Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian

Fakultas

Ilmu dan Teknologi Kebumian

Program Studi Meteorologi

© 2012 Program Studi Meteorologi Institut Teknologi Bandung

PENERBITAN ONLINE AWAL

Paper ini adalah PDF yang diserahkan oleh penulis kepada

Program Studi Meteologi sebagai salah satu syarat kelulusan

program sarjana. Karena paper ini langsung diunggah setelah

diterima, paper ini belum melalui proses peninjauan, penyalinan

penyuntingan, penyusunan, atau pengolahan oleh Tim Publikasi

Program Studi Meteorologi. Paper versi pendahuluan ini dapat

diunduh, didistribusikan, dan dikutip setelah mendapatkan izin

dari Tim Publikasi Program Studi Meteorologi, tetapi mohon

diperhatikan bahwa akan ada tampilan yang berbeda dan

kemungkinan beberapa isi yang berbeda antara versi ini dan

versi publikasi akhir.

1

Analisis hidrometeorologi Pada Daerah Panas Bumi

(Studi Kasus Daerah Aliran Sungai Kamojang, Garut)

MARIZ RAFA

Program Studi Meteorologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung

ABSTRAK

Air merupakan komponen yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Disamping untuk pemenuhan kebutuhan sehari-hari seperti pertanian, perkebunan, hingga pariwisata, air juga mempunyai kontribusi yang besar dalam industri panas bumi. Air merupakan komponen yang penting dalam pemberdayaan energi panas bumi. Karena tanpa air tidak akan ada uap yang dapat dimanfaatkan sebagai energi. Semakin lama, kualitas uap yang dihasilkan pasti mengalami penurunan. Oleh karena itu air sangat diperlukan untuk keberjalanan industri pembangkit listrik tenaga panas bumi.

Perhitungan water balance metoda F.J. Mock dihitung berdasarkan data curah hujan dan limited evapotranspirasi. Rincian air yang masuk (inflow) dan yang keluar (outflow) ke dan dari siklus hidrologi tersebut untuk satu wilayah selama perioda tertentu dinyatakan dalam kesetimbangan air (water balance). Jumlah volume air yang bisa dimanfaatkan merupakan total run-off (TRO) yang terjadi berdasarkan jumlah curah hujan yang turun.

Nilai volume air di wilayah kajian didapat dari nilai total run off dalam satuan liter. Didapat nilai tertinggi ada di bulan Maret sebesar 4.413.397.947,10 liter, dan nilai terendah ada di bulan Juli sebesar 69.943.375,94 liter. Diperlukan usaha-usaha lebih untuk memenuhi kebutuhan air di wilayah kamojang pada musim kering untuk kedepannya, seperti pembuatan waduk penampungan sementara dan pembuatan reservoir airkasus lainnya dalam menggambarkan fenomena monsun break yang terjadi secara tepat pada periode kajian.

Kata kunci: precipitation, water balance, total run-off, water volume

1. Pendahuluan

Dalam siklus hidrologi air terdapat di darat, laut maupun udara. Berdasrakan presentasenya air paling banyak terdapat di laut (97,5%) dan yang terkecil terdapat di udara (0,001%). Air menguap ke udara dari permukaan bumi, berubah menjadi awan dan sesudah melalui beberapa proses kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan laut atau daratan. Sebelum jatuh ke permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan sebagian tertampung ke permukaan bumi.

Panas bumi merupakan sumber daya energi baru terbarukan yang ramah lingkungan (clean energy) dibandingkan dengan sumber energi fosil. Dalam proses eksplorasi dan eksploitainya tidak membutuhkan lahan permukaan yang terlalu besar. Energi panas bumi bersifat tidak dapat diekspor, maka sangat cocok untuk untuk memenuhi kebutuhan energi di dalam negeri.

