Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

HIDROLOGI PANTAI DAN KEBUTUHAN AIR MASYARAKAT PESISIR

Muhammad Hamzah S.

Abstract-Precipitation is a big enough freshwater source from natural process result. Rain represent the naturalresource water which require to be managed by like other experienced resource management. Management naturalresource water have to totally, above ( atmosfir) and under (groundwater) as integral part of management naturalresource water in the long term. Management naturalresurce water in absolute at coastal needed because many people which live in the coastal area .People in coastal area of generally to use groundwater and irrigate ( river and lake) to fulfill its requirement

Keywords- Precipitation, groundwater, people in coastal

Abstrak-Hujan adalah sumber air tawar yang cukup besar dari hasil proses alamiah dan merupakan sumberdaya air yang perlu dikelola dengan cara seperti pengelolaan sumber daya alam lainnya, harus mulai menjadi pola pikir baru bagi pengelolaan sumberdaya air. Pengelolaan harus menyeluruh, di atas (atmosfir) dan dibawah (airtanah) sebagai bagian integral pengelolaan sumberdaya air untuk jangka panjang. Pengelolaan sumberdaya air di daerah pesisir mutlak diperlukan karena jumlah masayarakat yang tinggal di daerah pantai cukup besar yang pada umumnya memanfatkan airtanah dan air permukaa (sungai dan danau) untuk memenuhi kebutuhannya.

1. PendahuluanBangsa Indonesia saat ini sedang

melaksanakan proses pembangunan yang berdasarkan GBHN 1993 dan UU No.4 Tahun 1982, disebut pembangunan berkelanjutan yang berwawasan lingkungan. Artinya, pembangunan ini harus dapat memenuhi kebutuhan hidup penduduk masa kini tanpa mengabaikan keperluan dan kemampuan generasi mendatang dalam memenuhi kebutuhannya, melalui upaya sadar dan berencana menggunakan dan mengelola sumberdaya secara bijaksana dalam pembangunan yang berkesinambungan untuk meningkatkan mutu hidup.

Air adalah salah satu sumberdaya alam yang merupakan sumber kehidupan manusia. Sumberdaya air ini harus dapat dikelola secara profesional agar ketersediaan air tawar sepanjang tahun tetap tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air bersih. Hujan yang merupakan hasil dari proses-proses alamiah dari suatu mesin besar yang dinamaka cuaca yang dapat menyediakan air tawar dalam jumlah yang sangat besar di daratan seperti sungai, danau dan airtanah.

Airtanah sebagai salah satu sumber pasokan akan kebutuhan air umumnya masyarakat pesisir untuk berbagai keperluan, telah berabad lampau, mungkin seumur dengan peradaban manusia, dimanfaatkan oleh manusia untuk memenuhi kebutuhan akan air. Pemanfaatan airtanah dangkal (shallow groundwater) di Indonesia tidak ada catatan

kapan dimulainya, tetapi airtanah dalam (deep groundwater) mulai dimanfaatkan pada 1948 dengan suksesnya pengeboran artesis di benteng Prins Hendrik, Batavia (sekarang Jakarta) (Soetrisno: 1993). Makalah ini memberikan informasi tentang petingnya pengelolaan air kaitannya dengan ketersediaan air (curah hujan), masyarakat pesisir, penguapan(evaporasi), dan laju rembesan(infiltrasi) airtanah untuk menjaga keseimbangan dan kelestarian lingkungan pada umumnya dan pantai pada khususnya. 2. Perspektif Hidrologi

Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang terjadinya, pergerakan dan distribusi air di bumi, baik di atas, maupun di bawah permukaan bumi, tentang sifat fisika, kimia air serta reaksinya terhadap lingkungan dan hubungannya dengan kehidupan. (Internasional Glossary of Hidrology, 1974). Karena perkembangannya yang begitu cepat, hidrologi telah menjadi ilmu dasar pengelolaan sumberdaya air (kebutuhan rumah tangga) yang merupakan pengembangan, agihan (distribusi) dan penggunaan sumberdaya air secara terencana. Banyak proyek di dunia (rekayasa air, irigasi, pengendalian banjir, drainase, tenaga air dll) dilakukan dengan terlebih dahulu melaksanakan survei kondisi-kondisi hidrologi yang cukup. Survei-survei tersebut meliputi prosedur-prosedur

68

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

pengumpulan data di lapangan, sampai pemrosesan data dan karena itu menghasilkan data sesuai dengan tujuan yang telah direncanakan. Manusia, dari semula telah menyadari pentingya air bagi dia dan lingkungannya. Ahli filsafat dahulu memandang air sebagai salah satu dari empat unsur dasar (api, tanah, udara dan air). Sampai abad ke-16 teka-teki besar adalah mengenai asal muasal air. Konsep hidrologi belum disadari, oleh karena itu, kondensasi, presipitasi, evaporasi dan infiltrasi belum dapat dikaitkan satu sama lain. Pada zaman 1960-an, zaman keemasan hidrologi dimulai (Eagleson, 1970). Dengan bantuan analisis sistem dan teknik modeling, kemajuan-kemajuan pesat dimulai dalam mengkaji problem-problem proses-proses hidrologi secara terinci. Kini, ilmu hidrologi telah berkembang dalam banyak bidang studi yang berlainan yang terpenting diantaranya adalah Meteorologi, rekayasa air, rekayasa pertanian, Ilmu tanah, Kehutanan, Geologi, Geofisika, rekayasa penyehatan, Statistik, Geografi Fisika dll. Bumi merupakan suatu planet yang basah. Massanya, jaraknya dari matahari dan gerakan-gerakannya yang berputar dan beredar menjamin bahwa air dunia akan terdapat dalam tiga fase dan bergerak tidak putus-putusnya, melarutkan, menghanyutkan, dan mengagihkan kembali bahan-bahan bumi dalam proses perubahan dan pengalihan energi matahari. Air di bumi seluruhnya terdapat di dalam suatu lapisan tipis, hidrosfer, yang meliputi kira-kira seperseribu diameter bumi di atas dan di bawah permukaan. Hidrosfer mengandung sekitar 1,4 x 109 metrik ton (Baumgartner dan Reichel, 1975) air dalam fase cair akan cukup meliputi bola bumi hingga jeluk (kedalaman) 2,7 km. Perkiraan agihan air diantara fase-fase padat, cair dan gas adalah 98% cair, dan 2,6% dari total adalah air tawar. Air tawar bumi, sekitar 3,6 x 107

