ANALISIS POTENSI INTRUSI AIR ASIN MENGGUNAKAN METODE

Proseding Seminar Nasional Fisika dan Aplikasinya
Sabtu, 21 November 2015
Bale Sawala Kampus Universitas Padjadjaran, Jatinangor
ANALISIS POTENSI INTRUSI AIR ASIN MENGGUNAKAN
METODE ANOMALI GRAVITY MIKRO ANTAR WAKTU
(STUDI KASUS: DKI JAKARTA)
REZKI NOVIANA AGUS *1), QUART FERRINA1), MAHMUD YUSUF2)
1)
Prodi Geofisika,
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (STMKG)
Jl. Perhubungan I no. 5, Komplek Meteorologi BMKG, Pondok Betung, Tangerang Selatan 15221,
Telp./Fax (021) 73691621, www.stmkg.ac.id.
2)
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG)
Jalan Angkasa I no. 2, Kemayoran, Jakarta Pusat10720,Telp.(021) 4246321, www.bmkg.go.id.
Abstrak.Terjadinya pencemaran air tanah pada wilayah DKI Jakarta khusunya Jakarta
bagian Utara melatarbelakangi studi kasus ini. Penelitian ini menggunakanmetode
anomali gravity mikro antar waktu untuk menganalisis potensi intrusi air asin di
wilayah DKI Jakarta sehingga dapat memantau perubahan kondisi hidrogeologi pada
daerah tersebut.Pengambilan data gaya berat dilakukan sebanyak 2 (dua) kali oleh tim
BMKG yakni pada bulan Oktober-November 2013 dan Oktober-November 2014 di
titik yang sama sejumlah86 titik.Sebagai hasilnya, anomali gravity antarwaktu positif
pada kisaran nilai 0.0016 mGal sampai dengan 0.1783 mGal yang berada di kawasan
Jakarta bagian Utara hingga mencapai Jakarta Pusat mengindikasikan telah terjadinya
intrusi air asin.Sedangkan anomali gravity antar waktu negatif pada kisaran nilai 0.1921 mGal sampai dengan -0.0017 mGal yang terjadi di kawasan Jakarta bagian
Selatan mengindikasikan turunnya permukaan air tanah pada wilayah tersebut.
Kata kunci :intrusi air asin, anomali gravity mikro antar waktu, muka air tanah
Abstract. Groundwater contamination in Jakarta, especially in northern Jakarta, is the
reason for this case study. In this study, we use time-lapse micro gravity anomaly to
analyze the potential of saline water intrusion in Jakarta. Therefore we can keep an eye
on changes of hydrogeological conditions in that area. BMKG team collected the 86
points of data in October-November 2013 and 86 points of data too in OctoberNovember 2014. In this study, we get positive value of time-lapse gravity anomaly in
the range of 0.0016 mGal to 0.1783 mGal in northern Jakarta to central Jakarta. It
indicates saline water intrusion. At the same time, we get negative value of time-lapse
gravity anomaly in the range of -0.1921 mGal to -0.0017 mGal in southern Jakarta. It
indicates decline of ground water level in this region.
Keywords :saline water instrusi,,time lapse micro gravity anomaly, ground water level
1. Pendahuluan
Beberapa dekade terakhir, DKI Jakarta sebagai pusat negara berkembang pesat
dalam hal jumlah penduduk dan kegiatan industri. Perkembangan ini tentu saja
diiringi dengan meningkatnya kebutuhan energi dan air bersih oleh masyarakat
Jakarta. Berbagai sektor memenuhi kebutuhan air bersih dengan mengandalkan
sumberdaya air tanah. Kegiatan eksploitasi air tanah secara terus menerus
*
email : [email protected]
Kode Artikel: FB-02 |
1
2
Rezki Noviana Agus, dkk
memiliki dampak negatif terhadap lingkungan, diantaranya penurunan muka air
tanah yang menyebabkan massa bawah tanah berkurang ditambah dengan beban
bangunan-bangunan bertingkat menyebabkan terjadinya amblesan tanah pada
wilayah DKI Jakarta. Lebih jauh lagi, penurunan ini mengubah keseimbangan
hidrostatik antar-muka air tanah tawar/asin di cekungan Jakarta yang dapat
mengakibatkan terjadinya intrusi air asin.
