6 0 2 MB
04/06/2020
KULIAH UMUM NERACA AIR DI LAHAN GAMBUT
L. Budi Triadi * ❖ Peneliti Ahli Utama Puslitbang SDA ❖ Profesional Utama Sumber Daya Air – HATHI, PII, LPJK ❖ Ketua Sub Kelompok Ahli Bidang Hidrologi & Tata Air BRG - RI ❖ Tim Asistensi Pengelolaan Perkebunan DitJen Perkebunan, Kementan ❖ Nara Sumber Badan Nasional Penanggulangan Bencana
JUNI 2020 DEPUTI BIDANG EDUKASI, SOSIALISASI, PARTISIPASI DAN KEMITRAAN BRG
SEIMBANG KAH ? 2
APA ITU NERACA ??? L. Budi Triadi
6/4/2020
1
04/06/2020
3
6/4/2020
WATERPAS
KESEIMBANGAN AIR L. Budi Triadi
WETLAND ISSUES IN INDONESIA values and benefits, threats and measures to protect and restore them
Components: Estuaries, Coral reefs, Seagrass beds, Ponds, fresh/ brackish water and peat swamps, beach forests, Mangroves, Lagoons, Bays The “Coastal Zone”stored & sequestered C but it also sources of C
Mountain Removal of upland forests threatened downstream livelihood & fishery
Inter-tidal
Upland
Mangrove
Lowland Shrimp ponds
River
lagoon Rice fields
6/4/2020
L. Budi Triadi
presure
Near Shore
Off Shore
Sea grass
Peatland, freshwater swamps
Estuary
Coral Reefs Salt pans
mudflat
4
Tsunami & Climate change : More pressure activities towards inland
2
04/06/2020
Ekosistem lahan gambut merupakan hasil interaksi 3 komponen yang saling berkaitan yaitu tumbuhan, air dan gambut. Ketika salah satu dari komponen ini mengalami perubahan, komponen lainnya juga akan berubah. Belum tentu sekaligus, tetapi dalam jangka panjang pasti terjadi (Schumann & Joosten, 2008)
6/4/2020
Triadi, L. Budi, 2020
L. Budi Triadi
5
PRINSIP PENGELOLAAN RAWA BERKELANJUTAN
RAWA EKOSISTEM TERGENANG GAMBUT/NON-GAMBUT
PENGEMBANGAN
OVERDRAIN
DRAINASE
GAMBUT MENJADI TEREKSPOS
TATA AIR Pengelolaan rawa, wajib memperhatikan pengaturan muka air dan sirkulasi air
EMISI GAS RUMAH KACA, RENTAN TERBAKAR
Menjaga lahan tetap basah al. dengan membangun pintu air, canal blocking, serial long storage, retention pond dll 6/4/2020
6 L. Budi Triadi
3
04/06/2020
PENGELOLAAN / TATA AIR l
TATA AIR tidak hanya bertujuan untuk membuang kelebihan air di M. Hujan, tetapi sekaligus dapat menyimpan air bagi tanaman & pencegahan kebakaran hutan/lahan l
Bagaimana TATA AIR ini dapat dilakukan ? Bila diketahui kapan, durasi & volume air surplus/defisit ? Perlu NERACA AIR 6/4/2020
L. Budi Triadi
7
8
6/4/2020
GAMBUT TOPOGEN Lereng Bukit
L. Budi Triadi Lahan berlereng yang membatasi lahan gambut topogen
4
04/06/2020
9
GAMBUT OMBROGEN
6/4/2020
L. Budi Triadi
Cekungan gambut ombrogen dibatasi sungai-sungai
Kesatuan Hidrologis Gambut (KHG)
Keterangan: Area Terbakar Berulang > 3m = Area Lindung
Sawit/HTI Lahan Masyarakat
< 3m = Area Budidaya
Tanah Mineral
L. Budi Triadi
Laut
Gambut 6/4/2020
10
KHG ABC
