Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian · 2012-10-29 · terhadap hasil siklus hidrologi, dimana dengan tipe tanah yang kohesif atau non-kohesif akan menghasilkan siklus hidrologi yang

Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian

Program Studi Meteorologi

© 2012 Program Studi Meteorologi Institut Teknologi Bandung

PENERBITAN ONLINE AWAL

Paper ini adalah PDF yang diserahkan oleh penulis kepada Program Studi Meteologi sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana. Karena paper ini langsung diunggah setelah diterima, paper ini belum melalui proses peninjauan, penyalinan penyuntingan, penyusunan, atau pengolahan oleh Tim Publikasi Program Studi Meteorologi. Paper versi pendahuluan ini dapat diunduh, didistribusikan, dan dikutip setelah mendapatkan izin dari Tim Publikasi Program Studi Meteorologi, tetapi mohon diperhatikan bahwa akan ada tampilan yang berbeda dan kemungkinan beberapa isi yang berbeda antara versi ini dan versi publikasi akhir.

1

Analisis hidrometeorologi Pada Daerah Panas Bumi (Studi Kasus Daerah Aliran Sungai Kamojang, Garut)

MARIZ RAFA

Program Studi Meteorologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung

ABSTRAK

Air merupakan komponen yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Disamping untuk pemenuhan

kebutuhan sehari-hari seperti pertanian, perkebunan, hingga pariwisata, air juga mempunyai kontribusi

yang besar dalam industri panas bumi. Air merupakan komponen yang penting dalam pemberdayaan

energi panas bumi. Karena tanpa air tidak akan ada uap yang dapat dimanfaatkan sebagai energi. Semakin

lama, kualitas uap yang dihasilkan pasti mengalami penurunan. Oleh karena itu air sangat diperlukan

untuk keberjalanan industri pembangkit listrik tenaga panas bumi.

Perhitungan water balance metoda F.J. Mock dihitung berdasarkan data curah hujan dan limited

evapotranspirasi. Rincian air yang masuk (inflow) dan yang keluar (outflow) ke dan dari siklus hidrologi

tersebut untuk satu wilayah selama perioda tertentu dinyatakan dalam kesetimbangan air (water balance).

Jumlah volume air yang bisa dimanfaatkan merupakan total run-off (TRO) yang terjadi berdasarkan

jumlah curah hujan yang turun.

Nilai volume air di wilayah kajian didapat dari nilai total run off dalam satuan liter. Didapat nilai tertinggi

ada di bulan Maret sebesar 4.413.397.947,10 liter, dan nilai terendah ada di bulan Juli sebesar

69.943.375,94 liter. Diperlukan usaha-usaha lebih untuk memenuhi kebutuhan air di wilayah kamojang

pada musim kering untuk kedepannya, seperti pembuatan waduk penampungan sementara dan pembuatan

reservoir airkasus lainnya dalam menggambarkan fenomena monsun break yang terjadi secara tepat pada

periode kajian.

Kata kunci: precipitation, water balance, total run-off, water volume

1. Pendahuluan

Dalam siklus hidrologi air terdapat di darat, laut

maupun udara. Berdasrakan presentasenya air paling

banyak terdapat di laut (97,5%) dan yang terkecil

terdapat di udara (0,001%). Air menguap ke udara dari

permukaan bumi, berubah menjadi awan dan sesudah

melalui beberapa proses kemudian jatuh sebagai hujan

atau salju ke permukaan laut atau daratan. Sebelum

jatuh ke permukaan bumi sebagian langsung menguap

ke udara dan sebagian tertampung ke permukaan

bumi.

Panas bumi merupakan sumber daya energi baru

terbarukan yang ramah lingkungan (clean energy)

dibandingkan dengan sumber energi fosil. Dalam

proses eksplorasi dan eksploitainya tidak

membutuhkan lahan permukaan yang terlalu besar.

Energi panas bumi bersifat tidak dapat diekspor, maka

sangat cocok untuk untuk memenuhi kebutuhan energi

di dalam negeri.

