PENGARUH PERUBAHAN IKLIM, TATAGUNA LAHAN, DAN PENGAMBILAN AIRTANAH TERHADAP KONDISI AIRTANAH KOTA PAREPARE TESIS Disusun untuk Memenuhi Syarat Kurikuler Program Pasca Sarjana di Program Studi Teknik Airtanah
oleh: KARIN NADIRA DAUWANI (22713002)
MAGISTER TEKNIK AIRTANAH FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2015
LEMBAR PENGESAHAN
TESIS DENGAN JUDUL
PENGARUH PERUBAHAN IKLIM, TATAGUNA LAHAN, DAN PENGAMBILAN AIRTANAH TERHADAP KONDISI AIRTANAH KOTA PAREPARE
oleh: KARIN NADIRA DAUWANI (22713002)
Telah diperiksa dan disetujui: Bandung, Juni 2015
Pembimbing I
Pembimbing II
( Irwan Iskandar, Ph.D ) NIP: 197906282010121002
( Dr. Rusmawan Suwarman ) NIP: 198108302010121002
“We should do nothing for revenge, but everything for security: nothing for the past; everything for the present and the future.” ― James A. Garfield
PENGARUH PERUBAHAN IKLIM, TATAGUNA LAHAN, DAN PENGAMBILAN AIRTANAH TERHADAP KONDISI AIRTANAH KOTA PAREPARE Karin Nadira Dauwani (22713002) ABSTRAK Perubahan iklim dapat memiliki dampak pada siklus hidrologi melalui curah hujan, evapotranspirasi, dan kelembaban tanah akibat peningkatan temperatur. Proyeksi perubahan curah hujan dan temperatur masa depan menjadi parameter utama yang diperlukan untuk menghitung perubahan potensi ketersediaan sumber daya air mendatang. Dibutuhkan informasi tentang dampak lokal atau regional dari perubahan iklim terhadap kestabilan airtanah. Masih sedikitnya penelitian tentang potensi dan proyeksi kondisi airtanah di daerah Parepare terutama akibat perubahan iklim dan tataguna lahan, dan pemompaan, maka penelitian ini menjadi penting. Karakteristik iklim yang khas menjadikan tantangan tersendiri dalam proses memproyeksikan perubahan iklim dalam penelitian ini. Dari hasil semua scenario untuk tahun 2050, proyeksi penurunan muka airtanah terbesar terjadi dikarenakan faktor pemompaan yang mencapai 27 meter dari muka airtanah awal (2014). Meskipun nilai penurunan muka airtanah tertinggi hanya mencapai 7 meter dari kondisi muka airtanah awal pada tahun 2014, skenario perubahan iklim menunjukkan sebaran penurunan muka airtanah dengan luasan yang paling besar. Pengaruh perubahan tataguna lahan menunjukkan perubahan yang cukup signifikan dengan angka penurunanmuka airtanah mencapai 14 meter dari kondisi tahun 2014. Pengambilan airtanah yang terfokus di sekitar pesisir pantai barat Kota Parepare dapat memicu terjadinya intrusi airlaut. Pada skenario proyeksi intrusi yang mungkin terjadi pada tahun 2050, daerah yang mengalami intusi air laut adalah Kecamatan Soreang yang berada pada pesisir Barat Laut Kota Parepare. Pengaruh intrusi air laut pada kawasan tersebut mencapai 1325 meter dari garis pantai. Daerah yang berpotensi terjadi intrusi airtanah berada di wilayah pemukiman padat penduduk. Jumlah pemompaan airtanah sebaiknya dikurangi agar kualitas airtanah tidak terganggu. Kata Kunci: Airtanah, perubahan iklim, pemompaan, tataguna lahan.
i
CLIMATE, LANDUSE CHANGE, AND GROUNWATER EXTRACTION IMPACT TO GROUNDWATER CONDITION OF PAREPARE CITY Karin Nadira Dauwani (22713002) ABSTRACT
Climate change could have an impact on the hydrological cycle through rainfall, evapotranspiration, and the land use change resulting from increased temperatures and humidity. The projection of rainfall changes and future temperature become the main parameters needed to calculate changes in the next potential availability of water resources. Information about local or regional impact of climate change is needed to configure the stability of groundwater. Research about groundwater projection in the region of Parepare mainly due to climate change, land use change, and pumping potential is still rare. Typical of the climate characteristics that make challenges in the process projecting climate change in this research. From the results of all scenarios, the largest subsidence ofground water projection occurred due to pumping factors which reached 27 meters from the intial groundwater (2014), but climate change scenario shows to scatter changes with advance ground water space although most large value subsidence highest ground water only reached 7 meters of advance ground water condition early in 2014. Influence function land use also showed the most significant change with figures decline reached 14 meters from the initial conditions year 2014. Function of land use that turns and focused around the west coast city of Parepare feared can trigger sea water intrusion. Scenario projection of the intrusion the might happen to 2050, regions that experienced sea water intusion is Kecamatan Soreang which stood at of coastal Parepare City. The influence of the sea water intrusion on the Northwest area are 1325 meters along the coast. Regions that have the potential to happened ground water intrusion area cause by densely populated rat the residential area. The number of ground water pumping should be reduced so that the ground water quality can be undisturbed. Keywords: climate change, ground water, land use, and pumping.
ii
PEpeGruH perubhn; k;lim; dn; Ntthun lhn; t¶hdp; kon;disi AIQ tnh; kot p[rp[r krin; ndir dUwni (22713002)
Ab;s;tRk; perubhn; Iklim; dpt; memiliki dm;pk; pd sik;lus; hid;roRlogi melluI curH hujn; {vpon;tRsi dn; kelem;bbn; tnh; akibt; pen²ktn; [tm;pertuQ. poR[yk;si perubhn; curH hujn; dn; [tm;pertuQ ms depn; men;jdi pr[mt¶ Utm yN dip¶lukn; Un;tuk; m³hituN perubhn; po[tn;si ket¶sediAAn; sum;b¶ dy AIQ mendtN. dibutuHkn; In;foQmsi ten;tN dm;pk; lokl; atU [rgiOnl; dri perubhn; Ik;lim; t¶hdp; kes;tbiln; aIQ tnh;. msiH sedikit;J penelitian; ten;tN po[tn;si dn; poR[yk;si AIQ tnh; di d{rH p[rp[r terutm akibt; perubhn; Ik;lim; perubhn; ttgun lhn; dn; pemom;pAAn;. krk;teris;tik; Ik;lim; yN k;hs; men;jdikn; tn;tJn; t¶sen;diri dlm; poR[ss; mem;poR[yk;sikn; perubhn; Ik;liml dlm; penelitiAn; Ini. dri hsil; semuA s;[knriO, poR[yk;si penurunan; muk AIQ tnh; t¶besaQ t¶jdi dikrenkn; fk;toQ pemom;pAn; yN men;cpI 27 [mt¶ dri muk AIQ tnh; awl; (2014), tetpi s;[knriO perubhn; Ik;lim; menun;juk;kn; sebrn; perubhn; muk aIQ tnh; deGn; luAsn; yN pl² besQ mes;ki nilI penurunn; muk aIQ tnh; t¶t²gi hJ men;cpI 7 [mt¶ dri kon;disi muk AIQ tnh; Awl; pd thun; 2014. pGruH fuNsi ttgun lhn; jug menun;juk;kn; perubhn; yN cukup; sig;nifikn; deGn; aNk penurunn; men;cpI 14 [mt¶ dri kon;dii awl; thun; 2014. fuNsi ttgun lhn; yN b¶rubH dn; t¶fokus; di sekitQ pn;tI brt; kot p[rp[r dik;hwtµkn; dpt; memicu t¶jdiJ In;tuRsi aIQ lUt;. pd s;[knriO poR[yk;si In;tuRsi yN muNkin; t¶jdi pd thun; 2050, d{rH yN meGlmi In;tuRsi aIQ lUt; adlH kecmtn; so[rAN yN berd pd pesisµ brt; lUt; kot p[rp[r. peGruH In;tuRsi AIQ lUt; pd kwsn; r¶sebut; men;cpI 1325 [mt¶ dri gris; pn;tI. d{rH yN b¶po[tn;si t¶jdi In;tuRsi aIQ tnh; berd di wilyH pemukimn; pdt; pen;duduk;. jum;lH pemom;pAn; AIQ tnh; sebIk;J dikurGi agr; kuAlits; AIQ tnh; tidk; t¶gNgu. kt kun;ci: perubhn; Ik;lim;, aIQ tnh;. tgun lhn;, pmom;pAn;
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kepada Allah S.W.T. karena atas pimpinan dan kehendak-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis magister ini. Serta tak lupa penulis menyampaikan Shalawat dan Salam kepada junjungan besar Rasulullah Muhammad S.A.W beserta keluarga dan sahabat-sahabatnya. Tesis magister ini berjudul “Pengaruh Perubahan Iklim dan Tataguna Lahan terhadap Kondisi Airtanah Kota Parepare”. Laporan tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar magister pada Program Studi Teknik Airtanah, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung. Pengerjaan tesis hingga penyelesaian laporan ini tidak terlepas dari bantuan, dorongan, dan masukan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Kedua orang tua dan adik tercinta dan seluruh keluarga besar penulis yang memberikan dukungan, doa, dan kehadiran kepada penulis.
2.
Program Studi Teknik Airtanah, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung sebagai tempat penulis menempuh studi magister.
3.
Urban Water, Sanitation, and Hygiene (IUWASH) – USAID yang telah memberikan dukungan dan kepercayaan untuk melakukan survey lapangan dan komentar yang membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tesis ini.
4.
Bapak Agus M. Ramdhan, Ph. D selaku dosen wali dan ketua program studi yang telah memberikan arahan dan motivasi selama proses perkuliahan.
5.
Bapak Irwan Iskandar, Ph.D selaku dosen pembimbing pertama, dan Bapak Dr. Rusmawan Suwarman, selaku dosen pembimbing kedua yang telah banyak memberikan bimbingan, perhatian, motivasi, serta kritik yang bermanfaat kepada penulis.
6.
Bapak Edi Riawan MT dan.Berry Casanova, MT. yang telah membantu secara teknis pengerjaan tesis ini.
7.
Bapak Tatang Hidayat, selaku staf administrasi Prodi Teknik Airtanah yang sudah bersedia membantu, menemani, mendukung, mendengarkan keluh
iv
kesah penulis dalam segala suka dan duka dalam masa perkuliahan dan non perkuliahan. Salam metal, bapak kece berat. 8.
Seluruh staf pengajar di Program Studi Teknik Airtanah, Bapak Prof. Dr. Ir. Sudarto Notososwoyo, M.Eng., Bapak Prof. Dr. Lambok Hutasoit, Bapak Dr. Lilik Eko Widodo, Bu Atika Lubis, M.S., Bapak Dr. D. Erwin Irawan, serta dan staf pengajar lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas ilmu dan manfaat yang diberikan kepada penulis.
9.
Helin Mayangsari, S.Si, M.Si. dan Muhshonati Syahidah, S.Si. selaku rekan inap dan rekan seperjuangan serta seluruh mahasiswa Magister Teknik Airtanah.
