Majalah Geologi Indonesia, Vol. 29 No. 1 April 2014: 27-36

Pengaruh Air Tanah pada Penentuan Debit Andalan Pembangkit Listrik Tenaga Air Skala Kecil: Studi Kasus DAS Makariki

Groundwater Influence on Estimation of Reliable Water Flow in Microhydropower Plant: Case Study in Makariki Catchment Area

Verina J. Wargadalam

Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Ketenagalistrikan, Energi Baru Terbarukan, dan Konservasi Energi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral

Jln. Ciledug Raya, Kav.109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta,12230

Corresponding Author: vwarga@cbn.net.idDiterima: 17 Oktober 2013; revisi: 18 Maret 2014; disetujui: 28 Maret 2014

ABSTRAKPenentuan debit andalan pada sungai-sungai yang tidak mempunyai data rekam debit umumnya menggunakan pendekatan model yang didasarkan pada prinsip perimbangan air di suatu luasan DAS (daerah aliran sungai) dalam kurun waktu tertentu dengan menggunakan asumsi tidak adanya pengaruh air tanah (Gs = 0). Dengan menggunakan model perimbangan air F.J. Mock, penentuan debit andalan pada DAS Makariki di Pulau Seram memberikan nilai Q85% sebesar 0,97 m3/detik. Sementara debit hasil pengukuran langsung sesaat yang dilakukan pada musim kering memberikan perbedaan nilai yang sangat signifikan, yaitu 5,9 m3/detik. Hasil analisis menunjukkan model yang didasarkan pada prinsip perimbangan air pada suatu luasan DAS dalam kurun waktu tertentu tersebut tidak dapat diterapkan pada DAS Makariki. Hal ini sangat mungkin akibat keluaran air tanah yang mengalir ke Sungai Makariki tidak hanya berasal dari sirkulasi presipitasi yang terjadi pada DAS Makariki, tetapi juga berasal dari akuifer pada Cekungan Air Tanah (CAT) Sawal.Kata kunci: debit, air tanah, FJ Mock, Makariki, Seram

ABSTRACTThe exploitable small scale hydropower potential in rivers that do not have recorded data is usually estimated using a modeling approach based on principle of water balance in catchment areas within a certain time. In that approach, it is assumed there is no change in the volume of groundwater (Gs = 0). In this work, by using Rainfall-Runoff model of F.J. Mock, the exploitable potential discharge at the Makariki catchment areas in Seram Island was calculated. The results show that the exceedance percentage of Q85% is 0.97 m3/second. While direct instaneous discharge measurements carried out during dry season, which can be referred as the exploitable potential discharge, gave a very significant difference in the value, i.e 5.9 m3/second. Thus, it shows that the model is not applicable for Makariki catchment areas. The signicant difference between calculation results and direct measurements is very likely due to the discharge of groundwater flowing into the river. The Makariki River discharge is not only from the circulation of precipitation that occurs in Makariki catchment areas, but also from the aquifer of Sawal groundwater basin.Keywords: discharge, groundwater, FJ Mock,Makariki, Seram

27

Majalah Geologi Indonesia, Vol. 29 No. 1 April 2014: 27-36

28

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Indonesia yang memiliki lebih dari 17.000 daerah aliran sungai (DAS) mempunyai potensi energi hidro yang sangat besar. Saat ini total kapasitas pembangkit listrik hidro skala kecil telah terpasang sekitar 230 MW, tetapi kapasitas tersebut masih jauh dibawah perkiraan potensi yang ada. Salah satu faktor keberhasilan pembangunan pembangkit listrik hidro skala kecil adalah ketepatan dalam penentuan debit andalan sungai yang menjadi target.

Debit andalan diperoleh dari kurva distribusi debit aliran sungai (Flow Distribution Curve), dimana untuk pembangkit listrik biasanya dipilih pada debit aliran dengan probabilitas kejadian 85% (Q85%). Sayang-nya DAS di Indonesia yang memiliki stasiun pengukur debit aliran sangat ter batas. Penentuan debit andalan pada sungai-sungai yang tidak mempunyai data rekam debit umum nya menggunakan model Hujan Aliran (Rainfall-Runoff model) dengan pendekatan yang didasarkan pada prinsip perimbangan air (water balance) pada suatu luasan DAS (daerah aliran sungai) tertentu dalam kurun waktu tertentu, seperti model FJ Mock (1973) dan NRECA (Crawford, 1985; Indra drr., 2012)

Salah satu faktor keberhasilan pembangunan pembangkit listrik hidro skala kecil atau mikrohidro adalah ketepatan dalam penentuan debit andalan sungai yang menjadi target. Karena itu, batasan-batasan dalam mengaplikasikan metode penentuan debit andalan sungai perlu dipahami lebih baik.

Tujuan

Studi ini bertujuan mempelajari aplikasi prinsip perimbangan air dalam metode penentuan debit andalan Sungai Makariki

dan melihat pengaruh karakteristik geologi dan iklim pada daerah aliran sungai tersebut.

Metodologi Dalam analisis digunakan model Hujan Aliran (Rainfall-Runoff model) dengan pendekatan FJ Mock menggunakan data se-jarah klimatologi pada stasiun klimatologi terdekat DAS Makariki, serta membanding-kan hasil perhitungan dengan data lapangan yang dilakukan pada musim kering setempat yaitu bulan Februari.

