PEMODELAN AIRTANAH DAERAH PENAMBANGAN BATUBARA … P1O-01.pdf · 2015. 9. 2. · Deskripsi ringkas...

PROSIDING SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-7Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, 30 – 31 Oktober 2014

1

P1O-01

PEMODELAN AIRTANAH DAERAH PENAMBANGAN BATUBARAPIT TERBUKA DI MUARA LAWA, KABUPATEN KUTAI BARAT,

KALIMANTAN TIMUR

Shalaho Dina Devy1,2*, Heru Hendrayana1, Dony Prakasa Eka Putra1

1Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl.Grafika No.2 Bulaksumur, Yogyakarta,Indonesia, Tel. 0274-513668

2 Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Mulawarman, *E-mail : [email protected]

Diterima 20 Oktober 2014

Abstrak

Perubahan tata guna lahan berdampak pada ketersediaan airtanah baik secara kuantitas maupunkualitas. Aktivitas penambangan batubara pit terbuka merupakan aktivitas perubahan tata guna lahanyang berakibat langsung terhadap perubahan perlapisan batuan yang berkorelasi dengan lapisan akuifersebagai lapisan pembawa airtanah. Kondisi ini seperti pada lokasi penambangan batubara pit terbuka dikecamatan Muara Lawa yang menjadi daerah model penelitian. Kajian kondisi hidrogeologi, hidrologi,dan kondisi batas hidrogeologi sangat berperan untuk mengetahui keberadaan airtanah pada cekunganairtanah dan menentukan pemodelan airtanah alami (sebelum penambangan) dan ketika penambangan.Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pola aliran airtanah alami dan perubahannya dampakpenambangan batubara pit terbuka dengan pemodelan tiga dimensi. Secara geologis, formasi batuanyang berkembang daeag Muara Lawa terdiri dari, yaituFormasi Pulaubalang, Pamaluan, danBalikpapan dengan struktur Sinklin Lampanan. Kemiringan perlapisan batuan (dip) 16˚-20˚ dengansumbu sinklin yang membentang dari timur laut menuju ke barat daya. Daerah penelitian masuk dalamSistem Akuifer Batuan Sedimen Terlipat yang terdiri dari tujuh lapisan akuifer yang berselang-selingantara akuitar, akuifer, dan lapisan dasar berupa akuiklud. Secara regional, batas hidrogeologis daerahmodel penelitian dibatasi oleh batas air permukaan pada dua sungai besar, yaitu Sungai Lawa (timur)dan Sungai Perak (barat), serta batas pemisah airtanah dengan head tertinggi (utara dan selatan) yangdibatasi oleh perbukitan homoklin berbentuk sayap sinklin.Hasil pemodelan airtanah dapat diketahuiadanya perubahan aliran airtanah dampak akibat aktifitas penambangan batubara pit terbuka terutamapada daerah pit tambang yang mengalami penurunan elevasi sampai -70 m dpl dan penambahan elevasihingga 40 m pada daerah disposal. Perubahan yang terjadi antar lain pola arah aliran airtanah pada arahpit, penurunan muka airtanah piezometrik, head, dan terbentuknya void/pit lake.

Kata Kunci: Pemodelan, Akuifer, Head, Pit, Disposal,Pit Lake/Void.

Latar Belakang

Muara lawa masuk dalam tiga formasi dari Cekungan Kutai, yaitu Formasi Pamaluan,Pulaubalang, dan Balikpapan. Ketiga formasi ini membentuk struktur Sinklin Lampanan yangmembentang dari timur laut menuju ke barat daya. Melimpahnya cadangan batubara dariketiga formasi tersebut, maka berakibat banyak perusahan yang melakukan aktivitaspenambangan batubara dengan menggunakan metode penambangan pit terbuka. Penambanganbatubara pit terbuka merupakan kegiatan yang menyebabkan perubahan morfologi, geologi,dan geohidrologi, seperti perubahan tata guna lahan, perlapisan batuan, dan akuifer.Penambangan pit terbuka ini mendasarkan pada aktivitas penggalian ke arah vertikal hingga


2

mencapai lapisan endapan batubara yang diinginkan. Salah satu perusahan penambanganbatubara di Muara Lawa yang menggunakan penambangan dengan metode pit terbuka adalahPT. Trubaindo Coal Mining (PT. TCM).

Secara geografis, Muara Lawamasuk wilayah kabupaten Kutai Barat yang berjarak 323 kmdari ibukota Provinsi Kalimantan Timur, Samarinda. Muara Lawa mempunyai ketinggianpermukaan dari 5 sampai 280 m dpl denganrata-rata curah hujan 137 mm/tahun dan curahhujan maksimum terjadi pada bulan Februari hingga April. Temperatur Muara Lawamempunyai kisaran antara 29˚ hingga 35˚ C. Terdapat dua sungai besar, yaitu SungaiLawadan Sungai Perak, yang membatasi wilayah barat dan timur yang menjadi batas modelpenelitian. Secara alami, aliran sungai mengarah ke utara menuju ke Sungai Mahakam.

Pemodelan airtanah dampak penambangan batubara merupakan kajian secara menyeluruhtentang kondisi morfologi, hidrologi, geologi, dan hidrogeologi yang diaplikasikan secarakonseptual dalam model tiga dimensi yang bertujuan untuk mengetahui perubahan-perubahanairtanah, seperti pola aliran, head, dan arah aliran. Ketepatan dalam pemodelan sangatdipengaruhi oleh batas hidrogeologis, karakteristik akuifer, dan perubahan morfologi dampakpenambangan, seperti terbentuknya pit, saluran terbuka, dan disposal. Pada akhirnya,pemodelan ini bermanfaat untuk mengetahui kuantitas airtanah, arah aliran airtanah yangdapat menimbulkan masalah lingkungan, seperti terbentuknya pit lake.

