241
PREDIKSI DISTRBUSI INTRUSI AIR LAUT
MENGGUNAKAN METODE GAYA BERAT MIKRO ANTAR WAKTU
STUDI KASUS DI SEMARANG UTARA
Supriyadi1* Sulhadi2
Pradana Adi Wibowo3
1,2,3Universitas Negeri Semarang *Email : supriyadi@mail.unnes.ac.id
SARI
Telah dilakukan penelitian pengukuran gayaberat mikro antar waktu di wilayah Semarang utara dan sekitarnya untuk mendeteksi perubahan kondisi hidrogeologi. Penelitian ini dilatarbelakangi oleh meningkatnya kebutuhan air di kota Semarang yang menyebabkan dampak intrusi air laut. Titik pengukuran sebanyak 110 titik dan pengukuran dilakukan sebanyak 2 kali yaitu pada Mei 2013 dan Oktober 2013 di titik yang sama. Pengukuran gayaberat sebesar 0,12 mGal sampai 0,18 mGal yang mengindikasikan adanya intrusi air laut di daerah Pelabuhan Tanjung Mas, Bandarharjo, Kuningan, Pasar Boom Lama dan derah Johar. Anomali negatif sebesar -0,06 mGal sampai -0,18 mGal mengindikasikan berkurangnya kandungan fluida di daerah Puri Anjasmoro, Kenconowungu dan Puspowarno. Berdasarmenggunakan gravimeter tipe Scintrex Autograv CG-5. Hasil penelitian berupa nilai anomali gayaberat mikro antar waktu positif kan kontras densitas, intrusi air laut telah terjadi di
lokasi penelitian pada kedalaman mulai dari 60 meter dengan kontras densitas 0,15 g/cm3 sampai 0,28
g/cm3.
Kata kunci : intrusi air laut, metode gaya berat mikro antar waktu
I.
PENDAHULUAN
Semarang sebagai salah satu kota besar di Indonesia mengalami masalah untuk memenuhi kebutuhan air bersih untuk warganya. Tidak terpenuhinya ketersediaan air bersih dari PDAM menyebabkan masyarakat Semarang dan sekitarnya memilih untuk mengambil air bersih yang murah, yaitu airtanah. Besarnya volume pengambilan airtanah yang berlebihan dalam kurun waktu yang lama akan menyebabkan penurunan muka airtanah. Menurut Bahri (2009), pengambilan airtanah di kota Semarang mencapai 17,4 juta m3 tiap tahunnya dan terkonsentrasi di daerah Semarang Utara.
Sebagaimana diketahui bahwa jumlah penduduk berdampak pada banyaknya eksploitasi air melalui sumur bor, maka perlu dilakukan tindakan pemantauan terhadap pemanfaatannya sehingga keberadaan airtanah tetap terjaga (Listyani et al., 2012).
Sumur bor dapat memenuhi kebutuhan air tanah dalam jangka waktu yang cukup lama namun memiliki dampak bagi akuifer yaitu intrusi air laut. Intrusi pada dasarnya adalah proses masuknya air laut di bawah permukaan tanah melalui akuifer di daratan atau daerah pantai (Nisa et al., 2012).
Dalam beberapa tahun terakhir diketahui bahwa di beberapa lokasi di wilayah Kota Semarang bagian utara telah terjadi penyusupan air asin terus meningkat (Rahmati, Marfai, 2013), terutama pada daerah pemukiman pusat perkotaan dan di beberapa wilayah industri di bagian utara, misalnya daerah sekitar Muara Kali Garang, Tanah Mas, Pengapon, Simpang Lima. Penyusupan air asin terindikasi dari hasil pemantauan pada beberapa sumur gali penduduk yang tersebar, maupun dari kualitas sumur bor dibeberapa tempat. Di wilayah Semarang penyusupan air asin tersebut diperkirakan sudah mencapai sejauh
242 2 km ke arah selatan garis pantai (Rahmati,
Marfai, 2013).
Intrusi atau penyusupan air asin ke dalam akuifer di daratan pada dasarnya adalah proses masuknya air laut di bawah permukaan tanah melalui akuifer di daratan daerah pantai. Dalam pengertian lain, yaitu proses terdesaknya air bawah tanah tawar oleh air asin/air laut di dalam akuifer pada daerah pantai (Hendrayana, 2002)
Pada tulisan ini akan dijelaskan teknik untuk memprediksi terjadinya intrusi dengan mengambil kasus di Semarang dengan menggunakan metoe Gaya Berat Mikro antar Waktu. Metode gayaberat mikro antar waktu merupakan pengembangan dari metode gayaberat dengan dimensi keempatnya adalah waktu. Prinsip dari metode ini adalah pengukuran gayaberat secara berulang baik harian, mingguan, bulanan maupun tahunan dengan menggunakan gravimeter yang teliti dalam orde Gal dan pengukuran elevasi yang teliti (Allis dan Hunt, 1986).
