PRtNgtP-PRtNSLP TPTEK
KONTEMPORER DAN STATE OF THE ART UNTU K-PEMANFAATAN
SUMBERDAYA AIR JANGKA PANJANG DI
INDONESIA I.PENDAHTJLUAN
Air yang merupakan unsur dasar untuk menunjang senua jenis kehidupan di planit bumi, hampir-hampir tidak memerlukan penegasan lagi. Meskipun nrasyarakat awam dan para pengambil keputusan dapat memahami dan
menyadari bahwa masalah bekalan air tidak saja merupakan bagian dari disiplin ilmu pengetahuan yang teramat pelik, disamping juga dapat merupakan issue sosial
politik yang dapat melemahkan sendi-sendi kebersamaan yang paling mendasar dalanr membina kehidupan
bernegara, tetapi sangat disayangkan bahwa penelitian di
bidang ini masih sangat kecil dibandingkan dengan penelitian di bidang-bidang lain. Misalnya saja, sampai saat ini kita belum mempunyai peta hidrologi yang lengkap untuk mendapatkan gambaran awal yang diperlukan untuk perencanadn pengembangan sumber daya air yang dikaitkan dengan pengembangan regional. Dari segi rekayasa sosial, khususnya di daerah pedesaan, pembangunan dalanr bidang bekalan air dapat merupakan tumpuan untuk kebersamaan, dan dapat dijadikan landasan budaya yang sangat baik untuk pembangunan dan pembentukkan watak dan jatidiri masyarakat di pedesaan. Azas manfaat untuk penggunaan sumberdaya air di banyak negara berlandaskan pada hukum adat setempat yang kemudian dikukuhkan menjadi hukum nasional. I{ukum
\
nasional tidak lain kecuali pengakuan dnn penghormatan kepada penduduk dan pelopor terdahulu yang menempati suatu kawasan. Makalah ini tidak bermaksud mengajukan pendekatan sosial terhadap azas penranfaatan sumberdaya air- - matra ini telah dibahas dalam makalah-makalh terdahulu- - tetapi akan lebih menyorot azas-azas kontenrporer dan state oI the art dalam ilmu dan teknologi yang diterapkan untuk menyimak potensi sumber daya air dan daya dukung sumberdaya ini untuk pernbangunan suatu kawasan hidrologi, sebagai landasan untuk perencanaan pengembangan, perbaikkan lingkungan air,
dan sebagai landasan yang dituangkan dalam pola kebijaksanaan yang tujuan akhirnya adalah pelestarian sumber daya air yang terbarukan, tetapi sangat rentfln karena sering dilecehkan bahkan diperkosa di nrasa lalu.
Untuk dapat merencanakan dengan baik bekalan air untuk memenulri tuntutan lcehidupan yang ntoder.n, maka perencanaan tersebut harus nrencakup 4 wawasan (concept):
-
potensi surnber daya
air yang clapat dirnanfaatkan
dengan teknologi kontenrporer
-
permintaan dalam jangka waktu 20 tahun menctatang penjadwalan prasarana dan sarana yang diperlukan skenario pola permintaan dan penawaran 100 tahun yang akan datang.
Dengan meningkatnya kesadaran bahwa sumber daya yang dapat diperbaharui tetap harus diperlakukan dengan hemat
dan hati-hati,
khususnya dalam menyongsong era masyarakat industri yang modern di negara ini, maka sangat diperlukan wawasan pengelolaan yang arif , yang landasannya adalah ilntu pengetahuart terapan dalam bidang hidrologi yang modern. Suatu pertanyaan yang mengusik adalah apakah secara mendasar terdapat perbedaan pemodelan hidrologi yang diterapkan untuk kawasan dengan watak kawasan yang berbeda-beda? Jawabannya adalah tidak! Gejala hidrologi, yaitu peredaran air baik dalam skala global maupun dalam skala regional tunduk pada hukum-hukum fisika yang sama, tetapi diterapkan pada kawasan yang berbeda memberikan watatlliidrologi yang berbeda.
2. WAT'AK HIDROLOGI
Setiap perencanaan pengembangan sumber daya selalu berlandaskan pada sejauh mana kita mengetahui dengan cermat potensi sumber daya tersebut, baik itu sunrber daya minyak bumi, mineral, sumber daya hayati, dan suntber day6 aiv. Dengan mengetahui agihan potensi sumber daya tersebut dalam ruang dan waktu, maka kita dapat menuangkan suatu tata prasarana dan sarana yang diperlukan untuk pemanfaatannya, dan dapat membuat
jangkaan berapa banyak kita
dapat
daeet
memanfaatkannya, tanpa membahayakan keberadaannya atau lingkungannya. Wawasan bio-geof isik semakin merupakan kecenderungan untuk perancangan hictrologi.
