Pemodelan Air Tanah Menggunakan Software Visual Modflow

1. Latar Belakang

Peningkatnya urbanisasi dan industrialisasi dewasa ini , mengakibatkan kebutuhan akan air pada suatu tempat akan semakin tinggi. Kebutuhan air dapat terpenuhi salah satunya dari ketersediaannya air bawah tanah/ground water. Terlebih kota di Besar kebanyakan memiliki sistem akuifer bebas sehingga meningkatkan resiko fluktasi penurunan muka air tanah, pencemaran airtanah, dalam blog ini akan membahas mengenai pengelolaan air tanah berbasis cekungan pada daerah industrial. Dalam hal ini akan meninjau mengenai kontaminan yang terjadi di bandara, yang merupakan data bawaan pada Software Visual Modflow. Maka dari itu kita membutuhkan konseptual model untuk menganalisis kejadian yang terjadi pada daerah telitian tersebut. 

Konseptual model adalah gambaran sederhana dari kondisi system hidrologi yang utama dan perilaku sistem airtanah di daerah model. Konseptual model biasannya disajikan dalam grafik yang berupa sayatan melintang (cross section) ataupun blok diagram dengan penjelasan secara deskriptif dan kuantitatif mengenai gambaran sistem. Konseptual model dibentuk dari kajian menyeluruh gambaran ideal dari pemahaman kondisi alam dan kunci utama bagaimana sistem tersebut bekerja dengan beberapa asumsi. Beberapa asumsi diperlukan sebagai penyederhana kondisi geologi maupun hidrologi alam yang kompleks serta tingkat kesediaan data pendukung.

2. Pemodelan Air Tanah

Model aliran air tanah merupakan alat yang dirancang untuk menggambarkan bentuk sederhana dari suatu kejadian dalam sistem aliran air tanah. Dari model aliran air tanah, diharapkan mampu memprediksi suatu variabel yang tidak diketahui nilainya seperti misalnya nilai tinggi tekan, distribusi tekanan, maupun nilai variabel lainnya dalam waktu dan ruangan tertentu. 

Langkah awal dalam pembuatan model aliran air tanah adalah membuat pemodelana konsep, menterjemahkan konsep tersebut ke dalam bentuk persamaan matematis (matematika), yang berupa serangkaian persamaan-persamaan deferensial parsial yang berasosiasi dengan berbagai kondisi batas. Akhirnya, solusi dari persamaan deferensial tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan metode analitik atau metode numerik.

Proses pembuatan model aliran air tanah secara rinci, seperti yang diuraikan oleh Anderson dan Woessner (1992), adalah sebagai berikut:

1. Menentukan kegunaan model
2. Membuat model konsep
3. Menentukan persmaan matematika dan pembuatan program computer
4. Perencanaan model (pemilihan rancangan grid, parameter waktu, kondisi awal dan batas membuat estimasi parameter-parameter model).
5. Kalibrasi rancangan model dengan tujuan agar model yang dibuat dapat menghasilkan nilai yang mendekati data lapangan
6. Menentukan efek ketidaktentuan dari hasil model, atau biasa disebut efek sensitivitas. Parameter-parameter dari model bervariasi dalam sedang nilai yang mukin dan efek dari hasil model evaluasi.
7. Pemeriksaan terhadp model yang telah dirancang dan dikalibrasi, dengan mengubah dan memperbaiki kondisi batas maupun karakteristik akuifer secara terus menerus, hingga dicapai kesamaan antara dua pengukuran dengan hasil komputasi.
8. Mempredeksi hasil model yang telah dikalibrasi.
9. Menentukan efek ketidak tentuan dan hasil prediksi model.
10. Menampilkan rancangan model dan hasilnya.

3. Peninjauan Kontaminan pada Bandara

3.1 Software dan Data yang digunakan 
Software yang digunakan adalah Visual Modflow yang merupakan software atau program yang mensimulasikan perilaku dari air tanah. Adapun data yang digunakan adalah : 

1. Kerangka Hidrogeologi/Hydrogeological framework

• Kerangka hidrogeologi yang dibutuhkan meliputi sifat fisik dari kondisi geologi.
• Topografi
• Litologi
• Karakteristik sistem akuifer seperti ketebalan , porositas, transmissivitas, konduktivitas hidrolik serta parameter lain yang tidak berubah menurut waktu.

2. Pemanfaatan dari model tersebut dalam pembangunan yang berkelanjutan.
Model tersebut dapat dimanfaatkan untuk pembangunan yang berkelanjutan dikarenakan dari pemodelan air tanah tersebut dapat dibuat sebuah perencanaan, implementasi model dan pengolahaan sumber daya air tanah yang berbasis cekungan.

• Perencanaan
• Implementasi model
• Pengelolaan sumber daya air tanah berbasis cekungan

3.2 Langkah Pengujian dengan Mempergunakan Software Visual Modflow

Pemodelan yang dilakukan pada bandara ini dilakukan dengan cara grid, dengan konfigurasi aliran air bawah tanah, dan juga dengan memvisualisasikan menggunakan 2D dan 3D di bandara tersebut. Percobaan dilakukan selama 7300 hari (20 tahun) untuk mengetahui kondisi bandara (aliran air tanah, refueling area, sungai, dll). Dimana pemompaan di arah timur dilakukan 550m3/hari dan di arah barat dilakukan sebesar 400m3/hari. 