II.
SAMPEL
DAN
METODE
PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Semarang Utara (Gambar 1). Distribusi titik ukur sebanya 110 tersebar di daerah penelitian. Alat utama yang digunakan adalah gravimeter Scintrex Autograv CG-5 untuk mengukur gaya berat dan GPS untuk menentukan posisi t titik ukur dengan menggunakan koordinat UTM. Pengukuran dilakukan sebanyak 2 kali, yaitu pada bulan Mei 2013 yang merupakan musim penghujan dan Oktober 2013 musim kemarau. Pengukuran upada musim yang berbeda ini merupakan konsep metode gaya berat mikro antar waktu yang mensyaratkan mengukur gaya berat di titik yang sama lebih dari sekali dan pada waktu yang berbeda untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan nilai gaya di masing-masing titik ukur.
Besarnya anomali gaya berat mikro antar waktu dinyatakan dengan persamaan di bawah ini.
0 2 / 3 2 2 2 ) 1 ( ) 2 ( ) ( ) ( ) ( ) )( , , , ( ) ( d d d z y x z t G g gobs obs c(h2h1)dengan G konstanta gaayaberat umum = 6,67x1011 m3/kg.sec2, Δρ perubahan rapat massa, α, β, γ koordinat rapat massa, x, y, z koordinat titik amat dan Δt selang waktu pengukuran.
Berdasarkan persamaan 1 diketahui bawa anomali gaya berat mikro antar waktu (ruas kiri) disebabkan oleh perubahan massa bawah permukaan yang berhubungan dengan kenaikan atau penurunan muka air tanah dan amblesan (ruas kanan). Untuk mendapatkan salah salah satu su mber anomali, maka data gaya berat mikro antar waktu harus dikoreksi lanjut dengan menggunakan filter yang dibuat untuk maksud tersebut.
Secara umum tahapan metode gaya berat mikro antar waktu sebagai berikut (1) Pemodelan sumber anomali dan respon anomalinya, (2) menentukan letak titik dengan syarat lokasinya tidak mengalami amblesan, (3) menetukan letak titik ukur gaya berat, (4) mendisain looping titik ukur yang akan dipakai pada setiao periode pengukuran, (4) menggunakan gravimeter dengan resolusi orde mikro Gal, (5) melakukan koreksi awal pada data gaya berat. Koreksi yang dimaksud adalah koreksi apungan (drift correction) dan koreksi pasang surut (tide correction), (6) menghitung besarnya anomali gaya berat mikro antar waktu, yaitu selisih antara nilai gaya berat yang terukur saat ini dengan gaya berat musim sebelumnya di masing-masing titik pengukuran, (7) melakukan koreksi lanjut dengan memanfaatkan konsep pemfilteran pada data anomali gaya berat mikro antar waktu.
III.
HASIL DAN DISKUSI
Pemodelan kedepanPemodelan kedepan dilakukan agar memudahkan interpretasi data penelitian gayaberat dalam hal ini untuk mengetahui perubahan gayaberat akibat intrusi air laut. Model dibuat berdasarkan peta geologi
243 lembar Magelang-Semarang dan peta
penampang akuifer (Gambar 2a dan Gambar 2b). Model tersebut dibuat sebanyak dua yaitu model awal dan model intrusi. Model awal merupakan model yang diasumsikan belum mengalami intrusi air laut. Model kedua adalah model intrusi. Model intrusi pada dasarnya sama seperti model awal hanya pada model ini diasumsikan telah terjadi intrusi air laut. Kedua model tersebut dilengkapi dengan respon anomali gaya berat untuk masing-masing model tersebut. Berdasarkan model intrusi air laut (Gambar 2) memperlihatkan adanya anomali gayaberat akibat intrusi air laut bernilai antara 0,13 mGal sampai dengan 0,18 mGal mulai dari 40 meter sampai 100 meter pada sumbu x, hal ini bersesuaian dengan model intrusi dimana letak intrusi pada model intrusi berada sepanjang 40 meter sampai 100 meter pada sumbu x.
