78
Groundwater Modeling Irwan Iskandar, PhD KK Eksplorasi Sumberdaya Bumi Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan ITB

Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

  • Upload
    vankien

  • View
    236

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Groundwater Modeling

Irwan Iskandar, PhD KK Eksplorasi Sumberdaya Bumi

Teknik Pertambangan

Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan ITB

Page 2: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

What Hydrogeologist

do?

Apakah yang dikerjakan dalam pemodelan hidrogeologi?

• Kuantifikasi Distribusi (keterdapatan)

• Kuantifikasi aliran (recharge-discharge)

• Prediksi dan simulasi pengambilan airtanah

• Interaksi air permukaan dan airtanah

• Interaksi air dengan batuan (hidro-geo-kimia)

• Perencanaan dewatering

• Perencanaan eksplorasi - produksi (geothermal, CBM, Migas)

[email protected]

Page 3: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Hidrogeologi dalam bidang

pertambangan (tambang terbuka,

tambang bawah tanah, geothermal,

perminyakan ): Why do we need

Hydrogeologist in our business?

[email protected]

Page 4: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Mine environment:

Could we ask the hydrogeologist, “How”:

could we control our mine water? so people can say our business is

‘green’ and eco-friendly

Bagaimana pengelolaan air (drainase), desain pompa, dan kontrol

kualitas air di tambang?

Parameter apa saja yang perlu dipertimbangkan?

[email protected]

Page 5: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Tujuan (Pemodelan Hidrogeologi Tambang Terbuka)

• Pola aliran airtanah dan air permukaan pra, selama, dan pasca

tambang (kuantitatif)

• Kuantifikasi jumlah air yang harus diatur dalam penyaliran

tambang

• Environmental impact (prediksi, verifikasi lingkungan)

• Desain sump, ditch, pump, pond

• Depressurization

• “Water Management”

[email protected]

Page 6: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Air ke dalam Pit Tambang

[email protected]

Page 7: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Pola Aliran Air Permukaan Pra Tambang

[email protected] Kursus Hidrogeologi IAGI Bandung, 25 – 26 April 2013

Page 8: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Pola Aliran Air Permukaan Pasca Tambang

[email protected]

Page 9: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Perkiraan perimeter Pit

Head Equipotential Line

Groundwater Table Drawdown (max -50 in pit high wall

Pola Aliran Air Airtanah dan Penurunan Air Tanah Akibat Tambang

Page 10: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Drain Hole Desain

• Metode drain

• Spasi

• Kedalaman lubang

• Time frame

• Evaluasi drain

• Efek ke kesetimbangan lingkungan airtanah di sekitarnya

[email protected]

Page 11: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Slope Remediation

Infiltration Control Crest Drain

Well Control Toe Drain

[email protected]

Page 12: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Pola Aliran Air Airtanah dan Penurunan Air Tanah Akibat Tambang

[email protected]

Page 13: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Pola Aliran Air Airtanah dan Penurunan Air Tanah Akibat Tambang

[email protected] Kursus Hidrogeologi IAGI Bandung, 25 – 26 April 2013

Page 14: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Time [day]

Rate Dewatering

in m3/day

Rate Dewatering

in liter/sec

Volume

Cumulative

[m3]

365 -196.73 -2.28 -71808

730 -392.42 -4.54 -286464

1095 -421.41 -4.88 -461440

1460 -403.90 -4.67 -589696

1825 -368.43 -4.26 -672384

2190 -340.22 -3.94 -745088

2555 -328.64 -3.80 -839680

2920 -312.28 -3.61 -911872

3285 -306.42 -3.55 -1006592

3650 -290.47 -3.36 -1060224

Kuantifikasi Airtanah yang keluar dari dinding tambang

[email protected]

Page 15: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

PIT

Debit Air

Limpasan Debit Air Tanah

Total Debit

Maksimum Air

Masuk Pit

(m3/detik) (m3/detik) (m3/detik)

PIT (Kedalaman

pit 150 m)

1.81 0.004 1.814

PIT (Kedalaman

pit 70 m)

1.75 0.003 1.753

Kuantifikasi Airtanah dan Air Permukaan yang keluar dari dinding tambang

[email protected]

Page 16: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Desain Saluran Drainase

X=lebar muka saluran

Z = kemiringan

saluran

h = kedalaman saluran

basah

B = lebar dasar saluran

Freeboard = 10-30 cm

3/2

2/13/5

.Pn

SAQ

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 De

bit

MA

X (

lite

r/d

etik

)