Sumber daya hayati dan air merupakan sumber daya terbarukan ( renewable), dan pemanfaatannya sangat bergantung pada ruang dan waktu. Contoh yang sangat maujud adalah perburuan satwa liar darat dan air (ikan paus, kijang, gajah dll.) dan pemanfaatan sumber daya air. Berbeda dengan perburuan satwa liar, yang ditentukan olelr tempat dan waktu agar tidak sampai menjadi punah, penggunaan air oleh masyarakat modern dikehendaki dibebaskan dari waktu, tidak perduli musim aFB, kita menginginkan air dengan cara tinggal putar keran untuk memperolehnya dengan cukup. Ini hanya dimungkinkan dengan penerapan ilmu hidrologi yang mempunyai watak yang khas bagi setiap kawasan hidrologi, dan kedua dengait teknologi bekalan
air
y6117g
canggih.
Potensi sumber daya air yang tersedia dalam suatu kawasan hidrologi (hydrologic region) pada gilirannya bergantung pada watak hidrologi kawasan tersebut. Batas kavasan hidrologi bergantung pada tinjauan kita, ia dapat sekecil lapangan golf, atau dapat seluruh pasu sungai (river basin), dari hulu sampai kehilir, bahkan seluruh kawasan dapat meliput banyak benua dan samudera, seperti misalnya bila kita bicara tentang daulat kawasan hidrologi tropika. (domain of hydrologic tropical regime ).
Batas kawasan hidrologi yang kita perlukan dengan demikian bergantung pada tujuan akhir dari arnlisis dan sintesi.s hidrologi yang merupakan landasan misalnya untuk menuangkan kebijaksanaan jangka panjang dalan pengelolaan sumber daya air dalam suatu kawasan tertentu. Parameter yang menentukan potensi sumber daya air dalam suatu kawasan hidrologi adalah:
-struktur geologi batuan permukaan dan dalam -iklirn (hujan, suhu, kelembaban, penyinaran surya, angin) *topografi
-liputan permukaan Ke-empat parameter ini menentukan watak hidrologi suatu kawasan. Yang disebut watak hidrologi diungkapkan secara teknik adalah jumlah air yang tersedia dalam berbagai wujud: uap air, hujan, salju, es, air permukaan (air di danau, rawa, sungai dan laut), dan air tanah setiap saat dalam suatu kawasan. Jelas kiranya bahwa untuk mengetahui itu diperlukan azas neraca air (water accounting principle) yang rumit. yang harus dipenuhi setiap saat.
Karena watak dipengaruhi oleh keempat parameter tadi, maka setiap kawasan hidrologi mempunyai watak yang khas, merupakan individu-individu yang berbeda satu sama lainnya. Memang tidak ada dua daun yang tepatsama meskipun dari pohon yang sanla, dan tidak ada dua kawasan hidrologi yang tepatsama meskipun mempunyai keragaan hidrologi yang serupa (similar hydrologic features). Para akhli hidrologi telah mencoba menyusun klasifikasi tentang watak hidrologi, tetapi upaya ini tidak atau belum mencapai suatu peragaan (description) sejelas taxononry dalam
ilnu
ha1,s1.
Ke-empat parameter yang membentuk watak hidrologi tidak berdiri sendiri-sendiri, tetapi saling mempengaruhi yang pada umumnya merupakan umpan balik negatif atau positif. Umpan balik positif menuju kepada bencana (catastrophe) sedang umpan balik negatif meredam pengaruh luar Misalnya liputan adalah tanggap terhadap kondisi iklinr, geologi dan topografi, dan sebaliknya liputan mempengaruhi iklim, pertama iklim mikro, kemudian ikprllim regional bahkan global. Liputan menrpengaruhi aliran sungai dan peresapan air hujan, dan meredam energi kinetik butir hujan waktu sampai di permukaan tanah, seresahnya merekayasa tanah permukaan dan dengan demikian mempengaruhi watak fisik, kimiawi dan biologi tanah. Ia mempengaruhi pengikisan dan pada gilirannya angkutan sedimen di sungai. Hasil akhirnya adalah dinanika nrcrphologi..