Sampai tahun 2004, sebanyak 252 area panas bumi telah di identifikasi melalui inventarisasi dan eksplorasi. Sebagian besar dari jumlah area tersebut terletak di lingkungan vulkanik, sisanya berada di lingkungan batuan sedimen dan metamorf. Dari

jumlah lokasi tersebut mempunyai total potensi sumber daya dan cadangan panas bumi sebesar sekitar 27.357 MWe. Dari total potensi tersebut hanya 3% (807 MWe) yang telah dimanfaatkan sebagai energi listrik dan menyumbangkan sekitar 2% dalam pemakaian energi listrik nasional.

Air merupakan komponen yang penting dalam pemberdayaan energi panas bumi. Karena tanpa air tidak akan ada uap yang dapat dimanfaatkan sebagai energi. Ketersediaan air tanah pada suatu wilayah dapat di peroleh dari penyerapan air hujan dan air permukaan. Namun karena jenis permukaan lahan yang mempunyai daya serap air yang berbeda dan pengembangan suatu wilayah sering meniadakan ketersediaan air sebagai salah satu faktor pembatas tetapi lebih kepada tersedianya peluang ekonomi. Maka ada kemungkinan jumlah ketersediaan air tidak sesuai dengan kebutuhan ideal untuk suatu sumber daya panas bumi.

Saat ini Indonesia sedang mengalami krisis energi, khususnya minyak. Oleh karena itu, beberapa langkah strategi harus dilakukan guna mengatasi permasalahan tersebut. Geotermal, sumber energi di Indonesia yang memilki potensi 40 % potensi dunia menjadi suatu alternatif saat ini (Widjajono Prawidagdo). Di dalam

2

geothermal, pemanfaatan dan pengelolaan air sangat diperlukan karena dengan adanya pengolahan air tersebut, pembangkit listrik geothermal dapat berjalan dengan baik. Perlu diketahui pula, air tanah yang terdapat di dalam reservoir dan dipanaskan oleh magma, berasal dari air hujan yang mengalami infiltrasi ke dalm tanah. Oleh karena itu, fenomena curah hujan dalam keterkaitannya dalam geothermal merupakan salah satu hal yang menarik untuk diteliti oleh seorang meteorologist.

Dengan dikonversinya air menjadi uap, sebuah turbin pembangkit dapat berjalan. Perlu diketahui, ketersediaan air tidak selamanya selalu menjadi cadangan yang banyak bagi pemanfaatan geothermal. Bergantinya dari musim hujan ke musim kemarau atau sebaliknya menjadi suatu faktor yang sangat menentukan ketersediaan air di dalam tanah.

Oleh karena itu, langkah-langkah yang signifikan perlu dilakukan untuk menjaga ketersediaan air tanah untuk pemanfaatan sumber listrik geothermal. Pemecahan masalah ini bisa dilakukan dengan manajemen pengisian kelebihan air pada bulan basah untuk disimpan pada bulan kering dan pemanfaatan curah hujan maksimum pada kawasan-kawasan terbangun dengan suatu teknologi konservasi air tanah buatan (artificial recharge).

2. Data dan Metode

Data utama yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini berasal dari :

a). Data Primer observasi stasiun meteorologi

Data stasiun meteorologi di sekitar wilayah kajian digunakan sebagai data utama, berhubung ketersediaan data yang terbatas sehingga dipakai data curah hujan harian saja, yang diolah menjadi data curah hujan bulanan dan menentukan jumlah hari hujan.

b). Data Sekunder NCEP

Karena kurangnya data observasi yang tersedia maka untuk melengkapinya digunakan data NCEP. Data ini merupakan data analisis kondisi atmosfer yang diperoleh dengan menggabungkan data observasi dan model. Data-data yang digunakan adalah data temperatur, kelembaban, dan kecepatan angin pada ketinggian 10 meter. Data NCEP yang didapat tidak dilakukan interpolasi melainkan hanya data terdekat dari titik kajian, karena pengaruh ketiga parameter dalam kajian ini sangatlah kecil.

c). Data DEM

Dalam studi kali ini data elevasi digital yang digunakan berasal dari NASA SRTM yang mempunyai resolusi 90 meter yaitu kontur yang menghasilkan 90 x 90m pixel.

