WEBINAR PROGRAM KERJASAMA IPB DAN BRG
Water Management
Skala Keasatuan Hidrologis Gambut
Indratmo Soekarno
Kelompok Keahlian Sumberdaya Air ITB/KA BRG
Rabu, 14 Oktober 2020
Pendahuluan
Kesatuan Hidrologis Gambut (KHG)
adalah ekosistem gambut yang
letaknya di antara 2 (dua) sungai,
atau di antara sungai dan laut
dan/atau pada rawa.
Sub KHG adalah bagian dari KHG,
dimana bentang lahan gambut
terletak di antara sungai utama
dengan anak sungai, atau laut
dengan anak sungai/danau atau
anak sungai dengan anak sungai.
Satu KHG bisa terdiri dari beberapa
sub KHG.
PP 57 Tahun 2016
Peraturan Pemerintah Nomor 57 Tahun 2016 membatasi muka air
tanah di lahan gambut tidak melebihi 40 cm, tidak menjelaskan dalam
kontekt waktu. Artinya harus terpenuhi sepanjang waktu.
Sebagai refleksi:
Dalam keadaan alami, muka air tanah di lahan gambut juga berfluktuasi
sejalan dengan input (hujan), keluaran (evapotranspirasi,
infiltrasi/perkolasi, limpasan). Musim kemarau panjang, ada
kemungkinan MAT lebih dalam dari 40 cm.
Rekayasa: Bagaimana muka air dapat diupayakan lebih dangkal dari 40
cm dari tanah.
Keterangan:
ΔS : Perubahan simpanan dalam
akuifer
P : Curah hujan
Qs,i : Masukan dari aliran
permukaan
Qg,i : Masukan dari aliran bawah
permukaan
Qs,o : Keluaran dalam bentuk aliran
permukaan
Qg,o : Keluaran dalam bentuk aliran
bawah permukaan
ET : Evapotranspirasi
Sumber dan aliran keluar air pada lahan gambut topogen
(atas) dan ombrogen (bawah). Dimodifikasi dari Rydin dan
Jeglum (2006).
Informasi
Sumber Daya Air
Telemetri:
ground
water level, temp, wind
velocity, humidity, rainfall
Curah Hujan Untuk Perencanaan
Hujan andalan: Besarnya curah hujan yang digunakan untuk menghitung
ketersediaan air dengan suatu keandalan (probability) tertentu.
- Curah hujan rata-rata bulanan, 2 mingguan, 10 harian. Curah hujan
tersebut diperoleh dengan menjumlahkan curah hujan hariannya.
- Curah hujan dengan probabilitas 80%, artinya hujan yang diharapkan
minimal ada dengan kemungkinan 80% dalam rentang waktu.
Informasi R80% diperoleh dari curah hujan bulanan, atau 2 mingguan
atau 10 harian.
R80% adalah data pada urutan ke (N/5) + 1, jika data diurutkan dari
yang terkecil ke yang terbesar. N = jumlah data curah hujan bulanan,
2-mingguan atau 10 harian pada bulan tertentu yang dihitung.
Evapotranspirasi Metoda Penman Montheit
Et = c [ W.R
n
+ (1-W).f(u).(e
a
-e
d
) ]
dimana:
c
:
faktor koreksi
W
:
weighting factor
R
n
:
radiasi netto ekivalen (mm/hari)
f(u) :
fungsi kecepatan angin
e
a
:
tekanan uap jenuh (mmHg)
e
d
:
tekanan uap aktual (mmHg)
Evapotranspirasi metoda Penman
No Deskripsi Ket Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agst Sept Okt Nov Des
1 Temperatur (oC) t data 26.18 26.31 26.84 27.76 27.64 27.10 27.14 27.61 27.53 27.50 27.73 27.11
2 Faktor koreksi c Tabel 1.07 1.56 1.05 1 1.02 0.97 1.01 1.02 1 1.06 1.04 1.08 3 Weighting factor W Tabel 0.75 0.75 0.76 0.77 0.77 0.76 0.76 0.77 0.77 0.77 0.77 0.76
