TINJAUAN PUSTAKA
Pengertian Air Tanah Air tanah adalah semua air yang terdapat dalam ruang batuan dasar yang bergerak dalam tanah yang terdapat di dalam ruang-ruang antara butir-butir tanah yang terbentuk di dalam retak-retak buatan. Kebanyakan air tanah berasal dari hujan. Air hujan yang merembes ke dalam tanah menjadi bagian dari air tanah, perlahan-lahan mengalir ke laut, atau mengalir langsung dalam tanah atau dipermukaan dan bergabung dengan aliran sungai (Hamzah, 2011). Air
tanah
merupakan
komponen
dari
suatu
daur
hidrologi
(hydrologiccycle)yang melibatkan banyak aspek biogeofisik.Siklus hidrologi menggambarkan hubungan antara curah hujan, aliran permukaan, infiltrasi, evapotranspirasi, dan sumber berasal dari air yang ada di permukaan tanah (air hujan, air danau, dan sebagainya) kemudian meresap ke dalam tanah/akuifer dan mengalir menuju ke daerah pelepasan. Aliran di dalam akuifer memerlukan waktu lama bisa puluhan sampai ribuan tahun tergantung dari jarak dan jenis batuan yang dilaluinya (Rejekiningrum, 2009). Menurut Effendi (2003) kemampuan tanah dan batuan dalam menahan air tergantung pada sifat porositasnya dan permeabilitas tanah. Pada dasarnya, berasal dari air hujan, baik melalui proses infiltrasi secara langsung maupun tidak langsung.Adapun karakteristik sifat tanah ditunjukkan dalam Tabel 1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1. Karakteristik Fisika dan Kimia Tanah dengan Tekstur yang Berbeda Kapasitas penahan Infiltrasi nutrien Air liat/pekat Baik Jelek
Tekstur Tanah
Kapasitas penahan Air Baik
Jelek
Aerasi
Tanah (clay) Lumpur (silt)
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang
Pasir (sand)
Jelek
Baik
Jelek
Baik
Tanah liat(loam)
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang
Sumber : Effendi (2003).
Sumber utama dari air tanah adalah air hujan yang masuk ke dalam tanah atau melalui badan air seperti sungai dan mengalami poses perkolasi menuju akuifer. Air yang mengalami proses infiltrasi masuk ke dalam tanah akan meningkatkan kelembaban tanah dan setelah melampaui kapasitas jenuh maka air akan bergerak vertikal untuk masuk ke dalam lapisan air tanah oleh pengaruh gaya gravitasi. Pemanfaatan dan pengambilan air tanah yang tak terkendali dalam arti pengambilan jumlah air tanah yang berlebihan tanpa diimbangi jumlah pengisian air tanah akan merugikan manusia itu sendiri. Dalam penggunaan air tanah diperlukan kualitas air tertentu untuk kebutuhan air minum maupun untuk kebutuhan yang lain (Siswanto, 2011). Akuifer Akuifer merupakan suatu lapisan batuan atau formasi geologi yang jenuh air yang bersifat permeabel, dapat menyimpan dan meneruskan air dalam jumlah yang ekonomis. Akuifer merupakan lapisan pembawa air yang mempunyai susunan sedemikian rupa, sehingga dapat menyimpan dan mengalirkan air. Jumlah air tanah yang dapat diperoleh disembarang daerah tergantung pada sifatsifat akuifer yang ada di bawahnya serta luasan cakupan dan frekuensi. Lapisan
Universitas Sumatera Utara
permeable atau lapisan yang dapat dilalui oleh air tanah seperti lapisan pasir atau lapisan kerikil yang jenuh dengan air tanah disebut juga dengan akuifer. Dengan demikian pada dasarnya akuifer adalah kantong air yang berada di dalam tanah (Lestari, dkk 2012). Pergerakan Air tanah
Perbedaan potensi kelembaban total dan kemirinngan antara dua titik/lokasi dalam tanah dapat menyebabkan gerakan air dalam tanah. Air bergerak dari tempat dengan potensi kelembaban tinggi ke tempat dengan potensi kelembaban yang lebih rendah. Selanjutnya air akan bergerak mengikuti lapisan (lempengan) formasi geologi sesuai dengan arah kemiringan lapisan formasi geologi tersebut. Kelembaban tanah tidak selalu mengakibatkan gerakan air dari tempat basah ke tempat kering. Oleh pengaruh energi panas matahari, air juga dapat bergerak ke arah permukaan tanah, sampai tiba gilirannya menguap ke udara (Asdak, 2007). Pengambilan Air tanah Menurut Siswanto (2001) Pemanfaatan dan pengambilan air tanah di suatu cekungan air tanah yang tidak terkendali dalam arti pengambilan jumlah air tanah melebihi jumlah pengisian air tanah, atau secara keseluruhan output sistem air lebih besar dari pada input, akan menimbulkan efek-efek antara lain: a. Penurunan cadangan air tanah. b. Penurunan muka air tanah secara terus-menerus. c. Terjadinya susupan air bergaram dari laut ke arah daratan. d. Terjadinya penurunan tanah (land subsidence).
