Page 1. distribusi spasial nilai imbuhan airtanah di DAS Opak

Prosiding seminar nasional ScieTec 2012 : Pengembangan teori, rekayasa dan aplikasinya untuk mewujudkan ketersediaan energi yang berkelanjutan, Universitas Brawijaya, 23-24 Februari 2012, ISBN 978-602-97961-1-7

Estimasi Distribusi Spasial Nilai Imbuhan Airtanah Menggunakan Model Water-Budget dan Geographic Information System (GIS) di DAS Opak, DIY Gilang Arya Dipayana(1), Emilya Nurjani(2), dan Tjahyo Nugroho Adji(2) Mahasiswa S-2 Program Internasional Magister Perencanaan Pengelolaan Pesisir dan Daerah Aliran Sungai (MPPDAS) Fakultas Geografi UGM (1), Dosen Prodi Geografi dan Ilmu Lingkungan Fakultas Geografi UGM e-mail: [email protected], [email protected], [email protected] 1.

Pendahuluan Andreo et al (2004) menyebutkan imbuhan akuifer sebagai jumlah air hujan yang masuk ke dalam sistem akuifer selama periode waktu tertentu. Imbuhan airtanah adalah air yang mengisi muka airtanah setelah melewati proses infiltrasi dan perkolasi (Vries dan Simmers, 2001). Sistem hidrogeologi Merapi dan DAS Opak dan sebagian Yogyakarta dibangun oleh endapan Merapi yang berupa endapan piroklastik kasar hingga halus (Bahagiarti, 2007). Zona imbuhan airtanah di DAS Opak terdapat pada sistem akuifer merapi yang mempunyai lereng terjal hingga curam dengan material pasir hasil erupsi (Mac Donald dan Partners, 1983). Pemenuhan kebutuhan air sebagian besar berasal dari airtanah. Dan dipengaruhi oleh perubahan kapasitas imbuhan, sedangkan peningkatan kebutuhan airtanah terus terjadi (Vörösmarty et al., 2000). Perkembangan sifat kekotaan dan alih fungsi lahan di DAS Opak menyebabkan adanya perubahan sistem hidrologi dan imbuhan airtanah yang ada di DAS Opak. Suryantoro (2002) menyebutkan bahwa konversi penggunaan lahan di Yogyakarta dari tahun 1959 paling banyak terjadi pada lahan pertanian (10,24 Ha/thn) dan terjadi peningkatan kawasan permukiman (7,75 Ha/thn). Estimasi mengenai kapasitas imbuhan airtanah memerlukan banyak model yang mempengaruhi besarnya imbuhan airtanah (Nimmo et al 2005 and Scalon et al, 2002). Salah satu metode yang digunakan dalam melakukan estimasi besarnya imbuhan airtanah adalah Water Budget Method (Tindal and Kunkel, 1999 dalam Adji dkk, 2003). Jyrkama et al (2002) menyebutkan, penentuan nilai distribusi spasial imbuhan airtanah dapat menggunakan gabungan antara model komputasi Water-Budget Mehod dan GIS (Geography Information System). Berdasarkan paparan di atas dan melihat pentingnya suplai imbuhan airtanah terhadap ketersediaan airtanah serta sangat vitalnya nilai airtanah dalam pemenuhan kebutuhan air domestik di DIY, maka diperlukan penelitian yang mengkaji tentang distribusi dan nilai imbuhan airtanah di DAS Opak. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan

distribusi spasial nilai imbuhan airtanah di DAS Opak. 2.

Lokasi Penelitian DAS Opak berdasarkan sistem proyeksi Universe Transverse Mercator (UTM) terletak pada koordinat 0422065 mT-0452840 mT dan 9113862 mU-9165745 mU pada zona 49 M. Luas DAS Opak adalah 637,5 km2. Luasan ini meliputi beberapa wilayah, yaitu Kab. Sleman, Kota Yogyakarta, Kab. Bantul, dan Kab. Gunungkidul (Gambar 1).