Tinggi Muka Air (m)

Kapasitas Debit Maks Saluran Air

[email protected] Kursus Hidrogeologi IAGI Bandung, 25 – 26 April 2013

Page 17: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Desain Saluran Di Sekitar Dinding Tambang dan Inpit Sump

[email protected] Kursus Hidrogeologi IAGI Bandung, 25 – 26 April 2013

Page 18: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Arah Aliran Air Tanah dan Kontur Head Tabel Balance Hasil Simulasi

[email protected]

Page 19: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Simulasi Dewatering

[email protected] Kursus Hidrogeologi IAGI Bandung, 25 – 26 April 2013

Page 20: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Pongsesa Infiltration Pond Harapan Infiltration Pond

Concentration Cr6+ ppm

Simulasi contaminant transport

[email protected]

Page 21: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

3D-Permeability Modeling

• 3D-spatial distribution of permeability in a block modeling

• Combination K value (primary variable) and RQD value as (secondary)

• Replace previous layer (stratigraphical modeling) to grid based model

Page 22: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Field work

Conceptual model

Groundwater modeling

Page 23: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

SIMULASI NUMERIK dalam HIDROGEOLOGI

Page 24: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Governing Equation

xK

h

x yK

h

y zK

h

zS

h

tx y z s( ) ( ) ( )

2

2

2

2

2

20

h

x

h

y

h

z

•Transient

•Steady state

Page 25: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

INTI SIMULASI NUMERIK

• Teknik untuk mencari solusi persamaan differensial

• Merupakan pendekatan

• Persamaan differensial didekati dengan persamaan linier simultan (persamaan matrix)

Page 26: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

DUA JENIS UTAMA SIMULASI NUMERIK

1. Finite Difference (beda hingga)

2. Finite element (elemen hingga)

Kelas kita: Finite Difference

Page 27: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

FINITE DIFFERENCE

• Introduced firstly by Richardson (1910)

• The basic idea: to replace derivative at a point by ratio of change over a small but finite interval

Page 28: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

LANGKAH-LANGKAH DALAM METODA

FINITE DIFFERENCE

Page 29: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

1. Pendekatan Terhadap Differensial

A

P

B

x x-h x+h

h(x)

x

...6

1

2

1)(

3

33

2

22

dx

hdx

dx

hdx

dx

dhxxhxxh

...6

1

2

1)(

3

33

2

22

dx

hdx

dx

hdx

dx

dhxxhxxh

(1)

(2)

...)()(2)( 4

2

22 xO

dx

hdxxhxxhxxh

+

(3)

Deret Taylor:

Page 30: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Abaikan 0(h4): )()(2)(1

22

2

xxhxhxxhxdx

hd

xx

(4)

Error orde h2

(1)-(2):

)()(2

1xxhxxh

xdx

dh

xx

Error orde h2

Pendekatan slope pada P dengan menggunakan garis AB:

CENTRAL DIFFERENCE

(5)

Abaikan orde O(x4):

Page 31: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Dari Pers. (1):

Abaikan orde h2:

)()(1

xhxxhxdx

dh

xx

Forward Difference

(CD)

)()(1

xxhxhxdx

dh

xx

Backward Difference

(BD)

Page 32: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

2. Pembagian dalam sistem grid

i,j+1

i,j-1

i+1,j i-1,j i,j

h

y

x

2 - D

i+1 i-1 i

h

1 - D

Page 33: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

3. Penulisan pendekatan pers. differensial

pada setiap titik dalam sistem grid

i,j+1

i,j-1

i+1,j i-1,j i,j

h

y

x

2 - D

jijiji

xx

hhhxx

h,1,,122

2

21

x

y

jiji

xx

hhxx

hCD ,1,1

2

1:

jiji

xx

hhxx

hFD ,,1

1:

jiiji

xx

hhxx

hBD ,,

1:

Page 34: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Dalam arah y

1,,1,22

2

21

jijiji

xx

hhhyy

h

1,1,

2

1:

jiji

yy

hhyy

hCD

jiji

yy

hhyy

hFD ,1,

1:

ijiji

yy

hhyy

hBD

,,

1:

Page 35: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

5. Penyelesaian Persamaan Linier Simultan (Persamaan Matrix)

• Eliminasi Gauss

• Algoritma Thomas

• Iterasi:

