ISSN 1907 - 8773
Terbit sekali 2 bulan
Volume 5 Nomor 2. April 2010 IDENTIFIKASI AIR TANAH DAN PEMANFAATANYA UNTUK PERTANIAN
Air Tanah Air tanah merupakan komponen dari suatu sistem daur hidrologi (hydrology cycle) yang terdiri rangkaian proses yang saling berkaitan antara proses atmosferik, proses hidrologi permukaan dan proses hidrologi bawah permukaan (Gambar 1). Siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui evaporasi, transpirasi, kondensasi dan presipitasi. Di luar sistem tersebut persoalan air tanah bahkan seringkali melibatkan aspek politik dan sosial budaya yang sangat menentukan keberadaan air tanah di suatu daerah. Siklus hidrologi menggambarkan hubungan antara curah hujan, aliran permukaan, infiltrasi, evapotranspirasi dan air tanah. Sumber air tanah berasal dari air yang ada di permukaan tanah (air hujan, air danau dan sebagainya) kemudian meresap ke dalam tanah/akuifer di daerah imbuhan (recharge area) dan mengalir menuju ke daerah lepasan (discharge area). Menurut Direktorat Tata Lingkungan Geologi dan Kawasan Pertambangan aliran air tanah di dalam akuifer dari daerah imbuhan ke daerah lepasan cukup lambat, memerlukan waktu lama bisa puluhan sampai ribuan tahun tergantung dari jarak dan jenis batuan yang dilaluinya. Pada dasarnya air tanah termasuk sumber daya alam yang dapat diperbaharui akan tetapi jika dibandingkan dengan waktu umur manusia air tanah bisa digolongkan kepada sumber daya alam yang tidak terbaharukan. Di dalam tanah keberadaan air mengisi sebagian ruang pori-pori tanah yang bisa dimanfaatkan langsung oleh tanaman pada kondisi kelembaban tanah antara kapasitas lapang sampai titik layu permanen pada posisi zona aerasi. Di bawah zona aerasi terdapat zona penjenuhan yang menempatkan air mengisi seluruh ruang pori-pori tanah yang ada dengan kisaran tebal yang selalu berfluktuasi.
Gambar 1. Siklus hidrologi
Debit dan keberadaan muka air tanah pada zone penjenuhan ini sangat dipengaruhi oleh pasokan air dari daerah imbuhan (recharge zone) yang berada di atasnya, semakin banyak pasokan yang diimbuhkan semakin banyak debit yang tersimpan dalam zone ini. Keberadaan air tanah pada zone ini seringkali disebut sebagai air (tanah) bebas.
Ketebalan air bebas yang ada dalam tanah bisa mencapai puluhan meter tergantung dari letak lapisan batuan padu (consolidated rock) yang ada di bawahnya. Lapisan batuan padu (batuliat, batupasir, batugamping, batuan kristalin, dan shale) yang mengandung air tanah dalam lubang pelarutan, atau di rekahan batuan (lapisan batuan pembawa air tanah) disebut sebagai akuifer. Air tanah adalah semua air yang terdapat pada lapisan pengandung air (akuifer) di bawah permukaan tanah, mengisi ruang pori batuan dan berada di bawah water table. Akuifer merupakan suatu lapisan, formasi atau kumpulan formasi geologi yang jenuh air yang mempunyai kemampuan untuk menyimpan dan meluluskan air dalam jumlah cukup dan ekonomis, serta bentuk dan kedalamannya terbentuk ketika terbentuknya cekungan air tanah. Cekungan air tanah adalah suatu wilayah yang dibatasi oleh batas hidrogeologis, tempat semua kejadian hidrogeologis seperti proses pengimbuhan, pengaliran, dan pelepasan air tanah berlangsung. Potensi air tanah di suatu cekungan sangat tergantung kepada porositas dan kemampuan batuan untuk meluluskan (permeability) dan meneruskan (transmissivity) air. Kelulusan tanah atau batuan merupakan ukuran mudah atau tidaknya bahan itu dilalui air. Air tanah mengalir dengan laju yang berbeda pada jenis tanah yang berbeda. Air tanah mengalir lebih cepat melalui tanah berpasir tetapi bergerak lebih lambat pada tanah liat.