metrik ton terutama terdapat dalam bentuk padat. Es kutub dan glester mencakup 77,2% dari total, 22,4% terdapat sebagai airtanah dan kelengasan tanah, sisanya hanya 0,4% terdapat dalam danau, sungai, dan atmosfir. Air atmosfir yang berupa cairan akan cukup meliputi bumi hingga jeluk 2,55 cm (air yang dapat dipresipitasikan), diikat oleh gaya gravitasi. Air tersebut secara terus menerus diisi oleh evaporasi dari permukaan, dan berkurang dengan presipitasi yang merupakan satu-satunya sumber air tawar yang dapat diperbaharui kembali secara alami di bumi.

Gerakan air pada skala global dapat dilukiskan atas dasar pertukaran-pertukaran yang terjadi antara daratan, laut, dan atmosfer. Presipitasi dan evaporasi untuk bumi berjumlah sampai sekitar 5 x 105 km3/tahun, atau cukup untuk meliputi permukaan bumi hingga jeluk 973 mm. Volume presipitasi laut adalah 3,5 kali di daratan, dan volume evaporasi adalah 6,0 kali besarnya. Di atas daratan, presipitasi melebihi evaporasi sebesar 4 x 104 km3/tahun dari total uap air dari laut ke daratan. Pertukaran-pertukaran air dalam skala dunia, daratan, laut, dan atmosfer dapat dilukiskan dengan menggunakan gerakan-gerakan energi yang setara. Evaporasi memerlukan penyerapan energi, diukur dengan panas penguapan laten (Lv =590 kal/gram pada suhu permukaan rata-rata), yang dilepaskan bila kondensasi berlansung. Ini berarti bahwa apabila air dialihkan ke dalam fase uap, ia membawa suatu gerakan energi yang setara dalam bentuk panas yang laten. Sebagai rata-rata 57,4 kly/tahun diserap dalam evaporasi permukaan dan dilepaskan dalam kondensasi atmosferik. Angka ini merupakan 80% dari energi yang tersedia di permukaan (Budyko, 1974). Di atas laut energi yang diserap dalam evaporasi lebih besar daripada yang dilepaskan dalam kondensasi, sehingga terdapat suatu kehilangan karena pengaruh pendinginan. Di atas daratan terdapat suatu pengaruh penghangatan bersih yang sama dengan sekitar sepertiga dari radiasi bersih.

3. Musim di Indonesia Di Indonesia hanya dikenal dua musim, yaitu musim kemarau dan musim penghujan. Keadaan ini berkaitan erat dengan arus angin yang bertiup di Indonesia. Pada bulan Juni sampai dengan September arus angin berasal dari Australia dan tidak banyak mengandung uap air (Gambar 1), sehingga mengakibatkan musim kemarau di Indonesia.

Gambar 1. Pola Angin Bulan AgustusSumber: Wyrtki dalam Nontji: 2002.

69

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

Sebaliknya pada bulan Desember sampai dengan Maret arus angin banyak mengandung uap air yang berasal dari Asia dan Samudera Pasifik (Gambar 2) setelah melewati beberapa lautan, dan pada bulan-bulan tersebut di Indonesia biasanya terjadi musim hujan. Keadaan seperti ini berganti setiap setengah tahun setelah melewati masa peralihan pada bulan April-Mei dan Oktober-Nopember.

Gambar 2.Pola Angin Bulan Februari (Musim Barat) Sumber: Wikryt dalam Nontji 2002.

Keadaan yang berlawanan dari keadaan tersebut terjadi di daerah Maluku bagian tengan. Di daerah tersebut musim kemarau terjadi pada bulan Desember-Maret, sedangkan musim penghujan pada bulan Juni-September. Pada tahun 1995, suhu udara di Indonesia, rata-rata siang hari berkisar antara 23,2oC sampai 35,2oC, sedangkan suhu udara pada malam hari berkisar antara 15,0oC sampai 25,9oC. 4. Penguapan