Untuk mengetahui perubahan kontras densitas terhadap perubahan akibat intrusi air laut, dilakukan pengolahan menggunakan Grav3D dengan inputan data perubahan gayaberat akibat intrusi yang dihasilkan dari pemodelan diatas. Berdasarkan hasil Grav3D, nilai kontras densitas yang disebabkan oleh intrusi air laut adalah antara 0,15 g/cm3 sampai 0,30 g/cm3 seperti pada Gambar 3. Analisis Gayaberat Mikro Antar Waktu Data gaya berat mikro antar waktu didapatkan dengan mengurangkan data gayaberat observasi Oktober 2013 dengan data gayaberat observasi Mei 2013. Nilai anomali (+) dengan rentang nilai 0,020 mGal sampai dengan 0,18 mGal pada peta anomali gayaberat mikro antar waktu terjadi di daerah SPBE Bandarharjo, Kemijen, Pelabuhan Tanjung Mas, Kuningan, Bugangan, Johar dan Jalan Barito. Hal ini diduga karena adanya penurunan muka tanah dan intrusi air laut. Hal ini didukung dengan data penurunan muka tanah dan sumur pantau yang telah mengalami intrusi air laut. Nilai anomali (-) terdapat di daerah Puri Anjasmoro, daerah Krobokan, Kenconowungu, Bulu Lor dan Puspowarno.
Nilai anomali (-) pada daerah tersebut diduga karena pengurangan air di dalam tanah. Daerah tersebut merupakan daerah perumahan yang padat penduduk sehingga kebutuhan air juga semakin besar. Setiowati (2002) menyatakan bahwa pasokan air diperumahan Puri Anjasmoro berasal dari PDAM dan air bawah tanah yang disediakan oleh pengembang perumahan melalui sumur bor (13 sumur). Banyaknya kebutuhan air bawah tanah inilah yang mengakibatkan pengurangan air di daerah tersebut. Peta anomali gayaberat mikro antar waktu dapat dilihat pada Gambar 4.
Analisis Gayaberat Mikro Antar Waktu Akibat Perubahan Air di dalam Tanah Untuk mendapatkan anomali gaya berat mikro antar waktu akibat perubahan air di dalam tanah, dibuat terlebih dahulu anomali gaya berat akibat penurunan muka tanah. Inputan perubahan penurunan muka tanah didapat dari peta laju penurunan muka tanah seperti Gambar 5.
Anomali gayaberat akibat penurunan tanah ini digunakan untuk mengkoreksi anomali gayaberat mikro antar waktu. Data gayaberat mikro antar waktu akibat perubahan air di dalam tanah dapat menunjukkan adanya pengurangan air di dalam tanah dan intrusi air laut.
Berdasarkan peta gayaberat mikro antar waktu akibat perubahan air di dalam tanah, daerah yang memiliki nilai (+) sebesar 0,13 mGal sampai 0,18 mGal adalah SPBE Bandarharjo, Pelabuhan Tanjung Mas, Kuningan, Pasar Boom Lama dan daerah Johar. Daerah-daerah tersebut diduga telah mengalami penambahan intrusi air laut karena mempunyai nilai anomali gayaberat akibat intrusi air laut yang sama berdasarkan model yaitu 0,13 mGal sampai 0,18 mGal. Hal ini juga didukung dengan data sumur pantau pelabuhan Tanjung Mas yang telah mengalami intrusi air laut dengan konsentrasi klorida sebesar 794,8 mg/L.
Daerah sekitar Simpang Lima, Tugu Muda, Miroto, Jalan Cipto, Marina, SMK Nusa
244 Putera 1, kantor pertamina, Bugangan,
Widoharjo, Kemijen, dan Altex Tanah Mas memiliki nilai anomali gayaberat mikro antar waktu akibat perubahan air di dalam tanah sebesar 0 mGal sampai 0,020 mGal. Nilai 0 mGal sampai 0,020 mGal diindikasikan jumlah pengurangan air yang sebanding dengan jumlah penambahan air di bawah tanah selama selang waktu Mei 2013 sampai Oktober 2013.
Daerah yang memiliki nilai (-) antara -0,060 mGal sampai -0,18 mGal adalah Puri Anjasmoro, Kenconowungu, dan Puspowarno. Nilai negatif ini diduga karena adanya pengurangan air di dalam tanah. Daerah tersebut merupakan daerah perumahan padat penduduk yang kebutuhan airnya berasal dari PDAM dan sumur bor (Setiowati, 2002) yang berjumlah 13 sumur untuk memenuhi kebutuhan air di daerah tersebut. Hal inilah yang mengakibatkan pengurangan air di daerah tersebut. Gambar 6 menunjukkan peta anomali gayaberat mikro antar waktu akibat perubahan air di dalam tanah.