Metodologi

Penelitian ini merupakan penelitian induktif dengan pendekatan analitik, yaitu kondisihidrologi, hidrogeologi, dan pemodelan airtanah. Pendekatan ini mendasarkan pada kajiansecara mendalam tentang aspek morfologi, hidrologi, hidrogeologi, dan perubahan tata gunalahan, secara alami dan dampak akibat aktiftas penambangan batubara pit terbuka. Selaindengan pendekatan analitik, penelitian ini menggunakan ekperimen semu (Quasi ExperimentResearch) yang disebabkan banyaknya data yang diperoleh di lapangan dan bukan semata-mata menggabungkan teori-teori yang ada untuk menarik suatu kesimpulan tertentu.

Daerah penelitian berada di daerah aliran sungai (DAS) Lawa yang dibatasi oleh DASPerak yang berada di barat daerah penelitian. Daerah aliran airtanah sangatmempengaruhikuantitas imbuhan airtanah. Imbuhan airtanah merupakan bagian siklushidrologi yang ditentukan oleh keseimbangan air dalam suatu daerah aliran sungai. Siklushidrologi dipengaruhi oleh keseimbangan air/uap air dari presipitasi, aliran airpermukaan,imbuhan airtanah, dan evapotranspirasi. Presipitasi daerah penelitian diperoleh dari data tigastasiun pencatat curah hujan pada sepuluh tahun terakhir yang berada di DAS Lawa. Kuantitasaliran air permukaan sangat dipengaruhi oleh kondisi daerah aliran sungai danjaringan sungai-sungai daribagian hulu hingga hilir, seperti keberdaan Sungai Tunau dan Jelukserta kondisitataguna lahan alami pada kawasandaerah aliran sungai.Selain itu, nilai evapotranspirasi alamijuga sangat tergantung dari data presipitasi dan kondisi fisik dari tataguna lahan wilayah DAS.

Hidrostratigrafi menjadi model lapisan vertikal yang ditentukan daridimensi lapisanakuifer. Hidrostratigrafisangat dipengaruhi oleh stratigrafi yang berkembang di daerahpenelitian. Data geologi diperoleh dari hasil kegiatan eksplorasi permukaan, pemboranekplorasi yang di tumpang susun dengan data geologi regional. Interpretasi stratigrafikemudian dilakukan uji pemompaan pada lapisan yang menjadi pembeda antar lapisan yangbertujuan untuk mengetahui karakteristik akuifer tiap lapisan batuan. Karakteristik yangdigunakan sebagai pembeda antar lapisan yaitu konduktivitas hidrolika.


3

Konseptual model kondisi alami daerah penelitian dipengaruhi oleh daerah imbuhan danbatas hidrogeologis sebelum terkena dampak penambangan. Daerah imbuhan merupakandaerah dipermukaan yang secara terbuka dapat kontak secara langsung dengan curah hujandan aliran air permukaan. Daerah imbuhan terdiri dari daerah singkapan akuifer dan lapisanakuifer yang tersebar luas dan merata. lapisan akuifer ini didominasi oleh batupasir, pasir, danbatupasir lanauan. Batas hidrogeologis alami ditentukan oleh kondisi morfologi, keberadaanair permukaan, dan jenis akuifer yang berada di daerah penelitian. Morfologi daerah penelitiandiperoleh dari survey lapangan dan interpretasi peta topografi sebelum terdapat kegiatanpenambangan batubara pit terbuka. Selain itu, keberadaan sungai-sungai yang berpengaruhterhadap batas air permukaan ditentukan batasan-batasan hidrolika melalui peta topografi danpeta SRTM. Konseptual model kondisi alami menjadi sumberdata masukan dalam pemodelanairtanah secara alami dan data acuan kondisi batas hidrolika daerah yang terkena dampakpenambangan.

Konseptual model airtanah dampak penambangan mendasarkan pada perubahan batas-batas hidrogeologis yang ditimbulkan penambangan pit terbuka pada kawasan tambang.Perubahan morfologi dampak penambangan yang sangat berpengaruh dalam pemodelan antaralain pit tambang, saluran terbuka, dan disposal. Perubahan ini mempengaruhi perlapisangeologi dan hidrogeologi. Kawasan penambangan didesain sesuai perencanaan dan kemajuantambang dari PT. TCM. Arah kemajuan penambangan mengikuti dari kemiringan dip yangberkisar 16˚-20˚ dengan arah mengikuti dari lipatan sinklin. Selain itu, prediksi perubahankuantitas imbuhan airtanah dengan memperkirakan aliran air permukaan rencana dariperubahan tataguna lahan kawasan tambang, evapotranspirasi rencana,dan presipitasi/curahhujan rencana. Pada akhirnya, data prediksi perubahan imbuhan airtanah dan prediksi batashidrogeologis dampak penambangan dijadikan sebagai data masukkan utama dalampemodelan airtanah, sehingga dapat diketahui secara jelas perubahan pola aliran danekuipotensial headairtanah.

Hasil dan Pembahasan

Geologi Regional dan Lokal

Secara fisiografis, menurut Van Bemmelen (1949), Kutai Barat masuk dalam Zona CekunganKutai. Sementara itu, Supriatna dkk. (1995) mengungkapkan, bahwa stratigrafi CekunganKutai dari tua ke muda ditandai oleh beberapa pengendapan formasi batuan dengan pemerianyang khas dengan lingkungan pengendapan dari daratan hingga laut dangkal. Korelasi darigeologi regional yang dihubungkan dengan hasil pemboran eksplorasi, maka dapatdisimpulkan, bahwa urutan stratigrafi dari paling tua hingga paling muda pada daerah modelpenelitian adalah sebagai berikut: (1) Formasi Pamaluan (Miosen Awal-Miosen Bawah); (2)Formasi Pulaubalang (Miosen Tengah-Miosen Akhir); dan (3) Formasi Balikpapan (MiosenTengah-Miosen Akhir).