Gambar 1. Lokasi penelitian di DAS Opak

Curah hujan rata-rata tahunan paling tinggi terdapat pada bagian hulu DAS Opak yang diwakili oleh Ngipiksari (725 mdpal) dengan curah hujan sebesar 2583 mm/thn dan curah hujan terendah diwakili pada daerah Terong (200 mdpal) dengan curah hujan sebesar 1789 mm/thn (Tabel 1). DAS Opak tersusun dari formasi geologi yang berasal dari hasil erupsi Gunungapi Merapi, berupa Batuan Gunungapi Tak Terpisahkan, Endapan Gunungapi Tua, dan Alluvial. Pada bagian lain berapi perbukitan struktural Baturagung dengan batuan breksi vulkanik (Formasi Nglanggran, Semilir, dan Sambipitu). Selain itu juga terdapat singkapan batuan gamping (Formasi Sentolo dan Formasi Wonosari). Penggunaan lahan di DAS Opak sebagaian besar di dominasi oleh sawah irigasi (42,85%) dan permukiman 28,10%. Presentase hutan di DAS Opak sebesar 1,28% dengan luas 7,68 km2 dan terletak

Page | 1


pada bagian hulu DAS Opak pada lereng atas Gunungapi Merapi (Gambar 3). Tabel 1. Stasiun Hujan di DAS Opak Stasiun

x

y

Elevasi

CH Rata-Rata Tahunan (mm)

Adi Sucipto

436301

9139481

115

2565

Angin-Angin

430500

9150800

325

1909

Barongan

431100

9125300

38

1564

Beran

429250

9145450

190

2483

Berbah

438100

9137390

100

1895

Bronggang

9153300 9144750

408

2395

Dolo

440400 437400

57

1981

Gandok

431400

9131150

69

2019

Gondangan

433690

9145590

230

2338

Jangkang

439315

9148429

275

2084

Juwangan

440900

9140200

82

1906

Kemput

434300

9154700

575

2720

Kolombo

434600

9143500

169

2598

Mrican

433000

9134100

73

1693

Ngipiksari

436668

9158314

725

3776

Nyemengan

427852

9132904

72

1658

Pakem

435971

9152386

410

2417

Pandak

419048

9120182

25

2068

Prumpung

433000

9148170

250

2155

Pundong

427136

9119801

20

1851

Siluk

431282

9119928

286

1703

Sorogedug

443009

9138008

115

1895

Terong

441394

9124270

200

1094

Sumber : BMKG DIY dan BPDAS Opak Oya; perhitungan (2011)

Data, jenis data, dan sumber data yang digunakan dalam penelitian ini dapat disajikan pada Tabel 1. Tabel 2. Tabel Parameter, Data, dan Sumber Data Penelitian Parameter

Data

Sumber Data

Curah Hujan Tahunan dan Curah Hujan Wilayah (P)

Data Curah Hujan harian Stasiun di DAS Opak Tahun 1970-2008, Data Suhu Bulanan di DAS Opak Tahun 19702008 Tekstur Tanah DAS Opak

BMKG DIY dan BPDAS Opak-Oya

Evapotranspirasi Potensial (Ep)

Curve Number (CN) untuk Penentuan DRO (Direct Runof) Curve Number (CN) untuk Penentuan DRO (Direct Runof)

Penggunaan Lahan DAS Opak

BMKG DIY dan BPDAS Opak-Oya

Peta Tanah Semi Detil Skala 1:50000 PUSLITANAK Peta RBI Bakosurtanal Skala 1:25000

Imbuhan airtanah dapat dihitung menggunakan Water Budget Method (Tindal dan Kunkel, 1998 dan Scanlon et al, 2002). Persamaan dari metode ini adalah : (1) R adalah imbuhan airtanah (recharge) (mm), P adalah hujan tahunan (mm), Ep adalah evapotranspirasi potensial (mm), dan ΔS adalah lengas tanah. Karena imbuhan airtanah dihitung dalam jangka tahunan maka nilai ΔS diabaikan (Seyhan, 1977). Nilai hujan tahunan diketahui dengan menentukan nilau hujan curah hujan wilayah dengan metode garis isohyets. Nilai Evapotranspirasi Potensial (Ep) ditentukan dengan persamaan Thornthwaite (1957). EP = 1,62 (

10.t a ) I

(2)

Nilai DRO (Direct Runoff) ditentukan menggunakan metode SCS-CN (SCS, 1972). Nilai DRO ditentukan berdasarkan nilai curah hujan (P) dan parameter retensi (S).

Qsurf =

S= Gambar 2. Peta Penggunaan Lahan di DAS Opak

3.

Metodologi Penelitian

(P - Ia) 2 ( P − Ia) + S

25400 − 254 CN

(3)

(4)

Nilai CN ditentukan oleh sifat hidrologi tanah, kondisi tanah sebelumnya (Attended Moisture Index (AMC)), penggunaan lahan, dan rata-rata zona kedap air.

Page | 2


DVWK (1984), menyederhanakan persamaan di atas (persamaan (3) dan (4)) berdasarkan asumsi besarnya nilai parameter retensi dan nilai Ia = 0,2 S. Sehingga didapatkan formulasi sebagai berikut :

P 200 + 2) 2 25,4 CN Qsurf = x 25,4 P 800 ( + + 8) 25,4 CN (

(5)

Distribusi spasial imbuhan airtanah dilakukan dengan menggunakan pendekatan GIS dengan model Map Calculation. 4.

