PAPER PRAKTIKUM BIOMETRIKA HUTAN Kelompok 9 (kamis) DOSEN Dr. Ir. Budi Kuncahyo >> PENDUGAAN KETERSEDIAAN AIR TANAH (GROUND WATER) MENGGUNAKAN SIMULASI BERBAGAI LUAS KEBERADAAN RUANG TERBUKA HIJAU DI KOTA JAKARTA

PENDUGAAN KETERSEDIAAN AIR TANAH (GROUND WATER) MENGGUNAKAN SIMULASI BERBAGAI LUAS KEBERADAAN RUANG TERBUKA HIJAU DI KOTA JAKARTA

Disusun Oleh:

Kelompok 9

Riany Sulastri	E14110002
Amaliah	E14110021
Agil Hanafi Ibrahim	E14110035
Apri Dwita Kuncahya Sari	E14110051
Faris Ranggawardana	E14110087

Dosen :

Dr. Ir. Budi Kuncahyo, MS

DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2014

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

PENDAHULUAN (file asli unduh disini)

Latar Belakang

Air mempunyai fungsi serbaguna dan mutlak diperlukan oleh makhluk hidup, diantaranya untuk kebutuhan industri, domestik, tambak, maupun pertanian. Keberadaan air terutama air tanah dari lapisan permeabel dan impermeabel, menjadikan air tanah sebagai sumber dan cadangan air bagi penduduk. Dengan adanya airtanah yang dapat dikonsumsi oleh penduduk maka keberadaan airtanah perlu diketahui pula ketersediaannya. Tantangan yang dihadapi dalam pengelolaan air tanah di Indonesia adalah terbatasnya pasokan air dari sumber air permukaan, ketergantungan yang tinggi terhadap air tanah untuk penyediaan pasokan air dan maraknya pengambilan sumber air ini karena tuntutan kebutuhan air yang terus meningkat dari tahun ke tahun, baik untuk memenuhi kebutuhan masyarakat maupun pelayanan umum di pusat-pusat perkantoran, perbelanjaan, industri, pertanian, pertambangan, dan sektor-sektor lainnya. Ketersediaan air di dunia ini begitu melimpah ruah, namun yang dapat dikonsumsi oleh manusia untuk keperluan air minum sangatlah sedikit. Dari total jumlah air yang ada, hanya lima persen saja yang tersedia sebagai air minum sedangkan sisanya adalah air laut.

Disamping bertambahnya populasi manusia, kerusakan lingkungan merupakan salah satu penyebab berkurangnya sumber air bersih. Pembabatan hutan dan penebangan pohon yang mengurangi daya resap tanah terhadap air turut serta pula dalam menambah berkurangnya asupan air bersih ini. Selain itu pendistribusian air yang tidak merata juga ikut andil dalam permasalahan ini.Di beberapa kota besar seperti Jakarta, Bandung, Semarang, Surabaya, dan Denpasar serta pusat-pusat industri di pulau Jawa, pengambilan air tanahnya sudah begitu intensif. Akibatnya di pusat-pusat pengambilan air tanah terjadi kemerosotan  kuantitas, kualitas, dan bahkan lingkungan air tanah. Disamping itu hal yang cukup mengkhawatirkan adalah berubahnya daerah resapan (imbuhan) air tanah yang berubah menjadi pemukiman, perindustrian dan yang lainnya. Di sisi lain karena peningkatan penduduk, sehingga kebutuhan air meningkat. Sehingga dapat dikatakan persoalan air tanah akan menjadi bertambah besar karena ketersediaan air berkurang sekaligus kebutuhan air meningkat.