Berdasarkan data log bor lapisan batuan,daerah model penelitian didominasi olehbatulanau, batupasir, batulempung, dan perselingan batubara dengan ketebalan yangbervariasi. Selain itu, dari ketiga formasi ini teridentifikasi satuan-satuan batuan yangmendominasi tiap formasi. Satuan batuan ini meliputi satuan batulempung (FormasiPamaluan), satuan perselingan batupasir kuarsa dan batulempung (Formasi Pulaubalang),satuan perselingan batulanau dan batupasir (Formasi Pulaubalang), dan satuan batupasir(Formasi Balikpapan).Struktur geologi yang berkembang daerah model penelitian berupa


4

sinklin, yaitu Sinklin Lampanan, yang dipengaruhi oleh fisiografi dari AntiklinoriumSamarinda dan terdapat beberapa sesar-sesar kecil yang mengakibatkan terjadinyaperpotongan atau menghilangnya perlapisan batuan. Lokasi model penelitian berada ditengah-tengah sumbu lateral struktur sinklin yang membujur secara diagonal dari arah barat dayamenuju timur laut. Struktur lipatan sinklin mempunyai arah kemiringan jurus sebesar N 40° -50° E dengan arah perlapisan (dip) sebesar 17° - 20° yang berlokasi sebelah utara. Sementaraitu, pada sebelah selatan mempunyai arah kemiringan jurus N 180° - 190° E dengan dipberkemiringan 16° - 19°.Secara umum, gambaran mengenai formasi geologi daerah modelpenelitian dapat dilihat pada Gambar1.

Hidrologi

Muara Lawa masuk dalam DAS Lawa yang mempunyai total luas 248,57 km2. Pada DASLawa terdapat dua sub-DAS yang menjadi daerah target penelitian (kawasan penambangan),yaitu sub-DAS Tunau dan Jeluk dengan total luas 64,13 km2. Pada DAS Lawa terdapat tigastasiun pencatat curah hujan terdekat yang mempunyai jarak antar stasiun yaitu 20 hingga 43km. Penentuan curah hujan rata-rata daerah DAS dengan menggunakan metode polygonThiessen. Metode ini mendasarkan pada faktor pemberat dari tiga stasiun pencatat curah hujan.Deskripsi ringkas DAS Lawa dapat dilihat pada Gambar 2.

Perhitungan imbuhan airtanah alami didasarkan pada data meteorologi, kondisi air,topografi, vegetasi, dan pola aliran air permukaan pada daerah tangkapan hujan. Daerahtangkapan hujan ditentukan oleh keberadaan tataguna lahan pada DAS Lawa terutama padasub-DAS Tunau-Jeluk yang menjadi target penelitian. Persen luas tataguna lahan sub-DASTunau-Jeluk secara alami terdiri dari hutan primer 69%, hutan sekunder 26% dan rawakering/bekas rawa 5%.

Pemodelkan airtanah harus diketahui kondisi hidrologi, daerah imbuhan, kondisi batashidrogeologi, dan konduktivitas hidrolika. Faktor penentu besarnya kuantitas imbuhanairtanah adalah intensitas hujan. Intensitas hujan merupakan jumlah hujan pada suatu daerahtiap satuan waktu. Perhitungan untuk mendapatkan nilai intensitas hujan selama waktukonsentrasi menggunakan rumus Mononobe (Kamiana, 2005).

I = (ୖమర

ଶସ) × (

ଶସ

ౙ)ଶ/ଷ ......................................................................................................... .. (1)

Besarannilai intensitas hujan (I) pada Daerah Aliran Sungai (DAS) dipengaruhi oleh waktukonsentrasi (Tୡ) dari hujan yang merata di seluruh daerah DAS. Waktu konsentrasi adalahwaktu perjalanan yang diperlukan oleh air dari tempat yang paling jauh (hulu DAS) sampai ketitik pengamatan aliran air. Secara rinci, rumus waktu konsentrasi (Tୡ) dapat dilihat pada dibawah ini (Hammer & Mac Kichan, 1981).

Tୡ =

............................................................................................................................. .. (2)

KeteranganTcadalahwaktu konsentrasi (menit), L atau jarak maksimum aliran DAS (m), V

merupakan kecepatan aliran (km jam-1) atau ܸ = 71ቀு

ቁ,

, dan H merupakan beda tinggi

daerah hulu dengan titik tinggi yang ditinjau (km).Padakondisi alami, daerah resapan air tanah sangat dipengaruhi oleh jumlah limpasan air

permukaan. Rumus yang digunakan untuk menghitung volume air limpasan


5

menggunakanmetode dari Departemen Konservasi Tanah Service (SCS) Amerika Serikat yangditunjukkan pada Persamaan 3 (Hammer & Mac Kichan, 1981).

Ro =(ି,ଶௌ)మ

(ା,଼ௌ)................................................................................................................ .. (3)

Keterangan, P adalah curah hujan, dan S adalah retensi potensial maksimum, semua dalamsatuan mm. Nilai retensi potensial maksimum (S, mm) dapat dikorelasikan pada Persamaan 4.

S =ଶହସ

େ− 254 ............................................................................................................. .. (4)

Sementara itu, untuk menghitung evapotranspirasi nyata dengan metode Thornthwaiteyang mengacu pada Persamaan 5(Seiler & Gat, 2007).

