KERENTANAN AIRTANAH TERHADAP PENCEMARAN Oleh M. Widyastuti
PENGANTAR • Kepedulian dunia terhadap permasalahan pencemaran airtanah • Pemetaan kerentanan airtanah terhadap pencemaran termasuk ke dalam kelompok peta perlindungan airtanah, yang merupakan salah satu kategori penting dalam pemetaan lingkungan dengan tujuan khusus • Peta kerentanan airtanah terhadap pencemaran merupakan alat perencanaan penting untuk mengatasi permasalahan, yang berdampak terhadap kualitas airtanah • Pemetaan kerentanan mengalami perkembangan
KONSEP KERENTANAN •
Asumsi bahwa lingkungan fisik mempunyai tingkat perlindungan airtanah terhadap alam dan dampak aktivitas manusia khususnya pencemaran, atau dengan kata lain bahwa kerentanan airtanah merupakan fungsi dari faktor-faktor hidrogeologi.
•
Interpretasi kondisi hidrogelogi ini bersifat kualitatif dan tidak mencakup proses pergerakan polutan dari permukaan ke dalam airtanah.
DEFINISI KERENTANAN Kerentanan airtanah terhadap pencemaran (vulnerability of groundwater to contamination) : Margat, 1960 Sifat alami sistem airtanah yang tergantung dari sensitivitas/kepekaan sistem tersebut terhadap dampak aktivitas manusia dan atau alamiah
Daly, et.al (2002) Kerentanan intrinsik (intrinsic vulnerability) : kemudahan airtanah terhadap pencemaran hasil aktivitas manusia dan analisisnya didasarkan pada karakteristik hidrogeologi suatu wilayah tetapi tidak tergantung pada pencemar alami maupun buatan Kerentanan spesifik (specific vulnerability) : kemudahan airtanah terhadap pencemaran hasil aktivitas manusia dan analisisnya didasarkan pada sifat-sifat fisik-kimia pencemar dan hubungannya terhadap sifat-sifat fisik-kimia sistem hidrogeologi.
KEGUNAAN PETA KERENTANAN Peta kerentanan airtanah berguna untuk :
• Pengelolaan dan pengambilan keputusan di pemerintahan, mengenai pemanfaatan lahan dan perlindungan airtanah • Alat untuk memperkirakan potensi kerentanan airtanah secara lokal maupun regional, identifikasi daerah mudah terjadi kontaminasi, disain jaringan pemantauan, evaluasi kontaminasi airtanah khususnya nonpoint source • Pembelajaran dan informasi bagi perencana, manager maupun pengambil keputusan mengenai perlindungan airtanah, resiko kontaminasi dan pencegahannya
KETERBATASAN PETA KERENTANAN • Keterbatasan data (jumlah dan kualitas) dan kaitannya dengan skala peta • Keterbatasan deskripsi kondisi fisik (geologi dan hidrogeologi)
• Keterbatasan metode umum yang diterima • Keterbatasan verifikasi dan kontrol terhadap metode perkiraan/penilaian kerentanan (jangka waktu lama terhadap proses yang berpengaruh terhadap kerentanan airtanah
METODE • Metode HCS (hydrological complex and setting method)
• Metode sistem parametrik (parametric system method) yang terdiri dari : a. Metode MS (matrix systems) b. RS (rating systems)
c. PCSM (point count system models); • Model hubungan analogi dan numeric (analogical relations and numerical models) : Iv = (K(QI/SI))/MS
K QI SI MS
: : : :
