Karakteristik spasial-temporal hidrogeokimia dan hubungannya dengan kondisialiran di SBT Bribin

2. Karakteristik spasial-temporal hidrogeokimia dan hubungannya dengan kondisialiran di SBT Bribin

Karakteristik hidrogeokimia secara spasio-temporal di SBT Bribin memberikan gambaran yang menyeluruh mengenai perbedaan karakter hidrogeokimia pada masing- masing lokasi pengambilan sampel yang mewakili alur SBT Bribin dari hulu menuju ke hilir, dan menekankan pada hubungan antara karakter hidrogeokimia dan karakteristik aliran pada masing-masing lokasi pengambilan sampel.

a. Hubungan DHL-kalsium dan DHL-bikarbonat

Gua Bribin yang terletak pada posisi paling hilir pada saat musim kemarau memiliki hubungan yang paling kuat dan memiliki nilai DHL dan kalsium & bikarbonat terlarut yang paling tinggi dibandingkan dengan gua-gua lain. Jika mengacu hasil karakteristik aliran dasar yang sudah dibahas, pada saat musim kemarau komposisi aliran dasar di Gua Bribin adalah yang paling besar dan memiliki fluktuasi aliran dasar paling rendah dibanding gua-gua yang lain, yaitu mencapai angka sekitar 98% dengan

konstanta resesi aliran dasar (K b ) sebesar 0,998, sedangkan komposisi aliran dasar yang

dijumpai di Gua Gilap berkisar pada angka 81 %. Sementara itu, Gua Ngreneng yang oleh MacDonalds dan Partners (1984) disebutkan sebagai bocoran dari Gua Bribin mempunyai nilai hubungan paling mirip dengan Gua Bribin dengan plotting kandungan DHL dan kalsium-bikarbonat yang juga mirip. Gua-gua lain yang berada di wilayah hulu mempunyai nilai hubungan yang lebih kecil dengan yang ditemukan di wilayah hilir, kecuali yang dijumpai di Sungai Pentung karena aliran dasar Sungai Pentung tidak bersifat karstik, sehingga nilai hubungan hanya terpengaruh oleh oleh proses water-rock interaction saja, meskipun bukan dengan mineral yang berbatuan karbonat. Nilai hubungan yang kecil di L. Jomblangan lebih disebabkan adanya proses mixing antara baseflow dari Sungai Pentung dan baseflow dari akuifer karst yang mempunyai karakteristik yang berbeda tingkat interaksinya dengan batuan karbonat. Selanjutnya, aliran antara (fissure flow) yang tinggi di Gua Gilap mengakibatkan proses water-rock interaction tidak seintensif yang dijumpai di Bribin dan Ngreneng.

Tabel 5. Perbandingan determinasi (R 2 ) DHL vs kalsium dan bikarbonat di SBT Bribin musim

kemarau

LOKASI POSISI

HCO₃ VS DHL

DETERMINASI

HIDROGEOKIMIA KETERANGAN Water-rock interaction

PROSES

Sungai yang input SBT Pentung

Inlet hulu

Positif- tinggi-sedang

bukan dengan akuifer baseflow- nya dari

karbonat

akuifer vulkanik Gua yang

L. Jomblangan hulu

Mixing antara air karbonat memperoleh aliran

sedang

dan bukan

langsung dari Sungai Pentung

Persentase aliran dasar agak Persentase Aliran rendah dibanding gua

Dasar (PAD) sekitar G. Gilap

hulu-tengah

0,744 Positif- rendah-tinggi Bribin dan Ngreneng, water 80% dan nilai K i rock interaction dengan

kecil dan K c cukup batuan karbonat cukup kuat

tinggi Persentase aliran dasar

G. Bribin Hilir

paling tinggi, water rock PAD sekitar 90%, K b interaction dengan batuan

tinggi

karbonat kuat Persentase aliran dasar

cukup tinggi dan berlokasi PAD mendekati nilai G. Ngreneng

dekat dengan G. Bribin, water rock interaction

di Gua Bribin, K c dengan batuan karbonat

cukup rendah

kuat

Pada saat hujan, gua Bribin, Ngreneng dan Gilap menunjukkan hubungan Kalsium-DHL yang rendah, sedangkan hubungan yang sama antara Gua Bribin dan Ngreneng tidak berbeda jauh. Saat hujan, gua-gua tersebut mempunyai PAD yang jauh lebih rendah dibanding saat musim kemarau. Tabel 6. menunjukkan bahwa Gua Gilap mempunyai hubungan negatif karena mempunyai PAD yang paling rendah dibanding

G. Bribin dan G. Ngreneng. Sementara itu, Luweng Jomblangan mempunyai hubungan yang besar pada saat musim hujan jika dibandingkan dengan lokasi-lokasi lain, yang kemungkinan karena kecilnya pasokan conduit di daerah hulu karst (berbatasan dengan akuifer vulkanik), dan adanya input dari Sungai Pentung yang sifatnya intermitten saja (direct runoff hilang setelah hujan).