4 (1-W) 1-[3] 0.25 0.25 0.24 0.23 0.23 0.24 0.24 0.23 0.23 0.23 0.23 0.24
5 Penyinaran matahari n/N Data 0.42 0.49 0.60 0.72 0.82 0.77 0.84 0.87 0.79 0.71 0.65 0.54 6 Ekstra teresterial (mm/hari) Ra Tabel 16.1 16.1 15.5 14.4 13.1 12.4 12.7 13.7 14.9 15.8 16 16
7 (1-a)(0.25+0.5n/N) Tabel 0.34 0.37 0.41 0.45 0.49 0.47 0.51 0.51 0.49 0.45 0.43 0.39 8 Gelombang pendek radiasi matahari yang
masuk (%) = (1-a)Rs, a=0.25
Rns [6]*[7] 5.47 5.96 6.36 6.48 6.42 5.83 6.48 6.99 7.30 7.11 6.88 6.24
9 Kelembaban relatif (%) RH Data 83.88 83.00 81.75 77.13 75.63 76.75 75.63 71.75 74.75 73.25 72.75 78.25
10 Tekanan uap jenuh (mmHg) ea Tabel 33.6 35.7 35.7 37.8 37.8 37.8 35.7 35.7 37.8 37.8 37.8 35.7
11 Tekanan uap aktual (mmHg) = ea*RH ed [9]*[10] 28.18 29.63 29.18 29.15 28.59 29.01 27.00 25.61 28.26 27.69 27.50 27.94
12 (ea-ed) [10]-[11] 5.42 6.07 6.52 8.65 9.21 8.79 8.70 10.09 9.54 10.11 10.30 7.76
13 Efek temperatur f(T) Tabel 15.9 15.9 16.1 16.3 16.3 16.1 16.1 16.3 16.3 16.3 16.3 16.1 14 Efek tekanan uap f(ed) Tabel 0.14 0.14 0.14 0.12 0.12 0.12 0.14 0.14 0.12 0.12 0.12 0.15
15 Efek penyinaran matahari =
0.1+0.9*n/N f(n/N) 0.1+0.9*[5] 0.48 0.54 0.64 0.75 0.83 0.79 0.86 0.88 0.81 0.74 0.68 0.58 16 Radiasi neto = f(T).f(ed).f(n/N) Rn1 [13]*[14]*[15] 1.07 1.19 1.43 1.47 1.63 1.53 1.93 2.01 1.58 1.45 1.33 1.41
17 Radiasi neto ekivalen (mm/hari) = Rns-Rn1
(mm/hari) Rn [8]-[16] 4.41 4.76 4.92 5.01 4.79 4.30 4.54 4.98 5.72 5.66 5.55 4.83 18 W.Rn [3]*[17] 3.31 3.57 3.74 3.86 3.69 3.27 3.45 3.83 4.41 4.36 4.27 3.67
19 Kecepatan angin (km/hari) U data 216.79 205.67 194.56 189.00 194.56 194.56 211.23 200.12 200.12 211.23 161.20 172.32 20 Fungsi kecepatan angin =
0.27(1+U/100) f(u) 0.27*(1+[19]/100) 0.86 0.83 0.80 0.78 0.80 0.80 0.84 0.81 0.81 0.84 0.71 0.74 21 Evapotranspirasi (mm/hari) =
Sumur Pantau
a. pengukuran dengan cara manual paling sedikit 1 (satu) kali dalam 2 (dua)
minggu; dan
b. pengukuran dengan cara otomatis paling sedikit 1 (satu) kali dalam sehari
Titik penaatan merupakan titik pemantauan muka air tanah. Titik penaatan
muka air tanah ditetapkan pada paling sedikit 15% (lima belas perseratus)
dari seluruh jumlah petak tanaman pokok atau blok produksi dan berada di
tengah (centroid) petak tanaman pokok atau blok produksi.
Titik penaatan muka air tanah dipergunakan sepanjang berada dalam radius
50 (lima puluh) meter terhitung dari titik tengah (centroid)petak tanaman
pokok atau blok produksi.
Neraca Air/ Water Balance
ΔKAT
PRECIPITATION
EVAPOTRANSPIRATION
RUN-0FF
Neraca Air Tanaman dan Pemodelan di
Freewat, berdasarkan konsep seperti diatas.
Dasar pemilihan berdasarkan rumus:
∆ KAT = CH − ETP + Ro
Ket:
CH
= Curah hujan/Presipitation (mm).
ETP
= Evapotranspirasi.
∆ KAT = Perubahan kandungan air tanah.
Ro
= Aliran permukaan/Run off (mm).