Hasil dan Pembahasan

Distribusi Spasial Curah Hujan DAS Opak Distribusi spasial imbuhan curah hujan di DAS Opak disajikan dalam Gambar 3. Distribusi hujan tahunan di DAS Opak ditampilkan dalam peta isohyets berdasarkan data hujan di 23 stasiun hujan tahun 1978-2008. Berdasarkan Peta Isohyet DAS Opak ditunjukkan nilai curah hujan tahunan paling besar terdapat pada bagian hulu DAS (lereng atas Gunungapi Merapi) dengan curah hujan rerata 2863 mm/thn. Curah hujan paling rendah terdapat pada bagian hilir DAS curah hujan terendah diwakili pada daerah Terong (200 mdpal) (1789 mm/thn). Pola agihan curah hujan mengikuti pola elevasi pada DAS, semakin tinggi elevasi semakin tinggi pola curah hujan yang ada. Pola curah hujan di DAS Opak merupakan pola curah hujan monsunal dengan puncak hujan di bulan Januari-Februari dan terendah pada bulan Juli-Agustus (Gambar 4).

Gambar 3. Peta Isohyet curah hujan tahunan di DAS Opak

Gambar 4. Pola curah hujan bulanan di DAS Opak

Evapotranspirasi Potensial (Ep) DAS Opak Persamaan Ep hanya menggunakan suhu udara bulanan dan letak geografis stasi. Data yang digunakan merupakan data suhu udara rerata bulanan. Suhu rerata bulanan pada kondisi observasi (19842005). Nilai suhu udara yang ada di DAS Opak merupakan hasil konversi data suhu udara rerata bulanan dari Stasiun Adi Sucipto dengan persmaan Mock (1973). Nilai suhu rerata bulanan dan tahunan di DAS Opak dapat dilihat pada Tabel 3. Nilai Ep rerata bulanan dan tahunan dapat dilihat pada Tabel 4. Nilai Ep tertinggi terdapat pada bagian hilir DAS diwakili stasiun Terong (200 mdpal) 172,17 mm/thn dan Ep

Page | 3


paling rendah pada bagian hulu (Pakem, 410 mdpal) dengan Ep=121,26 mm. Tabel 3. Tabel Suhu Bulanan Rata-Rata di DAS Opak

Tabel 4. Tabel Ep di DAS Opak

Distribusi Spasial DRO DAS Opak Nilai DRO dihitung untuk mendapatkan nilai air yang hilang dan tidak masuk ke dalam tanah sebagai imbuhan airtanah. Masukan dalam model ini adalah nilai curah hujan tahunan dan nilai CN (Curve Number) untuk menetukan kapasitas retensi. Nilai CN diperoleh dari nilai tekstur tanah dan penggunaan lahan di DAS Opak. Sebagian besar tekstur tanah di DAS Opak adalah pasir bergeluh (183,69 km2). Nilai CN semakin tinggi (mendekati 100) menunjukkan hampir seluruh air hujan menjadi limpasan permukaan. Nilai CN mendekati 100 terdapat pada blok permukiman (Kota Yogyakarta) dan semakin kecil nilai CN (< 35) menunjukkan bahwa air hujan mampu tersimpan masuk ke dalam tanah, terutama pada tanah tekstur pasir dan penggunaan lahan tanaman tahunan (hutan). Distribusi nilai CN di DAS Opak dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Peta Nilai CN di DAS Opak

Hasil nilai DRO di DAS Opak diklasifikasikan menjadi 5 klasifikasi sesuai dengan interval nilai DRO di DAS Opak, yaitu Sangat Rendah (660-1068 mm/thn); Rendah (1068-1476 mm/thn); Sedang (1476-1884 mm/thn); Tinggi (1884-2292 mm/thn); dan Sangat Tinggi (2292-2700 mm/thn). Nilai DRO di DAS Opak disajikan pada Gambar 6. Nilai DRO terbesar terdapat pada bagian hulu di DAS Opak dan bagian tengah DAS yang didominasi oleh daerah perkotaan dengan penggunaan lahan mayoritas berupa permukiman dengan kepadatan menengah hingga padat. Pada bagian hulu nilai DRO yang besar disebabkan oleh adanya curah hujan dan kemiringan lereng yang besar serta tipisnya lapisan akuifer sebelum kontak dengan batuan induk. Luasan distribusi DRO pada kondisi sekarang dapat disajikan pada Tabel 5.

