Kategori tematik : Aplikasi Pemodelan Aliran Airtanah Dalam Konsep Pengelolaan Airtanah Berbasis Cekungan

Proceeding Olimpiade Karya Tulis Inovatif (OKTI) 2011

Kategori tematik Judul

: E : Aplikasi Pemodelan Aliran Airtanah Dalam Konsep Pengelolaan Airtanah Berbasis Cekungan Thomas Triadi Putranto PhD Candidate Institute of Hydrogeology RWTH Aachen University Germany Lochnerstr. 4-20, 52064 Aachen, Germany tel +49 (0) 241 80 99776 Email: [email protected]

Abstract: Semarang urban and its suburban like other cities in Indonesia have the problem about groundwater overexploitation as an impact of increased urbanization. Groundwater modeling is one of the main tools used in the hydrogeological sciences for the assessment of the resource potential and prediction of future impact. The presented study deals with concept of groundwater basin and groundwater modeling also an example of integrated study of groundwater modeling. Groundwater modeling studies in Neckar Basin (Germany) is used to give a comprehensive study. The model obtained a better understanding of groundwater studies in a basin scale and also in urban area. Learning from the comprehensive studies, an application of groundwater modeling in Semarang Demak Basin was carried out to give a quantitative assessment of the actual situation and to facilitate simulations of the groundwater level in response to social and economic demands. Understanding of natural systems and developing of conceptual model are the stages of the research which currently being done based on the geology, hydrogeology and hydrology data.

Keywords: groundwater model, groundwater management, Semarang Demak Basin

1


1.

PENDAHULUAN

Meningkatnya urbanisasi dan industrialisasi memiliki efek mendalam pada sumber daya air pada umumnya dan airtanah pada khususnya, hal tersebut terkait erat dengan pemakaian airtanah untuk mencukupi kebutuhan hidup serta untuk proses produksi (Foster dkk., 1998). Hendrayana (2010) menyatakan bahwa isu utama masalah airtanah pada perkembangan suatu kota di Indonesia adalah interaksi antara urbanisasi dengan sistem airtanah di bawahnya, apalagi jika kota tersebut terletak di atas suatu sistem akuifer bebas. Interaksi ini sangat tergantung pada pola dan tahapan perkembangan kota. Secara umum, selain pemompaan airtanah yang berlebihan, efek area urban terhadap sistem airtanah dapat dibagi menjadi dua hal lagi yakni area urban merubah sistem imbuhan airtanah bahkan siklus imbuhan airtanah, dengan memodifikasi sumber imbuhan dan memunculkan keberadaan sumber-sumber imbuhan baru atau yang disebut sebagai urban sewage sources. Oleh karena hal-hal tersebut di atas setidaknya terdapat tiga masalah yang berkaitan dengan sistem airtanah yang berada di bawah suatu kota yaitu: (1) fluktuasi penurunan muka airtanah (2) pencemaran airtanah (3) efeknya terhadap struktur teknik bawah permukaan airtanah. Konsep pengelolaan airtanah di Indonesia pada awalnya menggunakan paradigma lama yang bersifat konvensional, yaitu pengelolaan airtanah hanya berdasarkan pengelolaan sumur produksi (well management) tanpa memperhatikan akuifer secara rinci. Puradimaja (2006) menyebutkan bahwa pendekatan konvensional well management ini memiliki banyak kelemahan yang mendasar antara lain: a. tidak diketahuinya secara real potensi dari setiap akuifer yang dieksploitasi b. tidak dapat mengoptimumkan eksploitasi airtanah setiap akuifer c. tidak dapat mengendalikan kualitas airtanah pada sumur produksi d. tidak dapat mengendalikan perubahan lingkungan bawah permukaan misalnya pencemaran airtanah, amblesan tanah dan eksploitasi airtanah yang berlebihan Oleh sebab itu saat ini dikembangkan konsep pengelolaan airtanah yang berbasis cekungan airtanah. Dalam Undang-Undang Nomor 7 tahun 2004 tentang Sumber Daya Air, dinyatakan bahwa pengelolaan airtanah didasarkan pada cekungan airtanah. Dengan demikian pengelolaan, wewenang dan tanggung jawab pemerintah, Pemerintah Provinsi dan pemerintah Kabupaten /Kota didasarkan pada cekungan airtanah. Oleh karenanya diperlukan kesatuan pandangan mengenai cekungan airtanah dan batas-batasnya. Airtanah pada dasarnya adalah sebuah sumber daya yang tersembunyi, karena itu studi tentang airtanah di bawah kedua kondisi batas alami dan buatan memerlukan teknik pemodelan dalam aplikasinya. Selama beberapa dekade terakhir, model simulasi komputer untuk menganalisis aliran dalam sistem airtanah telah memainkan peranan yang semakin meningkat dalam pendekatan evaluasi untuk pengelolaan dan pengembangan airtanah (Todd and Mays, 2005). Pemodelan aliran airtanah salah satu alat utama yang digunakan dalam ilmu hidrogeologi untuk penilaian potensi sumber daya dan prediksi dampak di masa depan akibat perubahan kondisi lingkungan. Pemodelan airtanah menggambarkan proses aliran airtanah menggunakan persamaan matematika didasarkan pada asumsi penyederhanaan tertentu (Kumar, 2006). Oleh sebab itu pemodelan aliran airtanah berdasarkan konsep cekungan airtanah menjadi pokok bahasan dalam penulisan ilmiah ini. Dibahas pula contoh pemodelan airtanah di Cekungan Neckar Jerman sebagai pemahaman aplikasi pemodelan airtanah Cekungan Semarang Demak yang masih dalam tahap pembentukan konseptual model. 2


