PENDUGAAN KETERSEDIAAN AIR TANAH (GROUND WATER)

Kelompok        : 3

Anggota           :

1. Hapsah Nurhapsari                        E14130038

2. Fikri Rizqiawan Nuryadin             E14130039

3. Agus Nurjaman                              E14130042

4. M. Iakandar                                    E14130043

5. Astria Rizka Utami                        E14130048

6. Friska Amalia                                E14130049

7. Sri Surahmi                                   E14130052

8. Ria Dwi Afsari                              E14130053

9. Sephia Amar Tasbiel                     E14130057

10. Dewi Damayanti                         E14130058

Dosen  :

Dr. Ir. Budi Kuncahyo, MS

DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2016

 

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Hutan merupakan penyedia jasa lingkungan. Salah satu jasa lingkungan yang mampu diberikan oleh hutan adalah pengendalian daur air. Tidak hanya sekedar menyediakan air bersih, akan tetapi juga berperan dalam pengendalian erosi dan banjir. Daun dan ranting pohon  berperan sebagai penghalau dalam proses intersepsi air hujan yang turun ke bumi sehingga dapat mencegah air langsung turun ke tanah. Air merupakan salah satu sumberdaya alam yang sangat penting bagi kehidupan didunia ini. Hal tersebut dikarenakan air tidak hanya dibutuhkan oleh manusia namun dibutuhkan juga oleh flora maupun fauna. Menurut Ayu et al. (2013), ketersediaan air dalam tanah sangat mempengaruhi pertumbuhan tanaman secara langsung. Pada budidaya tanaman lahan kering, air merupakan faktor pembatas yang paling menentukan dan sumber air utama bagi pertumbuhan tanaman adalah hujan. Bervariasinya hujan, baik dalam jumlah, intensitas, dan waktu datangnya hujan; dapat menjadi penyebab sulitnya prediksi waktu yang tepat melakukan penanaman atau mengatur pola tanam yang diakibatkan oleh ketersediaan air yang fluktuatif.

Masalah yang dihadapi mengenai ketersedian air yaitu ketika musim hujan ketersediaannya berlimpah, sedangakan saat musim kemarau sungai kering dan air sulit didapat. Hutan memiliki kemampuan sebagai regulator air, artinya ia mampu mengatur, menyokong proses alami dan menyediakan air bersih apabila ia dibiarkan tetap alami. Ia mampu menyimpan air di musim hujan dimana ketersediaan air berlimpah, ia juga mampu melepaskan air saat musim kemarau, saat dimana ketersediaan air sangat kurang. Di kala beberapa daerah mengalami banjir akibat curah hujan yang tinggi, justru permasalahan krisis air bersih dan kelangkaan air sering melanda daerah-daerah lainnya di Indonesia. Permasalahan krisis air bersih di Indonesia tidak hanya terjadi pada satu daerah saja namun di beberapa daerah di Indonesia juga sering mengalami kelangkaan air bersih. 

Tujuan

Adapun tujuan dari adanya makalah ini adalah untuk mendapatkan suatu bentuk model dan memprediksi jumlah ketersediaan air tanah (Ground Water) di Kota Tasikmalaya dengan membandingkan data perkolasi.

METODOLOGI

Waktu dan Tempat

Pendugaan ketersediaan air tanah (Ground Water) dilaksanakan pada tanggal 24 – 27 Desember 2016. Sementara itu, praktikum Biometrika Hutan dilakukan pada hari Senin 2016 pukul 13.00–16.00 WIB yang bertempat di RK GU 301, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada pembuatan simulasi ini antara lain adalah:

1.    Alat tulis

2.    Kalkulator

3.    Perangkat lunak (software) Microsoft Word

4.    Perangkat lunak (software)Stella 9.0.2.

5.    Data curah hujan dan luas RTH Kota Tasikmalaya

Sementara itu, bahan yang digunakan adalah data sekunder yang didapatkan dari studi putaka mengenai curah hujan tahunan, data tutupan lahan beserta luasannya beserta data koefisien limpasan pada setiap jenis tutupan lahan di Tasikmalaya.

