Uji akuifer atau uji pemompaan dilakukan untuk mengevaluasi akuifer dengan merangsang akuifer melalui pemompaan yang konstan dan mengamati “respon” (penarikan) akuifer di sumur bor observasi. Pengujian akuifer merupakan alat atau data yg umum digunakan pakar hidrogeologi untuk mengkarakterisasi sistem akuifer, akuitar dan batas-batas sistem aliran.

Sebuah “slug test” merupakan variasi yang khas dilakukan pada uji akuifer dimana perubahan sesaat (kenaikan atau penurunan), serta efeknya yg diamati pada sumur bor yang sama. Hal ini sering digunakan dalam pengaturan geoteknik untuk mendapatkan estimasi hasil secara cepat cepat (dalam hitungan menit bukan hari) dari sifat atau karakter akuifer di sekitar sumur bor.

Uji akuifer biasanya ditafsirkan menggunakan model analisis aliran akuifer untuk mencocokkan data pengamatan di lapangan, kemudian diasumsikan bahwa parameter dari model ideal tersebut berlaku juga untuk akuifer di lapangan. Dalam kasus yg lebih kompleks, model numerik dapat digunakan untuk menganalisis hasil tes akuifer, tetapi dengan makin kompleksnya model tidak menjamin hasil yang lebih baik.

Uji akuifer berbeda dengan uji sumur bor dalam hal ini perilaku sumur bor menjadi perhatian utama diakhirnya, sedangkan karakteristik akuifer diteliti lebih dulu. Pengujian akuifer juga sering menggunakan satu atau lebih sumur bor untuk monitoring atau yang biasa disebut dengan Piezometers (“titik” pengamatan sumur bor). Sebuah sumur bor monitoring merupakan sumur bor yang tidak dipompa (tetapi digunakan untuk memantau kepala hidrolik di akuifer). Biasanya pemompaan dan pemantauan sumur bor di lakukan pada area akuifer yang sama.

Karakteristik Akuifer secara Umum

Uji akuifer yang paling sering dilakukan adalah dengan memompa air dari satu sumur bor dengan intensitas pemompaan yang stabil setidaknya dalam waktu satu hari, bersamaan dengan itu dilakukan pengukuran level atau tingkat ketinggian air pada sumur bor pengamatan. Ketika air dipompa dari sumur bor pemompaan, tekanan akuifer yang mengarah pada sumur bor menurun. Penurunan tersebut akan muncul sebagai penarikan (perubahan kepala hidraulik) di sumur bor pengamatan. Penarikan menurun yang dipengaruhi oleh radius jarak dari sumum pemompaan dan penarikan meningkat jika pemompaan terus berlanjut dalam jangka waktu yang lama.

Karakteristik akuifer yang dievaluasi oleh kebanyakan tes akuifer adalah sebagai berikut :

Tingkat konduktivitas hidrolik aliran air yang melalui unit luas penampang dari akuifer pada unit gradien hidrolik. Dalam bahasa inggris unit laju aliran dengan satuan galon per hari perkaki perluas penampang persegi.
Penyimpanan khusus atau storativity; ukuran jumlah air dari akuifer bebas yg akan mempengaruhi perubahan kedudukan atau posisi atau ketinggian muka air

Tingkat Transmissivity dimana air dialirkan melalui ketebalan akuifer dibawah unit gradien hidrolik. Hal ini sama dengan konduktivitas hidrolik dikalikan dengan ketebalan akuifer.

Tambahan karakteristik akuifer yg kadang-kadang juga di evaluasi, berdasarkan jenis akuifer meliputi :

  • porositas drainable; ukuran jumlah air pada akuifer bebas sampai habis atau benar-benar terkuras
  • Koefisien kebocoran; beberapa akuifer yg dibatasi oleh akuitard mengalami penurunan jumlah air dan perlahan-lahan mengambil air untuk mengurangi penarikan pada akuifer
  • Adanya batas akuifer (tempat pengisian ulang atau lapisan kedap air) dan jarak pompa dari sumur bor serta piezometer (kedudukan muka air tanah)

Metode analisis

Model yang sesuai atau solusi atau persamaan aliran air tanah harus dipilih agar sesuai dengan data pengamatan. Ada banyak pilihan model yg bebeda, tergantung pada faktor-faktor yang dianggap penting meliputi :

  • Kebocoran akuitar
  • Aliran bebas
  • Penetrasi sebagian (parsial) dari pemompaan dan dan sumur bor pengamatan
  • Radius batasan sumur bor – yang bisa menuntun pada penyimpanan air sumur bor bor
  • Porositas ganda (biasanya terdapat pada retakan bebatuan)
  • akuifer anisotropic,
  • akuifer heterogen,
  • akuifer terbatas (efek dari batas-batas fisik yg terlihat pada saat di tes), dan
  • kombinasi dari situasi di atas.

Hampir semua solusi metode uji akuifer berdasar pada “Theis Solution”; dibandung berdasarkan asumsi yg paling sederhana. Metode lain yang lebih sederhana atau lebih rumit juga dibangung berdasarkan “Theis Solution”, oleh karena itu bisa mendapatkan hasil yang lebih fleksibel (dan lebih kompleks atau rumit).

