Separasi Hidrograf Secara Geokimia untuk Menentukan Sumber

III BAHAN DAN METODE

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian lapang dilakukan pada bulan Mei 2008 sampai April 2010 di DAS mikro Cakardipa, sub DAS Cisukabirus, mencakup areal seluas 60 ha yang merupakan bagian dari DAS Ciliwung Hulu dengan elevasi antara 300 m sampai 3.000 m dpl. Di wilayah DAS Ciliwung Hulu terdapat 7 Sub DAS, yaitu: Tugu, Cisarua, Cibogo, Cisukabirus, Ciesek, Ciseuseupan, dan Katulampa. Analisis tanah dan air dilakukan di Balai Penelitian Tanah, sedangkan analisis data dan pemetaan dilakukan di Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi.

3.2 Bahan dan Alat

Bahan-bahan dan peralatan yang dipergunakan dalam penelitian ini yaitu: o Peta rupabumi skala 1:25.000, peta geologi skala 1:100.000, peta geohidrologi skala 1:250.000 o Data iklim harian mencakup: curah hujan, dan evapotranspirasi 10 tahun terakhir; o Data hidrologi mencakup data tinggi muka air debit o Data tanah: sifat fisik, kimia, dan mineral tanah o Alat pengukur penetapan kedalaman air tanah, piezometer, tensiometer, suction sampler pompa pengambil air tanah dan air bumi o Botol untuk pengambilan conto air tanah, airbumi, air hujan, air sungai, aliran permukaan, dan air dari saluransistem drainase o Ring sampel, GPS Global Positioning System; AWLRAutomatic Water Level Recorder; AWS Automatic Weather Station dan Current meter, bor tanah. o Seperangkat komputer, plotter, dan digitizer; software Arc-GIS versi 8. 3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Karakterisasi Biofisik Wilayah Penelitian Kegiatan yang dilakukan untuk karakterisasi wilayah penelitian, yaitu: 1. Penyusunan peta satuan lahan. Peta satuan lahan disusun dengan meIakukan tumpang tindih overlay beberapa peta tematik yaitu: peta topografi, peta jenis tanah, peta penggunaan lahan, dan peta geologi, 2. Identifikasi sumberdaya tanah. Identifikasi sumberdaya tanah dilakukan untuk mengamati karakteristik tanah melalui pembuatan profil tanah antara lain: bahan induk tanah, bentuk wilayah, lereng, drainase, solum tanah, horison dan ketebalan horison, warna, tekstur, keadaan batuan, dan pH tanah. Pengambilan contoh tanah dilakukan di lereng dan diambil pada setiap lapisan untuk analisis laboratorium. Analisis laboratorium dilakukan untuk mengetahui karakteristik tanah yang tidak dapat diamati di lapangan dan mengkuantifikasi data lapang antara lain: mineral tanah, tekstur pasir,debu dan liat, pH , bahan organik C total dan N total, P 2 O 5 dan K 2 O dalam bentuk total dan tersedia, kapasitas tukar kation, nilai tukar kation Ca 2+ , Mg 2+ , K + dan Na + . Pengambilan conto tanah dengan ring sample untuk analisis fisika meliputi: pF, porositas tanah dan distribusi pori, bobot isi bulk density, dan konduktivitas hidraulik, 3. Pengumpulan data curah hujan. Data curah hujan diambil dari stasiun hujan Citeko untuk mengetahui karakteristik hujan jangka panjang, sedangkan untuk melihat fluktuasi curah hujan di DAS mikro Cakardipa telah dipasang alat pengukur hujan otomatis ARR: Automatic Rainfall Recorder tipe HOBO. 4. Pengamatan karakteristik hidrologi. Untuk mempelajari karakteristik aliran DAS Mikro Cakardipa telah dilakukan pemasangan alat pengukur tinggi muka air otomatis Automatic Water Level Recorder, AWLR.

3.3.2 Instalasi Bendung Penduga Debit Pengamatan Hidrometrik di DAS Mikro Cakardipa

Untuk mempelajari karakteristik aliran DAS Mikro Cakardipa telah dilakukan instalasi alat pengukur tinggi muka air otomatis Automatic Water Level Recorder, AWLR tipe pelampung. AWLR tipe pelampung Gambar 3 merekam data tinggi muka air berdasarkan perubahan ketinggian pelampung yang mengapung pada permukaan air dan terhubung dengan sensor AWLR berdasarkan prinsip kerja katrol. Pelampung tersimpan dalam sumur yang berhubungan dengan dasar sungai melalui prinsip bejana berhubungan. Data tinggi muka air yang terekam oleh AWLR belum memberikan informasi berguna dalam mempelajari karakteristik hidrologis aliran. Data tinggi muka air tersebut perlu ditransformasi menjadi data debit menggunakan persamaan kurva lengkung debit rating curve. Kurva lengkung debit ditetapkan berdasarkan rumus bangunan bendung penduga debit weir yang berbentuk persegi panjang. Persamaan lengkung debit pada bangunan weir berbentuk persegi panjang dapat disusun berdasarkan persamaan sebagai berikut : g H L C Q . 2 5 , 1 .......................................................................... 1 dengan: Q : debit m 3 s -1 C : koefisien weir 0,35 L : lebar mulut weir m H : tinggi muka air pada weir m g : percepatan gravitasi bumi 9,8 m s -2 Untuk weir DAS Mikro Cakardipa, persamaan kurva lengkung debitnya adalah sebagai berikut: Ketinggian muka air 29 cm, maka Q = 0,35x0,9xH 1,5 x2x9,8 0,5 .....................................................................2 Ketinggian muka air 29 cm, maka Q = 0,35x0,39x0,29 1,5 x2x9,8 0,5 + 0,35x1,98xH-0,29 1,5 x2x9,8 0,5 ....3 Untuk mempelajari karakteristik hujan sesaat telah dilakukan instalasi pengamat hujan otomatis ARR: Automatic Rainwater Recorder tipe HOBO. Alat ini terdiri dari sensor hujan tipe typing bucket timbangan, serta sistem perekaman data menggunakan data logger. Alat ini dapat mencatat intensitas hujan dengan interval pengamatan hingga beberapa detik. Dalam penelitian ini, data diolah dalam interval waktu 5 menit. Gambar 3 ARR tipe HOBO, Bangunan Bendung Penduga Debit weir, dan AWLR Tipe Pelampung pada Titik Keluaran DAS Mikro Cakardipa.