10. Rekan-rekan kerja di PT. Reka Bumi, dan semua pihak yang telah membantu terselesainya tesis ini yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu. 11. Spesial terakhir, saya berikan untuk rekan-rekan naonwelah (Deva, Dinny, Eko, Teguh, Hendy, Yudi, Deni, Dibah, Kuje, Ardan, Lanang) yang bersedia menjadi teman pelipur lara saat kepenatan penulis dalam menyelesaikan tesis ini dan teman-teman lain yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. Penulis juga yakin bahwa tesis ini banyak kekurangan, karena itu penulis memohon saran dan kritik sebagai bentuk pengembangan dan perbaikan yang bisa dilakukan. Penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bandung, Juni 2015
Penulis
v
DAFTAR ISI ABSTRAK ............................................................................................................... i ABSTRACT ............................................................................................................ ii Kata Pengantar ....................................................................................................... iv DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi Bab I
Pendahuluan ............................................................................................. 1
I.1
Latar Belakang ...................................................................................... 1
I.2
Rumusan Masalah ................................................................................. 1
I.3
Tujuan ................................................................................................... 2
I.4
Batasan Wilayah Kajian ........................................................................ 2
I.5
Diagram Alir Penelitian ........................................................................ 4
I.6
Sistematika Pembahasan ....................................................................... 5
Bab II
Kajian Pustaka.......................................................................................... 6
II.1
Kondisi Iklim Daerah Penelitian ........................................................... 6
II.2
Perubahan Iklim .................................................................................. 11 II.2.1 Model Simulasi Perubahan Iklim ................................................. 11 II.2.2 Statistical Downscaling ................................................................ 12
II.3
Hidrogeologi ....................................................................................... 14 II.3.1 Kondisi Airtanah .......................................................................... 14 II.3.2 Intrusi Air Laut ............................................................................. 15
II.4
Pemodelan Airtanah ............................................................................ 17 II.4.1 Konseptual model ......................................................................... 18 II.4.2 Pemodelan numerik ...................................................................... 18
Bab III
Kondisi Umum ...................................................................................... 23
III.1
Topografi ............................................................................................. 23
III.2
Geologi ................................................................................................ 23
III.3
Hidrologi ............................................................................................. 26
III.4
Hidrogeologi ....................................................................................... 30
Bab IV
Metode Penelitian.................................................................................. 33
vi
IV.1
Data ..................................................................................................... 33 IV.1.1 Data Primer ................................................................................. 33 IV.1.2 Data Sekunder ............................................................................. 38
IV.2
Pengolahan Data.................................................................................. 39 IV.2.1 Statistical Downscaling (Delta Method) ..................................... 39 IV.2.2 Perhitungan Parameter Perubahan Iklim .................................... 41 IV.2.3 Pemodelan Airtanah .................................................................... 42
IV.2.4
Nilai Salinitas Airtanah di Daerah Studi ................................................ 45
Bab V
Hasil dan Pembahasan............................................................................ 48
V.1
Proyeksi Perubahan Iklim ................................................................... 48 V.1.1 Karakteristik Temperatur pada Periode Proyeksi......................... 48 V.1.2 Karakteristik Curah Hujan pada periode proyeksi ....................... 54
V.2
Proyeksi Potensi Airtanah ................................................................... 66 V.2.1 Proyeksi Potensi Airtanah Tanpa Perubahan Iklim ..................... 68 V.2.2 Proyeksi Potensi Airtanah Terhadap Perubahan Iklim ................ 68 V.2.3 Proyeksi Potensi Airtanah Terhadap Perubahan Tataguna Lahan 72 V.2.4 Proyeksi Potensi Airtanah Terhadap Pemompaan ....................... 75 V.2.5 Proyeksi Potensi Airtanah Terhadap Perubahan Iklim, Perubahan Tataguna Lahan, dan Pemompaan ......................................................... 76 V.2.6 Proyeksi Potensi Airtanah terhadap Intrusi Air Laut Berdasarkan Skenario Perubahan Iklim, Perubahan Tataguna Lahan, dan Pemompaan ................................................................................................................ 77
Bab VI
Kesimpulan dan Saran........................................................................... 81
VI.1
Kesimpulan ......................................................................................... 81
VI.2
Saran .................................................................................................... 81
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 82
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Peta batasan wilayah studi (daerah tangkapan hujan Kota Parepare) .. 3 Gambar I.2 Diagram alir penelitian ........................................................................ 4 Gambar II.1 Pola curah hujan regional Sulawesi Selatan Sektor Barat tahun 1951 – 1998 dengan puncak hujan pada Bulan Januari dan terendah pada Bulan Agustus .................................................................................................. 6 Gambar II.2 Pola Curah hujan di Sulawesi Selatan, Wilayah 1 memiliki siklus tahunan dengan puncak hujan di Januari, Wilayah 2 memiliki siklus setengah tahunan dengan puncak hujan di April, Wilayah 3 merupakan siklus setengah tahunan dengan puncak di Mei, dan Wilayah 4 merupakan siklus tahunan dan setengah tahunan dengan puncak di Bulan Juni. ............................................................................................ 8 Gambar II.3 Grafik data rata-rata kumulatif curah hujan (a) dan temperatur (b) stasiun hujan Bukit Harapan tahun 1986 – 2011 .................................. 9 Gambar II.4 Peta lokasi stasiun hujan Bukit Harapan-Soreang, Parepare (040 01’11” LS-1190 39’ 45.7” BT) ........................................................... 10 Gambar II.5. Ilustrasi sistem airtanah di suatu cekungan airtanah yang terdiri dari beberapa akuifer dan lempung didalam kerangka hidrogeologi (California Environmental Protection Agency, 2003) ........................ 15 Gambar II.6 Gambaran muka airtanah dan air laut pada kondisi natural (atas) ... 16 Gambar II.7 Kondisi muka airatanah dan air laut ................................................. 17 Gambar II.8 Model Grid Dua Dimensi ................................................................. 22 Gambar III.1 Peta Topografi Kota Parepare ......................................................... 24 Gambar III.2 Peta Geologi Kota Parepare ............................................................ 25 Gambar III.3 Interpretasi Satuan Litologi menjadi Hidrostratigrafi di Kota Parapare (sumber: Haerany Sirajuddin; Budi Rochmanto; Dia Ekawati; Kaharuddin MS, 2011) ........................................................................ 26 Gambar III.4 Peta daerah tangkapan hujan (Daerah Aliran Sungai – DAS) Kota Parepare ............................................................................................... 28 Gambar III.5 Peta Hidrogeologi Kota Parepare berdasarkan produktivitas akuifer ............................................................................................................. 31
viii
Gambar IV.1 Peta Lokasi Survei Lapangan dan Pengambilan Data Primer Kota Parepare ............................................................................................... 34 Gambar IV.2 Keluaran model MIROC5 di wilayah kajian untuk empat RCP dan baseline (20thCentury): (a) temperatur rata-rata dan (b) curah hujan (c) tren perubahan curah hujan. Data di-smooth dengan running mean 10 tahun. ................................................................................................... 40 Gambar IV.3 Contoh Nilai Input Parameter Konduktivitas Hidraulik Konstan ... 43 Gambar IV.4 Input Nilai Properti Akuifer Konstan ............................................. 44 Gambar IV.5 Sebaran Salinitas Kota Parepare ..................................................... 47 Gambar V.1 Rata-rata klimatologis variabel Te di periode current climate (Wordclim, ~1950-2000) dan dua periode future climate (2020-an dan 2040-an) untuk skenario (a) RCP 2.0, (b) RCP 4.5, (c) RCP 6.0 dan (d) RCP 8.5 pada wilayah Parepare .......................................................... 50 Gambar V.2 Probabilitas kumulatif variabel Te (Temperatur rata rata) antara periode 2020-an dan 2040-an di wilayah Parepare untuk masing-masing skenario skenario (a) RCP 2.0, (b) RCP 4.5, (c) RCP 6.0 dan (d) RCP 8.5. ....................................................................................................... 52 Gambar V.3 Rata-rata klimatologis variabel Te di periode Current Climate (Wordclim, ~1950-2000) dan dua periode Future Climate (2020-an dan 2050-an) untuk skenario (a) RCP2.6 dan (b) RCP 8.5. ....................... 54 Gambar V.4 Perubahan Suhu Udara Bulanan Kota Parepare ............................... 54 Gambar V.5 Rata-rata klimatologis variabel Pr (Curah Hujan), garis hitam dan Anomalinya pada periode 2020-an (warna biru) dan 2040-an (warna merah) untuk skenario (a) RCP 2.6, (b) RCP 4.5,(c) RCP 6.0 dan (d) RCP 8.5 ............................................................................................... 56 Gambar V.6 Probabilitas kumulatif variabel Pr (curah hujan rata rata) antara periode baseline (hitam), 2020-an (biru), dan 2040-an (merah) untuk skenario (a) RCP 2.6, (b) RCP 4.5,(c) RCP 6.0 dan (d) RCP 8.5 ....... 59 Gambar V.7 Anomali presipitasi wilayah Parepare pada skenario emisi a)RCP2.6, b) RCP4.5, c) RCP6.0, dan d) RCP85 ................................................ 61 Gambar V.8 Rata-rata klimatologis variabel Pr di periode Current Climate (garis warna hitam) dan anomali curah hujan di dua periode future climate
ix
(barchart) untuk skenario (a) RCP2.6 dan (b) RCP 8.5. Anomali dihitung terhadap current climate. ...................................................... 62 Gambar V.9 Probabilitas Kumulatif Variabel (A) Tedan (B) Pr dari Model IPSLCM5A Periode Baseline (20thC) dan future untuk Skenario RCP 8 ... 63 Gambar V.10 Perubahan Curah Hujan Bulanan Kota Parepare ........................... 64 Gambar V.11 Proyeksi Perubahan Curah Hujan Kota Parepare ........................... 65 Gambar V.12 Kontur Muka Airtanah dan Pola Aliran Kota Parepare ................. 67 Gambar V.13 Penurunan muka airtanah Kota Parepare Tahun 2050 hasil simulasi tanpa perubahan iklim ......................................................................... 69 Gambar V.14 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Iklim .................................................................................. 71 Gambar V.15 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Tataguna Lahan ................................................................. 74 Gambar V.16 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Pemompaan ......................................................................................... 78 Gambar V.17 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Iklim, Perubahan Tataguna Lahan, dan Pemompaan ........ 79 Gambar V.18 Pengaruh intrusi airlaut terhadap muka airtanah ............................ 80
x
DAFTAR TABEL Tabel II.1 Tipe zona iklim Sulawesi Selatan dan sebaran wilayahnya ................... 7 Tabel II.2 Kondisi Batas Model ............................................................................ 21 Tabel III.1 Hasil Analisa Karakteristik Fisik pada Masing-Masing Lokasi DAS 27 Tabel III.2 Hasil Perhitungan Koefisien Limpasan Wilayah Kota Parepare ........ 29 Tabel IV.1 Data Hasil PengukuranMuka Airtanah Kota Parepare ....................... 35 Tabel IV.2 Data Pengamatan dan PengukuranMata Air di Wilayah Kota Parepare ............................................................................................................. 36 Tabel IV.3 Resume Hasil Pengukuran Infiltrasi Kota Parepare ........................... 36 Tabel IV.4 Hasil Pengukuran Parameter Salinitas Kota Parepare ........................ 37 Tabel IV.5 Debit Produksi Airtanah dan Air PermukaanPDAM Kota Parepare .. 39 Tabel IV.6 Klasifikasi Jenis Air Berdasarkan Nilai Salinitas (Pawlowicz, 2013) 45 Tabel V.1 Data hasil perhitungan perubahan nilai infiltrasi dan evapotranspirasi pada tiap sub-DAS Parepare untuk tahun 2014, 2025, 2035 dan 205070 Tabel V.2 Hasil analisa karakteristik fisik pada masing-masing lokasi DAS ...... 72 Tabel V.3 Hasil Perhitungan Koefisien Limpasan Wilayah Kota Parepare ......... 73
xi
Bab I
Pendahuluan
Latar Belakang Air
sangat
diperlukan
untuk
kehidupan,
tetapi
ketersediaannya
dan
berkelanjutannya secara kualitas dan kuantitas terancam oleh banyak faktor, di antaranya perubahan iklim, perubahan tata guna lahan, dan peningkatan jumlah pemompan airtanah akibat peningkatan jumlah penduduk. Perubahan iklim dapat memiliki dampak pada siklus hidrologi melalui curah hujan, evapotranspirasi, dan kelembaban tanah akibatpeningkatan temperatur. Proyeksi perubahan curah hujan dan temperatur masa depan menjadi parameter utama yang diperlukan untuk menghitung perubahan potensi ketersediaan sumber daya air mendatang. Dalam menghitung perubahan ketersediaan air tersebut, dibutuhkan informasi tentang dampak lokal atau regional dari perubahan iklim terhadap kondisi airtanah. Penelitian mengenai potensi dan proyeksi airtanah di daerah Parepare terutama akibat perubahan iklim, perubahan tataguna lahan, dan pengambilan airtanah masih sedikit. Karakteristik iklim yang khas menjadikan tantangan tersendiri dalam proses memproyeksikan perubahan iklim dalam penelitian ini. Selain itu, tatanan geologi yang unik juga menjadi parameter penting untuk mendeskripsikan kestabilan kondisi neraca airtanah Parepare. Hasil simulasi proyeksi perubahan iklim dan perubahan tataguan lahan pada penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran mengenai kondisi hidrogeologi masa depan di Kota Parepare menjadikan penelitian ini penting untuk dilakukan. Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam tesis ini, yaitu: 1. Berapa
besar
dampak
perubahan
iklim
mempengaruhi
kondisi
hidrogeologi? 2. Bagaimana pengaruh perubahan tataguna lahan mempengaruhi kondisi hidrogeologi? 3. Berapa
besar
pengaruh
pengambulan
hidrogeologi?
1
airtanah
terhadap
kondisi
Tujuan Tujuan dari tesis ini adalah melihat kondisi airtanah daerah Parepare akibat pengaruh perubahan iklim, perubahan tataguna lahan, dan peningkatan jumlah pengambilan airtanah akibat pertumbuhan penduduk. Batasan Wilayah Kajian Untuk kajian hidrogeologi pada penelitian ini dibatasi oleh batas sub-DAS yang melintasi Kota Parepare. Terdapat 3 (tiga) sub-DAS yang secara geografis memiliki batas sebagai berikut: •
Batas sebelah Utara (3°57'35.103" LS, 119°39'57.135" BT), Timur (4°2'58.120" LS, 119°46'21.475" BT), dan sebagian batas Selatan berada dalam Kabupaten Sidendreng Rappang yang merupakan hulu dari ke 3 (tiga) sub-DAS."
•
Sebagian sisi Selatan (4°4'31.818" LS, 119°42'52.023" BT) sub-DAS berbatasan dengan Kabupaten Barru.
•
Sebelah Barat (4°2'45.960" LS, 119°37'23.566" BT) berbatasan dengan Selat Makassar yang merupakan hulu dari ketiga sub-DAS.
Lebih spesifik lagi, penelitian ini akan terfokus pada kondisi muka airtanah Kota Parepare. Secara geografis Kota Parepare berada diantara koordinat 03O57’39” 04O04’49” LS dan 119O36’24” - 119O34’40” BT. Secara administrasi wilayah Kota Parepare memiliki batasan dengan beberapa Kabupaten sebagai berikut:
Sebelah Utara berbatasan dengan Kabupaten Pinrang.
Sebelah Timur berbatasan dengan Kabupaten Sidenreng Rappang.
Sebelah Selatan berbatasan dengan Kabupaten Barru.
Sebelah Barat berbatasan dengan Selat Makassar.
2
3
Gambar I.1 Peta batasan wilayah studi (daerah tangkapan hujan Kota Parepare)
Lingkup penelitian dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: •
Perubahan Iklim
•
Perubahan Tataguna Lahan
•
Perubahan kondisi Hidrogeologi dan Pengaruh Intrusi Air LAut Diagram Alir Penelitian
Pada penelitian ini, terdapat 3 (tiga) pokok penelitian yaitu perubahan iklim, hidrologi, dan hidrogeologi. Masing-masing alur pokok penelitian digambarkan dalam diagram alir berikut ini:
Kondisi airtanah daerah Parepare akibat pengaruh perubahan iklim, perubahan tataguna lahan, dan peningkatan jumlah pengambilan airtanah
Tinjauan Pustaka menganai: -Perubahan Iklim -Perubahan Tataguna Lahan -Pengambilan Airtanah
Data Sekunder: 1. Data Klimatologi 2. Data Pertumbuhan Penduduk 3. Data Perubahan Tataguna Lahan 4. Data Pemompaan
Data Primer: 1. Data Muka Airtanah 2. Data Salinitas
Analisis Kondisi Muka Airtanah skenario Perubahan Iklim
Analisis Kondisi Muka Airtanah skenario Perubahan Tataguna Lahan
Analisis Kondisi Muka Airtanah skenario Pengambilan Airtanah
Peta airtanah daerah Parepare akibat pengaruh perubahan iklim, perubahan tataguna lahan, dan peningkatan jumlah pengambilan airtanah
Gambar I.2 Diagram alir penelitian
4
Analisis Kondisi Intrusi Airlaut terhadap Muka Airtanah
Sistematika Pembahasan Sistematika pembahasan tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
Bab I Pendahuluan Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi gambaran dari keseluruhan penelitian, yang mencakup latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah dan sistematika pembahasan
Bab II Kajian Pustaka Bab ini akan menjelaskan tentang studi-studi pustaka yang telah dilakukan terkait dengan judul penelitian ini
Bab III Kondisi Umum Daerah Penelitian Bab ini menjelaskan mengenai kondisi umum daerah penelitian meliputi kondisi topografi, geologi, hidrologi dan hidrogeologi daerah penelitian
Bab IV Metode Penelitian Bab ini menjelaskan tentang data yang dipakai untuk penelitian ini, serta tentang tahapan-tahapan penelitian hingga didapatkan debit limpasan berdasarkan intensitas hujan
Bab IV Analisis dan Diskusi Bab ini menjelaskan hasil dan analisis penelitian
Bab V Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi tentang kesimpulan serta diskusi dari keseluruhuan pelaksanaan penelitian.