2.

KONSEP PENGELOLAAN AIRTANAH BERBASIS CEKUNGAN AIRTANAH DAN PEMODELAN AIRTANAH 2.1 Konsep dasar cekungan airtanah

Cekungan airtanah adalah suatu wilayah yang dibatasi oleh batas hidrogeologis, tempat semua kejadian hidrogeologis seperti proses pengimbuhan, pengaliran dan pelepasan airtanah berlangsung (Anonym, 2004). Batas cekungan airtanah dapat berupa batas geologi, batas hidrologi, dan batas yang ditentukan karena kesepakatan internasional (batas negara). Batas geologi merupakan batas yang sifatnya tetap, terdiri atas batuan kedap air atau lapisan dengan kelulusan rendah; struktur geologi, seperti sesar, pelapisan batuan kedap air dengan batuan lulus air, dan lain sebagainya. Batas hidrologi merupakan batas yang tidak tetap bergantung pada waktu. Batas ini terdiri atas batas muka badan air seperti permukaan air laut, danau, waduk dan sungai serta batas aliran airtanah yang dapat berhimpit dengan batas aliran air permukaan, seperti daerah gunung api. Konsep airtanah berbasis cekungan saat ini menjadi sangat penting karena mendukung kesinambungan hidrolika yang terdapat dalam sumber daya airtanah serta memberikan jaminan yang memadai/baik secara kuantitas dan kualitas (Barthel dkk., 2007). Jaminan kualitas dan kuantitas yang baik tersebut tidak hanya berlaku untuk persediaan air bagi manusia, tetapi juga untuk ekosistem.. Untuk menjaga kesinambungan airtanah, pengelolaan airtanah berbasis cekungan menjadi hal yang utama. Sebuah sistem aliran airtanah regional dapat terdiri dari subsistem pada skala yang berbeda dan kerangka hidrogeologi yang kompleks, diilustrasikan pada gambar 1. Airtanah mendapat imbuhan air dari air hujan yang meresap ke dalam tanah serta aliran permukaan seperti alur air dan sungai (stream and river) maupun kolam (pond) dan aliran airtanah dari batuan (bedrock recharge). Daerah pelepasan ditandai dengan banyaknya sumur-sumur dalam (wells) yang menyadap airtanah dari beberapa akuifer yang ada. Masing masing akuifer dibatasi oleh lapisan kedap air berupa lempung (clay).

Gambar 1. Sistem airtanah di suatu cekungan airtanah yang terdiri dari beberapa akuifer dan lempung didalam kerangka hidrogeologi (California Environmental Protection Agency, 2003)

