Model Hidrogeologi Dan Pola Aliran Air T (1)

7/24/2019 Model Hidrogeologi Dan Pola Aliran Air T (1)

1/147

MODEL HIDROGEOLOGI BERDASARKAN ANALISIS

PERUBAHAN SIFAT FISIK - KIMIA AIR TANAH PADA

SISTEM AKIFER ENDAPAN GUNUNGAPI. STUDI KASUS:ZONA MATA AIR GUNUNG CIREMAI, JAWA BARAT

DISERTASI

Karya tulis sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Doktor dari

Institut Teknologi Bandung

Oleh:

D. ERWIN IRAWAN

NIM: 32005002

(Program Studi Teknik Geologi)


2/147

ABSTRAK


PERUBAHAN SIFAT FISIK - KIMIA AIR TANAH PADASISTEM AKIFER ENDAPAN GUNUNGAPI STUDI KASUS:

ZONA MATA AIR GUNUNG CIREMAI, JAWA BARAT

Oleh

D. Erwin IrawanNIM : 320 05 002

Gunung Ciremai (3072 mapl) merupakan gunung api strato yang terletak diKabupaten Kuningan dan Majalengka. Zona mata air terletak di bagian kaki dengan

jumlah total kurang lebih 200 mata air berdebit 10 L/s hingga 800 L/s. Tipe mata airumumnya adalah rekahan pada batuan lahar dan lava, serta tipe depresi yang muncul

pada tanah pelapukan.

Penelitian ini menggunakan observasi mata air dan analisis terhadap 15 sifat fisik dan

kimia air dengan menggunakan analisis korelasi, analisis klaster serta analisiskomponen utama. Tujuannya adalah untuk mengidentifikasi model hidrogeologi yang

terdiri dari sistem akuifer endapan gunung api dan pola aliran air tanah.

Dari hasil analisis sifat fisik dan kimia dengan grafik korelasi dan Diagram Piper

dapat diidentifikasi dua kelompok karakter air tanah, yaitu: air tanah dengan

pengaruh air meteorik dominan dan air tanah dengan pengaruh panas bumi.Pengelompokkan tersebut dicirikan pula oleh perubahan fasies kimia air dari daerah

tinggi ke yang lebih rendah, yakni dari fasies bikarbonat menjadi fasies kalsium

bikarbonat hasil interaksi dengan batuan kaya plagioklas, magnesiumbikarbonatyang mengindikasikan kontak dengan batuan sedimen yang diperkirakan dolomit,

selanjutnya berubah menjadi natriumkaliumklorida hasil interaksi dengan batuan


3/147

tergolong hipertermal dengan kandungan Na-K-Cl dan nilai TDS/DHL yang lebihtinggi dibanding air dalam Klaster 1.

Hasil Analisis Komponen Utama menunjukkan parameter utama dari Kuadran II

dengan ion bersifat seimbang beranggotakan contoh model mata air mesotermal danhipotermal pada elevasi yang tinggi. Parameter utama kemudian berubah menjadi pH,

Mg

2+

, Ca

2+

, HCO3-

pada Kuadran IV atau tetap seimbang pada Kuadran III. Ketigakuadran tersebut dikendalikan oleh waktu perjalanan air tanah dari elevasi tinggi ke

rendah, komposisi akuifer batuan gunung api serta tipe aliran cepat pada mediarekahan. Pergeseran contoh air tanah dari Kuadran II ke Kuadran III dan IV

mengindikasikan adanya interaksi air tanah pada ketiga jenis akuifer piroklastik, lava,

dengan lahar. Untuk model mata air hipertermal pada Kuadran I, komponen utamaberubah menjadi TDS, DHL, Na, K, Cl, dan SO4sebagai hasil interaksi dengan panas

bumi dari aktivitas volkanisme.

Pengamatan suhu air tanah dan suhu udara selama 24 jam dimanfaatkan untuk

mengindikasikan perilaku air tanah di dalam akuifer dengan lebih rinci. Di lokasi

mata air Cibulan, pengukuran mengindikasikan aliran air tanah pada sistem akuifertertutup yang tidak berhubungan dengan udara permukaan tanah. Sementara

pengukuran di Mata air Telaga Remis memperlihatkan pola interaksi air tanah dengan

lingkungan permukaan tanah.

Berdasarkan analisis respon debit mata air terhadap curah hujan pada dua lokasi mataair dihasilkan dua bentuk kurva time series yang memiliki kemiringan gradual dan

tajam. Kurva dengan kemiringan gradual mencerminkan kendali akuifer media pori

yang dominan, sementara kemiringan tajam dikendalikan oleh akuifer media rekahan.Kedua jenis kurva memperlihatkan perkiraan time lag rata-rata dalam kurun waktu 3-

7 bulan. Hasil lainnya adalah perhitungan kawasan imbuhan dengan luas 3725 km2

untuk mata air Cibulan dengan volume imbuhan 8,2x109m

3/tahun, 6188 km

2untuk

mata air Telaga Remis dengan volume imbuhan 14,5x109m

3/tahun.

Kata kunci: endapan gunung api, sifat fisik dan kimia, analisis klaster, analisiskomponen utama


4/147

ABSTRACT

HYDROGEOLOGICAL MODEL BASED ON ANALYSES OF

SHIFTING OF GROUNDWATERS PHYSICAL-CHEMICAL

PROPERTIES IN VOLCANIC AQUIFER SYSTEM. CASE

STUDY: SPRING ZONE OF MT. CIREMAI WEST JAVA

By

D. ERWIN IRAWAN

NIM : 320 05 002

The Mount Ciremai is a 3072 masl situated in the south of Cirebon. It constitutes ofspring zones along its foot slopes with nearly 200 groundwater springs, discharging

10 L/s to 800 L/s of water. The spring zone is fed by volcanic aquifer system, which

lie over clay-sand layers which contains large masses of intercalated evaporites. Dueto these conditions, the hydrochemical composition of the volcanic springs is

relatively variable.

In this study a hydrogeochemical characterization of the aquifer is undertaken to

identify the hydrogeological model, consists of aquifer system and groundwater flowpath pattern, based on 140 samples collected from the volcanic springs. Theidentification was performed by studying hydrographs, the temporal evolution of

physico-chemical parameters, and by means of multivariate statistical analyses with

ifteen (15) hydrochemical parameters were considered (pH, EC., TDS., Twater, Tair,elevation, lithology, aquifer medium, Ca, Mg, Na, K, HCO3, Cl, SO4). Principal


5/147

circulating in the volcanic rock aquifer system. Both springs are hyperthermal, withhigh Na-K-Cl and TDS/DHL contents from volcanic activities.

PCA identifies the balanced parameters on Quadrant II and III which consists of

mesothermal and hypothermal groundwater samples located on higher altitude.Balanced parameters change to dominant pH, Mg, Ca, HCO3 in Quadrant IV. The

three quadrants are controlled by volcanic rock aquifer system with relatively fastcirculation in fractured aquifers. The shifting of groundwater samples from Quadrant

II to Quadrant III and IV indicate the interaction between groundwater in the threeaquifers: pyroclastics, lavas, and lahars. The prevailing balanced parameters alter to

dominant TDS/EC, Na, K, Cl, and SO4 in Quadrant I which contains volcanic

hyperthermal groundwater samples. Along the direction of flow, hydrochemicaltrends are seen as the groundwater type changes from neutral type to Ca-HCO3, Mg-

HCO3; then to Na-K-Cl derived from the mixture between cold waters and thermal

water.

Cibulan spring show different pattern of groundwater and surface temperature graphs.

It indicates closed aquifer system, un-associated with surface environment. Moresimilar curve pattern is shown at Telaga Remis spring. It indicates that the

groundwater flows in open aquifer system, associated with surface environment.

Gradual curve indicates the control of porous aquifer system, while the sharp oneindicates the role of fractured aquifers. The estimated time lag between spring

discharge and precipitation is within 3-7 months period. The calculation of springsrecharge area from the charts are 3725 km

2 with 8.2x10

9 m

3/year of recharge for

Cibulan, 6188 km2with 14.5x10

9m

3/year of recharge for Telaga Remis.

The application of PCA and CA of hydrochemical and hydrodynamic data can be

used to extract the conceptual model of hydrochemical evolution of volcanic waters.

Moreover, the use of both approaches allows better establishment of volcanic aquifer

characterization.

Key word: volcanic aquifer system, physical and chemical properties, cluster

analysis, principal component analysis


6/147


PERUBAHAN SIFAT FISIK - KIMIA AIR TANAH PADA

SISTEM AKIFER ENDAPAN GUNUNGAPI. STUDI KASUS:ZONA MATA AIR GUNUNG CIREMAI, JAWA BARAT

Oleh:

D. ERWIN IRAWAN

NIM: 32005002

Program Studi Teknik Geologi

Institut Teknologi Bandung

Menyetujui

Tim Pembimbing

Tanggal Juni 2009

Ketua

Prof.Dr.Ir. Deny Juanda Puradimaja, DEA


7/147

For those who always stand by me

Family, C.P and A.R.I


8/147

PEDOMAN PENGGUNAAN DISERTASI

Disertasi Doktor yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan

Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak

cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut

Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan

atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan

kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.

Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh disertasi haruslah seizin

Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.


9/147

UCAPAN TERIMAKASIH

Program Penelitian S3 ini mendapatkan bantuan dana dari Institut Teknologi

Bandung melalui Program Vucher ITB, serta dukungan dana penelitian dari Dirjen

Pendidikan Tinggi melalui dana Hibah Pascasarjana tahun 2005 - 2006. Rasa

terimakasih saya sampaikan kepada ketiga institusi tersebut karena telah memberi

kesempatan untuk melanjutkan pendidikan ke jenjang yang lebih tinggi.

Rasa hormat dan terimakasih saya sampaikan untuk tim promotor yang terdiri dari

Prof.Dr.Ir. Deny Juanda Puradimaja, DEA, Prof.Dr.Ir. Sudarto Notosiswoyo, M.Eng,

dan Dr. Prihadi Soemintadiredja untuk arahan dan diskusi yang memperkaya

penelitian ini serta untuk menyempurnakan teks disertasi ini. Selain itu saya juga

menyampaikan penghargaan dan terimakasih untuk Bapak/Ibu Pimpinan FITB: Ir.

Lambok M. Hutasoit, Ph.D, Dr. Rubiyanto Kapid, dan Dr. Nining Sari Ningsih yang

telah menyediakan fasilitas kerja serta ikut memberi semangat kepada saya untuk

terus berupaya lulus tepat waktu dan menulis publikasi dan mengirimkan ke jurnal

internasional. Diskusi dan arahan teknis juga saya dapatkan dari Dr. Lilik Eko

Widodo dari KK Eksplorasi Sumber Daya Bumi, Dr. Satria Bijaksana dari KK Fisika

Kompleks, Dr. Thom Bogaard dari TU Delft, Dr. Asnawir Nasution, dan Dr. Achmad

Djumarma.