5
Bab II
Kajian Pustaka
Kondisi Iklim Daerah Penelitian Dari tujuh parameter cuaca dan iklim, curah hujan merupakan parameter yang memiliki variabilitas spasial yang paling tinggi di Indonesia. Sedangkan variabilitas spasial parameter yang lain seperti temperatur, tekanan, dan kelembaban lebih ditentukan oleh perbedaan elevasi. Oleh karena itu pada umumnya klasifikasi karakteristik iklim di Indonesia lebih didasarkan pada karakteristik curah hujan.
Gambar II.1 Pola curah hujan regional Sulawesi Selatan Sektor Barat tahun 1951 – 1998 dengan puncak hujan pada Bulan Januari dan terendah pada Bulan Agustus Potensi iklim di Sulawesi Selatan untuk pembangunan pertanian cukup mendukung.
Wilayah
pengembangan
dikelompokkan
menjadi
3
bagian
berdasarkan kesamaan relatif zona iklimnya yaitu Sektor Barat, Timur dan Peralihan. Henarwati dan Kadir (2009) menyebutkan Sektor Barat dipengaruhi oleh angin barat, dan Sektor Timur dipengaruhi oleh angin timur yang sangat erat berkaitan dengan musim hujan dan musim kemarau. Disebutkan pula bahwa Kota Parepare termasuk dalam zona iklim Sektor Barat (Gambar II.1). Menurut klasifikasi iklim oleh Oldeman Kota Parepare termasuk kedalam tipe Zona C dimana potensi terjadinya bulan basah dengan pesipitasi > 200mm (Tabel II.1).
6
Tabel II.1 Tipe zona iklim Sulawesi Selatan dan sebaran wilayahnya Zona
Bulan Basah >200 mm
Bulan Basah <100 mm
A
10 -12
0-2
Luwu Utara
B1
7 -9
0-1
Bone - bone, Wotu, Malili
B2
7-9
2-3
Malakaji, Sinjai, Bagian Selatan Sulsel
C123
5-6
0-6
Sinjai Barat, Parepare, Watampone, Palopo
D123
3-4
0-6
Pinrang, Takalar
E1234
0-2
0-6
Bagian Selatan dan Tengah Sulawesi Selatan, Bone, Sidrap
Sebaran
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Putra (2014), jika dilihat dengan data yang lebih detail lagi, pola-pola curah hujan yang disebutkan oleh Aldrian dan Susanto (2003) tersebut dapat dibagi menjadi beberapa pola. Sebagai contoh untuk wilayah Provinsi Sulawesi Selatan yang didefinisikan sebagai pola monsoonal, dapat dikelompokkan menjadi empat pola seperti yang ditunjukkan pada Gambar II.2. Perbedaan keempat pola tersebut dipengaruhi oleh Australian Summer Monsoon dan Pegunungan Bawakaraeng yang memisahkan wilayah bagian timur dan barat Pulau Sulawesi. Kota Parepare terletak pada pola hujan wilayah 1 berdasarkan Gambar II.2 dengan skala regional. Hal tersebut diperkuat dengan curah hujan lokal Kota Parepare yang menunjukkan puncak curah hujan terjadi di Bulan Januari. Pola tersebut dipengaruhi oleh Australian Summer Monsoon dan Pegunungan Bawakaraeng yang memisahkan wilayah bagian timur dan barat Pulau Sulawesi. Australian Summer Monsoon merupakan sistem gabungan ENSO-monsun cenderung menunjukkan kondisi yang anomali (menyimpang) pada awal musim panas di Belahan Bumi Utara, dan kondisi ini berlangsung selama sekitar satu tahun. Kondisi iklim ini dapat terlihat dari sejarah data yang tercatat stasiun hujan Bukit Harapan seperti yang terlihat pada Gambar II.3 dan Gambar II.4 di bawah ini.
7
Daerah studi
Gambar II.2 Pola Curah hujan di Sulawesi Selatan, Wilayah 1 memiliki siklus tahunan dengan puncak hujan di Januari, Wilayah 2 memiliki siklus setengah tahunan dengan puncak hujan di April, Wilayah 3 merupakan siklus setengah tahunan dengan puncak di Mei, dan Wilayah 4 merupakan siklus tahunan dan setengah tahunan dengan puncak di Bulan Juni.
8
Gambar II.3 Grafik data rata-rata kumulatif curah hujan (a) dan temperatur (b) stasiun hujan Bukit Harapan tahun 1986 – 2011
9
10
Gambar II.4 Peta lokasi stasiun hujan Bukit Harapan-Soreang, Parepare (040 01’11” LS-1190 39’ 45.7” BT)
Perubahan Iklim Analisis perubahan iklim ditujukan untuk menghasilkan proyeksi parameter iklim. Ada dua parameter yang dianalisa pada kajian ini, yaitu parameter curah hujan dan temperatur. Kedua parameter tersebut dianalisa masing-masing pada periode masa kini/baseline (current climate) dan periode proyeksi (future climate). Analisa proyeksi ini ditekankan pada seberapa besar perubahan yang terjadi antara kedua periode tersebut.
Data-data yang digunakan pada kajian ini meliputi data curah hujan dan temperatur baik pada periode baseline maupun pada periode proyeksi. Data curah hujan pada periode baseline menggunakan data curah hujan stasiun pengamatan Bukit Harapan di Parepare (selanjutnya disebut sebagai Prbs). Sedangkan data temperatur wilayah kajian menggunakan data historis resolusi tinggi dari database Worldclim (Hijmans dkk., 2005). Data Worldclim berupa data rata-rata bulanan pada periode 1951-2010 dengan resolusi 1 Km (Selanjutnya disebut sebagai Tebs). Penggunaan data ini dengan pertimbangan minimumnya data temperatur stasiun yang tersedia, sehingga untuk menghasilkan analisa yang konsisten digunakan data tersebut. Model Simulasi Perubahan Iklim Data-data yang digunakan pada periode proyeksi adalah data hasil keluaran dari salah satu model iklim global (atmosphere-ocean
global
climate
models,
AOGCMs ) yang tergabung dalam Coupled Model Intercomparison Project fase ke-lima (CMIP5). Model yang dipilih adalah Model for Interdisciplinary Research on Climate version 5 (MIROC5) yang merupakan salah satu model AOGCM yang menunjukkan hasil paling realistis kedua setelah Norwegian Earth System Model, version 1 intermediate resolution (Nor-ESM1-M) dalam mensimulasikan periode iklim saat ini, periode baseline (Siew dkk., 2013). Data Nor-ESM1-M tidak lengkap pada periode baseline, yaitu hanya sampai tahun 2000, oleh karena itu diputuskan menggunakan data MIROC5 yang dikeluarkan oleh Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC),
11
Atmosphere and Ocean Reseach Institute (The University of Tokyo) dan National Institute for Enviromental Studies (Japan). Keluaran model MIROC5 yang digunakan adalah empat variable, yaitu curah hujan (Pr, selanjutnya disebut sebagai Prpj), Temperatur Maksimum (Tx), dan Temperatur Minimum (Tn). Temperatur maksimum dan minimum selanjutnya digunakan untuk menghitung temperature rata-rata (Te, selanjutnya disebut sebagai Tepj). Data iklim proyeksi yang digunakan pada analisa ini hanya pada periode 2010-2050 (40 tahun). Skenario yang digunakan pada Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) adalah skenario Representative Concentration Pathway (RCP). RCP merupakan istilah bagi skenario iklim periode proyeksi yang merepresentasikan range nilai radiative forcing dalam model iklim: 2.6 W/m2, 4.5 W/m2, 6 W/m2, dan 8.5 W/m2. Keempat-empatnya menunjukkan skenario iklim yang mungkin terjadi dan tergantung dari konsentrasi gas-gas rumah kaca yang dilepaskan di masa depan, mulai dari rendah (RCP2.6) hingga tinggi (RCP8.5) (van Vuuren dkk., 2011).
Statistical Downscaling Metode yang diterapkan dalam proses downscaling ini adalah metode yang disebut perturbation atau delta-change. Metode ini merupakan salah satu metode statistical downscaling yang populer karena cukup sederhana dan tidak membutuhkan sumber daya komputasi yang tinggi. Akan tetapi metode ini memiliki beberapa kekurangan. Pertama, metode delta-change mengasumsikan bias model konstan di seluruh waktu. Kedua, metode ini juga mengasumsikan pola spasial dari variabel iklim konstan, sehingga mengabaikan perubahan pada variabilitas spasial tersebut (Fowler dkk., 2007). Langkah-langkah downscaling menggunakan metode delta-changedijelaskan sebagai berikut: 1. Menghitung rata-rata klimatologis baseline model untuk variabel- curah hujan: 𝑃𝑟𝑐𝑙𝑖𝑚 (2𝑜𝑡ℎ 𝐶) sedangkan rata-rata klimatologis untuk variable temperature didapatkan dari database WorldClim: 𝑇𝑐𝑙𝑖𝑚 (2𝑜𝑡ℎ 𝐶)
12
2. Menghitung absolute anomaly untuk variabel temperatur (Persamaan-1) dan proportional anomaly untuk variabel curah hujan (Persamaan-2) di periode proyeksi. 𝑻𝒂𝒏𝒐𝒎 (𝒇𝒖𝒕𝒖𝒓𝒆) = |𝑻(𝒇𝒖𝒕𝒖𝒓𝒆) − 𝑻𝒄𝒍𝒊𝒎 (𝟐𝒐𝒕𝒉 𝑪)|
Persamaan - 1
dan 𝑷𝒓𝒂𝒏𝒐𝒎 (𝒇𝒖𝒕𝒖𝒓𝒆) =
𝑷𝒓(𝒇𝒖𝒕𝒖𝒓𝒆)
.
𝑷𝒓𝒄𝒍𝒊𝒎 (𝟐𝒐𝒕𝒉 𝑪)
Persamaan - 2
3. Data anomali dari langkah (2) selanjutnya dijumlahkan untuk variabel temperatur (Persamaan-3) atau dikalikan untuk variabel curah hujan (Persamaan-4) dengan dataset current climate (WChires) dan curah hujan stasiun x (Pr (Stax). 𝑻(𝒇𝒖𝒕𝒖𝒓𝒆𝒉𝒊𝒓𝒆𝒔 ) = 𝑻𝒂𝒏𝒐𝒎 (𝒇𝒖𝒕𝒖𝒓𝒆) + 𝑻(𝑾𝑪𝒉𝒊𝒓𝒆𝒔 )
Persamaan - 3
dan 𝑷𝒓(𝒇𝒖𝒕𝒖𝒓𝒆𝒔𝒕𝒂 ) = 𝑷𝒓𝒂𝒏𝒐𝒎 (𝒇𝒖𝒕𝒖𝒓𝒆) × 𝑷𝒓(𝑺𝒕𝒂𝒙 )
Persamaan - 4
Hasil dari ke empat persamaan downscaling ini adalah dataset proyeksi temperatur (Tx, Te, dan Tn) serta curah hujan untuk masing masing stasiun di wilayah kajian. Hasil downscaling selanjutnya dipotong untuk dua periode: periode 2020-an (20102029) dan periode 2040-an (2030-2050). Untuk masing-masing periode dilakukan analisa.
13
Hidrogeologi 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. Kondisi Airtanah
Cekungan airtanah adalah suatu wilayah yang dibatasi oleh batas hidrogeologis, tempat semua kejadian hidrogeologis seperti proses pengimbuhan, pengaliran dan pelepasan airtanah berlangsung. Batas cekungan airtanah dapat berupa batas geologi, dan batas hidrologi. 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. 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 keseimbangan 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 II.5. 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.
14
Gambar II.5. Ilustrasi sistem airtanah di suatu cekungan airtanah yang terdiri dari beberapa akuifer dan lempung didalam kerangka hidrogeologi (California Environmental Protection Agency, 2003) Untuk mengetahui potensi sumberdaya airtanah yang tersedia khususnya yang berasal dari airtanah, diperlukan studi mengenai cekungan airtanah. Namun untuk Kota Parepare sendiri tidak termasuk dalam sebuah sistem cekungan airtanah, seperti terlihat pada Gambar II.5. Hal ini menjadi salah satu kendala dalam menentukan kondisi batas dalam mengolah pemodelan airtanah yang akan dibahas pada bab berikutnya. Intrusi Air Laut Air laut memiliki berat jenis yang lebih besar dari pada air tawar akibatnya air laut akan mudah mendesak airtanah semakin masuk. Secara alamiah air laut tidak dapat masuk jauh ke daratan sebab airtanah memiliki piezometric yang menekan lebih kuat dari pada air laut, sehingga terbentuklah interface sebagai batas antara airtanah dengan air laut seperti Gambar II.6. Keadaan tersebut merupakan keadaan kesetimbangan antara air laut dan airtanah (Purnama, S. 2000. Bahan Ajar Geohidrologi. Yogyakarta: Fakultas Geografi, UGM). Masuknya air laut ke sistem akuifer melalui dua proses, yaitu intrusi air laut dan upconning. Intrusi air laut di daerah pantai merupakan suatu poses penyusupan air asin dari laut ke dalam airtanah tawar di daratan. Zona pertemuan antara air asin dengan air tawar disebut interface. Pada kondisi alami, airtanah akan mengalir
15
secara terus menerus ke laut. Berat jenis air asin sedikit lebih besar daripada berat jenis air tawar, maka air laut akan mendesak air tawar di dalam tanah lebih ke hulu. Tetapi karena tinggi tekanan piezometric airtanah lebih tinggi daripada muka air laut, desakan tersebut dapat dinetralisir dan aliran air yang terjadi adalah dari daratan kelautan, sehingga terjadi keseimbangan antara air laut dan airtanah, sehingga tidak terjadi intrusi air laut. Intrusikeseimbangan terganggu. Intrusi air laut dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : 1. Aktivitas manusia 2. Faktor batuan 3. Karakteristik pantai 4. Fluktuasi airtanah di daerah pantai
Gambar II.6 Gambaran muka airtanah dan air laut pada kondisi natural (atas) Aktivitas yang menyebabkan intrusi air laut diantaranya pemompaan yang berlebihan, karakteristik pantai dan batuan penyusun, kekuatan airtanah ke laut, serta fluktuasi airtanah di daerah pantai. Proses intrusi makin panjang bisa dilakukan pengambilan airtanah dalam jumlah berlebihan. Bila intrusi sudah masuk pada sumur, maka sumur akan menjadi asing sehingga tidak dapat lagi dipakai untuk keperluan sehari-hari. Upconning adalah proses kenaikan interface secara lokal akibat adanya pemompaan pada sumur yang terletak sedikit di atas interface.