ET୰ =

ඨ,ଽାౌమ

( యబబశమఱ .ౣ శబ,బఱ.ౣయ)మ

....................................................................................... .. (5)

Keterangan Persamaan 5 sebagai berikut; ETr: evapotranspirasi nyata (mm/tahun);P: curahhujan (mm/tahun);Tm: temperaturrata-rata tahunan (°C).

Menurut Lerner (1990), bahwa metode perhitungan imbuhan airtanah untuk daerah tropisdengan curah hujan tinggi menggunakan rumus sebagai berikut;

U = P – ETr – Ro ............................................................................................................ .. (6)

Keterangan Persamaan 6, sebagai berikut; U: imbuhan airtanah (mm/tahun);P: curahhujan tiap tahun (mm/tahun);ETr: evapotranspirasi nyata (mm/tahun);Ro: air limpasan akibatefek dari impermeabialitas tanah (mm/tahun).Hasil dari penerapan metode perhitunganimbuhan airtanah, presipitasi, dan limpasan air permukaan dapat dilihat pada Tabel 1.

Selain itu, dilakukan perhitungan imbuhan rencana tahunan dampak kegiatanpenambangan yang didasarkan pada rencana curah hujan tahunan yang menggunakanprobabilitas statistik Metode Log Normal. Penentuan metode ini didasarkan pada UjiKonsistensi dan Homogenitas yang dilanjutkan dengan Uji Chi-kuadrat (Kamiana, 2010).Curah hujan rencana tahunan digunakan juga untuk pengukuran evapotranspirasi rencana daridampak perubahan tataguna lahan dari penambangan pit terbuka.

Hidrogeologi Daerah Model Penelitian

Hidrogeologi daerah penelitian ditentukan oleh litologi, keterdapatan sumber air, dankarakteristik akuifer. Berdasarkan klasifikasi Mandel dan Shiftan (1981), dan olehPuradimadja (1993) dan Irawan & Puradimaja (2013)yang disesuaikan dengan kondisigeomorfologi dan geologi indonesia, maka daerah penelitian termasuk dalam Sistem AkuiferBatuan Sedimen Terlipat.

Hasil interpretasi dan analisis log pemboran, geologi regional, dan uji pemompaandisimpulkan, bahwa lapisan akuifer, yang berfungsi sebagai lapisan pembawa air, dibatasi danditutupi oleh lapisan penyekat pada bagian atas oleh batuan yang relatif bersifat semi kedap,yaitu lapisan batulanau, sehingga daerah penelitian masuk dalam kategori akuifer semi-tertekan. Lapisan akuifer mempunyai kedalaman yang bervariasi yang tersebar merata pada


6

daerah model penelitian. Namun, akuifer yang berpotensi sebagai akuifer produktifdikelompokkan menjadi dua, yaitu (1) akuifer kedalaman kurang dari 40 m, dan (2) akuiferdengan kedalaman lebih dari 40 m. Kedalaman akuifer kurang dari 40 m berada di daerahakuifer atas yang tersebar dari utara pada dataran dan punggung/sayap sinklin sampai keselatan daerah penelitian. Sementara akuifer kedalaman di atas 40 m menempati wilayahtengah daerah penelitian pada bagian bawah poros/sumbu sinklin. Ketebalan akuifer yangrelatif besar pada bagian tengah lipatan dan mempunyai penyebaran yang luas memberikancadangan airtanah yang baik. Walaupun demikian, hal ini sangat dipengaruhi juga oleh jumlahimbuhan airtanah yang masuk ke dalam akuifer. Total lapisan akuifer yang menjadipemodelan berjumlah tujuh lapisan dengan nilai konduktivitas hidrolika bervariasi.

Pemodalan Airtanah Alami Daerah Penambangan

Model adalah representasi, atau deskripsi yang menjelaskan suatu objek, sistem, atau konsepberupa penyederhanaan atau idealisasi dari bentuk alami dengan hasil pemodelan berupagambar fisik, citra, matematis/analitik. Pemodelan airtanah diawali dengan pengumpulan data-data mengenai kondisi geologi dan hidrologi pada cekungan airtanah.

Pada penelitian ini digunakan metode numerik dengan pendekatan metode beda hingga(finite difference) yang berbentuk ortogonal grid. Metode ini didasarkan dalam membagidaerah model dengan wilayah-wilayah domain dengan grid seragam yang disebut sebagaidiskretisasi model. Aspek mendasar model numerik adalah representasi sistem hidrogeologidengan cara mendiskretisasi model dengan dimensi tertentu. Keakuratan dalam analisisdipengaruhi oleh ketelitian dalam penentuan dimensi grid yang mewakili tiap kondisi batashidrolika/hidrogeologi, dan geologi, seperti batas muka air, kemiringan lapisan, keberadaanpatahan, sesar atau perubahan stratigrafi secara menyolok.

Pola aliran airtanah sangat dipengaruhi oleh lapisan litologi dan struktur dari batuan. Data-data mengenai batas-batas hidrologi, seperti head air permukaan, lapisan kedap(impermeable), daerah tanpa aliran (no flow); tata guna lahan atau pemanfaatan lahan untukkegiatan tambang; data meteorologi dan kontur permukaan merupakan data-data pelengkapdalam memodelkan pola aliran permukaan secara konseptual.