Saya mengucapkan terimakasih pula untuk Bapak Ukas dan Bapak Wahyu Hidayat

d i B d K b K i t l h b t di k d t d


10/147

mahasiswa S2 Bapak Taat Setiawan dan Yayan Hendriyan yang telah membantu

dalam visualisasi GIS.

Dengan tulus, saya mengucapkan terimakasih untuk orang-orang terdekat saya,

terutama matahari kecilku Abraary Raditya Irawan serta keluarga besar yang telah

memberikan dukungan moril dan semangat bagi penulis untuk menyelesaikan

penelitian ini.

Bandung, Juni 2009

Penulis


11/147

DAFTAR ISI

ABSTRAK ................................................................................................................... ii

ABSTRACT ................................................................................................................ iv

PEDOMAN PENGGUNAAN DISERTASI .......................................................... viiii

UCAPAN TERIMAKASIH ...................................................................................... ix

DAFTAR ISI .............................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xv

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xixx

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ........................................................... xx

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................ 1

I.1 Distribusi Gunung Api di Indonesia ........................................................................ 1

I.2 Pemilihan Daerah Penelitian .................................................................................... 3I.3 Daerah Penelitian ..................................................................................................... 3

I.4 Permasalahan. .......................................................................................................... 6

I.5 Lingkup Penelitian. .................................................................................................. 7

I.6 Tujuan. ..................................................................................................................... 7

I.7 Hipotesis dan Asumsi .............................................................................................. 8

I.8 Metodologi ............................................................................................................... 8

I.7.1 Kajian Penelitian Sebelumnya ......................................................................... 11

I.7.2 Penelitian Lapangan ........................................................................................ 11

I.7.3 Analisis Kimia Air ........................................................................................... 12


12/147

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 15

II.1 Geologi ................................................................................................................. 15

II.2 Hidrogeologi ......................................................................................................... 17

II.3 Analisis Kelurusan Morfologi .............................................................................. 21

II.4 Analisis Sifat Fisik dan Kimia Air Tanah ............................................................ 22

II.4.1 Analisis Grafis ................................................................................................ 22

II.4.2 Analisis Statistik Multivariabel ...................................................................... 22

A. Analisis Komponen Utama (AKU) ................................................................. 23

B. Analisis Klaster ................................................................................................ 24

II.5 Perubahan Sifat Fisik dan Kimia Air Tanah ........................................................ 25

II.6 Analisis Respon Debit Mata Air .......................................................................... 26

II.6.1 Umum ............................................................................................................. 26

II.6.2 Analisis Respon Debit Mata Air .................................................................... 27

II.6.3 Analisis Respon TDS dan Temperatur Air pada Mata Air ............................ 31

BAB 3 HIDROGEOLOGI REGIONAL CIREMAI .............................................. 33

III.1 Sistem Akuifer .................................................................................................... 33

III.1.1 Kelompok Endapan Vulkanik ....................................................................... 33

III.1.2 Kimia Batuan ................................................................................................ 35

III.1.3 Analisis Kelurusan Morfologi ...................................................................... 36

III.1.4 Ketebalan dan Laju Infiltrasi Tanah Pelapukan ............................................ 42

III.2 Curah Hujan (Presipitasi) .................................................................................... 44

III.3 Distribusi dan Geometri Mata Air....................................................................... 48

III.3.1 Mata Air Depresi .......................................................................................... 53


13/147

BAB 4 ANALISIS SIFAT FISIK DAN KIMIA AIR TANAH .............................. 62

IV.1 Sifat Fisik ............................................................................................................ 62

IV.1.1 Temperatur .................................................................................................... 62

IV.1.2 Total Padatan Terlarut (Total Dissolved Solids)........................................... 63

IV.1.3 pH ................................................................................................................. 64

IV.2 Sifat Kimia .......................................................................................................... 65

IV.2.1 Kalsium (Ca2+

) .............................................................................................. 65

IV.2.2 Magnesium (Mg2+) ....................................................................................... 67

IV.2.3 Natrium (Na+) ............................................................................................... 68

IV.2.4 Kalium (K+) .................................................................................................. 69

IV.2.5 Klorida (Cl-) .................................................................................................. 71

IV.2.6 Sulfat (SO42-

) ................................................................................................ 72

IV.2.7 Bikarbonat (HCO3-) ...................................................................................... 73

IV.2.8 Fasies Air Tanah ........................................................................................... 74

IV.3 Analisis Korelasi ................................................................................................. 77

IV.3.1 Temperatur vs Elevasi .................................................................................. 77

IV.3.2 Total Padatan Terlarut (Total Dissolved Solids/TDS) dengan Elemen Utama(Na, K, Cl, SO4) ....................................................................................................... 79

IV.3.3 Klorida (Cl) dengan Sulfat (SO4) ................................................................. 80

IV.3.4 Klorida (Cl) dengan Bikarbonat (HCO3) ...................................................... 80

IV.3.5 Kalium (K) dengan Natrium (Na) ................................................................ 81

IV.3.6 Klorida (Cl) dengan Natrium (Na) ............................................................... 82

IV.4 Analisis Multivariabel ......................................................................................... 84

IV.4.1 Analisis Klaster ............................................................................................. 84

IV.4.2 Analisis Komponen Utama ........................................................................... 87


14/147

V.2 Mata Air Telaga Remis ........................................................................................ 95

V.2.1 Respon Debit Mata Air terhadap Curah Hujan .............................................. 95

V.2.2 Fluktuasi TDS, DHL, dan Temperatur .......................................................... 97

V.3 Pola Tipikal Respon Debit Mata Air .................................................................... 99

BAB 6 KESIMPULAN ........................................................................................... 103

VI.1 Model Hidrogeologi ...................................................................................... 103

VI.2 Hal Baru ......................................................................................................... 106

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 108

BIODATA PENULIS .............................................................................................. 116


15/147

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Jalur Gunung Api di Indonesia dan Pulau Jawa (Kusumadinata, 1979

op.citPuradimaja, 2006)........................................................................ 2Gambar 2 a) Peta Lokasi G. Ciremai dan Citra Shuttle Radar Topographic

Mission (SRTM)memperlihatkan Morfologi Daerah Kab. Majalengkadan Kab. Kuningan; b) Bentuk Siluet Ciremai yang Memperlihatkan

Bentuk Lereng Utara dan Selatan. ......................................................... 5

Gambar 3 Diagram Alir Penelitian yang Dilaksanakan Pada Perioda 2005-2008 . 9

Gambar 4 Diagram Alir Proses Preparasi Data. ................................................... 10

Gambar 5 Peta geologi gunung api oleh Situmorang (1995) ............................... 19

Gambar 6 Simulasi Aliran Air Tanah di Lereng Timur Gunung Ciremai(IWACO-WASECO, 1989) ................................................................. 20

Gambar 7 Contoh Diagram Piper (1944) untuk menganalisis Fasies Air Tanah . 22

Gambar 8 Model skematik hidrograf mata air di kawasan karst dengan sistem

akuifer media rekahan murni (Kovacs dan Perrochet, 2008) .............. 28

Gambar 9 Beberapa Klaster Hidrograf Mata Air di Kawasan Gunung Api di P.

Jeju di Republik Korea (Kim dkk, 2007). ........................................... 29

Gambar 10 Contoh Analisis Besaran Imbuhan (R) berbasis Hidrograf Debit Mata

Air menurut Pacheo dan Alencoao (2005) .......................................... 31

Gambar 11 Grafik Klasifikasi Batuan Gunung Api (Le Bas and Streckeisen, 1991;

Pusat Survey Geologi, 2007) ............................................................... 35

Gambar 12 Pola Kelurusan yang Teridentifikasi di Daerah Penelitian .................. 37

Gambar 13 Diagram Roset Orientasi Kelurusan serta Jumlahnya. ........................ 38

Gambar 14 Histogram jarak mata air terhadap kelurusan yang terdekat. .............. 39

Gambar 15 Plot antara debit mata air (Q dalam L/d) dengan jaraknya terhadap

k l (d l ) 40


16/147

Gambar 20 Peta Stasiun Penakar Hujan dan Data Pengukuran Rata-Rata Bulananpada Jan Des 2006. Peta memperlihatkan stasiun yang ada (titik

hitam) dan stasiun yang tersedia datanya (lingkaran merah) (BadanMeteorologi dan Geofisika, 2008) ....................................................... 46

Gambar 21 Grafik Rata-Rata Hujan Bulanan dalam mm (2006-2007) (Badan

Meteorologi dan Geofisika, 2008) ....................................................... 47

Gambar 22 Grafik Hujan Tahunan Bulan Januari-Desember 2006 dalam mm

(Badan Meteorologi dan Geofisika, 2008) .......................................... 47

Gambar 23 Grafik Hujan Tahunan Bulan Januari-Juli 2007 dalam mm

(Badan Meteorologi dan Geofisika, 2008) .......................................... 48

Gambar 24 Histogram Pemunculan Mata Air dan Zonasi Debitnya (Irawan dan

Puradimaja, 2006)................................................................................ 49

Gambar 25 Histogram Posisi Elevasi Mata Air ..................................................... 50

Gambar 26 Plot Interval Elevasi Mata Air Berdasarkan Jenis Batuan Penyusun

Akuifernya ........................................................................................... 51

Gambar 27 Perbandingan Jumlah dan Distribusi Mata Air Antara Lereng Barat

(warna hitam) dan Lereng Timur (warna putih) Berdasarkan Elevasi.52

Gambar 28 Penampang Geologi Gunung Ciremai Berarah Utara-Selatan (atas) danBarat-Timur (bawah). .......................................................................... 53

Gambar 29 Skema Interpretasi Mata Air Rekahan: ............................................... 54

Gambar 30 Skema Interpretasi Mata Air Depresi: ................................................. 56

Gambar 31 Histogram Debit Mata Air ................................................................... 56

Gambar 32 Interval Plot Debit Mata Air Berdasarkan Litologi. ............................ 57

Gambar 33 Pola Aliran Air Tanah di Gunung Ciremai (Irawan dan Puradimaja,

2006) .................................................................................................... 60Gambar 34 Pola Aliran Air Tanah pada Contoh Kasus Mata Air Cibulan (Irawan

and Puradimaja, 2006) ......................................................................... 61

Gambar 35 Histogram Temperatur Air Tanah pada Sistem Akuifer Endapan

Gunung Api Lahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (Lv), serta


17/147

Gambar 38 Histogram Konsentrasi Ca2+

dalam meq/L pada Sistem AkuiferEndapan Gunung Api Lahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (Lv),

serta Batuan Sedimen Fm. Kaliwangu (Klw) Sebagai Pembanding. .. 66

Gambar 39 Histogram Komposisi Mg2+

dalam meq/L pada Sistem AkuiferEndapan Gunung Api Lahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (Lv),

serta Batuan Sedimen Fm. Kaliwangu (Klw) Sebagai Pembanding. .. 68

Gambar 40 Histogram Komposisi Na+dalam meq/L pada Sistem Akuifer Endapan

Gunung Api Lahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (Lv), sertaBatuan Sedimen Fm. Kaliwangu (Klw) Sebagai Pembanding. ........... 69

Gambar 41 Histogram Komposisi K+ dalam meq/L pada Sistem Akuifer Fm.