Page | 4


Berdasarkan Tabel 4.27, nilai luasan imbuhan airtanah paling besar terdapat pada nilai imbuhan airtanah 100-200 mm (260,9 km2) dan 200-200 mm (259,11 km2). Nilai luasan ini menunjukkan nilai imbuhan airtanah di imbuhan airtanah di DAS Opak cukup besar. Tabel 6. Tabel Luasan Nilai Imbuhan Airtanah Klasifikasi Klasifikasi Nilai Imbuhan Imbuhan Luas (km2) Airtanah (mm/thn) Airtanah I 0-100 0 II 100-200 260,904866 III 200-300 259,116514 IV 300-400 54,212154 V 400-500 0,507037 VI > 500 14,124

Gambar 5. Peta klasifikasi nilai DRO di DAS Opak Tabel 5. Tabel Luasan Nilai DRO Klasifikasi DRO Sangat Rendah Rendah Sedang Tinggi Sangat Tinggi

Nilai DRO (mm) 660-1068 1068-1476 1476-1884 1884-2292 2292-2700

Luas (km2) 10,265197 114,626088 383,834621 80,108785 0

Distribusi Imbuhan Airtanah DAS Opak Nilai imbuhan airtanah di DAS Opak akan dianalisis secara tahunan dengan menentukan nilai lokal recharge pada masing luasan yang dibentuk berdasarkan overlay dari nilai hidrologi tanah dan nilai penggunaan lahan. Asumsi yang digunakan adalah tidak terdapat volume air yang masuk ke dalam sistem, yang berasal dari air pada reservoar (waduk, sungai, atau embung). Selain itu juga, nilai perubahan simpanan (Water Storage) dianggap 0 (nol), karena selama tahunan air akan tersimpan dan kemudian menguap pada waktu sesudahnya. Nilai imbuhan airtanah di DAS Opak dapat diklasifikasikan ke dalam 5 klasifikasi, yaitu Klas I (0-100 mm/thn), Klas II (100-200 mm/thn), Klas III (200-300 mm/thn), Klas IV (300-400 mm/thn), Klas V (400-500 mm/thn), dan Klas VI (> 500 mm/thn). Distribusi spasial nilai imbuhan airtanah di DAS Opak dapat dilihat pada Gambar 6 dan luas sebaran tiap klasifikasi dapar dilihat pada Tabel 6.

Distribusi spasial imbuhan airtanah tahunan di DAS Opak menunjukkan nilai imbuhan airtanah terbesar terdapat pada daerah bagian hulu. Pada bagian hulu nilai klasifikasi imbuhan airtanah menunjukkan nilai 300-400 mm/thn, sedangkan pada lokasi hutan di Taman Nasional Gunungapi Merapi menunjukkn nilai imbuhan airtanah > 500 mm. Nilai ini menunjukkan bahwa kawasan lereng atas, tengah, dan bawah Gunungapi Merapi atau daerah hulu DAS Opak merupakan daerah dengan fungsi sebagai kawasan imbuhan airtanah (recharge area) karena mempunyai batuan yang porus dengan material tekstur tanah berupa pasir hingga geluh. Penggunaan lahan pada daerah ini yang berpotensi untuk menghambat air hujan menjadi imbuhan airtanah hanya permukiman (dengan kepadatan menengah dan rendah) dan juga sawah. Nilai imbuhan airtanah yang lebih kecil terdapat pada daerah perkotaan di Kota Yogyakarta dengan nilai imbuhan 100-200 mm. Nilai imbuhan pada klasifikasi ini juga terdapat pada daerah selatan DAS Opak atau pada hilir DAS di sekitar Kabupaten Bantul. Dua kondisi ini mempunyai faktor pengaruh yang berbeda. Di Kota Yogyakarta nilai imbuhan yang kecil disebabkan oleh penggunaan lahan yang berupa permukiman dengan kepadatan menengahtinggi. Sehingga air hujan yang masuk sebagai imbuhan lebih sedikit dibanding air yang terevapotranspirasi dan menjadi DRO. Nilai imbuhan di daerah hilir mempunyai nilai yang rendah disebabkan oleh kondisi material tanah yang bersifat lempung, sehingga tanah mudah jenuh dan air hujan menjadi limpasan permukaan. Penentuan nilai imbuhan airtanah dengan menggunakan pemodelan kondisi iklim perlu dilakukan untuk melakukan perencanaan dalam pengelolaan sumberdaya air, terlebih perkembangan Provinsi DIY dan Kota Yogyakarta yang mengalami perkembangan yang pesat dalam beberapat tahun terakhir.