Perkiraan evaporasi dan transpirasi adalah sangat penting dalam pengkajian-pengkajian hidrometeorologi. Pengukuran langsung evaporasi ataupun evapotranspirasi dari air ataupun permukaan lahan yang besar adalah tidak mungkin pada saat ini(Wartena dalam Seyhan,1990). Akan tetapi beberapa metode yang tidak langsung telah dikembangkan yang akan memberikan hasil-hasil yang dapat diterima. Jika keragaman waktu evaporasi permukaan air bebas berbanding langsung dengan radiasi bersih, kita dapat mengharapkan nilai-nilai maksimum pada tengah hari. Namun, ini hanya benar untuk tubuh-tubuh air yang kecil. Tubuh-tubuh air yang besar, menyimpan sejumlah panas

yang nyata melalui kedalamannya dan ini akan tersedia untuk evaporasi kemudian. Dengan, demikian, evaporasi dapat berlangsung sepanjang malam. Evapotranspirasi yang akan berlangsung, hanya bila pasokan air tidak terbatas bagi stomata tanaman dan permukaan tanah karena sedikit panas disimpan oleh tanaman dan stomata menutup selama malam hari. Faktor-faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi adalah (Ward, 1967) adalah faktor meteorologi, geografi dan faktor lain seperti lengas tanah, kapiler tanah, muka airtanah, dunia tumbuhan(vegetasi) dll.

Gambar 3Evaporasi dan Transpirasi

Di daerah beriklim sedang dan lembab, kehilangan air lewat evaporasi air bebas dapat mencapai 600 mm per tahun dan kira-kira 450 mm per tahun lewat evaporasi permukaan tanah. Di daerah beriklim kering seperti Irak dan Saudi Arabia angka tersebut dapat menjadi 2000 mm dan 100 mm. Perbedaan itu disebabkan oleh karena tidak adanya curah hujan dalam waktu lama (Soemarto, 1987).

5. Curah Hujan

Hujan merupakan hasil dari proses-proses alamiah dari suatu mesin besar yang dinamakan cuaca. Sebagai hasil dari suatu proses, laju produksinya saangat ditentukan oleh ketersedian bahan baku dan efesiensi prosesnya. Bahan baku untuk produksi ini adalah uap air yang berada dalam udara. Kecilnya jumlah curah hujan pada musim kemarau berkaitan dengan sedikitnya uap air yang disuplai oleh massa udara yang datang ke daerah tertentu. Curah hujan (presipitasi) adalah peristiwa jatuhnya cairan dari atmosfer ke permukaan bumi. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya presipitasi adalah adanya uap air di atmosfer, faktor meteorologis dan keadaan daerah, sehubungan dengan sistem sirkulasi secara umum.

70

transpirasi hujan

evaporasi

kapilaritas

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

Pengkajian mekanisme gerakan ini dan distribusi (agihan) uap air di udara merupakan wewenang para ahli meteorologi dan klimatologi. Para ahli hidrologi hanya tertarik pada agihan dari jumlah (berapa banyak), waktu (kapan) dan ruang ( di mana) dari presipitasi. Presipitasi dari daerah terhadap daerah lain, dari tahun ke tahun berbeda(martha, 1983). Sebagai ilustrasi, berikut ini dicantumkan nilai presipitasi rata-rata tahunan untuk beberapa tempat di dunia (mm/tahun), India (Madras) 1279, Jepang (Tokyo) 1538, Indonesia 2250, Teheran 220 dll. Atau dapat disimpulkan bahwa distribusi hujan di dunia adalah sebagai berikut:- Pada daerah Equator (dari 0 s.d 20o) hujan

rata-rata bulanan berkisar antara 1500 dan 3000 mm/tahun.

- Untuk daerah antara 30o dan 40o LT, hujan di dataran berkisar antara 400 dan 800 mm.- Untuk daerah bukan tropis (kering) yang

termasuk negara berhujan, hujannya < 200 mm bahkan sampai ± 10 mm.

- Daerah dengan garis lintang > 70o, hujan tidak akan lebih dari 200 mm. Catatan curah hujan di Indonesia selama tahun 1994 (Statistik Indonesia 1996) berkisar antara 0,2 mm sampai 328 mm. Stasion Eltari-Kupang merupakan daerah curah hujan tertinggi yaitu sebesar 328 mm pada bulan Maret. Sementara curah hujan terendah terdapat di stasion Selaparang-Mataram yaitu berkisar 0,2 mm pada bulan Agustus. Data curah hujan di beberapa wilayah di Indonesia (Tabel 1).

Tabel 1 Curah Hujan (mm) di Beberapa Wilayah di

Indonesia

Stasion Ja Feb Mar Ap MeAceh 36 133 86 - -

Sul-Sel 213 179 164 25 33IrJaya 51 103 50 30 32

Ju Jul Ag Se Ok No Des13 1 - 15 75 89 073 0 - 0 04 - 8431 40 7 52 29 15 -

Sumber : BPS 1996

Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki banyak gunung dan pegunungan. Hal ini menyebabkan daerah aliran sungai kecil yang kemampuan daya tampung airnya juga kecil. Dilain pihak,