Bagaimana Mengidentifikasinya? Pengukuran karakteristik air tanah dilakukan dengan menggunakan alat resistivity meter/
terameter (Gambar 2). Pengukuran dilakukan di lapangan dengan menentukan titik deteksi terameter berdasarkan jenis tanah, kondisi geologi, dan hidrogeologinya. Untuk ketepatan penentuan titik dan mempermudah deteksi terlebih dahulu dilakukan penentuan posisi titik menggunakan GPS (Geo Posizioning System) selanjutnya dilakukan deteksi untuk menentukan ketahanan jenis semu dan kedalaman overburden dan akuifernya di lapangan. Titik yang dideteksi adalah yang memenuhi kriteria sebagai berikut: (a) berada pada hamparan 600 m dengan topografi datar, (b) jauh dari kawat berduri dan besi dalam tanah, dan (c) jauh dari tegangan tinggi. Terameter bekerja dengan cara menembakkan arus listrik ke dalam tanah dengan memakai elektrode-elektrode ke dalam tanah dan mengambil nilai hambatannya dalam dimensi waktu respon, alat ini dapat menunjukkan material di bawah permukaan bumi pada kedalaman lebih dari 200 meter tanpa melalui pengeboran. Dari data sifat kelistrikan material bawah tanah terutama batuan yang berupa besaran tahanan jenis ( resistivity), masing-masing dikelompokkan dan ditafsirkan dengan mempertimbangkan data kondisi geologi setempat yang ada.
Gambar 2: Alat pengukur air tanah (terameter) dan pengukuran air tanah di lapangan.
2
diintepretasikan kondisi air bawah tanah di suatu daerah, yaitu dengan melokalisir lapisan batuan berpotensi air bawah tanah. Pengukuran besarnya tahanan jenis batuan di bawah permukaan tanah dengan menggunakan metode Vertical Electrical Sounding (VES) dilakukan untuk mengetahui susunan lapisan batuan bawah tanah secara vertikal, yaitu dengan cara memberikan arus listrik ke dalam tanah dan mencatat perbedaan potensial terukur.
Nilai tahanan jenis batuan yang diukur langsung di
lapangan adalah nilai tahanan jenis semu (apparent resistivity), dengan demikian nilai tahanan jenis di lapangan harus dihitung dan dianalisis untuk mendapatkan nilai tahanan jenis sebenarnya (true resistivity) dengan metode Schlumberger. Selanjutnya untuk pengolahan dan perhitungan data lapangan untuk mendapatkan nilai tahanan jenis yang sebenarnya, serta intepretasi kedalaman dan ketebalannya digunakan perangkat lunak komputer. Berdasarkan nilai tahanan jenis sebenarnya, maka dapat dilakukan interpretasi macam batuan, kedalaman, ketebalan, dan kemungkinan kandungan air bawah tanahnya, sehingga didapatkan gambaran daerah-daerah yang berpotensi mengandung air bawah tanah serta dapat ditentukan rencana titik-titik pemboran air bawah tanah.
Seperti apa hasilnya dan bagaimana memanfaatkan datanya ? Berdasarkan hasil pengukuran lapang dibuat kurva resistivity semu, kemudian diinterpretasikan dengan memakai software IPI2WIN. Software ini akan menghasilkan resistivitas yang nyata untuk masing-masing lapisan berdasarkan kurva resistivitas semu dengan memakai algoritma Newton untuk meminimalisir regularized fitting error secara otomatis. Hasil interpretasi grafik resistivitas disajikan pada Gambar 3 .
Gambar 3: Hasil interpretasi grafik resistivitas
Selanjutnya dapat diidentifikasi jenis lapisan yang merfleksikan lapisan overburden yang bersifat kurang dan tidak lulus air dengan nilai resistivitas berkisar <45 Ohm-meter; lapisan akuifer yang bersifat lulus air dan mempunyai resistivitas <45 – 350 Ohm-meter dan lapisan bedrock yang mempunyai resistivitas >350 Ohm meter. Secara umum hasil identifikasi air tanah menyajikan gambaran stratifikasi Hidrogeologi dari penampang tanah yang diukur resivitasntya mulai dari lapisan atas ke bawah adalah.
Letak
kedalaman dan ketebalan dari setiap komponen stratifikasi geologi di setiap blok yang diamati bervariasi yang mencerminkan dinamika letak dan potensi air tanah yang ada di titik pengukuran dan biasanya mempunyai urutan stratifikasi dari lapisan atas kebawah adalah Overbuden, Aquifer1, Aquitard1, Aquifer2 dan Aquitard2 seperti yang diilustrasikan pada gambar 4.
3
Overburden adalah: lapisan partikel tanah, batuan atau material lainya yang berada di atas batuan induk atau lapisan lain yang mempunyai nilai ilmiah atau nilai ekonomis seperti bahan tambang ( emas, batu bara, minyak bumi dan lainya) atau air tanah.
Aquifer adalah lapisan di bawah permukaan tanah yang terdiri dari formasi atau kelompok formasi satuan geologi yang tembus air (permeable) baik yang terkonsolidasi (misalnya lempung) maupun yang tidak terkonsolidasi (pasir) dengan kondisi jenuh air
dalam jumlah yang cukup
banyak.