1. Jacobi

2. Gauss - Seidel

3. SOR

Page 36: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Exercise 1 15 menit x

y = x

02

2

2

2

x

h

x

h

h1,1 h2,1 h3,1 h4,1

h1,2 h2,2 h3,2 h4,2

h1,3 h2,3 h3,3 h4,3

h1,4 h2,4 h3,4 h4,4

6,82 7,56 7,99 8,29

7,19 ? ? 8,33

7,68 ? ? 8,41

8,04 8,18 8,36 8,53

Tugas: Cari h2,2,

h3,2, h2,3, dan h3,3

Steady state: hi,j sama pada tiap waktu n

1,,1,22

2

21

jijiji

xx

hhhyy

h

jijiji

xx

hhhxx

h,1,,122

2

21

Page 37: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

t

hSW

z

hK

zy

hK

yx

hK

xszzyyxx

Transient Condition

Page 38: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi transient

hi,j = (1/4) (hi-1,j + hi+1,j + hi,j-1 + hi,j+1)

1 1 1 1 1 2 1

1, 1, , 1 , 1 , , ,4 1/ 1/n n n n n n n

i j i j i j i j i j i j i jh h h h h T Sa t h h

Steady state: hi,j sama pada tiap waktu n

Transient: pencarian hi,j pada tiap waktu n

Page 39: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Pemodelan Lapisan (Pemodelan Parameter Hidraulik)

1. Layer Based LPF (Later Package File)

2. Grid Cell Base

Page 40: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Physical Model (Layer Based)

• Pembagian Unit Hidrostratigrafi

• Setiap unit lapisan hidrostratigrafi diterjemahkan sebagai

“layer”

• Setiap layer relatif homogen (K, S, θ dan parameter lainnya)

• Lapisan bisa datar, miring ataupun membentuk antiklinorium

• Korelasi bisa manual oleh hydrogeologist atau dengan

software pembentukkan kontur struktur “layer”

Page 41: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Physical Model (Layer Based)

• Easy when hydrostratigraphical unit has been defined

• Limited number of aquifer parameter e.g. 1 value in each unit.

• Suitable in layered / sedimentary rock

• Number of cells relatively low

• Time of simulation relatively short

Page 42: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi
Page 43: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Topo: [ID, x, y, z]

Bottom Layer 1: [ID, x, y, z, K, S, θ]

Bottom Layer 2: [ID, x, y, z, K, S, θ] Bottom Layer 3: [ID, x, y, z, K, S, θ]

Bottom Layer 3: [ID, x, y, z, K, S, θ]

Bottom Layer 4: [ID, x, y, z, K, S, θ]

Bottom Layer 5: [ID, x, y, z, K, S, θ]

Bottom Layer 5: [ID, x, y, z, K, S, θ]

Unit : akuitard, impermeabel, K<10-9 m/detik

Unit : akuitard, impermeabel, K<10-7 m/detik

Unit : akuifer, permeabel, K> 10-5 m/detik

Unit : akuitard, impermeabel, K<10-9 m/detik

Unit : akuitard, impermeabel, K<10-7 m/detik

Page 44: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Physical Model (Database)

Hole ID ID X Y Z Bottom 1 Bottom 2 Bottom 3 Bottom 4 Bottom 5 Bottom n

Page 45: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi
Page 46: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Data (Physical Model)

• Topografi

X, Y, Z (ASCII file) atau (.DXF) 3D polyline

• Log Bor

ID, X, Y, Z (ASCII) atau (.DXF) 3D polyline

• Hydrologic Features (River, Lake, Sea, Pond, Stream) in dxf

• Hydrogeological Parameter (K, S, θ,) dalam 3 D data

(X, Y, Z, K, S, θ) atau (ID, Layer, K, S, θ)

Page 47: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Physical Model (Grid Cell Based)

• stratigraphy unit is not a must

• Each cell unit is translated to valued grid

• Each cell is has one value (K, S, θ and other parameter)

• Block model of the grid would hydrostratigraphical pattern

depend on the structure

• Adjustment and interpolation were made by Hydrogeologist

• A lot of Number of cells

• Time of simulation is relatively long

Page 48: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

y = 8E-06x - 5E-06

0,00E+00

5,00E-07

1,00E-06

1,50E-06

2,00E-06

2,50E-06

3,00E-06

3,50E-06

4,00E-06

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Hyd

rau

lic C

on

du

ctiv

ity

(m/s

)