Page | 5


DVWK 1984. Arbeitsanleitung zur Anwendung von Niederschlag-Abfluß-Modellen in kleinen Einzugsge-bieten (II) Synthese. Regeln zur Wasserwirtschaft 113, p. 34. Jyrkama, M.I., Sykes, J.F., and Normani, S.D., 2002, Recharge estimation for transient ground water modeling: Groundwater, v. 40, no. 6, p. 638-648. McDonalds and Partners.1984. Greater Yogyakarta. Vol 3A: Groundwater Yogyakarta. Nimmo, J.R., Stonestrom, David, and Healy, R.W., 2005, Aquifer recharge, in Stewart, B.A., and Howell, T.A., eds., Encyclopedia of water science: New York, Marcel Dekker, Inc., p. 1-4. Prych, E.A. 1998. Using chloride and chlorine-36 as soil water tracers to estimate deep percolation at selectedlocations on the US Department of Energy Hanford Site, Washington. US Geology Surveys Water Supply, Pap 2481, pp:67 Scanlon, B.R., Healy, R.W., and Cook, P.G., 2002, Choosing appropriate techniques for quantifying groundwater recharge: Hydrogeology Journal, v. 10, p. 18-39. SCS. 1972. Hydrology. National Engineering Handbook Section 4. Washington DC. SCS. 1986. Urban Hydrology for Small Watersheds, Technical Release 55 (TR-55)

Gambar 6. Peta klasifikasi nilai Imbuhan Airtanah di DAS Opak

Ucapan Terima Kasih Makalah ini merupakan sub-bagian dari skripsi penulis dengan judul “Estimasi Dampak Perubahan Iklim Terhadap Kondisi Imbuhan Airtanah Menggunakan Model Skenario Iklim HadCM3 Skenario Emisi A2 dan B2 di DAS Opak”. Ucapan terimakasih diberikan kepada Program Beasiswa Unggulan BPKLN (Biro Perencanaan dan Kerjasama Luar Negeri) atas dukungannya dalam studi S-2 penulis dan penulisan makalah ini. Semoga program ini dapat terus mendukung generasi penerus bangsa.

Simmers, I. 1988. Estimation of Natural Groundwater Recharge. Boston : Riedl Suryantoro, A., 2002. Perubahan Penggunaan Lahan Kota Yogyakarta Tahun 1959-1996 dengan Menggunakan Foto Udara. Kajian Utama Perubahan Luas, Jenis Frekuensi dan Kecepatan Perubahan Penggunaan Lahan, Unpublished Ph.D Dissertation. Yogyakarta : Gadjah Mada University. Thornthwaite, C.W. & Mather, J.R.. 1955. The water balance, Laboratory of Climatology, Publ. No. 8, Centerton NJ. Tindall, J.A and Kunkel, J.R. 1999. Unsaturated Zone Hydrology for Scientist and Engineers. Prentice Hall, Upper Saddle River : New Jersey. Toews, M.W. 2003. Modelling Climate Change Impacts on Groundwater Recharge in A Semi-Arid Region, Southern Okanagan, British Columbia. Thesis. Burnaby : Simon Fraser University, Canada.

Daftar Pustaka

Trewartha, GT & H.H. Lyle. 1995 Pengantar Iklim (Edisi Kelima). Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.

Adji, T.N, Nurjani, E, dan Marwasta, Djaka. 2003. Studi Pemodelan Recharge Airtanah Tahunan Kotamadya Yogyakarta. Laporan Penelitian (unpublished). Yogyakarta : Fakultas Geografi UGM.

Vorosmarty, C. J., P. Green, J. Salisbury and R. B. Lammers 2000, Global Water Resources: Vulnerability from Climate Change and Population Growth, Science, 289, 284 – 28.

Andreo, B,. Vias J,. Lopez-Geta J.A,. Carrasco F,. Duran, JJ,. Dan Jimenez, P,. 2004. APLIS,A Methodological Proposal for The Determination And Spatial Zoning of Recharge in Carbonate Aquifers. Instituto Geologico y Minero de Esoana an Groupo den Hidrologi de la Universidad de Malag (Spain). Jurnal Hidrogeokimia-vol 3 no 9 pp 1-5.

Vries J.J and Simmers, I. 2002. Groundwater Recharge : An Overview Processes and Challenges. Hydrogeology Journal, 10, 5-17. Wisnusubroto, S. Siti L.A.S, dan Mulyono, N. 1986. Azas-Azas Meteorologi Pertanian. Jakarta : Ghalia Indonesia.

Page | 6


Page | 7

Page 1. distribusi spasial nilai imbuhan airtanah di DAS Opak

Recommend Documents