Sampai tahun 2004, sebanyak 252 area panas bumi

telah di identifikasi melalui inventarisasi dan

eksplorasi. Sebagian besar dari jumlah area tersebut

terletak di lingkungan vulkanik, sisanya berada di

lingkungan batuan sedimen dan metamorf. Dari

jumlah lokasi tersebut mempunyai total potensi

sumber daya dan cadangan panas bumi sebesar sekitar

27.357 MWe. Dari total potensi tersebut hanya 3%

(807 MWe) yang telah dimanfaatkan sebagai energi

listrik dan menyumbangkan sekitar 2% dalam

pemakaian energi listrik nasional.

Air merupakan komponen yang penting dalam

pemberdayaan energi panas bumi. Karena tanpa air

tidak akan ada uap yang dapat dimanfaatkan sebagai

energi. Ketersediaan air tanah pada suatu wilayah

dapat di peroleh dari penyerapan air hujan dan air

permukaan. Namun karena jenis permukaan lahan

yang mempunyai daya serap air yang berbeda dan

pengembangan suatu wilayah sering meniadakan

ketersediaan air sebagai salah satu faktor pembatas

tetapi lebih kepada tersedianya peluang ekonomi.

Maka ada kemungkinan jumlah ketersediaan air tidak

sesuai dengan kebutuhan ideal untuk suatu sumber

daya panas bumi.

Saat ini Indonesia sedang mengalami krisis energi,

khususnya minyak. Oleh karena itu, beberapa langkah

strategi harus dilakukan guna mengatasi permasalahan

tersebut. Geotermal, sumber energi di Indonesia yang

memilki potensi 40 % potensi dunia menjadi suatu

alternatif saat ini (Widjajono Prawidagdo). Di dalam

2

geothermal, pemanfaatan dan pengelolaan air sangat

diperlukan karena dengan adanya pengolahan air

tersebut, pembangkit listrik geothermal dapat berjalan

dengan baik. Perlu diketahui pula, air tanah yang

terdapat di dalam reservoir dan dipanaskan oleh

magma, berasal dari air hujan yang mengalami

infiltrasi ke dalm tanah. Oleh karena itu, fenomena

curah hujan dalam keterkaitannya dalam geothermal

merupakan salah satu hal yang menarik untuk diteliti

oleh seorang meteorologist.

Dengan dikonversinya air menjadi uap, sebuah turbin

pembangkit dapat berjalan. Perlu diketahui,

ketersediaan air tidak selamanya selalu menjadi

cadangan yang banyak bagi pemanfaatan geothermal.

Bergantinya dari musim hujan ke musim kemarau atau

sebaliknya menjadi suatu faktor yang sangat

menentukan ketersediaan air di dalam tanah.

Oleh karena itu, langkah-langkah yang signifikan

perlu dilakukan untuk menjaga ketersediaan air tanah

untuk pemanfaatan sumber listrik geothermal.

Pemecahan masalah ini bisa dilakukan dengan

manajemen pengisian kelebihan air pada bulan basah

untuk disimpan pada bulan kering dan pemanfaatan

curah hujan maksimum pada kawasan-kawasan

terbangun dengan suatu teknologi konservasi air tanah

buatan (artificial recharge).

2. Data dan Metode

Data utama yang digunakan dalam penelitian tugas

akhir ini berasal dari :

a). Data Primer observasi stasiun meteorologi

Data stasiun meteorologi di sekitar wilayah kajian

digunakan sebagai data utama, berhubung

ketersediaan data yang terbatas sehingga dipakai data

curah hujan harian saja, yang diolah menjadi data

curah hujan bulanan dan menentukan jumlah hari

hujan.

b). Data Sekunder NCEP

Karena kurangnya data observasi yang tersedia maka

untuk melengkapinya digunakan data NCEP. Data ini

merupakan data analisis kondisi atmosfer yang

diperoleh dengan menggabungkan data observasi dan

model. Data-data yang digunakan adalah data

temperatur, kelembaban, dan kecepatan angin pada

ketinggian 10 meter. Data NCEP yang didapat tidak

dilakukan interpolasi melainkan hanya data terdekat

dari titik kajian, karena pengaruh ketiga parameter

dalam kajian ini sangatlah kecil.

c). Data DEM

Dalam studi kali ini data elevasi digital yang

digunakan berasal dari NASA SRTM yang

mempunyai resolusi 90 meter yaitu kontur yang

menghasilkan 90 x 90m pixel.