Terdapat 3 lapisan yang ditinjau dengan mempergunakan aplikasi Visual Modflow. Lapisan 1 berada pada bagian permukaan atau pada bagian akuifer, Lapisan 2 berada pada bagian tengah antara bagian atas (akuifer) dan bagian bawah (akuitar) dan Terakhir lapisan 3 merupakan lapisan paling bawah( akuitar).

Gambar 1 Kenampakan bagian permukaan lapisan pertama

Gambar 2 Kenampakan bagian permukaan lapisan kedua

Gambar 3 Kenampakan permukaan lapisan ke tiga

Pemodelan bandara ini dengan grid, konfigurasi air tanah dan juga memvisualisasikan daerah bandara tersebut dalam 2D dan 3D. Percobaan dilakukan selama 7300 hari (20 tahun) untuk dapat mengetahui perubahan yang terjadi di bandara selama 20 tahun meliputi air tanah, refuelling area, sungai dll.

Gambar 4 Kenampakan Lapisan Tanah, pada bagian atas lapisan pertama dan lapisan paling bawah adalah lapisan ketiga.

Gambar 5 Pengerjaan pada lapisan kedua

Gambar 5. menunjukan lapisan atas sebagai lapisan permukaan,lapisan kedua sebagai aqufer dan lapisan 3 sebagai lapisan yang paling bawah. Gambar ini menunjukan bahwa terdapat daerah discountinuitas. Dilapisan yang kedua kita dapat mengetahui itu bahwa aquifer karna dari data kunduktivitas yang didapat dimana dimasukan untuk lapisan kedua.

Gambar 6 Setelah dilakukan Output Visualizaton dan Head Counturs

Gambar 6 adalah gambar visualisasi yang terjadi pada penyimpanan bahan bakar di Bandara setelah dilakukan Output. Kita dapat melakukan maps (kalibrasi, menarik garis kontur, pathlines, mencari velocity dan zona budget).

Gambar 7 Lapisan dari Hydraulic Conductivity

Gambar 8. Pada gambar ini kita bisa melihat bagaimana penyebaran kontaminan yang terjadi pada bandara. Kontiminan yang berlangsung selama mencapai 20 tahun.

 

Gambar 8 Hasil dari pengerjaan Pathlines

Gambar 9 Kontaminan yang terjadi setelah 750 hari

Gambar 10 Kontaminan yang terjadi setelah 1460 hari

Gambar 11 Kontaminan yang terjadi setelah 2190 hari

Gambar 12 Kontaminan yang terjadi setelah 2920 hari

Gambar 13 Kontaminan yang terjadi setelah 3650 hari

Gambar 14 Kontaminan yang terjadi setelah 4380 hari

Gambar 15 Kontaminan yang terjadi selama 10 Tahun

Gambar 16 Penyebaran kontaminan

Pada gamabr ini terlihat penyebaran kontaminan dari hari ke hari. Kemudian diproyeksikan dengan penampang yang terlihat jelas bagaimana air bersih yang mengalami pencemaran oleh kontaminan. Dalam hal ini, pencemaran akan merusak tatanan air tanah di sekitaran bandara.

 

Gambar 17 kontaminan selama 20 tahun

Gambar 18 grafik yang memperlihatkan penyebaran kontaminan

Gambar 19 Peningkatan penyebaran Kontaminan

4. Kesimpulan

Seiring dengan meningkatnya urbanisasi dan industrialisasi maka kebutuhan air pada suatu tempat akan semakin tinggi. Kebutuhan air dapat terpenuhi salah satunya dari ketersediaannya air bawah tanah/Ground Water. Terlebih kota besar kebanyakan memiliki sistem akuifer bebas sehingga meningkatkan resiko fluktasi penurunan muka air tanah, pencemaran airtanah, dalam blog ini akan membahas mengenai pengelolaan air tanah berbasis cekungan pada daerah industrial. Dalam hal ini akan meninjau mengenai kontaminan yang terjadi di bandara, yang merupakan data bawaan pada Software Visual Modflow. Maka dari itu kita membutuhkan konseptual model untuk menganalisis kejadian yang terjadi pada daerah telitian tersebut.

Pada kasus ini kita bisa melihat bagaimana penyebaran kontaminan yang terjadi dari hari ke hari. Pada daerah penyimpanan bahan bakar pada bandara, aliran akuifer yang berada disekitarnya mengalami kontaminasi yang telah mencapai ke lapisan paling bawah . Lapisan ini merupakan lapisan yang menjadi konsumsi air bersih dari warga sekitar banadara. Dapat disimpulkan bahwa daerah yang memiliki galian sumur yang berada di sekitar bandara , dapat dipastikan tidaklah bersih dan layak konsumsi. Karena telah mengalami kontaminasi.

Merupakan Tugas Akhir Mata Kuliah : Mekanika Fluida dan Hidrologi
Dibuat oleh : Rizky Syaputra dan Lia Alfianita