Gambar 2.1. Data DEM wilayah kajian

Gambar 2.2. Peta wilayah PLTP Kamojang

d). Data tata guna lahan

Data tata guna lahan digunakan untuk melihat kondisi jenis tanaman yang menjadi dominan di wilayah kajian untuk menentukan koefisien kekasaran.

Gambar 2.3. Tata guna lahan wilayah kajian

e). Data jenis tanah

Data tata guna lahan pada wilayah kajian digunakan untuk keperluan koefisien porositas pada perhitungan neraca air menggunakan metoda F.J Mock . Hal ini penting dikarenakan tanah mempunyai pengaruh terhadap hasil siklus hidrologi, dimana dengan tipe tanah yang kohesif atau non-kohesif akan menghasilkan siklus hidrologi yang jauh berbeda.

3

Gambar 2.4 Jenis tanah wilayah kajian

f). Data kebutuhan air

Data kebutuhan air di wilayah kajian digunakan untuk melihat seberapa besar kebutuhan air yang di guanakan untuk injeksi reservoar dan kebutuhan sehari-hari penduduk sekitar.

Injeksi air diperlukan untuk meningkatkan kualitas produksi sumur panas bumi. Air ini berasal dari uap air yang didinginkan dan sebagian lagi dari air tanah.

Gambar 2.5 Diagram aliran air PLTP Kamojang

Kebutuhan Injeksi = 50% x Volume Air Injeksi

Perhitungan ini dilakukan untuk menghitung berapa jumlah konsumsi air perorangan selama sebulan pada wilayah kajian. Jumlah penduduk wilayah kajian adalah 90 jiwa. Dalam perhitungan kebutuhan air penduduk di perlukan asumsi. Asumsi yang digunakan adalah 150 lt/jiwa/hari (Sumber: Neraca Sumber Air Nasional, Kerjasama Badan Koordinasi Survey dan Pemetaan Nasional dengan Dit.Bina Program Pengairan Dep. P.U.).

Maka didapat rumuas perhitungan:

Kebutuhan = 900 jiwa x 150 lt/hari x jumlah hari

Dalam pengerjaan tugas akhir ini dimulai dengan mengumpulkan data meteorologi 2001-2010 di sekitar wilayah kajian (Kamojang, Garut). Didapat data observasi di sekitar wilayah kajian yaitu stasiun Leles, Bungbulang, Wanaraja, dan Taragong. Karena

keterbatasan data, hanya data curah hujan harian yang tersedia maka untuk menutupi kekosongan data digunakan data NCEP sebagai data sekunder.

Data DEM digunakan untuk menentukan besar wilayah kajian. Dengan memasukan koordinat stasiun meteorologi bisa didapatkan bentuk polygon thiessen untuk menentukan besar curah hujan wilayah yang akan dipakai dalam neraca air.

Data tata guna lahan di perlukan untuk menentukan koefisien kekasaran wilayah kajian. Data jenis tanah digunakan untuk menentukan koefisien porositas wilayah kajian. Koefisien-koefisien tersebut digunakan pada perhitungan neraca air F.J. Mock. Data-data yang didapat digunakan untuk pembuatan neraca air F.J. Mock. Hasil yang didapat diguanakan untuk membuat analisis hidrometeorologi pada wilayah kajian dan mencari besar potensi air yang ada untuk memenuhi kebutuhan air masyarakat wilayah kajian. Secara garis besar skema pengerjaan tugas akhir ini dapat diilustrasikan dengan gambar 2.6.

Gambar 2.6. Diagram Alir Penulisan Tugas akhir

3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Analisa curah hujan

Curah hujan yang diperlukan untuk penentuan suatu rancangan pemanfaatan air dan rencana pengendalian banjir adalah curah hujan rata-rata diseluruh daerah yang bersangkutan (Sosrodarsono & Takeda, 2003). Data yang didapat terdapat di beberapa titik yang tersebar di kabupaten Garut.

Metode yang digunakan adalah metode polygon thiessen, metode ini saya gunakan karena curah hujan yang didapat memiliki variasi yang sangat beragam.