Indonesia terletak membujur di kawasan khatulistiwa hal mana memungkinkan menerima radiasi matahari yang cukup tinggi sepanjang tahun, dan diapit dua samudera, Hindia dan Pasifik, serta dua benua, Asia dan Australia, yang memungkinkan Indonesia menjadi zona convergensi pada sirkulasi zonal (Hastenrath, op cit Karmini 1997). Kondisi seperti ini menyebabkan adanya fenomena monsoon yang sangat mempengaruhi keadaan cuaca di wilayah Indonesia. Sebagai akibatnya, Indonesia memiliki dua musim yang sangat berbeda, yaitu musim kemarau, yang berkaitan dengan monsoon tenggara dan musim hujan yang berkaitan dengan monsoon barat. Karena daerah Indonesia merupakan daerah konvergensi dalam sirkulasi zonal, maka pada musim hujan wilayah Indonesia akan menerima jumlah curah hujan yang sangat besar. Kemampuan menampung air yang terbatas, pertambahan penduduk serta pertumbuhan ekonomi menyebabkan perubahan tata guna lahan mengakibatkan genangan air tidak dapat terelakkan setiap musim hujan di beberapa wilayah di Indonesia. Banjir selalu menimbulkan kerugian. Nilai kerugian sangat bervariasi selain tergantung pada intensitas curah hujannya juga sangat bergantung pada kondisi daerah yang dilanda banjir. Kota besar seperti Makassar, dimana penduduknya padat, sebagai pusat perekonomian Sulawesi-Selatan, dan sebagai pusat pemerintahan mengalami kerugian hampir setiap tahun karena genangan air. Melihat kerugian yang ditimbulkan dari intensitas curah hujan yang tinggi yang menyebabkan banjir maka perlu mempelajari dan melihat kemungkinan memanfaatkan teknologi modifikasi cuaca untuk menekan kerugian akibat banjir dengan jalan mengurangi intensitas curah hujan di daerah rawan banjir dan hujan buatan untuk daerah kering (Karmini, 1997).

6. Hujan Buatan dan Penurunan Intensitas Curah Hujan

Hujan buatan ditujukan untuk daerah yang curah hujannya rendah. Atau untuk kepentingan lain, yang membutuhkan air dalam jumlah yang banyak. Tapi ada syarat untuk merangsang sang awan menurunkan hujan. Awannya yang dimaksud adalah bukan jenis sembarang, tapi awan yang menyerupai kapas, atau biasa disebut awan kumulus. Dalam memodifikasi cuaca, yang dilakukan adalah mempercepat turunnya hujan dan membuyarkan awan-awan hujan. Teknik yang terakhir dapat dilakukan untuk mencegah

71

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

banjir, yaitu mengusir awan ke tempat yang curah hujannya tidak kritis. Untuk menjatuhkannya sebagian hujan, bahan yang disemai di awan adalah tepung garam dapur (NaCl). Bahan ini dipilih karena amat cocok sebagai inti kondensasi, tempat uap air mengembun atau atau menjadi titik air. Sedangkan untuk membuyarkan awan, bahan yang cocok adalah tepung kapur (CaO). Bahan ini dipilih karena sifatnya yang menyerap panas. Dengan sifat seperti ini, uap air akan dicegah menjadi air karena panas untuk berkondensasi akan diserap. Teknologi memodifikasi cuaca melalui penyemaian awan merupakan salah satu kegiatan alternatif dalam pengelolaan air bagi beberapa negara di dunia, seperti Italia, spanyol, Amerika serikat, Afrika Selatan, Israel, Thailand, Korea, dan India. (Tajuk harian Fajar, 15 Januari 2004)

7. Desa Pantai

Indonesia merupakan negara maritim yang luas. Banyak kota besar di Indonesia yang terletak di daerah pantai/dataran dan merupakan daerah dimana populasi penduduk cukup padat kira-kira sekitar 70%(Tabel 2). Segala aktivitas terkonsentrasi di sana. Diperkirakan bahwa pada akhir abad ke-21 lebih dari tiga perempat penduduk dunia akan tinggal di daerah pantai. Jelas bahwa ini akan meningkatkan eksploitasi airtanah di daerah pantai.

Tabel 2Banyaknya Desa serta Letak Topografi

Propinsi Pantai/Datar Bukit TotalAceh 4,682 913 5,595Sul-Sel 2,012 1,110 3,122Irja 1,487 1,359 2,848

Sumber : BPS 2000.

Indonesia terdiri atas 17.508 pulau tetapi baru sekitar 6.000 pulau yang telah mempunyai nama, sedangkan yang berpenghuni sekitar 1000 pulau. Jumlah garis pantainya sekitar 81.000 km yang merupakan garis pantai yang amat panjang yang dimiliki suatu negara di dunia. Air merupakan kebutuhan utama bagi kehidupan manusia. Pada zaman dahulu kehidupan berada dekat air, sungai, mata air atau danau. Namun bertambahnya populasi dan kemajuan industri menyebabkan

kebutuhan air bersih sangat meningkat. Bagi yang jauh dari sumber air seperti masyarakat daerah pesisir, memerlukan banyak biaya untuk mengalirkan dari sumber ke tempatnya. Oleh karena itu dicari sumber air lain yang dekat, yaitu air yang ada dibawah permukaan tanah atau airtanah. Sebagian besar masyarakat pesisir di Indonesia memanfaatkan airtanah untuk memenuhi kebutuhan akan air dalam rumahtangganya. 8. Airtanah