3


2.2 Pemodelan airtanah Perkembangan perangkat lunak maupun perangkat keras dalam bidang komputasi akhir-akhir ini sangat cepat, sehingga aplikasinya dapat dimanfaatkan hampir di berbagai bidang. Penyelesaian suatu masalah hidrogeologi dapat dianalisis dengan baik dan tepat, apabila dapat dibuat konsep model hidrogeologi itu sendiri. Konsep itu dapat dibuat dalam suatu model fisik, analog maupu model matematik yang dapat diselesaikan secara numerik dan analitik. Pembuatan model numerik dibuat, apabila perhitungan secara analitis dan pengukuran di lapangan relatif sulit dilakukan. Model numerik yang dapat digunakan adalah model finite difference maupun model finite element. 2.2.1 Pengertian model Model adalah suatu pendekatan terhadap kenyataan di alam yang kompleks dan bukan merupakan kenyataan itu sendiri (Kinzelbach 1986, 1987; Ruber, 1991 dalam Hendrayana, 1994). Domenico (1972) mendefinisikan model sebagai wakil kenyataan yang berusaha untuk menjelaskan tingkah laku beberapa aspek kenyataan dan selalu tidak sekompleks sistem yang sesungguhnya diwakili. Ketepatan hasil dari suatu model tergantung tingkat penyederhanaan serta ketepatan dan kelengkapan dari parameter-parameter yang dipakai dalam menentukan model. Dengan demikian model hidrogeologi adalah sebagai sajian sederhana (simple representation) dari suatu sistem hidrogeologi yang kompleks. Suatu model matematik mensimulasikan secara tidak langsung aliran airtanah menggunakan pemisalan/persamaan yang menunjukkan proses fisik yang terjadi di dalam sistem (Anderson dan Woessner, 1992). Model matematik baik numerik maupun analitik menggunakan perangkat komputer dengan software tertentu seperti GMS v 2.1, Modpath, Visual Modflow 3.1, FEFLOW 5.3 maupun program lain untuk mensimulasikan perilaku dari airtanah. Model matematik menyajikan sistem dalam rangkaian yang menggambarkan hubungan antar variabel dan parameter. Secara umum model menunjukkan hubungan sebab akibat antar komponen dalam sistem dan antara sistem dengan lingkungannya. Suatu model dapat digunakan, apabila model tersebut memenuhi persyaratan berlakunya model tersebut. Dalam penyusunan model hidrogeologi selalu dilakukan beberapa asumsi dan batasan-batasan tertentu serta melalui beberapa tahapan pemodelan. Semakin kompleks suatu model semakin banyak parameter yang ditinjau, sehingga hasilnya semakin mendekati kenyataan dan dapat diterapkan pada beberapa macam kasus dengan hasil cukup baik. 2.2.2 Manfaat model Hendrayana (1994) menyatakan, bahwa manfaat penting dari model hidrogeologi adalah sebagai alat dalam pengelolaan airtanah, yaitu sebagai alat bantu dalam menentukan kebijakan-kebijakan yang perlu diambil dalam rangka pengelolaan airtanah secara terpadu dengan mendasarkan hasil-hasil pemodelan dan simulasinya. Simulasi dalam pemodelan yang menyangkut kelakuan sistem di bawah kondisi yang bervariasi mencakup tiga tujuan utama, yaitu: 1. prediksi terhadap tanggapan sistem, yaitu dengan anggapan parameter sistem sudah dapat diketahui 2. evaluasi parameter-parameter dalam sistem, apabila tanggapan terhadap sistem telah diketahui 3. penentuan penekanan sistem, yaitu apabila parameter sistem dan tanggapan terhadap sistem telah diketahui atau dibatasi 4