Pemodelan airtanah sangat dipengaruhi oleh model konseptual. Modelkonseptual adalahrepresentasi sederhana dari model alami/perubahan dari sistem hidrogeologi fisik dan perilakuhidrolik. Model ini merupakan dasar dari model analitik dan numerik yang diformulasikanuntuk meniru kondisi asli di lapangan. Model mendasarkan pada kondisi alami daerahpenelitian, dan faktor-faktor yang mempengaruhi aliran airtanah, baik disebabkan olehkeadaan alami, seperti: daerah imbuhan, luahan, presipitasi, evapotranspirasi, pola aliran air(permukaan dan airtanah), dan akibat adanya kegiatan yang dapat merubah kondisi alamitersebut, misalnya dampak aktivitas penambangan pit terbuka.

Imbuhan airtanah merupakan aliran ke arah bawah dari air yang berasal dari hujan dan airpermukaan yang mencapai muka airtanah atau permukaan piezometrik. Daerah imbuhanairtanah daerah penelitian meliputi lapisan akuifer yang tersingkap di permukaan. Litologilapisan akuifer didominasi oleh batupasir yang disisipi oleh batulanau pasiran, pasir, danbatubara. Fluktuasi imbuhan airtanah sangat dipengaruhi oleh besaran presipitasi di daerahpenelitian. Selain itu, sumber airtanah juga berasal dari air permukaan yang berada di daerahrawa, jaringan sungai-sungai yang berada di daerah lapisan akuifer. Sebaran daerah imbuhandaerah model penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.


7

Kondisi batas hidrolika yang menjadi batas hidrogeologis daerah model penelitian bagianpermukaan meliputi: (1) batas pemisah airtanah (groundwater divide) berada di daerahpegunungan bagian utara, dan selatan, (2) batas muka air permukaan internal (internal headcontrolled boundary) yang ditandai dengan keberadaan sungai Lawa di timur dan sungai Perakdi sebelah barat daerah model penelitian, dan (3) batas aliran airtanah ke luar (outflowboundary) di daerah barat dari daerah model penelitian yang dibatasi oleh sungai Perak. Selainbatas permukaan, terdapat kondisi batas hidrolika secara vertikal antara lain: (1) batas tanpaaliran (internal zero-flow boundary) yang berada di bawah lapisan akuiklud dari satuanbatulempung formasi Pamaluan, (2) batas sisi timur berupa batas air permukaan internal(internal head controlled boundary) yang ditandai dengan keberadaan sungai seperti sungaiLawa, Perak, Jeluk dan Tunai, dan (3) batas sisi utara dan selatan berupa batas pemisahairtanah (groundwater divide) yang berada dijalur punggungan puncak pegunungan. Kondisibatas hidrogeologi daerah model dapat dilihat pada Gambar 4.Nilaihead dan konduktivitashidrolika tiap lapisan yang digunakan sebagai data masukan yang dapat dilihat pada Tabel 2.

Data masukan pemodelan airtanah meliputi imbuhan airtanah, konduktivitas hidrolika tiaplapisan, sifat/propertis lapisan, kondisi head dari batas hidrogeolgis, dan batas air permukaan.Hasil pemodelan menggambarkan, bahwa pola aliran airtanah secara dominan mengarah kebarat, lokasi Sungai Perak. Arah aliran ini mengikuti bentuk perlapisan litologi akibat struktursinklin. Namun, pola aliran air permukaan tidak mempunyai hubungan dengan pola aliranairtanah, hal ini terlihat tidak searahnya aliran permukaan yang mengarah ke arah utara(Sungai Mahakam), sedangkan airtanah ke arah barat (Sungai Perak).

Pemodelan airtanah hasil observasi, yang berasal dari head sumur bekas lubang bekas,memerlukan verifikasi kalibrasi. Verifikasi dilakukan dengan melakukan penyesuaian antarahasil perhitungan dengan hasil observasi, terutama pada nilai konduktivitas hidrolika danketinggian head.Hasil perbandingan antara head observasi dan head perhitungan (pemodelan)dibuat Diagram Sebaran (Scatter Diagram) yang menghasilkan nilai RMS (Root MeanSquared) sebesar 8,7%. Deskripsi singkat mengenai pemodelan airtanah observasi(alami),kalibrasi hasil perbandingan antara head obserasi dan perhitungan (pemodelan) denganDiagram Sebaran,dan nilai perbandingan perubahan head observasi dari 20 titik bekas lubangbor dan hasil perhitungan (pemodelan) dapat dilihat secara berturut turut Gambar 5, Gambar 6,dan Tabel 3.

Penambangan Batubara Pit Terbuka Daerah Model Penelitian

Metode penambangan pit terbuka merupakan kegiatan pengambilan batubara melaluipengupasan tanah/batuan penutup yang berada di atasnya dan berhubungan langsung denganudara terbuka. Perubahan litologi akibat penambangan pit terbuka berdampak terganggunyaakuifer, misalnya terjadi perubahan muka airtanah, pola aliran airtanah, kualitas-kuantitasairtanah dan sumber airtanah. Di samping itu, terganggunya akuifer mengakibatkanterbentuknya void/pit lake akibat lubang bekas pit yang terisi oleh air (permukaan danairtanah).

Pada perencanaan penambangan,pit tambang mempunyai elevasi terendah mencapai -70 mdpl. Selain itu, terdapat kenaikan elevasi pada daerah disposal dengan kenaikan 20 m.Penurunan elevasi dari pit menyebabkan terpotongnya lapisan pembawa air potensial(akuifer). Kondisi ini makin terlihat apabila elevasi bottom layer dari void/pit lake menembuslapisan akuifer yang menyebabkan masuknya aliran airtanah ke dalam pit. Semakin dalam pit,


8

maka beresiko masuknya airtanah yang berkonsekuensi tidak tertambangnya batubarapotensial karena tenggelam atau membentuk void/pit lake.