Universitas Sumatera Utara
Meningkatnya kebutuhan air, baik untuk keperluan industri, pertanian dan kebutuhan rumah tangga, pengambilan air tanah juga mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Hal ini menjadi salah satu faktor pendorong besarnya pemanfaatan air tanah. Dalam merencanakan pengambilan air tanah, perlu persiapan yang meliputi teknik pengambilan air tanah, informasi hidrogeologi, peta pengendalian air tanah, informasi geologi, peta topografi, data meteorologi dan hidrologi di daerah yang akan dimanfaatkan air tanahnya(Siswanto, 2011). Pengambilan air tanah terjadi karena adanya pengaruh dari pertumbuhan jumlah penduduk yang semakin tinggi, hal ini mengakibatkan kebutuhan akan air semakin besar. Kebutuhan air yang besar mendorong manusia untuk mencari pengganti air sungai yang merupakan sumber utama air bersih mulai tercemar oleh berbagai macam limbah. Sebagai pengganti air sungai, penduduk beralih menggunakan air tanah sebagai air baku untuk kebutuhan hidup. Sebagai imbas dari peralihan penduduk yang menggunakan air sungai ke air tanah sebagai air bersih, maka muncul banyak sumur-sumur gali dan dilakukan pemboran sumur untuk kegiatan industri yang memerlukan banyak air untuk melakukan proses produksi. Kegiatan eksplorasi air tanah yang berlebihan ini merupakan sumber utama timbulnya masalah air tanah pada daerah urban (Putranto dan Kristi, 2009). Effendi (2003) menyatakan air tanah dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu bebas dan tertekan. Air tanah bebas adalah akuifer yang hanya sebagian terisi air, terletak pada suatu dasar yang kedap air, dan mempunyai permukaan bebas. Sedangkan air tanah tertekan adalah air dari akuifer yang sepenuhnya jenuh air, bagian atas dan bawah dibatasi oleh lapisan yang kedap air.
