Breaking News

Tuesday, 17 March 2015

Penirisan Air Permukaan, Ilmu Tambang



Hidrologi adalah ilmu pengetahuan geofisika yang berhubungan dengan kejadian dan penyebaran sifat-sifat dari pergerakan air di atas dan di bawah lapisan permukaan bumi.
Daur Hidrologi adalah sirkulasi air yang berevaporasi dari lautan, daratan, tumbuhan menuju atmosfir kemudian jatuh ke bumi sebagai presifitasi.



Gambar : Daur Hidrologi

            Evaporasi yang berlangsung pada permukaan air di lautan dan badan air terbuka lainnya, menyebabkan pemindahan uap air ke udara. Dalam keadaan tertentu uap air mengembun dan membentuk awan kemudian melepaskan kelengasannya dalam bentuk curahan hujan, hujan es, hujan bercampur es dan salju (sleet) atau salju. Pencurahan dapat terjadi di atas lautan dan sebagian air kembali langsung ke dalam lautan. Sebagian hujan yag jatuh ke bumi kemudian menguap secara cepat ke atmosfir dan ada yang menguap dengan perantaraan tumbuhan yang dikenal sebagai transpirasi. Air yang jatuh ke permukaan daratan dan mengalir sebagai limpasan ke sungai, danau dan tempat lainnya yang akhirnya akan bermuara di laut atau sebagian meresap ke tanah membentuk air tanah (perkolasi).

Distribusi Curah Hujan
            Distribusi curah hujan terdiri dari :
a.            Distribusi curah hujan wilayah/daerah (regional distribution)
Distribusi curah hujan daerah diperkirakan dari beberapa titik pengamatan curah hujan. Cara perkiraan terdiri dari  :
1.    Cara rata-rata aljabar
2.    Cara Thiessen
3.    Cara garis isohiet
b.            Distribusi curah hujan dalam suatu jangka waktu
            Cara perhitungan curah hujan jangka waktu untuk penentuan volume (debit) untuk penirisan (saluran, gorong-gorong, sump, dll). Besarnya intensitas curah hujan berbeda-beda disebabkan oleh lamanya curah hujan atau frekuensi kejadiannya. Biasanya dalam perhitungan curah hujan digunakan bulanan, namun yang perlu diingat dalah jumlah hari dalam setiap bulan.

v    Evaporasi dan Evapotranspirasi
            Secara harfiah evapotranspirasi terdiri atas dua kata yaitu Evaporasi dan Transpirasi. Evaporasi adalah penguapan dari permukaan tanah dan permukaan air ke udara sedangkan Transpirasi adalah penguapan dari tanaman.
            Jadi Evapotranspirasi adalah penguapan yang terjadi secara bersamaan dari permukaan tanah atau air dan dari tanaman ke udara yang dalam keadaan tertentu uap tadi akan membentuk awan sehingga melepaskannya sebagai bentuk curahan hujan, hujan es, hujan es dan salju.
Faktor-faktor yang mempengaruhi evaporasi dan evapotranspirasi adalah :
·                                 Suhu air
·                                 Suhu udara
·                                 Kelembaban
·                                 Kecepatan angin
·                                 Tekanan udara
·                                 Sinar matahari
            Besarnya evaporasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, jika menghitung dengan menggunakan rumus eksat mengalami kesulitan maka dapat digunakan rumus empiris PENMAN
                                    E = 0,35 (ea – ed)(1 + v/100)
Dimana :
E                     = Evaporasi (mm/hari)
ea                     = Tekanan uap jenuh pada suhu rata-rata harian (mm/hg)
ed                     = Tekanan uap sebenarnya (mm/hg)
V             = kecepatan angin pada ketinggian 2 m diatas permukaan tanah (mile/hari)
Tekanan luap jenuh juga dapat digunakan :
ed  = ea + H
H (kelembaban) adalah massa uap yang terdapat dalam 1 m3 udara atau kerapatan uap. Kelembaban diperoleh dari perbandingan antara tekanan uap pada waktu pengukuran (mm/hg) dengan tekanan uap jenuh pada suhu rata-rata harian (mm/hg) dikali 100%.