RQD Factor = (1-RQD/100) Linear (RQD vs K) Poly. (RQD vs K)

Hydraulics Conductivity and RQD

Higher Hydraulic

Conductivity

Higher RQD

Lower Hydraulic

Conductivity

Lower RQD

Page 49: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Model Dimension Distance Grid

Size

Grid

Sum

Total

Block Grid

Easting

(column)

Min 403500 2000 10 200

3,200,000

Max 405500

Northing

(row)

Min 306000 2000 10 200

Max 308000

Elevation Min 400

800 10 80 Max 1200

10 x 10 x 10 meter

Contoh Grid Cell Based

Page 50: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Bor ID X (m) Y (m) Depth (m) k (m/s) log k

GW-01 24300 -1200 6.4 1.14× 10-5 -4.943

24300 -1200 12.5 5.08× 10-6 -5.294

24300 -1200 20.6 2.77× 10-4 -3.557

24300 -1200 28.0 1.81× 10-5 -4.742

24300 -1200 33.1 5.47× 10-4 -3.262

24300 -1200 35.6 1.82× 10-5 -4.739

GW-02 37.2 2.89× 10-4 -3.539

GW-03 23000 1000 3.3 1.50× 10-5 -4.822

23000 1000 6.5 1.85× 10-5 -4.732

23000 1000 7.7 8.22× 10-5 -4.085

GW-04 23800 0 12.4 2.89× 10-5 -4.538

23800 0 18.1 3.39× 10-4 -3.469

23800 0 24.4 7.29× 10-5 -4.137

23800 0 36.4 1.25× 10-4 -3.903

23800 0 39.4 4.78× 10-4 -3.320

GW-05 25000 -1100 6 2.08× 10-5 -4.681

25000 -1100 11.1 3.24× 10-5 -4.489

25000 -1100 21.2 7.41× 10-5 -4.130

25000 -1100 23.2 1.85× 10-5 -4.732

25000 -1100 29.1 1.50× 10-6 -5.822

25000 -1100 47.1 2.08× 10-5 -4.681

GW-06 22500 -2300 6.5 1.10× 10-4 -3.957

22500 -2300 16.7 2.55× 10-5 -4.593

22500 -2300 21.5 3.88× 10-5 -4.411

22500 -2300 26 6.74× 10-5 -4.171

22500 -2300 30.5 2.35× 10-5 -4.628

22500 -2300 35.9 1.04× 10-4 -3.981

22500 -2300 39.5 5.65× 10-6 -5.247

CGW-07 23200 -2000 3.5 3.44× 10-5 -4.464

23200 -2000 12.5 7.13× 10-4 -3.147

23200 -2000 32.9 1.27× 10-4 -3.895

23200 -2000 40.3 2.69× 10-4 -3.570

CGW-08 22700 -1300 6.2 3.89× 10-5 -4.409

22700 -1300 13.4 2.67× 10-6 -5.573

Data (Physical Model) Grid Cell Based

Contoh Grid Cell Based Data

Page 51: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Number of data 95 Minimum value -5.57

Mean -4.40 First quartile -4.74

Standard deviation 0.68 Median -4.46

Coefficient of variation -0.15 Third quartile -3.40

Skewness -0.20 Maximum value -3.15

Statistical summary of log transformed k value

Data (Physical Model) Grid Cell Based

Page 52: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Sill

Range

Lag or Separation Distance/data

g Nugget (may be zero)

= Data Points

= variogram model

• Estimasi parameter Hidraulik di daerah yang tidak ada data

• 3D/4D space-time distribution modeling

3D Spatial

Distribution

Geostatistic-ordinary kriging

The spatial correlation dianalisis menggunakan semivariogram γ(h)

m

i

iik xZxZ1

)()(ˆ

)(ˆ)(ˆ1

ikij

n

j

i hh

2

1

1ˆ( ) ( ) ( )

2

n

i

h Z X Z X hn

)(ˆ kxZ

Page 53: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

North

Page 54: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Co Located Co Kriging (CK)

2

1

222

1

1

1111 )()()(ˆ

n

j

ji

n

i

ii zλzλz xxx0

,11

1

1

n

i

i,0

2

1

2

n

i

i

(h)

1

1112(h)

1

2

1(h)

