PENYELIDIKAN HEAD HYDROLIK SISTIM AKUIFER BEBAS UNTUK KONDISI ALIRAN STEADY SATE

Transkripsi

1 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 PENYELIDIKAN HEAD HYDROLIK SISTIM AKUIFER BEBAS UNTUK KONDISI ALIRAN STEADY SATE Juandi M. 1, Adrianto Ahmad 2, Muhammad Edisar 1,Syamsudhuha 3 1.Jurusan Fisika FMIPA UR, 2. Fakultas Teknik UR, 3. Jurusan Matematika FMIPA UR Kampus Bina Widya Sp. Baru Pekanbaru Juandi_m@rockmail.com Abstrak. Telah dilakukan penelitian head hydrolik sistim akuifer bebas untuk kondisi aliran steady state study kasus Kota Pekanbaru. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa initial head hydrolik = 10,4 m, minimum head hydrolik = 1,5646 m dan maksimum head hydrolik = 13,0535 m. Potensi air akuifer bebas di Kota Pekanbaru digolongkan hampir seragam karena sebaran nilai head hydrolik yang menunjukkan pola mendatar. Head hydrolik rata rata untuk sebaran sebaran akuifer bebas Kota Pekanbaru kondisi steady state adalah yaitu sebesar 7,073 m. Validasi hasil head hydrolik simulasi atau kesalahan sebesar -2,63 %. Hal ini berarti validasi dari hasil numeric dapat diterima. Perbedaan nilai head hydrolik di atas dapat diakibatkan karena faktor lingkungan seperti curah hujan dan kondisi tutupan lahan yang mempengaruhi besar kecilnya nilai head hydrolik. Kata Kunci: Head hydrolik, akuifer bebas. PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangan dan pembangunan di Kota Pekanbaru, maka pertumbuhan penduduk dan pembangunan sektoral seperti permukiman, pertanian, perdagangan, dan industry akan mendorong meningkatnya kebutuhan air bersih, sehingga informasi tentang pemetaan air bawah tanah di suatu wilayah sangat penting. Pertumbuhan penduduk Kota Pekanbaru rata-rata 3,9 % - 4,18 % pertahun (Sumber: RTRW Kota Pekanbaru, 2008). Proses perkembangan dan pembangunan di Kota Pekanbaru akan mempengaruhi perubahan fungsi lahan ataupun penutupan lahan, baik secara bertahap atau melalui pengembangan ruang berskala besar. Sedangkan lahan untuk Ruang Terbuka Hijau (RTH) Kota Pekanbaru yang tersedia saat ini seluas 28 ha (Sumber : BAPPEDA Kota Pekanbaru, 2009), dimana RTH ini merupakan isu penting untuk ketersediaan air tanah. Sehingga perlu informasi tentang pemetaan air bawah tanah untuk kondisi alamiah yaitu suatu kondisi yang belum dipengarhi oleh ruang terbangun. Sehingga dapat diketahui tingkat kerusakan lingkungan pada sistim air bawah tanah. Agar terjadi keberlanjutan perekonomian meski didukung oleh ketersedaan sumberdaya air di suatu wilayah, maka sangat perlu dilakukan penelitian pemetaan air bawah tanah, untuk kepentingan domestic, pertanian, perikanan, komersial dan industry. Kerusakan sumber daya air tidak dapat dipisahkan dari kerusakan di sekitarnya seperti kerusakan lahan, vegetasi dan tekanan penduduk. Beberapa faktor yang menyebabkan timbulnya permasalahan air tanah [1]. Pertumbuhan industri yang pesat di suatu kawasan disertai dengan pertumbuhan pemukiman akan menimbulkan kecenderungan kenaikan permintaan air tanah. Pemakai air beragam sehingga berbeda dalam kepentingan, maksud serta cara memperoleh sumber air. Semirata 2013 FMIPA Unila 505