Yang dimaksud airtanah adalah semua air yang terdapat dalam ruang batuan dasar atau regolith. Jumlahnya kurang dari 1% dari air di bumi, tetapi 40 kali lebih besar dibandingkan dengan air bersih di permukaan(sungai dan danau). Kebanyakan airtanah berasal dari hujan (disebut juga air meteoric atau vadose). Air hujan yang merembes ke dalam tanah menjadi bagian dari airtanah, perlahan-lahan mengalir ke laut, atau mengalir langsung dalam tanah atau dipermukaan dan bergabung dengan aliran sungai. Banyaknya air yang merembes ketanah bergantung pada selain ruang dan waktu, juga dipengaruhi kecuraman lereng, kondisi material permukaan tanah dan jenis serta banyaknya vegetasi dan tentunya curah hujan. Meskipun curah hujan besar tetapi lerengnya curam, ditutupi material impermiabel, persentasi air mengalir dipermukaan (run off) lebih banyak dari pada merembes ke bawah. Sedangkan pada curah hujan sedang, pada lereng landai dan permukaan permeabel, persentasi air yang merembes lebih banyak. Sebagian air yang merembes tidak bergerak jauh karena tertahan oleh daya tarik molekuler sebagai lapisan pada butiran-butiran tanah. Sebagian lagi menguap ke atmosfir dan sisanya merupakan cadangan bagi tumbuhan selama belum ada hujan. Air yang tidak tertahan dekat permukaan menerobos ke bawah sampai zona dimana seluruh ruang terbuka pada sedimen atau batuan terisi air (jenuh air). Air dalam zona saturasi (zone of saturation) ini dinamakan airtanah(ground water). Batas atas zona ini disebut muka airtanah(water table). Lapisan tanah sedimen atau batuan diatasnya yang tidak jenuh air disebut zona aerasi(zone of aeration), Gambar 3.

72

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

Gambar 4Zona Airtanah (Martha, 1983)

Muka airtanah umumnya tidak horisontal seperti permukaan laut atau danau, tetapi lebih kurang mengikuti permukaan topografi diatasnya. Di bawah bukit lebih tinggi dan menurun ke arah lembah. Perbedaan elevasi antara bagian-bagian muka airtanah disebut hydraulic head. Di daerah rawa-rawa, muka airtanah sama dengan permukaan, sedangkan aliran sungai dan danau permukaannya lebih rendah. Muka airtanah yang tidak mengikuti hukum fisika ini disebabkan oleh aliran airtanah sangat lambat(percolation) Gambar 4, seperti spons yang jenuh air ditekan perlahan-lahan. Apabila tidak ada hujan muka air dibawah bukit akan menurun perlahan-lahan sampai sejajar dengan lembah. Namun hal ini tidak pernah terjadi, karena hujan akan mengisi(recharge) lagi. Daerah dimana air hujan merembes ke bawah sampai zona saturasi dinamakan daerah rembesan(Permeability and Seepage).

Semua macam tanah terdiri dari butir-butir dengan ruangan-ruangan yang disebut pori (voids) antara butir-butir tersebut. Pori-pori ini saling berhubungan dengan yang lain sehingga air dapat mengalir melalui ruangan pori tersebut. Proses ini disebut rembesan (seepage) dan kemampuan tanah untuk untuk dapat dirembesi air disebut daya rembesan (permeability). Sebenarnya bukan hanya tanah yang mempunyai daya rembesan, banyak bahan bangunan lain seperti beton dan batu juga mengandung pori-pori sehingga dapat dirembesi oleh air (Wesley 1977).

Rembesan air dalam tanah hampir selalu berjalan secara “linear”, yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk yang teratur (smooth curva). Dalam hal ini kecepatan merembes adalah menurut suatu hukum yang disebut hukum Darcy (Darcy’s law). Prinsip hukum ini adalah jika ada selisih ketinggian air yang disebut “hydraulic head” maka air akan mengalir dari tinggi ke rendah. Perbandingan beda tinggi air dengan jarak rembesan disebut gradien

hidraulik (hydraulic gradient). Menurut hukum Darcy kecepatan aliran air dalam tanah sebanding dengan gradien hidrolik.

Sebagai contoh pasir halus yang mempunyai kefisien rembesan 10-3 cm/s yang dihitung dengan persamaan Hukum Darcy mempunyai tekanan dan kecepatan rembesan seperti Gambar 5.

Tekanan(dyne/cm) &Kecepatan Rembesan(cm/s)

0

2

4

6

8

0 2 4 6 8 10

Kedalaman(cm)

Tek

anan

&

Kec

epat

an(c

m/s

)

Series1 Series2

Series 1 adalah Tekanan (x102) dan Series 2 adalah Kecepatan (x10-2)

Gambar 5Tekanan dan Kecepatan Rembesan pada Pasir Halus (Hamzah , 1994)

Jumlah air maksimum yang dapat disimpan dalam tanah, ditentukan oleh porositas (persentasi volume tanah yang berupa pori-pori terhadap volume totlnya). Dalam kondisi kandungan maksimum ini, tanah disebut dalam keadaan jenuh, sehingga kadar kelembaman air jenuh ini sama dengan porositas. Apabila air keluar dari profil tanah, maka pori-pori tanah sedikit demi sedikit mulai kosong, tetapi terdapat sejumlah air yang tak dapat keluar, sebab butir-butir air dipengaruhi oleh adanya gaya kapiler dari pori-pori yang terdekat.