N

i

iiii zzzzN

γ )))) xhxxhx 22 ()((()((

0 1000 2000 3000

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

|h|

(|h|)c)

4000

aCC

aaa

CCγ

h

hhh

for

0for 22

3)h(ˆ

10

3

3

10sph

Grid besar(merah)

adalah data

parameter hidraulik

Size = 125 x 125

Grid kecil adalah RQD di batuan point/grid (size = 10 x 10)

Page 55: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

3D Spatial Distribution Konduktivitas hidraulik (K)

Page 56: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Contoh Grid Cell Based Data dengan data struktur (RQD)

Page 57: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Conductivity Distribution (section view)

A

B

C D

A B

C D

Page 58: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Conductivity Based on Lithology Distribution (section view)

A B

A

B

Page 59: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

EXAMPLE

• Case Study Underground Mine

Page 60: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Hydraulics Conductivity and RQD

Page 61: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi
Page 62: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Conductivity Distribution (section view)

A

B

C D

A B

C D

Page 63: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Initial Head Condition (Based On 2011)

Page 64: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Mine Design

N N

N

Page 65: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Mining Drain Scenario (Assumption)

• Mining Development assumption finished in two period, always open during mining activity.

• Mine Production assumption finished in seven period. Closed every period with filling material, where filling material assumption is impermeable.

Page 66: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Drain Scenario (Assumption)

File Volume (m3) Surface Area (m2) Accumulatif Volume

Opening (m3)

Dev1 243,342.00 190,504.00 243,342.00

Dev2 215,307.00 177,459.00 458,649.00

Mine1 244,681.00 92,227.00 703,330.00

Mine2 243,566.00 88,920.00 702,215.00

Mine3 246,932.00 109,066.00 705,581.00

Mine4 251,695.00 91,688.00 710,344.00

Mine5 241,731.00 98,695.00 700,380.00

Mine6 231,848.00 91,410.00 690,497.00

Mine7 234,107.00 120,843.00 692,756.00

Page 67: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Mining Drain Scenario (Assumption)

Mine opening

Closed mining

Mine opening

Closed mining

Mining Development

Mine opening

Mine opening

Closed mining

Mine opening

Closed mining

Mine opening

Closed mining

Mine opening

Closed mining

Page 68: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Model Scenarios

Model based on Conductivity Distribution (K values is not depend the lithology condition)

1. K values average 10-7 m/sec, rock condition is in low RQD mostly (worst scenario)

2. K values average 10-8 m/sec, rock condition is in moderate RQD mostly (moderate scenario)

3. K values average 10-9 m/sec, rock condition is in fair RQD mostly

Page 69: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

MODEL TYPE- 1 K VALUES AVERAGE 10-7 M/SEC, ROCK CONDITION IS IN LOW RQD MOSTLY (WORST SCENARIO)

Page 70: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Observation Head (2011) vs Calculation Head (Model) – Steady State Condition

Model Calibration (Head Calibration on Steady State)

Page 71: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Head contour Based On Observation Data (Env Field Measurements, 2011)

Head contour Based On Model Calculation (Steady State Condition)

Model Calibration (Contour Head Calibration on Steady State)

Page 72: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Change of Groundwater Head and Flow (Plan View) Year: 1, 2, 3, 5,7 and 9

Page 73: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Change of Groundwater Head and Flow (Plan View) Year: 10, 20, 30, and 40

Page 74: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Head and Groundwater Flow (Section View) Year: 1, 2, 3, 5,7 and 9

N N

N N

N N

Page 75: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

1

3

2

4

Observation Well Location

Page 76: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Head vs Time (Observation Well)

760

780

800

820

840

860

880

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Gro

un

dw

ate

r H

ead

(m

)

Year

OBSERVATION 1/AInterpolated OBSERVATION02/AInterpolated

OBSERVATION3/AInterpolated OBSERVATION4/AInterpolated

Page 77: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi

Head Drawdown

• Head Drawdown Radius Maximum: ± 139 m

• Head Drawdown Depth Maximum: ± 127 m

• Water table drawdown may not affected to unsaturated zone above the aquifer

• All Drawdown will recover in ± 30 - 45 years after mine closure

Page 78: Groundwater Modeling - · PDF fileRQD value as (secondary) •Replace previous layer (stratigraphical ... Metode Beda Hingga Salah satu solusi pemecahan masalah persamaan dalam kondisi