Tujuan

Adapun tujuan dari adanya makalah ini adalah untuk mendapatkan suatu bentuk model dan memprediksi jumlah ketersediaan air tanah (ground water) di kota Jakarta berdasarkan besarnya luas hutan yang ada.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

TINJAUAN PUSTAKA (file asli unduh disini)

Air Tanah

Air tanah adalah air yang bergerak dalam tanah yang terdapat di dalam ruang-ruang antara butir-butir tanah yang membentuk itu dan didalam retak-retak dari batuan. Yang terdahulu disebut air lapisan dan yang terakhir disebut air celah (fissure water. Keberadaan air tanah sangat tergantung besarnya curah hujan dan besarnya air yang dapat meresap kedalam tanah. Faktor lain yang mempengaruhi adalah kondisi litologi (batuan) dan geologi setempat. Kondisi tanah yang berpasir lepas atau batuan yang permeabilitasnya tinggi akan mempermudah infiltrasi air hujan kedalam formasi batuan. Dan sebaliknya, batuan dengan sementasi kuat dan kompak memiliki kemampuan untuk meresapkan air kecil. Dalam hal ini hampir semua curah hujan akan mengalir sebagai limpasan (run off) dan terus ke laut. Faktor lainnya adalah perubahanlahan-lahan terbuka menjadi pemukiman dan industri, serta penebangan hutan tanpa kontrol. Hal tersebut akan sangat mempengaruhi infiltrasi terutama bila terjadi pada daerah resapan (recharge area).

Air Tanah sebagai Hasil dari Sebuah Siklus Hidrologi

Airtanah terjadi dari sebuah daur hidrologi, dimana air mengalami masuknya air ke dalam tanah (infiltrasi) dan tersimpan dalam rongga-rongga balam lapisan geologi dan di lapisan tanah yang tersimpan di butiran-butiran tanah, yang keberadaannya dipengaruhi oleh satuan morfologi lahan dan struktur geologi dari tanah tersebut. Airtanah ditemukan pada formasi geologi lapisan peremeabel (yang tembus air) dan lapisan impermeabel. Lapisan peremeabel (yang tembus air) adalah lapisan dimana air tanah dengan mudah melewati lapisan seperti lapisan pasir atau lapisan kerikil. Lapisan impermeabel terbagi menjadi dua bagian, yang pertama adalah lapisan kedap air, yaitu lapisan yang sulit dilalui air tanah seperti lapisan lempung atau lapisan silt, yang kedua yaitu lapisan kebal air, yaitu lapisan yang menahan air seperti lapisan batuan. Ada dua sumber air tanah yaitu :

1. Air hujan yang meresap ke dalam tanah melalui pori-pori atau retakan dalam formasi batuan dan akhirnya mencapai muka air tanah.
2. Air dari aliran permukaan seperti sungai, danau, dan reservoir yang meresap melalui tanah ke dalam lajur jenuh.

Pembentukan air tanah mengikuti siklus peredaran air di bumi yang disebut daur hidrologi. Yakni proses alamiah yang berlangsung pada air di alam, yang mengalami perpindahan tempat secara berurutan dan terus menerus.Faktor yang digunakan untuk memprediksi ketersediaan air adalah curah hujan dan kondisi topografi yang meliputi ketinggian tanah, kemiringan lereng, dan porositas tanah.

Gambar 1. Siklus Hidrologi Pembentuk Air Tanah

     style="display:block; text-align:center;"
     data-ad-layout="in-article"
     data-ad-format="fluid"
     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"
     data-ad-slot="6345313352">

Hutan dan 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). Setelah keadaan jenuh pada lapisan tanah bagian atas terlampaui, sebagian dari air tersebut mengalir ke tanah yang lebih dalam sebagai akibat gaya gravitasi bumi dan dikenal dengan proses perkolasi. Kondisi permukaan, seperti sifat pori dan kadar air rendah, sangat menentukan jumlah air hujan yang diinfiltrasikan dan jumlah runoff. Fungsi hutan dalam ekosistem dapat dipandang dari tiga aspek berbeda, yaitu pohon, tanah dan lansekap (landscape). Vegetasi hutan berfungsi mengintersepsi air hujan, namun laju transpirasi yang tinggi mengakibatkan perbandingan dengan jenis vegetasi non-irigasi lainnya. Tanah hutan memiliki lapisan seresah yang tebal, kandungan bahan organik tanah, dan jumlah makro porositas yang cukup tinggi sehingga laju infiltrasi air lebih tinggi dibandingkan dengan lahan pertanian. Dari sisi lansekap, hutan tidak peka terhadap erosi karena memiliki filter berupa seresah pada lapisan tanahnya. Hutan dengan karakteristik tersebut di atas sering disebut mampu meredam tingginya debit sungai pada saat musim hujan dan menjaga kestabilan aliran air pada musim kemarau. Dalam kondisi ini hutan akan mampu berpengaruh secara efektif terhadap berbagai aspek tata air.