2.2.3 Tahapan pemodelan aliran airtanah Dalam tahapan pemodelan aliran airtanah berikut ini hanya ditekankan pada pemodelan airtanah dengan metode numerik. Semakin komplek suatu model yang disusun, maka semakin banyak parameter yang ditinjau dan dipakai dalam pemodelan, sehingga hasil model akan semakin mendekati kenyataan sebenarnya. Langkah-langkah yang umum ditempuh pada proses pemodelan airtanah seperti terlihat pada gambar 2. Langkah tersebut secara umum ada tiga bagian utama yakni akuisisi data, pengembangan konseptual model serta pelaksanaan pemodelan secara numerik. 2.2.3.1 Data pemodelan Kebutuhan data untuk pemodelan airtanah disajikan pada tabel 1, yang terdiri dari kerangka hidrogeologi/hydrogeological framework dan data hidrologi. Kerangka hidrogeologi yang dibutuhkan meliputi sifat fisik dari kondisi geologi meliputi topografi, litologi serta karakteristik sistem akuifer seperti ketebalan, porositas, transmissivitas, konduktivitas hidrolika serta parameter lain yang tidak berubah menurut waktu, sedangkan data hidrologi meliputi data hidrolika air yang bersifat dinamis dan data klimatologi serta penggunaan lahan. Pengumpulan data tersebut dibutuhkan dalam rangka pemahaman kondisi alami dari sistem airtanah serta proses hidrologi yang mengontrol atau memberikan dampak terhadap sistem aliran airtanah. Hal inilah yang menjadi dasar untuk membuat konseptual model. Kebutuhan data akan sangat kompleks pada suatu daerah model yang memiliki tingkat kekompleksan kondisi geologi dan hidrogeologi. Akuisisi data dan interpretasi merupakan aktivitas yang terus berlangsung untuk melengkapi konseptual model, sehingga menghasilkan konseptual model yang akurat dan handal. 2.2.3.2 Konseptual model Konseptual model adalah gambaran sederhana dari kondisi sistem hidrogeologi yang utama dan perilaku sistem airtanah di daerah model. Konseptual model biasanya disajikan dalam grafik yang berupa sayatan melintang (cross section) ataupun blok diagram (gambar 3) dengan penjelasan secara deskriptif dan kuantitatif mengenai gambaran sistem. Konseptual model dibentuk dari kajian menyeluruh dari akuisisi data lapangan dan data sekunder serta analisis data. Konseptual model merupakan gambaran ideal dari pemahaman kondisi alam dan kunci utama bagaimana sistem tersebut bekerja dengan beberapa asumsi. Beberapa asumsi diperlukan sebagai penyederhanaan kondisi geologi maupun hidrogeologi alam yang kompleks serta tingkat kesediaan data pendukung. 2.2.3.3 Pemodelan numerik Pemecahan permasalahan aliran airtanah dengan metode numerik atau dapat juga disebut sebagai cara diskret diwujudkan dalam model numerik aliran airtanah. Penyelesaian ini memerlukan diskretisasi domain solusi, yang berarti membagi-bagi daerah kasus / sistem akuifer menjadi grid-grid dengan ukuran X dan Y masing-masing pada sumbu X dan Y. Proses diskretisasi domain menurut Anderson dan Woessner (1992) dibagi menjadi dua, yaitu diskretisasi blok / block centered grid dan diskretisasi titik yang berhubungan / mesh-centered grid. Pada diskretisasi blok semua harga parameter sistem yang digunakan sebagai masukan model terletak di titik tengah blok, sedangkan pada jaringan diskretisasi titik terletak pada titik di keempat sisi blok.

5


Gambar 2. Contoh tahap utama pemodelan airtanah (Hesch, 2009)

6


Tabel 1. Jenis kebutuhan data dalam pemodelan dan sumbernya Data Type Data Source Hydrogeological Framework  Physical system (geology, stratigraphy, lithology, topography, surface drainage)  Aquifer extent, boundary types, elevations, thickness, confining beds, bedrock configuration  Aquifer hydraulic and storage parameters and spatial variability (hydraulic conductivity, transmissivity, anisotropy, specific yield, storage coefficient, porosity)

 Maps of (hydro)geology  Topographical maps showing surface drainage features and other data to specify drainage geometry (extent and elevation)  Report of previous work, including drilling programs, pumping tests and analyses, geophysical studies, hydrology, etc  Bore construction and lithological logs, cross-section, bore completion reports  Journal and conference papers, student theses  State agency database, private company reports and database

 Borehole locations, infrastructure Hydrological Stress

 Stream flow and stage database

 Sources and sinks, and data to quantify their effect on flows and aquifer levels

 Groundwater level data for pumping and observation bores  Abstractions from groundwater and surface water, including licensed volumes and estimates of unlicensed amounts

 Natural recharge and discharge areas, rates, patterns and durations

 Areas irrigated, crop types and areal distribution

 Stream-aquifer interaction

 Projection of growth in demand for water and discharge of wastewater

 Abstraction, injection and drainage features and processes  Land uses, irrigation, evapotranspiration, vegetation, rainfall

 Groundwater and surface water quality  Climatological database  State agency databases, private company reports and databases, some landholder records

Sumber: Middlemis (2000)

Gambar 3. Konseptual model yang berupa blok diagram (Middlemis, 2000)