Dalam disiplin ilmu, suatu teori dianggap syah, bila dapat meramalkan dengan kecermatan yang tinggi, apa yang terjadi di waktu yang akan datang bila kondisi sekarang diketahui. Pandangan ini adalah pattdangan keniscayaan (deterninistic view), bermuara pada falsafah ilmu Yunani kuno, yang kemudian dikembangkan oleh ilmu Barat (lVestern science), khususnya oleh Laplace dan Newton. Sekarang ini sinar baru menerangi kegelapan dan kedoifan manusia dalam mencari kebenaran ihniah, yaitu suatu teori baru dalam dinamika yang menyingkapkan bahwa dalam setiap tata yang niscaya bersembunyi suatu sifat rantak (chaotic behaviour), yang membuat prakiraan dalam jangka panjang menjadi mustahil. Ihnu dinamika baru (200 tahun setelah Newton) baru dalam memandang gejala alamiah dari tata yang dianggap selalu niscaya menjadi suatu tata yang sangat ditentukan oleh nilai awal telah memberikan
penjelasan tentang berbagai gejala alamiah yang mengejutkan, seperti gejala kemarau panjang dan hujan luar biasa (pengaruh Nuh dan Yusuf), bangkitnya hama belalang yang luar biasa dan gejala goncangan harga pasar atau bursa uang yang aneh. Teori ini menjelaskan gejala
bifurkasi, kelalcntatilapan ( kegot,ahan), dan perilaku rantak (haotic behaviour), gejala aneh yang tak pernah dijelaskan secara memuaskan dalam ilmu fisika klasik, kecuali secara deskriptif. Semua tata dinamik yang diungkapkan dalam persamaan taklenrpang (non-linear) mempunyai sifat, bifurkasi, kegoyahan, dan kerantakkan, meskipun tunduk pada persarlaan niscaya (bukan persamaan yang diturunkan dari keacakkan). Dalam suatu tata dinamik taklempang di daerah bifurkasi, dan kegoyahan, suatu nilai awal yang berbeda sedikit saja (misalnya l/ 1000) dari nilai awal lainnya, dapat menghasilkan gejala yang jauh berbeda karena itulah gejala-gejala tertentu tak dapat diprakirakan perilakunya.
Analisis sistenr diterapkan untuk hidrologi, memberikan suatu tata niscaya yang menghasilkan prakiraan yang pasti. Tetapi masukkan kedalam tata hidrologi yaitu hujan tak dapat diprakirakan, karena termasuk dalam kategori dinamika tak lempang.
Bila kita mengetahui suhu, kelembaban udara, tekanan atmosfir, pancaran surya, dan angin pada suatu tempat, maka menurut ilmu fisika atmosfir fisika atmosfir kita seharusnya dapat menrprakirakan apakah akan hujan atau tidak, tepat seperti kita dapat meramalkan dengan mekanika balistik dinrana dan kapan peluru akan jatuh.
Kenyataannya tidak demikian, dan kenyataan ini telah mengusik para akhli cuaca. Sekarang kita dapat mengerti bila parameter*parameter atmosfir diketahui pada suatu saat, maka kita hanya dapat memprakirakan kondisi atmosfir paling banter 2 atu 3 hari yang akan datang. Dari teori dinamika yang baru ini ditemukan (disebut dinamika
tak lempang) prakiraan lebih dari 3 hari
adalah
kemustahilan! Dengan demikian ramalan hujan hanya mungkin beberapa hari sebelumnya, dan dalam praktek para akhli cuaca hanya memberiakn ramalan untuk hari esok saja, itupun sering tidak cocok?
Dari tata hidrologi
masukkan liujan ke dalam tata merupakan' masukkan rantak yang tak mungkin diramalkan. Untungnya untuk simulasi hidrologi dengan tujuan untuk mengkaji potensi sumber daya air, atau untuk menguji dampak cemaran, pengelolaan dst., kita tidak perlu meramalkan hujan, melainkan cukup dengan meniru sifat statitistiknya. Untuk itu kita harus membangkitkan hujan buatan yang yang mempunyai watak statistik dalan'r ruang dan waktu yang sama dengan hujan sebenarnya. Hujan bangkitan ini kemudian dipasok di model tatahidrologi yang niscaya. Proses pengujian ini dapat dilakukan berulang-ulang dengan pemisalan tidak terjadi perubahan hidrologi yang sifatnya bencana Dalam kaitan ini hendaknya disadari bahwa hidrologi termasuk dalam tata dengan umpan balik negatif, yang berarti sampai batas-batas tertentu semua pengaruh diredam agar mencapai keseimbangan. Tetapi didekat nilai ambang (bifurkasi), tata didorong pada tingkat lain, dimana perubahannya terjadi secara mencolok yang disebut bencana (catastrophe). Teori catastrophe merupakan salah satu perangkat analisis yang sangat anggun untuk menjelaskan gejala ini.