Gambar 2.1. Data DEM wilayah kajian

Gambar 2.2. Peta wilayah PLTP Kamojang

d). Data tata guna lahan

Data tata guna lahan digunakan untuk melihat kondisi

jenis tanaman yang menjadi dominan di wilayah

kajian untuk menentukan koefisien kekasaran.

Gambar 2.3. Tata guna lahan wilayah kajian

e). Data jenis tanah

Data tata guna lahan pada wilayah kajian digunakan

untuk keperluan koefisien porositas pada perhitungan

neraca air menggunakan metoda F.J Mock . Hal ini

penting dikarenakan tanah mempunyai pengaruh

terhadap hasil siklus hidrologi, dimana dengan tipe

tanah yang kohesif atau non-kohesif akan

menghasilkan siklus hidrologi yang jauh berbeda.

3

Gambar 2.4 Jenis tanah wilayah kajian

f). Data kebutuhan air

Data kebutuhan air di wilayah kajian digunakan untuk

melihat seberapa besar kebutuhan air yang di

guanakan untuk injeksi reservoar dan kebutuhan

sehari-hari penduduk sekitar.

Injeksi air diperlukan untuk meningkatkan kualitas

produksi sumur panas bumi. Air ini berasal dari uap

air yang didinginkan dan sebagian lagi dari air tanah.

Gambar 2.5 Diagram aliran air PLTP Kamojang

Kebutuhan Injeksi = 50% x Volume Air Injeksi

Perhitungan ini dilakukan untuk menghitung berapa

jumlah konsumsi air perorangan selama sebulan pada

wilayah kajian. Jumlah penduduk wilayah kajian

adalah 90 jiwa. Dalam perhitungan kebutuhan air

penduduk di perlukan asumsi. Asumsi yang digunakan

adalah 150 lt/jiwa/hari (Sumber: Neraca Sumber Air

Nasional, Kerjasama Badan Koordinasi Survey dan

Pemetaan Nasional dengan Dit.Bina Program

Pengairan Dep. P.U.).

Maka didapat rumuas perhitungan:

Kebutuhan = 900 jiwa x 150 lt/hari x jumlah hari

Dalam pengerjaan tugas akhir ini dimulai dengan

mengumpulkan data meteorologi 2001-2010 di sekitar

wilayah kajian (Kamojang, Garut). Didapat data

observasi di sekitar wilayah kajian yaitu stasiun Leles,

Bungbulang, Wanaraja, dan Taragong. Karena

keterbatasan data, hanya data curah hujan harian yang

tersedia maka untuk menutupi kekosongan data

digunakan data NCEP sebagai data sekunder.

Data DEM digunakan untuk menentukan besar

wilayah kajian. Dengan memasukan koordinat stasiun

meteorologi bisa didapatkan bentuk polygon thiessen

untuk menentukan besar curah hujan wilayah yang

akan dipakai dalam neraca air.

Data tata guna lahan di perlukan untuk menentukan

koefisien kekasaran wilayah kajian. Data jenis tanah

digunakan untuk menentukan koefisien porositas

wilayah kajian. Koefisien-koefisien tersebut

digunakan pada perhitungan neraca air F.J. Mock.

Data-data yang didapat digunakan untuk pembuatan

neraca air F.J. Mock. Hasil yang didapat diguanakan

untuk membuat analisis hidrometeorologi pada

wilayah kajian dan mencari besar potensi air yang ada

untuk memenuhi kebutuhan air masyarakat wilayah

kajian. Secara garis besar skema pengerjaan tugas

akhir ini dapat diilustrasikan dengan gambar 2.6.

Gambar 2.6. Diagram Alir Penulisan Tugas akhir

3. Hasil dan Pembahasan

3.1. Analisa curah hujan

Curah hujan yang diperlukan untuk penentuan suatu

rancangan pemanfaatan air dan rencana pengendalian

banjir adalah curah hujan rata-rata diseluruh daerah

yang bersangkutan (Sosrodarsono & Takeda, 2003).

Data yang didapat terdapat di beberapa titik yang

tersebar di kabupaten Garut.

Metode yang digunakan adalah metode polygon

thiessen, metode ini saya gunakan karena curah hujan

yang didapat memiliki variasi yang sangat beragam.