(Marcolongo & Preto, 1987)
konduktivitas hidrolik infiltrasi ketebalan zona tak jenuh kelembaban tanah aktual
Main method for assesment of groundwater vulnerability
METODE DRASTIC DRASTIC merupakan salah satu teknik dari metode PCSM Metode PCSM ini sering pula disebut sebagai metode pembobotan dan penilaian (parameter weighting and rating method) D : Depth to the water table (Kedalaman muka airtanah)
R : Recharge
(Imbuhan)
A : Aquifer media
(Media akifer)
S : Soil media
(Tekstur tanah)
T : Topography
(Lereng)
I : Impact of vadose zone
(Pengaruh zona tak jenuh)
C: Conductivity
(Konduktivitas hidrolik)
Indeks DRASTIC = DwDr+ RwRr+AwAr+SwSr+TwTr+IwIr+CwCr
424 000
428 000
432 000
436 000
440 000
PETA KER EN TAN AN AIR TAN AH BEBAS TER H ADAP PEN CEMAR AN D AER AH PENEL ITIAN U
KEC . P AKE M
KEC .T E M PE L
KEC . C A N GK R IN GA N
Tr im u lyo
91 520 00
9 15 200 0
KEC .T U R I
1
1
0
2 Km
Um b u lm a r tan i
Leg end a : Ca tu r ha r jo
KEC .N G EM P LA K
Do n o h a rj o
Tr ih a rj o
Sun ga i Ja lan
B im o m a rta n i
Bata s D e s a
KEC .S LE M AN
P en d o w o ha r jo
S in d u m ar ta n i W i do d o m a rta n i
S ar d o n o ha r jo Tr id a d i KEC .S EY EG AN
Bata s K ec am atan 91 480 00
9 14 800 0
S uk o h a rj o
Ti dak R e ntan Aga k R entan C uk up R e ntan
KEC .N G AG LIK
R entan San ga t R en tan
KEC . K ALA SA N
S ar ih a r jo S in d u h ar jo KEC .M L AT I
432 000
441 000
450 000
432 000
441 000
450 000
9 15 300 0
Daerah P enelit ian
91 350 00
9 13 500 0
KEC . D E PO K
91 440 00
9 14 400 0
91 530 00
91 440 00
9 14 400 0
423 000
91 620 00
W e d o m a rta n i
9 16 200 0
414 000
Mi n om a r ta n i
414 000
423 000
Sumb er : 1. Peta R upa bu mi L emb ar 14 08 -24 1, 1 408 -24 2, 14 08 -223 , da n 14 08 -22 4 Ska la 1 : 25 .0 00 2 . Peta A dmi nis tra si Ka bu pate n Sle man Prop ins i DIY 3 . Ha sil Ana lisi s, 200 3
424 000
428 000
432 000
436 000
440 000
Dib ua t Ole h : M. Wi dya stuti / 2 21 01 013
DRASTIC Indeks in various hydrogeological setting
Kerentanan di Karst Area Konsep kerentanan airtanah berlaku umum untuk
semua tipe akuifer Banyak metode yang telah dikembangkan untuk
analisis kerentanan airtanah terhadap pencemaran (DRASTIC, GOD, SINTAC, AVI, ISIS, GLA, dll) Kesulitan muncul ketika metode yang tidak secara
khusus untuk menilai kerentanan di akuifer karst diterapkan di daerah karst Berbagai metode untuk analisis kerentanan akuifer
karst dikembangkan, antara lain : EPIK, REKS, RISKE, PI, COP, VURASS, IRISH, LEA, VULK, TIME-INPUT
Conseptual model of hydrodinamic behavior and transport processes
Skema Proses Hidrologi Akuifer Karst (Zwahlen, 2003)
METODE ANALISIS HYDROLOGICAL COMPLEX & SETTING METHOD LEA POINT COUNT SYSTEM MODELS EPIK, RISKE, VURASS RATING SYSTEM
REKS, PI, COP, IRISH, TIME-INPUT MATHEMATICAL MODEL VULK
Tabel : Parameter dan Variabel Berbagai Metode untuk Analisis Kerentanan Airtanah di Daerah Karst No
Metode
Parameter
1. Epikarst 2. Protective cover (lapisan protektif) 1.
2.
3.
4.