Pada tahun 2009 saja kondisi Cekungan Air Tanah (CAT) Jakarta sudah
memasuki zona kritis hingga rusak akibat eksploitasi air tanah di atas ambang
batas normal yang direkomendasikan. Pengambilan air tanah pada CAT Jakarta
saat itu hampir melebihi setengah aliran air tanah yang masuk ke dalam akuifer
menengah dan dalam, kondisi demikian dapat di kategorikan sudah memasuki
zona kritis hingga rusak. Berdasarkan data Badan Geologi, ESDM, Neraca Air
Tanah Jakarta saat itu adalah potensi air tanah (dalam) 52 juta m3/thn sedangkan
pengambilan air tanah (dalam) 21 juta m3/thn (40%). Kepala Badan Geologi, R.
Sukhyar berkata bahwa kondisi cekungan air tanah Jakarta yang mencover 3
Provinsi (DKI Jakarta, Banten dan Jawa Barat) saat itu kondisinya sangat kritis
akibat eksploitasi air tanah yang berlebihan hingga mencapai 40%, seharusnya
maksimum hanya 20% agar tidak terjadi intrusi air laut ke daratan.Kondisi ini
sangat memprihatinkan sekaligus perlu segera dicarikan penanganannya [7].
Gambar 1. Ilustrasi proses terjadinya intrusi air laut. (a) Sebelum; (b) Sesudah [11].
Intrusi air asin (Gambar 1) adalah suatu peristiwa penyusupan air asin ke dalam
akuifer di mana air asin menggantikan atau tercampur dengan air tanah tawar
yang ada di dalam akuifer. Penyusupan ini akan menyebakan air tanah tidak dapat
dimanfaatkan, dan sumur yang memanfaatkannya terpaksa ditutup atau
ditinggalkan. Berdasarkan pengertian tersebut serta asal air asin, maka intrusi air
laut adalah intrusi air asin yang berasal dari air laut, sehingga hanya terjadi di
daerah pantai. Sementara intrusi air asin dapat terjadi di mana saja, bahkan di
daerah pedalaman (inland). Air asin adalah semua air yang mempunyai kadar
kegaraman yang tinggi. Tingkat kegaraman biasanya dicerminkan dari total
kandungan zat terlarut (Total Dissolved Solids/TDS). Air tanah tawar mempunyai
TDS kurang dari 1000 mg/l. Sementara air tanah payau/asin TDS-nya lebih dari
1000 mg/L. Dampak air payau terhadap kesehatan masyarakat yang menggunakan
air tersebut untuk dikonsumsi maupun kegiatan lain seperti mandi adalah dapat
mengganggu kesehatan. Hal ini disebabkan air payau yang mengandung NaCl
Analisis Potensi Intrusi Air Asin Menggunakan Metode Anomali Gravity....
3
(Natrium Chloride) tinggi dapat mengganggu metabolisme yang terjadi di dalam
tubuh manusia [8].
Penelitian ini menggunakan metode anomaly mikro gravity antar waktu untuk
menganalisis pola intrusi air asin tersebut. Metode anomali mikro gravity
antarwaktu ini merupakan pengembangan dari metode gravity yang dicirikan
dengan pengukuran secara berulang dalam selang waktu tertentu.
Adapun Gambar 1 (a) dan (b) adalah simulasi terjadinya intrusi air asin. Air asin
memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan air biasa, sehingga terjadinya
intrusi air asin mengakibatkan penambahan massa di bawah permukaan.
Penambahan massa bawah permukaan akan membuat nilai gravity lebih tinggi
dibandingkan saat sebelum terjadinya intrusi air asin.
Anomali gravity mikro antar waktu dapat bersumber dari anomali di permukaan
(geakan vertikal memiliki anomali sekitar 3 Gal/cm) dan anomali bawah
permukaan (pergerakan fluida dan perubahan densitas pada reservoir).
Berdasarkan hubungan tersebut, beberapa orang peneliti memanfaatkan metode
gravity mikro antar waktu ini untuk memonitor perilaku reservoir hidrokarbon
(Hare dkk., 1999, Santoso dkk., 2004, Hare dkk., 2007), reservoir panas bumi
(Allis dan Hunt, 1986; Fujimitsu dkk., 2000), amblesan dan perubahan muka air
tanah (Branston dan Styles, 2000; Kadir dkk., 2004, dan Santoso dkk., 2006) [3].