Selain itu, untuk mengantisipasi berlimpahnya air permukaan pada kawasan penambangan,maka dibuat saluran terbuka. Saluran terbuka berfungsi untuk memindahkan air permukaanberlebih yang masuk dalam pit tambang. Saluran ini sangat berpengaruh pada elevasi headyang menentukan pola arah aliran airtanah kawasan tambang.

PemodelanAirtanah Dampak penambangan pit Terbuka

Pemodelan airtanah dampak penambangan dipengaruhi oleh perubahan tataguna lahan padakawasan penambangan, dan nilai imbuhan rencana. Tataguna lahan yang berubah terutamapada terbentuknya pit, saluran terbuka, dan disposal. Imbuhan airtanah rencana ditentukanoleh kondisi curah hujan rencana, limpasan air permukaan rencana, dan evapotranspirasirencana. Data-data tersebut menjadi data masukan utama dalam pemodelan.

Data perubahan tataguna lahan dipengaruhi perubahan morfologi dan lapisan litologi yangterkupas akibat penambangan pit terbuka, terutama pada sub-DAS Tunau-Jeluk (daerah targetpenelitian). Luas total kawasan penambangan yang mempengaruhi tata guna lahan padaDaerah Tangkapan Hujan sub-DAS Tunau sebesar 55 persen (10,33 km2) dan DaerahTangkapan Hujan sub-DAS Jeluk 37 persen (3,79 km2). Penentuan luas kawasanpenambangan ini dipengaruhi oleh desain rancangan penambangan. Di sisi lain, daerahreklamasi hanya mempunyai total luas satu persen dari total luas Daerah Tangkapan Hujandari dua sub-DAS. Daerah reklamasi merupakan daerah bekas pit yang telah ditimbun kembalisehingga dapat dimanfaatkan untuk penghijauan. Kawasan penambangan yang mempengaruhiperubahan tataguna lahan pada sub-DAS Tunau-Jeluk dapat terlihat pada Gambar 7.

Hasil dari pemodelan dapat diketahui, bahwa arah aliran airtanah mengalami pembelokan,terutama pada daerah pit tambang dan saluran terbuka. Pada daerah disposal, pola aliranairtanah tidak mengalami pembelokan yang disebabkan tidak terjadi penurunan topografi,namun terjadi kenaikanan topografi. Perubahan pola aliran ini dapat dilihat dari penurunanelevasi head yang terdapat di 16 lokasi sumur observasi dengan kisaran 4-51m (Tabel 4). Polaaliran airtanah yang terdiri dari ekuipotensial head dan arah aliran dampak penambanganbatubara pit terbuka dapat dilihat pada Gambar 8

Kesimpulan

Pemodelan airtanah alami darah Muara Lawa secara umum mempunyai pola aliran dari timurmenuju ke barat, yaitu Sungai Perak. Pola ini mengikuti arah lapisan litologi yang disebabkanstruktur Sinklin Lampanan yang terbentang dari timur laut menuju ke barat daya. Pola aliranairtanah berlawanan arah terhadap aliran air permukaan yang mendasarkan padaDaerah AliranSungai Lawa dengan arah aliran ke ke Sungai Mahakam (bagian utara lokasi penelitian).

Terjadiperubahan hidrogeologi akibat aktivitas penambangaan batubara pit terbukayangmenyebabkanperubahan morfologi, geologi dan hidrogeologi di daerah model penelitian.Perubahan ini mempengaruhi model aliran airtanah yaitu, perubahan arah aliran airtanahdaerah target penelitian yang dominan mengarah pit akibat penambangan yang mencapailapisan akuifer bagian tengah dengan dominasi batupasir dari Formasi Pulau Balang.Perubahan ini diikuti dengan penurunanheadperhitungan (pemodelan) dari headobservasi,yang diukur dari 16 sumur observasi.


9

Ucapan Terima Kasih

Penulis menyampaikan terimakasih kepada Managemen PT. Trubaindo Coal Mining tbk(PT.TCM) dengan segenap staf dan karyawan daerah operasi penambangan di Kutai Barat, yangtelah memberikan bantuan teknis, supervisi, dan nonteknis untuk operasional penelitianlapangan, sehingga penelitian ini selesai sesuai dengan target rencana yang diharapkan. Selainitu, penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Dr. Doni Prakasa Eka Putra dan Dr. WahyuWilopo, atasizin yang diberikan untuk menggunakan perangkat lunak Visual Modflow sebagaialat untuk pemodelan airtanah yang terlisensi dari Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta.

Daftar Pustaka

Asdak, C., 1995, Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, Gadjah Mada UniversityPress, Yogyakarta, hlm. 154 – 210.

Irawan, D.E., Puradimaja, D.J., 2013, Lembar Kerja Hidrogeologi Umum, Kelompok KeahlianGeologi Terapan Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung

Lerner, D.N., 1990, Groundwater recharge in Urban Areas, Hydrological Processes andWater Management in Urban Area, Proceedings of the Duisberg Symposium, April 1990,IAHS Publ., No. 198.

Hammer, M.J. and Mac-Kichen, K.A., 1981, Hydrology and Quality of Water Resources, JohnWiley & Sons, Ltd., New York, p. 41, 140, 214

Healy, R., W. and Cook Peter, G., 2002, Using Groundwater Levels to Estimate Recharge,Hydrogeology Journal, Vol. 10, No. 1, p. 91 – 107.

