Kajian Potensi Intrusi Air Laut Berdasarkan Karakteristik Hidrokimia
Airtanah Di Daerah Karangwuni Kecamatan Wates Kabupaten Kulon
Progo Provinsi D.I Yogyakarta
Yudhi Listiawan, Bombom Rahmat Suganda, Nursiyam Barkah, Cipta Endyana Fakultas Teknik Geologi,
Universitas Padjadjaran
Abstrak
Airtanah merupakan sumber air yang sangat vital dalam menunjang kehidupan manusia sehingga kualitas dan kuantitasnya harus terjaga. Daerah penelitian yang terletak di Desa Karangwuni dan sekitarnya, Kecamatan Wates Kabupaten Kulon Progo. Daerah penlitian merupakan dataran pantai yang dapat menimbulkan permasalahan berupa intrusi air laut jika dilakukan pengambilan airtanah secara berlebihan. Penelitian ini menggunakan data pemboran, karakteristik fisik airtanah (pH, EC, TDS dan Suhu) dan data kimia airtanah (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-, SO42-). Data kontaminasi air laut ditentukan oleh rasio Cl /
HCO3. Klorida merupakan unsur mayoritas dalam air laut, jumlahnya dalam airtanah dapat
menjadi indikasi pecemaran oleh air laut. Rasio Na / Cl digunakan untuk menentukan asal klorida dalam airtanah, rasio>1 menunjukan klorida bersumber dari sumber antropogenic, rasio <1 menunjukan klorida berasal dari airlaut. Dari rasio Cl / HCO3 menujukkan
kontaminasi yang tinggi dan menjadi indikasi bahwa sumur-sumur tersebut dekat dengan zona interface. Kondisi ini kemungkinan disebabkan terjadinya upconing akibat pengambilan airtanah yang berlebihan. Pentingnya manajemen airtanah menjadi salah satu cara untuk mencegah terjadinya intrusi air laut.
Kata Kunci : Intrusi Air Laut, Fasies Airatanah, Cl/HCO3
1. Pendahuluan a. Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan vital makhluk hidup dan juga untuk menjaga kelestarlan Lingkungan. Tlngkat kebutuhan air untuk suatu kegiatan ditentukan oleh jumlah yang tersedia di alam dan kesesuaian kualitas air tersebut utuk dapat dikonsumsi oleh manusia. Mengingat air tanah merupakan sumber utama untuk memenuhi kebutuhan air rumah tangga maupun industri, maka sangat perlu dilakukan penjagaan terhadap kualitas dan kuantitasnya.
Daerah penelitian yang tedetak di Desa Karangwuni dan sekitarnya, Kecamatan Wales Kabupaten Kulon Progo, Provinsi Yogyakarta adalah salah satu contoh daerah aluvium pantai yang memiliki potensi sumber daya air yang sangat baik.
Bentuk bentang alamnya yang datar merupakan zona luahan {discharge zones) air tanah.
Pengambilan air tanah pada kawasan pantai dapat mengakibatkan lerjadinya intrusi air laul. atau masuknya air laut ke air tawar. Dengan demikian, penelitian hidrogeologi ini sangatlah penting untuk dilakukan dalam rangka mengidentifikasi kondisi geologi dan sumber daya air di daerah Karangwuni dan sekitarnya secara umum.
b. Tujuan
Penelitian air tanah ini dimaksudkan untuk memperoleh informasi tentang kondisi geologi dan hidrogeologi daerah penelitian. Adapun tujuan dari dilaksanakannya penelitian ini adalah:
Untukmengetahui kondisi geologi di daerah penelitian kaitannya dengan airtanah.
Untuk mengetahui kondisi hidrogeologi daerah penelitian.
Untuk menentukan potensi intrusi air laut yang terjadi di daerah penelitian berdasarkan karakteristik kimia airtanahnya.
2. Metode Penelitian
Penyusupan air laut pada akifer pantai mengakibatkan perubahan komposisi kimia airtanah. Perubahan ini dapat terjadi dengan cara:
Reaksi antara air laut dengan mineral mineral yang terdapat dalam akifer. Reaksi sulfat dan penambahan karbon
atau asam lemah lain.