5
04/06/2020
GAMBARAN UMUM KHG
Kawasan Budidaya Terbatas
Hutan Lindung (HL) Arah Aliran Air
Lahan Masyarakat
Lahan Pertanian MA Pasang Kemarau MA Surut Pasang Surut
SPI
Sungai
Kubah Gambut difungsikan sebagai Embung Saat Musim Kemarau
Kawasan Budidaya
Badan Sungai
Kemarau
Sekat Kanal Permanen
Pintu Air Pertanian Pintu Air Pertanian Jaringan Tata Air
Kawasan Budidaya Terbatas
Kawasan Lindung Gambut
Pertanian/ Handil Masyarakat Kawasan Budidaya
Gambaran Kawasan Kesatuan Hidrologis Gambut (KHG)
Simpanan Air
12
6/4/2020
Pada
lahan ombrogen : - Hulu puncak kubah, minimal 30 % volume kubah total - Aliran dari puncak kubah ke kaki kubah, mengalir secara gravitasi → berbagi air / water sharing (untuk ketebalan gambut > 0,5 m) - Memelihara hulu = memelihara sumber/simpanan air
Pada
lahan Topogen : Elevasi lahan rendah, air bisa diperoleh dari sungai atau pasang surut air laut L. Budi Triadi
6
04/06/2020
Pembangunan jaringan kanal drainase di ekosistem gambut : 13
L. Budi Triadi 6/4/2020
-
Meningkatkan laju aliran air keluar (run off)
-
Menurunkan MAT
-
Meningkatkan laju subsiden → banjir → lahan tidak produktif
-
Gambut mengalami kekeringan & rentan terbakar
-
Menimbulkan bencana kabut asap
-
Pelepasan gas karbon dioksida (CO2) → meningkatkan GRK (greenhose gases) → perubahan iklim global
L. Budi Triadi
6/4/2020
14
Siklus hidrologi : konsep dasar keseimbangan air secara global
7
04/06/2020
NERACA AIR : KUNCI UTAMA PERENCANAAN & PENERAPAN PENGELOLAAN AIR LAHAN RAWA GAMBUT PENGELOLAAN AIR YANG BAIK : MENGHINDARI DEFISIT BERLEBIHAN, YG DALAM JANGKA PENDEK MENYEBABKAN KEKERINGAN , KEBAKARAN, EMISI GRK, GAMBUT KERING TAK BALIK DAN DALAM JANGKA PANJANG MENYEBABKAN SUBSIDEN & BANJIR L. Budi Triadi
6/4/2020
15
KESEIMBANGAN AIR
SIKLUS AIR DIKATAKAN “SEIMBANG” APABILA BESARNYA ALIRAN AIR YANG MASUK/ KETERSEDIAAN (INFLOW) DAN KELUAR/KEBUTUHAN (OUTFLOW) SIKLUS ADALAH SAMA, SEDANGKAN KETIDAKSEIMBANGAN AIR ADALAH SEBALIKNYA
L. Budi Triadi
6/4/2020
16
8
04/06/2020
17
Ketersediaan Air (Water Availability) Besarnya cadangan air yang tersedia untuk keperluan irigasi & pembasahan Kebutuhan Air (Water Requirement) Besarnya kebutuhan air untuk keperluan tumbuhnya tanaman sampai tanaman itu siap panen L. Budi Triadi
6/4/2020
L. Budi Triadi
6/4/2020
18
KEHILANGAN AIR (WATER LOSSES) SEBAGIAN HILANG MENJADI EVAPOTRANSPIRASI, SEBAGIAN LAGI MENJADI LIMPASAN LANGSUNG & INFILTRASI INFILTRASI INI AKAN MENJENUHKAN TANAH ATAS (TOP SOIL), KEMUDIAN MENJADI PERKOLASI KE GROUND WATER YANG AKAN KELUAR MENJADI BASE FLOW
9
04/06/2020
Hukum Kontinuitas Ketetapan massa (dalam suatu sistem tidak ada massa yang hilang dan tak ada penambahan massa) Cairan yang masuk > A3 cairan yang ke luar, t2 maka cairan dalam bak z akan naik setinggi z, t1 sehingga : (V1 A1 – V2 A2) t = A3 z A1