9. Aktivitas Geologi Airtanah

Daerah yang batuannya sangat mudah dipengaruhi pelapukan kimia, airtanah menciptakan bentang alam yang menakjubkan. Misalnya gua-gua dengan stalagtit dan stalagmit yang indah. Air hujan yang merembes ke dalam tanah segera bereaksi dengan mineral dalam regolith dan batuan dasar dan melapukkannya secara kimia. Salah satu proses pelapukan kimia yang utama adalah pelarutan mineral dan material batuan. Diantara batuan di kerak bumi, batuan karbonat yang paling mudah larut. Airtanah di daerah batu gamping melarutkan dinding disekitarnya, sehingga lama kelamaan menjadi gua yang luas. Air yang merembes di atas gua

73

Soil mosture akar

Zona transisi tak jenuh

Kapiler hampir jenuh

akifer jenuh

kedap air

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

akan jenuh larutan karbonat dan menetes di langit-langit gua. Karena kejenuhan larutan dan penguapan, sebagian larutan terendapkan di langit-langit. Perlahan-lahan endapan ini memanjang ke bawah, mengarah ke lantai berbentuk kerucut ramping, dinamakan stalagtit. Tetesan larutan yang jatuh ke lantai gua membentuk kerucut ramping endapan ke atas yang dinamakan stalagmit. Bila stalagtit dan stalagmit berkembang terus keduaya akan bertemu dan menjadi tiang. Perubahan dari sedimen menjadi batuan sedimen, adalah merupakan pekerjaan airtanah. Tubuh sedimen yang terhampar di bawah laut jenuh akan air, demikian pula yang terdapat di zona saturasi di bawah permukaan tanah. Zat atau bahan yang terlarut dalam air yang merembes ke bawah menjadi semen dalam rongga-rongga antar partikel-partikel batuan atau mineral dalam sedimen. Proses diagenesa mengubah sedimen yang urai menjadi batuan yang keras dan kompak. Kalsit, silika dan senyawa besi (terutama hidroksida dan limonite) merupakan bahan utama sementasi.

Secara tidak langsung airtanah dapat menimbulkan masalah karena ulah manusia. Pengambilan airtanah yang berlebihan menyebabkan rongga-rongga yang semula terisi air menjadi kosong. Kekosongan ini mendorong lapisan batuan untuk menyesuaikan keseimbangan baru akibat tekanan dari beban diatasnya, dengan ‘pemadatan’ (settlement). Pemadatan tersebut dapat mengakibatkan amblesan (subsidence) pada permukaan tanah. Contohnya adalah miringnya menara Pisa di Italia dan beberapa bangunan bangunan besar di Jakarta turun.

10. Interaksi Airtanah dengan Air Laut

Terjadinya suatu kegaraman(salinitas) pada airtanah maupun air permukaan merupakan suatu fenomena alam untuk daerah yang terletak berbatasan dengan pantai. Hal ini dapat terjadi karena adanya proses pasang surut dari air laut serta berat jenis kandungan air laut yang lebih besar dari pada air tawar sehingga mampu mendesak air tawar. Semakin tinggi fluktuasi pasang surut dan semakin landai daerah daratan kegaraman air ke daerah daratan pantai maka akan semakin jauh pengaruh kegaraman air kearah daratan sehingga zona transisi air laut dan air tawar juga semakin luas.

Secara umum lapisan pembawa air di daerah pantai dikenal dengan istila akifer pantai. Pada akifer pantai, airtanah mempunyai gradien hidrolika ke arah laut sehingga terjadi

aliran airtanah dari darat ke laut secara kontinu, sedangkan dari laut terjadi tekanan air laut ke darat. Pertemuan airtanah dan air laut membentuk bidang kontak yang dikenal dengan istilah ‘interface’. Airtanah mempunyai densitas lebih kecil daripada air laut, sehingga pada bidang kontak airtanah selalu berada di atas air laut.

Airtanah dan air laut adalah dua fluida yang dapat bercampur, sehingga pada kontak keduanya terbentuk zona transisi, densitas air bervariasi dari air laut ke airtanah menurut variasi kedalaman dan jarak titik amat ke garis pantai. Di alam lebar zona dispersi lebih kecil daripada tebal akifer, sehingga banyak ahli hidrogeologi mengasumsikan kontak tersebut sebagai bidang tegas (Bear, 1979).

Pada kondisi alam tidak terganggu, kedudukan bidang interface tidak berubah. Elevasi dan kemiringan bidang interface dibentuk oleh tinggi potensial dan gradien hidrolika airtanah. Pemompaan airtanah akan mengakibatkan penurunan tinggi potensial dan gradien hidrolika airtanah, sehingga bidang interface mengalami gangguan kesetimbangan dan akan bergerak ke kondisi kesetimbangan baru. Penomena ini dikenal dengan intrusi air laut.

Gambar 6Hubungan antara airtanah dan air laut pada

kondisi normal (Todd, 1974)

11. Intrusi Air Laut

Berat jenis air laut yang lebih besar dari pada airtanah dapat menyebabkan pengaruh kegaraman airtanah yang sudah masuk kedaratan yang sulit tergeser mundur kearah laut. Keadaan tersebut akan menjadi semakin kompleks dengan adanya aktifitas penyedotan airtanah dalam jumlah besar tanpa memperhatikan kemampuan pemulihannya. Penyedotan airtanah seperti itu akan membentuk pusat depresi airtanah yang apabila hal ini terjadi pada daerah pantai akan memicu semakin meluasnya proses kegaraman

74

Muka airtanah

Air tawar

Air asin interface

Muka airtanah turun

Air tawar Air asin interface

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

airtanah. Keadaan seperti ini banyak terjadi di kota-kota besar yang pada umumnya terletak di daerah pantai.

