Intrusi air asin
Intrusi air asin adalah pergerakan air asin ke akuifer air tawar yang dapat mengkontaminasi sumber air minum. Intrusi air asin dapat terjadi secara alami hingga derajat tertentu pada sebagian besar akuifer pantai, dikarenakan adanya hubungan hidrolik antara air tanah dan air laut. Karena air asin memiliki kadar mineral yang lebih tinggi dari air tawar, maka air laut memiliki massa jenis yang lebih tinggi dan tekanan air yang lebih besar. Sehingga air asin bergerak menuju air tawar. Berbagai aktivitas manusia, terutama pemompaan air tanah dari akuifer pantai, dapat meningkatkan intusi air laut karena tekanan air tanah berkurang dan menjadi relatif lebih kecil dibandingkan tekanan dari air laut. Penyebab intrusi air asin lainnya yaitu kanal navigasi dan drainase yang menciptakan celah bagi air laut bergerak ke daratan melewati permukaan dan melalui pasang surut air. Intrusi air laut juga dapat terjadi pada kondisi cuaca ekstrem seperti badai dan ombak besar.
Pada wilayah pinggir pantai, air tanah yang mengalir dari daratan yang lebih dalam bertemu dengan air tanah yang asin dari lautan. Air tanah tawar mengalir dikarenakan perbedaan tinggi. Karena air asin memiliki kadar mineral terlarut yang lebih tinggi, maka air laut lebih padat dibandingkan air tawar sehingga memiliki tinggi hidrolik yang lebih tinggi dibandingkan air tawar. TInggi hidrolik mengacu pada tekanan cairan yang ditunjukan pada kolom air; kolom yang memiliki tinggi hidrolik lebih besar akan bergerak ke kolom air yang memiliki tinggi hidrolik lebih rendah, jika kedua kolom terhubung.
Dalam intrusi, air laut dan air tawar bertemu pada zona transisi di mana pencampuran yang terjadi melalui dispersi dan difusi.
Ekstraksi air tanah adalah salah satu penyebab utama intrusi air asin. Air tanah merupakan sumber air minum pada sebagian besar wilayah pantai dan ekstraksi telah meningkat dengan bertambahnya permukiman pinggir pantai. Pada kondisi dasar, intrusi air asin hanya mencapai wilayah tertentu karena dibatasi oleh tekanan dari kolom air tawar yang lebih besar karena posisinya yang lebih tinggi dari permukaan air laut. Ekstraksi air tanah mengurangi tekanan kolom air tanah yang berarti air laut dapat mengalir lebih ke arah daratan. Di wilayah Cape May, New Jersey, sejak tahun 1940an pengambilan air telah menurunkan tinggi muka air tanah hingga 30 m, sehingga menyeabkan intrusi air asin dan kontaminasi sumur air yang meluas.
Konstruksi kanal dan drainase dapat memicu instrusi air asin. Kanal menyediakan celah bagi air asin untuk menuju ke daratan. Di wilayah estuari danau Sabine di teluk Meksiko, jalur air skala besar telah membuat air asin bergerak menuju danau. Pengerukan kanal di sekitar rawa untuk memfasilitasi pengeboran minyak dan gas juga menyebabkan subsiden lahan, yang mempu menyebabkan intrusi air asin lebih jauh.
Jaringan drainase yang dibangun untuk mengalirkan air dari wilayah permukiman pinggir pantai dapat memicu intrusi karena menurunkan tinggi muka air tawar. Intrusi air asin di Florida telah terjadi dalam sekala besar sebagai akibat dari kanal drainase yang dibangun antara 1903 sampai 1980an untuk mengeringkan Everglades demi pembangunan permukiman dan kawasan pertanian. Penyebab utama intrusi air adalah penurunan tinggi muka air. Selain itu, proses konstruksi dan keberadaan kanal juga telah membuat air laut mengalir ke daratan hingga dibangunnya pintu air kendali.
Banyak komunitas wilayah pantai mengalami kontaminasi air asin di sumber air mereka, dan masalah ini telah terjadi selama puluhan tahun. Konsekuensi dari intrusi air laut untuk suplai air bervariasi begitu luas, tergantung pada seberapa jauh intrusinya, tujuan penggunaan air, dan tingkat kadar garamnya. Di banyak tempat seperti negara bagian Washington, intrusi hanya mencapai sebagian dari akuifer dan mempengaruhi sebagian dari sumur air. Akuifer lainnya telah mengalami kontaminasi lebih jauh dan mempengaruhi suplai air tanah secara signifikan.
Perhitungan fisik intrusi air pertama kali dibuat oleh W. Badon-Ghijben (1888, 1889) dan A. Herzberg (1901) Mereka menurunkan solusi analisis untuk menentukan perkiraan sifat intrusi yang berdasarkan pada sejumlah asumsi yang tidak terdapat pada kasus hidrologi lainnya.
Gambar di atas menunjukan hubungan Ghyben=Herzberg. Dalam persamaan:
ketebalan air tawar pada zona di atas permukaan air laut dilambangkan dengan formula_2 dan di bawah permukaan laut dilambangkan dengan formula_3. Kedua ketebalan air tawar, formula_2 dan formula_3 berkaitan dengan formula_6 (massa jenis air tawar) dan formula_7 (massa jenis air asin). Air tawar memiliki massa jenis sekitar 1000 gram per centimeter kubik pada suhu 20 °C, di mana air laut diperkirakan memiliki massa jenis 1025 gram per centimeter kubik. Persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi:
Rasio Ghyben-Herzberg menyatakan bahwa dalam setiap kaki air tawar di akuifer tak tertutup di atas permukaan air, terdapat 40 kaki air tawar di akuifer di bawah permukaan air laut.
Intrusi air asin juga menjadi masalah bagi lock kanal yang memisahkan air asin dari air tawar. Untuk mencegah hal tesebut perlu dibangun basin atau penampungan air sementara supaya air laut dapat dipompakan kembali ke laut. Namun untuk menjaga tingkat keasinan wilayah air payau demi menjaga tingkat migrasi ikan, tangga ikan untuk membantu migrasi ikan dan juga mengendalikan kadar garam di sekitar air payau.