Anomali Bouguer merefleksikan adanya operubahan densitas baik dalam arah
horizontal, maupun vertikal. Anomali pada stasiun
di jelaskan sebagai :
dimana
dan adalah nilai gravity observasi dan teoritis, a, b, dan c adalah
nilai konstanta koreksi udara bebas, bouguer, dan terrain. adalah ketinggian
stasitun dan
selisih tinggi stastiun pengukuran terhadap lokasi sekitarnya.
Setiap stasiun diukur sebanyak dua kali, yaitu pada saat
dan , sehingga
anomaly bouguer pada setiap stasiun sesuai dengan persamaan berikut:
dan
Nilai pada setiap pengukuran adalah sama efek terrain (
sangatlah kecil
pada topografi yang relative datar (
untuk setiap perubahan
ketinggian 1 cm) sehingga koreksi ini dapat diabaikan.
4
Rezki Noviana Agus, dkk
Akibat tidak adanya perubahan ketinggian pada titik – titik pengukuran, maka
anomaly gravity antarwaktu adalah selisih antara gravity observasi yang diukur
pada saat dan .
2. Metode Penelitian
Pengukuran gravity dilakukan sebanyak 2 (dua) kali yaitu pada bulan OktoberNovember 2013 dan Oktober-November 2014 di 86 titik pengukuran yang
tersebar di daerah penelitian. Daerah penelitian adalah wilayah Propinsi DKI
Jakarta meliputi daerah seluas 32 x 32 km2 (Gambar 2).
Gambar 2. Peta daerah penelitian
Pengukuran gravity ini dilakukan dengan menggunakan gravimeter Scintrex
Autograv CG-5 yang mempunyai ketelitian pengukuran hingga 1 μGal (10 -6
cm/s2) (Gambar 3a).Peralatan lain yang digunakan adalah GPS tipe Garmin 76
CSX dan altimeter Paulin (Gambar 3b dan 3c).
Analisis Potensi Intrusi Air Asin Menggunakan Metode Anomali Gravity....
(a)
(b)
5
(c)
Gambar 3. (a) Gravimeter Scintrex Autograv CG-5 [8]; (b) Altimeter Paulin [9]; (c) GPS tipe
navigasi Garmin 76 CSX [10]
Penelitian ini menggunakan data gravity observasi tahun 2013 dan tahun 2014
sebagai data utama. Anomali gravity antarwaktu menunjukkan adanya perubahan
dari beberapa sumber. Data perubahan muka air tanah digunakan sebagai data
pendukung dalam menganalisa potensi terjadinya intrusi air asin.
3. Hasil dan Pembahasan
Identifikasi terjadinya intrusi air asin dilakukan dengan menggunakan data gravity
mikro antarwaktu periode 2013 sampai dengan 2014.
Gambar 4. (a) Nilai gravity observasi tahun 2013; (b) Nilai gravity observasi tahun 2014
Nilai gravity observasi Jakarta berkisar pada rentang nilai 978124 mGal sampai
dengan 978151 mGal.Nilai pengukuran gravity ini telah terkoreksi oleh koreksi
pasang surut dan koreksi alat. Anomali gravity antarwaktu merepresentasikan
perubahan nilai gravity observasi pada selang waktu tertentu. Hasilnya disajikan
dalam peta sebagai berikut:
6
Rezki Noviana Agus, dkk
Gambar 5. Peta selisih nilai gravity observasi tahun 2013 sampai dengan 2014
Anomali gravity yang terukur di lapangan merupakan superposisi dari berbagai
sumber. Gambar 5 menunjukkan keberadaan anomaligravity antarwaktu yang
memiliki nilai (+), (-), dan (0). Nilai (+) dapat disebabkan adanya kenaikan muka
air tanah, penurunan muka tanah (amblesan tanah) dan intrusi air asin. Nilai (-)
dapat disebabkan adanya penurunan muka air tanah dan kenaikan muka
tanah.Nilai (0) dapat diakibatkan penyebab anomali positif dan anomali negatif
yang seimbang, atau tidak adanya perubahan.