Gambar di lampiran A menyajikan suatu jaringan antar pengaruh dari ke-empat parameter tadi sebagai parameter utama yang dikembangkan menjadi sub-sub parameter yang berantar aksi satu dengan lainnya berupa umpan balik, dimana setiap perubahan dari satu parameter dirambatkan ke seluruh parameter, meskipun perubahan ini berjalan cukup lambat. Karena lambatnya inilah manusia menjadi lengah, yang pada suatu saat dikejutkan oleh
keadaan yang rawan seperti nrisalnya penyusupan air laut cli akuifer Jakarta.
merayapnya
yang melahirkan wawasan bilurkasi i diperlihatkan oleh gambar B, Penjelasan tentang ketidak pastian
berdasarkan teori bencana (catastrophe theory), yang menyatukan wawasan keseimbangan sungai, ambang (thresholds) dan perubahan. Crambar C memperlihatkan apa yang disebut pengaruh kepakkan sayap kupu-kupu (buuterfly effect), yang dalam tata dinamika tak lempang menghasilkan keluaran yang sangat berbeda, meskipun nilai awalnya berbeda misalnya mulai digit ketiga.
3. MENAKSIR POTENSI SUMBER DAYA AIR DAN PEMANFAATANNYA
Menaksir potensi sumber daya air dari suatu kawasan hidrologi, merupakan langkah pertama untuk perencanaan rekayasa pemanfaatan sumber daya air, baik dalam jangka pendek, menengah ataupun jangka panjang. Karena wujud sumber daya air dapat mengambil berbagai bentuk, maka mulai saat ini kita akan batasi pada sumber daya air di atmosfir berupa hujan, sumber daya air permukaan di sungai, danau dan rawa-rawa, dan sumber daya air tanah. Dikeluarkan dari pembahasan adalah sumber daya air berupa uap air di atmosfir, dan sumber daya air renik di badan tanah diatas paras muka air tanah, potensi sumber daya air berupa es dan salju di gunung yang tinggi seperti pegunungan Jayawijaya di Irian Jaya. Pemisahan ini, karena air yang dapat dikumpulkan dan digunakan untuk keperluan rumah tangga dan industri terbatas pada tiga kategori tersebut, sedang gunung yang diselimuti es dan salju merupakan kekecualian di lrian Jaya. Air renik hanya dapat digunakan oleh tanaman dengan gejala osmosis dari akar-akar tanaman. Dengan hitungan neraca air, jumlah air renik dalam tubuh tanah dapat ditentukan. Jumlah air renik dibawah permukaan tanah, bergantung pada jenis tanah merupakan keseimbangan antara gaya gravitasi dan tegangan permukaan (surface tension) air yang menempel pada butiran tanah.
Sejak tahun 60-an telah dikembangkan berbagai metodologi untuk menaksir sumberdaya air, yang dapat dikategorikan menjadi 5 cara:
l23-
cara statistik dan kementakkan murni cara empirik
cara analisis tata (system analysis) atau model
niscaya gabungan dari cara I dan 3 model kias (analog model)
45-
Seperti diuraikan dalam pasal 2 makalah ini, cuaca tak dapat diprakirakan lebih dari 2-3 hari dengan model fisika atmosfir yang niscaya. Itulah sebabnya "ramalan cuaca" hanya diberikan untuk hari esok saja. Dalam perang dunia yang lalu para akhli meteorologi Amerika Serikat diberi pekerjaan rumah untuk meramalkan cuaca yang cukup lama sehubungan dengan opersai militer, dan salah satu hasilnya adalah bila parameter cuaca hari ini diketahui dengan cukup cermat, maka dengiin ilmu fisika atmosfir meramalkan lebih dari tiga hari adalah kemustahilan. Yang
dapat kita ramalkan adalah kementakannya atau
peluangnya saja yang diturunkan menurut ilmu peluang dan cara statistik murni. Menerapkan ilmu statistik dalam ramalan cuaca, menyirat ketidak pedulian kita pada proses fisika atau mekanisme yang berlangsung. Kita hanya peduli pada keluarannya. Karena itulah cara ini juga disebut cara kotak hitam (black box nrcthod), dimana masukkan dan keluarannya di hubungkan secara statistik. Cara ini telah di[<embangkan untuk pentodelan hujan, angin, ontbak Iautan dan aliran sungai, tetapi bukan untuk peramalan.