2 Juandi M, dkk: PENYELIDIKAN HEAD HYDROLIK SISTIM AKUIFER BEBAS UNTUK KONDISI ALIRAN STEADY SATE Perlu perubahan sikap sebagian besar masyarakat yang cenderung boros dalam penggunaan air serta melalaikan unsur konservasi. Adanya krisis air akibat kerusakan lingkungan perlu suatu upaya untuk menjaga keberadaan/ketersediaan sumber daya air tanah. Keseimbangan antara ketersediaan dan kebutuhan baik secara kuantitas maupun kualitas terhadap air tanah di kota Pekanbaru semakin kritis. Kesemuanya ini disebabkan karena pertumbuhan penduduk di Kota Pekanbaru yang sangat tinggi, serta terjadinya peningkatan ekonomi dan pembangunan yang menyebabkan timbulnya polusi serta berkurangnya lahan bebas/ruang hijau untuk proses pembentukan air tanah. Penyelidikan air bawah tanah telah banyak dilakukan peneliti seperti : [2] yang menyedidiki keberadaan air tanah dan keluaran air daerah karst di Kabupaten Sumba Barat. Bambang, 2004 telah melakukan interpretasi geolistrik untuk tahap identifikasi potensi air bawah tanah. Menurut Adang, 2003, juga melakukan penyelidikan kondisi air tanah di kota Merauke Propinsi Papua, beliau merekomendasikan pemanfaatan air tanah sebagai sumber air baku PAM [3]. Menurut Laton 2007), telah merekomendasikan bahwa teknik matematika dapat digunakan untuk identifikasi potensi kontaminasi air bawah tanah [4]. Menurut Neyamadpour 2009, telah berhasil mengaplikasikan metode geolistrik untuk menyelidiki sistim air bawah permukaan yang telah mengalami pencemaran [5]. Hutasoit, 2009 telah melakukan kajian tentang kondisi permukaan air tanah dengan dan tanpa peresapan buatan di daerah Bandung, yang mana telah menunjukkan bahwa ada pengaruh peresapan terhadap kondisi muka air tanah [6]. Wahyudi, 2009, telah melakukan kajian tentang kondisi dan potensi dampak pemanfaatan air tanah di Kabupaten Bangkalan, yang merekomendasikan tentang kemungkinan pemanfaatan potesi air tanah [7]. Beranjak dari pemikiran bahwa kegiatan pemanfaatan air bawah tanah dengan cara melakukan pengambilan yang berlebihan tanpa memperhatikan kemampuan akuifer akan menganggu keseimbangan lingkungan, mengingat ketersediaan air bawah tanah tidak merata pada semua tempat dan sangat tergantung pada kondisi hidrologi setempat, maka perlu dikaji bagaimana pemetaan air bawah tanah di suatu wilayah studi. Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah menyelidiki head hydrolik akuifer bebas air bawah tanah di Kota Pekanbaru. Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah : Memberikan kontribusi pada ilmu lingkungan khususnya pengelolaan Air bawah tanah di Kota Pekanbaru secara berkelanjutan. Aliran steady yang masuk dan keluar dari elemen volume aquifer ditunjukkan dalam Gambar 1. Gambar 1. Massa masuk sama dengan massa keluar, untuk komponen z tegak lurus bidang gambar 506 Semirata 2013 FMIPA Unila