PERHITUNGAN NILAI KOEFISIEN HIDRAULK GAMBUT
𝑆
𝜕ℎ
𝜕𝑡
= 𝐾𝛻
2
− 𝐺
Dimana :
S = Spesific Storage
K = Koefisien Hidraulik (m/hari)
G = resapan
h = Tinggi muka air tanah (m)
t = waktu (hari)
ℎ
𝑡+1= ℎ
𝑡+ ∆𝑡
𝐾𝑆 𝜕2ℎ
𝜕𝑥2
+R x dt
Persamaan pengatur air tanah di
diskritisasi
menggunakan
Elemen Hingga beda tengah,
berikut
merupakan
hasil
diskritisasi persamaan
PERHITUNGAN NILAI KOEFISIEN HIDRAULK GAMBUT
No Tahun Penulis Lokasi Nilai Hidraulik Gambut (m/hari) 1 2018 Selma Nurul Fauziah Jambi - Indonesia 0.518 2 2006 Melling et al., Alan Forest, Malaysia 59.06 3 2006 Melling et al., Padang Alan, Malaysia 32.76 4 2005 Wangsadipura Kelapa Guntung,
Riau-Indonesia
Safrik (5.25 - 8.05) Hemik (22.24 - 35.58)
Fibrik (43.75 - 52.11) 5 1999 Zailon Pulau Buruit, Malaysia 2.39 - 24.7 6 1998 Silins & Rothwell Alberta, Canada 0.4 - 3.47 7 1997 Waddington & Roulet Stor-Amyran, Swedia 5.53 - 9.5 8 1997 Ayob &Mutalib Klang, Malaysia 0.48 - 4.9 9 1994 Salmah Pontian, Malaysia 0.05 - 2.3 10 1975 Rycroft et al., Dun Moss, England 0.86 - 0.9 11 1969 Boelter Minesota, USA 4.28
Correl
0.853268
RMSE
0.02467
NSE
0.99
Pemodelan Freewat
FREEWAT dipahami sebagai plugin gabungan untuk perangkat lunak desktop open source
QGIS. Freewat bertujuan untuk mensimulasikan dinamika aliran air tanah di zona jenuh
dan tak jenuh, baik dalam aquifer terbatas dan tanpa ikatan dengan nilai ketebalan dan
transmisivitas konstan atau dalam variabel, dalam kondisi tunak atau kondisi transient.
persamaan gerak air tanah menjadi persamaan aliran air tanah 2D umum sebagai berikut:
Dengan :
H
= Tinggi tekan air sampai permukaan bebas [L]
Tx, Tx = Koeffisien permeabilitas semu (pseudo transmissivity) [L/T]
S
s
= Storage coefficient untuk aquifer bebas (1/L].
Q
= Beban atau Debit per satuan volume akuifer yang ditambahkan
(injeksi/Positif) atau
dikurangkan(pemompaan/negatif) dari sistem air
tanah.
Pemodelan Freewat (Contoh User Interface)
Keterangan
Konduktifitas
= 23.6 m/day
Evapotranspirasi =
0.004 m/day
Boundaries H
= 0.8 m
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
13
13.25
13.5
13.75
14
14.25
14.5
14.75
15
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
H
u
jan
(m
m
)
EL
ev
asi
(m
)
Hari
Perbandingan Hasil Model dan Pengukuran
s-5 (Model)
s-5 (Ukur)
s-6 (Model)
s-6 (Ukur)
Hujan
Model Muka Air Tanah(S5 dan S6)
KHG Mendahara-batanghari, Desa Sinar Wajo, Kab. Tanjung Jabung
Timur, Provinsi Jambi
Hasil model menunjukkan hasil
yang mendekati data
SIMPANAN AIR
Pada gambut yang berkubah (gambut ombrogen), mempertahankan
tinggi muka air tanah di lahan gambut tersebut selama periode kering
yang panjang menjadi tidak mudah.
Hanya ada satu sumber air utama pada sistem lahan gambut
ombrogen, yaitu air di puncak kubah gambut yang sebenarnya berasal
dari air hujan.
Ada kemungkinan air dalam kubah dapat dimanfaatkan secara terbatas
dengan mempertahankan muka air tanahnya, untuk dipakai sebagai
water sharing di hilirnya.
Prinsip pembangunan
saluran pada lahan
Gambut. Saluran
sekunder cenderung
mengikuti garis kontur
(Sumber: Tim Teknis
Gambut UGM)
Kanal Utama
Semi-Closed system: spillway,
long storage, sekat kanal, sumur
pantau, navigable
Pada Kedua tata air
makro di GHS Riau
tersebut: Luas
total =44.900 ha.
Areal tersebut
mempunyai tata
air Semi Closed
System, hanya
mempunyai 2 buah
outlet dengan
ambang dan
bangunan
pengendali,
sehingga tidak
pernah kekurangan
air di musim
kemaraudan tidak
banjir di musim
hujan.