Kedua adalah cara empirik dimana berbagai parameter hidrologi dihubungkan satu sama lainnya. Misalnya untuk meramalkan banjir telah dikembangkan suatu cara yang disebut cara rasional, dimana volume banjir p, dianggap berbanding lurus dengan daerah tangkapan ,4 dan deras hujan i, atau Q = C z4i, dimana C tetapan empirik yang khas untuk daerah yang bersangkutan. Ketiga adalah analisis rata (system analyisis). Ini adalah model niscaya (deterministic model), mekanistik atau model sebab-akibat. Dalam model ini tata-hidrologi diuraikan dalam suku-sukunya. Setiap suku merupakan tata mandiri yang tanggap terhadap masukkan dan memberikan keluaran. Puluhan model telah dikembangkan untuk menjawab potensi sumber daya air permukaan, air renik dan air tanah yang dipasok oleh hujan. Penerimaan model ini sebagai alat analisis bergantung pada kecermatan keluarannya yang dibandingkan dengan hasil pengamatan. Ini disebut pengabsahan atau pengkalibrasian model. Pekerjaan pengkalibrasian ini cukup makan waktu karena berbagai parameter harus dioptimasikan agar keluaran model setara (tidak perlu tepatsama) dengan pengamatan. Semakin banyak parameter empirik yang terlibat dalam model, akan semakin rumit proses kalibrasi ini. parameter fisik yang ditaksir adalah sifat tahanan atau kekasaran sungai yang dituangkan dalam koefisien tahanan Manning
atau Chezy, tahanan aliran air tanah k, yang disebut koefisien Darcy, dan berbagai koefisien yang terkait dengan kadar air (kelengasan) di atas lapisan akuifer yang jenuh air, dan berbagai koefisien fisika yang terkait dengan penguapan dari permukaan tanah dan tanaman.
Model ke-empat adalah gabungan antara curah hujan yang acak dengan tata hidrologi yang niscaya, dimana curah hujan dibangkitkan oleh computer secara acak, mempunyai sifat statistik yang sama dengan hujan sebenarnya . Model ini adalah model yang paling lengkap saar ini dan digunakan untuk menilai potensi, pengelolaan dan pemanfaatan sumber daya air di kawasan hidrologi yang dikaji. Sekarang kita perlu membuat penilaian dari berbagai model
pendekatan untuk
dipilih sebagai alat analisis untuk menuangkan kebijaksanaan dalam pengembangan sumber day air.di suatu kawasan. Model Stqti.stik don Kenentakkan
Model ini memerlukan data yang bermutu dan cukup yang
memungkinkan penerapan analisis statistik dan kementakkan dari parameter hidrologi yang dikaji (pancaran surya, kelembaban, curah hujan, angin, debit sungai dst). Tanpa data yang cukup banyak dan bermutu, maka tak mungkin melakukan analisis statistik. Model Envirik
Model empirik memerlukan pengamatan tapangan
yang
cukup banyak yang memungkinkan perlakuan regresi dari berbagai parameter yang saling terkait. Tujuan modelmodel empirik adalah untuk menentukan koefisen-koefisen empirik. Model empirik yang baik memberikan informasi tentang galat (eror) yang diantisipasikan dalam pemakaian rumus empirik ini. Model ini dikembangkan sampai tahun
lima-puluhan dalam bidang hidro-meteorologi
dan
hidrologi Model Niscaya Analisis Tata
Model ini dikembangkan sekitar tahun 60-an. pendekatan adalah mekanistik berdasarkan penerapan ilmu fisika pengaliran air dalam berbagai wujud (uap dan cair) dalam tubuh tanah dan diatas permukaan tanah.