4

Gambar 3.1. polygon thiessen wilayah kajian

Dari hasil plot polygon tersebut dapat dilihat bahwa

wilayah kajian sangat kecil yaitu 24.477Km2. Karena

luas wilayah yang sangat kecil sehingga untuk

mencari besar curah hujan wilayah hanya

membutuhkan 1 titik pengamatan, yaitu stasiun leles

dengan jarak dari wilayah kajian kurang lebih 8 Km.

Gambar 3.2. Grafik curah hujan bulanan stasiun

Leles tahun 2001-2010

Curah hujan pada daerah kajian ini memiliki rata-rata

curah hujan bulanan tergolong jenis campuran, yaitu

tipe monsun dan tipe ekuatorial. Grafik membentuk

huruf U serta terdapat dua puncak pada bulan Maret

dan Desember. Curah hujan maksimum terdapat pada

bulan Maret sebesar 357,8 mm/bulan. Dalam setahun

terdapat enam bulan basah berturut-turut dan tiga

bulan kering berurut-turut, kemudian dikelompokan

dalam Zona Musim (ZOM), tipe curah hujan yang

bersifat unimodial yaitu satu puncak musim hujan,DJF

musim hujan, dan JJA musim kemarau (Bayong,

1999).

Lokasi stasiun Leles jauh dari permukaan laut utara

dan selatan menyebabkan pengaruh sea breeze (angin

laut) di lokasi ini sangat lemah, hal ini terlihat pada

distribusi curah hujan pada bulan Juni, Juli, dan

Agustus curah hujan berada di bawah 50 mm/bulan.

Gambar 3.3. Grafik curah hujan tahunan stasiun

Leles tahun 2001-2010

Jika dilihat dari gambar 4.3. grafik curah hujan rata-

rata tahunan 2001-2010, angka tertinggi ada pada

tahun 2001 dan 2010 yang mencapai 302,4 mm/bulan.

Dan angka terendah ada pada tahun berikutnya sebesar

133,7 mm/bulan. Setiap tahun curah hujan pada

wilayah ini cenderung meningkat hal ini menunjukan

kecenderungan terjadinya perubahan iklim, bahkan

pada tahun 2010 curah hujannya sebesar 277,3

mm/bulan.

3.2. Evapotranspirasi

Evapotranspirasi adalah kombinasi proses kehilangan

air dari suatu lahan bertanaman melalui evaporasi dan

transpirasi. Evapotranspirasi merupakan dasar dalam

menentukan kebutuhan air dalam perencanaan

pemanfaatan air dan proses yang sangat penting dalam

proses hidrologi. Banyak cara untuk mencari nilai

evapotranspirasi potensial, namun dalam tugas akhir

ini metode yang digunakan adalah metode pennman.

Gambar 3.4. Grafik Limited Evapotranspirasi

bulanan tahun 2001-2010

Pada gambar 3.4. menunnjukan kurva grafik limited

evapotranspirasi. Nilai tertinggi terdapat di bulan

Februari, hal ini disebabkan karena pada bulan

tersebut intensitas hujan masih sangat tinggi, namun

pada bulan ini posisi matahari berada di garis ekuator

(ekuinoks) yang sedang bergerak ke arah utara

sehingga intensitas penyinaran mataharinya sudah

mulai besar. Limited evapotranspirasi terkecil terdapat

di bulan Mei, hal ini disebabkan faktor intensitas

hujan, penyinaran matahari, dan tutupan lahan yang

ada. Titik limited evapotranspirasi terendah juga

5

terdapat di bulan Agustus, karena pada bulan ini

intensitas hujan benar-benar rendah.

3.3. Analisa neraca air

Pada perhitungan neraca air bulanan wilayah kajian

terlihat bahwa kondisi selama rentang 10 tahun (2001-

2010). Terlihat jelas bahwa pengaruh neraca air ini

sangat dipengaruhi curah hujan. Nilai

evapotranspirasinya cenderung stabil sepanjang tahun,

namun besar nilai run off dan base flow sangat

dipengaruhi intensitas hujan. Ketika intensitas hujan

tinggi maka nilai run off dan base flow juga tinggi

begitu pula kebalikannya.