Kaliwangu (Klw), Lahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (lv). .. 71

Gambar 42 Histogram Komposisi Cl- dalam meq/L pada Sistem Akuifer Fm.


Gambar 43 Histogram Komposisi SO42- dalam meq/L pada Sistem Akuifer Fm.


Gambar 44 Histogram Komposisi HCO3- dalam meq/L pada Sistem Akuifer

Endapan Gunung Api Lahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (Lv),serta Batuan Sedimen Fm. Kaliwangu (Klw) Sebagai Pembanding. .. 74

Gambar 45 Plot Piper Contoh Air Tanah dan Rekonstruksi Proses Perubahan Sifat

Kimia Airnya ....................................................................................... 76

Gambar 46 Plot Antara Elevasi dengan Temperatur Udara Diandai Titik Hitam,dan Temperatur Air Ditandai Titik Merah. ......................................... 78

Gambar 47 Plot TDS dan Na, K, Cl, SO4pada Sistem Akuifer Endapan Gunung

Api Lahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (Lv), serta Batuan

Sedimen Fm. Kaliwangu (Klw) Sebagai Pembanding. ....................... 79

Gambar 48 Plot Antara Ion Cl dan SO4pada Sistem Akuifer Endapan Gunung ApiLahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (Lv), serta Batuan Sedimen

Fm. Kaliwangu (Klw) Sebagai Pembanding. ...................................... 80

Gambar 49 Plot Antara Konsentrasi Ion Cl dan HCO3 Pada Sistem Akuifer

Endapan Gunung Api Lahar (LhB), Piroklastik (PxB), dan Lava (Lv),serta Batuan Sedimen Fm. Kaliwangu (Klw) Sebagai Pembanding. ..81


18/147

Gambar 54 Plot Komponen Utama antara Komponen 1 dan Komponen 2. .......... 88

Gambar 55 Alur Proses Perubahan Sifat Fisik dan Kimia Air Tanah Secara

Skematik di Gunung Ciremai. Warna merah mengindikasikan

kelompok air tanah hipertermal. .......................................................... 88

Gambar 56 Skema Model Hidrogeologi berdasarkan Sifat Fisik dan Kimia Air .. 89

Gambar 57 Skema Sistem Panas Bumi (Ellis dan Mahon, 1978) .......................... 89Gambar 58 Skema mata air no 26 (Mata Air Cibewok) dan no 226 (Mata Air

Rajawangi). Terjadi interaksi antara air tanah pada kedua jenis akuifer.

............................................................................................................. 90

Gambar 59 Skema mata air no 17 (Mata Air Sangkanurip) dan no 226 (Mata AirCigirang). Terjadi interaksi antara air tanah pada kedua jenis akuifer.

............................................................................................................. 90

Gambar 60 Plot Berurut Waktu Antara Debit Mata Air (sumbu y kanan) danpresipitasi (sumbu y kiri) di Lokasi Mata Air Cibulan ........................ 92

Gambar 61 Plot Semilog Analisis Hidrograf Debit Mata Air Cibulan .................. 93

Gambar 62 Plot Berurut Waktu TDS dan DHL (sumbu y kanan); dan Presipitasi

(sumbu y kiri) di Lokasi Mata Air Cibulan ......................................... 94

Gambar 63 Plot Hasil Pengukuran Suhu Air dan Udara di lokasi Mata Air Cibulan

Selama 24 jam ..................................................................................... 95Gambar 64 Plot Berurut Waktu Antara Debit (sumbu y kanan) dan Curah Hujan

(sumber y kiri) di Lokasi Mata Air Telaga Remis .............................. 96

Gambar 65 Plot Semilog Analisis Hidrograf Debit Mata Air Telaga Remis ......... 97

Gambar 66 Plot Berurut Waktu Antara TDS dan DHL (sumbu y kanan); dan

Curah Hujan (sumbu y kiri) di Lokasi Mata Air Telaga Remis. ......... 98

Gambar 67 Plot Berurut Waktu Hasil Pengukuran Temperatur Air Pada Mata AirDan Temperatur Udara di Mata Air Telaga Remis. ............................ 99

Gambar 68 Usulan Model Umum Hidrograf Mata Air Pada Sistem Akuifer

Gunung Ciremai (a) dan (b) dan Perbandingannya dengan modelUmum Hidrograf Sistem Akuifer Media Rekahan Murni (c) ........... 101


19/147

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Rangkuman Kondisi Hidrogeologi Gunung Ciremai (Irawan dan

Puradimaja, 2006) .................................................................................. 34

Tabel 2 Komposisi Kimia Batuan Gunung Api Ciremai Hasil Analisis

Laboratorium (Pusat Survey Geologi, 2007) ......................................... 35

Tabel 3 Nilai Laju Infiltrasi Pada Tanah Pelapukan (cm/menit) ........................ 43

Tabel 4 Data Curah Hujan dari 13 stasiun 2006 dan 2007 dalam mm (BadanMeteorologi dan Geofisika, 2008) ......................................................... 45

Tabel 5 Ringkasan Data Mata Air Hasil Observasi ............................................ 50

Tabel 6 Perbandingan Komposisi Ca pada Batuan dan Air Tanah ..................... 66

Tabel 7 Perbandingan Komposisi Mg pada Batuan dan Air Tanah .................... 67

Tabel 8 Perbandingan komposisi Na pada batuan dan air tanah ........................ 69

Tabel 9 Perbandingan Komposisi K pada Batuan dan Air Tanah ...................... 70

Tabel 10 Koefisien Korelasi Hasil Analisis .......................................................... 77

Tabel 11 Bobot Faktor (factor loading) pada Analisis Komponen Utama ........... 87

Tabel 12 Pengukuran Suhu Air Tanah dan Udara Selama 24 jam di Lokasi Mata

Air Cibulan ............................................................................................ 95

Tabel 13 Pengukuran Suhu Air Tanah Dan Udara Selama 24 jam di Lokasi Mata

Air Telaga Remis ................................................................................... 99

Tabel 14 Rangkuman Hasil Perhitungan Luas Kawasan Imbuhan Mata Air ..... 102

Tabel 15 Resume Analisis Multivariabel ............................................................ 103


20/147

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

Singkatan Nama Pemakaian

pertama kalipada halaman

mapl Meter di atas permukaan laut 3

SRTM Shuttle Radar Topographic Mission 5

Q Debit (dalam satuan L/det) 7

T Temperatur (dalam satuanoC) 7

TDS Total Dissolved Solids (dalam satuan ppm) 7

DHL Daya Hantar Listrik (S/cm) 7

SMEWW Standard Method Evaluation for Water and

Waste Water

12

CA Cluster Analysis 12

PCA Principal Component Analysis 12

AK Analisis Klaster 12

AKU Analisis Komponen Utama 12

U Utara 19

S Selatan 19

B Barat 19

T Timur 19LhB Lahar 35

Lv Lava 35

PxB Piroklastik 35


21/147

Mg Magnesium 17

K Kalium 17

HCO3 Bikarbonat 17

Cl Klorida 17

Qt debit mata air pada waktu t 30

Q0 debit pada to 30

(t2-t1) beda waktu antara Qt dan Qo 30

e basis angka logaritmik 30

koefisien resesi 30

R BesaranRecharge (imbuhan) 31

Rho 57

Ohm 57


22/147

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Distribusi Gunung Api di Indonesia

Indonesia merupakan bagian dari jalur gunung api dunia yang memiliki kurang

lebih 128 gunung api (Gambar 1), dan meliputi lahan seluas 33.000 km2

(Kusumadinata, 1979). Jumlah gunung api sebanyak 128 telah direvisi menjadi

129 menurut website Pusat Vulkanologi dan mitigasi bencana alam geologi

(http://portal.vsi.esdm.go.id) sejak meletusnya Gunung Anak Ranakan di Pulau

Flores pada tahun 1990. Sebagian besar diantaranya adalah gunung api berumur

kuarter berbentuk strato. Jumlah yang sangat besar tersebut membuat Indonesia

menjadi salah satu negara penting dalam penelitian kegunungapian di dunia.

Namun demikian masih belum banyak penelitian yang secara spesifik menelaah

kondisi hidrogeologi di kawasan gunung api.

Menurut Kusumadinata (1979) terdapat 73 gunung api Tipe A, 21 diantaranya

(29%) berada di Pulau Jawa dan sisanya tersebar di Pulau Sumatra 12 gunung

(16%), Bali dan NTB sebanyak lima gunung (7%,) NTT sebanyak 13 gunung

(18%), Kepulauan Banda sebanyak tujuh gunung (10%), Sulawesi dan Kepulauan

Sangir sebanyak 11 gunung (15%), Kepulauan Maluku sebanyak empat gunung

(5%). Menurut Situs Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi

(http://portal.vsi.esdm.go.id), tiga tipe gunung api berdasarkan keaktifannya dapat

diterangkan sebagai berikut:

Tipe A: gunung berapi yang pernah mengalami erupsi magmatik


23/147

2

JA WA

10o

Iyang Argapura

Jakarta

Surabaya

Yogyakarta

BALI

LOMBOK SUMBAWA

TamboraRinjani

Agung

BaturIjen

Raung

Sangean apiLamongan

Bromo

Semeru

Arjuno-Welirang

Kelud

Lawu

Wilis

Ciremai

KarahaTalaga Bodas

Slamet

SundoroSumbing

Merbabu

Dieng

Merapi

Butak PetaranganKiaraberes

UngaranBandung

KarangPulasari

Tangkuban Perahu

Patuha

Perbakti

SalakGede

Gagak

Galunggung

Kw. Manuk

Guntur

Papandayan

Kamojang

Wayang Windu

PatuhaPatuhaPatuha

0 100 200300 km

North

105o

110o

115o

100o

105o

110o

115o

100o

5o

10o

5o

SUMATRAPAPUA

JAWA

KALIMANTAN

SULAWESI

N

Gambar 1 Jalur Gunung Api di Indonesia dan Pulau Jawa (Kusumadinata, 1979 op.citPuradimaja, 2006)

750km


24/147

I.2 Pemilihan Daerah Penelitian

Studi komparatif telah dilakukan oleh penulis terhadap sistem akuifer endapan

gunung api di G. Ciremai, G. Tangkubanparahu, G. Gede Pangrango, dan G.

Karang. Beberapa karakter dan catatan penting khususnya di bidang hidrogeologi

pada masing-masing gunung api telah diringkas pada Tabel 1.

Tabel 1 Ringkasan Kondisi Hidrogeologi G. Ciremai, G. Tangkubanparahu, G.