Karena pendekatan mekanistik (niscaya), maka kadar kecermatan ramalannya juga tinggi. parameter-parameter yang digunakan juga menyusut menjadi parameter yang
r0
terkait dengan hukum gerak Newton yang diterapkan untuk aliran fluida. Karena kawasan hidrologi cukup luas dan juga sifatnya serbabeda (heterogeneous), maka hitungannya menjadi sangat rumit. Untuk itu kawasan
dikepingkan menjadi suku-suku yang serbasama (homogeneous) yang dirakit menjadi suatu jaringan.
Berbagai cara penyelesaian numerik dapat diterapkan, a.l. cara selisih hingga (finite difference ntethod), cara unsur hingga (finite elemnt method), dan cara imtegral unsur batas ( boundary integral elentent method ). Masukkan kepada tata adalah curah hujan yang terbagi dalam ruang dan waktu dan keluarannya adalah sumber daya air dalam berbagai suku tata hidrologi dalam ruang dan waktu, yaitu: hidrogral debit sungai, kelengasan di badan tanah, aliran air tanah, dan penguapan. Gabungan Model Hujan Acak dan Model Niscava Tata
Curah hujan dalam ruang dan waktu dalam suatu kawasan
kajian dapat disimulasikan menjadi model acak curah hujan yang mempunyai watak yang sama dengan curah hujan sebenarnya. Bila model simulasi ini kita pacu untuk waktu yang lama (misalnya 100 tahun), maka berbagai watak hujan dan dampaknya dapat ditelusuri, asal saja dalam waktu selama itu tidak terjadi perobahan global cuaca bumi dan morphologi pasu sungai. Ini bergantung pada keadaan sungai; bila keadaannya goyah (titik ambang) maka apa yang terjadi berikutnya menurut teori bencana (catatrophe theory) tak dapat diketahui secara pasti, meskipun keadaan nilai batasnya kita ketahui. Dengan memasok hujan acak kepada model tata-hidrologi kawasan kajian, maka kita dapat mensimulasikan peri-laku sumber daya air tersebut dalam cakrawala waktu yang cukup lama. Nilai tambah dari model ini adalah kita dapat membuat berbagai skenario untuk menguji pengaruh dari
berbagai bagan pemanfaatan sumber daya air. Kita misalnya dapat membuat skenario pengaruh penyusutan hutan menjadi hutan industri atau permukiman, pengaruh pencemaran air tanah, penyusupan air laut di pesisir, dst. Dengan model simulasi ini, maka berbagai kebijaksanaan pemanfaatan dan pengelolaan air dapat diuji, dan dapat disimak hasilnya dari skenario-skenario komputer, maka dengan cara ini kita dapat menyaring kebijaksanaan yang paling dapat diterima dari segi pemanfaatan sumber daya air, pelestarian, dan pengelolaan sumber daya serta mutu lingkungan hidup.
ll
Dapat juga ditakukan simulasi tindakan-tindakan untuk membersihkan air tanah dari cemaran, misalnya cemaran yang terjadi di pesisir Jakarta. Dengan mensimulasikan sumur pemasok (recharge wells) atau kolam-kolam resapan dapat diuji kesangkilan (effectiveness) dari sumur-sumur pemasok dan kolam-kolam resapan untuk mendesak kembali penyusupan air laut sampai ke garis pantai.
ini juga kita dapat mengetahui dengan daya dukung sumber daya yang tersedia secara tepat, Dengan teknologi
alami, dan dapat dipastikan tindakan-tindakan paling tepat untuk memasok sumber daya air dari luar kawasan, baik dengan peningkatan daya tampung aliran air tanah maupun dengan peningkatan daya tampung air permukaan. Model Kias (AnaIogI
Saya sampaikan cara ini hanya untuk
melengkapi
metodologi dalam bidang pengkajian potensi sumber daya air tanah. Berbeda dengan cara pemodelan fisika, dimana watak (characteristic fisika, yaitu aliran air dan uap air) dimodelkan menjadi seperangkat persamaan diferensial terpilah yang bergantung pada ruang dan waktu, yang diturunkan dari hukum-hukum dasar fisika, yaitu hukumhukum kekekalan massa, momentum dan energi, dan hukum-hukum keperian yang terkait dengan fluida; maka
model kias tidak memerluken rumusan matematika, melainkan membuat kesetaraan fisika antara gejala pengaliran fluida dalam berbagai hantaran dengan misalnya arus listerik dalam rangkaian listerik. Dengan cara ini maka kawasan hidrologi diganti oleh rangkaian listerik terdiri dari ribuan tahanan listrik, ribuan kapasitor dengan sejumlah saluran untuk masukkan aliran listrik dari luar dan sejumlah saluran hantaran ke bumi (ground) atau ke lubuk (sink). Pada setiap titik dari rangkaian, maka arus listerik mengias aliran air dan tegangan listrik mengias tinggi tekanan air. Cara ini tidak luwes, ia dirakit untuk satu kawasan, dan untuk kawasan lain harus dirangkai lagi secara khusus. Pengambilan air tanah disimulasikan dengan menyalurkan arus listrik keluar dari rangkaian, dan curah hujan disimulasikan dengan arus listerik dari luar ke titik simpul dari rangkaian Sepanjang pengetahuan penulis model kias ini pernah dibuat dan diopersaikan di Amerika Serikat. Pembuatannya sangat sulit dan bila salah satu komponennya rusak maka penggantiannya tidak mudah.