Terjadi pelarutan dan pengendapan. Perubahan total hanya terjadi pada nomer tiga, yaitu terjadinya pelarutan dan pengendapan. Pada kasus ini akan diketahui bahwa ion CI dan Na lebih dominan pada air laut, sedangkan pada airtanah tawar ion yang dominan adalah CO, dan HCO,. Komposisi kimia airtanah akan bertambah dengan kandungan CI. Untuk mengetahui adanya penyusupan tersebut dapat ditentukan dengan analisis kimia yang disebut perbandingan kit [Chloride Bicarbonate Ratio), yaitu:
Rasio Cl/(CO3+HCO3)
Revelle (1941) merekomendasikan perbandingan klorida bikarbonat sebagai kriteria untuk menentukan intrusi air laut. Klorida adalah ion dominan yang terdapat pada air laut dan dalam keadaan normal hanya terdapat dalam jumlah yang sedikit dalam airtanah. Sedangkan ion bikarbonat biasa nya melimpah dalam airtanah dan sedikit terdapat dalam air laut.
Table 1. Nilai Rasio Kloria/Bicarbonat
Rasio Na/CI
Rasio Na / CI pada intrusi air laut biasanya lebih kecil dari nilai rasio untuk air laut. Di sisi lain, rasio Na / CI yang tinggi (>11) mencirikan karakter sumber anthropogenic. Dengan demikian rasio Na / CI yang kecil ditunjang dengan parameter geologi lain dapat memprediksi terjadinya intrusi air laut.
Hidrolika Pantai
Intrusi air laut merupakan femomena yang sering terjadi pada akuifer-akufer yang ada di peisisr pantai. Secara umum, fenomena ini dapat terjadi ketika muka air tanah pada pada akuifer lebih rendah dari pada permukaan permukaan laut rata-rata, sehingga air laut akan menyusup masuk ke arah darat. Secara analitik, hubungan kesetimbangan air tawar dan air asin pada medium berpori dapat diilustrasikan dengan tabung-U, seperti telihat pada gambar berikut. Secara analitik, hubungan kesetimbangan air tawar dan air asin pada medium berpori dapat diilustrasikan dengan tabung-U, seperti telihat pada gambar 1.
Gambar 1. Hubungan antara air tawar dan air asin dalam tabung U berdasarkan prinsip
Gambar 2. Hubungan air tawar dan air asin pada akuifer pesisir berdasarkan prinsip
Ghyben-Herzberg (Tood, 1980)
Dengan mengasumsikan bahwa akuifer adalah homogen dan berlaku kesetimbangan hidrostatik, maka hubungan antara air tawar dan air asin berdasarkan prinsp Ghyben-Herzberg, dapat dijelaskan seperti gambar berikut. Jika diambil nilai densitas air tawar = 1 kg/m3 dan densitas air asin = 1.025 maka persamaan menjadi :
H = 40 h
dimana h adalah ketebalan air tawar diatas permukaan laut dan H adalah interface air tawar dibawah permukaan laut. Persamaan 3 mengindikasikan bahwa penurunan kecil pada nilai h akan berpengaruh besar terhadap nilai H.
3. Hasil Penelitian Kimia Air Tanah
Untuk menganalisis karakter kimia air tanah di daerah penelitian, dilakukan pengambilan sampel air pada 15 titik yang menyebar di daerah penelitian dan mewakili air permukaan, sumur gali (air tanah dangkal) dan sumur bor.