3 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 Berdasarkan hokum konservasi massa, dan jika tidak ada sumber dalam volume, maka massa air yang masuk ke dalam volume harus sama dengan massa yang keluar dari volume, secara matematis dapat ditulis [8]. ( ) ( ) ( ) ( ) (1) Persamaan (1) dapat disederhanakan : (2) Dengan menggunakan hokum Darcy, maka tiap-tiap fluks dalam persamaan (2) dapat dinyatakan dalam besaran konduktivitas hydraulic dan gradient hydraulic yaitu : ( ) ( ) ( ) (3) Jika aquifer homogeny, dan konduktivitas hydraulic tidak berubah terhadap posisi, maka persamaan (3) dapat ditulis menjadi : (4) Untuk akuifer homogeny dan isotropic, maka, jadi persamaan (4) dapat ditulis menjadi : (5) Persamaan (6) dapat ditulis dalam bentuk operator, menjadi : (6) Persamaan (6) dikenal sebagai persamaan Laplace. METODE PENELITIAN Adapun diagram alir metode penelitian dapat dilihat pada Gambar 2. Persiapan Penelitian Informasi Geologi Simulasi Head hydraulic akuifer bebas Gambar 2. Skema penelitian Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah simulasi komputer dengan data yang digunakan merupakan data lapangan, yaitu : a. Nilai pengukuran tinggi air bawah tanah kondisi steady state diambil data sekunder tahun b. Data informasi geologi tentang nilai konduktivitas hidraulik c. Data informasi tentang gradien hidraulik, untuk melihat arah pergerakan air bawah tanah. HASIL DAN PEMBAHASAN Sebelum melakukan pemetaan air akuifer bebas Kota Pekanbaru terlebih dahulu harus dilakukan kalibrasi. Adapun tujuan dari kalibrasi ini adalah untuk menentukan parameter parameter fisis yang harus dibuat untuk memperoleh head hydrolik yang mendekati nilai head hydrolik kondisi almiah tahun 1998 yaitu suatu kondisi air akuifer bebas yang dalam penelitian ini dianggap masih alami. Adapun kondisi akuifer bebas teoritis dapat ditunjukkan dalam Gambar 3. Semirata 2013 FMIPA Unila 507

4 Juandi M, dkk: PENYELIDIKAN HEAD HYDROLIK SISTIM AKUIFER BEBAS UNTUK KONDISI ALIRAN STEADY SATE PEMBAHASAN Gambar 3. Kondisi head hydrolik teoritis akuifer bebas Kota Pekanbaru. Analsis pemetaan akuifer bebas untuk kondisi steady state digunakan analisis numerik yaitu menerapkan persamaan laplace. Hasil simulasi numerik kondisi alamiah dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 4. Head hydrolik hasil kondisi steady state akuifer bebas Kota Pekanbaru tahun 1998 Parameter fisis yang dipilih sehingga hasil bersesuaian dengan kondisi alamiah 1998 yang mengambarkan kondisi akuifer bebas dalam kedaan steady state dapat dilihat dengan membandingkan Gambar 3 dan Gambar 4. bahwa diperoleh adalah total pengambilan = , total imbuhan = , initial head hydrolik = 10,4 m, konduktivitas Hydrolik = 1,867 m/hari, hydrolik gradient = 0,037, transmisivitas = 13,58 dan storatovitas = 17,67 %. Gambar 4. dapat dilihat bahwa nilai pada batas batas keempat sisi juga mendekati nilai initial head yaitu sebesar 10,4 m. Dari Gambar 4. dapat dihitung head hydrolik rata rata untuk sebaran sebaran akuifer bebas Kota Pekanbaru kondisi steady state adalah yaitu sebesar 7,073 m, jika dibandingkan dengan head rata rata kondisi alamiah dengan rata-rata 7,26 m maka validasi hasil numeric pada tahap ini penyimpangan hasil head hydrolik simulasi atau kesalahan sebesar -2,63 %. Hal ini berarti validasi dari hasil numeric dapat diterima. Analisa head hydrolik akuifer bebas kota Pekanbaru Berdasarkan data hasil interpretasi akuifer bebas Kota Pekanbaru dapat dilihat bahwa kondisi head hydrolik kondisi steady state atau kondisi alamiah menunjukkan sebaran nilai yang bervariasi dari 1,6424 m sampai 10,4374. Penyebaran nilai head hydrolik ini menunjukkan bahwa kedalaman akuifer bebas tidak homogen di bawah permukaan bumi tetapi mengikuti profil muka bawah permukaan tanah yang tentu juga dikontrol oleh topografi. Berdasarkan hasil interpretasi akuifer bebas Kota Pekanbaru dapat dilihat bahwa potensi air akuifer bebas di Kota Pekanbaru digolongkan hampir seragam karena 508 Semirata 2013 FMIPA Unila