Infiltrasi
            Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam masalah infiltrasi adalah:


1.            Permeabilitas tanah
            Permeabilitas tanah adalah cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah dengan arah horizontal maupun vertikal. Dengan kata lain permeabilitas tanah adalah cepat lambatnya tanah meloloskan air ke dalam keadaan jenuh.
2.            Struktur tanah
            Struktur tanah merupakan pengaturan geometris dan kerangka dari partikel atau butir-butir mineral dan gaya antar partikel yang mungkin bekerja padanya.
3.            Tekstur tanah
            Tekstur tanah adalah pengaturan geometris dari partikel mineral didalam massa lempung (diamati lewat mikrospis optis atau elektron. Pengaturan geometris ini meliputi jarak antar partikel dan distribusi ukuran pori.
            Tekstur tanah juga merupakan sebagai penampilan visual sutu tanah berdasarkan komposisi kualitatif dari ukuran butir tanah dalam suatu massa tanah tertentu.
4.            Kapasitas menahan kelembaban tanah (soil moisture holding capacity)
            Air di dalam tanah ditahan oleh gaya absorbsi permukaan butir-butir tanah dan tegangan antara molekul-molekul air. Di sekililing butir-butir tanah terdapat membrane atau lapisan tipis air higroskopis yang diabsorbsi secara intensif. Makin jauh air itu dari permukaan butir tanah maka makin lemah gaya absorbsinya.
5.            Udara dalam tanah
            Jika porositas dan laju volume air untuk setiap kedalaman lapisan-lapisan tanah diperoleh maka laju kadar udara pada setiap kedalaman diketemukan, maka volume ini disebut kapasitas menahan udara (air holding capacity) dan volume udara terhadap volume keseluruhan disebut laju menahan udara (air holding rate).

Hujan Rencana
            Merupakan suatu perkiraan terhadap curah hujan yang mungkin terjadi dalam suatu kurun waktu tertentu. Beberapa cara yang dapat digunakan untuk penentuan curah hujan rencana dengan periode ulang tertentu antara lain :

Cara Weduwen
                  Dengan rumus sbb:
                        RT = (mn / mp) x Rn
                        Dimana:
 RT      =  curah hujan dengan periode T
Rn       = curah hujan maksimum           
mn      = koefisien perbandingan curah hujan dengan periode ulang T
mp      = koefisien perbndingan curah hujan dengan periode pengamatan P tahun

Cara Haspers
                        Dengan rumus sbb:
                        RT      = R + Sn UT

Parameter Rancangan
            Sarana untuk menangani air dalam tambang terdiri dari saluran dan sumuran (sump). Sumuran berfungsi menampung air sebeum dipompakan ke luar tambang. Parameter utama dalam perancangan sarana penirisan adalah hujan rencana. Hujan rencana ditentukan dari hasil analisis frekuensi data curah hujan dan dinyatakan dalam curah hujan dengan periode ulang tertentu.
            Pertimbangan yang digunakan dalam menentukan periode ulang adalah resiko yang dapat ditimbulkan bila curah hujan melebihi curah hujan rencana.
            Untuk menentukan limpasan air hujan pada suatu daerah, metode yang sering digunakan adalah metode rasional. Beberapa asumsi dalam penggunaan metode rasional adalah :
1.    Frekuensi limpasan sama dengan frekuensi hujan
2.    Hujan terdistribusi merata pada seluruh daerah penyaliran
3.    Laju limpasan yang dihitung merupakan fungsi intensitas hujan rata-rata selama waktu konsentrasi
Waktu konsentrasi adalah waktu yang diberikan untuk mengalirkan air dari titik terjauh pada daerah penyaliran.
            Model penirisan tambang terdiri dari :
1.    Mine drainage yaitu upaya untuk mencegh pengaliran air ketempat penambangan. Umumnya dilakukan untuk penanganan air tanah dari air yang berasal dari sumber air permukaan (sungai,danau dll).
2.    Mine dewatering yaitu upaya untuk mengeluarkan air yang telah masuk ketempat penambangan (air hujan, sungai dll)

Air Permukaan
            Sumber utama air permukaan pada suatu tambang khususnya tambang terbuka adalah air hujan. Curah hujan yang relatif tinggi pada daerah tambang di Indonesia berakibat pentingnya penanganan air hujan yang baik agar produktifitas tambang tidak menurun.

Saluran Air
            Saluran air di tambang berfungsi untuk menampung limpasan permukaan pada suatu daerah penambangan dan mengeluarkannya ke tempat pengumpulan (sump atau tempat lainnya).
           

Koefisien limpasan (C) dipengaruhi beberapa faktor :
·                     Tutupan tanah
·                     Kemiringan (topografi)
·                     Intensitas hujan
·                     Lamanya hujan
·                      
            Koefisien limpasan merupakan konsentrasi yang menggambarkan :
·                     Proses infiltrasi
·                     Penguapan
·                     Refrection
·                     Intersepsi

            Dalam merancang dimensi saluran perlu dilakukan analisis sehingga saluran air tersebut dapat memenuhi beberapa hal :
·                     Dapat mengalirkan debit air yang direncanakan
·                     Kecepatan air sedemikian sehingga tidak terjadi pengendapan sedimentasi
·                     Kecepatan air sedemikian sehingga tidak merusak saluran (erosi)
·                     Kemudahan dalam penggalian
           