Gede Pangrango, dan G. Karang yang disarikan dari peneliti

sebelumnya. (Situmorang, 1995, Djuri, 1995, Effendi, 1974, IWACO-

WASECO, 1989) dan hasil survei awalParameter yang

dibandingkan

Ciremai Gede Tangkuban-

parahu

Karang

Kemiringan lereng 5 30o 5 20o 5 70o 5 20o

Geologi regional:

Litologi 22 lapisan batuan

gunung api

12 lapisan batuan

gunung api

18 lapisan batuan

gunung api

5 lapisan batuan

gunung api

Struktur Patahan

terpendam

Patahan

terpendam

Patahan

terpendam

Tidak ada patahan

Ketebalan tanahpelapukan

1 10 1 10 1 10 1 5

Sistem Akuifer Tak

Tertekan:Mata Air:

Jumlah yang telahterpetakan

116 32 50 27

Distribusi di bagian

kaki

Dalam 3 zona

elevasi

Di kaki gunung,

tersebar

Di kaki gunung,

tersebar

Di kaki gunung,

tersebar

Tipe mata airdominan

Rekahan Rekahan Rekahan Depresi

Debit (L/det) 1 900 1 400 1 200 1 12

Temperatur (oC) 23 - 63 23 49 23 47 27 41

TDS (ppm) 100 - 3000 100 1500 100 2000 100 600DHL (S/cm) 100 - 2500 100 - 1250 100 1700 100 400

Penelitian sebelumnya Penelitian

magister

Penelitian skala

regional

Penelitian skala

regional

Penelitian skala

regional


25/147

lebih 10 km. Sebagian kawasan Ciremai, seluas 15.000 ha telah dikelola sebagai

kawasan konservasi berupa taman hutan lindung sejak tahun 1994. Peruntukannya

ditetapkan berdasarkan SK.424/Menhut-II/04 tanggal 19 Oktober 2004.

Curah hujan rata-rata adalah 3028 mm/tahun dengan kisaran antara 1507 hingga

4746 mm/tahun (Badan Geofisika dan Meteorologi, 2008). Presipitasi yang sangat

tinggi tersebut berpotensi menjadi imbuhan ke dalam akuifer produktif endapan

gunung api yang kemudian muncul sebagai mata air di bagian kaki gunung. Tabel

2 memperlihatkan contoh kisaran debit pada 13 mata air yang terdapat di Gunung

Ciremai.


26/147

Gambar 2 a) Peta Lokasi G. Ciremai dan Citra Shuttle Radar Topographic

Mission (SRTM)memperlihatkan Morfologi Daerah Kab. Majalengka

G. Ciremai(3072 mdpl)

Kab.

Majalengka

Kab.

Kuningan

Laut

Jawa

U

10 km

Java

CirebonJakarta

Bandung Ciremai

Sumatra Kalimantan

Java sea

Indian ocean

200 km

Utara


27/147

Tabel 2 Contoh Kisaran Debit Mata Air di G. Ciremai (IWACO-WASECO, 1989)No Nama mata air Elevasi

(mapl)Total debit

(L/det)

1 Cibulan 480 400-5002 Cibulakan 500 250-3703 Cigorowong 472 250-3004 Cibolerang 375 160-190

5 Cipaniis 475 > 10006 Cijumpu 395 130-2207 Cisemaya 347 500-8008 Cibujangga 445 1709 Cicerem 350 140-29010 Citengah 354 130-17011 Telaga Remis 210 125-300

12 Telaga Nilem 190 160-40013 Bojong 191 80-200

Akuifer yang produktif di G. Ciremai menjadi sumber air bagi masyarakat Kab.

Kuningan, sebagian Kab. Majalengka, Kab. Cirebon, dan bahkan Kota Cirebon.

Peran G. Ciremai sebagai sumber air yang sangat penting ini, mengharuskan

Pemerintah Kab. Kuningan untuk melakukan pengelolaan dengan baik.

I.4 Permasalahan.

Sebagaimana diketahui, sumber imbuhan utama air tanah adalah air hujan yang

berkisar antara 2000 4000 mm/tahun di Indonesia; namun pada kenyataannya

curah hujan tersebut tidak terdistribusi secara merata (Puradimaja, 2006). Sebagai

contoh, kawasan pantai P. Jawa hanya menerima kurang dari 250 mm/tahun,

sementara kawasan lereng gunung api dan sekitarnya menerima lebih dari 2500

mm/tahun. Presipitasi yang sedemikian besar di kawasan gunung api memberikan

peluang besar terhadap kemunculan mata air-mata air dengan debit besar dan


28/147

dapat dilakukan dengan tepat. Berkaitan dengan hal tersebut, Penulis merumuskan

masalah utama, yaitu bagaimana mengidentifikasi model hidrogeologi berupa

sistem akuifer dan pola aliran air tanah pada sistem akifer batuan gunung api

berdasarkan analisis perubahan sifat fisik dan kimia air tanah.

I.5 Lingkup Penelitian

Lingkup penelitian ini dapat dideskripsikan sebagai berikut. Obyek yang

diobservasi di lapangan adalah zona mata air di lereng Gunung Ciremai yang

berkembang pada sistem akuifer tak tertekan (bebas) pada endapan gunung api.

Observasi lapangan terdiri dari observasi kondisi geologi lapangan, pengukuran

laju infiltrasi akhir di lapangan, pengukuran sifat fisik dan kimia air tanah pada

140 mata air dan pengambilan contohnya, serta pengukuran hidrometri parameter

debit mata air (Q), temperatur air dan udara (T), total padatan terlarut/ total

dissolved solids (TDS), dan daya hantar listrik (DHL). Tahap metoda analisis di

laboratorium/studio terdiri dari analisis kimia komposisi ion utama pada 140

contoh air tanah serta pemanfaatan analisis statistik multi variabel menggunakan

analisis klaster dan analisis komponen utama.

I.6 Tujuan.

Tujuan penelitian ini adalah untuk model hidrogeologi berupa sistem akuifer dan

pola aliran air tanah pada sistem akifer batuan gunung api berdasarkan analisis

perubahan sifat fisik dan kimia air tanah. Untuk mencapai tujuan tersebut

digunakan tiga pendekatan: observasi lapangan, analisis statistik terhadap


29/147

I.7 Hipotesis dan Asumsi

Hipotesis yang diambil dalam tulisan ini adalah bahwa model hidrogeologi berupa

sistem akuifer dan pola aliran air tanah dapat diidentifikasi berdasarkan analisis

perubahan sifat fisik dan kimia air tanah. Latar belakang rasional dari hipotesis di

atas berbasis kepada asumsi-asumsi di bawah ini:

1. Sifat-sifat kimia air tanah merupakan hasil dari interaksi antara air dengan

mineral/batuan serta air dengan udara (Matthess, 1981). Penanda kimiawi

air tanah berkaitan dengan satu atau beberapa reaksi antara air tanah

dengan komposisi akuifer (Thyne dkk, 2004).

2. Reaksi antara air dengan mineral terjadi pada saat air tanah menginfiltrasi

akuifer, mengalir dalam akuifer, kemudian muncul ke permukaan sebagai

mata air, sehingga komposisi kimia air tanah. bersifat dinamis. Perubahan

sifat kimia dinyatakan pula oleh Chebotarev (1955) op.citbuku Physical

and Chemical Hydrogeologyoleh Domenico dkk (1990).

3. Kondisi kimia air tanah merupakan cerminan waktu tinggal (residence

time) air di dalam akuifer. Semakin lama waktu tinggal berarti semakin

lama air tanah bersirkulasi di dalam akuifer, sehingga semakin lama pula

waktu kontak dan interaksi yang terjadi dengan mineral pembentuk

batuan. Interaksi tersebut menyebabkan perubahan dalam sifat fisik dan

kimia air tanah sampai tercapai kesetimbangan (Chebotarev, 1955 op.cit

Domenico dkk, 1990).

I.8 Metodologi


30/147

9

Peta topografi

Citra SRTM

Petageologi

Peta hidrogeologi

Analisis regional

Observasi mata air:Litologi & geometri

Sifat fisikair tanah:

Q, T, TDS, EC, pH

Sifatkimia air tanah:

Ca2+, Na+, Mg2+, K+,HCO3

-, Cl-, SO42-

Analisis:

1.Diagram Piper2.Korelasi3.Komponenutama

4.Klaster5.Hidrograf

Klasifikasi

mata air

Kendaligeologiterhadapmata air

Asal mula mata

air

Sisteminput/

Output airtanah

Model

hidrogeologipola aliran airtanah

Data time series

hidrograf: Q, TDS, EC

Delay time,

sistemakuifer,Kawasanimbuhan

Gambar 3 Diagram Alir Penelitian yang Dilaksanakan Pada Perioda 2005-2008


31/147

Contohair tanah

Analisision utamadi laboratorium

Konsentrasiion utama:Ca2+,Mg2+,Na+,K+,

Cl-,SO42-,HCO3-

Penyaringan data (Ion Charge Balance)( kation - anion) / ( kation + anion) x 100%

Konversimg/L -> meq/L

=m ion/Ar * valensi

5% diterima 5% dikeluarkan

An.korelasi An.StatistikMultivariabel

AnalisiskorelasiR2 0,8

Analisis StatistikMultivariabel

AnalisisKlaster

AnalisisKomponen

Utama

Databasemataair

Variabel

Contoh

Air tanah

Pemilahan contoh air tanah (genesa,sistem hidrogeologi)


32/147

Tabel 3 Jadual pelaksanaan penelitian

I.7.1 Kajian Penelitian Sebelumnya

Pada tahap ini, data sekunder serta informasi yang didapat dari penelitian-

penelitian dan survei sebelumnya dianalisis kembali untuk memperoleh gambaran

J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D

I Tahap Pra Survei (Studio)

1.1 Digitalisasi peta

1.2 Analisis peta:

1.2.1 Peta topografi 1 set

1.2.2 Peta geologi 1 set

1.2.3 Analisis data sekunder 1 set

1.2.4 Analisis citra SRTM 1 set

1.3 Studi literatur 1 set

II Tahap survei

2.1 Observasi mata air 10 0 mata air

2.1.1

Sifat fisik: Q, T, pH, DHL,

TDS 100 sampel

2.1.2 Pengambilan contoh air 100 sampel

2.1.3 Observasi singkapan 100 lokasi

2.1.4 Geometri mata air 10 0 mata air

2.2

Pengujian kimia air (ion

utama): Ca, Na, Mg, K, HCO3,

Cl, SO4100 sampel

2.2.1

Sampel air tanah dari mata

air81 sampel

2.2.2S amp el air ta na h d ari su mu r 1 0 s amp el

2.2.3 Sampel air hujan 4 sampel

2.2.4 Sampel air sungai 5 sampel

2.3

Pengukuran geolistrik (pada

lokasi terpilih) 20 titik

2.3.1 Pengukuran data

2.3.2 Interpretasi data

2.3.3 Rekonstruksi penampang

2.4

Pengujian parameter hidrolik

lapangan (pada lokasi terpilih)5 lokasi

2.4.1 Pemboran dangkal 15 titik

2.4.2

Pengukuran permeabilitas

lapangan25 titik

2.4.3

Uji permeabilitas

laboratorium15 titik

III

Tahap pengolahan data

(Studio)3.1 Pengolahan data mata air

3.1.1

Penyusunan database mata

air

3.1.2 Pengolahan peta

3.1.3 Pembuatan penampang

3.2 Analisis statistik multi variabel

3.2.1 Analisis komponen utama

3.2.2 Analisis klaster

3.3 Pengujian hasil penelitian

3.4 Penyusunan disertasi

3.5 Penyusunan publikasi 7 buah

2007 2008

Jadual kerjaVolume

No Aktivitas Jumlah Satuan 2005 2006


33/147

lebih besar dari 10 L/det diukur menggunakan metoda stream channeling. Untuk

debit mata air kurang dari 1 L/det, pengukuran menggunakan wadah bervolume 1

L dan stopwatch. Pengukuran debit mata air dilakukan dua kali (duplets) untuk

setiap pengamatan.