EPIK
RISKE
REKS
PI
Variabel Morfologi karst (ponor, dolin, karren, lembah kering, rekahan) Ketebalan lapisan tanah
3. Infiltration condition (kondisi infiltrasi)
Daerah tangkapan ponor dan alur sungainya, koefisien limpasan, lereng, penggunaan lahan
4. Karstic network development (perkembangan jaringan karst)
Jaringan gua, ponor, hidrograf aliran, uji perunut, kualitas air, mataair
1. Rock type (jenis batuan)
Jenis batuan, ketebalan lapisan batuan, konduktivitas hidraulik (*)
2. Infiltration (infiltrasi)
Daerah tangkapan ponor dan alur sungainya, koefisien limpasan, lereng, penggunaan lahan (*)
3. Soil (tanah)
Ketebalan lapisan tanah
4. Karstification (karstifikasi)
Jaringan gua, ponor, hidrograf aliran, uji perunut, kualitas air, mataair (*)
5. Epikarst
Morfologi karst (ponor, dolin, karren, lembah kering, rekahan) (*)
1. Rock (batuan)
Jenis batuan, ketebalan lapisan batuan, konduktivitas hidraulik (*)
2. Epikarst
Morfologi karst (ponor, dolin, karren, lembah kering, rekahan) (*)
3. Karstification (karstifikasi)
Jaringan gua, ponor, hidrograf aliran, uji perunut, kualitas air, mataair (*)
4. Soil cover (lapisan tanah)
Ketebalan lapisan tanah
1. Protective cover (lapisan protektif)
Lapisan tanah atas : kapasitas lapang efektif, lapisan tanah bawah : distribusi ukuran butir (tekstur), jenis batuan karst dan rekahan batuan nonkarst dan karst, ketebalan semua lapisan, rata-rata imbuhan tahunan, tekanan artesis dalam akuifer
Keterangan Daerah uji : Pegunungan Jura (St. Imier, Bure), Median Prealps (St. Gingolph) dan Helvetic Alps (Lenk) Switzerland,
Daerah uji : Akifer karst Fontanilles dan Cent-Fonts (Herault, S. France), Plato Larzac (daerah tangkapan mataair)
Daerah uji : Slovakia
Daerah uji : Engen, Swabian Alb, Jerman; Hochifen-Gottesacker, Alps, Jerman/Austria; Winterstaude, Alps, Austria; Unit Albiztur, Basque county, Spanyol; Veldensteiner Mulde, Franconian Alb, Jerman;
Tabel : Parameter dan Variabel Berbagai Metode untuk Analisis Kerentanan Airtanah di Daerah Karst No
4.
5.
6.
Metode
PI
VURASS
Parameter
Variabel
Keterangan Unit Hidrogeologi of Mt. Cornacchia dan Mt. della Meta, Latium, Italy; Mühltalquellen, Thuringia, Jerman; Sierra de Libar, Andalusia, Spanyol
2. Infiltration condition (kondisi infiltrasi)
Infiltrasi langsung (relatif) berdasarkan sifat-sifat tanah, lereng, vegetasi, proses aliran dominan : aliran permukaan, aliran bawah permukaan dan infiltrasi kondiktivitas hidraulik jenuh, ponor, sungai tenggelam dan daerah tangkapannya
1. Input (masukan)
Hujan, evapotrasnpirasi, limpasan permukaan, retensi, penggunaan air
Daerah uji : Sistem akuifer Alpine
2. Infiltration (infiltrasi)
Lapisan proteksi zona takjenuh, infiltrasi (area/ terkonsentrasi), perkolasi/ imbuhan airtanah
3. Exfiltration (E)
Hidrograf, storage dan residence time
1. Concentration of flow (konsentrasi aliran)
Daerah tangkapan ponor : jarak terhadap ponor, jarak terhadap sungai tenggelam, lereng, vegetasi Daerah tangakapan bukan ponor : kenampakan permukaan/morfologi, lereng, vegetasi
2. Overlaying layer (lapisan menampal)
Tanah : tekstur dan ketebalan Batuan : jenis batuan dan rekahan, ketebalan lapisan, jenis akuifer
3. Precipitation (hujan)
Jumlah dan intensitas hujan
COP
Daerah uji : Akifer karbonat Sierra de Líbar and Torremolinos di Spanyol Selatan
Tabel : Parameter dan Variabel Berbagai Metode untuk Analisis Kerentanan Airtanah di Daerah Karst
No 7.