Tabel 2. Hasil Analisis Kimia Air Daerah Penelitian
Gambar 3. Diagram Piper fasies airtanah daerah penelitian
Berdasarkan hasil analisis kimia airtanah menggunakan Diagram Pipei diketahui bahwa di daerah penelitian terdapat 3 jenis fasies airtanah, yaitu: 1. Fasies Ca,SO.(Kalsium, Sulfat)
Fasies ini ditunjukkan oleh sampel air pada stasiun 07, 11. 02. 21, 23, 29, BHA-30 dan DW50-2. Keberadaan unsur Kalsium pada fasies ini kemungkinan berasal dari interaksi air dengan batugamping pada formasi Sentolo (Tmps) yang berada di sebelah Utara daerah penelitian. Kandungan SO, pada fasies ini kemungkinan berasal dari kotoran hewan (kelalawar) saat air melewati formasi batugamping yang di sebelah Utara daerah penelitian.
2. Fasies Ca, CI (Kalsium, Klorida) Fasies ini ditunjukan oleh sampel airtanah pada stasiun 15, BHA-17, BHA19, BHA-01 dan BHA-28 Ion Ca"" yang terdapat pada fasies ini kemungkinan berasal dari reaksi air dengan batugamping jenis Dolomit (CaCO MgCO ). Hal ini bisa terjadi karena di sebelah Utara daerah penelitian terdapat Formasi Sentolo (Tmps) yang terdiri dari batugamping dan batupasir napalan. Sedangkan keberadaan unsur Klorida pada fasies ini berasal dari endapan sedimen pantai atau hasil percampuran dengan air laut walaupun dalam kadar yang sangat sedikit.
3. Fasies Na, K, CI, (Natrium, Kalsium, Klorida)
Fasies ini ditunjukan oleh sampel air dari Sungai-1 dan BHA-03. Fasies ini merupakan indikasi paling kuat telah terjadinya intrusi air laut di daerah penelitian. Tingginya jumlah ion-ion Na dan CI yang melebihi jumlah yang normal mengindikasikan bahwa air laut sudah menyusup kedalam akifer yang ditunjukan pada sumur bor observasi BHA-03. Hal ini didasari bahwa ion- ion Na dan CI adalah unsur utama yang terdapat pada air laut, sehingga keberadaannya pada akifer merupakan indikasi telah terjadinya intrusi air laut. Sedangkan keberadaan ion-ion Na dan CI pada Sungai -1 kemungkinan juga berasal dan air laut yang bercampur dengan air sungai saat terjadi pasang surut. Unsur Kalium yang terdapat pada fasies ini kemungkinan berasal dari mineral-mineral seperti mineral ortoklas dan mikrolin (KAISi3O8.) yang terdapat pada batuan penyusun akifer yang merupakan endapan dari material gunung Merapi.
Gambar 4. Peta fasies airtanah daerah pengukuran Rasio Klorida-Bikarbonat (CI / HCO3) Untuk mengatahui komposisi kimia airtanah dilokasi penelitian, di ambil sampel air dari 15 titik lubang bor untuk di analisis di laboratorium. Hasil analisis perbandingan ion klorida-bikarbonat untuk mengatahui pengaruh air laut berdasarkan Revelle (1941) dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 2. Perbandingan Klorida – Bikarbonat di daerah penelitian
Berdasarkan klasifikasi nilai n pada Tabel 2 dikelompokan sesuai dengan tingkat kontaminasi air lautnya menjadi: 1. Sumur air tawar dengan nilai rasio CI I
(COs+HC03) < 0,5:BHA-01, BHA-17, BHA-19, dan BHA-30.
2. Sumur yang sedikit terkontaminasi air laut dengan nilai rasio CI / (COj+HC03) 0,5 -1,30: 02, 11, 15, 21, 23. BHA-28, BHA-29 dan DW50-2.
3. Sumur yang terkontaminasi agak tinggi dengan rasio CI I (CO,*HCOj 2.8 - 6,6: BHA-07 .Air asin dengan nilai rasio CI I (COj+HCO,) >15,5 : air tanah yang termasuk pada rentang ini adalah BHA-03.