Sifat fisik-kimia air tanah yang diukur meliputi: temperatur udara (Tu),

temperatur air (Ta), Daya Hantar Listrik (DHL), Total Padatan Terlarut atau Total

Dissolved Solids (TDS), dan pH (tingkat keasaman). Temperatur udara diukur

menggunakan thermometer air raksa standar. Parameter lainnya diukur dengan

alat ukur DHL/TDS meter merk Orion dan pH meter merk Hanna Instrument.

Untuk keperluan analisis kimia, contoh air tanah diambil dengan botol plastik

berukuran 1 L.

I.7.3 Analisis Kimia Air

Uji laboratorium terdiri dari pengukuran kandungan ion utama (Ca2+, Na+, Mg2+,

K+, HCO3-, SO4

2-, dan Cl-) menggunakan Standard Method Evaluation for Water

and Waste Water (SMEWW) oleh The America Public Health Administration

(APHA) tahun 1999. Hasil analisis kimia diverifikasi dengan metoda ion balance

dengan persamaan 1 di bawah ini, sebelum dianalisis dan diinterpretasi lebih

lanjut. Penulis menentapkan batas error balance sebesar 10% (Matthess, 1981).

Air tanah dengan cation/anion balancelebih dari 10 % akan diuji ulang.

[(cations - anions) / (cations + anions)] x 100% Persamaan 1

I.7.4 Interpretasi Hasil Analisis Air

Analisis dan interpretasi dalam penelitian ini memerlukan teknik

kl ifik i h i h b b i if fi ik d ki i U k i


34/147

I.7.5 Penulisan Disertasi

Tahap akhir dari penelitian ini adalah pelaporan dalam bentuk penulisan disertasi.

Dokumen disertasi ini kemudian akan dipertahankan di depan Komisi Program

Pasca Sarjana (KPPS) dalam Sidang Tertutup. Kerangka penulisan disertasi

adalah sebagai berikut:

Bab 1 Pendahuluan

Bab pertama menyajikan distribusi gunung api di Indonesia, bagaimana potensi

air tanahnya, serta pemilihan daerah penelitian. Dalam bab ini juga dijelaskan

mengenai masalah dan tujuan penelitian, deskripsi metodologi yang akan

dilakukan, hipotesis dan asumsi yang digunakan, output penelitian, serta hal baru

yang diharapkan.

Bab 2 Tinjauan Pustaka

Bab tinjauan pustaka menampilkan berbagai dasar teori yang berkaitan dengan

sistem endapan gunung api, pemunculan mata air, sifat fisik dan kimia air tanah,

serta berbagai analisis statistik yang akan digunakan untuk menjawab masalah

yang ada.

Bab 3 Hidrogeologi Regional Ciremai

Pada Bab 3 akan mengulas kondisi geologi dan hidrogeologi regional di kawasan

Gunung Ciremai, berdasarkan hasil penelitian dan survei yang telah dilakukan

sebelumnya.

Bab 4 Analisis Sifat Fisik dan Kimia Air Tanah


35/147

Bab 5 Analisis Respon Debit Mata Air

Analisis lebih jauh dilakukan terhadap data pengukuran berkala (time series)dari

debit mata air, curah hujan, temperatur air dan udara, serta nilai TDS. Analisis

detil ini hanya dilakukan terhadap 3 mata air, yaitu: Cibulan, Telaga Remis, dan

Ciuyah. Ketiga mata air dipilih karena merefleksikan kondisi geologi yang

berbeda, serta pencapaian ke lokasinya yang relatif mudah. Pembahasan

diarahkan untuk memperkirakan waktu tinggal (residencetime) air tanah di dalam

akuifer.

Bab 6 Kesimpulan

Bab ini menyimpulkan hasil penelitian secara komprehensif dan merumuskan

jawaban dari permasalahan yang ada.

I.9 Output Penelitian.

Penelitian ini diharapkan dapat:

Mengidentifikasi model hidrogeologi berupa sistem akuifer endapan

gunung api dan pola aliran air tanahnya.

Menguji kemampuan metoda grafis dan statistik multivariabel AK dan

AKU untuk memisahkan sistem akuifer endapan gunung api dan pola

aliran air tanahnya.

Secara rinci, output penelitian ditampilkan pada tabel berikut ini.

Tabel 4 Output penelitian yang direncanakanHasil Hal baru


36/147

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Geologi

Ciremai dikelompokkan sebagai gunung api Tipe A, yakni gunung api yang masih

aktif sejak 1600. Sejarah mencatat gunung api ini pernah meletus sebanyak lima

kali, yaitu pada tahun 1698, 1772, 1775, 1805, dan 1937. Interval terpendek erupsi

adalah tiga tahun, sedangkan yang terpanjang adalah 112 tahun (Kusumadinata,

1979 dan www.vsi.esdm.go.id). Endapan gunung api kuarter di daerah riset terdiri

dari tiga generasi erupsi:

Generasi pertama adalah gunung api berumur Plistosen, yang merupakan

bagian dari aktivitas vulkanisme Plio-Plistosen (Bemmelen, 1949). Unit

ini terdiri dari lava dan breksi yang diendapkan di atas batuan sedimen

berumur tersier. Sisa-sisanya dapat dilihat saat ini sebagai Gunung Putri,Pasir Bungkirit, Pasir Wangi, Pasir Garunggang (Ciremai selatan).

Generasi kedua adalah G. Gegerhalang yang diduga memiliki elevasi 3500

mapl sebelum runtuh. Endapan gunung apinya dari tua ke muda terdiri dari

Aliran Piroklastik Puncak, Aliran Lava Karangsari, Aliran Piroklastik

Argalingga, Aliran Piroklastik Cibuluh, Aliran Lava Cibuluh, LaharBantaragung, dan Lahar Kuningan. Keberadaan kawah ini dapat dideteksi

dengan adanya morfologi yang tinggi, sebagai sisa dari dinding kawah

lama.


37/147

pengendapan piroklastik adalah gas dan arah jatuhan (angin), yang

distribusi umumnya pada lereng gunung api. Media pengendapan lahar

adalah air yang terdistribusi umumnya pada lereng bawah sampai elevasi

50 mapl (McPhie dkk., 1993).

Marks (1959) telah mendeskripsikan formasi-formasi batuan di Indonesia sebagai

referensi umum. Kondisi geologi regional juga telah dipetakan oleh Kusumadinata

(1977) serta Silitonga dan Masria (1978) pada skala 1:100.000.

Riset-riset lainnya di kawasan Gunung Ciremai dan sekitarnya dapat dijelaskan

sebagai berikut. Kajian aspek geokimia telah dilakukan oleh Badrudin (1988)

sebagai bagian dari pengukuran geokimia dan COSPEC di Gunung Galunggung,

Tangkubanparahu, Tampomas, dan Ciremai. Hasilnya adalah emisi gas SO2pada

kondisi normal rata-rata 15 ton/hari, dengan kisaran 13,55 ton/hari hingga 17,25

ton/hari.

Pengukuran gravity telah dilaksanakan oleh Husein dan Suparan (1990),

mengikuti investigasi magnetik yang telah dilaksanakan oleh Said (1984).

Purbawinata dkk. (1991) mempelajari geokimia batuan Gunung Ciremai yang

menghasilkan komposisi dominan andesit berjenis hipersten aegirin-augit, andesit

aegirin agit antofilit, antofilit augit, dan horblenda. Riset ini juga menghasilkan

batuan kalk alkali.

Pemetaan detail untuk memisahkan batuan gunung api dan distribusinya telah

dilakukan oleh Suradji (1993). Peneliti tersebut mempelajari stratigrafi vulkanik

dan potensi bencananya pada skala 1:50.000. Peta geologi lainnya juga telah


38/147

II.2 Hidrogeologi

Hidrogeologi Gunung Ciremai telah menjadi obyek riset sejak Maier (1861)

sebagai riset pertama yang tercatat. Peneliti ini mempelajari kondisi kimiawi dua

sampel mata air panas di Gunung Ciremai. Selanjutnya Kartokusumo (1983)

mengobservasi beberapa mata air panas Gunung Ciremai dan Tampomas yang

hasilnya berupa komposisi kimia mata air panas disajikan pada Tabel 5.

Temperatur Ciniru adalah 43o

C, dengan pH 7,33. Rasio kimia yang berhasildiukur adalah Cl/SO44.2 dan Cl/B 38.1. Estimasi temperatur reservoirnya adalah

79,7oC (SiO2), 151,3oC (NaK-Ca), dan 200oC (Na/K). Mata air Sangkanurip

memiliki temperatur 49oC dan pH 7,70. Rasio kimia air yang berhasil diukur

adalah Cl/SO4 3,9 dan Cl/B 70,5 dengan estimasi temperatur reservoir adalah

97,7

o

C dengan SiO2, 168,4

o

C dengan NaK-Ca, dan 180

o

C dengan Na/K. Fasies airpanasnya adalah bikarbonat dan klorida sebagai akibat interaksi dengan batuan

sedimen laut di bawahnya.

Tabel 5 Ringkasan hidrokimia air panas di lereng Gunung CiremaiMata air pH Rasio Cl Temperatur reservoir (

oC)

Cl/SO4 Cl/B SiO2 NaK-Ca Na/K

Ciniru 7.33 4.2 38.1 79.7 151.3 200

Sangkanurip 7.7 3.9 70.5 97.7 168.4 180

Riset yang lebih komprehensif telah dilakukan oleh IWACO-WASECO (1990)

Menurut peneliti tersebut sistem akuifer regional di Gunung Ciremai terbagi

menjadi tiga sistem yaitu aluvial, vulkanik kuarter/muda, dan sedimen tersier.