4

Gambar 3.1. polygon thiessen wilayah kajian Dari hasil plot polygon tersebut dapat dilihat bahwa wilayah kajian sangat kecil yaitu 24.477Km2. Karena luas wilayah yang sangat kecil sehingga untuk mencari besar curah hujan wilayah hanya membutuhkan 1 titik pengamatan, yaitu stasiun leles dengan jarak dari wilayah kajian kurang lebih 8 Km.

Gambar 3.2. Grafik curah hujan bulanan stasiun Leles tahun 2001-2010

Curah hujan pada daerah kajian ini memiliki rata-rata curah hujan bulanan tergolong jenis campuran, yaitu tipe monsun dan tipe ekuatorial. Grafik membentuk huruf U serta terdapat dua puncak pada bulan Maret dan Desember. Curah hujan maksimum terdapat pada bulan Maret sebesar 357,8 mm/bulan. Dalam setahun terdapat enam bulan basah berturut-turut dan tiga bulan kering berurut-turut, kemudian dikelompokan dalam Zona Musim (ZOM), tipe curah hujan yang bersifat unimodial yaitu satu puncak musim hujan,DJF musim hujan, dan JJA musim kemarau (Bayong, 1999).

Lokasi stasiun Leles jauh dari permukaan laut utara dan selatan menyebabkan pengaruh sea breeze (angin laut) di lokasi ini sangat lemah, hal ini terlihat pada

distribusi curah hujan pada bulan Juni, Juli, dan Agustus curah hujan berada di bawah 50 mm/bulan.

Gambar 3.3. Grafik curah hujan tahunan stasiun Leles tahun 2001-2010

Jika dilihat dari gambar 4.3. grafik curah hujan rata-rata tahunan 2001-2010, angka tertinggi ada pada tahun 2001 dan 2010 yang mencapai 302,4 mm/bulan. Dan angka terendah ada pada tahun berikutnya sebesar 133,7 mm/bulan. Setiap tahun curah hujan pada wilayah ini cenderung meningkat hal ini menunjukan kecenderungan terjadinya perubahan iklim, bahkan pada tahun 2010 curah hujannya sebesar 277,3 mm/bulan.

3.2. Evapotranspirasi

Evapotranspirasi adalah kombinasi proses kehilangan air dari suatu lahan bertanaman melalui evaporasi dan transpirasi. Evapotranspirasi merupakan dasar dalam menentukan kebutuhan air dalam perencanaan pemanfaatan air dan proses yang sangat penting dalam proses hidrologi. Banyak cara untuk mencari nilai evapotranspirasi potensial, namun dalam tugas akhir ini metode yang digunakan adalah metode pennman.

Gambar 3.4. Grafik Limited Evapotranspirasi bulanan tahun 2001-2010

Pada gambar 3.4. menunnjukan kurva grafik limited evapotranspirasi. Nilai tertinggi terdapat di bulan Februari, hal ini disebabkan karena pada bulan tersebut intensitas hujan masih sangat tinggi, namun pada bulan ini posisi matahari berada di garis ekuator (ekuinoks) yang sedang bergerak ke arah utara sehingga intensitas penyinaran mataharinya sudah mulai besar. Limited evapotranspirasi terkecil terdapat di bulan Mei, hal ini disebabkan faktor intensitas hujan, penyinaran matahari, dan tutupan lahan yang ada. Titik limited evapotranspirasi terendah juga

5

terdapat di bulan Agustus, karena pada bulan ini intensitas hujan benar-benar rendah.

3.3. Analisa neraca air

Pada perhitungan neraca air bulanan wilayah kajian terlihat bahwa kondisi selama rentang 10 tahun (2001-2010). Terlihat jelas bahwa pengaruh neraca air ini sangat dipengaruhi curah hujan. Nilai evapotranspirasinya cenderung stabil sepanjang tahun, namun besar nilai run off dan base flow sangat dipengaruhi intensitas hujan. Ketika intensitas hujan tinggi maka nilai run off dan base flow juga tinggi begitu pula kebalikannya.