Semi-Closed system: spillway,
long storage, sekat kanal, sumur
pantau, navigable
10
20
30
40
50
60
10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 110.0 120.0 130.0 140.0 25 -09 -15 27 -09 -15 29 -09 -15 01 -10 -15 03 -10 -15 05 -10 -15 07 -10 -15 09 -10 -15 11 -10 -15 13 -10 -15 15 -10 -15 17 -10 -15 19 -10 -15 21 -10 -15 23 -10 -15 25 -10 -15 27 -10 -15 29 -10 -15 31 -10 -15 02 -11 -15 04 -11 -15 06 -11 -15 08 -11 -15 10 -11 -15 12 -11 -15 14 -11 -15 16 -11 -15 18 -11 -15 20 -11 -15 22 -11 -15 24 -11 -15 26 -11 -15 28 -11 -15 30 -11 -15 02 -12 -15 04 -12 -15Lev
el
air
(c
m)
GRAFIK PENGARUH CURAH HUJAN TERHADAP LEVEL AIR PADA SUMUR PANTAU, KCB
DI LOKASI DENGAN KETEBALAN GAMBUT 4-4,5 M
KHG di Pulang Pisau
KHG
Sebagau-Kahayan
di
Pulang
Pisau terdiri dari 6
Sub-KHG.
Kalimantan Tengah
Studi kasus Perhitungan Neraca Air Lokasi Sub-KHG-4 Kahayan
Sebangau di Pulang Pisau Kalimantan Tengah
Luas Pengaruh Stasiun Hujan
Zona Lindung Sub-KHG 4
Pengaruh Mantangai
Pengaruh Mandomai
Stasiun Mantangai
Stasiun Mandomai
Luas Pengaruh Stasiun Mantangai dan Mandomai terhadap Lahan Gambut Zona
Lindung Sub-KHG 4 (Hasil Pemodelan Arcgis)
Stasiun
Luas Pengaruh (Ha)
Persentase
Mandomai
819,96
6%
Mantangai
12.766,08
94%
Total Luas:13.385 Hektar
Kedalaman Gambut 3-12 meter
Curah Hujan Andalan 80%
Tahun\ BulanJanuari 1Januari 2Februari 1Februari 2Maret 1 Maret 2 April 1 April 2 Mei 1 Mei 2 Juni 1 Juni 2 Juli 1 Juli 2 Agustus 1Agustus 2September 1September 2Oktober 1Oktober 2Nopember 1Nopember 2Desember 1Desember 2 1997 63.90 40.89 6.81 4.68 81.78 28.56 111.78 39.04 16.01 6.60 0.30 2.26 3.25 1.32 0.00 0.00 0.00 0.00 11.83 0.00 57.16 142.16 36.47 55.07 1998 31.89 2.61 0.72 69.91 80.61 40.97 58.92 33.39 151.19 151.98 121.87 373.62 128.11 49.87 47.70 47.34 88.95 366.57 135.58 114.39 78.93 65.49 58.26 98.29 1999 67.34 39.52 47.98 93.95 71.73 65.49 45.64 24.81 21.66 44.51 26.65 31.25 43.47 19.88 61.69 33.73 0.00 11.34 138.00 88.76 50.52 104.27 53.17 30.06 2000 67.23 71.96 41.15 68.72 43.19 61.64 109.94 83.53 18.75 62.67 40.28 34.33 7.09 7.25 25.35 13.51 0.49 36.60 7.59 66.98 42.21 64.54 33.29 111.59 2001 81.65 62.94 42.88 66.70 15.96 47.64 48.14 25.27 32.06 32.32 33.03 31.67 3.76 10.87 21.19 9.40 3.17 36.64 30.82 49.04 39.54 80.07 38.16 77.69 2002 39.40 71.19 44.55 59.82 61.06 38.44 17.44 59.85 38.82 33.17 9.95 10.87 21.24 0.12 0.00 5.83 0.00 0.36 9.52 30.64 23.59 113.49 134.83 95.35 2003 54.04 165.79 113.00 111.45 51.79 76.16 256.80 52.35 47.67 7.52 20.31 14.29 9.94 0.66 15.22 12.11 139.86 46.51 96.60 53.86 124.83 171.09 246.34 162.65 2004 129.58 148.40 116.81 83.74 138.47 122.60 152.37 73.62 75.15 132.62 92.57 77.05 58.20 38.22 75.17 23.49 75.47 83.53 126.85 68.49 107.21 184.47 218.75 120.08 2005 