Lokasi Studi

Lokasi studi adalah Sungai Makariki yang terletak pada DAS (Daerah Aliran Sungai) Makariki di Desa Hatu, Kecamatan Tehoru, Kabupaten Maluku Tengah, dengan koordinat geografis 129 32' 47.7" BT dan 3 18' 20.8" LS (Gambar 1). DAS ini terletak antara Pegunungan Manusela di sebelah utara dan Teluk Taluti di sebelah selatan. Sungai mengalir dari arah utara lokasi menuju ke selatan dan bermuara di Teluk Taluti. Berdasarkan peta DAS yang diterbitkan Kementerian Kehutanan, luas DAS Makariki adalah 83,3 km2.

Batuan di lokasi umumnya adalah batuan vulkanik yang didominasi oleh batuan beku andesit (Tjokrosapoetro drr., 1993). Variasi andesit yang ditemukan tergolong ke dalam tiga bagian, yaitu: kompak dengan sedikit rekahan, relatif banyak rekahan, serta lapuk. Secara geomorfologi, lokasi studi ditempati oleh satuan morfologi perbukitan bergelom-bang sedang. Kemiringan lahan di lokasi studi berkisar antara 2o - 15o, pada keting-gian antara 5 - 100 m dpl.

Iklim yang terdapat di Pulau Seram adalah iklim tropis dan iklim musim. Berdasarkan klasifikasi Oldeman drr. (1980) wilayah curah hujan bisa dikelompokkan, ke dalam Zona Agroklimat untuk Pulau Seram, dan lokasi studi masuk ke dalam Zona C1.f

Pengaruh Air Tanah Pada Penentuan Debit Andalan Pembangkit Listrik Tenaga Air Skala Kecil: Studi Kasus DAS Makariki (V.J. Wargadalam)

29

Laut Seram

Laut Banda

TelukTahuti

TelukElputih

MASOHI

o128 30' BT

o128 30' BT

o129 BT

o129 BT

o o129 30 BT

o'

330

LS

o3

LS

o3

30' L

S

o o129 30 BT

AMBON

0 25 50 100km

Keterangan :

Kota:

Ambon

Masohi

Lokasi Studi

Batas Administrasi

o'

230

LS

o3

LS

o3

30' L

S

U

Gambar 1. Peta lokasi daerah studi, Desa Hatu, Kecamatan Tahoru, Kabupaten Maluku Tengah.

dengan musim hujan umumnya ber langsung antara bulan April hingga September, dan rata-rata curah hujan tinggi (> 500 mm per bulan) pada Mei hingga Agustus. Hal ini juga ditunjukkan oleh data curah hujan (Th.2006 - 2010) yang dicatat oleh stasiun BKG Amahai (Tabel 1).

DAS Makariki terletak di atas suatu cekung-an air tanah (CAT) yang sangat luas, yaitu CAT Sawal (Gambar 2) di Pulau Seram, yang mempunyai karakteristik geologi cu-kup kompleks. CAT Sawal memanjang dari barat laut ke tenggara Kabupaten Maluku Tengah.

PENENTUAN DEBIT ANDALAN Debit andalan adalah debit minimum yang dibutuhkan untuk keamanan operasional suatu pembangkit listrik hidro yang optimal, dan dapat ditentukan berdasarkan FDC

(Flow Distribution Curve), yaitu kurva distribusi debit rata-rata aliran sungai dalam satu kurun waktu tertentu. Pada model Hujan-Aliran, total limpasan (run off) didasarkan pada prinsip perimbangan air dalam siklus hidrologi (Limantara, 2012), yaitu: air hujan yang jatuh pada suatu luasan DAS sebagian akan hilang akibat evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi aliran permukaan, dan sebagian lagi akan terserap ke dalam tanah (infiltrasi) yang menjenuhkan tanah, perkolasi membentuk air bawah tanah yang keluar ke sungai sebagai aliran tertunda atau dikenal dengan aliran dasar (base flow).

Dengan sistem mengacu pada perimbangan air yang volume total air tanahnya (Ground water storage) tetap dalam kurun waktu pengamatan, hanya sirkulasi dan distribusi-nya yang berubah, maka volume air masuk (curah hujan) dan air keluar (evapotrans-pirasi, infiltrasi, dan perkolasi) dan yang

Majalah Geologi Indonesia, Vol. 29 No. 1 April 2014: 27-36

30

Th. JAN FEB MAR APR MEI JUN JUL AGT SEP OKT NOP DES2006 122.0 115 114.0 109.0 218.0 1134.0 308.0 50.0 203.0 40.0 81.0 65.02007 68.0 52.0 161.0 237.0 207.0 502.0 317.0 386.0 333.0 60.0 36.0 53.02008 79.0 143.0 106.0 292.0 556.0 454.0 882.0 1411.0 347.0 183.0 126.0 149.02009 218.0 129.0 111.0 109.0 389.0 304.0 315.0 154.0 79.0 127.0 80.0 177.02010 83.0 58.0 295.0 164.0 224.0 545.0 296.0 747.0 168.0 130.0 102.0 210

Tabel 1. Data Jumlah Curah Hujan (mm) Stasiun Meteorologi Amahai

0 18 36 72

km

U

Keterangan :

Daerah aliran Sungai Makariki

Cekungan Air Tanah Sawal

Batas Administrasi

o129 BT

o129 BT

o130 BT

o130 BT

Laut Banda

TelukTaluti

Masohi

Laut Seram o'

23

0 L

S

o'

23

0 L

S

o3

LS

o3

LS

o3

30

' LS

o3

30

' LS

Gambar 2. Peta lokasi DAS Makariki di atas Cekungan Air Tanah Sawal.

tersimpan dalam tanah (soil storage) dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:

P = E + rGs + TTO ..............................(1)

P adalah presi