Pada saat
pemompaan dimulai, interface dalam keadaan horisontal. Makin lama interface
16
makin naik hingga mencapai sumur. Bila pemompaan dihentikan sebelum interface mencapai sumur, air laut akan cenderung tetap berada di posisi tersebut daripada kembali ke keadaan semula.
z
h x
Laut
Air tawar ε (x,y)
interace Air asin
h(x,y)
toc
Gambar II.7 Kondisi muka airatanah dan air laut Menurut konsep Ghyben – Herzberg, air asin dijumpai pada kedalaman 40 kali tinggi muka airtanah di atas muka air laut. Fenomena ini disebabkan akibat perbedaan berat jenis antara air laut (1.025 g/cm3) dan berat jenis air tawar (1.000 g/cm3) yang dijalaskan seperti pada rumus berikut:
𝑧=
𝜌𝑓 𝜌𝑠− 𝜌𝑓
ℎ𝑓
Persamaan - 5
sehingga didapat nilai z = 40 hf keterangan: hf
= elevasi muka airtanah di atas muka air laut (m)
z
= kedalaman interface di bawah muka air laut (m)
ρs
= berat jenis air laut (g/cm3)
ρf
= berat jenis air tawar (g/cm3)
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
17
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. 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 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. 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 membagibagi 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.
18
Persamaan Aliran Airtanah A. Akuifer Tertekan Aliran fuida yang melalui media berpori diatur oleh hokum-hukum fisika dan dapat dinyatakan oleh persamaan diferensial. Karena aliran merupakan fungsi dari beberapa variabel, maka dapat dinyatakan oleh persamaan diferensial parsial dengan variabel spasial x, y, z, dan waktu t. Dalam penurunan persamaannya berlaku juga hukum kekekalan massa dan energi. Persamaan umum aliran 3 dimensi untuk media berpori dalam keadaan isotrop dan homogen dinyatakan oleh persamaan di bawah ini. δ2 h
δ2 h
δ2 h
∂h
K (δx2 + δy2 + δz2 ) = (αρw g + nβρw g)( ∂t )
Persamaan - 6
Untuk aliran 2 dimensi tanpa komponen vertikal, persamaan di atas disusun kembali untuk storativitas 𝑏(𝛼𝜌𝑤 𝑔 + 𝑛𝛽𝜌𝑤 𝑔), dan untuk transmisivitas 𝑇 = 𝐾𝑏, dimana b adalah tebal aquifer, sehingga menghasilkan persamaan berikut. δ2 h
δ2 h
δx
δy2
2 +
=
S ∂h
Persamaan - 7
T ∂t
Pada kondisi aliran steady state (tunak), tidak ada perubahan head terhadap waktu, mengakibatkan tidak ada perubahan posisi dan kemiringan dari muka airtanah. Persamaan diferensial untuk kondisi ini dikenal dengan persamaan Laplace. δ2 h
δ2 h
δ2 h
+ δy2 + δz2 = 0 δx2
Persamaan - 8
B. Akuifer Bebas Persamaan umum aliran 2 dimensi untuk aliran tidak tertekan dikenal sebagai persamaan Boussinesq: δ
δh
δ
δh
(h δx ) + δy (h δy) = δx
Sy ∂h
Persamaan - 9
K ∂t
dengan 𝑆𝑦 adalah spesifik yield.
19
Apabila penurunan muka airtanah pada akuifer yang terjadi sangat kecil dibandingkan ketebalan zona jenuh, maka nilai h pada persamaan 9 dapat diganti dengan ketebalan rata-rata, b,
yang diasumsikan konstan pada suatu
akuifer.Persamaan Boussinesq dapat dilineirkan dengan pendekatan dalam bentuk persamaan berikut. δ2 h
δ2 h
δx
δy2
+ 2
=
Sy ∂h
Persamaan - 10
Kb ∂t
Kondisi Batas Ada tiga jenis kondisi batas yang dapat digunakan pada domain dari suatu model aliran airtanah, yaitu: 1.
Kondisi batas tipe Dirchlet Kondisi batas ini berupa head hidraulik yang telah ditentukan. Secara matematis, kondisi batas ini dapat dituliskan sebagai berikut: h = f(x,y,t) pada batas
Persamaan - 11
dengan batas dapat berupa suatu garis lurus ataupun melengkung dalam bidang xy dan f(x,y,t) adalah fungsi yang diketahui. Dalam suatu model domain diperlukan paling tidak satu kondisi batas dari tipe Dirchlet. 2.
Kondisi batas tipe Neumann Kondisi batas ini berupa fluks aliran yang telah ditentukan. Secara matematis, kondisi batas ini dapat dituliskan sebagai berikut: q = f(x,y,t) pada batas
Persamaan - 12
dengan batas berpotongan tegak lurus dengan gradient hidraulik dan f(x,y,t) adalah fungsi yang diketahui. 3. Kondisi batas tipe Chaucy Kondisi batas ini berupa kombinasi antara head dan fluks. Kondisi batas ini dapat digunakan pada batas semikedap air. Kondisi tipe ini biasanya mengandung informasi hubungan antara variable dalam persamaan dan turunannya.
20
Tabel II.2 Kondisi Batas Model Tipe Kondisi
Kondisi Batas
Contoh Penggunaan
Batas Dirchlet
Head
yang
telah Danau, sungai, mata
ditentukan Neumann
Fluks
air, constant-head well
yang
telah Batas kedap air, batas
ditentukan
pemisah air, infiltrasi, penguapan
Chaucy
Batas
semipermeabel Leaky
atau
fluks
river,
drain,
yang deepage face
tergantung head Metode Beda Hingga Metode beda hingga (finite difference) adalah salah satu teknik untuk mencari solusi persamaan differensial (persamaan aliran airtanah) menggunakan pendekatan dengan persamaan linier simultan (persamaan matrix). Ide dasar dari metode beda hingga ini adalah untuk mengganti turunan pada sebuah titik dengan perbandingan perubahan pada interval yang kecil tetapi terbatas. Langkah-langkah dalam metode beda hingga adalah sebagai berikut: 1. Pendekatan terhadap diferensial, 2. Pembagian dalam sistem grid, 3. Penulisan pendekatan persamaan differensial pada setiap titik dalam sistem grid, 4. Pemasukan kondisi batas dan inisial, 5. Penyelesaian persamaan linier simultan (persamaan matriks). Penyelesaian persamaan beda hingga untuk aliran tunak dengan jarak grid yang seragam ( x = y) menggunakan persamaan 8 dengan u = h dan x = y, sehingga didapat: ℎ𝑖−1,𝑗 + ℎ𝑖+1,𝑗 + ℎ 𝑖,𝑗−1 + ℎ𝑖,𝑗+1 – 4ℎ𝑖,𝑗 = 0
21
Persamaan - 13
Persamaan tersebut digunakan pada model grid dua dimensi seperti terlihat pada Gambar II.8. Metoda pendekatan eksplisit digunakan untuk menentukan jumlah aliran air yang mengalir selama perubahan head. Head dari nodal point merupakan 𝜕ℎ
fungsi dari waktu. Untuk menurunkan 𝜕𝑡 pada setiap nodal point, maka dibutuhkan pendekatan eksplisit terhadap waktu. Jika waktu n dimana n+1 menunjukkan satu langkah sesudah dan n-1 menunjukkan satu langkah lebih awal dari waktu n, maka: 𝜕ℎ 𝜕𝑡
≅
𝑛+1 𝑛 ℎ𝑖𝑗 + ℎ𝑖𝑗 ∆𝑡
Persamaan - 14
𝑛+1 Jika diasumsikan bahwa ∆x = ∆y = a untuk ℎ𝑖𝑗 , maka penyelesaian analitik nilai
head pada kondisi tidak tunak untuk waktu n+1 adalah : 𝑛+1 ℎ𝑖𝑗 = (1 −
4𝑇∆𝑡
4𝑇∆𝑡
𝑆𝑎
𝑆𝑎
𝑛 ) ℎ𝑖𝑗 + ( 2
)( 2
𝑛 𝑛 𝑛 𝑛 ℎ𝑖+1,𝑗 + ℎ𝑖−1,𝑗 +ℎ𝑖,𝑗+1 + ℎ𝑖,𝑗−1 ) 4
+
𝑛 𝑅𝑖𝑗 ∆𝑡
𝑆
Persamaan - 15 yang disebut juga persamaan pendekatan eksplisit maju.
y i,j+1 i-1,j
i,j h
i+1,j
i,j-1
x Gambar II.8 Model Grid Dua Dimensi
22
Bab III
Kondisi Umum
Topografi Wilayah Kota Parepare ditinjau dari aspek topografinya, memiliki topografi yang beragam, dimana 80% luas daerahnya merupakan daerah perbukitan dengan ketinggian 25 - 500 meter diatas permukaan laut (mdpl). Beberapa wilayah Kota Parepare bahkan memiliki ketinggian hingga lebih dari 500 mdpl, terutama di Kecamatan Bacukiki. Sedangkan untuk Kecamatan Ujung dan Kecamatan Soreang berada pada ketinggian 0-500 mdpl (Gambar III.1). Geologi Tatanan geologi Kota Parepare berdasarkan peta geologi regional Sulawesi Selatan menurut hasil penelitian RAB Sukamto (1982) bahwa jenis batuan yang menyusun wilayah Kota Parepare terdiri dari (lihat Gambar III.2): 1.
Endapan aluvial (Qac) yang tersusun oleh endapan pantai dan sungai.
2.
Batuan Gunungapi tersier yang termasuk ke dalam Formasi Gunungapi Camba (Tmcv) dan Gunungapi Parepare (Tppv).
3.
Batuan sedimen laut yang termasuk ke dalam Formasi Camba (Tmcl).
Irfan Dkk. (2012) menyatakan Batuan Gunungapi Parepare (Tppv) pada fasies sentral terdiri dari agglomerate, trakit porfiri, serta breksi autoklastik yang terbentuk dari aliran lava dan breksi piroklastik, dengan kondisi struktur batuan menunjukkan fasies sentral tersebut yaitu flow-banded, flow laminated, vesicular, dan scoriacous. Komposisi magma yang bersifat trakitik membentuk fragmen batuan trakit pada agglomerate dan breksi dengan bentuk yang globular, hal ini menunjukkan batuan tersebut terendapkan pada daerah yang dekat dengan ventvolcanic (Irfan, U.R., Budiman, 2012).
23
24
Gambar III.1 Peta Topografi Kota Parepare
25
Gambar III.2 Peta Geologi Kota Parepare
Litologi penyusun sistem airtanah pada daerah Kota Parepare cukup heterogen, dimana perselingan antar litologi terlihat jelas (Gambar III.3). Dapat diduga sistem airtanah pada daerah Kota Parepare merupakan satu sistem akuifer yang saling berhubungan. Berdasarkan data pengamatan sebaran sumur, akuifer bebas berada di seluruh wilayah Kota Parepare, dengan variasi tinggi muka airtanah berkisar 456 mdpl.
Gambar III.3 Interpretasi Satuan Litologi menjadi Hidrostratigrafi di Kota Parapare (sumber: Haerany Sirajuddin; Budi Rochmanto; Dia Ekawati; Kaharuddin MS, 2011)
Hidrologi Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alamiBatas DAS di darat adalah merupakan batas topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan. UWilayah Kota Parepare terletak pada sebuah DAS utama, yaitu DAS Karajae. Hasil delineasi DAS menunjukkan bahwa di Kota Parepare terdapat tiga Sub-DAS, yaitu Sub-DAS 01 yang disebut Sub-DAS Jawi-jawi, Sub-DAS 02 yang disebut
26
Sub-DAS Karajae dan Sub-DAS 03 yang disebut Sub-DAS Karajae, yang berpengaruh terhadap sumberdaya air permukaan daerah Kota Parepare. Luasan tiap Sub DAS tersebut dapat dilihat pada Tabel III.1, dan peta hasil delineasi terhadap DAS dan Sub DAS Kota Parepare dapat dilihat pada . Selain parameter luas DAS, hasil parameter fisik DAS juga ditentukan berdasarkan hasil analisis menggunakan GSSHA. Beberapa karakteristik fisik DAS lainnya selain luasan DAS, meliputi: panjang DAS, kemiringan DAS, dan rata-rata elevasi DAS, dimana hasil keluaran karakteristik fisik masing-masing DAS dapat dilihat pada Tabel III.1. Tabel III.1 Hasil Analisa Karakteristik Fisik pada Masing-Masing Lokasi DAS Parameter Luas Sub DAS (Km2) Kemiringan Sub DAS Panjang Sub DAS Diameter Sub DAS
Sub-DAS Jawi-jawi 45.329 0.103 13.664 48.858
Sub-DAS Karajae 64.936 0.180 15.062 77.719
Sub-DAS Lappa Angin 37.704 0.266 9.196 34.381
Selain karakteristik tersebut diatas, terdapat sebuah parameter yang diperlukan untuk melakukan perhitungan limpasan air permukaan, yaitu koefisien limpasan. Koefisien limpasan adalah sebuah koefisien yang merepresentasikan persentase air hujan yang menjadi run off, sehingga semakin besar koefisien limpasan maka semakin besar persentase air hujan yang menjadi run off. Perhitungan nilai koefisien limpasan mengacu kepada Schwab, Glenn O.,et all. Soil and Water Conservation Engineering, John Wiley & Son, New York, 1985. Berdasarkan tata guna lahan dan topografi akan diinterpretasi nilai koefisien limpasan untuk tiap daerah tangkapan. Interpretasi ini dilakukan dengan pembobotan luas tata guna lahan, dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel III.2.
27
28
Gambar III.4 Peta daerah tangkapan hujan (Daerah Aliran Sungai – DAS) Kota Parepare
Tabel III.2 Hasil Perhitungan Koefisien Limpasan Wilayah Kota Parepare SubDAS
SubDAS Jawijawi
SubDAS Karajae
SubDAS Lappa Angin
Luas km2
Lahan
Pertanian lahan kering campuran Pemukiman 45.30
Semak / belukar
Luas (Km2)
Lahan
Penggunaan Lahan (%)
2000
2011
2000
2011
Perub ahan Lahan (%)
14.03
36.36
30.98
80.26
49.28
0.63
0.67
1.39
1.49
0.09
30.55
2.37
67.45
5.24
-62.22
4.57
0.00
10.09
10.09
Savana
64.67
37.70
Sawah Hutan lahan kering sekunder Pemukiman Pertanian lahan kering Pertanian lahan kering campuran Savana
0.08
1.33
0.18
2.93
2.75
3.80
0.34
5.88
0.52
-5.36
0.66
0.88
1.03
1.36
0.33
5.08
0.00
-5.08
34.64
17.69
53.56
35.87
8.86
0.00
13.69
13.69
Sawah
0.82
3.91
1.27
6.05
4.78
Semak / belukar
44.50
15.08
68.81
23.32
-45.49
Tanah terbuka
0.16
0.25
0.00
-0.25
0.97
0.00
1.50
1.50
15.13
38.65
40.12
1.48
3.39
0.00
-3.39
7.29
14.51
19.35
4.84
5.06
0.00
13.41
13.41
1.12
0.00
2.98
2.98
9.10
38.52
24.15
-14.37
4.95
0.00
-4.95
Tubuh air Hutan lahan kering sekunder Pertanian lahan kering Pertanian lahan kering campuran Savana
3.29 11.44
14.57 1.28 5.47
Sawah Semak / belukar
14.52
Tanah terbuka
1.87
Koefisien Limpasan 2000
2011
0.196
0.370
0.168
0.308
0.130
0.151
Berdasarkan hasil perhitungan fungsi tata guna lahan pada tahun 2000 dan 2011, terjadi peningkatan nilai koefisien limpasan daerah tangkapan hujan Kota Parepare. Hal tersebut diakibatkan oleh perubahan luasan area yang berfungsi sebagai semak belukar menjadi pertanian lahan kering campuran.