Universitas Sumatera Utara
Pengambilan Air Tanah Melalui Sumur Menurut Ginting (2011) Sumur merupakan sumber utama persediaan air bersih bagi penduduk yang tinggal di daerah pedesaan maupun di perkotaan Indonesia. Secara teknis dapat di bagi menjadi 2 jenis yaitu: a. Sumur dangkal (shallow well) Cara pengambilan yang paling tua dan sederhana adalah dengan membuat sumur gali dengan kedalaman lebih rendah dari posisi permukaan jumlah air yang dapat diambil dari sumur gali biasanya terbatas, dan air yang diambil adalah air dangkal. Untuk pengambilan air yang lebih besar diperlukan luas dan kedalaman galian yang lebih besar. Kedalaman sumur gali tergantung lapisan tanah, ketinggian dari permukaan air laut, dan ada tidaknya air bebas di bawah lapisan tanah. Sumur gali biasanya dibuat dengan kedalaman dari 5-8 meter di bawah permukaan tanah. Cara ini cocok untuk daerah pantai dimana berada di atas air asin. Berdasarkan jenis tanah dan kedalaman, air bebas sumur gali dapat diperoleh sebagai berikut: -
Tanah berpasir: sumur gali cukup 6-8 m telah memperoleh air bebas
-
Tanah liat: kedalaman sumur >12 m baru memperoleh air bebas
-
Tanah kapur: umumnya sumur gali harus>40 m baru diperoleh air bebas
a. Sumur dalam (deep well) Pengambilan dilakukan dengan membuat sumur dalam atau lazim disebut sumur bor. Kedalaman sumur bor berdasarkan struktur dan lapisan tanah: -
Tanah berpasir: biasanya kedalaman 30-40 m sudah memperoleh air, biasanya airnya naik 5-7 m dari permukaan tanah
Universitas Sumatera Utara
-
Tanah liat: biasanya kedalaman 40-60 m akan diperoleh air yang baik dan air akan naik mencapai 7 m dari permukaan tanah
-
Tanah berkapur: biasanya sumur dengan kedalaman di atas 60 m kemungkinan baru mendapat air dan apabila ada air, airnya sukar/tidak bisa naik ke atas dengan sendirinya
-
Tanah berbukit: biasanya sumur dibuat diatas 10 m atau diatas 20 m kemungkinan tipis sekali untuk memperoleh air. Air yang diperoleh sukar/tidak bisa naik keatas dengan sendirinya. Air tanah yang disedot secara besar-besaran menyebabkan terjadi
ketidakseimbangan antara pegambilan/pemanfaatan air tanah. Hal ini dapat menyebabkan menurunkan air tanah, di daerah pesisir penurunan permukaan air tanah akan mengakibatkan perembesan air laut ke daratan (intrusi), Karena tekanan menjadi lebih kecil dibandingkan dengan tekanan air laut (Ginting, 2011). Intrusi Air Laut
Pemanfaatan air tanah yang berlebihan dan pengelolaan sumber-sumber air yang tidak memperhatikan keadaan lingkungan dapat mengakibatkan penurunan muka air tanah, intrusi air laut, banjir, dan lain sebagainya. Intrusi air laut adalah proses masuknya air laut ke dalam akuifer daratan sebagai dampak terjadinya pemanfaatan air tanah yang berlebihan dan tidak terarah. Di daerah pantai kendala yang dihadapi adalah aspek kualitas air, khususnya dengan adanya air asin. Kepadatan penduduk yang tinggi dan banyaknya industri menyebabkan tingginya pencemaran air di pusat kota (dataran pantai), sehingga penduduk di daerah pantai banyak yang menggunakan sumur bor dengan akuifer dalam sebagai
Universitas Sumatera Utara
sumber air. Penyusupan air laut akan bergerak menjauh dari garis pantai selama pemompaan untuk pemasoknya di tempat-tempat yang terdekat dengan daerah batas air tawar dan air asin. Selain itu, meskipun pemompaan tidak melebihi pemasoknya, penyusupan air laut akan tetap terjadi.Hanya saja akan berhenti tetap di suatu tempat tertentu, jika tercapai pada keadaan tetap (stady state)(Siswanto, 2011). Intrusi air laut di suatu wilayah dapat terjadi karena dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu muka air tanah di bawah muka air laut, curah hujan yang kurang, sifat fisik tanah dan batuan kurang/lambat meluluskan air, letaknya dekat dengan pantai, luas lahan terbangun sangat luas dan penduduknya sangat padat. intrusi air laut di suatu wilayah dapat dikenal dengan melakukan pendekatan kualitas air tanah, hidrolika air tanah dan lingkungan batuan yang menyusunnya (Siswanto, 2011). Percampuran air asin dan air tawar dalam sebuah sumur dapat terjadi dalam hal-hal sebagai berikut: 1. Dasar sumur terletak dibawah perbatasan antara air asin dan air tawar. 2. Permukaan air dalam sumur selama pemompaan menjadi lebih rendah dari permukaan air laut, sehingga pengaruhnya mencapai tepi pantai. 3. Keseimbangan perbatasan antara air asin dan air tawar tidak dapat dipertahankan, perbatasan itu dapat naik secara abnornamal yang disebabkan oleh penurunan permukaan air di dalam sumur selama pemompaan. (Ginting, 2011).