3.3.3 Pengamatan Kedalaman Tanah dan Batuan

Pengamatan kedalaman tanah dan batuan bedrock diperlukan sebagai dasar dalam menentukan kedalaman pemasangan jaringan peralatan pengamat hidrometrik dan hidrokimia piezometer, tensiometer, dan suction sampler. Untuk menentukan kedalaman batuan dilakukan pengeboran tanah pada setiap kedalaman 50 cm sampai 1 meter untuk melihat karakteristik dari tanah dan batuannya. Pengeboran dilakukan dengan menggunakan bor tangan yang memiliki diameter 1,25 dan 3,0 inchi. Alat ini terdiri dari mata bor dari bahan baja yang dihubungkan dengan pipa yang memiliki panjang 0,5 m dan 3 m serta besi pemutar. Ilustrasi bor tangan disajikan pada Gambar 4, dengan cara kerja sebagai berikut: 1. Bor diameter 1,5 inchi dengan panjang mata bor 1,0 m dihubungkan dengan pegangan atau tangkai. Untuk pengamatan lapisan tanah yang lebih dalam diperlukan sambungan pipa lain. 2. Bor dimasukan ke dalam tanah dengan cara ditekan dan disentakan secara berulang oleh tenaga manusia sehingga mata bor masuk ke dalam tanah sampai AWLR tipe pelampung ARR tipe HOBO kedalaman tertentu dan tanah hasil pengeboran tersebut masuk ke dalam lubang bor. 3. Bor diangkat pada setiap kedalaman 50 cm sampai 100 cm. Material tanah dan batuan yang terdapat dalam mata bor dikeluarkan, kemudian diamati karakteristiknya warna, kekerasankekompakan, dan tekstur. 4. Pada saat alat pengeboran sudah tidak mampu menembus batuan yang ada di dalam tanah, kondisi ini dianggap sebagai kedalaman batuan bedrock. Ilustrasi kegiatan lapang pada saat pengamatan kedalaman tanah dan batuan disajikan pada Gambar 5. Gambar 4 Bor manual terbuat dari pipa besi baja yang dipergunakan untuk mengetahui kedalaman tanah dan batuan Gambar 5 Pengeboran tanah untuk menentukan kedalaman batuan bedrock di DAS Mikro Cakardipa, Sub DAS Cisukabirus, DAS Ciliwung Hulu. Pengeboran dilakukan sebanyak 10 titik yaitu 5 titik pengamatan L1 – L5 di lereng arah timur dan 5 titik di lereng arah barat L6 –L10. Dari hasil pengamatan diketahui bahwa pada lereng bagian atas punggung lereng memiliki lapisan bedrock yang lebih dalam dibandingkan dengan lereng di bagian bawah lembah. Karakteristik kedalaman tanah dan batuannya disajikan pada Tabel Lampiran 1-10.

3.3.4 Pemasangan Peralatan Pengamatan Hidrokimia

Dari 10 titik pengamatan kedalaman bedrock telah dilakukan pemasangan jaringan pengamatan hidrokimia berupa piezometer, tensiometer, dan suction sampler di 9 titik pengamatan. Pemasangan peralatan dilakukan pada suatu transek yang ditetapkan sesuai dengan jalur aliran air di lahan kering berlereng hillslope masing- masing sebanyak 5 titik pada lereng arah timur dan 4 titik pada lereng arah barat dari sungai di DAS mikro Cakardipa. Pemasangan alat pengamatan hidrokimia secara spasial disajikan pada Gambar 6, sedangkan secara vertikal disajikan pada Gambar 7. Jaringan alat pengamatan hidrokimia seluruhnya berjumlah 62 buah, terdiri dari 22 tensiometer, 16 piezometer, dan 24 suction sampler yang dipasang pada berbagai kedalaman. Tensiometer dipergunakan untuk mengukur potensial air tanah, piezometer digunakan untuk mengukur kedalaman muka air tanah dan pengambilan conto airbumi, sedangkan suction sampler dipergunakan untuk menyedot sampel air tanah. Prototipe tensiometer dan suction sampler yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 8, dan distribusi kedalaman pemasangan peralatan pengamatan hidrokimia disajikan pada Tabel 1. Gambar 6 Lokasi Pengamatan Batuan dan Pemasangan Jaringan Pengamatan Hidrokimia secara Spasial di DAS Mikro Cakardipa, Sub DAS Cisukabirus.

3.3.5 Penentuan Arah Aliran secara Vertikal dan Lateral

Jalur aliran ditentukan di wilayah lereng atas, tengah, dan bawah sampai ke jalur sungai. Jalur aliran bawah permukaan ditetapkan berdasarkan garis equipotensial yang menggambarkan titik-titik yang memiliki potensial air yang sama. Arah aliran bawah permukaan secara vertikal dan lateral ditentukan berdasarkan perbedaan gradient tinggi hidrolik airbumi antara dua titik pengamatan