,084 With a degree of correlation of 99%, where Y is the drop in groundwater level (Sw) and X is the discharge (Q). By using the parameter wells, namely: the well depth 27.74 m, distance to the bottom of the well pump 0.50 m, 0.80 m length pump, 17.122 m depth of water table, position the pump 27.24-26.44 m, height of water above the minimum allowable pump 0.50 m, this means a decrease in the maximum ground water level (Sw) is 8.818 m. Based on these data and equations well, so we found that optimum discharge can be produced by the well is 65 m3 / hour which will result in a decrease in ground water level at 3,873 m but the condition of the pump is still within safe limits technically. This means, if the well is about to be produced or take water, maximum allowable discharge is 65 m3 / hour. Keywords: Step Drown Down Test Method, production capability, wells I. PENDAHULUAN Sumur merupakan suatu tempat untuk mengambil air. Sumber air sumur berupa perlapisan tanah yang disebut dengan akuifer. Setelah selesai pembuatan sumur, sebaiknya terlebih dahulu diuji kemampuan produksinya. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui kemampuan sumur dalam memproduksi air dan untuk mengetahui efesiensi sumur. Salah satu metoda yang dipakai adalah Metoda Step Drow Down Test, yaitu dengan melakukan pemompaan secara tersus menerus dengan perubahan debit secara bertahap terhadap sumur yang akan diproduksi dimana pengukuran penurunan permukaan air tanah langsung dilakukan pada setiap tingkatan debit dengan tanpa menggunakan sumur pengamat (sumur observasi). II. DASAR TEORI A. Akuifer Akuifer dapat diartikan sebagai formasi yang dapat menyimpan air, airnya dapat diambil dan dapat diisi kembali. Ada berbagai formasi geologi yang dapat berfungsi sebagai akuifer. Formasi geologi tersebut diantaranya endapan aluvial, batu gamping, batuan vulkanik, batu pasir serta batuan beku dan batuan metamorfose (Todd, 1980). Ditinjau dari perlapisan batuan yang ada di sekitar akuifer, akuifer dapat dikelompokkan menjadi akuifer bebas (unconfine aquifer) dan akuifer tertekan (confine aquifer) (Redana, 2012). Akuifer terbentuk akibat adanya proses-proses geomorfologi yang meliputi proses pelapukan, erosi, letusan gunung berapi dan lain-lain. Yang menjadi agen dalam proses geomorfologi itu adalah air dan angin. (Tjia, 1987). Berdasarkan letak pengendapan material- Prosiding Seminar Nasional Fisika, Mataram-Lombok, 14 November 2015 1
material hasil geomorfologi yang membentuk akuifer, dapat dibedakan menjadi tiga jenis (Simpen, 2015), yaitu: 1) Material yang mengendap di sepanjang alur sungai atau parit, bagian yang keras akan menjadi lapisan penutup atau lapisan pelindungnya, sedangkan lapisan yang tidak keras dapat ditembus oleh air akan menjadi akuifer. Untuk kasus ini akuifer akan menjadi bentuk urat seperti sungai-sungai atau parit-parit yang terkubur. 2) Material yang mengendap di daerah berstruktur datar, bagian yang keras menjadi lapisan penutup, sedangkan bagian yang lunak dan dapat ditembus oleh air akan menjadi akuifer. Adanya lapisan keras dan lapisan lunak yang berselang seling akan membentuk akuifer dalam bentuk datar. 3) Material yang mengendap di lembah, lapisan keras paling bawah kemudiam terisi oleh bagian yang lunak serta ditutupi oleh bagian yang keras dan terakhir ditutupi lagi oleh bagian yang lunak. Susunan material seperti ini akan membentuk akuifer berupa cekungan. Bila hendak membuat sumur, akuifer-akuifer inilah yang dicari. Setelah didapatkannya akuifer barulah dibuat sumur, yang perlu dipertanyakan adalah seberapa besar produksi sumur tersebut? Sebagai ilustrasi ada sumur yang sedikit saja diambil airnya sudah nampak penurunan muka air tanahnya dan bahkan sampai habis, ada juga sebaliknya, airnya dapat diambil berhari-hari tetapi permukaan airnya tidak juga turun-turun. Untuk keperluan industri, peternakan atau pengairan, sebelum sumur mulai produksi sebaiknya terlebih dahulu dianalisa untuk mengetahui seberapa kuat produksinya? dan seberapa besar pompa yang bisa dipasang? Pada kesempata ini membahas Step Drow Down Test sebagai cara untuk