29
Hidrogeologi Kedalaman muka airtanah merupakan salah satu parameter penting untuk menilai potensi airtanah dalam suatu wilayah. Kedalaman muka airtanah digunakan sebagai salah satu parameter dalam penilaian konservasi airtanah oleh pemerintah. Pada wilayah Kota Parepare data kedalaman muka airtanah didapatkan melalui pengukuran langsung di lapangan dan data sekunder. Posisi airtanah tidak tertekan (unconfined) di wilayah ini adalah berkisar 1-52 mbpt. Selain kedalaman muka airtanah, arah aliran muka airtanah juga mempengaruhi penilaian potensi airtanah. Arah aliran muka airtanah pada wilayah kajian ini dipengaruhi oleh kondisi topografi, tatanan geologi, dan konduktivitas hidraulik batuannya. Arah aliran muka airtanah Kota Parepare mengalir dari timur menuju barat yang bergerak sesuai dengan kondisi topografi yang merupakan daerah tinggian disebelah timur. Litologi penyusun sistem airtanah di Kota Parepare dapat dilihat pada Gambar III.3 dan dapat dilihat penampang permukaannya pada. Sistem airtanah Kota Parepare mempunyai dua lapisan akuifer yang terpisah, yaitu akuifer pertama disusun oleh lapisan aluvium dan lapisan akuifer kedua disusun oleh lapisan batupasir, dimana lapisan yang memisahkan kedua akifer tersebut merupakan lapisan akuitar dan akuifug yang memiliki sifat kedap air air tidak bias meluluskan air atau fluida. Lapisan akuitar tersebut disusun oleh batuan yang terdapat di Formasi Parepare, yaitu batuan breksi vulkanik dan ignimbrite (pumice), sedangkan lapisan akuifug disusun oleh lava dari Formasi Parepare. Berdasarkan hidrostratigrafi yang ada tersebut, maka sistem hidrogeologi Kota Parepare terdiri dari lapisan akuifer bebas (aluvium) dan lapisan akuifer tertekan (batupasir).
30
31
Gambar III.5 Peta Hidrogeologi Kota Parepare berdasarkan produktivitas akuifer
Berdasarkan produktivitasnya, akuifer Kota Parepare dibagi menjadilima wilayah potensi, yaitu akifer produktivitas tinggi, setempat produktif, produktivitas sedang, produktivitas kecil setempat berarti, dan daerah airtanah langka. Pada wilayah akifer dengan produktivitas tinggi dan akifer setempat produktif debit air dapat mencapai hingga 10 liter/detik dan 5 liter/detik. Dengan debit sebesar itu, potensi pemanfaatan airtanah dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan air bersih dalam sektor apapun. Namun disayangkan, luas area yang memiliki produktivitas tinggi sangat terbatas. Akuifer produktivitas sedang, prospek pengembangan airtanah bebas yang diambil melalui sumur galian atau sumur bor di daerah ini dapat dilakukan sebagai pemenuhan kebutuhan konsumsi kebutuhan air bersih, pertanian, dan industri secara terbatas. Pada wilayah akifer produktivitas kecil setempat, prospek pengembangan airtanah di daerah ini dapat dilakukan secara terbatas untuk kebutuhan air bersih masyarakat pedesaan karena kualitas dan jumlah produksi air sumur gali cukup memadai dengan debit berkisar 0.5 – 1 liter/detik. Pada wilayah akifer produktivitas langka, prospek pengembangan airtanah sulit dilakukan. Pengembangan potensi air pada wilayah ini hanya dapat dilakukan dengan memanfaatkan air permukaan.
32
Bab IV
Metode Penelitian
Data Pengumpulan data primer dilakukan melalui pengukuran lapangan wilayah studi. Pengukuran lapangan yang dilakukan berupa observasi dan pengukuran langsung di lapangan, untuk mendapatkan data aktual mengenai kondisi sumberdaya air permukaan dan airtanah. Pengukuran lapangan ini mencakup: •
Pengukuran sifat fisik-kimia untuk lokasi terpilih dan pengukuran muka airtanah.
•
Observasi lapangan, sebagai dasar verifikasi data sekunder yang didapatkan. Data Primer
Data primer hasil kegiatan lapangan tentunya tidak dapat dijadikan data utama dalam proses analisis yang akan dilakukan. Mengingat data primer merupakan observasi sesaat mengenai kondisi aktual di lapangan. Dalam penelitian ini juga menggunakan data sekunder sebagai dasar verifikasi terhadap data hasil lapangan yang didapatkan. Pengukuran Muka Airtanah Kota Parepare Kondisi muka airtanah, merupakan salah satu parameter penting untuk menilai potensi airtanah dalam suatu wilayah. Kondisi muka airtanah akan mendeskripsikan nilai head airtanah, serta pola aliran airtanah yang berada pada wilayah studi. Selain itu data hasil pengukuran muka airtanah akan digunakan sebagai input kondisi awal pemodelan airtanah, dan sebagai dasar proses kalibrasi hasil model.
33
34
Gambar IV.1 Peta Lokasi Survei Lapangan dan Pengambilan Data Primer Kota Parepare
Pengukuran muka airtanah di wilayah Kota Parepare (Gambar IV.1) dilakukan dengan mengukur kedalaman muka airtanah dari batas permukaan tanah. Pengukuran dilakukan pada beberapa sumur dangkal (sumur warga) yang tersebar di wilayah Kota Parepare. Data hasil pengukuran muka airtanahdi wilayah Kota Parepare dapat dilihat pada Tabel IV.1. Tabel IV.1 Data Hasil PengukuranMuka Airtanah Kota Parepare Tanggal 14-Mei-14 14-Mei-14 14-Mei-14 14-Mei-14 14-Mei-14 15-Mei-14 15-Mei-14 15-Mei-14 15-Mei-14 16-Mei-14 17-Mei-14 17-Mei-14 17-Mei-14 17-Mei-14 17-Mei-14 17-Mei-14 17-Mei-14
Kode / ID Pengukuran Sumur 02 Sumur 03 Sumur 21 Sumur 11 Sumur 10 Sumur 25 Sumur 26 Sumur 09 Sumur 12 Sumur 34 Sumur 24 Sumur 41 Sumur 38 Sumur 33 Sumur 32 Sumur 31 Sumur 40
Heightof Well(m) 0,76 0,74 1,58 0,69 1,2 0,73 0,75 0,83 0,37 0,67 0,74 0,71 0,78 0,88 0,69 0,72 0,89
Depthof Well (m) 5,96 9,65 2,55 2,65 2,57 11,9 13,77 15,77 3.73 2,71 16,06 3,95 10,83 6,87 5,19 3,3 3,52
DepthWater Level(m) 1,81 8,9 0,79 1,6 0,74 9,82 10,69 1,9 0,92 3 9,2 2,57 10,16 5,55 1,53 2,3 2,3
Pengamatan Mata Air Kota Parepare Pengamatan terhadap mata air dilakukan untuk mempelajari dan melengkapi data kondisi hidrogeologi, serta airtanah di wilayah Parepare. Berdasarkan pengamatan yang dilakukan, mata air yang muncul di wilayah Parepare merupakan mata air depresi. Mata air depresi terjadi akibat aliran airtanah yang muncul ke permukaan tanah secara alami, yang disebabkan oleh terpotongnya aliran airtanah akibat topografi setempat. Pengukuran terhadap debit mata air juga dilakukan pada lokasi mata air yang diamati. Hasil pengukuran debit mata air di dua lokasi pengamatan, menunjukkan nilai yang relatif kecil (Tabel IV.2). Hal ini sesuai dengan klasifikasi produktivitas
35
akuifer berdasarkan data hidrogeologi regional, dimana sebagian besar wilayah Kota Parepare masuk kedalam klasifikasi akuifer produktivitas kecil. Tabel IV.2 Data Pengamatan dan PengukuranMata Air di Wilayah Kota Parepare Kode / ID
Debit
Pengukuran
Pengukuran
17-Mei-14
Sungai Sarasae
±5 L/det
17-Mei-14
Mata Air 29
< 1 L/det
Tanggal
Dekripsi Pengamatan Mata air depresi, litologi hadir berupa breksi vulkanik dengan perselingan tuff Mata air depresi, litologi hadir berupa alluvial sungai
Pengukuran Kapasitas Resapan Tanah Kota Parepare Kegiatan pengambilan data infiltrasi bertujuan untuk mendapatkan kapasitas resapan air permukaan ke bawah tanah (infiltrasi). Lokasi pengukuran mencakup 3 titik lokasi yang tersebar di wilayah Kota Parepare, dimana pemilihan lokasi pengukuran dilakukan berdasarkan sebaran jenis tanah yang mendominasi wilayah Kota Parepare. Jenis tanah yang dipilih untuk diukur kapasitas resapannya, meliputi: Hunitropepts, Tropudalfs dan Eutropepts. Hunitropepts tersebar di wilayah Tenggara Kota Parepare, yaitu berada di Kecamatan Bacukiki sampai Kecamatan Bacukiki Barat. Tropudalfs tersebar di daerah tengah Kota Parepare, sedangkan Eutropepts tersebar di sebelah Utara Kota Parepare hingga sebelah Selatan Kabupaten Pinrang. Resume nilai kapasitas infiltrasi berdasarkan hasil pengukuran yang dilakuan di wilayah Kota Parepare ditunjukkan pada Tabel IV.3. Tabel IV.3 Resume Hasil Pengukuran Infiltrasi Kota Parepare Kapasitas Infiltrasi
Laju Infiltrasi
(cm/det)
(cm/det)
Hunitropepts
4,14788425
0,000137886
Parepare 2
Tropudalfs
5,548168159
0,000996808
Parepare 3
Eutropepts
5,131322168
0,000638706
Kode Pengukuran
Jenis Tanah
Parepare 1
36
Pengukuran Intrusi Airlaut Kota Parepare Pengukuran kualitas air di lakukan untuk melihat potensi sumber daya air secara kualitaspada lokasi sumber air pada perairan bebas (airtanah dan air permukaan). Penilaian kualitas air, meliputi parameter fisik dan parameter kimia. Paramater fisik air diukur langsung dilapangan adalah parameter Salinity (Salt). Hasil pengukuran parameter salinitas lapangan di wilayah Kota Parepare dapat dilihat pada Tabel IV.4 . Tabel IV.4 Hasil Pengukuran Parameter Salinitas Kota Parepare Salt
Tanggal
Kode / ID Pengukuran
14 Mei 2014
Sumur 02
0,03
14 Mei 2014
Sumur 03
0,01
14 Mei 2014
Sumur 21
0
14 Mei 2014
Sumur 11
0,04
14 Mei 2014
Sumur 10
0,06
15 Mei 2014
PA 05 SW
0,01
15 Mei 2014
PA 08 SW
0,01
15 Mei 2014
IPA 02 ITK
0,01
15 Mei 2014
Sumur 25
0,04
15 Mei 2014
Sumur 26
0,02
15 Mei 2014
Sumur 09
0,05
15 Mei 2014
Sumur 12
0,03
16 Mei 2014
PA 09 SW
0,01
16 Mei 2014
Sumur 34
0,02
16 Mei 2014
PA 04 SW
0,01
17 Mei 2014
Sumur 24
0,02
17 Mei 2014
Mata Air 27
0,01
17 Mei 2014
Sumur 41
0,02
17 Mei 2014
Sumur 38
0,02
17 Mei 2014
Sumur 33
0,03
17 Mei 2014
Sumur 32
0,02
17 Mei 2014
Sumur 31
0,03
17 Mei 2014
Sumur 40
0,03
17 Mei 2014
Mata Air 29
0,02
*Diukur dalam satuan % Saturation
37
% Salt
Data Sekunder Berdasarkan hasil kegiatan lapangan, beberapa verifikasi diperlukan terhadap data sekunder yang didapatkan, antara lain: 1) Berdasarkan peta penggunaan lahan dan foto citra satelit yang didapatkan dari Bappeda Kota Parepare, secara umum data pola penggunaan lahan memiliki kesesuaian dengan hasil pengamatan lapangan. Dimana persebaran daerah pemukiman berpusat pada wilayah pesisir pantai, meliputi Kecamatan Soreang; Bacukiki Barat; dan Ujung. Sedangkan pada bagian tengah menjauhi pesisir pantai, tata guna lahan didominasi oleh perkebunan dan pertanian. Sedangkan pada bagian Tenggara, tata guna lahan didominasi oleh kawasan hutan. 2) Berdasarkan studi literatur kondisi Hidrogeologi Kota Parepare didominasi oleh akuifer produktivitas kecil, dengan litologi akuifer berupa tufa lapilli dan breksi vulkanik dengan perselingan lava. Hasil ini sesuai dengan pengamatan lapangan yang dilakukan terhadap litologi yang tersingkap, serta hasil pengamatan terhadap mata air di Kota Parepare, dimana debit mata air hasil pengamatan menunjukkan nilai yang relatif kecil (<1 L/detik dan <5 L/detik). 3) Berdasarkan data hidrogeologi regional, tidak ada potensi intrusi air laut di wilayah Kota Parepare. Potensi intrusi air laut berada di pantai Sebelah Utara bagian luar Kota Parepare. Namun hasil wawancara yang dilakukan, menyebutkan terjadi indikasi intrusi air laut di pesisir pantai sebelah Utara Kota Parepare. Hal ini juga didukung oleh data hasil pengukuran sifat fisik airtanah, dimana pada sumur-sumur di pesisir pantai bagian Utara Kota Parepare menunjukkan nilai salinitas lebih dari 0,03% salt, yang mengartikan klasifikasi air termasuk air payau. 4) Selain masyarakat, pihak pengguna airtanah di Kota Parepare yang terbesar adalah PDAM Kota Parepare. Besar debit pemompaan yang tercatat digunakan oleh PDAM Kota Parepare sebesar 66,93 L/detik pada tahun 2007 dan menurun dari tahun 2008-2010 sebesar 63,93 L/detik yang telihat pada 5) 6) Tabel IV.5.