Solusi Theis Transien

Persamaan Theis diciptakan oleh Charles Vernon Theis (yang berkeja di US Geological Survey) pada tahun 1935, dari pertukaran literatur (dengan bantuan dari segi metematika dari C.I Lubin), untuk aliran radial dua dimensi sumber titik akuifer homogen. Hal ini simpel

Dimana s adalah penarikan (perubahan kepala hidrolik pada titik yg diamati sejak awal pengujian), u adalah parameter berdimensi waktu, Q adalah debit (pemompaan) sumur bor (volume dibagi dengan waktu atau m3/s), T dan s adalah transmissivity dan storativity dari akuifer di sekitar sumur bor (m² / s & unitless), r adalah jarak dari sumur bor pemompaan ke titik dimana penarikan diamati (m atau ft), t adalah waktu sejak pemompaan dimulai (menit atau detik), dan W (u) adalah “Fungsi Sumur bor” (disebut sebagai integral eksponensial, E1, dalam literatur non hidrogeologi)

Biasanya persamaan ini digunakan untuk mencari nilai rata-rata T dan S dekat sumur bor pemompaan, data penarikan (hidrologi) dikumpulkan selama uji akuifer. Ini merupakan bentuk sederhana dari “inverse modelling”, sejak hasil (s) diukur pada sumur bor, r,t dan Q, serta nilai-nilai data T dan S yang terbaik dimasukkan dalam persamaan sampai kesesuaian data yg diamati dan solusi analitik ditemukan yg terbaik. Selama tidak ada penyederhanaan tambahan menggunakan “Theis Solution” (sebagai tambahan juga dibutuhan untuk persamaan ailiran air tanah) dilanggar, seharusnya menghasilkan solusi yg sangat baik.

Asumsi-asumsi yang diperlukan oleh “Theis Solution” meliputi :

  • Akuifer tertekan, homogen, dan isotropis
  • Sumur bor sepenuhnya ditembus (terbuka / terjangkau sampai seluruh ketebalan (b) akuifer),
  • sumur bor memiliki nol radius (ini diperkirakan sebagai garis vertikal) — sehingga air tidak dapat disimpan di dalam sumur bor, dan sumur bor pemompaan 100% efisien, juga memiliki tingkat pemompaan konstan Q
  • Akuifer tak terbatas pada pengembangan radial,
  • Horisontal (tidak miring), datar, bagian atas dan bawah akuifer kedap air (tidak bocor)
  • Aliran air tanah horisontal
  • Tidak ada sumur bor lain atau perubahan tingkat atau level air dalam jangka panjang di daerah tersebut (semua perubahan di permukaan potensiometri semata-mata merupakan hasil dari pemompaan sumur bor saja)

Meskipun asumsi ini jarang ketemu, tergantung pada sejauh mana asumsi tersebut dilanggar (misalnya, jika batas-batas akuifer berada di luar bagian dari akuifer yg akan diuji dengan uji pemompaan) solusinya mungkin masih bermanfaat.

Steady-state Thiem solution

Aliran radial “Steady-state” pada pemompaan sumur bor juga disebut Solusi Thiem yang datang dari penerapan Hukum Darcy untuk volume kontrol silinder shell (yaitu silinder dengan radius lebih besar yg memiliki jari-jari silinder kecil yang telah dipotong atau dikeluarkan) tentang sumur bor pemompaan.

Dalam hal ini ho adalah latar belakang kepala hidrolik, h-h0 adalah penarikan pada jarak radial r dari sumur bor pemompaan, Q adalah tingkat debit pemompaan sumur bor, T adalah transmissivity dan R adalah pengaruh jari-jari atau jarak dimana kepala hidrolik masih h0. Kondisi ini (Aliran steady state yg terjadi karena pemompaan sumur bor tanpa batas yang jelas) pernah benar-benar terjadi di alam, tetapi hal tersebut seringnya digunakan sebagai sebuah pendekatan untuk kondisi yg sebenarnya; solusinya atau kesimpulannya didapatkan dengan mengasumsikan adanya batas melingkar secara konstan (misalnya danau atau sungai yg berdekatan atau bersinggungan dengan akuifer) sekitar sumur bor pemompaan pada jarak R.

Penyebab atau sumber-sumber kesalahan pengujian

Yang terpenting dalam pengujian akuifer dan pengujian sumur bor adalah keakuratan dalam perekaman atau pencatatan data. Tidak hanya tingkat atau level ketinggan air tetapi juga waktu pengukuran harus dicatat dengan hati-hati dan teliti, sedangkan tingkat pemompaan harus diperiksa dan dicatat secara berkala. Jika terjadi perubahan pada tingkat pemompaan yg tidak dicatat, misalnya 2% saja yang tidak tercatata, maka analisa data bisa berantakan dan hasilnya akan terjadi banyak kesalahan sehingga kesimpulan tidak bisa dihasilkan atau bisa menghasilkan kesimpulan yg salah.

Uji akuifer sangat dibutuhkan dan digunakan oleh para pakar hidrogeologi dalam membantu memberikan pertimbangan dan memberikan perijinan untuk pembuatan sumur bor, namun biasanya para ahli sumur bor selain berdasar pada pengalaman, mereka juga memiliki metode tersendiri dalam melakukan pengujian akuifer sehingga kesalahan-kesalahan pengujian bisa diminimalisir.