A2
( Q1 – Q2 ) t = A3 z Q t = A3 z Volume
6/4/2020
Volume 19
L. Budi Triadi
NERACA AIR LAHAN RAWA GAMBUT INDONESIA DAPAT DIRINGKASKAN DALAM PERSAMAAN UMUM SEBAGAI BERIKUT:
∆S = P + Q_(S,I) + Q_(G,I) - Q_(S,O) - Q_(G,O) – ET - I DIMANA: ∆S P QS,I QG,I QS,O QG,O ET I
: PERUBAHAN SIMPANAN DALAM AKUIFER (M) : CURAH HUJAN (M) : MASUKAN DARI ALIRAN PERMUKAAN (M) : MASUKAN DARI ALIRAN BAWAH PERMUKAAN (M) : KELUARAN DALAM BENTUK ALIRAN PERMUKAAN (M) : KELUARAN DALAM BENTUK ALIRAN BAWAH PERMUKAAN (M) : EVAPOTRANSPIRASI (M) : INTERSEPSI TAJUK (M) 6/4/2020
20
10
04/06/2020
L. Budi Triadi
6/4/2020
21
Triadi, L. Budi, 2020
NERACA AIR LAHAN GAMBUT OMBROGEN UMUMNYA TIDAK TERDAPAT MASUKAN DARI LAHAN SEKITARNYA (GILLINGHAM ET AL., 2016), BAIK DALAM BENTUK ALIRAN PERMUKAAN MAUPUN ALIRAN AIR TANAH, ATAU KUANTITASNYA TIDAK SIGNIFIKAN DENGAN DEMIKIAN, NERACA AIR DAPAT DITULISKAN SEBAGAI:
∆S = P - Q_(S,O) - Q_(G,O) – ET - I NERACA AIR BERLAKU DALAM SKALA MAKRO MAUPUN MIKRO SKALA MAKRO : KELUARAN DAN MASUKAN DITINJAU DALAM UNIT SATUAN LUAS LAHAN YANG RELATIF BESAR SKALA MIKRO : UNTUK TUJUAN BUDIDAYA TANAMAN, DALAM UNIT-UNIT KECIL DIMANA PERAKARAN TANAMAN UMUMNYA BERADA L. Budi Triadi
6/4/2020
22
11
04/06/2020
∆S = P + Q_(s,i) + Q_(g,i) - Q_(s,o) - Q_(g,o) – ET - I Untuk mencegah penurunan muka air tanah (mengecilnya nilai ∆S ) akibat adanya pembukaan hutan (membesarnya nilai ET) & saluran terbuka (membesarnya Q_(s,o)), maka yang perlu dilakukan : Pengendalian nilai Q_(s,o) - Q_(g,o) yang besar [catatan: asumsi nilai curah hujan (P) dan intersepsi tajuk (I) konstan] 6/4/2020
L. Budi Triadi
23
NERACA AIR TINGKAP PETAK Secara umum, Neraca Air didefinisikan sebagai perimbangan antara air yang masuk ke dalam suatu batasan hidrologi dan air yang keluar Delta S = Perubahan Tinggi Muka Air
Sumber : Ai Dariah 6/4/2020
L. Budi Triadi
24
12
04/06/2020
SUMBER AIR BIASANYA BERASAL DARI AIR HUJAN, AIR PERMUKAAN (SUNGAI, DANAU, RAWA, AIR PASANG) DAN SUMBER AIR TANAH (KUBAH GAMBUT), TERGANTUNG PADA GAMBUT TOPOGEN/OMBROGEN & HIDRO-TOPOGRAFI CATATAN : 30% VOLUME GAMBUT BERBAGI AIR (U/ KETEBALAN GAMBUT > 0,5 M)
> 3m
River < 1m
Organic matter
River
< 1m
Thickness
Mineral Soil
6/4/2020
L. Budi Triadi
25
Presipitasi (hujan) adalah peristiwa jatuhnya titik-titik air dari atmosfer ke permukaan bumi
26
L. Budi Triadi
6/4/2020
13
04/06/2020
Pengertian curah hujan : Ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir Curh Hujan 1 mm artinya dalam luasan 1 meter persegi pada tempat yang datar, tertampung air setinggi 1 mm atau tertampung air sebanyak 1 liter