Sistem akuifer aluvial tersebar di bagian dataran rendah di kaki Gunung Ciremai

yang terdiri dari akuifer media pori berupa pasir lepas. Sistem akuifer vulkanik

kuarter memiliki karakter akuifer yang heterogen dengan produktivitas tinggi


39/147

dengan simplifikasi sistem akuifer menjadi dua yakni: sistem endapan gunung api

api produktif dan sistem batuan sedimen tua yang impermeable sebagai batuan

dasar cekungan air tanah. Hasil simulasi berarah SW-NE terdapat konsentrasi

pemunculan mata air yang tinggi pada elevasi 100 sampai 400 mapl, dengan

sistem aliran lokal dan sub regional. Jumlah mata air sedikit pada elevasi lebih

rendah dari 100 mapl. Selanjutnya pemunculan mata air pada elevasi 250-650

mapl, dikendalikan oleh bentuk morfologi tekuk lereng (slope break) pada elevasi

800 mapl. Bentuk tekuk lereng tersebut terbentuk karena ada perubahan dominasi

jenis batuan. Pada elevasi lebih tinggi dari 750 mapl kondisi distribusi batuan

dominan lava kemudian berubah menjadi dominan lahar pada elevasi lebih

rendah dari 750 mapl).


40/147

BT

S

U

N

Breksi

piroklastik

Lava

Breksi lahar

Fm. Halang

Fm. Kaliwangu

U S

10o

15o

30o

42o

35o

10o

Morpholo gy: Gradual slope with angle from 10 to 42

Deposi ts: piroklastik fall at higher than 2500 masl, lava 500 -2500 mas l dan volcanic breccias at 100 - 500 mdpl. The

Volcanic endapans sit on tertiary sediments

ooMorpholo gy: Sharp slope angle from 10 to

35. Occurrence of old crater rim.

Deposits: mainly l ava with pyroclasticfalllayers at the top

o

o

+

+?

+++++

+++++

?

Piroklas tik fallPiroklas tik fall

Lahar

Sequence of lava flow

Sedimentary

rockLava flow

Lava flow

++

+ +

+++

+

48o

Morpholo gy: Gradual angle from 10 to 42with normal fault

Endapans : pyroclastic fall at higher than 2000 masl, lava 1250- 2000 masl danpyroklasticflow at 500- 1250 masl. The

Volc anic deposits sit on tertiary sediments

oo Morphology: Gradual angle from 10 to 42with normal fault

Deposi ts: pyroclastic fall at higher than 2000mdpl, lava 1250- 2000 mdpl dan piroklastik aliranat 750 - 1250 mdpl. The

vul kanikendapans sit on tert iary sedimentary batuans

oopyroclastic fallpyroclastic fall

Lava flow

++++++

+++++

?

PyroclasticfallMorphology: gradual slope with angle f rom10-42o.

Deposits: pyroclastic fall at higher than

2500 masl, lava at 500-2500 masl, and

volcanic breccias at 100-500 masl. The

volcanic deposits sit on tertiary sediments.

Morphology: sharp slope from 10 to 35o,occurrence of older crater rimDeposits: mainly lava with pyroclastic fall

layers at the top

Lava flowLava flow

Tertiarysedimentary

rock

Pyroclastic fallMorpholog y: gradual angle from 10 to 42o

Deposit s: pyroclastic fall at higher than 2000

masl, lava at 1250-2000 masl and pyroclast ic

flo w at 750-1250 masl. The volc anic deposits

sit on tertiary sedimentary rocks.

Morphology: gradual slope 10-42o with normal faultDeposits: pyroclastic fall at higher than 2000 masl,

lava at 1250-2000 masl, and pyroclastic flow at

500-1250 masl. The volcanic deposits sit on

tertiary sediments. Lava flow


41/147

Situasi yang mirip juga terlihat pada penampang berarah barat timur. Gambar 6

memperlihatkan zona mata air pada elevasi 100 mapl sampai 750 mapl. Zona ini

dikendalikan oleh tekuk lereng pada elevasi 750 800 mapl. Aliran air tanahnya

diperkirakan sebagai tipe aliran lokal yang diindikasikan oleh pH normal dan

DHL yang rendah. Namun demikian hasil simulasi oleh IWACO-WASECO

(1989) ini masih perlu dirinci kembali, khususnya pada jenis aliran lokal yang

mengalir hingga kedalaman 400 m di bawah muka tanah setempat. Riset lainnya

juga telah dilakukan oleh Irawan (2001) berupa tesis magister. Peneliti tersebut

dapat mengkarakterisasi sistem akuifer dan pola aliran air tanah pada lingkup

kecil di lereng timur Gunung Ciremai.


42/147

II.3 Analisis Kelurusan Morfologi

Kelurusan (lineament) memiliki banyak definisi. Dari hasil penelusuran literatur

di internet, dapat dikumpulkan tidak kurang dari 20 buah definisi. Beberapa

terminologi yang terkait adalah kelurusan geologi (geologic lineament), kelurusan

tektonik (tectonic lineament), kelurusan foto (photo lineament) atau kelurusan

geofisik (geophysical lineament). Definisi kelurusan yang paling banyak dirujuk

adalah dari Hobbs (1904) op.cit Sander (2007) yaitu kelurusan adalah garis

landsekap (landscape line) yang dapat dikenali secara signifikan yang disebabkan

oleh adanya proses pembentukan kekar dan patahan, yang dapat memperlihatkan

arsitektur batuan dasar.

Lebih jauh lagi, riset oleh Lattman dan Parizek (1964) dikenal sebagai salah satu

peneliti dalam bidang eksplorasi air tanah melalui pemetaan kelurusan (fracture

traces) yang diidentifikasi dalam citra stereo-pairsfoto udara di kawasan batuan

karbonat di Amerika Serikat. Riset tersebut mengemukakan adanya relasi antara

produktivitas sumur dengan jarak ke rekahan/kelurusan terdekat.Menurut penelititersebut, pemetaan bentuk-bentuk kelurusan adalah salah satu kunci untuk

memahami keberadaan air tanah, khususnya pada kawasan batuan beku/gunung

api, metamorf, dan batuan sedimen karbonat.

Di daerah yang didominasi batuan dasar (bed rock) dengan porositas dan

konduktivitas hidrolik rendah, umumnya air tanah terdapat pada zona rekahan

yang hadir sebagai porositas sekunder. Peta topografi, foto udara, dan bermacam

citra satelit dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan memetakan kelurusan


43/147

II.4 Analisis Sifat Fisik dan Kimia Air Tanah

II.4.1 Analisis Grafis

Umumnya, metoda grafis didisain untuk dapat memperlihatkan proporsi relatif ion

utama (Hem, 1989); namun demikian, metoda grafis hanya dapat memperlihatkan

parameter secara simultan dalam jumlah terbatas. Diagram Piper (Piper, 1944)

merupakan metoda grafis yang paling sering digunakan (Gambar 7). Diagram

tersebut menayangkan konsentrasi relatif kation dan anion utama pada dua plot

segitiga. Di bagian tengah diantara dua segitiga tersebut, terdapat sebuah plot

segiempat tempat setiap titik data dari dua segitiga sebelumnya diproyeksikan,

sehingga memperlihatkan karakter kimia air tanah (Guller dkk., 2002).

Gambar 7 Contoh Diagram Piper (1944) untuk menganalisis Fasies Air Tanah


44/147

Tujuan saintifik dari aplikasi metoda ini adalah untuk dapat mengidentifikasi

dengan baik proses-proses yang mengendalikan evolusi kimia air tanah di daerahstudi. Metoda statistik yang digunakan terdiri dari Hierarchical Cluster Analysis

(HCA) selanjutnya disebut Analisis Klaster dan Principal Components Analysis

(PCA) selanjutnya disebut Analisis Komponen Utama. Kedua metoda ini

diharapkan dapat menguraikan kendali geologi dan hidrogeologi terhadap evolusi

air tanah.

Melloul dan Collin (1992) telah menggunakan Analisis Komponen Utama untuk

mendukung metoda geokimia klasik dengan Diagram Schoeller atau Piper.

Dengan kedua jenis grafik tersebut, peneliti dapat mengidenfitikasi dengan baik

karakter utama air berdasarkan komposisi kimianya. Peneliti lainnya, Schot dan

van der Wal (1992), mengaplikasikan Analisis Komponen Utama dan Analisis

Klaster untuk menganalisis data hidrokimia guna untuk mengidentifikasi dampak

aktivitas manusia terhadap kualitas air tanah. Metoda statistik multivariabel juga

dapat diaplikasikan untuk melacak sumber unsur kimia air tanah sebagaimana

dilakukan oleh Farnham dkk (2003). Seluruh studi diatas menyatakan bahwa

analisis statistik secara signifikan dapat membantu mengelompokkan air tanah

dan mengidentifikasi mekanisme dominan yang mempengaruhi komposisi kimia

air tanah. Kombinasi interpretasi hidrokimia, pemahaman mengenai kondisi

geologi, dan metoda statistik, dapat membantu dalam menganalisis pola aliran air

tanah pada suatu sistem akuifer (Farnham dkk., 2003; Cloutier dkk., 2008) (Tabel

6).

A. Analisis Komponen Utama (AKU)

A li i K Ut k l h t t k ik kl ifik i d t


45/147

Metode ini sangat bermanfaat untuk mengevaluasi kesamaan dan perbedaan

dalam data. Kemampuan lain dari Analisis Komponen Utama adalahmengidentifikasi pola dalam data (Smith, 2002). Metoda ini akan

memproyeksikan data multidimensi menjadi kumpulan data dengan dimensi lebih

rendah dengan menandai variasi data. Analisis jenis ini juga sering digunakan

sebagai pendukung analisis lainnya, misalnya pemodelan, regresi, dan analisis

klaster.

B. Analisis Klaster

Teknik statistik lain yang digunakan adalahHierarchy Cluster Analysis(HCA)

atau Analisis Klaster. Menurut Smith (2002), ada tiga tahapan dalam analisis ini:

1. Penyaringan terhadap data pengganggu (noise) berupa data berpola acak

(outliers). Data pengganggu dapat berupa kesalahan pengukuran yang

dapat mempengaruhi hasil analisis, sehingga harus dikeluarkan dari

analisis.

2. Pemilihan jenis jarak antara klaster. Kriteria antar klaster dapat berupa

jarak (distance measuring) atau derajat kesamaan (degree of similarity).

3. Pemilihan kriteria peng-klasteran. Jenis-jenis kriteria tersebut adalah

nearest neighbour (data terdekat) dan furthest neighbour (data terjauh).

Kriteria yang pertama menggunakan titik data yang terdekat dengan titik

data yang sedang diukur sebagai referensi. Sebaliknya, kriteria yang keduamenggunakan titik data yang terjauh sebagai referensi.


46/147

Tabel 6 Daftar teknik statistik dan grafis yang umum digunakan untuk

mengklasifikasi sampel air (Guller dkk, 2002).