Pada Gambar 5 terlihat anomali gravity antarwaktu positif berada pada kisaran
nilai 0.0016 mGal sampai dengan 0.1783 mGal berada di kawasan Jakarta bagian
Utara hingga mencapai Jakarta Pusat, diantaranya: Grogol Petamburan,
Penjaringan, Tambora, Taman Sari, Pademangan, Tanjung Priok, Cilincing,
Cakung, Kelapa Gading, Koja, Sawah Besar, Pulo Gadung, Jatinegara, Mampang,
Matraman, Tebet, Setia Budi, Menteng, Pancoran, Cempaka Putih, Johar Baru,
Senen, Kemayoran, Gambir.
Sementara itu, anomali gravity antar waktu negatif berada pada kisaran nilai 0.1921 mGal sampai dengan -0.0017 mGal berada di kawasan Jakarta bagian
Selatan, diantaranya: Kembangan, Kebayoran Baru, Kebayoran Lama,
Pesanggrahan, Mampang, Prapatan, Pasar Minggu, Pasar Rebo, Kramat Jati,
Makasar, Duren Sawit, Jagakarsa.Hal tersebut terjadi karena adanya penurunan
muka air tanah yang tinggi di wilayah Jakarta Pusat sehingga mengakibatkan
adanya kekosongan massa yang besar pada wilayah tersebut dan menimbulkan
anomali negatif.
Analisis Potensi Intrusi Air Asin Menggunakan Metode Anomali Gravity....
7
Anomali ini kemudian dibandingkan dengan peta perubahan muka air tanah
sebagai berikut:
Gambar 6. Perubahan muka air tanah Jakarta tahun 1985 – 2008 [4]
Gambar 6 menjelaskan pola penurunan muka air tanah sejak tahun 1985 sampai
dengan 2008. Penurunan muka air tanah yang terjadi pada tahun 1985 dimulai dari
daerah Jakarta bagian Utara dan terus membesar sampai Jakarta bagian tengah
memiliki nilai penurunan muka air tanah yang tinggi.
Pada tahun 1997 terlihat sumber penurunan muka air tanah bertambah kembali di
sekitar kecamatan Penjaringan dan mulai semakin membesar penurunannya
hingga tahun 2008. Berikut adalah peta perubahan muka air tanah berdasarkan
data sumur pantau dari Dinas Tata Air Jakarta:
Gambar 7. (a) Peta muka air tanah tahun 2013 (b) Peta muka air tanah tahun 2014
8
Rezki Noviana Agus, dkk
Gambar 8. Peta perubahan muka air tanah tahun 2013 sampai dengan tahun 2014
Perubahan muka air tanah diukur pada sumur pantau selama periode 2013 sampai
dengan 2014.Dalam periode ini, perubahan tertinggi berada di kawasan Pancoran,
Jakarta Pusat yang mencapai 4.54 meter.Hal ini merupakan suatu kewajaran
mengingat daerah ini memiliki gedung-gedung bertingkat yang memiliki
kebutuhan air dalam skala yang besar.Penurunan tertinggi kedua berada di daerah
Kecamatan Penjaringan sebesar 3.86 meter.
Apabila suatu daerah memiliki banyak sumur yang menyadap air tanah,
pemompaan akan membentuk suatu kerucut penurunan. Hal ini sesuai dengan
hasil pemetaan pada Gambar 8.Pemompaan yang tinggi dan terus menerus terjadi
dapat memicu terjadinya intrusi air asin, yakni aliran air payau atau asin ke arah
darat [1].
Berdasarkan Gambar 8 secara umum wilayah yang mengalami anomali gravity
positif mengalami perubahan muka air tanah 0 sampai dengan 0.4 meter, sehingga
anomali yang terjadi diidentifikasikan akibat adanya intrusi air asin. Berdasarkan
penelitian Litanya (2009) terdapat kontur nilai klorin yang tinggi terkonsentrasi
pada bagian barat laut Jakarta yang mendukung kebenaran adanya intrusi air asin
di daerah tersebut. Kontur tersebut mengarah ke Selatan yang memungkinkan
wilayah intrusi air asin semakin meluas [5].
Beberapa titik seperti Penjaringan, Pancoran, dan Cilincing memiliki penurunan
muka air tanah yang tinggi. Hal ini mengidentifikasikan penyebab anomali positif
adalah adanya intrusi air asin dan amblesan tanah.