Universitas Sumatera Utara
Menurut Purba (2009), intrusi air laut terjadi melalui tiga cara yaitu: 1. Pergeseran batas air laut dan air tawar (interface) di daerah pantai. Pergeseran ini terjadi karena pengambilan air tanah yang berlebihan sehingga menurunkan muka air tanah. 2. Pemompaan air tanah semi tertekan yang berlebihan di daratan. Akibatnya air yang tersedot bukan lagi air tawar tetapi air asin. Akibatnya air asin yang tersedot akan menyebar dan mencemari air tanah bebas di sekitar pemompaan. 3. Intrusi melalui muara sungai. Intrusi air laut pada air sungai menyebabkan air berkadar garam tinggi ini bergerak dan mengisi air tanah disekitarnya. Akibatnya air tanah di sekitar sungai berkadar garam tinggi. Peningkatan intrusi air laut menurut Dinas KLH. ESDM Kota Medan (2003) disebabkan oleh beberapa hal antara lain adalah: 1. Pemanfaatan dan penggunaan air bawah tanah yang berlebihan tanpa memperhatikan faktor lingkungan. Pemompaan sejumlah air bawah tanah yang lebih besar akan mengakibatkan terjadinya kekosongan pori pada akuifer yang semakin besar sehingga tekanan pada akuifer semakin berkurang, dengan kondisi demikian maka akan memungkinkan air laut menerobos akuifer. 2. Terjadinya perubahan fungsi lahan mangrove dan penebangan hutan bakau yang berfungsi sebagai penahan air laut dan mencegah terjadinya abrasi saat ini semakin sering dilakukan karena dapat digunakan sebagai bahan baku kayu arang namun tanpa diikuti dengan penanaman pohon bakau kembali. Kualitas Air Tanah Pencemaran kualitas air tanah dijumpai di daerah yang berbatasan dengan pantai dalam bentuk intrusi air laut ke dalam sumur-sumur penduduk. Dampak
Universitas Sumatera Utara
yang berkaitan dengan kuantitas air tanah umumnya dijumpai selama musim kemarau, yaitu tinggi muka air tanah yang semakin jauh dari permukaan sumur(Asdak, 2007). Kualitas sumberdaya air bawah tanah tergantung pada komposisi batuan yang membentuk akuifer serta pengaruh dari luar, misalnya air laut dan sumber pencemaran. Secara umum kualitas air dibedakan menjadi dua yaitu : a. Kualitas baik untuk bahan baku air minum b. Kualitas jelek untuk bahan baku air minum Kualitas air baik yaitu memenuhi persyaratan fisik, jernih, atau tidak keruh, tidak berwarnadan tidak pahit. Sedangkankualitas air jelek misalnya mempunyai kadar salinitas yang tinggi sehingga bersifat payau ataupun asin atau tidak layak untuk dijadikan bahan baku air minum (KepMen, 2000). Berdasarkan AS Kapoor (2001) dalam Kurniati (2009) Klasifikasi air menurut jenis air dapat dilihat pada Tabel 2. Kadar Garam (mg/l)
Jenis Air
<500 500-1500 1500-5000 >5000 35000 >35000
Air Tawar/Bersih Sedang Payau Asin Sangat Asin Pahit
Kualitas air tanah tergantung pada perpaduan antara air yang masuk ke dalam tanah, batuan yang dilewati dan pada akhirnya mencapai lapisan air tanah yang ada dalam akuifer. Kualitas air tanah ditentukan oleh materi yang dilewati, yaitu jenis tanah, dan batuan, jenis aliran dan proses perubahan fisik, kimia maupun biologi air. Konsentrasi material yang terlarut dalam air tanah dapat
Universitas Sumatera Utara