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. Tahapan pembentukan dan penggunaan sebuah model sistem meliputi:

1.      Identifikasi Isu, Tujuan dan Batasan. Bertujuan untuk mengidentifikasi isu sehingga permasalahan dapat dilihat dengan tepat. Setelah isu ditentukan, berikutnya adalah menentukan tujuan pemodelan tersebut. Isu yang diangkat dan tujuan pemodelan dinyatakan secara eksplisit. Setelah isu dan tujuan ditetapkan, ditentukan batasan pemodelan yang dibangun untuk kejelasan apa yang termasuk dan tidak termasuk dalam pemodelan.

2.      Perumusan Model Konseptual. Tahapan ini bertujuan membangun pemahaman terhadap sistem yang diamati ke dalam sebuah konsep untuk mendapatkan gambaran secara menyeluruh tentang model yang akan dibuat.

3.      Spesifikasi Model Kuantitatif. Bertujuan untuk membentuk model kuantitatif dari konsep model yang telah ditetapkan dengan memberikan nilai kuantitatif terhadap masing-masing variabel dan menterjemahkan hubungan antar variabel dan komponen penyusun model sistem tersebut ke dalam persamaan matematika.

4.      Evaluasi Model. Bertujuan untuk mengetahui keterhandalan model untuk mendeskripsikan keadaan sebenarnya.

     style="display:block; text-align:center;"
     data-ad-layout="in-article"
     data-ad-format="fluid"
     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"
     data-ad-slot="6345313352">

METODOLOGI (file asli unduh disini)

Waktu dan Tempat

Pendugaan ketersediaan air tanah (ground water) menggunakan simulasi berbagai luas keberadaan ruang terbuka hijau di kota Jakarta dilaksanakan pada hari Minggu, 30 November 2014 sampai hari Rabu, 17 Desember 2014. Sementara itu, praktikum Biometrika Hutan dilakukan pada hari Kamis, 18 Desember 2014 pukul 07.00–10.00 WIB yang bertempat di RK X 304, 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. untuk pembuatan dan menjalankan model simulasi.

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 Jakarta.

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 Jakarta

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

-          Variable bebas : curah hujan sisa, kumperkolasi

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

-          Driving variable : curah hujan tahunan, luas hutan jakarta, 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

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

HASIL DAN PEMBAHASAN (file asli unduh disini)

Sistem merupakan suatu kumpulan kesatuan dan perangkat hubungan satu sama lain untuk mencapai tujuan tertentu. Sistem dapat diklasifikasikan menjadi sistem alamiah (natural system) dan sistem buatan manusia (human made system). Sistem alamiah adalah sistem yang terjadi melalui peruses alam sedangkan sistem buatan manusia adalah yang di rancang oleh manusia. 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.