II.5 Perubahan Sifat Fisik dan Kimia Air TanahDalam studi ini, unsur yang dianalisis adalah kelompok unsur utama (major

element). Pertimbangan penggunaan unsur utama adalah kelompok unsur tersebut

paling banyak dikandung oleh air tanah. Perubahan sifat fisik dan kimia air tanah

secara umum dapat dideteksi dengan perubahan komposisi unsur utama. Analisis

perubahan komposisinya dapat cukup mudah dianalisis dengan menggunakanPiper diagram. Analisis unsur jarang (trace element) dapat dilakukan bila obyek

mata air panas akan dianalisis lebih mendalam. Pertimbangan yang berikutnya

adalah biaya analisis unsur jarang cukup tinggi. Berbagai rujukan mengenai


47/147

kawasan imbuhan kemudian berevolusi menjadi dominan sulfat sejalan dengan

alirannya ke arah kawasan pengurasan. Komposisi akhir dari proses inididominasi oleh klorida sebagai hasil reaksi dengan berbagai jenis mineral dengan

waktu tinggal yang lama.

Pendapat lain dari Uliana dan Sharp (2001) menyatakan, bahwa data hidrokimia

melintasi aliran air tanah menunjukkan peningkatan nilai TDS dan rasio Cl/HCO3

serta penurunan rasio Na/Cl. Pada fasies bikarbonat, air tanah merepresentasikan

air imbuhan yang telah mengalami perubahan karena pelarutan mineral dan

pertukaran kation. Pada zona sulfat dan klorida, fasies hidrokimia air tanah

dikendalikan oleh gas H2S dan HCl, atau mineral yang terbentuk oleh pelarutan

endapan gipsum, anhidrit, halit, serta pertukaran kation.

II.6 Analisis Respon Debit Mata Air

II.6.1 Umum

Observasi mata air adalah sarana untuk mengetahui berbagai proses yang terjadi

di bawah permukaan di suatu wilayah, karena mata air mengintegrasikan sinyal

proses geologi dan hidrologi pada suatu wilayah dan kurun waktu. Dengan

menggunakan pengukuran debit mata air, salah satu hasilnya adalah analisis

respon debit air tanah dalam akuifer (Manga, 1999 dan 2001).

Bentuk hidrograf mata air merefleksikan respon akuifer terhadap imbuhan.

Bentuk dan gradien kurva resesi (recession curve) memberikan informasi yang

berharga mengenai storativitas, geometri akuifer, serta karakter struktur (retakan,

k k ) d i k if k li i l j l i d bi


48/147

dalam membentuk kurva hidrograf. Batuan kedap air yang mengandung sistem

rekahan cenderung menghasilkan bentuk kurva dengan kenaikan dan penurunangaris yang relatif terjal, karena sifat storativitasnya yang rendah. Sifat itu pula

yang menyebabkan bentuk kurva debitnya responsif terhadap kurva presipitasi.

Sebaliknya, cekungan hidrogeologi dengan dominasi batuan permeabel akan

menghasilkan bentuk naik dan turun yang relatif landai dengan respon yang

lambat terhadap bentuk kurva presipitasi/hujan.

II.6.2 Analisis Respon Debit Mata Air

Proses hidrolika dalam akuifer tercermin dari perulangan titik-titik puncak dan

gradien kurva resesi (recession curve) serta seberapa cepat responnya terhadap

kurva curah hujan (presipitasi) (Gambar 8). Rujukan model umum hidrograf mata

air yang berisi anatomi dari suatu kurva serta proses hidrologi yang

direfleksikannya menggunakan model mata air karst, sebagaimana banyak

ditampilkan di beberapa publikasi. Beberapa hal yang menjadi catatan penulis

untuk menggunakan model umum hidrograf mata air karst sebagai pembanding

adalah:

Hidrograf mata air karst mencerminkan sistem akuifer media rekahan.

Mata air Gunung Ciremai juga berkembang pada sistem akuifer media

rekahan pada batuan lava, piroklastik, dan lahar (Irawan dan Puradimaja,

2006).

Perbedaan bentuk kurva yang mungkin terjadi dapat menjelaskan

perbedaan sistem hidrogeologinya.

Penjelasan mengenai anatomi kurva hidrograf mata air pada Gambar 8 untuk


49/147

Titik belok merepresentasikan kapasitas infiltrasi maksimum (Kovacs dan

Perochet, 2008). Kurva penurunan debit (recession atau falling limb) mencerminkan

kondisi debit mata air awal, sebelum hujan dan infiltrasi yang melimpah

terjadi. Kurva penurunan debit (falling limb) ini terdiri dari:

o Segmen curam: penurunan banjir (flood recession)

o Segmen landai: penurunan aliran dasar (baseflow recession).

Gambar 8 Model skematik hidrograf mata air di kawasan karst dengan sistem

akuifer media rekahan murni (Kovacs dan Perrochet, 2008)

Pencarian rujukan mengenai analisis hidrograf mata air di kawasan gunung api

telah dilakukan dengan menggunakan alat pencari (search engine) Google,

Scopus, Blackwell Publishing, ScienceDirect, dan Hydrogeology Journal.

Pencarian tersebut menunjukkan bahwa hanya terdapat beberapa peneliti yang

telah menelaah bentuk kurva hidrograf mata air pada endapan gunung api, yaitu

Kim dkk (2007) dengan studi kasus 23 mata air di Pulau Jeju Korea Selatan


50/147


51/147

Analisis kuantitatif terhadap hidrograf telah dilakukan oleh Maillet (1905) op.cit

Memon (1995), yang berpendapat bahwa debit mata air merupakan fungsi darivolume air dalam akuifer (akuifer storage). Hubungan tersebut diterangkan dalam

bentuk persamaan eksponensial sebagai berikut; bila kurva diplot pada kerja

semilog akan membentuk garis lurus dengan kemiringan lereng sebagaimana

dijelaskan pada persamaan 2 dan Gambar 10.

..Persamaan 2Dengan Qtadalah debit mata air pada waktu t; Qodebit pada to; (t2-t1) adalah beda waktu antara Qtdan Qo; e basis angka logaritmik; dan adalah koefisien resesi.

Nilai mengindikasikan karakter hidrogeologi, khususnya porositas efektif

(effective porosity) dan transmisivitas (transmissivity). Sebagai contoh ilustrasi,

bila terjadi kondisi sebagai berikut:

Nilai yang menunjukkan kemiringan garis resesi besar

Perioda paruh (t0.5) kecil, yaitu waktu yang diperlukan aliran dasar (base

flow) berkurang menjadi separuhnya,

maka kondisi diatas mengindikasikan proses pengurasan yang intensif darivolume simpan (storage) akuifer, baik dalam bentuk rekahan maupun pori matriks

penyusun akuifer. Pada contoh kondisi yang lain, bila:


52/147

Suatu perhitungan besaran imbuhan (R) berbasis kepada hidrograf debit mata air

telah disampaikan oleh Pacheo dan Alencoao (2005) dengan persamaan sebagaiberikut dan ditampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar 10. Selanjutnya bila

besaran R dalam dimensi volume (L3) dibagi dengan curah hujan dalam dimensi

panjang (L) maka didapatkan estimasi luas kawasan imbuhan berdimensi luas

(L2).

Persamaan 3

Gambar 10 Contoh Analisis Besaran Imbuhan (R) berbasis Hidrograf Debit Mata

Air menurut Pacheo dan Alencoao (2005)

II.6.3 Analisis Respon TDS dan Temperatur Air pada Mata Air

Respon TDS terhadap waktu terdiri dari tiga fasa (Desmarais dan Rojstaczer,

2002), yaitu: pengenceran (flushing), pelarutan (dilution), dan pemulihan


53/147

Observasi temperatur merupakan salah satu metoda yang tidak memerlukan biaya

tinggi untuk mengesktrak properti air tanah. Kombinasi antara temperatur air dantemperatur udara dapat diinterpretasi untuk mengetahui perilaku air di bawah

permukaan. Salah satu interpretasinya adalah bila bentuk kurva suhu udara dan

suhu air tanah sama, tidak terjadi jeda waktu, maka air tanah diperkirakan berada

pada akuifer tak tertekan yang relatif dangkal. Sementara bila kurva kedua suhu

tersebut menunjukkan jeda waktu, maka diperkirakan air tanah berada padaakuifer yang relatif lebih dalam. Akuifer ini tidak berinteraksi dengan lingkungan

di permukaan, sehingga suhu air tanah di dalamnya relatif lebih dingin dan stabil

dibanding suhu udara.


54/147

BAB 3 HIDROGEOLOGI REGIONAL CIREMAI

III.1 Sistem Akuifer

III.1.1 Kelompok Endapan Vulkanik

Endapan gunung api dapat dikelompokkan ke dalam fasies, yaitu

gabungan/kelompok tipikal batuan yang umumnya muncul pada jarak tertentu

dari puncak gunung api. Salah satu model yang ada adalah Model Fasies Gunung

api Strato Fuego oleh Cas dan Wright (1987), dari G. Fuego di Guatemala. Irawan

dan Puradimaja (2006) telah membagi fasies endapan gunung api Ciremai

berdasarkan peta geologi gunung api oleh Situmorang (1995) serta peta topografiuntuk menentukan batas elevasi suatu fasies. Menurut peneliti tersebut, endapan

gunung api Ciremai terdiri dari tiga fasies (Tabel 1) berikut ini sesuai model

gunung api Fuego oleh Cas dan Wright (1980):

1) Fasies Inti Gunung api (Volcanic core) terletak pada elevasi 3050-3172 mapl,

terdiri dari andesit. Fasies ini bersifat impermeabel, sehingga tidak memiliki

mata air.

2) Fasies Proksimal Gunung Api (Volcanic Proximal Fasies) terdistribusi pada

elevasi 650-3050 mapl, terdiri dari:

2a) Proksimal 1 di elevasi 1250 3050 mapl tersusun oleh aliran dan jatuhan

piroklastik yang impermeabel dengan fragmen andesit dan matriks tuf

2b) Proksimal 2 di elevasi 650 1250 mapl tersusun oleh lava andesit yang

umumnya mengandung rekahan. Pada fasies ini terdapat zona mata air 1


55/147

34

Tabel 1 Rangkuman Kondisi Hidrogeologi Gunung Ciremai (Irawan dan Puradimaja, 2006)Volcanic facies Description Slope Spring Physical and hydraulic

propertiesSymbol Lithology Zone Number Q (L/s)

Volcanic core(3050 mapl-estimated

3100 mapl)

Volcanic neck, consists ofandesites to dacite

- 0 0 Impermeable rock with less,data is available

Proximal facies(650 3050 masl)

Proximal 1 facies(1250 3050 masl)

Proximal 2 facies

(650 1250 masl)

Pyroclastic fall andpyroclastic flow. Consists ofandesite boulder dan tuffmatrices

Lava flow, consists of

andesite to dacite lava

-

1

0

3

0

98

(class 1-3)*

Impermeable rock, highinfiltration rate of soil 1.5cm/min, no other data isavailable

Permeable, secondarypermeability: cooling/sheetingjoint with unsystematic pola,thick residual soil (2-5 m),final infiltrasi rate of 0.5 1.2cm/min

Distal facies(100 650 masl)

Laharic breccias, consists ofandesite to dacite boulder

with tuff and volcanic sandand matrices.