7


3

APLIKASI PEMODELAN ALIRAN AIRTANAH DALAM PENGELOLAAN AIRTANAH BERBASIS CEKUNGAN

Dalam rangka aplikasi konsep pemodelan aliran airtanah berdasarkan cekungan airtanah ini disajikan kajian salah satu hasil pemodelan airtanah di cekungan Neckar Jerman yang dapat berguna sebagai salah satu pemikiran/framework untuk penerapan pemodelan airtanah cekungan airtanah di Indonesia yang saat ini sedang dijalankan yakni cekungan Semarang Demak. 3.1 Pemodelan aliran airtanah Cekungan Neckar Jerman Jagelke dan Barthel (2005) melakukan studi mengenai konseptual dan implementasi pemodelan cekungan airtanah Neckar dalam kerangka kajian model menyeluruh secara regional. Cekungan Neckar terletak di negara bagian Baden-Württember, barat daya Jerman. Luas area kurang lebih sekitar 14.000 km2 dengan jumlah populasi sebanyak 5.000.000 jiwa. Ketinggian topografi berkisar antara 89,9 – 974,6 m di atas permukaan laut. Konsep model terintegrasi ditunjukkan pada gambar 4. Model ini terdiri dari delapan sub-model dan masingmasing saling berinteraksi dengan cara mengevaluasi data saat ini dan mensimulasikan perkembangan yang akan datang dalam tiga bidang yakni ekonomi, penggunaan lahan dan sumber daya air. Gambar 5 menunjukkan prinsip dua arah untuk pemodelan sumber daya air berkaitan dengan kuantitas air di daerah urban. Pemodelan airtanah berinteraksi dengan curah hujan dan air permukaan serta pemakaian air. Pemodelan airtanah secara spatial dan temporal memiliki perbedaan pasokan air yang besar berdasarkan model kesetimbangan pasokan jumlah air permukaan dan eksploitasi penggunaan airtanah dari masyarakat urban/perkotaan.

Gambar 4. Skematik konsep studi menyeluruh Cekungan Neckar yang menunjukkan submodel dan hubungan pertukaran masing masing parameter (Jagelke dan Barthel, 2005).

8


Gambar 5. Konsep timbal balik model sumber daya air (Jagelke dan Barthel, 2005). Adanya variasi ketinggian menyebabkan perbedaan yang nyata untuk besarnya curah hujan dan evaporasi. Curah hujan berkisar antara 800 – 2.000 mm/tahun, sedangkan rata-rata evapotranspirasi sebesar 550 mm/tahun. Imbuhan airtanah sebesar 158 mm/tahun namun bervariasi secara spatial antara 3 – 643 mm/tahun. Kondisi hidrogeologi cekungan Neckar tersusun oleh batugamping dengan hidrogeologi unit tersusun oleh batupasir dan batugamping. Gambar 6 hidrogeologi unit dari Cekungan Neckar yang memiliki 8 lapisan akuifer mampu menyimpan dan mengalirkan airtanah dalam jumlah yang berarti) akuitar (lapisan yang mampu menyimpan airtanah, tetapi mengalirkannya terbatas). Akuifer yang ada umumnya adalah akuifer tertekan.

dominasi dari menunjukkan (lapisan yang dan 5 lapisan dalam jumlah

Stuttgart

Gambar 6. Hidrogeologi unit dari Cekungan Neckar (LGRB, 2000 dalam Jagelke dan Barthel, 2005).

9


Pemodelan aliran airtanah 3 dimensi menggunakan metode finite difference yang terdapat dalam paket software Modflow dipilih untuk menyelesaikan penelitian ini. Daerah model dideskritisasi setiap 1 km2. Komponen dari konseptual model ini disajikan pada tabel 2 di bawah ini. Tabel 2. Komponen konseptual model Parameter Aquifer geometry

Hydraulic properties Initial conditions Boundary conditions

Data set Digital elevation model Horizontal extent of the hydrogeological units Vertical extent of the hydrogeological units Hydraulic conductivity and transmissivity Storage coefficient Leakage Water head Groundwater extraction

Sumber: (Jagelke and Barthel 2005)