Intensitas Hujan : Banyaknya curah hujan persatuan watu tertentu. Intensitas besar, artinya hujannya lebat, bisa berbahaya karena berdampak timbulnya banjir, longsor, dan efek negatif terhadap tanaman 27
6/4/2020
L. Budi Triadi
6/4/2020
L. Budi Triadi
28
14
04/06/2020
Air Permukaan
Aliran Air Permukaan = Surface Run-Off = Direct Rainfall Aliran : Bagian dari hujan yang yang tidak mengalami infiltrasi kedalam tanah dan mengalir diatas permukaan tanah menuju ke sungai, danau dan lautan. Di awal hujan, infiltrasi akan menaikkan kelengasan (kelembaban) tanah → naiknya kelembaban tanah akibat hujan → terjadi penurunan laju infiltrasi dan akhirnya terjadilah aliran permukaan (surface run-off) 6/4/2020
L. Budi Triadi
Zona 1 Zona Erosi
Zona 2
Zona 3
Zona Pengaliran
Zona Pengendapan
29
Rawa Gambut
Laut
Triadi, L. Budi, 2020
Pembagian Zona Aliran Sungai 6/4/2020
L. Budi Triadi
30
15
04/06/2020
Klasifikasi Hidro – Topografi Rawa Pasang Surut
6/4/2020
L. Budi Triadi
31
6/4/2020
Triadiposisi bulan Pasang surutL. Budi dan
32
16
04/06/2020
Klasifikasi Hidro – Topografi Rawa Lebak
6/4/2020
L. Budi Triadi
33
Memperoleh Debit (Q) Aliran Permukaan
6/4/2020
L. Budi Triadi
34
17
04/06/2020
Air Tanah (Ground Water) Air tanah merupakan bagian yang penting dari siklus hidrologi, tidak lagi dipengaruhi oleh evaporasi Air didalam tanah terbagi menjadi : 1. Di lapisan bagian permukaan, yang dimanfaatkan oleh akar tanaman, terjadi karena gaya tarik butiran tanah, dan dipengaruhi oleh gravitasi. Air tanah ini dalam kondisi tidak jenuh akan menjadi aliran interflow 2. Tersimpan dalam lapisan tanah tidak tertekan, aquifer bebas (unconfined aquifer) dan dalam lapisan yang tertekan, aquifer tertekan (confined aquifer). Dua / lebih lapisan yang membatasi confined aquifer merupakan lapisan kedap air 6/4/2020
L. Budi Triadi
35
6/4/2020
L. Budi Triadi
36
18
04/06/2020
37
6/4/2020
Q =-KA dh / dl
Persamaan Darcy : Aliran 1 dimensi,
dimana: Q = laju aliran air (volume per waktu) K = konduktivitas hidrolik A = Luas sebuah kolom = luas penampang lintang dh/dl = gradien hidrolik, yaitu, perbedaan ketinggian
Berikut ini adalah ekspresi diagram Hukum Darcy: L. Budi Triadi
Ekspresi Diagram Hukum Darcy
6/4/2020
L. Budi Triadi
38
19
04/06/2020
KONDUKTIVITAS HIDRAULIK (K) I
KONDUKTIVITAS HIDROLIK MERUPAKAN UNIT KECEPATAN DARI KEMAMPUAN LAPISAN BATUAN UNTUK MELOLOSKAN AIR, BERSIFAT ALAMIAH, DIPENGARUHI OLEH SIFAT FISIK : POROSITAS, UKURAN BUTIR, SUSUNAN BUTIR, BENTUK BUTIR & DISTRIBUSINYA, DAN BISA BERBEDA U/ DAERAH YANG BERBEDA. JADI “K” : SALAH SATU PARAMETER TANAH YANG PALING TERKAIT DENGAN PERGERAKAN AIR DALAM BAHAN POROS. PADA LAHAN GAMBUT : “K” VERTIKAL SANGAT RENDAH/LAMBAT, TAPI PADA ARAH HORIZONTAL SANGAT TINGGI/CEPAT. L. Budi Triadi
“K” GAMBUT SAPRIK LEBIH LAMBAT DARI HEMIK/FIBRIK.