Pada kondisi di mana pengambilan airtanah ke permukaan (sumur bor misalnya) keseimbangan antara air laut dan air tawar akan terganggu dalam arti intrusi air laut akan terjadi tergantung dari berapa besar airtanah diambil. Pengambilan airtanah melebihi kapasitas infiltrasi menyebabkan terjadi penurunan piezometric head air tawar. karena penurunan piezometrc head sehingga terjadi proses intrusi air laut akibat dari pengambilan airtanah melalui sumur pemompaan. Pengambilan air tawar dari sumur pemompaan menyebabkan air laut akan mendesak air tawar lebih ke hulu.

Aliran airtanah sangat mempengaruhi kondisi daerah pantai, karena aliran ini menjaga keseimbangan antara air laut dan airtanah. Pengambilan airtanah (terutama dengan sumur baik dangkal maupun dalam) secara tidak teratur akan meyebabkan jumlah air bersih yang mengalir ke laut(salinitas rendah) akan berkurang, sehingga keseimbangan antara air laut dan air tawar terganggu. Hasilnya adalah bahwa intrusi air laut akan lebih berkembang ke hilir. Masyarakat yang tinggal di pantai baru akan menyadari ketika penggunaan air bersih (dari sumur) yang tadinya merupakan air tawar menjadi air asin.

Sebagai akibat dari proses kegaraman atau meningkatnya kandungan konsentrasi chlor pada lapisan airtanah, maka hal ini tidak saja menyebabkan berkurangnya sumber air minum yang berasal dari airtanah tetapi juga dapat menyebabkan kerusakan pada bangunan terutama yang menyerang beton dan sistim tulangan didalamnya. Kerusakan tersebut berarti akan mengurangi umur kekuatan struktur bangunan dari perhitungan semula(Adi 1997).

Gambar 7Kondisi dimana Intrusi Air Laut terjadi karena Pengambilan Air Tawar

12. Perlindungan Airtanah

Pemanfaatan airtanah telah menunjukkan dampak negatif berupa degradasi kuantitas dan kualitas sumberdaya tersebut serta lingkungan sekitar, seperti teramati di beberapa kota besar di Indonesia. Oleh sebab itu perlindungan sumberdaya airtanah merupakan hal yang mutlak perlu dilakukan di Indonesia aga sumberdaya tersebut tetap berkelanjutan dalam menunjang ketersediaan air artinya asas kemanfaatan, keseimbangan, kelestarian dalam pengelolaan sumberdaya airtanah tetap dapat dipenuhi.

Di masa lampau perlindungan terhadap sumberdaya airtanah sering diabaikan. Alasan penting pengabaian ini adalah airtanah bukanlah sumberdaya yang langsung kasat mata dan respon airtanah terhadap pencemaran tidak berlangsung seketika. Selain itu mutu dan jumlah airtanah tidak dapat seketika ditengarai karena tiadanya sistem dan jaringan pemantauan.

Pengetahuan hidrogeologi akan memberikan informasi mengenai keterdapatan, penyebaran, pergerakan serta mutu airtanah di suatu daerah, sehingga perlindungan airtanah akan dapat ditetapkan berdasarkan hidrogeologi setiap daerah. Kebijaksanaan dan strategi perlindungan airtanah, selain didasari oleh pengetahuan hidrogeologi tersebut, juga harus didasari oleh kesadaran bahwa pencegahan terhadap degradasi sumberdaya airtanah selalu lebih muda dari pada upaya pemulihan sumberdaya tersebut yang telah mengalami degradasi.

Berdasarkan pengetahuan hidrogeologi dan kebijaksanaan serta strategi di atas, upaya-upaya perlindungan airtanah dapat ditetapkan antara lain:1. Pembatasan pengambilan airtanah dalam2. Pengaturan kedalam akuifer yang disadap3. Pengimbuhan buatan(artificial recharge)4. Penetapan kawasan lindung airtanah

13. Ringkasan

Air tawar bumi tersedia cukup untuk keperluan ekosistim daratan, sekitar 3,6 x 1016

metrik ton terutama terdapat dalam bentuk padat. Es kutub dan glester mencakup 77,2% dari total, 22,4% terdapat sebagai airtanah dan kelengasan tanah, sisanya hanya 0,4% terdapat dalam danau, sungai, dan atmosfir. Di atas daratan, presipitasi melebihi evaporasi sebesar 4 x 104 km3/tahun dari total uap air dari laut ke daratan. Kira-kira 450 mm per tahun lewat evaporasi permukaan tanah.

