bab 4 pengelolaan sumber daya air tanah

BAB 4
PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR
TANAH
“KASUS WILAYAH JABODETABEK”
Tujuan utama dari pemanfaatan air tanah adalah sebagai cadangan,
untuk memenuhi kebutuhan air bersih jika air permukaan sudah tidak
memungkinkan lagi dimanfaatkan baik secara kuantitatif (yang biasanya
dilakukan oleh perusahaan air minum) maupun secara kualitatif karena air
permukaan sudah terkotori sehingga membahayakan untuk konsumsi
penduduk. Oleh karena itu, alternatif pasokan air yang dilakukan dengan
ekstraksi air tanah sifatnya hanya sementara dan terbatas pada air tanah
dangkal.
Penggunaan air tanah harus tidak melebihi kapasitas maksimum
yaitu jumlah maksimum air tanah yang secara teknis dapat diekstraksi
tanpa mengganggu kesetimbangan dan stabilitas pasokan. Istilah “safe
yield” atau batas aman sebagai salah satu indikator penggunaan debit air
tanah secara maksimum didefinisikan sebagai pengambilan (pemompaan)
air tahunan sedemikian sehingga tidak :
 Melebihi pengisian (recharge) tahunan rata rata
 Menurunkan muka air tanah sehingga batasan biaya pemompaan
tidak terlampaui.
 Menurunkan muka air tanah sehingga memungkinkan masuknya
(intrusi) air dengan kualitas yang tidak diinginkan.
(Domenico dan Schwartz, 1990)
Untuk usaha mempertahankan pemanfaatan air tanah yang
berkesinambung-an (sustainable), perlu diterapkan konsep manajemen
daerah aliran air tanah (groundwater basin management).
Untuk wilayah Jakarta – Bogor – Depok – Tangerang - Bekasi
(JABODETABEK), air tanah di cekungan tersebut berasal dari daerah
tangkapan air di kawasan gunung Salak, Halimun, Gede dan Pangrango di
Kabupaten Bogor, dan di utara kawasan Puncak, yang potensinua secara
kuantitatif bergantung pada curah hujan di kawasan tersebut. Setelah
36
meresap kedalam tanah, air hujan yang menjadi air tanah mengalir ke hilir
di bawah permukaan tanah, dan akan terbagi menjadi air tanah dalam dan
air tanah dangkal. Air tanah dalam ada pada bagian bawah lapisan batuan
(kedap air) dan pengisian ulangnya (imbuhan) berlangsung dari air hujan di
daerah pengisiannya (di kawasan yang disebutkan diatas), sedangkan air
tanah dangkal disamping mendapatkan imbuhannya dari daerah
tangkapan yang sama, juga mendapatkan imbuhan lokal dari air hujan yang
jatuh diatasnya.
Lapisan pembawa air tanah atau akuifer, adalah struktur geologi
yang berupa kombinasi antara pasir dan lempung yang sangat heterogen
dan kompleks. Dari kombinasi struktur tanah dalam akuifer ini, dan melalui
pengujian hidrogeologis, akuifer dapat dikatagorikan menjadi dua jenis
akuifer, yakni akuifer artesis atau akuifer tertekan (confined), dan akuifer
tidak tertekan (unconfined). Gambar 4.1. memperlihatkan tipikal potongan
melintang tegak situasi akuifer (dangkal dan dalam) dan daerah
pengisiannya (recharge area).
Gambar 4.1 : Potongan Melintang Lapisan Bawah Muka Tanah.
(McWhorter dan Sunada, 1977)
37
Tinggi muka air tanah dalam akuifer artesis sama dengan
permukaan akuifer itu sendiri. Karena akuifer ini seperti saluran tertutup,
air tanah yang mengalir dalam keadaan tertekan dengan tinggi tekan sama
dengan elevasi muka tanah di daerah imbuhan atau recharge (prinsip
bejana berhubungan) dikurangi dengan kehilangan tekanan karena adanya
gesekan antara media akuifer dengan air tanah pada saat mengalir (Hukum
Darcy). Walaupun secara fisik letak air tanah di akuifer ini ada pada posisi
sangat dalam, akan tetapi kadang kadang (tergantung pada lokasinya)
mempunyai tekanan yang relatif tinggi. Bahkan di beberapa lokasi, air
tanah dapat menyembur keatas dengan sendirinya jika sumur bor
mencapai akuifer artesis ini. Oleh karena itulah sebutan lain dari air tanah
dalam ini adalah air tanah artesis karena karakteristik akuifer dan air
tanahnya selalu ada dibawah tekanan. Untuk air tanah dangkal yang
mengalir dalam akuifer dangkal (unconfined), tinggi muka air mengikuti
tinggi muka tanah setempat (beberapa meter dibawah muka tanah).