Untuk menentukan kondisi awal dalam pemodelan aliran airtanah, diperlukan data kondisi awal muka airtanah. Institute for Environmental Protection Baden-Württemberg (LfU) menyajikan data pengukuran muka airtanah mingguan dari tahun 1980 hingga 2003 di 194 titik pengukuran. Titik pengukuran disajikan secara acak dan sebagian besar terletak pada endapan sungai kuarter atau pada akuifer celah yang lebih dalam. Oleh karena data yang didapat acak, oleh sebab itu diperlukan interpolasi yang sederhana untuk membentuk muka airtanah tertekan, sehingga digunakan interpolasi kriging. Hasil running pemodelan aliran airtanah dilakukan kalibrasi dalam kondisi aliran airtanah tetap (steady state) dengan menghitung rata-rata perbedaan kuadrat calculated heads (hcal) dengan observed heads (hobs). Semakin kecil nilai RMS (Root Mean Square) yang didapat, maka hasil model mendekati kenyataan di lapangan. Gambar 7 (a) menunjukkan interpolasi data muka airtanah hasil pengukuran/observasi, sedangkan gambar 7 (b) merupakan hasil perhitungan model.

(a)

(b)

Gambar 7. Interpolasi hasil pengukuran/observasi muka aritanah dan hasil pemodelan airtanah menggunakan modflow (Jagelke dan Barthel, 2005)

10


3.2 Aplikasi pemodelan aliran airtanah Cekungan Semarang Demak Indonesia Pemodelan aliran airtanah Cekungan Neckar, di daerah urban Jerman yang dibahas di atas memberikan pemahaman dalam aplikasi penelitian yang sedang berjalan saat ini yakni pemodelan aliran airtanah di Indonesia, Cekungan Semarang Demak. Pengambilan airtanah yang terus meningkat sebagai akibat perubahan tata guna lahan menjadi pemukiman dan industri menyebabkan terjadinya penurunan muka airtanah (gambar 8b). Pemantauan muka airtanah di Cekungan Semarang Demak (gambar 8a) telah dilakukan sejak tahun 1952 oleh Departemen Geologi dan Tata Lingkungan Bandung (Marsudi, 2000 dalam Dahrin dkk., 2007). Pemodelan aliran airtanah ini dapat dipakai untuk memantau penurunan muka airtanah yang terjadi serta prediksi beberapa tahun ke depan dengan perubahan parameter kondisi alam.

(a)

Muka airtanah di beberapa sumur pantau (b)

Gambar 8. Perkembangan jumlah sumur bor resmi dan pengambilan airtanah tertekan serta penurunan muka airtanah di Cekungan Semarang Demak (Dahrin dkk., 2007). Skematik penelitian ini menggabungkan aspek geologi, hidrogelogi maupun hidrologi yang menyeluruh. Dari pemahaman tersebut dapat disusun suatu konseptual model sistem airtanah pada cekungan Semarang Demak, sehingga dapat dilakukan pemodelan numerik aliran airtanah berbasis cekungan, seperti terlihat pada alur gambar 9.

Gambar 9. Skematik studi dan data pemodelan aliran airtanah Cekungan Semarang Demak 11


Cekungan airtanah Semarang Demak ini memiliki area yang cukup luas, yakni kurang lebih 1.386 km2 yang meliputi 321 km2 di wilayah Kota Semarang, 864 km2 di wilayah Kabupaten Demak, 190 km2 di Kabupaten Grobogan serta 11 km2 di Kabupaten Kendal. Morfologi daerah penelitian secara umum dapat terbagi dalam dua bagian yakni dataran (plains) di bagian utara Semarang dan sebagian besar Demak yang digambarkan dengan warna biru pada gambar 10 serta perbukitan dengan lereng rendah hingga tinggi (lower to upper slope) di bagian selatan Kota Semarang yang digambarkan dengan warna kehijauan sampai kemerahan. Berdasarkan peta geologi regional lembar Magelang Semarang (Thanden dkk., 1996) serta lembar Kudus (Suwarti dan Wikarno, 1992), maka kondisi geologi di Cekungan Semarang Demak dari yang tertua sampai termuda tersusun oleh dua macam batuan yakni batuan sedimen yang berumur Tersier yakni Formasi Kerek dan Kalibeng, kemudian Formasi Damar dan Formasi Kaligetas yang berumur Kuarter serta endapan permukaan (aluvium) yang berumur Holosen. Formasi Kerek dan Kalibeng dominan tersusun oleh batulempung, napal dan setempat batugamping. Formasi tersebut terletak pada morfologi lereng rendah hingga menengah (lower to intermediate slope). Formasi Damar tersusun oleh konglomerat, batupasir tufaan dan breksi volkanik berupa lahar dan terletak pada morfologi dengan lereng sedang (intermediate slope), sedangkan Formasi Kaligetas tersusun oleh dominan produk volkanik seperti breksi volkanik, lava serta batupasir tufaan dan setempat batulempung. Formasi ini tersebar pada morfologi dengan lereng sedang hingga tinggi (intermediate to upper slope). Daerah dataran (plains) didominasi oleh endapan aluvium pantai, sungai dan danau, yang terdiri dari lempung, lanau, pasir dan kerikil.