8.
9.
10.
Metode Irish
Parameter Tanah dan geomorfologi
Ketebalan dan permeabilitas tanah bawah, kenampakan karst/morfologi
1. Overlaying layer (lapisan menampal)
Lapisan tanah atas, tanah bawah, batuan bukan karst, batuan karst takjenuh
2. Karstic network (jaringan karst)
Porositas batuan, kecepatan aliran, jarak aliran/ketebalan lapisan, dispersitas longitudinal media, pelarutan, koefisien pertukaran
VULK
LEA
Variabel
1. Overlaying layer (lapisan menampal)
Ketebalan lapisan tanah
2. Concentration of flow (konsentrasi aliran)
Daerah tangkapan sungai tenggelam dan dolin, lereng
1. Travel-TIME
Ketebalan lapisan tanah dan sedimen takpadu, ketebalan lapisan batuan, konduktivitas hidraulik, patahan, bidang perlapisan
2. INPUT
Hujan, evapotranspirasi, limpasan, perkolasi, aliran permukaan dan bawah permukaan
TIME-INPUT
Keterangan Daerah uji : Irlandia
Daerah uji : England dan Wales
Daerah uji : Pegunungan karst Zöbelboden
METODE EPIK EPIK (Epikarst (E), Protective cover (P), Infiltration condition (I) dan Karst network development (K) Protective Cover :
F = Ei + Pj + Ik + Kl , , , = koefisien bobot parameter Ei,Pj, Ik, Kl = kategori parameter
Tabel 1. Kategori dari Masing-masing Parameter EPIK Karstic morphology observed (pertaining to epikarst
E1
Caves, swallow holes, dolines, karren fields, ruinelike relief, cestas
E2
Intermediate zone situated along doline alignments, uvalas, dry valleys, canyons, poljes
Karstic morphology absent
E3
The rest of the catchment A. Soil resting directly on limestone formations or on detrial formations with very high hydraulic conductivity
Protective cover absent
Protective cover important
Sumber : Doerfliger & Zwahlen, 1988
B. Soil resting on > 20 cm of low hydraulic conductivity geological formations **
P1
0 – 20 cm
P2
20 – 100 cm
20 – 100 cm of soil and low hydraulic conductivity formations
P3
> 1 m of soil
> 1 m of soil and low hydraulic conductivity formations
P4
-
> 8 m of very low hydraulic conductivity formations or > 6 m of very low hydraulic conductivity formations with > 1 m of soil (point measurement necessary)
Tabel 1. Kategori dari Masing-masing Parameter EPIK Concentrated infiltration
I1
Perennial or temporary swallow hole-banks and bed of temporary or perennial permanent stream supplying swallow hole, infiltrating surficial flow- areas of the water course catchment containing artificial drainage
I2
Areas of water course catchment which are not artificially drained and where the slope is greater than 10 % for ploughed (cultivated) areas and greater than 25 % for meadows and pastures
I3
Areas of water course catchment which are not artificially drained and where the slope is less than 10 % for ploughed (cultivated) areas and less than 25 % for meadows and pastures Outside the catchment of a surface water course: bases of slopes and steep slopes (greater than 10 % for ploughed (cultivated) areas and greater than 25 % for meadows and pastures
Diffuse infiltration
I4
The rest of the catchment
Well developed karstic network
K1
Well developed karstic network with decimeter to metre sized conduits with little fill and well interconnected