Tekanan air pada permukaan air tanah ini sama dengan tekanan atmosfer
setempat.
Tinggi muka air tanah atau tinggi tekan pada air tanah dalam pada
kondisi normal dan seimbang mempunyai elevasi yang sama dengan muka
air tanah di daerah pengisian (prinsip bejana berhubungan). Air tanah
adalah sumberdaya air yang paling penting untuk wilayah Depok dan juga
DKI Jakarta. Saat ini diperkirakan 60% warga Jakarta dan sebagian besar
industri di JABODETABEK mengandalkan air tanah (Anonim, 1994).
Pengambilan air tanah dengan debit yang lebih tinggi daripada kecepatan
proses keseimbangan dapat mengakibatkan terjadi penurunan yang
ekstrim dari tinggi muka air tanah (untuk air tanah dangkal) atau
penurunan tinggi tekan pada air tanah artesis. Pada kondisi ini terjadi
peristiwa depresi dan berakibat pada terbentuknya kerucut depresi (cone
depression). Semakin besar debit pengambilan airnya akan semakin tinggi
besaran penurunan ini. Gambar 4.2. dibawah ini memperlihatkan kerucut
depresi yang terjadi akibat pemompaan air tanah, baik pemompaan air
tanah dangkal maupun air tanah dalam.
Perilaku terjadinya kerucut depresi ini, disamping besaran volume
pemompaan air tanah, juga sangat bergantung pada kondisi tanah
setempat. Terjadinya kerucut depresi ini bersifat lokal. Dalam skala ruang,
luasnya pengaruh kerucut tergantung pada karaktiristik tanahnya seperti
angka kelaluan, porositas, tingkat kompaksi dsb.
38
Akuifer Unconfined (air tanah
dangkal)
Akuifer Confined (air tanah artesis)
Gambar 4.2 : Kerucut Depresi Saat Pemompaan Air Tanah (Freeze & Cherry,
1979).
Kelancaran proses akumulasi meresapnya air tanah dan reaksi
akuifer menghadapi ekstraksi atau pengambilan air tanah, diperlihatkan
dengan penurunan muka air tanah dan bergantung pada karakteristik
akuifer. Karakteristik akuifer ini secara geologis dapat diperlihatkan dari
jenis batuan endapan, gradasi butir, heterogenitas lapisan tanah dan
beberapa parameter geologis lainnya. Reaksi akuifer menghadapi ekstraksi
ini memperlihakan kemampuan akuifer mengalirkan air tanah. Akuifer
yang mempunyai heterogenitas tinggi dan angka kelaluan hidrolis rendah
akan memperlihatkan depresi kerucut yang dalam, sementara akuifer yang
mempunyai angka kelaluan tinggi memberikan reaksi depresi kerucut yang
dangkal dan lebih luas. Untuk akuifer yang dekat dengan badan air
permukaan atau akuifer yang dekat dengan dinding kedap air akan
memberikan reaksi berbeda. Untuk situasi seperti ini, depresi kerucut
terbentuk tidak simetris.Sebagai ilustrasi, Gambar 4.3 menjajikan perilaku
reaksi akuifer terhadap ekstraksi atau pengambilan air tanah. Jika ekstraksi
berlangsung terus menerus dan dalam jumlah besar, hingga melebihi batas
amannya (safe yield), maka keseimbangan tata air tanah akan terpengaruh,
dan depresi kerucut tidak dapat kembali ke kondisi semula.
Meskipun secara geologi sumberdaya air tanah memperlihatkan
potensi yang besar, memiliki banyak faktor keterbatasan. Akumulasi dari
keterbatasan ini menghasilkan resultante berupa sumberdaya air tanah
tidak berlanjut, artinya pemanfaatan air tanah secara jangka panjang atau
permanen, akan menimbulkan masalah negatif jika tidak dikelola dengan
baik.