Dengan uraian ini kita telah mengadakan tour untuk mengenali model-model hidrologi yang digunakan sebagai
perangkat analisis untuk prakiraan potensi
dan
t2
air dari suatu kawasan yang akan dikembangkan, ataupun suatu kawasan yang pemanfaatan sumber daya
hidrologinya sudah pada tahap rawan, seperti misalnya Jakarta.
Dari semua model yang diuraikan, maka
kecenderungan
sekarang adalah penggunaan model matematika hidrologi yang dituangkan dalam seperangkat persamaan differensial
terpilah yang tidak lempang (non-linear) yang penyelesaiannya hanya mungkin dengan menyusun
algoritma yang diselesaikan oleh computer. Masukkan berupa hujan yang teragih dalam ruang dan waktu dibangkitkan secara acak oleh computer, tetapi mempunyai sifat yang sama dengan curah hujan yang sebenarnya. Untuk penerapan model ini, maka datapokok adalah peta topografi, peta liputan dan penggunaan tanah, dan peta geologi atau lebih baik lagi peta geo-hidrologi. Pada umumnya diperlukan peta sungai dan data sungai yang khusus disigi untuk maksud kalibrasi model matematika hidrologi. Data airtanah bila tidak dicantumkan dalam peta geohidrologi perlu disigi sendir. Tujuannya juga untuk pengabsahan model matematika hidrologi.
Bila datapokok yang disebut tadi telah tersedia, ikemudian dipasok kemodel simulasi computer, maka pertama-tama
model harus diabsahkan terlebih dahulu
dengan
membandingkan keluaran dari model dengan data historis. Dalam tahap ini parameter-parameter yang nilainya ditaksir disesuaikan sedemikian sehingga terdapat kesesuaian yang maksimal dengan data historis. Setelah itu barulah model dapat dapat digunakan untuk memperoleh berbagai skenario dari berbagai pola kebijaksanaan pemanfaatan sumber daya air yang pantas. Dengan cara simulasi computer ini, maka berbagai dampak kebijaksanaan dalam pemanfaatan sumber daya air dapat
dikaji dengan teliti. Ini jauh lebih murah dan ketimbang membuat model
fisik
cepat dilaboratorium atau
membuat model kias dengan rangkaian listerik.
4. PENERAPANMODEL
Model simulasi hidrologi ini sifatnya semesta (universal), dapat diterapkan untuk berbagai watak hidrologi, dan untuk berbagai kawasan hidrologi sampai ke skala antar pasu sungai (inter basin), untuk kawasan yang masih perawan yang belum dijamah manusia seperti terdapat di Irian Jaya dan Kalimantan, maupun untuk kawasan kota
l3
yang padat penduduk seperti pulau Jawa dan untuk kawasan pertanian, perkebunan dan persawahan yang luas.
Model ini dapat diterapkan untuk anak-pasu (sub-basin) misalnya daerah pesisir, daerah tangkapan hujan, dan daerah anak sungai.
Model ini dapat digunakan untuk memperbaiki kelestarian sumber daya air di kota-kota pesisir yang menambang air tanah untuk bekalan airnya seperti misalnya Jakarta, dan memberikan bagan terbaik untuk jalan keluarnya.
Untuk kota-kota yang
berkembang dengan
pesat,
pemanfaatan sumber daya air tanah yang berlebihan merupakan kecemasan bila tidak kita ketahui potensinya dan berapa besar seralran yan9 aman. Dengan memacu model ini maka pola kebijaksnaan tentang pemanfaatan sumber daya air tanah dapat dituangkan dengan aman. Daya dukung sunrber daya air di kota-kota yang cenderung
tumbuh besar menjadi ntegapolit, seperti
Jakarta,
Bandung, Surabaya, Semarang, Medan dapat ditentukan dengan menracu model ini.