38
Tabel IV.5 Debit Produksi Airtanah dan Air PermukaanPDAM Kota Parepare Sumber Air Baku Airtanah
Debit Produksi dalam Tahun (Liter/detik) 2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
P-1D Harapan
7,4
5,82
-
-
-
-
8,2
8,32
8,57
P-1E Harapan
12,98
12,52
12,16
8,87
8,87
8,21
12,49
12,61
12,86
P-2E Soreang
9,52
-
-
-
-
-
-
-
-
P-2F Soreang
16,72
16,68
16,57
16,54
16,54
16,63
16,27
16,53
17,72
P-4B Takkalao
6,2
-
-
-
-
-
-
-
-
P-4C Takkalao
16,08
16,68
17,59
18,2
18,2
17,51
17,16
17,4
18,32
P-5B Wekke’e
14,11
12,37
15,31
15,32
15,32
16,58
15,44
14,84
14,45
Sumur Dangkal Labatu Jumlah
5
5
5
5
5
5
5
5
5
88,01
69,07
66,63
63,93
63,93
63,93
74,56
74,7
76,92
180
180
180
180
180
180
180
180
180
Sumber Air Baku Air Permukaan Intake Karajae
Sumber : PDAM Parepare Tahun 2012
Pengolahan Data Statistical Downscaling (Delta Method) Secara umum kondisi temperatur pada periode 2040-an mengalami peningkatan hingga 1,50 (representative concentration pathway, RCP2.6)-20 (RCP8.5). Peningkatan temperatur tertinggi tejadi pada skenario RCP 8.5 karena merupakan skenario emisi paling tinggi. Sedangkan pada skenario RCP2.5, RCP4.0, ataupun RCP6.0, tidak menunjukkan perbedaan peningkatan temperatur yang jelas. Pada periode 2010-2020 peningkatan temperatur tertinggi terjadi pada skenario emisi terendah (RCP 2.6). Sedangkan pada periode tahun 2040-an terlihat skenario RPC8.5 dan RCP4.5 menunjukkan adanya adanya kemiripan tren temperatur, begitu pula pada skenario RCP6.5 dan RCP2.0 (Gambar IV.2 .a). Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan emisi tidak langsung berimbas pada peningkatan temperatur di suatu tempat, khususnya wilayah yang mendapat pengaruh lokal yang cukup kuat seperti wilayah kajian yang sangat dipengaruhi oleh keberadaan Pegunungan Bawakareng (Putra, 2014).
39
Berbeda dengan hasil proyeksi temperatur yang menunjukkan adanya tren peningkatan temperatur, hasil proyeksi curah hujan menunjukkan tren naik pada periode tertentu dan pada periode yang lain mengalami penurunan atau sebaliknya (Gambar IV.2.b). Pada skenario RCP8.5 frekuensi dari naik dan turunnya tren curah hujan terjadi lebih tinggi dibandingkan skenario yang lain (garis warna merah pada II.c). Sehingga dapat disimpulkan bahwa peningkatan emisi pada kondisi proyeksi di wilayah kajian akan meningkatkan frekuensi kejadian ekstrem dari curah hujan.
a)
b)
c) Gambar IV.2 Keluaran model MIROC5 di wilayah kajian untuk empat RCP dan baseline (20thCentury): (a) temperatur rata-rata dan (b) curah hujan
40
(c) tren perubahan curah hujan. Data di-smooth dengan running mean 10 tahun. Perhitungan Parameter Perubahan Iklim Parameter perubahan iklim yang dijadikan input sebagai simulai skenario perubahan iklim dalam penelitian ini adalah parameter infiltrasi dan evaporatranspirasi. Perhitungan parameter ini dilakukan berdasarkan hasil keluaran parameter curah hujan dan temperatur yang sudah dijelaskan sebelumnya. Adapun proses perhitungan nilai infiltrasi menggunakan metode Kostiakov, sedangkan perhitungan nilai evaporasi menggunakan metode Penmann-Monteth. Metoda Kostiakov Intiltrasi merupakan suatu proses masuknya air ke dalam tanah dan mengisl sebagian pori-pori tanah. Kapasitas intiltrasi dapat diketahui besarnya dengan menggunakan persamaan infiltrasinya dan nantinya digunakan untuk menghitung besarnya ketersediaan airtanah. Persamaan infiltrasi Kostiakov yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh melalui persamaan: 𝑓 = 𝐾𝑡 𝑛
Persamaan - 16
dimana: f
= kapasitas infiltrasi (cm/menit)
t
= waktu (menit)
K, n
= tetapan Metoda Penmann-Monteith
Evapotranspirasi acuan (ETo) adalah besarnya evapotranspirasi dari tanaman. Nilai ETo dapat dihitung dari data meteorologi. Perlu diperhatikan, bahwa perkiraan ETo rata-rata untuk DAS lebih kompleks, karena ragam kondisi dalam suatu DAS dapat jauh berbeda. Bersumber dari Hambali (2007) bahwa untuk menganalisa evapotranspirasi acuan (ETo) standar adalah menggunakan rumus PenmanMonteith, yang pada tahun 1990 oleh Food Agriculrtural Organization (FAO)
41
dimodifikasi dan dikembangkan menjadi rumus FAO Penman-Monteith yang disajikan seperti pada persamaan 12 di bawah ini:
0.408ΔRn G ETo =
900 u2 es ea T 273
1 0.34u 2
Persamaan - 17 keterangan : ETo
=
Evapotranspirasi acuan(mm/hari),
Rn
=
Radiasi netto pada permukaan tanaman (MJ/m2/hari),
G
=
Kerapatan panas terus-menerus pada tanah (MJ/m2/hari),
T
=
Temperatur harian rata-rata pada ketinggian 2 m (oC),
u2
=
Kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m/s),
es
=
Tekanan uap jenuh (kPa),
ea
=
Tekanan uap aktual (kPa),
=
Kurva kemiringan tekanan uap (kPa/oC),
=
Konstanta psychrometric (kPa/oC).
Pemodelan Airtanah Pada pemodelan aliran airtanah dan transpor kontaminan, model membutuhkan properti akuifer untuk dapat mensimulasi proses hidrogeologi dan hidrogeokimia yang mempengaruhi aliran airtanah dan migrasi dari larutan kontaminan. Properti akuifer adalah hal utama yang mengontrol aliran air, kapasitas simpan, dan transport kontaminan. Nilai kuantitas dari properti akuifer adalah kunci penting terhadap kesuksesan kalibrasi suatu model. Pemodelan airtanah membutuhkan data input properti akuifer, diantaranya: 1) Konduktifitas hidrolik (K) atau transmisivitas (T) 2) Properti Storativitas (S) a. Porositas (n) b. Kapasitas lapang (spesific yield; Sy) c. Spesific Storage (Ss) 3) Properti Transport Kontaminan
42
a. Dipersivity b. Koefisien diffuse Input Nilai Properti Akuifer Konstan Input nilai properti akuifer konstan yang dimaksud disini adalah suatu pendekatan sederhana dimana nilai properti akuifer pada setiap masing-masing unit hidrostatigrafi memiliki nilai yang sama. Metode ini memerlukan pengembangan model konseptual, dimana setiap unit hidrostatigrafi dari model diberikan satu set seragam nilai properti. Perhatikan Gambar IV.4, gambar tersebut menjelaskan contoh penampang 2D dari setiap layer unit hidrostatigrafi yang memiliki warna yang sama, dimana warna yang sama menjelaskan nilai salah satu properti akuifer sama besarnya.
Gambar IV.3 Contoh Nilai Input Parameter Konduktivitas Hidraulik Konstan
43
Gambar IV.4 Input Nilai Properti Akuifer Konstan Pendekatan metode ini disarankan pada data yang sifatnya terbatas. Dimana jika kita hanya memiliki satu atau beberapa nilai uji untuk mewakili setiap lapisan hidrostatigrafi yang hadir, maka pendekatan ini dapat digunakan. Hampir semua buku teks sangat menyarankan untuk memulai model awal dengan input konstan terlebih dahulu, dan jika memungkinkan kemudian input properti akuifer model dapat dibuat lebih kompleks. Gambar IV.3 merupakan contoh penginputan konduktivitas hidraulik konstan. Nilai pada setiap layer dianggap sama dikarenakan ketersediaan data sangat terbatas. Dalam contoh kasus ini, litologi batuan ditiap layernya adalah sama, sehingga nilai konduktivitas hidraulik pada masing-masing layer juga memiliki nilai yang sama sesuai asumsi litologi yang membangunnya. Proyeksi Pertumbuhan Penduduk Pertumbuhan penduduk merupakan satu faktor penting dalam perencanaan kebutuhan air bersih. Dalam kajian ini, proyeksi jumlah penduduk digunakan sebagai dasar untuk menghitung tingkat kebutuhan air bersih pada masa mendatang. Perkiraan jumlah penduduk Kota Parepare dilakukan hingga tahun 2050 (38 tahun), sumber data penduduk yang tersedia adalah data tahun 2008-2012. Perkiraan jumlah penduduk dimasa mendatang dapat dilakukan dengan menggunakan metode yaitu Metode Geometrik.
44
1. Metode Geometrik Metode ini merupakan salah satu yang paling banyak digunakan dalam perhitungan pertumbuhan penduduk. Dengan menggunakan metode geometrik, maka perkembangan penduduk suatu daerah dapat dihitung dengan formula sebagai berikut: 𝑃𝑛 = 𝑃0 (1 + 𝑟 )𝑛 𝑟=
Persamaan - 18
∑𝑁 𝑖=1 𝑃𝑖− 𝑃(𝑖−1)
Persamaan - 19
𝑁
dengan : Pn
= jumlah penduduk pada tahun yang diproyeksikan (jiwa)
Po
= jumlah penduduk awal (jiwa)
r
= rata-rata angka pertumbuhan penduduk tiap tahun (%)
n
= jangka waktu (tahun)
N
= jumlah data diketahui
Nilai Salinitas Airtanah di Daerah Studi Berdasaran kegiatan lapangan yang telah dilakukan pada Bulan Mei - Juni 2014 di Kota Parepare, maka bersamaan dengan kegiatan tersebut dilakukan pengukuran salinitas langsung pada sumur warga dan sumur dalam PDAM. Nilai salinitas digunakan sebagai indikator kerawanan intrusi air laut pada airtanah. Tabel IV.6 Klasifikasi Jenis Air Berdasarkan Nilai Salinitas (Pawlowicz, 2013) Jenis Air
Salinitas (%)
Air Tawar
< 0,05
Air Payau
0,05 - 3
Air Laut
3-5
Brine
>5
Nilai hasil pengukuran secara umum masih menunjukkan bahwa nilai salinitas masih dalam kelas air tawar (salinitas < 0,05%), namun terdapat dua lokasi pengukuran yang mempunyai nilai salinitas di atas 0,05%, yaitu sumur warga di Kecamatan Soreang (Gambar IV.5).Hal tersebut menandakan bahwa pada daerah
45
tersebut sudah terjadi pencampuran antara air tawar dengan air laut. Kecamatan yang rentan mengalami intrusi air laut adalah Kecamatan Soreang dan Ujung.
46
Gambar IV.5 Sebaran Salinitas Kota Parepare Gambar IV.5 Sebaran Salinitas Kota Parepare
47
Bab V
Hasil dan Pembahasan
Proyeksi Perubahan Iklim Proyeksi perubahan iklim dalam penelitian ini bertujuan sebagai dasar acuan data yang akan digunakan untuk memproyeksi kondisi airtanah untuk setiap scenario sampai tahun 2050 pada pembahasan proyeksi potensi airtanah. Karakteristik Temperatur pada Periode Proyeksi Berdasarkan rata-rata klimatologis, temperatur rata-rata, tidak terlihat adanya perbedaan pola annual (tahunan) temperatur antara periode baseline dan proyeksi yang signifikan secara spasial (Gambar V.1). Hal ini dikarenakan temperatur di wilayah kajian dikontrol oleh radiasi matahari yang diterima, kondisi topografi, danemisi. Faktor radiasi dan topografi ini tidak menunjukkan perbedaan yang cukup signifikan. Pola annual temperatur mengikuti pola pergerakan semu matahari, dan temperatur maksimal terjadi pada saat matahari tepat diatas wilayah kajian, yaitu pada bulan Mei dan Oktober. Perbedaan terbesar temperatur (skenario RCP8.5) antara periode baseline dan periode proyeksi berkisar antara 0.80C (pada periode 2020-an, garis biru Gambar V.1) dan 1.30C (pada periode 2040an garis merah Gambar V.1).
(a)
48
(b)
(c)
49
(d) Gambar V.1 Rata-rata klimatologis variabel Te di periode current climate (Wordclim, ~1950-2000) dan dua periode future climate (2020-an dan 2040-an) untuk skenario (a) RCP 2.0, (b) RCP 4.5, (c) RCP 6.0 dan (d) RCP 8.5 pada wilayah Parepare Jika perubahan rata-rata klimatologis temperatur berdasarkan masing-masing skenario, menunjukkan bahwa besarnya emisi yang terjadi sangat mempengaruhi perubahan temperatur di periode proyeksi (Gambar V.1). Pada skenario RCP2.6 perbedaan antara temperatur pada periode 2020-an dan 2040-an relatif lebih kecil dibandingkan dengan skenario yang lainnya. Namun yang menarik adalah adanya perbedaan yang cukup signifikan antara skenario RCP4.5 dan RCP6.0. Perbedaan tersebut saat ini tidak dapat dianalisa penyebabkan, karena keterbatasan data model yang dimiliki. Perbedaan kenaikan temperatur antar skenario emisi dapat dianalisa dengan melihat distribusi dari temperatur rata-rata untuk masing-masing periode. Kenaikan ratarata temperatur Cumulative Distribution Function atau CDF=0.5 pada masingmsing skenario RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, dan RCP8.5 adalah sebesar 0,750C/100 tahun, 2,250C/100 tahun, 10C/100 tahun, dan 30C/100.
50
(a)
(b)
51
(c)
(d) Gambar V.2 Probabilitas kumulatif variabel Te (Temperatur rata rata) antara periode 2020-an dan 2040-an di wilayah Parepare untuk masing-
52
masing skenario skenario (a) RCP 2.0, (b) RCP 4.5, (c) RCP 6.0 dan (d) RCP 8.5.