6/4/2020
39
Nilai K Lapangan Berdasarkan Jenis Kematangan Gambut Jenis Kematangan Gambut
nilai K-lap.
Safrik
(5,25 – 8,05) m/hari.
Hemik
(22,24 – 34,58) m/hari.
Fibrik
(43,75 – 52,11) m/hari.
Sumber: Wangsadipura, 2005 L. Budi Triadi
6/4/2020
40
20
04/06/2020
Komponen Aliran Air Tanah (Qg,o) selama satu hari dapat diestimasi berdasarkan rekaman MAT pukul 12.00 – 06.00 pada periode tanpa hujan i
i
Q g,o = 24/6 × Sf × (H12.00 – H06.00)
Dimana, H12.00 H24.00 Sf
: Tinggi muka air tanah terekam pada pukul 12.00 : Tinggi muka air tanah terekam pada pukul 06.00 : Koefisien Tampungan/Storage coefisient (-)
(Koefisien yang menunjukkan besarnya volume air yang dapat dikeluarkan /disimpan oleh akifer setiap satu satuan luas per unit perubahan kedudukan MAT)
Evaporasi Evaporasi/Penguapan : Perubahan air dari bentuk cair menjadi bentuk uap atau Evaporasi adalah sebuah proses perubahan air menjadi gas (uap air)
Evaporasi merupakan pergerakan air ke udara (atmosfer) dari berbagai sumber seperti tanah, atap, dan badan air. Semakin tinggi temperatur & semakin rendah kelembaban udara, semakin tinggi potensi evaporasi.
Faktor kecepatan angin (mil/hari) perlu ditinjau L. Budi Triadi
6/4/2020
42
21
04/06/2020
L. Budi Triadi
6/4/2020
43
Transpirasi a. Transpirasi : Proses penguapan air yang berasal dari air tanah lapisan atas (soil moisture) yang diserap oleh akar tanaman, didorong oleh akar ke bagian atas tanaman (daun dan kulit pohon) selanjutnya menguap
b. Transpirasi : Proses peristiwa uap air meninggalkan tubuh tanaman dan memasuki atmosfir Transpirasi pada siang hari dapat > evaporasi, tetapi sebaliknya pada malam hari < bahkan bisa tidak ada transpirasi Faktor iklim yang mempengaruhi laju transpirasi : intensitas penyinaran matahari, tekanan uap air di udara, suhu, dan kecepatan angin. L. Budi Triadi
6/4/2020
44
22
04/06/2020
L. Budi Triadi
6/4/2020
45
Evapotranspirasi (ET): Evapotranspirasi : Kombinasi dari evaporasi & trnspirasi, yaitu proses kehilangan air dari suatu lahan bervegetasi melalui evaporasi dan transpirasi Evapotranspirasi Potensial : Menghitung pembuangan air dari permukaan tanah hanya oleh potensi atmosferik (panas), EP ditentukan oleh beberapa faktor, seperti : intensitas penyinaran matahari, kecepatan angin, luas daun, temperatur udara, dan tekanan udara Evapotranspirasi Aktual : Menghitung perubahan pada tampungan kelembaban tanah di permukaan tanah. L. Budi Triadi
6/4/2020
46
23
04/06/2020
6/4/2020
L. Budi Triadi
47
Infiltrasi
48
Infiltrasi
adalah peristiwa masuknya air ke dalam tanah atau diserap oleh tanah. Daya serap ini berbeda-beda tergantung kondisi tanahnya. Laju infiltrasi : banyaknya air per satuan waktu yang masuk ke dalam tanah (mm/jam atau m/hari) Kapasitas Peresapan/Infiltrasi : Kemampuan maksimal tanah meyerap air hujan (f)
Perkolasi
adalah gerakan air antar lapisan tanah, Perkolasi merupakan proses kelanjutan aliran air yang berasal dari infiltrasi ke tanah yang lebih dalam setelah meninggalkan daerah perakaran L. Budi Triadi
6/4/2020
24
04/06/2020
49
L. Budi Triadi
6/4/2020
L. Budi Triadi
6/4/2020
50
25
04/06/2020
51
Kapasitas Infiltrasi (f) berubah-ubah karena musim dan penutup tanah