Analisis Potensi Intrusi Air Asin Menggunakan Metode Anomali Gravity....
9
4. Kesimpulan
Berdasarkan uraian dan hasil pembahasan, maka dapat disimpulkan hal–hal
sebagai berikut:
1. Anomali gravity antarwaktu positif berada pada kisaran nilai 0.0016 mGal
sampai dengan 0.1783 mGal berada di kawasan Jakarta bagian Utara hingga
mencapai Jakarta Pusat, diantaranya : Grogol Petamburan, Penjaringan,
Tambora, Taman Sari, Pademangan, Tanjung Priok, Cilincing, Cakung,
Kelapa Gading, Koja, Sawah Besar, Pulo Gadung, Jatinegara, Mampang,
Matraman, Tebet, Setia Budi, Menteng, Pancoran, Cempaka Putih, Johar
Baru, Senen, Kemayoran, Gambir. Penyebab anomali ini yaitu adanya intrusi
air asin dan amblesan tanah.
2. Anomali gravity antar waktu negatif berada pada kisaran nilai -0.1921 mGal
sampai dengan -0.0017 mGal berada di kawasan Jakarta bagian Selatan,
diantaranya: Kembangan, Kebayoran Baru, Kebayoran Lama, Pesanggrahan,
Mampang, Prapatan, Pasar Minggu, Pasar Rebo, Kramat Jati, Makasar, Duren
Sawit, Jagakarsa. Penyebab anomali ini yaitu adanya eksploitasi air tanah
yang besar sehingga menyebabkan kekosongan massa di bawah permukaan.
Ucapan Terima Kasih
Terimakasih kepada pihak Sekolah Tinggi Meterologi Klimatologi dan Geofisika
(STMKG) yang telah bersedia menyediakan laboratorium sebagai fasilitas
pendukung dalam melakukan penelitian ini.Juga terima kasih kepada pihak Dinas
Tata Air yang telah bersedia menyediakan data pendukung dalam penelitian
ini.Terimakasih secara khusus kepada Bapak Mahmud Yusuf yang telah
memberikan kontribusi saran serta waktu untuk berdiskusi mengenai penelitian
ini.
Daftar Pustaka
1. Christine, Maria S, Penelitian: Air Tanah, Fakultas Teknik, Universitas
Kristen Maranatha, 2012.
2. Hendrayana, Heru, Dampak Pemanfaatan Air Tanah, Fakultas Teknik,
Universitas Gajah Mada, 2002.
3. Minardi, Suhayat, Hiden, Daharta Dahrin, dan Mahmud Yusuf, Analisa
Penurunan Air tanah dan Amblesan Tanah dengan Metode Gravity Mikro dan
Gradien Vertikal Antar Waktu: Studi Kasus di Jakarta, Jakarta: Jurnal Ilmu
Dasar, 2014.
4. Nishijima, Jun, Underground Fluid Flow Monitoring Using A10 Absolute
Gravimeter in Indonesia and Japan. Jakarta: Badan Meteorologi Klimatologi
dan Geofisika, 2014.
5. Octonavrilna, Litanya, Analisa Perbandingan Anomali Gravitasi dengan
Persebaran Intrusi Air Asin (Studi kasus Jakarta 2006-2007), Jakarta: Jurnal
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, 2009.
6. Telford, W.M., Geldart, L.P., and Sheriff, R.E. Applied Geophysics (2nd ed.):
Cambridge, U.K., Cambridge University Press, 1990.
7. http://www.esdm.go.id/berita/geologi/42-geologi/2749-cekungan-air-tanahjakarta-kritis.html, diakses 07/11/2015.
8. http://georie.blogspot.co.id/2011/05/intrusi-air-laut.html,diakses 07/11/2015.
10
Rezki Noviana Agus, dkk
9. http://www.scintrexltd.com/gravity.html, diakses 08/11/2015
10. http://s1131.photobucket.com/user/TheRelicstore/media/Nov2012Ebay/Altim
eterPaulin_1.jpg.html, diakses 08/11/2015.
11. http://www.amazon.com/Garmin-GPSMAP-Waterproof-DiscontinuedManufacturer/dp/B000CSQRYS, diakses 08/11/2015.
12. http://putradaribunda.blogspot.co.id/2011_04_01_archive.html, diakses
08/11/2015.