Dari gambar 3.5. terlihat bahwa nilai run off dan base

flow terendah terdapat di bulan oktober sedangkan

curah hujan pada bulan itu cenderung mengalami

peningkatan, hal ini di sebabkan nilai base flow pada

bulan oktober digunakan untuk memenuhi minimal

volume simpan pada bulan september, karena puncak

terendah nilai intensitas hujan berada di bulan agustus

dan september.

Gambar 3.5. Grafik Grafik neraca air bulanan tahun

2001-2010

3.4. Volume air wilayah kajian

Besar nilai volume air di wilayah kajian didapat dari

nilai total run off dikali besar wilayah kajian dan di

ubah menjadi satuan liter. Di dapat nilai tertinggi ada

di bulan Maret sebesar 4.413.397.947,10 liter, dan

nilai terendah pada bulan Juli sebesar 70.052.010,41

liter. Jumlah volume potensi air yang ada di wilayah

kajian sangan di pengaruhi oleh besarnya intensitas

curah hujan yang ada. Nilai volume yang besar ada

pada bulan-bulan basah, sedangkan nilai volume yang

kecil ada pada bulan-bulan kering.

Tabel 3.1. Tabel volume air bulanan tahun 2001-2010

Bulan Volume Air (liter)

Januari 2.178.609.330,61

Februari 4.074.325.815,13

Maret 4.413.397.947,10

April 2.768.415.057,15

Mei 1.277.215.697,40

Juni 350.971.003,12

Juli 69.943.375,94

Agustus 104.948.906,31

September 373.451.633,63

Oktober 111.422.491,09

November 1.750.868.891,27

Desember 1.772.588.976,83

Gambar 3.6. Grafik volume air tahun 2001-2010

6

Jika dilihat dari gambar 3.6. pola volume air

cenderung mengalami peningkatan namun

peningkatannya tidak mengalami lonjakan yang besar.

Pada bulan–bulan basah nilai volume air ini bisa

melebihi angka 10 milyar liter namun ketika bulan

kering bisa mencapai angka 0 liter.

Gambar 3.7. Grafik kebutuhan air tahun 2001-2010

Gambar 3.7. menunjukan besar kebutuhan air

perbulannya, dan polanya mengalami peningkatan.

Kebutuhan air terbesar berasal dari kebutuhan injeksi

reservoar geothermal. Uap panas yang dingin lalu

menjadi air di injeksi kembali kedalam reservoar,

namun perlu ada penambahan air injeksi yang berasal

dari air tanah. Besar volume air yang diambil dari air

tanah sebesar 50-40% dari total injeksi. Volume air

yang dibutuhkan juga sangat fluktuatif tergantung

penurunan produksi uap reservoar panas bumi yang

ada. Namun kebutuhan air ini pasti akan terus

meningkat karena semakin lama daya produksi

pertamina kamojang akan terus mningkat. Saat ini

produksi perharinya mencapai 200Mw, dan tahun

2013 daya produksi listriknya akan dinaikan 30Mw

perhari menjadi 230Mw per harinya.

Saat ini kebutuhan air untuk injeksi didapat dari

waduk penampungan sementara (WPS) Cikaro. Air

permukaan dan air yang berasal dari uap panas

dikumpulkan dalam sebuah waduk yang kemudian

akan di pompa kembali untuk melakukan injeksi.

Dari segi jumlah penduduk saat ini di wilayah kajian

masih tergolong sedikit penduduk asli dan yang

datang untuk bekerja di wilayah tersebut kurang lebih

900 orang. Diambil asumsi 1 orang membutuhkan

150lt/hari (Sumber: Neraca Sumber Air Nasional,

Kerjasama Badan Koordinasi Survey dan Pemetaan

Nasional dengan Dit.Bina Program Pengairan Dep.

P.U.). jadi untuk sebulan kebutuhan air penduduknya

mencapai 4.050.000lt/hari. Kebutuhan air penduduk

juga akan trus meningkat kedepannya karena di daerah

tersebut telah dibangun pembangkit listrik maka

kedepannya kemungkinan besar bisa menjadi salah

satu pusat industri.