Aquitard adalah lapisan, formasi, atau kelompok formasi geologi yang lulus air ( permable) dengan nilai konduktivitas hidraulik yang kecil namun masih memungkinkan air melewati lapisan ini walaupun dengan gerakan yang lambat. Dapat dikatakan juga merupakan lapisan pembatas atas dan bawah suatu lapisan aquifer setengah tertekan ( semi confined aquifer). Berdasarkan letak dan potensinya akuifer dibedakan menjadi akuifer bebas, akuifer setengah tertekan dan akuifer tertekan.
Akuifer bebas adalah akuifer yang mempunyai bidang bagian atas berupa zona tidak jenuh air dan dibatasi oleh muka air bawah tanah. Besarnya kandungan dan luas penyebaran air bawah tanah yang tersimpan di dalam akuifer bebas sangat dipengaruhi oleh iklim terutama curah hujan, relief dan kemiringan lahan, jenis litologi, vegetasi dan kondisi lingkungan, dengan demikian debitnya sangat dipengaruhi oleh keseimbangan antara imbuhan ( recharge) dari lingkungan sekitarnya (air hujan dan rembesan samping) dengan volume yang di eksploitasi.
Akuifer setengah tertekan adalah Merupakan akuifer yang jenuh air yang dibatasi oleh lapisan atas berupa aquitard dan lapisan bawahnya merupakan aquiclude. Pada lapisan pembatas di bagian atasnya karena bersifat aquitard masih ada air yang mengalir ke akuifer tersebut (influx) walaupun hidraulik konduktivitasnya jauh lebih kecil dibandingkan hidraulik konduktivitas akuifer. Tekanan airnya pada akuifer lebih besar dari tekanan atmosfir.
Akuifer tertekan adalah Merupakan akuifer yang jenuh air yang dibatasi oleh lapisan atas dan bawahnya merupakan aquiclude dan tekanan airnya lebih besar dari tekanan atmosfir. Pada lapisan pembatasnya tidak ada air yang mengalir ( no flux).
Overburden
Aquitard
Aquifer Setengah Tertekan
Aquifer Bebas
Aquitard
Gambar 4: Ilustrasi penampang profil stratifkasi lapisan geohidrologi Kebun Surya Adi
4
Gambaran kuantitatif potensi air tanah di setiap lapisan tersebut umumnya disajikan dalam bentuk data tabular seperti yang disajikan pada tabel 1 dan atau data grafik seperti yang disajikan pada gambar 5. Tabel : Hasil pengukuran air tanah yang menunjukkan potensi, kedalaman, ketebalan dan kualitas air tanah No
Kode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AD01 AD02 AD03 AD04 AD05 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15
Bujur o
Lintang o
105 2'43.2"4 0'47.4" 105o3'3" 4o0'52.2" 105o3'3.6" 4o0'46.8" 105o3'16.2"4o0'52.2" 105o2'5.4" 4o1'42.6" 105o2'13.8"4o1'51.6" 105o1'55.2"4o1'57.6" 105o1'38.4"4o1'58.8" 105o1'29.4"4o1'58.8" 105o1'30" 4o2'5.4" 105o2'3" 4o1'58.8" 105o2'13.2"4o1'58.8" 105o2'28.2"4o1'58.8" 105o2'37.8"4o1'54" 105o2'48" 4o1'47.4"
Posisi Aquifer Ketebalan Jenis Aquifer Batas Atas Batas Bawah 23 44 21 Bebas 33 77 44 Bebas 45 113 68 Bebas 32 59 27 Bebas 40 94 54 Setengah Tertekan 2 8 5 Bebas 10 34 24 Bebas 55 137 82 Setengah Tertekan 14 32 18 Bebas 21 37 17 Bebas 14 73 58 Bebas 38 65 27 Bebas 7 17 10 Bebas 49 123 74 Bebas 76 252 176 Bebas Kedalaman Akuifer
Potensi Air Tanah Kecil Sedang Besar Kecil Sedang Kecil Kecil Besar Kecil Kecil Sedang Kecil Kecil Besar Besar
Keterangan Tawar Tawar Tawar Tawar Aquifer1 payau, Aquifer2 tawar Payau Tawar Tawar Tawar Payau Tawar Tawar Payau Tawar Tawar
Ketebalan Akuifer
0 10 20 30
Akuifer (m)
40 50 60 70 80 90 100 110
Walandimu
Waiha
Panenggoede
Waikada
Panenggoede
Waikada
Kalenarongo
Kalenarongo
Hombandimu
Romberari
Pakamadeta
Waikara
Waikara
Walandinu
Walandinu
Kahale
Walandinu
Kahale
Kahale
120
Lokasi Pengukuran Geolistrik
Gambar 5: Ilustrasi hasil pengukuran air tanah di Kodibangedo, Sumba Barat