Metode Praktikum

Langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan pendugaan ini antara lain sebagai berikut:

1.    Menentukan suatu topik yang menjadi problem solving yang akan dimodelkan. Topik yang diambil pada makalah ini adalah ketersediaan air di wilayah Kota Tasikmalaya

2.    Mencari literatur yang terkait dengan topik pemodelan yang telah ditentukan. Literatur yang digunakan dalam penyusunan makalah ini meliputi air tanah, siklus hidrologi, dan analisis sistem yang dicari melalui browsing internet

3.    Menentukan beberapa variabel kemudian membuat simulasi keterkaitan antar variabel tersebut.Variabel yang digunakan antara lain :

-            Variabel tidak bebas : groundwater

-            Variabel bebas : curah hujan sisa, kumperkolasi

-            Auxiliary variable : selisih, intersepsi, run off (RO)

-            Driving variable : curah hujan tahunan, luas RTH Tasikmalaya, pori-pori dinding sungai, debit ciliwung, luas penampang aliran, konduktivitas hidrolika, aquifer, gradient hidrolik, porositas tanah

4.    Mencari data dari literatur untuk mendukung penyusunan simulasi model

5.    Menyusun simulasi model

6.    Menganalisis hasil penyusunan simulasi model yang telah dibuat

HASIL DAN PEMBAHASAN

Air Tanah

Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau bebatuan di bawah permukaan tanah. Air tanah merupakan salah satu sumber daya air yang keberadaannya terbatas dan kerusakannya dapat mengakibatkan dampak yang luas serta pemulihannya sulit dilakukan. Menurut Hendrayana (2002), air tanah (groundwater) adalah nama untuk menggambarkan air yang tersimpan di bawah tanah dalam batuan yang permeabel. Periode penyimpanannya dapat berbeda waktunya bergantung dari kondisi geologinya (beberapa minggu – tahun). Pergerakan air tanah dapat muncul ke permukaan, dengan manifestasinya sebagai mata air (spring) atau sungai (river).

Air mengendalikan hampir seluruh proses fisik, kimia, dan biologi yang terjadi di dalam tanah. Air dalam tanah berperan sebagai pelarut dan agen pengikat antar partikel-partikel tanah, yang selanjutnya berpengaruh terhadap stabilitas struktur dan kekuatan tanah serta bahan geologik. Secara kimia, air berperan sebagai agen pengangkut zat terlarut dan suspensi yang terlibat dalam perkembangan tanah dan degradasi. Dengan melalui pengaruhnya pada hampir semua proses kimia dan fisika alami, seluruh proses kehidupan tergantung air tanah. Produksi biologi dalam tanah, juga produksi hutan dan tanaman pertanian sangat dipengaruhi oleh ketersediaan air, yang pada gilirannya tergantung sifat-sifat tanah dan kandungan air di dalam tanah.

Teknik pengukuran kadar air tanah diklasifikasikan ke dalam dua cara, yaitu langsung dan tidak langsung. Pengukuran secara langsung adalah berupa pemisahan air dari matrik tanah dan pengukuran langsung dari jumlah air yang dipisahkan tersebut. Pemisahan air dari matriks tanahdapat dicapai melalui: (1) pemanasan; (2) ekstraksi dan penggantian oleh larutan; atau (3) reaksi kimia. Jumlah air yang dipisahkan ditentukan dengan: (1) mengukur perubahan massa/berat setelah pemanasan dan (2) pengukuran kuantitatif dari hasil reaksi. Pemisahan air dengan pemanasan biasa disebut dengan metode gravimetrik, dan merupakan metode pengukuran secara langsung (Topp dan Ferre 2002).

Dalam sebuah permodelan kasus  dapat diterapkan menggunakan permodelan stella. Stella adalah perangkat lunak untuk modeling berbasis “flow-chart”. Stella termasuk bahasa pemrograman interpreter dengan pendekatan lingkungan multi-level hierarkis, baik untuk menyusun maupun berinteraksi dengan model. Di dalam program STELLA  ada tiga jenjang (layering) untuk mempermudah pengelolaan model, terutama untuk model yang sangat kompleks. Hal ini sangat bermanfaat baik untuk pembuat program model maupun untuk pengguna model tersebut (Rowe 1999).