mengetahui kemampuan sumur produksi. B. Step Drow Down Test Metoda Step Drown Test merupakan suatu metoda dalam menganalisa kemampuan sumur untuk memproduksi air dengan cara melakukan pemompaan dengan debit bertingkat. Parameter yang diukur pada metoda ini adalah waktu pemompaan, debit pemompaan dan kedudukan muka air tanah selama pemompaan berlangsung sehingga peralatan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah: pompa, dipmeter, stop watch atau jam, alat ukur debit dan pipa-pipa sesuai kebutuhan. Pompa air dapat dibedakan menjadi pompa sentrifugal seperti pompa isap (suction pump), pompa turbin (turbine pumps), pompa selam (submersible pumps) maupun pompa jet (jet pumps) (Sudarsono, 1998). Pompa mana yang akan dipakai disesuaikan dengan kondisi di lapangan. Waktu diukur dengan stop watch atau jam. Stop watch diperlukan untuk mengukur debit air yang dipompa. Sedangkan jam diperlukan untuk mengetahui telah berapa lama pemompaan dilakukan. Dipmeter diperlukan untuk mengukur muka air tanah sebelum maupun saat pemompaan dilakukan. Alat ukur debit air dapat berupa ember, drum atau yang lain-lain untuk menampung air yang keluar dari pompa kemudian diukur waktu serta voleme air yang telah keluar. Debit air juga dapat diukur dengan ambang pengukur yang berbentuk segitiga 60 0, segitiga 90 0, trapesium, atau segiempat (Sudarsono, 1998). Masalah teknis serta masalah mekanis sering terjadi pada pemompaan seperti debit pemompaan tidak konstan dan pompa mati saat dipakai. Untuk menanggulangi hal ini pompa perlu dalam keadaan prima, sediakan sumber listrik cadangan, isi pula meter listrik dengan cukup. III. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian dilakukan dengan cara memompa air sumur memakai pompa submersible. Pemompaan dilakukan dengan debit bertahap dan mengukur penurunan permukaan air untuk masing-masing tahapan debit. Lebih rinci dapat dijelaskan sebagai berikut: a. Pada sumur produksi dipasang pompa yang kekuatannya besar, sekitar 10 m3/jam. b. Selama pemompaan, air buangan dibuang jauh dari sumur, sehingga air tidak memungkinkan masuk ke akuifer. Pompa dihidupkan secara terus menerus walaupun dalam penggantian debit. c. Selama pemompaan, lakukan variasi debit dengan cara output pompa dipasangi stop kran. Variasi debit misalnya 2 m3/jam, 4 m3/jam, 6 m3/jam, 8 m3/jam dan 10 m3/jam. d. Untuk masing-masing debit (Q) catat penurunan muka air tanah (Drow Down = Sw) secara berkala, misalnya 30 menit, atau 1 jam. Pengukuran dihentikan apabila muka air tanah sudah tidak turun (dalam keadaan stedy) selama minimal 3 jam. e. Catat data ringkasnya dalam tabel berikut: Tabel 1. Tabel Kerja Ringkasan Data No. Debit Q (m3/jam) Drow Down Sw (m) 1 2 2 4 3 6 4 8 5 10 f. Analisa hasil pengukuran. Cari hubungan antara Q dengan Sw dalam bentuk polinomial orde dua. Anggap Q sebagai X dan Sw sebagai Y. Dari persamaan ini akan menghasilkan persamaan sumur yang menunjukkan hubungan antara Q dengan Sw. g. Berdasarkan data sumur, cari Sw maksimum, artinya turunnya air maksimum yang diperbolehkan oleh spesifikasi pompa (sekitar 0,5 m di atas pompa). h. Masukkan harga Sw maksimum dalam persamaan sumur yang didapat. Dari sini akan didapat nilai Q maksimum. i. Cari persamaan Sw maksimum (Y mak) dengan Q maksimum (X mak). j. Cari titik potong antara persaman sumur (Y) dengan persamaan Y mak. Titik potong ini menunjukkan nilai Q optimum dan Sw optimum. IV. HASIL PNELITIAN DAN PEMBAHASAN Sebagai studi kasus, penelitian dilakukan di Bugbug Karangasem Bali. Lihat posisi lokasi. Gambar 1. Lokasi Penelitian Daerah penelitian terletak pada ketinggian 10 20 m dari permukaan laut dengan koordinat di sekitar 8,500584 LS 115,594636 BT. Formasi batuan di sekitar Prosiding Seminar Nasional Fisika, Mataram-Lombok, 14 November 2015 2