Identifikasi Isu, Tujuan, dan Batasan

Isu yang diangkat dalam pemodelan ini adalah pendugaan ketersediaan air tanah di kota Jakarta. Tujuan dari penyusunan model ini ialah menentukan model terbaik dengan sekenario perubahan luas Ruang Terbuka Hijau. Batasan yang digunakan ialah sumber air berasal dari curah hujan diatas tanah Jakarta dan influence dari badan air Jakarta. Influence ialah masuknya air ke dalam tanah dengan berbagai arah dari badan air. Badan air sendiri dibatasi hanya untuk sungai aja. Data jumlah air sungai yang digunakan dalam model ini dibatasi pada data pengukuran debit sungai Ciliwung. Batasan waktu yang digunakan ialah data tahunan. Batasan wilayah yang digunakan ialah wilayah administratif kota Jakarta hingga pendugaannya ke dalam tanah sehingga pergerakan air yang keluar dari wilayah administratif Jakarta dalam bentuk perkolasi dikategorikan ke dalam outflow. Pengamatan perubahan ketersediaan air berdasarkan RTH diujicoba pada luasan 6500 Ha, 80000 Ha, dan 110000 Ha.

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.

     style="display:block; text-align:center;"
     data-ad-layout="in-article"
     data-ad-format="fluid"
     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"
     data-ad-slot="6345313352">

            State variabel yang mempengaruhi Infiltasi ialah Curah Hujan, Intersepsi, Run off, dan Porositas tanah. Curah hujan yang jatuh diatas permukaan tanah ada yang langsung menumbuk tanah, ada juga yang menumbuk tajuk yang diwakili oleh state variabel Luas tutupan RTH. Jumlah air terinfiltrasi adalah jumlah curah hujan yang jatuh diatas permukaan wilayah administrasi Jakarta setelah dikurangi Run off dan air terintersepsi. Semakin luas tutupan RTH, maka semakin kecil Run off nya dan semakin besar intersepsi nya. Kumulatif intersepsi diperoleh dengan cara mengalikan jumlah air curah hujan terinfiltrasi dengan porositas tanah Jakarta.

            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 Ciliwung terhadap pori-pori dinding sungai nya. 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.

            Grafik 1 merupakan respon Ground Water terhadap RTH seluas 65000 Ha, sedangkan untuk Grafik 2 menyatakan respon Ground Water terhadap RTH dengan luas 80000 Ha. Grafik 3 menyatakan respon Ground Water terhadap luas RTH 110000 Ha.

           

Evaluasi Model

Model pendugaan ketersediaan tanah yang dibuat belum sepenuhnya siap untuk menduga kondisi aslinya. Model yang dibuat membatasi keterlibatan lapisan aquifer tanah. Lapisan ini adalah sejumlah air yang memang sudah ada sebelum air masuk melelui perantara Curah Hujan yang masuk diatas wilayah Jakarta maupun influence. Agar dapat digunakan, model perlu melibatkan keberadaan lapisan aquifer tanah dan kapasitas maksimal tanah memegang air. Kondisi kepekaan Ground Water terhadap kondisi RTH dapat dilihat pada Gambar 2. Air yang jatuh dari langit tanpa hambatan akan menumbuk tanah pada energi kinetik maksiman dan menghancurkan struktur tanah. Hasilnya Run off membesar Keberadaan RTH akan meminimalisir energi kinetik hujan yang jatuh ke tanah. Air hujan yang jatuh ke tajuk akan mengalir melalui batang dan meresap ke dalam tanah. Tanah yang berada di bawah naungan RTH akan memiliki lapisan organik tebal dan berkembang secara fisik-kimia-biologi. Hal ini akan memperbaiki kondisi aerasi tanah pada keadaan yang paling optimal. Semakin baik kualitas tanah dan semakin minimnya energi kinetik hujan, maka air yang terinfiltrasi akan semakin besar. Perilaku model sesuai dengan dugaan. Stock Ground Water peka terhadap perubahan luas RTH. Semakin besar luas RTH maka ketersediaan Ground Water akan bertambah.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

KESIMPULAN (file asli unduh disini)

Ketersediaan air tanah Jakarta akan meningkat apabila luas hutan semakin besar. Oleh karena itu, untuk mencegah krisis air tanah sangat diperlukan pengaturan luasan tutupan lahan hutan sesuai kebutuhan masyarakat karena pada dasarnya penduduk di Jakarta dalam kesehariannya menggunakan air tanah.

DAFTAR PUSTAKA (file asli unduh disini)

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

(file asli unduh disini)