5 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 sebaran nilai head hydrolik yang menunjukkan pola mendatar. Namunpun demikian perbedaan ketinggian pengambilan air akuifer bebas itu disebabkan oleh topografi setempat. Kondisi akuifer bebas Kota Pekanbaru dapat dipertahankan keberadaannya dengan melakukan tindakan perlindungan potensi misalnya melalui pembatasan pengambilan air bawah tanah dan dengan menambah daerah resapan, sehingga nilai head hydrolik akuifer bebas akan tetap menunjukkan pola yang sama atau jikapun menurun masih dibawah ambang batas aman. Nilai head hydrolik yang mengontrol akuifer bebas Kota Pekanbaru dapat dilihat pada tabel 1. Perbedaan nilai head hydrolik di atas daoat diakibatkan karena faktor lingkungan seperti curah hujan dan kondisi tutupan lahan yang mempengaruhi besar kecilnya nilai head hydrolik. Pemerintah perlu melakukan kebijakan untuk pengelolaan potensi akuifer bebas Kota Pekanbaru dengan cara melakukan pengawasan dan tindakan perusakan lingkungan, sehingga faktor faktor lingkungan dapat dipertahankan dan memberikan kontribusi terhadap nilai head hydrolik akuifer bebas di Kota Pekanbaru. Tabel 1. Interpretasi head hydrolik Kota Pekanbaru kondisi steady state No Head hydrolik Nilai atau kuantitas 1. Initial head hydrolik 10,4 m 2. Minimum head hydrolik 1,5646 m 3. Maksimum head hydrolik 13,0535 m KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Interpretasi head hydrolik Kota Pekanbaru kondisi steady state dengan initial head hydrolik = 10,4 m, minimum head hydrolik = 1,5646 m dan maksimum head hydrolik = 13,0535 m. 2. Potensi air akuifer bebas di Kota Pekanbaru digolongkan hampir seragam karena sebaran nilai head hydrolik yang menunjukkan pola mendatar. 3. Head hydrolik rata rata untuk sebaran sebaran akuifer bebas Kota Pekanbaru kondisi steady state adalah yaitu sebesar 7,073 m. 4. Validasi hasil head hydrolik simulasi atau kesalahan sebesar -2,63 %. Hal ini berarti validasi dari hasil numeric dapat diterima. 5. Perbedaan nilai head hydrolik di atas dapat diakibatkan karena faktor lingkungan seperti curah hujan dan kondisi tutupan lahan yang mempengaruhi besar kecilnya nilai head hydrolik. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kami tujukan kepada Pasca Sarjana Universitas Riau yang telah memberi bantuan dalam penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1]. Rudi,P.T, 2005, Keberlanjutan ekologis : Ketersediaan Sumberdaya Air, p Dalam Budhy, T.S.S, Gita, C.N., Wahyu, M (eds.) [2]. Bambang, S., 2004, Identifikasi Keberadaan Air Tanah dan Keluaran Air Daerah Karst di Kabupaten Sumba Barat, Journal, JLP, 18(54): [3]. Adang, S.S, Iskandar, A.Y., Yuningsih, S.M., 2003, Kondisi Air Tanah di Kota Semirata 2013 FMIPA Unila 509

6 Juandi M, dkk: PENYELIDIKAN HEAD HYDROLIK SISTIM AKUIFER BEBAS UNTUK KONDISI ALIRAN STEADY SATE Merauke Propinsi Papua, Journal JLP, 17(52):67-75 [4]. Laton, W.R, Whitley, R.J, Hromadka II, T,V, 2007, A new mathematical technique for identifying potential sources of groundwater contamination. Hydrogeology Journal (15): [5]. Neyamadpour, A, Samsudin, T, Abdullah, W.A,T, 2009, An Application of three-dimensional electrical resistivity imaging for the detection of undergrouand wastewater system, Geophys (53): [6]. Hutasoit, L.M, Kondisi Permukaan Ar Tanah dengan dan Tanpa Peresapan Buatan di Daerah Bandung, Jurnal Geology Indonesia. 0l.4, No.3, P [7]. Wahyudi, H, Kondisi dan Potensi Dampak Pemanfaatan Air Tanah di Kabupaten Bangkalan, Jurnal Aplikasi, Vol.7 No. 1. P [8]. Guymon, G.,1994, Unsaturated zone hydrology; Englewood Cliffs, New Jersey, PTR Prentice Hall, 2010p. 510 Semirata 2013 FMIPA Unila