Pemanfaatan data hasil pengukuran air tanah Data hasil pengukuran air tanah dapat digunakan sebagai dasar dalam menentukan titik lokasi pembuatan sumur bor terutama untuk mengeksploitasi air tanah dalam. Di bidang pertanian penggunaan air tanah dalam sebagai alternatif irigasi suplementer merupakan salah satu pilihan untuk kawasan pertanian yang mempunyai kendala keterbatasan air permukaan. Berdasarkan data hasil pengukuran air tanah, lokasi yang disarankan untuk dilakukan pengeboran adalah air tanah dalam (akuifer tertekan) yang mempunyai kedalaman lebih dari 40 meter, pertimbangannya adalah pada kedalaman tersebut secara hidrogeologi umumnya air tanahnya merupakan air tanah dalam yang tidak dipengaruhi oleh kondisi fluktuasi air permukaan. Dengan demikian eksploitasi air tanah yang akan dilakukan tidak akan menjadi kompetitor pemanfaatan air untuk keperluan domestik. Untuk mengetahui potensi debit sumur yang akan dieksploitasi dilakukan uji pompa (pumping test) menggunakan pompa irigasi, alat pengukur kedalaman muka air tanah (contack
gauge) serta stopwatch.
5
Pemanfaatan air tanah dalam sebagai alternatif irigasi suplementer Dengan semakin terbatasnya ketersediaan air perrmukaan, pemanfaatan air tanah sebagai irigasi suplementer pada budidaya pertanian menjadi alternatif yang tidak terelakan. Tergantung kandungan potensinya, air tanah tidak hanya dimanfaatkan untuk irigasi suplementer tanaman semusim akan tetapi juga dapat dijadikan sebagai solusi irigasi untuk tanaman tahunan. Tentu saja agar pemanfaatan air tanah dalam untuk irigasi suplementer menjadi lebih efisien diperlukan dukungan analisis kebutuhan air tanaman untuk mendapatkan saat tanam yang optimal agar defisit air pada fase kritis pertumbuhan tanaman dapat dihindari sehingga dapat ditekan kehilangan hasil pada daerah-daerah yang pasokan airnya terbatas. Beberapa contoh pemanfaatan air tanah dalam untuk menjamin kesinambungan produksi dan produktivitas antara lain adalah budidaya pertanian terpadu dengan komoditas jagung hibrida, sayuran, pakan ternak dan jarak pagar seluas 5 ha di Desa Bayan, Lombok Nusa Tenggara Barat (Gambar 6). Upaya pemanfaatan air tanah dalam sebagai alternatif irigasi suplementer pada kebun bibit kelapa sawit PT. Sampoerna Agro, TBK., di Mesuji, Ogan Komering Ilir, Sumatera Selatan ( Gambar 7) dan pendayagunaan sumberdaya air tanah untuk pengembangan komoditas sayuran,
jagung dan kelapa di Amanuban Selatan, Kabupaten Timor Tengah Selatan, Nusa
Tenggara Timur (Gambar 8).
(
(
Gambar 6 : Pemanfaatan air tanah dalam sebagai alternatif irigasi suplementer pada budidaya pertanian terpadu dengan komoditas jagung hibrida, sayuran, pakan ternak dan jarak pagar seluas 5 ha di Desa Bayan, Lombok Nusa Tenggara Barat.
(
(
Gambar 7: Pemanfaatan air tanah dalam sebagai alternatif irigasi suplementer pada kebun bibit kelapa sawit PT. Sampoerno Agro, TBK., di Kecamatan Mesuji, Ogan Komering Ilir, Sumatera Selatan
Gambar 8: Pendayagunaan sumberdaya air tanah untuk pengembangan komoditas sayuran, jagung dan kelapa di Amanuban Selatan, Kabupaten
Hendri Sosiawan Info Agroklimat dan Hidrologi memuat informasi aktual dan inovasi teknologi hasil-hasil penelitian bidang agroklimat, hidrologi, dan pengelolaan air Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Departemen Pertanian Alamat Penyunting: Jl. Tentara Pelajar No 1A, Bogor 16111 Telp/fax : (0251) 8312760 E-mail :
[email protected] http://www.balitklimat.litbang.deptan.go.id
Penanggung jawab Penyunting Penyunting Pelaksana
: Kepala Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi : Istiqlal Amien, E. Runtunuwu, Budi Kartiwa dan Astu Unadi : Ganjar Jayanto, Eko Prasetyo
6