Air Tanah Sebagai Hasil dari Siklus Hidrologi

Air tanah merupakan salah satu faset dalam daur hidrologi , yakni suatu peristiwa yang selalu berulang dari urutan tahap yang dilalui air dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfer; penguapan dari darat atau laut atau air pedalaman, pengembunan membentuk awan, pencurahan, pelonggokan dalam tanah atau badan air dan penguapan kembali . Dari daur hidrologi tersebut dapat dipahami bahwa air tanah berinteraksi dengan air permukaan serta komponen-komponen lain yang terlibat dalam daur hidrologi termasuk bentuk topografi, jenis batuan penutup, penggunaan lahan, tetumbuhan penutup, serta manusia yang berada di permiukaan. Air tanah dan air permukaan saling berkaitan dan berinteraksi. Setiap aksi (pemompaan, pencemaran dll) terhadap air tanah akan memberikan reaksi terhadap air permukaan, demikian sebaliknya.

Siklus hidrologi merupakan suatu rangkaian proses peristiwa dimana air di bumi menguap ke atmosfer dan kembali lagi ke bumi dalam bentuk air (hujan) melalui berbagai tahapan, dan peristiwa ini terjadi secara berulang (Soemarto 1995). Prosesnya belangsung mulai dari tahap awal terjadinya proses penguapan (evaporasi) secara vertikal dan di udara mengalami pengembunan, lalu terjadi hujan akibat berat air atau salju yang ada di gumpalan awan. Air hujan jatuh ke permukaan tanah sebagian diuapkan kembali, sebagian mengalir sebagai run off dan sebagian langsung masuk ke dalam tanah (infiltrasi, perkolasi, kapiler).

Air hujan yang meresap ke dalam tanah  terus bergerak masuk ke bawah dan akan tersimpan di dalam tanah, disebut dengan air tanah. Air tanah adalah air yang berada di wilayah jenuh di bawah permukaan tanah. Aliran air tanah dapat dibedakan menjadi menjadi aliran tanah dangkal, aliran tanah antara dan aliran dasar (base flow). Aliran dasar (base flow) merupakan aliran yang mengisi sistem jaringan sungai. Penyimpanan air tanah besarnya tergantung dari kondisi geologi setempat dan waktu. Kondisi tata guna lahan juga berpengaruh terhadap tampungan air tanah, misalnya lahan hutan yang beralih fungsi mejadi daerah pemukiman dan curah hujan daerah tersebut. Sebagai permulaan dari simulasi harus ditentukan penyimpangan awal (initial storage).

Infiltrasi

 Hutan adalah suatu kesatuan ekosistem berupa hamparan lahan berisi sumber daya alam hayati yang didominasi pepohonan dalam persekutuan alam lingkungannya, yang satu dengan lainnya tidak dapat dipisahkan. Hutan memiliki peran penting untuk fungsi serta siklus hidrologi.  Siklus hidrologis adalah rangkaian peristiwa yang terjadi pada air, dari saat jatuh ke bumi hingga menguap ke atmosfer dan kemudian jatuh kembali ke bumi. Hujan merupakan masukan utama dalam siklus hidrologis, butiran air hujan yang jatuh ke bumi mempunyai daya pukul untuk menghancurkan agregat tanah, sehingga dari proses tersebut akan mempengaruhi besarnya air yang masuk ke dalam tanah. Banyaknya air yang masuk ke dalam tanah melalui proses infiltrasi. Infiltrasi dapat diartikan sebagai proses masuknya air ke dalam tanah sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan gravitasi (gerakan air ke arah vertikal) (Asdak 2002).

Faktor-faktor yang memerngaruhi proses dan laju infiltrasi antara lain kedalaman genangan dan tebal lapis jenuh, kelembaban tanah, pemadatan oleh hujan, tanaman penutup, intensitas hujan, dan sifat-sifat fisik tanah. Faktor-faktor tersebut berinteraksi sehingga mempengaruhi besarnya infiltrasi dan limpasan permukaan. Semakin besar air hujan yang masuk ke dalam tanah, berarti semakin kecil limpasan permukaan yang terjadi sehingga besarnya banjir dapat ditekan. Semakin besar air yang masuk ke dalam tanah (bumi) akan meningkatkan aliran air dasar (base flow) yang ke luar dari aliran bawah tanah, berfungsi menjaga kontinuitas aliran sungai melalui mata air. Proses infiltrasi adalah bagian yang sangat penting dalam daur hidrologi maupun dalam proses pengalihragaman hujan menjadi aliran di sungai. Dengan adanya proses infiltrasi maka dapat mengurangi terjadinya banjir, mengurangi terjadinya erosi tanah. Selain itu kegunaan dari infiltrasi adalah memenuhi kebutuhan tanaman dan vegetasi akan air, mengisi  kembali reservoir tanah dan menyediakan aliran sungai pada saat musim kemarau (Suryatmojo 2006).

