Menentukan Derajat Karstifikasi

(1)

Menentukan Derajat Karstifikasi

(Karstification Degree) akuifer Karst

Menentukan Derajat Karstifikasi

(Karstification Degree) akuifer Karst

(

g

)

(

g

)

Dr. Tjahyo Nugroho Adji., MSc.Tech

Asyroful Mujib, MSc

Karst Research Group, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada

(2)

Latar Belakang

1 Metode Rashed

2 Metode Malik and Votjkova

3 Referensi

(3)

Latar Belakang

Karakteristik Imbuhan Airtanah

(Recharge)

Tingkat Perkembangan Akuifer

K

t (D

j t K

tifik

i)

(

g )

Kapasitas Simpanan Akuifer

(St

)

Karst (Derajat Karstifikasi)

(Storage)

Sifat akuifer dalam melepaskan air

(Flow)

D

j t K

tifik i Ti

i

Derajat Karstifikasi Rendah

(4)

Metode perhitungan Derajat Karstifikasi

Metode Perhitungan

Derajat Karstifikasi

Berdasarkan

Analisis Hidrograf

Menggunakan Metode

Berdasarkan Analisis

Kurva Resesi

Menggunakan Metode Malik

Menggunakan Metode

(5)

Metode Perhitungan Derajat Karstifikasi

METODE RASHED (2012)

Berdasarkan Analisis Hidrograf

g

Klasifikasi

Langkah

Kerja

Rumus

(6)

Metode Perhitungan Rashed (2012)

Pendekatan

Dasar Perhitungan

Pendekatan Analisis Hidrograf Banjir

Perhitungannya mulai dari naiknya debit

hingga debit kembali lagi menjadi aliran

dasar (baseflow)

Parameter

1. Debit Minimum saat kurva mulai naik (A) 2 Debit Maksimum (C)

Gambar 1. Hidrograf Mataair (Kresic and Bonacci, 2010)

2. Debit Maksimum (C)

3. Waktu mulai dari naiknya debit hingga debit puncak (t_catau t_peak)

(7)

Alur Perhitungan Derajat Karstifikasi Metode Rashed (2012)

Pemilihan

Hidrograf

Pemisahan

_Aliran

Perhitungan

_Derajat

Hidrograf

Banjir

Aliran

_Dasar

_Karstifikasi

Derajat

Memilih hidrograf banjir yang

memiliki periode resesi cukup

panjang

Menggunakan metode :

Straight Line Methods, atau

Recursive Digital Filtering

(E kh dt)

Hasil dari perhitungan

rumus kemudian

diklasifikasikan (Tabel 1)

(Eckhardt)

(

)

Straight Line Methods Recursive digital filtering (Eckhardt)

(8)

Rumus

Rumus Perhitungan Derajat Karstifikasi (D

_k

)

menurut Metode Rashed (2012)

Sedangkan t_event dan t_peak didapat dari

Gambar 2. Parameter Hidrograf (Rashed, 2012)

Q_max = Debit maksimum/debit puncak (m3_{/detik) = B}

Q_min = Debit minimum saat kurva mulai naik (m3_{/detik) = A} t = Waktu ketika mulai menaiknya hidrograf (jam)

t_A = Waktu ketika mulai menaiknya hidrograf (jam) t_B = Waktu ketika debit maksimum terekam (jam)

(9)

Langkah Kerja-1

Debit Minimum saat Debit Minimum saat kurva mulai naik (Q_min)

Hidrograf banjir yang digunakan sebagai contoh adalah

kejadian banjir tanggal 9 Maret 2014 pukul 04.30 WIB

dengan debit puncak 5,6006 m

3

_/detik.