            Bentuk penampang saluran air umumnya dipilih berdasarkan :
·                     Debit air
·                     Tipe material pembentuk saluran
·                     Kemudahan dalam pembentukannya
            Saluran air dengan penampang segi empat atau segi tiga umumya untuk debit kecil. Sedangkan saluran air dengan penampang trapesium untuk debit besar.
Faktor yang mempengaruhi besarnya limpasan:
1.            Keadaan hujn
2.            Luas dan bentuk daerah hujan
3.            Kemiringan daerah aliran
4.            Daya infiltrasi dan perkolasi tanah
5.            Kebasahan tanah
6.            Suhu udara,angin dan evavorasi
7.            Letak daerah aliran terhadap arah angin.
Pengaruh air tanah pada tambang (baik tambang terbuka maupun tambanmg bawa tanah) mengganggu permukaan kerja/lantai kerja, kestabilan, baik lereng maupun dinding tambang.

Beberap model penisiran air tanah sbb:
1.         Penisiran horisontal
Keuntungan:
a.            Relatif dapat dengan cepat dan mudh dibuat
b.            Penisiran berdasarkan grafitasi
c.             Hanya memerlukan perwatan yang minimal
d.            Fleksibel terhadap perubahan struktur geologi
Kerugian:
a.            Daerah pengaruhnya terbatas
b.            Tidak dapat dibut pada saat pekerjaan penggalian
2.         Penisiran vertikal
Keuntungan:
a.            Dapat dibuat sebelum penggalian dimulai
b.            Instalasiny tidak mengganggu
c.             Air yang dipompa dapt dimanfatkan
Kerugian:
a.            Perlu modal awal untuk peralatan
b.            Jika terjadi kemacetan dapat meningkatkan tekanan air tanah.

v    sumuran
Fungsi sumuran:
Ø  Sebagai penampung air sebelum dipompa keluar tambang
Ø  Penampung air sebelum dialirkan keluar tambang

v    Kolam pengendap ( settling pon )
Fungsi kolam pengendap:
Ø  Agar tidak terjadi pencemaran lingkungan disekitar lokasih tambang
Ø  Untuk mengendapkan partikel-partikel padat.

Designe setling pon ( kolam pengendap )
1.    Dari segi geometri harus mampu menampung seluruh volume lumpur dari sistem penisiran tambang
2.    Dari segi operasional harus dapat menjamin gr partikel-partikel padat mempunyai cukup wktu untuk mengendap.
3.    Dari segi perawatan kolam pengendap harus mudah untuk dibersihkan dari lumpur yang mengendap.

Dampak air penisiran jika langsung dibuang ke air bebas (sungi,rawa,danau,bendungan dan laut):
·                     Menyebabkan kekeruhan dan pendangkalan
·                     Menyebabkn kereshan masyarakat

Bentuk settling pon terdiri dari 4 zona yaitu:
1.    Zona masukan yaitu tempat masuknya aliran lunpur kedalam kolam pengendap dengan anggapan campuran padatan cairan yang masuk terdistribusi secara seragam,(panjangnya 0,5-1 kali kedalamn kolam.
2.    Zona pengendapan yaitu tempat partikel padatan kan mengendap. Batas panjang zona ini adalah panjang dari kolam dikurang panjang zona masukan dan keluaran.
3.    Zona endapan lumpur yaitu tempat partikel padatan mengalami sedimentasi dan terkumpul dibagin bawa kolam pengendap.
4.    Zona keluaran yaitu tempat keluarnya cairan yang jernih. Panjng zona ini kurang lebih sama dengan kolam pengendap, diukur dari ujung lubang pengeluaran.

Bentuk ini harus memenuhi persyaratan teknis:
1.    Bentuk kolam pengendap harus zig-zag, agar kecepatan aliran tidak terlalu cepat, sehingga lebih banyak partikel padatan yang cepat mengendap.
2.    Geometri kolam pengendap harus disesuaikan dengan ukuran backhoe yang biasanya dipakai untuk perawatan kolam pengendap, untuk mengeruk lumpur yang telah mengendap didalam kolam pengendap.

Beberapa hal yang perlu diperhtikan dalam mendesign kolam pengendap:
·                     Alat yang dipergunakan (backhoe)
·                     Kapasitas mangkok munjung (heped capacit)
·                     Jangkauan gali mendatar
·                     Jangkauan gali vertikal
·                     Lebar terluar rantai (crawler track)
Dimensi kolam:
L = lebar kolam = 2 kali jangkaun luar mendatar
a = lebar penyekat = lebar terluar ranti + 0,8m
d = kedalaman kolam = jangkauan gali vertikal – 1,00m


0 komentar:

Post a Comment