Analisis Sistem

Sistem adalah sekelompok elemen yang terintegrasi dengan maksud yang sama untuk mencapai suatu tujuan. Dalam hubungannya dengan ilmu alam dan ilmu hayat, sistem adalah sekumpulan hubungan fisik komponen-komponen yang dipengaruhi oleh kesatuan batas dan fungsi. Sistem adalah suatu kumpulan dari materi-materi dan proses-proses yang “berkomunikasi” yang bersama-sama membentuk suatu fungsi.

Analisis sistem didefinisikan sebagai aplikasi yang bersifat paling langsung dari metode ilmiah untuk suatu masalah yang mencakup sistem yang kompleks, analisis sistem merupakan kesatuan dari teori-teori dan teknik untuk mempelajari, menggambarkan, dan membuat prediksi tentang sesuatu yang kompleks yang besarnya dicirikan dengan penggunaan prosedur-prosedur matematis dan statistik tingkat tinggi serta penggunaan komputer. Analisis sistem merupakan pendekatan filosofis sekaligus kumpulan teknik termasuk simulasi. Oleh karena itu, ketersediaan air tanah yang merupakan kesatuan atau bagian dari siklus hidrologi dapat diklasifikasikan ke dalam sebuah sistem alam untuk mencapai keseimbangan ekosistem yang dapat bermanfaat bagi manusia. Pemodelan sistem merupakan salah satu cara penyederhanaan suatu sistem untuk dilakukan analisis, simulasi, maupun evaluasi. Proses pembuatan model sistem harus disesuaikan dengan realita yang terjadi pada kehidupan nyata agar hasil yang diperoleh akurat dan dapat diterapkan

Spesifikasi Model

Model Groundwater menggambarkan sediaan air tanah yang masuk dari curah hujan dan badan air serta yang keluar dengan proses perkolasi. Model ini dipengaruhi oleh variabel kumulatif infiltrasi, influence, serta kumulatif perkolasi.

Gambar 1 Model Ground Water

            State variabel yang mempengaruhi Infiltasi ialah Curah Hujan, Intersepsi, Run off, dan Porositas tanah. Curah hujan diatas permukaan tanah ada yang menumbuk tanah secara langsung, ada juga yang menumbuk tajuk terlebih dahulu yang diwakili oleh state variabel Luas RTH. Jumlah air terinfiltrasi adalah jumlah curah hujan sisa yang jatuh diatas permukaan wilayah administrasi Tasikmalaya setelah dikurangi Run off dan air terintersepsi (keluaran) dan dikalikan dengan porositas tanah. Porositas tanah sendiri merupakan daya alir tanah dalam mengalirkan air yang masuk ke dalam tanah. RTH berbanding terbalik dengan RO, semakin luas RTH makan RO akan semakin kecil. Sedangkan Intersepsi berbanding lurus dengan RTH, semakin luas RTH maka intersepsinya juga akan semakin luas.

            Inflow lain yang berpengaruh langsung selain kumulatif infiltrasi ialah influence. Influence/influent didefinisikan sebagai rembesan air sungai ke dalam tanah yang jatuh sebagai aquifer/air tanah (Asdak 2010). Influence diduga dengan menghitung jumlah debit yang masuk ke outlet sungai Citanduy terhadap pori-pori dinding sungainya. Outflow dibatasi hanya untuk perkolasi dan bermuara pada stock Kumulatif Perkolasi. Perkolasi merupakan hasil perkalian antara tiga state variabel yakni Luas penampang aliran, Konduktivitas Hidrolika, dan Gradien Hidrolik. Hasil Korelasi antar seluruh state variabel yang terkait bertumpu pada stock Ground Water. Hasil Run Spec untuk stock Ground Water dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Respon Ground Water terhadap tiga perlakuan Luas RTH

Gambar 3 Hubungan Ground Water dengan Kumperkolasi

            Grafik 1 merupakan respon Ground Water terhadap RTH seluas 810 Ha, sedangkan untuk Grafik 2 menyatakan respon Ground Water terhadap RTH dengan luas 1000 Ha. Grafik 3 menyatakan respon Ground Water terhadap luas RTH 4000 Ha. Gambar 3 diketahui Ground Water dan Kumperkolasi memiliki hubungan. Dapat dilihat, garfik menunjukkan hubungan antara Ground Water dengan Kumperkolasi. Grafik tersebut ber-slope positif, ketika jumlah Ground Water meningkat, maka kumperkolasi juga akan meningkat, sehingga air yang mengalir akan lebih banyak.