5. KESIMPULAN
Model simulasi computer untuk mengkaji dampak berbagai pola kebijaksanaan pemanfaatan sumber daya air, dewasa ini merupakan the state of lhe art yang dapat memberikan skenario tentang dampak kebijaksanaan tadi terhadap kelestarian sumber daya air, pencemaran, dan pengaruh jangka panjangnya. Model simulasi ini merupakan satusatunya cara yang paling handal untuk diterapkan di Indonesia, a.l. karena data statistik yang cukup dan bermutu pada umumnya hanya terbatas pada data cuaca, dimana data sungai dan air tanah sangat langka atau tidak ada sama sekali. Data sungai dan air tanah untuk pengabsahan model hanya diperlukan satu tahun saja, sedang bila digunakan cara model statistik kementakan diperlukan data yang cukup banyak untuk memungkinkan analisis statistik.
Nilai tambah yang paling penting dari pendekatan model simulasi computer ini adalah bahwa setelah model diabsahkan kita dapat menrperlakukan model tersebut untuk menguji berbagai bagan pengembangan wilayah, t4
misalnya tata-ruang yang dianggap pantas,
dengan
mengkaji dampaknya terhadap kelestarian sumber daya air, pencemaran dan kelestarian lingkungan. Hidrologi seluruh pasu sungai dari daerah tangkapan sampai kehilir, pengembangan antar pasu (inter basin development scheme)
dengan impor
dan ekspor air antar pasu dapat
disimulasikan dengan teknologi ini.
Dengan tekanan penduduk di pulau Jawa yang semakin padat, maka perlu diketahui batas ambang sumberdaya air yang merupakan kendala dan batas akhir untuk pengembangan.
Di luar P.
Jawa penerapan teknologi ini akan sangat mengurangi biaya penyigian dan penyidikan (survey and investigation), karena datapokok hidrologi dapat diperoleh dengan teknologi penginderaan jauh dan penyidikkan medan yang terbatas.
DAFTAR I'US'TAKA Sugandar Sumawiganda,
" Pemodelan Hidrologi", pAU-Irmu Rekayasa, l9g7 M. Morisawa,"Rivers, Form and Process', Longman Group Limited l9g5 T.Dunne, L.B. Leopold,"Water in Environmental Planning", Freeman and Company 1978 H.F'wang,M.P.Anderson,"Introduction to Groundwater mocreiling", id. l9g2 O.D.L. Stark " Groundwater Mechanics", prentice Hall, 1989 J. Gleick "Chaos, Making & New Science", penguin Books, 1987.
l5
4a) ri
/<--r-T
g l').r"
Gambar
B-t.
Tataaan Bencana Lipatan (Crrsp Carastrophc conliguratioo) yatrg u.lDduk pada dua kisar pcnganr (a) Pcrubohan lambu (A) dan mcndadak @)
(b) Perilaku mcrycbar (divergeacc) (c) Histcrisis (O Perilaku dua-ragam (bi modal behaviour)
Menumt Graf(1979)
100.0
lr-
Biornass
(kg/m:l
r0.0
t.0
0.
t
o
Ba eo
?o FE oE
e:
t4
€e
12o
€ g
l
o
103 x o
8€ o
t-
65€
Unit stream
l0
-o
[ffi'
*"r ld
-o
lbl
giornass Eionuss
Gasrbar B-3. Pengembangan Arroyo, Froat Rangc, Colorado (a) Data dipcrik di tapak O) Tatanu data beocala lioatan cmf (1979)
lkglm2t
o q,
Gambar
D. .
.
Pco kcraookkan targ dinamika, dirnane di jendcla ranok tcrjadi pcaggadaar &ala (pcriod doubtirg). Bila dacrni pergga[dt8o ditihU tcliti ,'nata Uryek didalamya 'bcrscobunyi pcnggandaan tele hgi. del sctcnrs[yr sanpai rkdr yaag paling kccil. . Dclgat dcrnilcial |31aa1aklrrn spmpctlihatkal pcritatu &*td (Mandclbrot 197{). lni mcrupakan pcndekaren lain dari masahh tcgoyahan yurg dirumuskaa &lara tcori bctcana.