Time to Peak (t

_peak

)

= 7 75 Jam

= 7,75 Jam

(10)

Debit Puncak (Q

_max

)

Langkah Kerja-2

Jadi, Diketahui:

Q

_max

= 5,600572 m

3

_/detik

Q

2 5331956

3

_{/d tik}

Q

_min

= 2,5331956 m

3

_/detik

t

_peak

= 7,75 Jam

t

_baseflow

= 41,25 Jam

Time to Baseflow (t

_b

)

= 41,25 Jam

t

_event

= t

_peak

+ t

_baseflow

= 7,75 + 41,25 jam

= 49 jam

D

_k

= 13,97

Debit Setelah Mencapai Aliran Dasar (baseflow)

(11)

Klasifikasi Derajat Karstifikasi Rashed (2012)

Tabel 1. Klasifikasi Derajat Karstifikasi Akuifer Karst (D

_k

)

D_k Klasifikasi Akuifer

<10 Akuifer yang sistemnya didominasi aliran diffuse (Darcian aquifer)

j

(

_k

)

<10 Akuifer yang sistemnya didominasi aliran diffuse (Darcian aquifer)

10 – 20 Akuifer yang telah terkarstifikasi sebagian (Partially karstified aquifer)

20 – 60 Akuifer yang telah terkarstifikasi (Karstified aquifer)y g ( q )

>60 Akuifer yang telah terkarstifikasi secara lanjut (Highly karstified aquifer)

(12)

Metode Perhitungan Derajat Karstifikasi

METODE MALIK AND VOTJKOVA (2012)

B d

k

A

li i K

R

i

Berdasarkan Analisis Kurva Resesi

Klasifikasi

Langkah

Kerja

Rumus

(13)

Metode Perhitungan Malik and Votjkova (2012)

Pendekatan

Dasar Perhitungan

Pendekatan Analisis Kurva Resesi

Kurva Resesi adalah bagian dari hidrograf

yang menurun (the falling limb), dimulai

dari debit puncak hingga debit mencapai

aliran dasar.

Parameter

Gambar 3. Definisi Kurva Resesi (Kullman, 1990)

Kurva resesi memiliki beberapa sub rezim aliran, yang

dinyatakan sebagai aliran laminar dan aliran turbulen

.

Aliran Laminar

Sub Rezim laminar 1 Sub Rezim laminar 2 Sub Rezim laminar 3

Perbedaan utama metode ini dengan metode‐metode

sebelumnya adalah satu kurva resesi bisa memiliki satu

atau lebih sub rezim aliran.

Aliran Turbulen

Sub Rezim turbulen 1 Sub Rezim turbulen 2

(14)

Rumus

Ali

Nilai koefisien aliran laminar (α) berprinsip pada Rumus Maillet, 1905

yang diformulasikan pada Rumus 1.

Ket :

Aliran

Laminar

Qt = Debit dalam satuan waktu selama masa resesi (m

3_/dt)

Q0 = Debit pada awal resesi (m3/dt)

α = Koefisien resesi

t = Waktu yang dilalui antara Q_tdan Q₀

(1)

Nilai koefisien aliran turbulen (β) dihitung dari Rumus Kullman, 1983 dalam

Aliran

(β)

g

,

Malik dan Votjkova (2012) yang diformulasikan pada Rumus 2.

(2)

Turbulen

Koefisien β pada Rumus 2 dihitung dari Rumus Drogue, 1972 dalam

Fiorillo (2014), dan diformulasikan pada Rumus 3.

(15)

Aplikasi Rumus

Koefisien

α

dan

β

dimasukkan dalam

Rumus (1) dan Rumus (2) untuk

Contoh kurva resesi dengan 1 aliran laminar dan 2 aliran turbulen

menentukan nilai parameter kurva resesi.