75

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

Karena tingginya evaporasi permukaan tanah ditambah lagi dengan evapotranspirasi sehingga airtanah yang telah terangkat ke permukaan sangat kecil kemungkinannya untuk kembali kedalam tanah menjadi airtanah. Ini perlu kearifan dan kesadaran pengguna airtanah untuk melakukan pengisian kembali akuifer yang kosong pada saat hujan baik secara langsung melalui lubang pengambilan maupun secara tidak langsung melalui pengimbuhan buatan. Di Indonesia hanya dikenal dua musim, yaitu musim kemarau dan musim penghujan. Musim kemarau terjadi pada bulan Desember-Maret, sedangkan musim penghujan pada bulan Juni-September. Curah hujan rata-rata tahunan di Indonesia adalah 2250 mm. Curah hujan yang besar tersebut memerlukan pengaturan yang benar sehingga dapat memperkecil resiko banjir di musim penghujan dan ketersedian air untuk memenuhi kebutuhan akan air tawar di musim kemarau. Indonesia merupakan daerah konvergensi dalam sirkulasi zonal, maka pada musim hujan wilayah Indonesia akan menerima jumlah curah hujan yang sangat besar. Kemampuan menampung air yang terbatas, pertambahan penduduk serta pertumbuhan ekonomi menyebabkan perubahan tata guna lahan sehingga genangan air tidak dapat terelakkan setiap musim hujan di beberapa wilayah di Indonesia. Indonesia merupakan negara maritim yang luas. Banyak kota besar di Indonesia yang terletak di daerah pantai/dataran dan merupakan daerah dimana populasi penduduk cukup padat kira-kira sekitar 70%. Sebagian besar masyarakat pesisir di Indonesia memanfaatkan airtanah untuk memenuhi kebutuhan akan air dalam rumahtangganya. Muka airtanah yang tidak mengikuti hukum fisika ini disebabkan oleh aliran airtanah sangat lambat(percolation). Laju eksploitasi airtanah di daerah pantai, jauh lebih besar dibandingkan dengan laju infiltrasi air ke dalam tanah. Pengambilan airtanah yang berlebihan menyebabkan rongga-rongga yang semula terisi air menjadi kosong. Kekosongan ini mendorong lapisan batuan untuk menyesuaikan keseimbangan baru akibat tekanan dari beban diatasnya, dengan ‘pemadatan’ (settlement). Pemadatan tersebut dapat mengakibatkan amblesan (subsidence) pada permukaa tanah. Pengambilan airtanah melebihi kapasitas infiltrasi menyebabkan terjadi penurunan piezometric head air tawar. Penurunan piezometrc head mengakibatkan

air laut semakin kehulu yang dikenal dengan intrusi air laut.

14. Penutup

1. Melihat akibat banjir besar dan sulitnya memperoleh air, yang terjadi hampir setiap tahun, dapat meresahkan masyarakat luas serta kerugian yang ditimbulkan sangat tinggi, maka teknologi modifikasi cuaca dapat dijadikan alternatif dalam menanggulangi bahaya banjir besar dan kekeringan di Indonesia. Alternatif ini memang masih perlu pengujian dan pengkajian yang lebih dalam agar hasilnya dapat dimanfaatkan semaksimal mungkin.

2. Mengingat airtanah telah menjadi komoditi ekonomi masyarakat pesisir yang mempunyai peran vital, bahkan strategi di beberapa daerah, perlindungan airtanah merupakan tindakan mutlak yang harus dilakukan agar pemanfaatan airtanah tetap berkelanjutan dalam menunjang pembangaunan, bahkan dibeberapa daerah peran tersebut dapat digolongkan strategis.

3. Untuk menghindari turunnya permukaan tanah karena beban yang ada diatasnya sehingga terjadi pemadatan (settlement), yang dapat menyebabkab amblesan maka dalam hal ini diperlukan zona imbuh(recharge area) untuk menggantikan kembali air yang terambil dan harus tetap seimbang (input sama dengan output).

4. Upaya yang sulit dalam pemulihan sumberdaya airtanah yang telah mengalami degradasi baik mutu maupun jumlahnya, hendaknya menyadarkan semua pihak akan pentingnya pertimbangan dalam eksploitasi terhadap airtanah.

PustakaAdi, S. 1997.”Intrusi Air Asin dan

Pengaruhnya Terhadap Bangunan” Prosiding, BPPT.

Baumgartner, A. dan E. Reichel, 1975. “The World Water Balance”. Munich: R. Oldenborg.

76

Jurnal Fisika “FUSI” ISSN : 1412-0429 Vol 9 No 1, Januari - April

Bear, J., 1979, “Hydraulics of Groundwater”, Mc. Graw-Hill Book Company, New York.

BPS, 2000,”Statistik Potensi Desa”, JakartaBudyko, M.I.1974.”Climate and life. New

York: Academic Press. Eagleson, P.S., 1970. “Dinamyc Hidrology”

New York, McGraw Hill.Hamzah, M., 1994,”Penentuan Kecepatan dan

Tekanan Air Dalam Medium Rembesan Dengan Metode Elemen Batas” ,Ujung Pandang.

Harian Fajar, Edisi Januari 2004Internasional Glossary of Hidrology, 1974Karmini, M., 1997,”Teknologi Modifikasi

Cuaca Untuk Menekan Kerugian Banjir Besar di Daerah Rawan Banjir”, BPPT, Jakarta.

Kodoatie, R.J., 1996,”Pengantar Hidrogeologi”, Andi, Yokyakarta.

Magetsari,N.A., C.J., Abdullah, dan B. Brahmantyo, 2000,“Geologi Fisik” , ITB, Bandung.

Martha, J., 1983, “Mengenal Dasar-dasar Hidrologi”, Nova, Bandung.

Nontji, A., 2002, “Laut Nusantara”, Djambatan, Jakarta.

Republik Indonesia, GBHN, 1993Seyhan, E. 1990,”Dasar-dasar

Hidrologi”UGM, Yogyakarta.Soemarto, CD. 1987.”Hidrologi Teknik”. Usaha Nasional, Surabaya.soetrisno S., dan Juanda D.,1993,”Kontribusi Hidrogeologi dalam Kawasan Lindung Airtanah”,PIT IAGI ke 22, Bandung.Todd, D.K., 1974,”Ground Water Hydrology”,

John Wiley and Son, Inc.Wesley, D.L., 1977,”Mekanika Tanah”,PU,

Jakarta Selatan.Ward, R.C.1967. “Principles of Hydrology. London McGraw-Hill.

77