Poorly developed karstic network
K2
Poorly developed karstic network with poorly interconnected or unfilled drains or conduits, or conduits of decimeter or smaller size
Mixed or fissure aquifer
K3
Porous media discharge zone with a possible protective influence fissured non-karstic aquifer
Sumber : Doerfliger & Zwahlen, 1988
Tabel 2. Nilai Kategori Masing-masing Parameter EPIK E1
E2
E3
P1
P2
P3
P4
1
3
4
1
2
3
4
I1 1
I2 2
I3
I4
3
4
K1
K2
K3
1
2
3
Sumber : Doerfliger & Zwahlen, 1988
Tabel 3. Koefisien Bobot Masing-masing Parameter EPIK Parameter
E
P
I
K
3
1
3
2
Koefisien bobot Bobot relatif
Sumber : Doerfliger & Zwahlen, 1988
Tabel 4. Nilai Indek Protektif K1=1
I1=1
I2=2
I3=3
I4=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
P1=1
9
15
18
12
18
21
15
21
24
18
14
27
P2=2
10
16
19
13
19
22
16
22
25
19
15
28
P3=3
11
17
20
14
20
23
17
23
26
20
16
29
P4=4
12
18
21
15
21
24
18
24
27
21
17
30
K2=2
I1=1
I2=2
I3=3
I4=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
P1=1
11
17
20
14
20
23
17
23
26
20
26
29
P2=2
12
18
21
15
21
24
18
24
27
21
27
30
P3=3
13
19
22
16
22
25
19
25
28
22
28
31
P4=4
14
20
23
17
23
26
20
26
29
23
29
32
K3=3
I1=1
I2=2
I3=3
I4=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
E1=1
E2=3
E3=4
P1=1
13
19
22
16
22
25
19
25
28
22
28
31
P2=2
14
20
23
17
23
26
20
26
29
23
29
32
P3=3
15
21
24
18
24
27
21
27
30
24
30
33
P4=4
16
22
25
19
25
28
22
28
31
25
31
34
Sumber : Doerfliger & Zwahlen, 1988
Tabel 5. Hubungan antara Nilai Indek Perlindungan (F) dengan Zona Perlindungan Airtanah (S) Kerentanan
Indek Protektif F
Zona Perlindungan Airtanah S
9 – 19
S1
20 – 25
S2
> 25
S3
Sangat tinggi Tinggi Sedang Rendah
> 25, dengan kategori P4+(I3,4)
Sumber : Doerfliger & Zwahlen, 1988
Rest of the catchment area
METODE COP • COP merupakan metode rating system • COP (Concentration of flow (C), Overlaying layer (O) dan Precipitation (P)
Gambar : Ilustrasi Metode COP (Zwahlen, 2003)
Diagram Alir Metode COP (Pan European) (Zwahlen, 2003)
KERENTANAN DAS TERHADAP PENCEMARAN
Formula :
VI = RwRr + TwTr + LwLr
Keterangan : VI = Vulnerability Index Rw = Bobot untuk hujan tahunan rerata Rr = Nilai untuk hujan tahunan rerata Tw = Bobot untuk topografi (slope) Tr = Nilai untuk topografi ((slope) Lw = Bobot untuk penggunaan lahan Lr = Nilai untuk penggunaan lahan
(Eimers, et al., 2000)
Tabel : Kontribusi Faktor untuk Penilaian Karakteristik DAS
Faktor
Faktor yang relevan
Bobot
Lereng
Perubahan elevasi pada permukaan lahan yang mengindikasikan hujan akan menjadi runoff atau infiltrasi
1
Rerata Hujan Tahunan
Sumber air yang mengalirkan limpasan permukaan ke sungai atau danau
2
Penggunaan Lahan
Tipe penggunaan lahan yang mempengaruhi potensi sumber pencemar yang berupa non point sources
3
Sumber : Modifikasi dari Eimers, et al. (2000)
Tabel : Kategori Faktor dan Nilai untuk Karakteristik DAS
Faktor
Kategori Interval
Nilai
<8 8 – 15 15 – 25
2 4 6
1500 – 2000 2000 – 2500 2500 – 3000 >3000
5 7 9 10
Perairan Belukar Kebun Campuran Tegalan Sawah Permukiman
1 4 5 6 7 8
Lereng (%)
Rerata Hujan Tahunan (mm/tahun)
Penggunaan Lahan
Sumber : Modifikasi dari Eimers, et al. (2000)