Tingkat Karstifikasi ditentukan

berdasarkan nilai linear dan koefisien

resesi sub regim aliran

Ti

k t K

tifik i

iliki il i

t

Tingkat Karstifikasi memiliki nilai antara

0‐10

Contoh kurva resesi dengan 3 aliran laminar

(16)

Langkah Kerja-1

1. Perhitungan Koefisien Aliran Laminar (

α

))

Kurva resesi yang digunakan sebagai contoh adalah kejadian banjir tanggal 9 Maret

2014

k l 04 30 WIB d

d bit

k 5 6006

3

_{/d tik}

(17)

Langkah Kerja-2

2. Koefisien aliran turbulen (

(18)

Langkah Kerja-3

3. Penentuan Nilai koefisien aliran laminar (

α

) dan turbulen () dan turbulen (ββ))

Koefisien aliran laminar (α) ditentukan berdasarkan perbedaan nilai yang tidak seragam dengan nilai koefisien laminar atasnya

(19)

Langkah Kerja-4

4. Hasil penentuan sub rezim aliran ditampilkan dalam grafik 4. Hasil penentuan sub rezim aliran ditampilkan dalam grafik

Banjir tanggal 9 Maret 2014 Pukul 04:30 WIB

8.0 8.5 9.0 b it Qt = 1,0762e‐0.005t_+ 1,5481e‐0.019t_{+ 5,6006(1‐0.0101 t)}

Kurva resesi ini memiliki 2 sub rezim aliran l i ( ) d 1 b i li t b l (β)

7.0 7.5

De

b _{laminar (α) dan 1 sub rezim aliran turbulen (β)}

Nilai α₁= 0,005 Nilai α₂= 0,019 Nilai β₁= 0,0101 6.5 0 10 20 30 40 50 60 70 Waktu (15')

5. Menentukan Tingkat Karstifikasi (Nilai 0

5. Menentukan Tingkat Karstifikasi (Nilai 0--10)10)

Tingkat karstifikasi dilihat dari jumlah sub rezim aliran laminar dan sub rezim aliran

turbulen, serta nilai α dan nilai β (Kriteria dapat dilihat pada Tabel 2).

(20)

Referensi

Adji, T.N., Mujib, M.A., Fatchurrohman, H., Bahtiar, I.Y., (2014). Analisis tingkat perkembangan akuifer karst di Kawasan Karst Gunung Sewu, DIY dan Karst Rengel, Tuban, Jawa Timur, dipresentasikan pada S i N i l P k Il i h T h Ik t G f I d i (PIT IGI) k XVII di U i it Seminar Nasional Pekan Ilmiah Tahunan Ikatan Geograf Indonesia (PIT IGI) ke XVII di Universitas Negeri Yogyakarta, 15‐17 November 2014.

Eckhardt, K., (2005). How to construct recursive digital filters for baseflow separation. Hydrological Processess. 19: 507‐515

Fiorillo F (2014) The recession of spring hydrographs focused on karst aquifer Water resour manage 28: Fiorillo, F., (2014). The recession of spring hydrographs, focused on karst aquifer. Water resour manage 28:

1781‐1805

Kresic, N. and Bonacci, O. 2010. Spring Discharge Hydrograph. In Kresic, N. and Zoran Stevanovic. 2010.

Groundwater Hydrology of Springs: engineering, theory, management, and sustainability. Oxford:

Butterworth‐Heinemann.

Malik, P., (2007). Assessment of regional kastification degree and groundwater sensitivity to pollution using hydrograph analysis in the Velka Fatra Mountains, Slovakia. Environ Geol 51: 707‐711.

Malik, P. and Vojtkova, S., (2010). Use of combined recession curve analysis of neighbouring karstic springs to reveal karstification degree of groundwater springing routes. In Andreo, B. et al (Eds) Advances in

Research in Karst Media. Berlin: Springer

Malik, P. and Vojtkova, S., (2012). Use of recession‐curve analysis for estimation of karstification degree and its application in assessing overflow/underflow conditions in closely spaced karstic springs.

Environmental Earth Sciences, 65: 2245‐2257.

M jib M A (2015) A li i k kt i tik d ti k t k tifik i k if k t di i t M t i N K t Mujib, M.A., (2015). Analisis karakteristik dan tingkat karstifikasi akuifer karst di sistem Mataair Ngerong, Karst

Rengel, Tuban, Jawa Timur. Tesis tidak dipublikasikan, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada Rashed, K.A., (2012). Assessing degree of karstification: a new method of classifying karst aquifers. Sixteenth

(21)

Menentukan Derajat Karstifikasi