Gambar 5. Peta pengaruh air asin pada elevasi -9 mdpl berdasarkan perbandingan klorida-bikarbonat
Peta diatas menunjukkan kondisi airtanah yang terpengaruh air asin pada elevasi -9 mdpl. Kemunculan air asin pada BHA-03 kemungkinan dikarenakan di bangunnya pelabuhan pada sungai Serang yang mengakibatkan perubahan pada morfologi pantainya sehingga air akan mencari keseimbangan baru. Kondisi ini juga mengindikasikan bahwa zona interface pada BHA-03 memiliki elevasi diatas -9 mdpl. BHA-07 termasuk kedalam kelompok sumur terkontaminasi agak tinggi hal ini mengindikasikan sumur tersebut dekat dengan zona interface. Daerah yang berwarna hijau merupakan daerah yang pada elevasi -9 mdpl atau pada kedalaman 10 meter airnya masih tawar. Dengan demikian, sumur-sumur pada daerah yang berwarna hijau masih relatif aman dari pengaruh air asin karena masih jauh dari zona interface.
Peta di atas hanya menampilkan pengaruh air asin pada elevasi -9 mdpl karena saat penelitian sampling hanya dilakukan pada satu kedalaman. Untuk dapat menentukan intrusi air laut secara teliti. sampling seharusnya dilakukan pada setiap interval kedalaman dan dilakukan pada beberapa sumur secara tegak lurus garis pantai agar terlihat kondisi hidrokimia secara vertikal
dan horizontal.
Rasio Natrium- Klorida (Na/CI) Untuk menentukan terjadinya potensi intrusi air laut di daerah penelitian nilai perbandingan Natrium-Klorida juga harus
diperhatikan untuk mengetahui sumber Klorida yang terdapat pada airtanah. Rasio rasio Na / Cl yang tinggi (>1) mencirikan karakter sumber anthropogenic. Sedangkan rasio Na /Cl <1 menunjukan Cl berasal dari kontaminasi air laut.
Tabel 3. Nilai rasio Natrium Klorida di daerah penelitian
Gambar 6. Grafik Rasio Na/Cl
Grafik diatas menunjukan tidak semua klorida yang terdapat dalam sumur-sumur bor di daerah penelitian berasal dari airlaut. Sumur yang menunjukan klorida asal air laut adalah sumur-sumur yang berada dibawah garis linier. Sedangkan sumur-sumur yang berada diatas garis linier menunjukan karakter klorida sumber antropogenic. Sumber antropogenic tersebut kemungkinan berasal dari pelarutan pupuk, kerena 37% lahan di daerah penelitian adalah perkebunan.
Zona Interface
Penentuan zona interface dilakukan dengan menggabungkan data kimia
airtanah, perhitungan matematis dengan prinsip ghyben-herzberg dan didukung kondisi stratifikasi litologi yang ada di daerah penelitian. Data kimia airtanah merupakan data yang sangat penting dalam menentukan zona interface. Dalam menentukan zona interface di daerah penelitian data kimia tersebut diinterpolasi dengan data MAT dan litologi.
Dari hasil rekonstruksi penampang A-B diketahui bahwa telah terjadi upconing pada beberapa lokasi yang dekat dengan pantai. Upconing yang terjadi tersebut kemungkinan disebabkan pengambilan airtanah secara berlebihan untuk keperluan pekebunan yang berada disekitar pesisir pantai Glagah. Salah satu sumur yang mengindikasikan terjadinya upconing adalah sumur BHA-01. Dari rasio CI / HCO3 menunjukan sumur BHA-07 terkontaminasi air laut agak tinggi. Rasio Na / CI menunjukan klorida pada sumur 07 berasal dari air laut. Sumur BHA-07 berjarak 390 meter dari garis pantai. Sumur BHA-12 memiliki elevasi MAT 2,1 mdpl sehingga menurut ghyben-herzberg zona interface berada pada kedalaman sekitar 80 meter.