2 18 1063(class 1-3)*

Permeable, secondarypermeability: fractured with

isolated pattern, thick residualsoil (2-5 m), final infiltrationrate of 1.26 2.53 cm/min

* According to Meinzer (1944) op.citTodd, 1984

0 452010o 30


56/147

III.1.2 Kimia Batuan

Sebanyak lima sampel batuan telah dianalisis komposisi kimia batuannya. Hasil

pengujian menunjukkan bahwa sampel terdiri dari tiga jenis batuan meliputi: lahar

(LhB), lava (lv), dan piroklastik (PxB). Hasil analisis tersebut ditampilkan pada

Tabel 2. Selanjutnya persentase berat Na2O dan K2O serta SiO2diplot ke dalam

grafik klasifikasi batuan. Plot kedua data tersebut menghasilkan klasifikasi andesit

dari kelompok kalk alkali (Gambar 11).

Tabel 2 Komposisi Kimia Batuan Gunung Api Ciremai Hasil Analisis

Laboratorium (Pusat Survey Geologi, 2007)Unsur

(% weight)

LhB01 LhB02 Lv01 Lv02 PxB Rata-rata

SiO2 63.9 63.6 63.8 64.3 64 54.0

Al2O3 19.7 19.9 19.3 18.9 20 19.5

Fe2O3 3.9 5 5.1 3.8 4.3 4.4

FeO 4.7 4.6 3.4 4.8 4 4.3

CaO 7.9 6.8 6.9 7.6 6.9 7.2

MgO 3.9 4.2 3.5 3.4 3.6 3.7

Na2O 3.1 3 3 3.7 3.3 3.2

K2O 0.9 1 1.1 1.1 1.4 1.1

PxB

LhB02

Px BLhB02

L h B 0 1

L v 0 1

L v 0 2

PxB

LhB02

Px BLhB02

L h B 0 1

L v 0 1

L v 0 2

Kalk alkali


57/147

III.1.3 Analisis Kelurusan Morfologi

Dalam analisis ini digunakan tiga set data, yakni pola kelurusan yang ditarik dari

citra Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), peta topografi skala 1:50.000,

peta lokasi mata air, dan data debit mata air. Perhitungan yang dilakukan adalah

distribusi panjang kelurusan, densitas kelurusan, dan jarak tegak lurus antara titik

mata air dengan kelurusan yang terdekat. Untuk memudahkan analisis digunakan

piranti lunak GIS Arc View version 3.3 dengan modul Linstat. Dua perhitungan

tersebut kemudian dikorelasikan dengan data yang berkait dengan mata air.

Metoda ini pernah dilakukan oleh Galanos dan Rokos (2006) dan Walsh (2008).

Lebih dari 200 kelurusan telah ditarik dan didigitasi pada citra sebagaimana

diperlihatkan pada Gambar 12. Diagram roset (rose diagram) hasil analisis

tersebut ditampilkan pada Gambar 13. Orientasi kelurusan adalah NW SE.

Keduanya menggabungkan kelurusan pada batuan sedimen dan batuan gunung

api. Kelurusan pada batuan gunung api umumnya berpola radial, sedangkan

kelurusan pada batuan sedimen berarah NW SE yang sesuai dengan orientasi

kelurusan konsisten dengan orientasi sumbu lipatan, patahan, dan dengan struktur

regional. Jumlah frekuensi kelurusan pada batuan gunung api rata-rata (ditandai

warna merah) adalah enam kelurusan untuk setiap arah kelurusan. Frekuensi

kelurusan yang berada di batuan sedimen tersebut, di luar lingkaran merah,

umumnya lebih banyak lagi.


58/147

Gambar 12 Pola Kelurusan yang Teridentifikasi di Daerah Penelitian

Kelas debit mata air

25 50 L/d

10 25 L/d

0 10 L/d


59/147

Gambar 13 Diagram Roset Orientasi Kelurusan serta Jumlahnya.

Garis merah menandai kisaran frekuensi kelurusan pada batuan

gunung api

Selanjutnya juga didapatkan bahwa jumlah mata air berkurang secara logaritmik

menjauhi kelurusan. Sebagian besar mata air berada pada jarak 400 m dari

kelurusan (Gambar 14). Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa kelurusan pada

batuan lava umumnya berkorelasi dengan kemunculan mata air di dekatnya, yaitu

pada jarak mendekati 0 m dan 400 800 m. Selanjutnya kelurusan pada lahar

memiliki jarak terdekat dengan mata air berkisar antara 0 m hingga 2800 m , serta

2

2

2

2

4

4

4

4

6

6

6

6

8

8

8

8

10

10

10

10

0

45

90

135

180

225

270

315


60/147

280024002000160012008004000

14

12

10

8

6

4

2

0

DISTLINE

Frequency

414,3 410,7 58

387,3 293,8 45

418,8 347,2 7

Loc Sca le N

Laharic breccia

Lava

Pyroclastic breccia

LITH

Gambar 14 Histogram jarak mata air terhadap kelurusan yang terdekat.

Bila dibandingkan antara debit mata air dengan jaraknya dengan kelurusan,

didapatkan populasi paling tinggi pada jarak 0 1000 m dengan debit berkisar

antara 5 hingga 40 L/d, sebagaimana disampaikan pada Gambar 15. Jumlah mata

air kemudian umumnya mengecil sejalan dengan jarak yang semakin jauh dari

kelurusan. Namun demikian juga terdapat mata air yang memiliki debit 20 30

L/d yang muncul pada jarak 2500 3000 m dari kelurusan.

Selanjutnya analisis densitas kelurusan (lineament density) telah juga dilakukan

dengan output berupa peta densitas kelurusan (Gambar 16). Pada gambar terdapat

F

rekuensi

Jarak mata air terhada kelurusan m


61/147

403020100

3000

2750

2500

2250

2000

1750

1500

1250

1000

750

500400300250

0

Spring discharge Q (L/s)

Distanceformlin

eaments(m

Gambar 15 Plot antara debit mata air (Q dalam L/d) dengan jaraknya terhadap

kelurusan (dalam m).

Observasi dan analisis oleh Irawan dan Puradimaja (2006) menghasilkan

kesimpulan bahwa zona rekahan mengendalikan debit mata air. Terdapat dua jenis

asal mula rekahan, yakni: rekahan pada aliran lava dan rekahan pada lahar. Jenis

yang pertama merupakan kekar pendinginan (cooling joints) pada lava yang

membentuk bukaan sempit pada batuan. Polanya tidak sistematik dengan orientasi

N630E, N900E, dan N1170E. Jenis yang kedua dijumpai pada piroklastik, yang

menyebar mengikuti punggungan batuan tersebut. Pada lokasi Mata air Cibulan,

orientasi rekahannya adalah N930E, sama dengan orientasi punggungan

(Gambar 17).

Jarakmataairdarikelurusandalam(

m)

Debit mata air (Q) dalam (L/d)


62/147

Gambar 16 Peta Densitas Kelurusan dan Plot Mata Air.

Lingkaran dengan garis sambung menunjukkan diduga memiliki

25 50 L/d

10 25 L/d

0 10 L/d

Kelas debit mata air Densitas kelurusan


63/147

Gambar 17 Sketsa Profil Rekahan pada Aliran Lava dan Lahar (Irawan andPuradimaja, 2006).

III.1.4 Ketebalan dan Laju Infiltrasi Tanah Pelapukan

Intensitas proses pelapukan di daerah riset sangat tinggi, dicirikan dengan tanah

pelapukan yang tebalnya dari 2 m hingga mencapai 10 m. Lapisan setebal itu akan

sangat potensial untuk menyimpan dan meresapkan air hujan ke dalam akuifer.

Menurut Chow (1964) dan Miyazaki (1993), uji infiltrasi telah dilakukan untuk

menghitung laju infiltrasi akhir tanah pelapukan. Tanah pelapukan dari lahar

menunjukkan nilai laju infiltrasi akhir 1,26 2,53 cm/menit, dilanjutkan oleh

piroklastik sebesar 1,5 cm/menit, dan aliran lava dengan nilai 0,5 1,2 cm/menit

(Gambar 18). Nilai laju infiltrasi akhir tersebut, menurut Linsley, dkk (1971)

merupakan indikasi bahwa kapasitas tanah pelapukannya memiliki kapasitas yang

cukup untuk peresapan.

Pengukuran tambahan dilakukan pada tahun 2007 menunjukkan nilai laju

infiltrasi akhir tanah pelapukan di daerah riset berkisar antara 0,6 to 2,53

cm/menit dengan rata-rata 1.28 cm/menit (Tabel 3). Berdasarkan Gambar 18,

Impermeablepyroclastic flow

Impermeablepyroclastic flow


64/147

Tabel 3 Nilai Laju Infiltrasi Pada Tanah Pelapukan (cm/menit)

Mata air

Batuanpenyusun

akuiferk

(cm/menit)Elevasi(mapl)

Cicurug I Lava 1,29 573,00

Cicurug II Lava 0,60 573,00

Sindangparna Lava 0,87 577,00

Pereng Cigugur Lava 0,80 667,00

Cigugur Lava 0,90 577,00

Telaga Remis Lava 0,70 310,00

MJ.18 Lava 0,70 508,00

MJ.20 Lava 0,60 650,00

MJ.22 Lava 0,70 517,00

MJ.23 Lava 0,70 486,00

Cipaniis piroklastik 1,55 1165,00

Kebon Balong piroklastik 1,54 466,00

Cibulakan Kadugede piroklastik 1,53 530,00

Ciputri piroklastik 1,50 815,00

Cikupa piroklastik 1,52 770,00

Citiis piroklastik 1,55 629,00

Cisarai piroklastik 1,47 748,00

Panten Kaler piroklastik 1,48 1270,00

MJ.3 piroklastik 1,50 687,00

MJ.4 piroklastik 1,50 797,00

Leles lahar 2,53 135,00

Cibulan Cilimus lahar 1,10 544,00Silinggonom lahar 1,20 568,00

Cipanas Subang lahar 0,90 367,00

Bandarosa lahar 1,70 453,00

PDAM Paniis lahar 1,79 347,00

MJ.1 lahar 1,58 185,00

MJ.2 lahar 1,26 542,00

MJ.6 lahar 1,79 483,00

MJ.8 lahar 1,56 119,00

LhBLahar


65/147

Gambar 19 Plot Laju Infiltrasi Akhir Tanah Pelapukan Terhadap Elevasi.

Grafik memperlihatkan bahwa tidak ada keteraturan antara nilai laju

infiltrasi akhir tanah pelapukan terhadap jenis batuan yang ada.

III.2 Curah Hujan (Presipitasi)

Kabupaten Kuningan memiliki 18 stasiun penakar hujan. Dari jumlah tersebut,

peneliti hanya mendapatkan data hujan dari 11 stasiun sebagai berikut: Ciwaru

(161 mapl), Ciawigebang (222 mapl), Cin

Model Hidrogeologi Dan Pola Aliran Air T (1)

Documents

Transcript of Model Hidrogeologi Dan Pola Aliran Air T (1)