Gambar 10. Peta lokasi daerah penelitian dan ketinggian topografi berdasarkan data DEM (Digital Elevation Model) Secara umum, kondisi airtanah Cekungan Semarang Demak mengalir dari arah perbukitan di selatan menuju ke dataran di bagian utara. Hal itu berarti bahwa daerah pengisian (recharge area) terletak di Gunung Ungaran, sementara daerah pelepasan (discharge area) di dataran sepanjang pantai. Berdasarkan peta hidrogeologi regional lembar Semarang (Said dan 12


Sukrisno, 1988) airtanah mengalir dominan melalui ruang antar butir, sebagian melalui celah maupun rekahan dan di beberapa tempat dijumpai airtanah langka. Berdasarkan data geologi dan hidrogelogi, maka disusun konseptual model sistem akuifer Cekungan Semarang Demak yang disajikan dalam sayatan melintang (cross section) A - B seperti terlihat pada gambar 11. Sistem akuifer dibagi menjadi dua yakni akuifer bebas dan akuifer tertekan. Akuifer bebas tersebar dari intermediate slope hingga plains. Muka airtanah bebas (phreatic water level) semakin dalam ke arah selatan mengikuti ketinggian topografi. Airtanah di daerah dataran tersimpan pada endapan aluvium yang berupa lempung pasiran, pasir dan pasir tufaan serta batupasir, konglomerat dan breksi di daerah berlereng rendah hingga sedang. Akuifer tertekan terletak pada daerah lower slope hingga plains dengan muka airtanah tertekan (piezometric level) lebih rendah dibandingkan muka airtanah bebas. Akuifer tertekan merupakan multi layer akuifer yang dipisahkan oleh lapisan akuitar berupa lempung. Batuan dasar dari konsepual model ini tersusun oleh batulempung serta batugamping berumur Tersier, merupakan bagian dari Formasi Kerek serta Kalibeng bersifat kedap air (akuiklud). Berdasarkan konseptual model tersebut, terdapat 3 (tiga) macam akuifer yakni akuifer yang tersusun oleh Endapan Aluvium, Formasi Damar serta Breksi Volkanik. Cekungan Semarang Demak berdasarkan data BMKG (2008) memiliki rata-rata curah hujan sebesar 174 mm/bulan atau sekitar 2091 mm/tahun. Berdasarkan perhitungan Binnie dan Partners (1982) mengenai potensial evapotranspirasi Pulau Jawa, maka besarnya potensial evapotranspirasi Cekungan Semarang Demak berkisar antara 1.600 mm/tahun hingga 1.750 mm/tahun. Setelah pemahaman kondisi natural sistem tercapai, tahap berikutnya yang akan dilakukan adalah perhitungan kesetimbangan air (water balance) meteorik untuk menghitung besarnya groundwater recharge serta pemodelan numerik aliran airtanah. Cekungan Semarang Demak merupakan daerah urban, sehingga memunculkan keberadaan sumber-sumber imbuhan baru atau yang disebut sebagai urban sewage sources seperti penjelasan di awal.

Gambar 11. Sayatan melintang konseptual model sistem akuifer Cekungan Semarang Demak 13


4.

KESIMPULAN

Berdasarkan permasalahan airtanah yang terjadi di daerah urban saat ini, maka pemodelan airtanah berperan penting didalam perencanaan, implementasi model dan pengelolaan sumber daya airtanah berbasis cekungan airtanah. Konsep pengelolaan airtanah yang berbasis cekungan mendukung kesinambungan hidrolika airtanah. Pemahaman kondisi natural sistem berdasarkan data geologi, hidrogeologi dan hidrologi menjadi hal yang utama untuk menyusun konseptual model sebelum dilakukan pemodelan numerik aliran airtanah. Salah satu parameter untuk pemodelan numerik aliran airtanah adalah menghitung besarnya imbuhan airtanah/groundwater recharge. Urbanisasi mengubah perhitungan besarnya imbuhan airtanah. Semarang Demak basin merupakan daerah urban, sehingga untuk penghitungan total imbuhan airtanah disamping imbuhan alami dari besarnya air hujan yang meresap ke dalam tanah terdapat penambahan faktor net urban recharge yang meliputi total penggunaan air domestik, penggunaan konsumtif air, penggunaan air dari sektor industri melalui sumur bor dalam serta bocoran dari saluran buangan penduduk dan industri.