Dari gambar 3.5. terlihat bahwa nilai run off dan base flow terendah terdapat di bulan oktober sedangkan curah hujan pada bulan itu cenderung mengalami peningkatan, hal ini di sebabkan nilai base flow pada bulan oktober digunakan untuk memenuhi minimal volume simpan pada bulan september, karena puncak terendah nilai intensitas hujan berada di bulan agustus dan september.

Gambar 3.5. Grafik Grafik neraca air bulanan tahun 2001-2010

3.4. Volume air wilayah kajian

Besar nilai volume air di wilayah kajian didapat dari nilai total run off dikali besar wilayah kajian dan di ubah menjadi satuan liter. Di dapat nilai tertinggi ada di bulan Maret sebesar 4.413.397.947,10 liter, dan nilai terendah pada bulan Juli sebesar 70.052.010,41 liter. Jumlah volume potensi air yang ada di wilayah kajian sangan di pengaruhi oleh besarnya intensitas curah hujan yang ada. Nilai volume yang besar ada pada bulan-bulan basah, sedangkan nilai volume yang kecil ada pada bulan-bulan kering.

Tabel 3.1. Tabel volume air bulanan tahun 2001-2010

Bulan

Volume Air (liter)

Januari

2.178.609.330,61

Februari

4.074.325.815,13

Maret

4.413.397.947,10

April

2.768.415.057,15

Mei

1.277.215.697,40

Juni

350.971.003,12

Juli

69.943.375,94

Agustus

104.948.906,31

September

373.451.633,63

Oktober

111.422.491,09

November

1.750.868.891,27

Desember

1.772.588.976,83

6

Jika dilihat dari gambar 3.6. pola volume air cenderung mengalami peningkatan namun peningkatannya tidak mengalami lonjakan yang besar. Pada bulan–bulan basah nilai volume air ini bisa melebihi angka 10 milyar liter namun ketika bulan kering bisa mencapai angka 0 liter.

Gambar 3.7. Grafik kebutuhan air tahun 2001-2010 Gambar 3.7. menunjukan besar kebutuhan air perbulannya, dan polanya mengalami peningkatan. Kebutuhan air terbesar berasal dari kebutuhan injeksi reservoar geothermal. Uap panas yang dingin lalu menjadi air di injeksi kembali kedalam reservoar, namun perlu ada penambahan air injeksi yang berasal dari air tanah. Besar volume air yang diambil dari air tanah sebesar 50-40% dari total injeksi. Volume air yang dibutuhkan juga sangat fluktuatif tergantung penurunan produksi uap reservoar panas bumi yang

ada. Namun kebutuhan air ini pasti akan terus meningkat karena semakin lama daya produksi pertamina kamojang akan terus mningkat. Saat ini produksi perharinya mencapai 200Mw, dan tahun 2013 daya produksi listriknya akan dinaikan 30Mw perhari menjadi 230Mw per harinya.

Saat ini kebutuhan air untuk injeksi didapat dari waduk penampungan sementara (WPS) Cikaro. Air permukaan dan air yang berasal dari uap panas dikumpulkan dalam sebuah waduk yang kemudian akan di pompa kembali untuk melakukan injeksi. Dari segi jumlah penduduk saat ini di wilayah kajian masih tergolong sedikit penduduk asli dan yang datang untuk bekerja di wilayah tersebut kurang lebih 900 orang. Diambil asumsi 1 orang membutuhkan 150lt/hari (Sumber: Neraca Sumber Air Nasional, Kerjasama Badan Koordinasi Survey dan Pemetaan Nasional dengan Dit.Bina Program Pengairan Dep. P.U.). jadi untuk sebulan kebutuhan air penduduknya mencapai 4.050.000lt/hari. Kebutuhan air penduduk juga akan trus meningkat kedepannya karena di daerah tersebut telah dibangun pembangkit listrik maka kedepannya kemungkinan besar bisa menjadi salah satu pusat industri.