(a)
(b)
53
Gambar V.3 Rata-rata klimatologis variabel Te di periode Current Climate (Wordclim, ~1950-2000) dan dua periode Future Climate (2020-an dan 2050-an) untuk skenario (a) RCP2.6 dan (b) RCP 8.5. Rata – Rata Suhu Udara Bulanan Kota Parepare
Gambar V.4 Perubahan Suhu Udara Bulanan Kota Parepare Gambar V.2 dan Gambar V.3 menunjukkan pola tahunan dari temperatur rata-rata di wilayah kajian. Terlihat bahwa temperatur rata-rata di kedua periode future climate meningkat dibandingkan rata-rata temperatur di periode current climate. Kenaikan
temperatur
lebih
besar
terjadi
di
skenario
RCP8.5
yang
merepresentasikan konsentrasi gas-gas rumah kaca yang lebih tinggi dibanding skenario lainnya. Kenaikan temperatur di periode 2020-an berkisar antara 0.7oC (RCP2.6) hingga 0.9oC (RCP8.5). Sementara di periode 2040-an berkisar antara 0.9oC (RCP2.6) hingga 1.2oC (RCP8.5). Dampak perubahan iklim terhadap suhu udara Kota Parepare (Gambar V.4) menunjukkan hasil yang cukup siginifikan, yaitu peningkatan sekitar 0,69 oC. Peningkatan suhu udara merupakan salah satu faktor peningkatan evapotranpirasi. Karakteristik Curah Hujan pada periode proyeksi Sebagaimana hasil proyeksi pada variabel temperatur (Te), hasil proyeksi pada variabel curah hujan (Pr) pun tidak menunjukkan perbedaan respon curah hujan terhadap skenario emisi secara spasial, seperti pada Gambar V.5, adanya kemiripan
54
pola anomali curah hujan (warna biru dan merah). Perbedaan anomali curah hujan pada wilayah tersebut hanya terjadi pada magnitud dari curah hujannya dimana pada tiap RCP menghasilkan pola yang serupa.
(a)
(b)
55
(c)
(d) Gambar V.5 Rata-rata klimatologis variabel Pr (Curah Hujan), garis hitam dan Anomalinya pada periode 2020-an (warna biru) dan 2040-an (warna merah) untuk skenario (a) RCP 2.6, (b) RCP 4.5,(c) RCP 6.0 dan (d) RCP 8.5
56
Namun jika dilihat perbedaan distribusi curah hujan antara periode baseline dan periode proyeksi dengan menggunakan CDF (Gambar V.6) menunjukkan bahwa perubahan distribusi curah hujan diwilayah pesisir relative kecil, semakin kecil perbedaan antara distribusi hujan pada periode baseline (garis hitam) dan periode proyeksi (garis merah dan hitam) menunjukkan semakin kecil nilai perubahannya. Perubahan curah hujan terbesar terjadi pada kondisi ekstrem, baik kondisi ekstrem basah maupun kondisi ekstrem kering. Sedangkan pada kondisi normalnya (ratarata/CDF=0.5) pada umumnya mengalami kenaikan jumlah curah hujan dengan nilai kenaikan yang berbeda-beda dengan curah hujan yang terjadi pada wilayah Parepare sebesar 12 mm/bulan.
(a)
57
(b)
(c)
58
(d) Gambar V.6 Probabilitas kumulatif variabel Pr (curah hujan rata rata) antara periode baseline (hitam), 2020-an (biru), dan 2040-an (merah) untuk skenario (a) RCP 2.6, (b) RCP 4.5,(c) RCP 6.0 dan (d) RCP 8.5 Seperti
yang dijelaskan sebelumnya, bahwa perbedaan skenario emisi
mempengaruhi frekuensi kejadian ekstrem dari curah hujan jika dianalisa secara time series (Gambar V.6.Gambar IV.2 a). Jika dilihat rata-ratanya, peningkatan tersebut tidak tersebar secara merata di setiap bulannya untuk masing-masing skenario. Sebagai contoh untuk wilayah Pare pare (Gambar V.7), pada skenario RCP2.0 dan RCP8.5 adanya perbedaan anomali temperatur untuk periode 2020-an dan periode 2040-an. Sedangkan untuk RCP4.5 dan RCP6.0 cenderung menghasilkan pola anomali yang sama.
59
(a)
(b)
60
(c)
(d) Gambar V.7 Anomali presipitasi wilayah Parepare pada skenario emisi a)RCP2.6, b) RCP4.5, c) RCP6.0, dan d) RCP85
61
Tidak seperti temperatur yang menunjukkan perubahan yang jelas di masa mendatang, variabel curah hujan menunjukkan pola kenaikan yang tidak teratur (Gambar V.8 dan Gambar V.9). Pola curah hujan di wilayah kajian pada dasarnya menunjukkan pola anual, dimana puncak curah hujan terjadi sekali dalam setahun. Secara umum, kedua periode future tersebut terjadi peningkatan jumlah curah hujan di puncak-puncak musim hujan namun sebaliknya terjadi penurunan jumlah curah hujan di musim kering.
(a)
(b) Gambar V.8 Rata-rata klimatologis variabel Pr di periode Current Climate (garis warna hitam) dan anomali curah hujan di dua periode future climate (barchart) untuk skenario (a) RCP2.6 dan (b) RCP 8.5. Anomali dihitung terhadap current climate.
62
(a)
(b) Gambar V.9 Probabilitas Kumulatif Variabel (A) Tedan (B) Pr dari Model IPSLCM5A Periode Baseline (20thC) dan future untuk Skenario RCP 8 Gambar V.9 menunjukkan perubahan distribusi atau probabilitas kumulatif dari temperatur rata-rata dan curah hujan di wilayah kajian. Hasil proyeksi curah hujan
63
menunjukkan terjadi peningkatan curah hujan ekstrem basah (> 90%) yaitu sebesar 30 mm pada periode 2010-2030 dan 50 mm pada periode 2030-2050. Sedangkan curah hujan dengan probabilitas dibawah 50% cenderung tetap (mengalami peningkatan yang kecil). Lain halnya dengan temperatur, hampir seluruh probabilitas kumulatif mengalami peningkatan yang sama.
Rata – Rata Curah Hujan Bulanan Kota Parepare
Gambar V.10 Perubahan Curah Hujan Bulanan Kota Parepare Kejadian kekeringan esktrim didasarkan pada rendahnya curah hujan yang berpotensi menyebabkan kekeringan. Pada bulan-bulan di musim kemarau, Kota Parepare dapat mengalami 4 bulan berturut-turut dengan intensitas curah hujan yang sangat rendah hingga mencapai kurang dari 20 mm/bulan di bulan-bulan kering. Digunakan metode Isohyet untuk menggambarkan daerah yang mengalami penurunan intensitas curah hujan dan berpotensi mengalami kekeringan. Dari hasil proyeksi perubahan curah hujan sampai tahun 2050, nilai curah hujan Kota Parepare termasuk kategori rendah dan hal tersebut dapat terlihat pada Gambar V.11 dimana terjadi peningkatan intesitas curah hujan dari tahun 2014 sampai 2025 kemudian kembali menurun pada tahun 2035 sampai tahun 2050. Selain intensitas yang menurun cukup signifikan, cakupan wilayah yang berpotensi kekeringan semakin besar.
64
Gambar V.11 Proyeksi Perubahan Curah Hujan Kota Parepare
65
Proyeksi Potensi Airtanah Potensi sumberdaya airtanah didapatkan dengan metode simulasi numerik. Simulasi numerik bekerja dengan menerjemahkan kondisi di alam dengan angkaangka yang merepresentasikan kondisi tersebut. Adapun kondisi alam yang mengalami perubahan dalam hal ini adalah kondisi iklim berupa jumlah infiltrasi dan evapotranspirasi. Simulasi dilakukan dalam rentang tahun 2014 - 2050. Kota Parepare terdiri dari daerah pantai dan perbukitan, hal ini membuat kedalaman muka airtanah di Kota Parepare tidak sama pada masing-masing lokasi, dimana pada daerah pantai kedalaman muka airtanah cenderung lebih dangkal dibandingkan dengan kedalaman muka airtanah pada daerah perbukitan. Berdasarkan data sebaran pengamatan sumur menunjukkan adanya akuifer bebas yang tersebar di seluruh wilayah Kota Parepare pada tahun 2014 memiliki variasi elevasi muka airtanah pada 4 mdpl hingga 56 mdpl (Gambar V.12). Kedalaman muka airtanah pada daerah pantai berada dalam rata-rata 8 meter di bawah permukaan tanah, sedangkan untuk daerah perbukitan 200 - 320 meter di bawah permukaan tanah, dengan arah aliran akuifer bebas di Kota Parepare cenderung mengikuti arah kemiringan topografi, yaitu mengarah ke arah Barat menuju laut.
66
67
Gambar V.12 Kontur Muka Air Tanah dan Pola Aliran Kota Parepare
Proyeksi Potensi Airtanah Tanpa Perubahan Iklim Gambar V.13 merupakan peta penurunan MAT hasil simulasi tanpa perubahan iklim. Hasil dari simulasi tanpa perubahan iklim menunjukkan terjadi penurunan muka airtanah pada beberapa daerah, bahkan di daerah perbukitan di Kecamatan Bacukiki Barat dan daerah sekitar hulu Sungai Karajae penurunan muka airtanah diprediksi terjadi hingga 14 meter dibawah kondisi muka airtanah awal. Kondisi ini merupakan kondisi yang terjadi pada Tahun 2050. Proyeksi Potensi Airtanah Terhadap Perubahan Iklim Simulasi proyeksi potensi airtanah pada skenario perubahan iklim didasarkan pada data proyeksi perubahan nilai infiltrasi dan evapotranspirasi yang dihitung untuk periode 2014 – 2050. Perhitungan nilai infiltasi dilakukan dengan menggunakan metode kostiakov sedangkan perhitungan evapotranspirasi penman-monteith. Hasil perhitungan tersebut dijadikan sebagai nilai input perubahan nilai parameter skenario perubahan iklim. Kedua hasil perhitungan tersebut dapat dilihat pada dibawah Tabel V.1.
68
Gambar V.13 Penurunan muka airtanah Kota Parepare Tahun 2050 hasil simulasi tanpa perubahan iklim Gambar V.13 Penurunan muka airtanah Kota Parepare Tahun 2050 hasil simulasi tanpa perubahan iklim
69
Tabel V.1 Data hasil perhitungan perubahan nilai infiltrasi dan evapotranspirasi pada tiap sub-DAS Parepare untuk tahun 2014, 2025, 2035 dan 2050 Tahun 2014 2025 2035 2050 Tahun 2014 2025 2035 2050 Tahun 2014 2025 2035 2050
Infiltrasi (mm) 469.52 631.61 513.82 771.75 Infiltrasi (mm) 498.68 680.78 553.80 838.14 Infiltrasi (mm) 558.18 809.20 655.49 1004.09
Sub DAS Jawi-Jawi % perub Inf EA (mm) 1583.52 34.52 1530.72 9.44 1535.64 64.37 1575.62 Sub DAS Karajae % perub Inf EA (mm) 1608.59 36.52 1564.90 11.05 1570.62 68.07 1608.88 Sub DAS Lappa Angin % perub Inf EA (mm) 1673.79 44.97 1653.76 17.43 1661.56 79.89 1695.37
%perub EA -3.33 -3.02 -0.50 %perub EA -2.72 -2.36 0.02 %perub EA -1.20 -0.73 1.29
Gambar V.14 merupakan peta penurunan MAT hasil simulasi dampak dari perubahan iklim. Hasil dari simulasi perubahan iklim menunjukkan terjadi penurunan muka airtanah pada beberapa daerah. Luasan wilayah yang mengalami penurunan muka airtanah dengan kelas kecil, sekitar 1 – 7 meter meluas hampir mencakupi seluruh wilayah Kota Parepare. Bahkan di daerah perbukitan bagian Timur Laut Kota Parepare dan daerah sekitar hulu Sungai Karajae penurunan muka airtanah diprediksi terjadi hingga 14 meter dibawah kondisi muka airtanah awal. Kondisi ini merupakan kondisi yang terjadi pada Tahun 2050.