Gambar 7. Zona interface berdasarkan prinsip Ghyben-Herzberg (diasumsikan auifer homogen)
Gambar 8. Zona interface hasil rekonsturksi data kimia, berdasarkan prinsip Ghyben-Herzberg dan
stratigrafi
4. Diskusi
Dari perbandingan Natrium-Klorida, terdapat dua kemungkinan sumber klorida yang berada dalam airtanah di daerah penelitian yaitu bersumber dari air laut dan bersumber dari sumber antropogenic. Sumur-sumur yang menunjukan klorida berasal dari air laut dapat menjadi indikasi bahwa sumur-sumur tersebut dekat dengan zona interface. Sedangkan klorida yang berasal dari sumber antropogenic kemungkinan berasal dari pelarutan bahan kimia pupuk. Hal ini karena mayoritas lahan di daerah penelitian merupakan lahan perkebunan.
Dari perbandingan Natrium-Klorida, terdapat dua kemungkinan sumber klorida yang berada dalam airtanah di daerah penelitian yaitu bersumber dari air laut dan bersumber dari sumber antropogenic. Sumur-sumur yang menunjukan klorida berasal dari air laut dapat menjadi indikasi bahwa sumur-sumur tersebut dekat dengan zona interface. Sedangkan klorida yang berasal dari sumber antropogenic kemungkinan berasal dari pelarutan bahan kimia pupuk. Hal ini karena mayoritas lahan di daerah penelitian merupakan lahan perkebunan.
Pada profil penampang A-B terlihat di beberapa lokasi telah terjadi upconing. Kondisi ini juga ditunjukan oleh data kimia pada lokasi-lokasi tersebut yang menunjukan adanya pengaruh klorida yang tinggi. Terjadinya upconing kemungkinan disebabkan pemompaan secara berlebihan pada daerah-daerah yang dekat dengan garis pantai. Tingkat penguapan yang tinggi dan litologi yang lepas dapat mengakibatkan tingginya pemompaan airtanah untuk keperluan perkebunan. Daftar Pustaka
[1]. Afandi. 1985. Peta Hidrogeologi DAS Serang, Wates Kab. Kulon Progo.
[2]. Davis. S.N & De Weisl. 1966. Hydrogeology. John Wiley and Sons. United States of America.
[3]. Domenico, P.A. and Schwartz. W.F.. 1990. Physical and chemical hydrogeology. John Wiley and Sons. Inc.. Canada, 824p.
[4]. Fetler, Jr. C.W.. 1980. Applied hydrogeology. Bell and Howell Company, Colombus. Ohio, 488p. [5]. Freeze. R. A. dan Cherry. J. A. 1979.
Groundwater. Prentice-Hall. Inc. Englewood Cliffs. New Jersey. USA.
[6]. Golder Associate. 2011. Scoping Study for the Hydrogeological and Hydrological Components of the Kulon Progo Iron Sands Project [7]. Hem. J.D.. 1959. Study and
Interpretation of The Chemical Characteristics of Natural Water. U.S. Geological Survey Water Supply Paper No. 1473, Washington D.C.
[8]. Kruseman, G. P.AndN. A. DeRidder 1994. Analysis and Evaluation of Pumping TestData. Second Edition. International Institute for Land Reclamation and Improvement. Publication No. 47, The Netherlands. [9]. Mandel, S. dan Shiftan, Z.L., 1981, Groundwater Resources, Academic Press.
[10]. Malthess G & Harvey J.C. 1982: The Properties of Groundwater. John Wiley & Sons. Canada.
[11]. Modul Kuliah Hidrogeologi Institut Teknologi Bandung. Tidak Diterbitkan
[12]. Piper. A. M. 1944. A Graphic Procedure in The Geochemical Interpretation of Water Analysis. Trans, Am. Geophys. Union. Washington, D.C.
[13]. Rahardjo dkk., 1977. Geologi regional daerah Yogyakarta dan sekitarnya
[14]. Revelle. Roger. 1941. Criteria for Recognition of Sea water in Groundwater. Trans Am. Geophy. Union. 22: 595-59
[15]. Richter. B. C. Kreitler, C. W. 1993. Geochemical Techniques for Identifying Sources of Ground-Water Saltnization. CRC Press. lnv.FL(USA).258pp.
[16]. Schwartz. F. W. dan Hubao Zhang. 2003. Fundamentals of Groundwater. John Willey and Sons. New York. USA.