7

Dari Gambar 3.8. terlihat bahwa perbandingan jumlah volume air yang tersedia pada wilayah kamojang dengan data kebutuhan air di daerah kajian. Volume air sangat dipengaruhi intensitas curah hujan di wilayah tersebut. Ketika intensitas hujannya turun volume tetap mengalami penurunan bahkan mencapai angka nol sedangkan kebutuhan air tetap tinggi maka diperlukan solusi untuk mengatasi hal tersebut. Dilihat dari pola jumlah volume air dan jumlah kebutuhan air yang ada masih cukup jauh jaraknya. Sehingga untuk beberapa tahun kedepan setidaknya untuk 10 tahun sampai 2020 WPS Cikaro masih bisa memenuhi kebutuhan air untuk produksi listrik yang ada jika tidak ada peningkatan daya produksi listrik yang besar. Namun untuk kedepannya kebutuhan listrik pasti akan meningkat maka perlu dibuat waduk-waduk dan reservoar-reservoar baru untuk menutupi kebutuhan air khususnya air injeksi di saat musim kemarau.

3.5. Usaha pengendalian volume air 3.5.1. Waduk penampungan Sementara

Waduk penampungan sementara di buat untuk menampung air hujan dan air limpasan khususnya pada bulan basah untuk memenuhi kebutuhan air pada buan kering. Waduk ini berkonstruksi khusus yang di buat di daerah perbukitan dengan kemiringan lereng kurang dari 30%.

3.5.2. Reservoir air

Reservoir air dibuat untuk keperluan menyimpan air di dalam tanah. Meskipun secara alamiah air di simpan dalam tanah dengan metode vegetatif, namun kita juga bisa membuat metode penyimpanan air non-vegetatif dengan membuat bangunan di bawah tanah dengan memperhatikan wilayah kajian, karakter geologi dan intensitas hujan.

4. Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Curah hujan daerah kajian bertipe monsun, namun terkena dampak ekuatorial. Kurva membentuk huruf U dan memiliki dua puncak pada bulan Maret dan November. 2. Evapotranspirasi tertinggi terdapat di bulan

Februari hal ini di sebabkan karena pada bulan tersebut intensitas hujan masih sangat tinggi, namun pada bulan ini mulai terjadi peralihan ke musim kering sehingga intensitas mataharinya sudah mulai besar. 3. Besar nilai volume air di wilayah kajian

didapat dari nilai total run off dalam satuan liter. Didapat nilai tertinggi ada di bulan Maret sebesar 4.413.397.947,10 liter, dan nilai terendah ada di bulan Juli sebesar 69.943.375,94 liter.

4. Untuk beberapa tahun kedepan waduk penampungan sementara (WPS) Cikaro masih bisa memenuhi kebutuhan air injeksi reservoar kamojang.

5. Diperlukan usaha-usaha lebih untuk memenuhi kebutuhan air di wilayah kamojang pada musim kering untuk kedepannya, seperti pembuatan waduk penampungan sementara dan pembuatan reservoir air.

.

REFERENSI

Todd, D.K., 1980. Ground Water Hidrology. John Willey & Sons, New York.

Mock F.J, 1973. Land Capability Apraisal Indonesia, FAO, Bogor.

Lubis, A., 1995. Pola Infiltrasi Air Hujan Serta Implikasinya Terhadap Konservasi Lahan. Proceeding Simposium Nasional PSDA ITB, Bandung.

Rachmat, A., 1995. Studi Water Balance Dengan Menggunakan Metode F.J. Mock Untuk Prediksi Penambahan Air Tanah (Studi Kasus Daerah Ciledug).

Nurhuda, S.A. 2007. Analisis Hidrometeorologi Untuk Perencanaan Artificial Recharge di Lapangan Panas Bumi Darajat Garut.

Kadarsah.(2011,April26).http://meteorama.forumotion.com/t 58-banyudataiklimhidrologidemsistem-lahan-land-systemgeologi

Lubis, A. (1999). Metode Analisa Dalam Hidrometeorologi.

Bandung: ITB.