70
Gambar V.14 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Iklim Gambar V.14 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Iklim
71
Proyeksi Potensi Airtanah Terhadap Perubahan Tataguna Lahan Selain parameter luas DAS, beberapa karakteristik fisik DAS lainnya selain luasan DAS, meliputi: panjang DAS, kemiringan DAS, dan rata-rata elevasi DAS, dimana hasil keluaran karakteristik fisik masing-masing DAS dapat dilihat pada Tabel II.1. Tabel V.2 Hasil analisa karakteristik fisik pada masing-masing lokasi DAS Parameter Luas Sub DAS (Km2) Kemiringan Sub DAS Panjang Sub DAS Keliling Sub DAS
Sub-DAS Jawi-jawi 45.329 0.103 13.664 48.858
Sub-DAS Karajae 64.936 0.180 15.062 77.719
Sub-DAS Lappa Angin 37.704 0.266 9.196 34.381
Selain karakteristik tersebut diatas, terdapat sebuah parameter yang diperlukan untuk melakukan perhitungan limpasan air permukaan, yaitu koefisien limpasan. Koefisien limpasan adalah sebuah koefisien yang merepresentasikan persentase air hujan yang menjadi run off, sehingga semakin besar koefisien limpasan maka semakin besar persentase air hujan yang menjadi run off. Perhitungan nilai koefisien limpasan mengacu kepada John Wiley & Son, Soil and Water Conservation Engineering, , New York, 1985. Berdasarkan tata guna lahan dan topografi akan diinterpretasi nilai koefisien limpasan untuk tiap daerah tangkapan. Interpretasi ini dilakukan dengan pembobotan luas tata guna lahan, dan hasilnya dapat dilihat pada Gambar V.15. Berdasarkan hasil perhitungan fungsi tata guna lahan pada tahun 2000 dan 2011, terjadi peningkatan nilai koefisien limpasan daerah tangkapan hujan Kota Parepare. Hal tersebut diakibatkan oleh perubahan luasan area yang berfungsi sebagai semak belukar menjadi pertanian lahan kering campuran. Gambar V.15 erupakan peta penurunan MAT hasil simulasi perubahan tata guna lahan.Hasil dari simulasi perubahan tata guna lahan menunjukkan terjadi penurunan muka airtanah pada sepanjang daerah pesisir sebelah Barat Kota Parepare dan sebagian wilayah Timur. Penurunan muka airtanah diprediksi terjadi hingga 14 meter dibawah kondisi muka airtanah awal. Kondisi ini merupakan kondisi yang terjadi pada Tahun 2050. Hasil simulasi ini menggunakan asumsi sebaran
72
pertumbuhan penduduk berdasarkan peta perubahan tataguna lahan tahun 2006 dan 2011. Tabel V.3 Hasil Perhitungan Koefisien Limpasan Wilayah Kota Parepare SubDAS
SubDAS Jawijawi
SubDAS Karajae
Luas km2
45.30
64.67
Lahan Pertanian lahan kering campuran Pemukiman Semak / belukar Savana Sawah Hutan lahan kering sekunder Pemukiman Pertanian lahan kering Pertanian lahan kering campuran Savana Sawah Semak / belukar Tanah terbuka
SubDAS Lappa Angin
37.70
Tubuh air Hutan lahan kering sekunder Pertanian lahan kering Pertanian lahan kering campuran Savana Sawah Semak / belukar Tanah terbuka
Penggunaan Lahan (%)
Perubahan Lahan
2000
2011
(%)
30.98
80.26
49.28
1.39
1.49
0.09
67.45
5.24
-62.22
0.00
10.09
10.09
0.18
2.93
2.75
5.88
0.52
-5.36
1.03
1.36
0.33
5.08
0.00
-5.08
17.69
53.56
35.87
0.00
13.69
13.69
1.27
6.05
4.78
68.81
23.32
-45.49
0.25
0.00
-0.25
0.00
1.50
1.50
38.65
40.12
1.48
3.39
0.00
-3.39
14.51
19.35
4.84
0.00
13.41
13.41
0.00
2.98
2.98
38.52
24.15
-14.37
4.95
0.00
-4.95
73
Koefisien Limpasan 2000
2011
0.196
0.370
0.168
0.308
0.130
0.151
Gambar V.15 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Tataguna Lahan Gambar V.15 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Tataguna Lahan
74
Proyeksi Potensi Airtanah Terhadap Pemompaan Penduduk Kota Parepare yang semakin meningkat akan berdampak pada kebutuhan terhadap sarana dan prasarana perkotaan. Meningkatnya kebutuhan air bersih mendorong manusia untuk berusaha menyediakan air bersih terutama melalui pemompaan airtanah oleh masyarakat. Pertumbuhan penduduk merupakan satu faktor penting dalam mensimulasikan skenario pemompaan airtanah. Dalam kajian ini, proyeksi jumlah penduduk digunakan sebagai dasar untuk menghitung tingkat kebutuhan air pada masa mendatang. Perkiraan jumlah penduduk Kota Parepare dilakukan hingga tahun 2050, sumber data penduduk yang tersedia adalah data tahun 2008-2012. Perkiraan jumlah penduduk dimasa mendatang dapat dilakukan dengan menggunakan dua metode yaitu Metode Geometrik. Proyeksi kebutuhan air bersih non domestik dibandingkan dengan pertambahan penduduk dalam 37 tahun ke depan di Kota Parepare didasarkan pada kriteria PU (2006) serta data BPS Kota Parepare. Proyeksi kebutuhan air untuk sektor nondomestik di Kota Parepare, dimana pada tahun 2050 ke depan kebutuhan air nondomestik akan meningkat menjadi 365,1 L/detik. Yaitu sekitar 42% dari kebutuhan domestik Kota Parepare. Hasil proyeksi penduduk merupakan dasar dalam menganalisa kebutuhan air antara SR dan HU. Mengacu kepada kriteria yang telah ditetapkan oleh PU (2006), untuk wilayah kota sedang memiliki perbandingan antara sambungan rumah tangga (SR) dan hidran umum (HU) adalah 80 : 20, dan rata-rata konsumsi sambungan SR adalah 150 L/orang/hari dan konsumsi sambungan hidran umum adalah 37,5 L/orang/hari (PDAM Parepare, 2013). Berdasarkan data-data ini, diperoleh hasil proyeksi kebutuhan air domestic di Kota Parepare untuk tahun 2050 sebesar 878 L/detik, sedangkan kebutuhan HU pada tahun 2050 sebesar 55 L/detik, seperti dilihat pada Gambar V.16.
75
Kebutuhan air secara penggunaan domestik dan non domestik akan dipenuhi dari sumber air baku yang ada di Kota Parepare berasal dari sumber air baku termanfaatkan saat ini maupun rencana existing yang akan dikembangkan oleh PDAM Kota Parepare, yang selanjutnya disebut sebagai kebutuhan total air. Hasil proyeksi kebutuhan air penduduk inilah yang menjadi asumsi jumlah debit yang akan digunakan dalam skenario potensi airtanah terhadap pemompaan. Pemenuhan kebutuhan air bersih penduduk Kota Parepare disokong oleh produksi air bersih PDAM yang 76% berasal dari airtanah. Skenario ini menunjukkan dampak terhadap potensi sumberdaya airtanah Kota Parepare menurun. Potensi sumberdaya airtanah menurun drastis dari 10 - 6 liter/detik/km2 menjadi 4 liter/detik/km2. Angka tersebut merupakan angka optimum pemompaan airtanah yang dapat diambil dalam luas area sebesar 1 Km2. Penurunan muka airtanah yang terjadi pada tahun 2050 akan mencapai 27 meter di bawah muka airtanah awal (2014). Penurunan muka airtanah ini cenderung terjadi pada daerah yang merupakan daerah padat penduduk dimana juga terdapat fasilitas umum seperti sumur dalam PDAM. Proyeksi Potensi Airtanah Terhadap Perubahan Iklim, Perubahan Tataguna Lahan, dan Pemompaan Simulasi dilakukan dalam rentang tahun 2014 - 2050. Gambar V.17 merupakan peta penurunan MAT hasil simulasi perubahan iklim, perubahan tataguna lahan, dan pemompaan yang terjadi di Kota Parepare Tahun 2050. Hasil dari simulasi pada tahap ini menunjukkan secara umum muka airtanah pada Kota Parepare akan turun sebesar 1 - 7 meter dari muka airtanah awal (Tahun 2014) yang merata hampir diseluruh Kota Parepare. Sedangkan mata air yang ada di Kota Parepare berada pada wilayah yang mengalami penurunan 1 hingga 14 -27 meter dari muka airtanah awal. Dengan asumsi eksploitasi penggunaan mata air dan adanya pemompaan yang terjadi di wilayah sekitar mata air. Kondisi ini merupakan kondisi pada Tahun 2050.
76
Dari hasil semua skenario, proyeksi penurunan muka airtanah terbesar terjadi dikarenakan faktor pemompaan, tetapi skenario perubahan iklim menunjukkan sebaran perubahan muka airtanah dengan luasan yang paling besar meski nilai penurunan muka airtanah tertinggi hanya mencapai 7 meter dari kondisi muka airtanah awal pada Tahun 2014. Pengaruh fungsi tataguna lahan juga menunjukkan perubahan yang cukup signifikan dengan angka penurunan mencapai 14 meter dari kondisi awal Tahun 2014. Fungsi tataguna lahan yang berubah dan terfokus di sekitar pesisir pantai barat Kota Parepare dikhawatirkan dapat memicu terjadinya intrusi airlaut. Proyeksi Potensi Airtanah terhadap Intrusi Air Laut Berdasarkan Skenario Perubahan Iklim, Perubahan Tataguna Lahan, dan Pemompaan Kenaikan muka air laut untuk wilayah Sulawesi Selatan berkisar 0.3 cm/tahun akibat perubahan iklim (Radjawane, 2014). Dapat disimpulkan bahwa kenaikan muka air laut sampai tahun 2050 hanya sebesar 10.5 cm. Intrusi air laut tidak akan meluas jika hanya terjadi akibat perubahan iklim. Namun dalam penelitian ini , terdapat
simulasi skenario
perubahan tataguna lahan dan pemompaan yang
menyebabkan penurunan muka airtanah sebesar 27 meter. Pada skenario proyeksi intrusi yang mungkin terjadi pada Tahun 2050 dapat dilihat pada Gambar V.18 dibawah ini. Daerah yang mengalami intusi air laut adalah Kecamatan Soreang yang berada pada pesisir Barat Laut Kota Parepare. Pengaruh intrusi air laut pada kawasan tersebut mencapai 1325 meter dari garis pantai. Intrusi airtanah yang mungkin terjadi berada diwilayah pemukiman padat penduduk. Hal ini perlu menjadi perhatian. Jumlah pemompaan airtanah sebaiknya dikurangi kualitas airtanah tidak terganggu.
77
Gambar V.16 Penurunan Muka Air Tanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Pemompaan Gambar V.16 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Pemompaan
78
Gambar V.17 Penurunan Muka Air Tanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Iklim, Perubahan Tataguna Lahan, dan Pemompaan Gambar V.17 Penurunan Muka Airtanah Kota Parepare Tahun 2050 Hasil Simulasi Perubahan Iklim, Perubahan Tataguna Lahan, dan Pemompaan
79
Gambar V.18 Pengaruh intrusi airlaut terhadap muka airtanah Gambar V.18 Pengaruh intrusi airlaut terhadap muka airtanah
80
Bab VI
Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan Dari semua scenario, menghasilkan: 1. Skenario perubahan iklim menunjukkan sebaran perubahan muka airtanah dengan luasan yang paling besar meski nilai penurunan muka airtanah tertinggi hanya mencapai 7 meter dari kondisi muka airtanah awal pada Tahun 2014. 2. Pengaruh perubahan tataguna lahan juga menunjukkan perubahan yang cukup signifikan dengan angka penurunan mencapai 14 meter dari kondisi awal Tahun 2014. 3. Proyeksi penurunan muka airtanah terbesar terjadi dikarenakan faktor pemompaan mencapai 27 meter lebih rendah dibandingkan kondisi tahun 2014. Pengambilan airtanah yang terfokus di sekitar pesisir pantai barat Kota Parepare dikhawatirkan dapat memicu terjadinya intrusi airlaut. 4. Pada skenario proyeksi intrusi yang mungkin terjadi pada Tahun 2050, daerah yang mengalami intusi air laut adalah Kecamatan Soreang yang berada pada pesisir Barat Laut Kota Parepare. Pengaruh intrusi air laut pada kawasan tersebut mencapai 1325 meter dari garis pantai. Intrusi airtanah yang mungkin terjadi berada diwilayah pemukiman padat penduduk. Hal ini perlu menjadi perhatian. Jumlah pemompaan airtanah sebaiknya dikurangi kualitas airtanah tidak terganggu. Saran Karena terbatasnya potensi airtanah Kota Parepare, maka potensi penurunan kuantitas airtanah akibat perubahan iklim, tatagunalahan, dan pengambilan airtanah meningkat. Pengambilan airtanah harus segera dibatasi jumlahnya untuk mencegah terjadinya kerusakan lebih lanjut dan intrusi air laut. Lebih lanjut, untuk mengantisipasi laju penurunan airtanah akibat perubahan iklim, tataguna lahan, dan pengambilan airtanah, perlu segera dibuat daerah resapan buatan pada tiap hulu DAS yang berapa di Kabupaten Enrekang dan Kabuaten Sidrap.
81
DAFTAR PUSTAKA Aldrian, E., & Susanto, R. D. (2003). Identification of three dominant rainfall regions within indonesia and their relationship to sea surface temperature. International journal of climatology. Anderson, M. P., & Woessner, W. W. (1992). Applied Groundwater Modeling. Simulation of Flow and Advective Transport. San Diego: Academic Press. Azpurua, A., & K. D. Ramos. (2010). A omparison of Spatial Interpolation Methods For Estimation of Average Electromagnetic Field Magnitude. Progress In Electromagnetics Research M, Vol. 14, 135-145. Barthel, R., Jagelke. J., Götzinger, J, Gaiser, T, & 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. CalEPA. (2003). Dipetik 2015, dari California Environmental Protection Agency: http://www.calepa.ca.gov/ Fowler, H. J., & Tebaldi,C. (2007). Linking climate change modelling to impacts studies: recent advances in downscaling techniques for hydrological. Int. J. Climatol. Hambali, R. (2007). Materi Kuliah Hidrologi Lanjut. Jogjakarta: Sekolah Pascasarjana Jurusan Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada. Henirwati, & Kadir, S. (2009). Potensi Iklim, Sumber Daya Lahan dan Pola Tanam di Sulawesi Selatan. Prosiding Seminar Nasional. Serelia. Hijmans, R., S.E. Cameron, J.L. Parra, P.G. Jones, & A. Jarvis. (2005). Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology. Irfan, U., & Budiman. (2012). Prosiding Hasil Penelitian FT-UH. Hasanuddin University. Kusrini, & dkk. (2009). Perbandingan Metode Nearest Neighbor dan Algoritma C4.5 Untuk Menganalisis Kemungkinan Pengunduran Diri Calon
82
Mahasiswa di STMIK AMIKOM Yogyakarta. Yogyakarta: STMIK AMIKOM. Merwade, V., Maidment, D.R., & Goff,J.A. (2006). Anisotropic Considertations While
Interpolating
River
Channel
Bathymetry.
Journal
Of
Hydrogeology,331:731-741. Pawlowicz, R. (2013). Key Physical Variables in the Ocean: Temperature, Salinity, and Density. Nature Education Knowledge 4 (4): 13. Philip, G. M., & Watson, D. F. (1982). A precise method for determining contoured surfaces. Australian Petroleum Exploration Association Journal, 22, 205212. Purnama.S. (2000). Bahan Ajar Geohidrologi. Yogyakarta: Fakultas Geografi, UGM. Putra, M. D. (2014). Analisis Siklus Hujan Tahunan di Sulawesi Selatan. Bandung: Perpustakaan Digital ITB. Radjanawe, I. M., Sofyan, I., Hadi, S., Riawan, E., & Reyno, R. (2014). Development of Coastal Vulnerability Zonation to Anticipate The Impact of Sea Level Rise in Indonesian Seas. Bandung: LPPM, ITB. Schwab, Glenn, O., & et all. (1985). Soil and Water Conservation Engineering . New York: John Wiley & Son. Siew, J., Tangang, F., & Juneng, L. (2013). Evaluation of CMIP5 Couplet Atmosphere - Ocean General Circulation Models and Projection of the South East Asia Winter Monsoon in the 21st Century. 10.1002/joc.3880: Int. Climatol. Sirajuddin, H., Rochmanto, B., Ekawati, D., & Kaharuddin MS. (2011). Mnguak Keberadaan Kaldera Gunungapi Tersier Kota Pangkajene Kabupaten Sidrap Propinsi Sulawesi Selatan. Universitas Hasanuddin. Sukamto, R. (1982). Geologic map of the Pangkajene and Western part of Watampone quadrangles, Sulawesi. Bandung: Direktorat Geologi, Departemen Pertambangan, Republik Indonesia. Verrjuit, A. (1968). A note on the Ghyben-Herzberg formula. Delft: Netherlands: Technological University.
83
Vuuren, D. v., G. J. M. Velders, A. M. Thomson, K. Riah, S. C. B. Rape, S. A. Montzka, . . . Meinshausen. (2011). The RCP Greenhouse Gas Concentrations and their Extension from 1765 to 2300. Climatic Change (Special Issue).
84