Kamiana, I., 2010, Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air, Graha Ilmu, Yogyakarta,hlm. 28-30, 203

Mandel, S., Shiftan, Z.L., 1981, Groundwater Resources: Investigation and Development,Academic Press. Inc, USA

Notodarmojo, S., 2005, Pencemaran Tanah dan Airtanah, Penerbit ITB, Bandung.Puradimaja, D.J., 1993, Penyusunan Tipologi Paket Penelitian Sumber Daya Air, LAPI ITB-

Departmen Transmigrasi, BandungSeiler, K.P., Gat, J.R., 2007, Groundwater Recharge from Run-Off, Infiltration and

Percolation, Springer, The Netherland, p. 75Supriatna, S., Sukardi, Rustandi, 1995, Peta Geologi Bersistem, Lembar Samarinda,

Kalimantan sekala 1:250.000, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Bandung.Van Bemmelen, R.W., 1949, The Geology of Indonesia, Government Printing Office, the

Hague, Netherland, p. 328 – 360.


10

Tabel 1. Imbuhan airtanah sub-DAS Tunau-Jeluk

ParameterTataguna lahan

UnitHutanprimer

Hutansekunder

Rawa kering/bekasrawa

Total

Total persen daerah tangkapanhujan

67,5 28 4,5 100 %

Curah hujan (precipitasi, P) 980,07 362,98 64,63 1407,68 mm

Evapotranspirasi nyata (ETr) 814,71 313,29 53,92 1181,92 mm

Aliran air permukan (Run off,Ro)

20,28 7,0 1,33 28,61

mm

Imbuhan airtanah (R) 290,17 85,36 18,79 394,32 mm

Luas (Q) × 106

44,36 16,86 2,91 64,13 m2

Imbuhan airtanah(GwR) × 106 7,73 0,692 1,575 9,997 m3 thn-1

Sumber: hasil perhitungan

Tabel 2. Data masukan pemodelan airtanah kondisi alami

Data Unit Kuantitas Lokasi

Konduktivitas hidrolika- K m dtk-11,67 × 10-4 Akuifer atas (K1)

4,94 × 10-7 Akuitar atas (K2)1,09 × 10-4 Akuifer tengah (K3)

6,71 × 10-8 Akuitar tengah (K4)

1,19 × 10-4 Akuifer bawah (K5)

4,96 × 10-8 Akuitar bawah (K6)

2,02 × 10-9 Akuiklud bawah (K7)

Kondisi batas

- Head m 180-97 Batas airtanah- Sungai m 50-63 S. Lawa, S. Perak

50-65 S. Jeluk, S. Tunau

- Stream m 55-65 Rawa,- Recharge mm thn-1 394,32Sumber: hasil perhitungan


11

Tabel 3. Nilai head observasi dan perhitungan (pemodelan) kondisi alami

NOSumur observasi (bekas

bor)Kedalaman

Piezometrik (m)Head-observasi Head- perhitungan

1 DD_509A 8,5 125,6 126,82 OW-6 45,2 134,8 133,33 DD_510G 23,1 123 1254 DD_022C 65,5 118,6 121,35 DD_20C 43,1 127 126,86 DD_050A_SS 24,5 125,2 120,97 DD_13G_ST 50 128,1 126,88 DD_551A_CSSI 34,5 134,6 1349 DD_504G_CS 10,5 125 129

10 OW-1 65 126,5 127,211 OW-2 39,1 131 12812 OW-4 41,35 126,7 126,413 OW-9 45,25 120,4 122,614 OW-10 35,15 123,4 124,715 OW-13 15,2 126,7 126,716 OPW-3 75,45 116,8 115,717 OPW-4 (G1) 36,1 140,3 13618 OW-8 (G3) 55,15 127,8 126,619 DD_13A 28,65 115,7 118,520 DD_536G (G2) 42 120,5 124


Tabel 4. Nilai head observasi dan perhitungan dampak penambangan

NOSumur observasi (bekas

bor)Kedalaman

Piezometrik (m)Head-observasi Head- perhitungan

1 DD_509A 8,5 125,6 117,42 DD_510G 23,1 123 115,93 DD_022C 65,5 118,6 1094 DD_20C 43,1 127 117,75 DD_050A_SS 24,5 125,2 108,46 DD_551A_CSSI 34,5 134,6 1007 OW-1 65 126,5 118,58 OW-2 39,1 131 118,79 OW-4 41,35 126,7 111

10 OW-9 45,25 120,4 185,2411 OW-13 15,2 126,7 116,212 OPW-3 75,45 116,8 107,513 OPW-4 (G1) 36,1 140,3 11114 OW-8 (G3) 55,15 127,8 86,315 DD_13A 28,65 115,7 81,416 DD_536G (G2) 42 120,5 114,2



12

Gambar 1. Peta geologi daerah penelitian

Gambar 2. Peta Daerah Aliran Sungai daerah penelitian


13

Gambar 3. Peta daerah imbuhan airtanah

Gambar 4. Peta batas hidrogeologis daerah penelitian


14

Gambar 5. Peta pemodelan airtanah (obserasi) kondisi alami

Gambar 6. Peta pemodelan airtanah hasil kalibrasi kondisi alami

! !

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

90

120

60

150

3090

60

60

120

150

60

60

90

120

OW-8

OW-9

OW-2

OW-1

OW-4

OW-6

OPW-4OPW-1

OW-13

OW-10

DD_13G

DD_13GDD_50A

DD_022CDD_551A

DD_504G

DD_509A

DD_510GDD_536G

115°45'0"E

115°45'0"E

115°42'30"E

115°42'30"E

115°40'0"E

115°40'0"E

115°37'30"E

115°37'30"E

0°4

2'3

0"S

0°4

2'3

0"S

0°4

5'0

"S

0°4

5'0

"S

0°4

7'3

0"S

0°4

7'3

0"S

PETA PEMODELAN AIRTANAHKONDISI ALAMI

DAERAH PENELITIAN

E0 2.5 51.25

Kilometer

K e t e r a n g a n :