136.89 81.26 99.37 153.84 98.84 39.00 56.55 51.02 37.46 9.58 35.60 40.52 44.16 41.09 32.89 66.51 42.28 31.64 160.01 138.00 135.13 120.53 114.03 159.45 2006 86.11 145.62 124.82 77.28 85.78 109.32 126.63 57.96 68.18 45.24 39.67 53.95 28.19 28.54 51.68 28.43 59.20 63.22 122.15 77.43 167.51 130.73 153.90 167.48 2007 119.83 191.99 87.80 84.44 70.13 86.91 31.07 92.16 42.83 62.25 64.54 48.81 29.52 23.91 22.55 20.47 24.85 42.10 105.94 67.99 105.09 73.56 104.48 155.87 2008 125.06 188.03 110.95 124.06 100.28 78.88 62.42 32.24 60.14 50.01 36.97 29.03 34.82 94.47 12.90 65.64 46.07 35.95 112.31 103.33 111.50 183.92 165.92 234.84 2009 161.18 121.12 121.90 261.37 89.23 73.62 93.22 49.98 102.65 116.12 112.82 110.41 73.62 91.86 37.30 90.40 98.66 53.61 133.64 99.92 159.06 189.66 183.53 139.36 2010 113.20 76.88 85.23 36.03 14.61 403.91 167.18 147.31 143.15 36.03 99.27 81.98 85.96 136.83 114.99 116.07 242.71 24.80 157.08 319.18 93.66 74.43 155.40 128.50 2011 215.92 336.97 152.49 156.70 180.34 302.98 173.85 61.91 59.03 33.61 13.43 8.29 29.66 7.06 0.00 89.73 63.87 5.36 188.38 126.60 191.14 209.30 207.75 177.13 2012 25.17 156.97 213.92 62.65 82.62 110.81 119.44 124.34 84.43 110.81 70.02 21.03 18.66 13.58 30.07 36.62 29.11 4.06 198.17 118.09 193.13 210.93 207.27 180.09 2013 27.49 30.46 316.41 116.87 153.80 118.20 109.56 131.19 185.47 150.90 110.18 23.17 130.87 33.16 47.08 15.72 61.77 29.09 1.39 41.19 138.07 87.85 151.86 143.84 2014 73.71 79.38 49.83 23.94 239.26 236.75 111.65 109.72 84.19 90.98 49.76 79.22 62.72 4.51 21.83 56.43 7.52 10.15 0.00 65.13 90.79 156.29 145.14 324.77 2015 155.80 190.08 310.13 265.05 191.48 117.50 130.92 93.28 105.58 100.22 143.15 31.25 3.76 18.52 2.07 10.17 0.00 0.00 0.00 16.53 108.18 79.32 80.65 67.07 Total 1775.38 2202.05 2086.76 1921.22 1850.96 2159.37 1983.54 1343.00 1374.41 1277.15 1120.38 1102.99 817.01 621.71 619.67 741.61 983.99 881.52 1735.86 1645.55 2017.24 2442.11 2489.21 2629.18
ANALISIS
CURAH HUJAN 80%
ANALISIS
Waktu R80 (mm/hari) Januari 1 39.52 Januari 2 36.91 Februari 1 24.45 Februari 2 34.35 Maret 1 38.38 Maret 2 27.73 April 1 45.18 April 2 32.41 Mei 1 24.20 Mei 2 17.82 Juni 1 14.91 Juni 2 11.77 Juli 1 4.64 Juli 2 0.90 Agustus 1 3.72 Agustus 2 5.37 September 1 0.54 September 2 4.74 Oktober 1 19.57 Oktober 2 27.03 November 1 53.15 November 2 74.57 Desember 1 60.44 Desember 2 71.78EVAPOTRANSPIRASI
ANALISIS
Waktu Eto (mm/hari) Januari 1 3.28 Januari 2 3.37 Februari 1 3.60 Februari 2 3.51 Maret 1 3.40 Maret 2 3.63 April 1 3.54 April 2 3.74 Mei 1 3.54 Mei 2 3.68 Juni 1 3.40 Juni 2 3.33 Juli 1 3.43 Juli 2 3.50 Agustus 1 3.88 Agustus 2 3.76 September 1 3.57 September 2 3.66 Oktober 1 3.51 Oktober 2 3.56 Nopember 1 3.53 Nopember 2 3.39 Desember 1 3.34 Desember 2 3.25