meningkat atau turun sejalan dengan pergerakan air dalam siklus hidrologi. Jadi kualitas air tanah ditentukan oleh lingkungan yang mempengaruhi selama dalam perjalanan (Husni dan Roh, 2012). Salinitas Salinitas adalah larutan garam yang pada kadar tertentu akan mempengaruhi kualitas air. Pada perairan laut dan limbah industri, salinitas perlu diukur. Salinitas adalah konsentrasi total ion yang terdapat di perairan (Effendi, 2003). Salinitas dinyatakan dengan satuan g/kg atau promil(‰). Nilai salinitas perairan tawar biasanya kurang dari 0,5 ‰, perairan payau antara 0,5‰ - 30‰. Pada perairan hipersaline, nilai salinitas dapat mencapai kisaran 40‰ -80‰. Pada perairan pesisir nilai salinitas sangat dipengaruhi oleh masukan air tawar dari sungai (Barus, 2004). Efek salinitas Menurut Kodoatie (1996) Efek salinitas berpengaruh terhadap manusia karena kadar garam di dalam air melebihi dari yang diijinkan maka pengaruh salinitas terhadap manusia adalah penurunan kualitas yang berdampak pada kesehatan dan aktifitas manusia. Klasifikasi air berdasarkan konsentrasi garam dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Klasifikasi Air Berdasarkan Konsentrasi Garam Klasifikasi Sangat bagus Bagus
Konsentrasi garam(mg/l) < 175 175 – 525
Diijinkan Meragukan
525 – 1400 1400 – 2100
Berbahaya
>2100
Sumber : Kodoatie (1996)
Universitas Sumatera Utara
Hubungan Sumur Dengan Salinitas Menurut Kodoatie (1996) Salinitas terjadi bila keseimbangan antara air laut terganggu baik itu dari air laut maupun dari aliran air tanah. Gangguan ini biasanya terjadi di daerah pantai dimana banyak penduduk tinggal. Semakin banyak manusia semakin banyak pula aktivitas yang dilakukan terhadap pantai khususnya dalam pemanfaatan sebagai sumber air bersih. Hubungan pemukiman dan salinitas akan saling memberikan dampak timbal balik, dalam pengertian bahwa pemukiman baik secara kuantitatif maupun kualitatif akan mempengaruhi salinitas di daerah pantai, demikian juga sebaliknya. Pada prinsipnya dampak tersebut dapat dikategorikan menjadi dua, yaitu dampak langsung dan dampak tidak langsung. Perlu diketahui bahwa umumnya dampak ini berkembang secara perlahan dan dalam jangka waktu yang relatif lama. Salah satu penyebabnya adalah karena umumnya aliran bersifat laminar dengan kecepatan rambat yang sangat kecil. a. Dampak langsung Pengambilan terutama dengan sumur baik dangkal maupun dalam secara tidak teratur akan menyebabkan jumlah air bersih yang mengalir ke laut akan berkurang, sehingga keseimbangan antara air laut dan air tawar terganggu. Hasilnya adalah bahwa intrusi air laut akan berkembang lebih ke hilir. Masyarakat yang tinggal di pantai baru akan menyadari ketika penggunaan air bersih dari sumur yang tadinya merupakan air tawar menjadi air asin
Universitas Sumatera Utara
b. Dampak tidak langsung Dampak ini merupakan akibat dari aktivitas di daerah pantai yang secara tidak langsung memberi pengaruh pada salinitas, kegiatan yang positif (mengurangi intrusi air laut) antara lain: Pengembangan irigasi di daerah pantai karena membutuhkan air tawar dengan sumber dari aliran permukaan - Peningkatan peresapan air permukaan ke dalam tanah, misalnya pembuatan sumur resapan. Kegiatan yang negatif (penyebab intrusi air laut) antara lain: -
Peningkatan industri, pemukiman, yang mengakibatkan kebutuhan air bersih meningkat.Sehingga menimbulkan pengambilan yang tidak terkendali, akibatnya terjadi intrusi air laut yang berkembang secara perlahan.