Batas daerah target penelitian

Arah aliran airtanah

Ekuipotensial head lapisan ke-3

Jaringan sungai

Inactive cells

Muka piezometrik! Titik sumur pengamatan

Kutai Barat

Murung Raya

Pasir

Barito Utara

Kapuas

Kutai Kartanegara

Gunung Mas

TabalongBarito Selatan

Bontang

Barito TimurPalangka Raya

Penajam Paser Utara

Pulang Pisau

Kutai Timur

Samarinda

Balikpapan

Kapuas Hulu

Katingan

117°0'0"E

117°0'0"E

116°0'0"E

116°0'0"E

115°0'0"E

115°0'0"E

114°0'0"E

114°0'0"E

0°0

'0"

0°0

'0"

1°0

'0"S

1°0

'0"S

Sumber Data :1. Peta Rupa Bumi Indonesia, skala 1 : 50.000,

Bakosurtanal2. Departemen Enviro PT. TCM, 20133. Peta Topografi PT. TCM, 20134. Modflow, dibawah lisensi T. UGM

Peta Situasi

Disusun oleh :Shalaho Dina Devy

Jurusan Teknik GeologiUniversitas Gadjah Mada

Yogyakarta2 0 1 4

KecamatanKabupatenPropinsi

: Muara Lawa: Kutai Barat: Kalimantan Timur

Lokasi Penelitian

Selat Makasar

Luas : 5.799 Ha

!

!

!

!

!

!

0

50

200

100

150

-50

3 X Eksagerasi Vertikal

A A'

5 060

70

80

90

110

10

0

40

120

13

0

14

0

3 0 140

40

60

13

0

140

A A'

200

S. P

erak

S. T

una

u

S. Law

a

150

90

60

30

120

150

150 150

30

150

30

150

150

150150

1503 0

120

150

30

120

150

150

150

150

30

150

115°45'0"E

115°45'0"E

115°42'30"E

115°42'30"E

115°40'0"E

115°40'0"E

115°37'30"E

115°37'30"E

0°4

2'3

0"S

0°4

2'3

0"S

0°4

5'0

"S

0°4

5'0

"S

0°4

7'3

0"S

0°4

7'3

0"S

PETA PEMODELAN AIRTANAHKONDISI ALAMI (KALIBRASI)

DAERAH PENELITIAN

E0 2.5 51.25

Kilometer




Ekuipotensial head (kalibrasi)


Jaringan sungai

Muka piezometrik

Inactive cells

Kutai Barat

Murung Raya

Pasir

Barito Utara

Kapuas

Kutai Kartanegara

Gunung Mas


Bontang


Penajam Paser Utara

Pulang Pisau

Kutai Timur

Samarinda

Balikpapan

Kapuas Hulu

Katingan

117°0'0"E

117°0'0"E

116°0'0"E

116°0'0"E

115°0'0"E

115°0'0"E

114°0'0"E

114°0'0"E

0°0

'0"

0°0

'0"

1°0

'0"S

1°0

'0"S



Peta Situasi



Yogyakarta2 0 1 4



Lokasi Penelitian

Selat Makasar

Luas : 5.799 Ha

!

!

!

!

!

!

0

50

200

100

150

-50


A A'

13

0

90

140150

110

10

0 120

16017 0

80

110

14

0

150

13

0

A A'

120

S. P

erak

S. T

unau

S. Law

a

120


15

Gambar 7. Peta tataguna lahan dampak penambangan sub-DAS Tunau-Jeluk

Gambar 8. Peta pemodelan airtanah dampak penambangan

210

180 240

150

120

240

180

210240

240

150150

240

150

180

240

240

240

21

0

1 8 0

150

15

0

12

0

150

240240

21

0

240

24

0

115°45'0"E

115°45'0"E

115°42'30"E

115°42'30"E

115°40'0"E

115°40'0"E

115°37'30"E

115°37'30"E

0°4

2'3

0"S

0°4

2'3

0"S

0°4

5'0

"S

0°4

5'0

"S

0°4

7'3

0"S

0°4

7'3

0"S

PETA PEMODELAN AIRTANAHPENAMBANGAN AKTIFDAERAH PENELITIAN

E0 2.5 51.25

Kilometer





Jaringan sungai

Inactive cells

Pit Tambang

Disposal Area (DA)

Topsoil Area (TA)

Kolam Pengendap (SP)

Saluran terbuka

Kutai Barat

Murung Raya

Pasir

Barito Utara

Kapuas

Kutai Kartanegara

Gunung Mas


Bontang


Penajam Paser Utara

Pulang Pisau

Kutai Timur

Samarinda

Balikpapan

Kapuas Hulu

Katingan

117°0'0"E

117°0'0"E

116°0'0"E

116°0'0"E

115°0'0"E

115°0'0"E

114°0'0"E

114°0'0"E

0°0

'0"

0°0

'0"

1°0

'0"S

1°0

'0"S



Peta Situasi



Yogyakarta2 0 1 4



Lokasi Penelitian

Selat Makasar

Luas : 5.799 Ha

!

!

!

!

!

!

0

50

200

100

150

-50


A A'

15 0

160

170

190

18

0 200 2

10

1 4 0

220

23

0

24

0

1

30 250

180

19

0

140

160

19

0

2 0 0 16

0

17

0

150130

140

130

A A'

200

S. P

erak

S. T

unau

S. Lawa

PEMODELAN AIRTANAH DAERAH PENAMBANGAN BATUBARA … P1O-01.pdf · 2015. 9. 2. · Deskripsi ringkas...

Documents

Transcript of PEMODELAN AIRTANAH DAERAH PENAMBANGAN BATUBARA … P1O-01.pdf · 2015. 9. 2. · Deskripsi ringkas...