REFERENSI Anderson, M.P. dan Woessner, W.W. (1992) Applied Groundwater Modeling Simulation of Flow and Advective Transport. Academic Press, Inc, California. Anonym (2004) Undang-Undang Republik Indonesia No. 7 Tahun 2004 tentang Sumber Daya Air. [Online access 25.06.2011]. http://www.bpkp.go.id/unit/hukum/uu/2004/0704.pdf. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika/BMKG (2008) Data Internal Iklim Kota Semarang (1998 – 2007). Semarang. Barthel, R., Jagelke. J., Götzinger, J., Gaiser, T. dan Printz, A. (2007) Aspects of choosing appropriate concepts for modelling groundwater resources in regional integrated water resources management – Examples from the Neckar (Germany) and Oue´me´ catchment (Benin). Physics and Chemistry of the Earth 33 (2008) 92–114. Binnie dan Partners (1982) Central Java Groundwater Survey, Volume IV, Zonal Report, Gunung Muria. In Association with Hanting Technical Service, under Assigment to the Overseas Development Administration, London, Archive of Government of Indonesia Ministry of Public Work. California Environmental Protection Agency (2003) Groundwater Sistem of Santa Clara Valley. [Online access 23.06.2011]. http://museumca.org/creeks/z-groundwater.html. Dahrin, D., Sarkwówi, Kadir, W.G.A dan Minardi, S. (2007) Penurunan Volume Airtanah Daerah Semarang Berdasarkan Pemodelan 3D Gayaberat Antar Waktu. Jurnal Geoaplika 2007 Vol. 2 No. 1 hal. 11-17. Domenico, P.A. (1972) Concept and Models in Groundwater Hydrology. Mc.Graw-Hill Book Co., New York.

14


Foster, S., Lawrence, A., dan Morris, B. (1998) Groundwater in Urban Development: Assessing Management Needs and Formulating Policy Strategy. World Bank Technique Paper No. 390. Hendrayana, H. (1994) Pengantar Model Airtanah. Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. _________ (2010) Derasnya Urbanisasi dan Pengelolaan Sumberdaya Air Tanah. [Online accessed 21.06.2011]. http://bataviase.co.id/node/396087. Hesch, Wayne (2009) Conceptual Model Development for MODFLOW or FEFLOW models. 2nd International FEFLOW Conference, Berlin. Jagelke J. dan Barthel R. (2005) Conceptualization and implementation of a regional groundwater model for the Neckar catchment in the framework of an integrated regional model. Advances in Geosciences, 5, 105–111, 2005 SRef-ID: 16807359/adgeo/2005-5-105, European Geosciences Union. Kumar, C.P. (2006) Groundwater Flow Models: An Overview, In Groundwater Modelling and Management. Capital Publishing Company, New Delhi. pp. 153-178. Middlemis, Hugh (2000) Groundwater Modelling Guideline. Project No. 125 Final Guideline – Issue I, Aquaterra Consulting Pty. Ltd., Australia. Puradimaja, Deny Juanda (2006) Hidrogeologi Kawasan Gunung Berapi dan Kars di Indonesia. Pidato Ilmiah Guru Besar Institut Teknologi Bandung. Said, H.D. dan Sukrisna (1988) Peta Hidrogeologi Indonesia, Lembar: VII Semarang (Jawa). Direktorat Geologi Tata Lingkungan, Bandung. Suwarti, T. dan Wikarno, S. (1992) Peta Geologi Lembar Kudus, Jawa. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung. Thanden, R.E., Sumadirdja, H., Richards, P.W., Sutisna, K. dan Amin, T.C. (1996) Peta Geologi Lembar Magelang dan Semarang, Jawa. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung. Todd, D.K. dan Mays, L.W. (2005) Groundwater Hydrology. 3rdEd. John Wiley and Sons, Hoboken, United States.

15

Kategori tematik : Aplikasi Pemodelan Aliran Airtanah Dalam Konsep Pengelolaan Airtanah Berbasis Cekungan

Recommend Documents