-
Pemadatan tanah, mengakibatkan tanah yang tadinya kedap air menjadi tidak kedap air, hal ini juga merupakan efek tidak langsung dari peningkatan pembangunan bangunan-bangunan industri dan pemukiman (Kodoatie, 1996). Sebelum
ada
pengambilan
air
tawar
maka
akan
terjadi
keseimbanganantara air tawar dan air laut di dalam tanah. Begitu ada pengambilan air tawar dari sumur pengeboran maka terjadi gangguan keseimbangan, air laut akan mendesak lebih ke hulu seperti pada gambar 2 berikut ini:
Universitas Sumatera Utara
Pengambilan air tanah yang berlebihan
Gambar 2. Kondisi dimana intrusi air laut terjadi karena keseimbangan terganggu akibat pengambilan air (Kodoatie, 1996). Di daerah pantai, penurunan muka air tanah dapat mengakibatkan terjadinya intrusi air laut. Ilustrasi proses terjadinya intrusi air laut dapat dilihat pada gambar 3. Di zona akifer air tanah bebas yang terletak di dekat permukaan air laut, air tanah tawar terletak di bagian atas air laut. Pengambilan lebih (overeksploitation) air tanah di daerah sekitar pantai dapat mengakibatkan melengkungnya tinggi muka air tanah (atas dan bawah) di sekitar sumur.
(a)
(b)
Gambar 3. Pengambilan air tanah (a) sebelum, (b) sesudah (Asdak, 2007).
Sistem Informasi Geografis (SIG)
Universitas Sumatera Utara
Sistem Informasi Geografis (SIG) atau disebut juga dengan GIS (Geographic Information System) merupakan seperangkat sistem/alat untuk membuat,
mengumpulkan,
menyimpan,
memanipulasi,
menvisualisasikan,
mentransformasi, memanggil kembali, menampilkan dan menganalisis informasi dikaitkan dengan posisi pada permukaan bumi (georeferensi). Sistem informasi geografis juga dapat dikatakan sebagai sistem pendukung keputusan yang computerized, yang melibatkan integrasi data spasial dalam memecahkan masalah lingkungan. Sistem informasi geografis juga mempunyai kemampuan untuk melakukan teknik analisis spasial misalnya bufffering, overlaying, dan lain-lain (Oktrafina, 2010). Sistem informasi geografis (SIG) dapat mempresentasikan real world (dunia nyata) di atas monitor komputer sebagaimana lembaran peta dapat mempresesntasikan dunia nyata di atas kertas. Tetapi, sistem informasi geografis memiliki kekuatan lebih fleksibel dari pada lembaran peta kertas. Peta merupakan representasi grafis dari dunia nyata, objek-objek yang direpresentasikan di atas peta disebut unsur peta. Peta menggunakan titik, garis, dan poligon, dalam mempresentasikan objek-objek dunia nyata (Prahasta, 2005). Keuntungan penggunaan sistem informasi geografis antara lain: -
Ada koordinasi pemrosesan data-data tersimpan dalam basis data beratribut dan saling berhubungan
-
Mengurangi volume aktifitas manusia yang sifatnya rutin dan membosankan
-
Penyajian informasi cepat, tepat, dan terhindar dari duplikasi disertai nilai seni tinggi dan komunikatif melalui visualisasi dan penelusuran
Universitas Sumatera Utara
Dapat diaplikasikan untuk berbagai kepentingan, pengelolaan fasilitas, sumber daya alam, lingkungan, perencanaan, serta dilengkapi dengan fasilitasfasilitas perangkat lunak untuk perubahan data secara dinamis (Soenarmo, 2009).
Universitas Sumatera Utara