Berdasarkan Gambar 7 didapatkan perubahan kontras densitas (+) dan kontras densitas (-). Perubahan kontras densitas (+) menunjukkan adanya penambahan densitas dan perubahan kontras densitas (-) yang berarti adanya pengurangan densitas. Nilai kontras densitas maksimum sebesar 0,28 g/cm3 sedangkan nilai minimumnya sebesar -0,0070 g/cm3. Analisis hasil perubahan kontras densitas menunjukkan pada kedalaman 20 sampai 50 meter, kontras densitas dominan bernilai antara -0,0070 g/cm3 sampai 0 g/cm3. Pada kedalaman 50 meter telah nampak kontras densitas sebesar 0,090 g/cm3. Dikedalaman 60 meter sampai 100 meter kontras densitas bernilai antara 0,13 g/cm3 sampai 0,28 g/cm3, ini berarti dikedalaman tersebut sudah mengalami intrusi air laut. Daerah tersebut mempunyai kontras densitas yang sama dengan rentang nilai kontras densitas akibat intrusi air laut berdasarkan model yaitu 0,13 g/cm3 sampai 0,30 g/cm3 dan didukung pula
Setiowati (2002) yang menyatakan bahwa didaerah Puri Anjasmoro, pada kedalaman kurang dari 100 meter airnya payau. Selain itu, data sumur pantau juga menunjukkan bahwa sumur pantau di daerah penelitian telah mengalami intrusi air laut.
Perubahan kontras densitas pada kedalaman 0 meter sampai 50 meter adalah 0 g/cm3 sampai -0,0070 g/cm3. Persebaran kontras densitas senilai -0,0070 g/cm3 hampir tersebar di semua lokasi penelitian pada kedalaman tersebut. Hasil ini diduga telah terjadi pengurangan air di dalam tanah, namun hasil dari anomali gayaberat mikro antar waktu akibat perubahan air di dalam tanah menunjukkan bahwa pengurangan air di dalam tanah hanya terjadi di daerah Puri Anjasmoro, Puspowarno dan Kenconowungu. Perbedaan ini diduga terjadi karena jarak minimum antar titik pengukuran sejauh 200 meter yang menyebabkan hasil pengolahan data dikedalaman kurang dari sekitar 60 meter tidak dapat diinterpretasi dengan tepat. Pemodelan menunjukkan perubahan nilai gaya berat akibat intrusi air laut sebesar 0,13 mGal sampai 0,18 mGal dan perubahan kontras densitasnya sebesar 0,15 g/cm3 sampai 0,30 g/cm3.
Berdasarkan hasil pengukuran, didapatkan daerah yang telah mengalami penambahan intrusi air laut adalah daerah Pelabuhan Tanjung Mas, daerah SPBE Bandarharjo, Kuningan, Pasar Boom Laa dan daerah Johar dengan nilai perubahan gayaberat antara 0,13 mGal sampai 0,18 mGal dan perubahan kontras densitasnya sebesar 0,15 g/cm3 sampai 0,28 g/cm3.
IV.
ACKNOWLEDGEMENT
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dikti yang mendanai penelitian ini melaui skim penelitian HIKOM. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada BMKG atas bantuan peminjaman alat ukur yang berupar gravimeter Scintrex Autograv CG-5.
245
DAFTAR PUSTAKA
Allis, R.G., dan Hunt, T.M. (1986) : Analisis of Exploration Induced Gravity Changes at Wairakei Geothermal Field, Geophysics, 51, 1647-1660.
Bahri, M., 2009. Perlunya Pengamalan ALAN Pengambilan Air Bawah Tanah (ABhttp://Semarang.go.id/cms-semarang.go.id. Diunduh 20 Agustus 2016.
Hendrayana, H., Intrusi air asin ke dalam akuifer di daratan, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta (2002). Listyani, T., Isjudarto, A., Prayetno., Putra, R.I. 2012. Analisis Hidrologi Untuk Mendukung Potensi
Airtanah Pada Sub Das Code. Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi.
Nisa, K., Yulianto, T., Widada, S. 2012. Aplikasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis untuk Menentukan Zona Intrusi Air Laut di Kecamatan Genuk Semarang. Berkala Fisika, Vol. 15, No. 1, hal 7- 14. Rahmawati, N., Marfai, M.A, 2013. Salinity Pattern in Semarang Coastal City, Indonesia Journal of
Geology, 8 (2), 111-120
Setiowati, A. 2002. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Pemanfaatan Air Bawah Tanah Pada Perumahan Puri Anjasmoro Semarang. Tesis. Semarang: Magister Teknik Pembangunan Kota Universitas Diponegoro.
GAMBAR
246
a b
Gambar 2. Model instrusi air laut respon anomali gaya beratnya, (a) sebelum terjadi instrusi dan (b) setelah terjadi intrusi air laur
Gambar 3. Perubahan densitas akibat intrusi air laut berdasarkan model
247
Gambar 5. Laju penurunan muka tanah per setengah tahun
Gambar 6. Peta anomali gaya berat mikro antar waktu akibat perubahan air di dalam tanah