39
Gambar 4.3 :Perilaku reaksi akuifer terhadap ekstraksi (Freeze dan Cherry,
1979)
Untuk wilayah pantai, pemakaian air tanah yang tidak terkendali
akan menyebabkan terjadinya intrusi air laut. Pemakaian air tanah
diwilayah pantai yang berlebihan menyebabkan penurunan muka air tanah
terutama di daerah yang sumur bornya cukup banyak. Penurunan muka air
tanah ini menunjukkan bahwa laju pengambilan melebihi kecepatan
pengisian kembali. Akibatnya adalah terjadinya intrusi atau peresapan air
laut ke dalam akuifer yang semula berisi air tawar dan juga menyebabkan
amblesan tanah (subsidence).
Intrusi atau penyusupan air laut adalah masuknya air laut ke dalam
lapisan tanah melalui akuifer di daerah pantai. Penyusupan air laut ini
dapat terjadi karena beberapa sebab antara lain :
 Penurunan muka air tanah atau bidang pisometrik di daerah pantai.
 Pengambilan atau pemompaan air tanah yang berlebihan sehingga
mengakibatkan terjadinya penurunan muka air tanah.
 Masuknya air laut ke daratan melalui sungai, kanal-kanal, rawa dan
lain-lain.
40
Menurut teori Ghyben – Herzberg (Todd, 1959) hubungan
kesetimbangan antara air laut dengan air tanah tawar pada akuifer pantai
pada keadaan statis adalah sesuai dengan kesetimbangan hidrostatiknya.
Dengan adanya perbedaan density antara air laut dan air tanah tawar,
maka bidang batas antara air laut dengan air tanah tawar tesebut
tergantung dari kesetimbangan hidrostatik antara keduanya. Hal secara
sederhana dapat diterangkan seperti pada Gambar 4.4.
Gambar 2.4 : Skema Ideal Distribusi Air Asin Dan Air Tawar Pada Akuifer
Tak Tertekan Berdasarkan Rumus Ghyben-Herzberg.
Pada keadaan setimbang, tekanan hidrostatik pada titik A = B.
Jadi : PA = PB
ρs x hs x g = ρf X hs X g + f x hf x g
ρf
hs = ---------- x hf
ρs - ρf
dimana :
ρs = density air laut.
ρf = density air tanah tawar.
41
hs = kedalaman muka air laut dari titik A.
hf = kedalaman muka air tanah dari permukaan air laut.
g = percepatan gravitasi.
Jika :
density air laut, ρs = 1,025 gram/cm3
density air tawar, ρf = 1,000 gram/cm3
persamaan disederhanakan menjadi :
hs = 40 hf
Dari persamman di atas dapat diketahui bahwa intrusi air laut
secara teoritis akan terjadi pada lapisan tanah pada kedalaman sekitar h f
di bawah muka air laut. Persamaan tersebut berlaku apabila permukaan air
tanah berada di atas permukaan air laut dan muka air tanah (bidang
pisometrik) miring kearah air laut.
Mekanisme penyusupan air laut kedalam akuifer secara sederhana
dapat diterangkan sebagai berikut. Pada daerah pantai dimana tidak ada
pengambilan air tanah, maka batas antara air asin dan air tanah tawar
adalah dalam keadaan setimbang seperti pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 : Kondisi Kesetimbangan Akuifer Di Daerah Pantai Sebelum
Adanya Pengambilan Atau Pemompaan Air Tanah.
42
Jika pada daerah tersebut terdapat pengambilan air tanah yang berlebihan
sehingga laju pangambilan air tanah lebih besar daripada laju pengisian
kembali secara alami, maka akan menyebabkan penurunan muka air tanah
dan air laut akan masuk kedalam akuifer air tawar untuk mengisi
kekosongan akibat pengambilan air tanah yang berlebihan tadi. Akhirnya
air yang dipompa keluar akan terkontaminasi oleh air laut. Mekanisme
tersebut secara sederhana dapat diterangkan seperti pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 : Mekanisme Intrusi Air Laut Ke Dalam Akuifer Air Tawar Di
Daerah Pantai Akibat Pengambilan Air Tanah Yang Berlebihan.
43