6/4/2020
L. Budi Triadi
Automatic Weather Station memiliki bagianbagian seperti : Rain 52 Gauge : mengukur curah hujan. Termometer : mengukur suhu. Hygrometer : mengukur kelembaban. Pyranometer : mengukur radiasi matahari. Anemometer : mengukur kecepatan angin. Wind Meter : mengukur arah angin. Barometer : mengukur tekanan atmosfir Data Logger : menyimpan data pengukuran Ceilometer : mengukur ketinggian awan Weather Station dengan aplikasi pemantauan melalui aplikasi smartphone atau laptop L. Budi Triadi
Sumber energi dari Automatic Weather Station berupa panel surya/baterai
6/4/2020
26
04/06/2020
Probabilitas 60% kondisi eksrem/kondisi curah hujan terbesar yang mungkin terjadi, sedangkan probabilitas 80% digunakan untuk mengidentifikasi debit andalan pada kondisi curah hujan minimum
GRAFIK NERACA AIR
6/4/2020
L. Budi Triadi
53
L. Budi Triadi
CLICK TO EDIT MASTER TITLE STYLE KHG Pulau Tebing Tinggi
6/4/2020
54
27
04/06/2020
Water Balance Analysis KHG Pulau Tebing Tinggi Parameters
Temperature Presipitasi Potential Evapotranspiration Accumulated Potensial Water Loss Available Water Capacity Soil Moisture Storage Monthly Soil Moisture Storage Difference Actual Evapotranspiration Surplus Deficit Direct Runoff
Symbol T
Unit o
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
28.40
28.80
28.65
28.72
28.88
29.03
28.35
97.20
72.31
151.01 192.00 198.29 144.09 149.70 156.08 143.29 217.99 270.38 240.26
Agust 28.41
Sep
Okt
Nop
Des
27.95
27.64
28.05
28.00
P
C mm
PE
mm
148.49 142.63 154.32 150.96 159.72 158.25 147.35 148.72 133.96 131.80 136.08 139.52
P-PE
mm
-51.29
-70.31
-3.31
41.04
38.57
-14.16
2.36
7.36
9.33
APWL
mm
51.29
121.61 124.92
0.00
0.00
14.16
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AWC
%
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
86.19 134.31 100.75
ST
mm
57.75
31.44
30.55
90.00
90.00
79.62
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
90.00
ΔST
mm
-32.25
-26.31
-0.89
59.45
0.00
-10.38
10.38
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AE
mm
129.44
98.63 151.90 150.96 159.72 154.46 147.35 148.72 133.96 131.80 136.08 139.52
S
mm
0.00
0.00
0.00
41.04
38.57
0.00
2.36
7.36
9.33
D
mm
19.05
44.00
2.42
0.00
0.00
3.79
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
DRO
mm
50.37
25.19
12.59
26.82
32.69
16.35
9.35
8.35
8.84
47.51
90.91
95.83
86.19 134.31 100.75
Grafik Water Balance KHG Pulau Tebing Tinggi Sub-KHG-1 6/4/2020
L. Budi Triadi
55
Analisis Keseimbangan Air (Water Balance)
Sub KHG Pulau Tebing Tinggi
6/4/2020
Kondisi Water Balance L. Budi Triadi Tiap-tiap Sub-KHG
56
28
04/06/2020
Apa kendala dan tantangan dalam penyusunan neraca air di lahan gambut ? ❑ Tidak ada pos hujan di areal tinjauan ❑ Data hujan 10 tahun kontinyu ❑ Inlet dan outlet (aliran permukaan) yang banyak dan tidak teridentifikasi ❑ Aliran air tanah yang tak dibatasi oleh wilayah ❑ Data infiltrasi/perkolasi tergantung kondisi tanah setempat ❑ Kebutuhan air tanaman/vegetasi yang heterogen ❑ Perlu durasi pengamatan & perhitungan yang panjang
6/4/2020
Manfaat “NERACA AIR” sangat besar dibandingkan kendala & tantangan !!! L. Budi Triadi
57
Terima kasih
6/4/2020
L. Budi Triadi
58
29