Evaluasi Model

Model Ground Water yang tersedia diatas pada dasarnya belum sepenuhnya dapat menduga keadaan nyata yang terjadi di lapang. Keadaan yang ada di lapangan tidak hanya dipengaruhi oleh infiltrasi tanah, namun juga dipengaruhi oleh kondisi lapisan aqifer tanah. Lapisan equifer tanah menunjukkan jumlah air sebenarnya yang tersedia di tanah dan tidak dipengaruhi oleh curah hujan serta influence. Lapisan tersebut akan berkaitan dengan kapasitas tanah untuk mengikat air. Model Ground Water seperti pada Gambar 1 dapat digunakan apabila dapat melibatkan lapisan equifer tanah dan kapasitas maksimal tanah dalam mengikat air.

Respon Ground Water terhadap kondisi RTH pada dasarnya akan berbanding lurus, RTH yang semakin luas akan meningkatkan Ground Water dan sebaliknya seperti halnya yang ditunjukan pada Gambar 2. Intersepsi, Run off, dan Porositas tanah yang menjadi state variabel dalam model Ground Water ini akan bervariasi dalam memengaruhi jumlah air. Intersepsi yang besar oleh tajuk akan menahan air yang jatuh dari atas langit keatas permukaan tanah sehingga akan menurunkan laju Run off di permukaan tanah. Selain itu, intersepsi oleh tajuk akan mengurangi energi kinetik air jatuh yang menumbuk tanah sehingga akan mengurangi erosi permukaan dan meingkatkan porositas tanah. Porositas tanah yang baik akan menghasilkan kemampuan infiltasri air yang baik pula. Kondisi tersebut tentunya akan meningkatkan Ground Water serta tata air yang baik pada RTH. Perubahan luas RTH tentunya akan berdampak serius terhadap Stock Ground Water dan kemampuan tata air suatu tempat. Kumperkolasi yang tersususn dari pengalian luas penampang aliran, konduktivitas hidrolika, dan gradien hidrolik akan beranding lurus terhadap Ground Water seperti yang terdapat pada Gambar 3.

SIMPULAN

Ketersediaan air tanah Tasikmalaya akan meningkat apabila luas hutan semakin besar, terlihat jika RTH yang ada ditambah hingga menjadi 4000 Ha. Oleh karena itu, untuk mencegah krisis air tanah sangat diperlukan pengaturan luasan tutupan lahan hutan sesuai kebutuhan masyarakat karena pada dasarnya penduduk di Tasikmalaya dalam kesehariannya menggunakan air tanah untuk beragam keperluan sehari-hari. Selain itu, ketersediaan air tanag (ground water) pun berbading lurus terhadap kumulatif perkolasi yang terjadi di Tasikmalaya, yang berarti semakin banyak ketersediaan air tanah, maka semakin banyak pula air yang akan dialirkan dari suatu lapisan tanah ke lapisan tanah lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

Asdak C. 2010. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada University Press.

Ayu WI, Prijono S, Soemarno. 2013. Evaluasi ketersediaan air tanah lahan kering di Kecamatan Unter Iwes, Sumbawa Besar. J-PAL. 4 (1).

Hendrayana H. 2002. Dampak Pemanfaatan Air Tanah .Yogyakarta(ID) : UGM  Press.

Rowe E.  1999.  The safety-net role of tree roots in hedgerow intercropping systems [disertasi].  London(UK): University of London.

Soemarto. 1995. Hidrologi Teknik. Jakarta(ID): Erlangga.

Suryatmojo H. 2006. Konsep Dasar Hidrologi Hutan. Yogyakarta (ID) : . Jurusan Konservasi Sumber Daya Hutan Fakultas Kehutanan UGM.

Topp GC, Ferre P A. 2002. The Soil Phase. Methods of Soil Analysis. SSSA Book Series. No 5: Part 4. Physical Methods. Madison (US): Soil Science Society of America.