Gambar 3.8 Grafik volume air dan kebutuhan air tahun 2001-2010

7

Dari Gambar 3.8. terlihat bahwa perbandingan jumlah

volume air yang tersedia pada wilayah kamojang

dengan data kebutuhan air di daerah kajian. Volume

air sangat dipengaruhi intensitas curah hujan di

wilayah tersebut. Ketika intensitas hujannya turun

volume tetap mengalami penurunan bahkan mencapai

angka nol sedangkan kebutuhan air tetap tinggi maka

diperlukan solusi untuk mengatasi hal tersebut.

Dilihat dari pola jumlah volume air dan jumlah

kebutuhan air yang ada masih cukup jauh jaraknya.

Sehingga untuk beberapa tahun kedepan setidaknya

untuk 10 tahun sampai 2020 WPS Cikaro masih bisa

memenuhi kebutuhan air untuk produksi listrik yang

ada jika tidak ada peningkatan daya produksi listrik

yang besar. Namun untuk kedepannya kebutuhan

listrik pasti akan meningkat maka perlu dibuat waduk-

waduk dan reservoar-reservoar baru untuk menutupi

kebutuhan air khususnya air injeksi di saat musim

kemarau.

3.5. Usaha pengendalian volume air

3.5.1. Waduk penampungan Sementara

Waduk penampungan sementara di buat untuk

menampung air hujan dan air limpasan khususnya

pada bulan basah untuk memenuhi kebutuhan air pada

buan kering. Waduk ini berkonstruksi khusus yang di

buat di daerah perbukitan dengan kemiringan lereng

kurang dari 30%.

3.5.2. Reservoir air

Reservoir air dibuat untuk keperluan menyimpan air di

dalam tanah. Meskipun secara alamiah air di simpan

dalam tanah dengan metode vegetatif, namun kita juga

bisa membuat metode penyimpanan air non-vegetatif

dengan membuat bangunan di bawah tanah dengan

memperhatikan wilayah kajian, karakter geologi dan

intensitas hujan.

4. Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai

berikut :

1. Curah hujan daerah kajian bertipe monsun,

namun terkena dampak ekuatorial. Kurva

membentuk huruf U dan memiliki dua

puncak pada bulan Maret dan November.

2. Evapotranspirasi tertinggi terdapat di bulan

Februari hal ini di sebabkan karena pada

bulan tersebut intensitas hujan masih sangat

tinggi, namun pada bulan ini mulai terjadi

peralihan ke musim kering sehingga

intensitas mataharinya sudah mulai besar.

3. Besar nilai volume air di wilayah kajian

didapat dari nilai total run off dalam satuan

liter. Didapat nilai tertinggi ada di bulan

Maret sebesar 4.413.397.947,10 liter, dan

nilai terendah ada di bulan Juli sebesar

69.943.375,94 liter.

4. Untuk beberapa tahun kedepan waduk

penampungan sementara (WPS) Cikaro

masih bisa memenuhi kebutuhan air injeksi

reservoar kamojang.

5. Diperlukan usaha-usaha lebih untuk

memenuhi kebutuhan air di wilayah

kamojang pada musim kering untuk

kedepannya, seperti pembuatan waduk

penampungan sementara dan pembuatan

reservoir air.

.

REFERENSI

Todd, D.K., 1980. Ground Water Hidrology. John Willey &

Sons, New York.

Mock F.J, 1973. Land Capability Apraisal Indonesia, FAO,

Bogor.

Lubis, A., 1995. Pola Infiltrasi Air Hujan Serta Implikasinya

Terhadap Konservasi Lahan. Proceeding Simposium

Nasional PSDA ITB, Bandung.

Rachmat, A., 1995. Studi Water Balance Dengan

Menggunakan Metode F.J. Mock Untuk Prediksi

Penambahan Air Tanah (Studi Kasus Daerah

Ciledug).

Nurhuda, S.A. 2007. Analisis Hidrometeorologi Untuk

Perencanaan Artificial Recharge di Lapangan Panas

Bumi Darajat Garut.

Kadarsah.(2011,April26).http://meteorama.forumotion.com/t

58-banyudataiklimhidrologidemsistem-lahan-land-

systemgeologi

Lubis, A. (1999). Metode Analisa Dalam Hidrometeorologi.

Bandung: ITB.

Tjasyono, B. (1999). Klimatologi Umum. Bandung: ITB.