tempat penelitian terdiri dari formasi batuan gunung api gunung agung muda (Hadiwidjojo, 1971). Pada sumur pengamatan dipasang pompa submersible Groundforce SQ 7-40. Debit air diukur dengan ambang pengukur yang berbentuk segitiga 90 0, dan ember. Gambar pemasangan pompa dan gambar alat ukur debit dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 2. Pemasangan Pompa Submersible. Setelah dilakukan pemompaan secara bertingkat, yang masing-masing tingkatan dikerjakan selama 24 jam dan waktu yang dipakai untuk masing-masing tingkatan debit dalam keadaan stedy minimal 3 jam, didapatkanlah data sebagai berikut: Tabel 3. Data Sumur dengan Metoda Drow Down Step Step Debit (Q) (m3/s) Drawdown (Sw) (m) 1 0,00078 0,088 2 0,00125 0,187 3 0,00181 0,320 4 0,00233 0,428 5 0,00278 0,533 Sumber: Simpen, dkk. (2015) Berdasarkan data Metoda Drow Down Step, dapatlah dicari persamaan sumur yang merupakan hubungan antara drowdown (Sw) dengan debit (Q) dalam bentuk regresi kuadratis sebagai berikut: Y = 1083 X 2 +218,8 X 0,084 (1) Dimana Y = Sw dan X = Q dengan derajat korelasi 99%. Persamaan (1) merupakan persamaan sumur yang diteliti. Masukkan nilai Sw max dari tabel 2 ke dalam persamaan (1), maka akan didapatkan Q max sebesar sebesar 0,034719 m3/s. Berdasarkan dua besaran (Sw max) dan (Q max) dapatlah dibuat persamaan hubungan maksimum kedua besaran tersebut: Y max-max = -(8,818/0,034719)X+8,818 (2) Gabungkan persamaan (1) dengan persamaan (2) yang secara matematis merupakan titik temu (nilai X maupun nilai Y) untuk kedua persamaan, didapatlah debit optimum (Q opt) sebesar 0,01808 m3/s atau 65 m3/jam dan penurunan muka air optimum (Sw opt) sebesar 3,87 m. Ini berarti sumur bor tersebut mampu airnya diambil dalam jumlah 65 m3/jam yang akan mengakibatkan penurunan permukaan air sebesar 3,873 m tetapi kondisi pompa masih dalam batas aman secara teknis. Memperhatikan kemampuan sumur memproduksi air yaitu sebanyak 65 m3/jam yang mana dalam penelitian ini telah dilakukan selama 5 x 24 jam dengan total air yang telah diambil sebanyak 770,688 m3 dan menurut Simpen dkk. (2015) bahwa akuifer dalam penelitian ini membentuk alur seperti halnya alur-alur pembuluh darah dalam tubuh manusia dengan kedalaman 18,5 m, maka pada penelitian ini dapat diinterpretasikan bahwa akuifer yang dimiliki oleh sumur bor ini merupakan akuifer parit atau sungai kecil yang telah terkubur pada kedalaman 18,5 m.. Gambar 3. Alat Ukur Debit Setelah pemasangan pompa parameter sumur dan pompa dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 2. Parameter Sumur Parameter Kuantitas Dalamnya sumur 27,74 m Jarak pompa dari dasar sumur 0,50 m Panjang pompa 0,80 m Muka air 17,122 m Posisi pompa 27,24 26,44 m Tinggi air minimum di atas pompa 0,50 m yang diperbolehkan Drowdown maksimum (Sw max) 8,818 m IV. KESIMPULAN Berdasarkan pada hasil penelitian ini dapatlah ditarik kesimpulan sebagai berikut: a. Metoda Step Drown Test dapat dipakai untuk menganalisa kemampuan sumur dalam memproduksi air. b. Akuifer sumur yang diuji merupakan akuifer parit atau sungai kecil yang telah terkubur pada kedalaman 18,5 m. V. DAFTAR PUSTAKA Hadiwidjojo, Purbo, M.M, (1971).Peta Geologi Balli, Direktorat Geologi, Bandung. Redana, I Wayan, 2012, Air Tanah, Udayana University Press, Denpasar. Prosiding Seminar Nasional Fisika, Mataram-Lombok, 14 November 2015 3
Simpen, I Nengah, (2015), Solusi Permasalahan Sumur Bor versus Sumur Gali dengan Metoda Geolistrik dan Uji Pemompaan Sumur (Suatu Studi Kasus di Bugbug Karangasem Bali), Prosiding Seminar Nasional Fisika dan Pembelajarannya 2015, 29 Agustus 2015, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang, Malang. Simpen, I Nengah, I Nyoman Sutarpa Sutama, I Wayan Redana, Siti Zulaikah, (2015), Pendugaan Akuifer Bawah Permukaan Tanah dengan Metoda Geolistrik, Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi II 2015, 29-30 Oktober 2015, LPPM Universitas Udayana, Denpasar. Sudarsono, Untung, (1998), Prosedur Pompa Uji, Buletin Geologi Tata Lingkungan (Bulletin of Environmental Geology), No. 23, Juni 1998 pp. 40-54. Tjia, H.D., (1987). Geomorfologi, Dewan Bahasa dan Pustaka Kementrian Pendidikan Malaysia, Kuala Lumpur. Todd, D.K. (1980). Groundwater Technology. Associate Professor of Civil Engineering California University. John Wiley and Son. New York. Prosiding Seminar Nasional Fisika, Mataram-Lombok, 14 November 2015 4
Prosiding Seminar Nasional Fisika, Mataram-Lombok, 14 November 2015 5