Tabel 6. Perbandingan determinasi (R 2 ) antara DHL-kalsium dan DHL karbonat di di SBT Bribin musim hujan

LOKASI POSISI

HCO₃ VS DHL

PROSES

DETERMINASI

HIDROGEOKIMIA KETERANGAN Proses water rock

Sungai Pentung Inlet hulu

interaction sangat Besarnya direct runoff

lemah

saat hujan Komponen aliran masih

Secara visual tidak Luweng

terjadi fluktuasi debit Jomblangan

hulu 0,812 0,889 Positif-tinggi didominasi diffuse karena berada pada dan kekeruhan yang boundary akuifer karst

mencolok sepanjang waktu

Pasokan komponen conduit sangat kuat,

Gua Gilap hulu-tengah

0,020 0,071 Negatif-rendah

rerata PAD paling Rerata PAD= 73% rendah, water rock

T b = 36,7 jam interaction sangat lemah

Pasokan komponen Gua Bribin

conduit kuat yang masih Rerata PAD= 94% cukup menyisakan

T b = 36,3 jam

aliran dasar Hampir mirip dengan

Bribin, tetapi dengan Gua Ngreneng

Positif rendah-tinggi

time to base flow (T b ) Rerata PAD=88% yang lebih cepat

T b = 16,8 jam dibanding Bribin, karena morfometri gua

Sumber : hasil analisis data 2006-2007

b. Hubungan debit dan persentase aliran dasar (PAD)

Karimi, et al. (2003) menjelaskan bahwa periode resesi (saat debit turun setelah kejadian banjir) akan menyebabkan komposisi aliran diffuse meningkat dan merubah komposisi kimia air sungai bawah tanah karst, sehingga dapat disimpulkan bahwa persentase aliran dasar akan meningkat sering dengan menurunnya debit aliran. Teori tersebut diatas selaras dengan yang terjadi di gua-ga di SBT Bribin. Gua Gilap, Bribin, dan Ngreneng memiliki hubungan yang tinggi antara penurunan debit dan kenaikan PAD, khususnya pada saat musim kemarau, atau hubungan debit dan PAD adalah negatif.

Tabel 7. Perbandingan determinasi (R 2 ) antara PAD-debit di SBT Bribin musim kemarau

KETERANGAN Sungai Pentung

LOKASI POSISI

DEBIT VS

Inlet hulu

Negatif-tinggi

Determinasi paling kuat karena terisi aliran dasar semata yang berasal dari akuifer non-karstic

Determinasi kuat, dan aliran dasar merupakan kombinasi Gua Gilap

hulu-tengah

Negatif-tinggi dari aliran fissure dan diffuse, sehingga lamanya akuifer melepaskan aliran fissure berpengaruh terhadap nilai determinasi. Nilai K i di Gilap=0,767

Gua Bribin Hilir

Determinasi kuat, Nilai K i di Bribin=0,332 Gua Ngreneng

Determinasi sedikit agak lemah dibanding Gilap dan Bribin, Nilai K i di Ngreneng=0,877

Sumber : hasil analisis data 2006-2007

Sementara itu, Sungai Pentung (akuifer vulkanik) memiliki hubungan yang paling kuat, karena sisa aliran sungai di musim kemarau diisi oleh aliran dasar saja. Lain halnya pada sungai bawah tanah, sisa komponen air sungai masih merupakan kombinasi

antara aliran fissure dan diffuse, sehingga nila determinasi (R 2 ) antara PAD vs debit sedikit lebih kecil dibanding yang dijumpai Sungai Pentung. Besarnya determinasi di

Gilap, Bribin, dan Ngreneng ternyata juga dipengaruhi oleh cepat lambatnya akuifer karst melepaskan aliran fissure (nilai K i ), seperti yang disajikan pada Tabel 7. Selanjutnya, dapat disimpulkan bahwa akuifer dengan nilai K i besar (lambat melepaskan komponen fissure), maka determinasi debit-PAD akan lebih kecil dibanding akuifer yang lebih cepat melepas komponen aliran fissure (K i kecil), sebagai contoh adalah fenomena yang ditemui di Gua Bribin. Sebaliknya, pada saat periode hujan, terjadi penurunan nilai determinasi hingga mencapai nilai yang sangat kecil pada sungai bawah tanah di Gua Ngreneng dan Gua Gilap. Hal ini terjadi karena fluktuasi persentase aliran dasar (PAD) cukup besar. Selain itu, jika dihubungkan dengan data fluktuasi PAD selama kejadian banjir, tampak jelas bahwa julat PAD di Gua Gilap dan Ngreneng masing-masing 45-80% dan 40-65%, sedangkan julat PAD di Gua Bribin hanya berkisar antara 80-90% saja. Perbandingan determinasi antara PAD-debit pada gua-gua di SBT Bribin pada musim hujan disajikan pada Tabel 8.

Tabel 8. Perbandingan determinasi (R 2 ) antara PAD-debit di di SBT Bribin musim hujan

LOKASI POSISI

DEBIT VS

Aliran dasar yang stabil saat musim hujan, dan sifat banjir

Sungai Pentung Inlet hulu

Negatif-tinggi

yang cepat hilang, sehingga hanya sedikit menurunkan nilai determinasi

Gua Gilap hulu-

tengah

Negatif rendah (tanpa

Fluktuasi aliran dasar yang tinggi saat periode hujan (45-

hubungan)

80%) Fluktuasi aliran dasar yang stabil saat banjir(80-90%),

Gua Bribin Hilir

Negatif-tinggi

bahkan beberapa kali pengambilan sampel dilakukan saat periode resesi setelah banjir

Gua Ngreneng bocoran

Negatif rendah (tanpa

Fluktuasi aliran dasar yang tinggi saat periode hujan (40-

hubungan)

65%). Selain itu inlet G. Ngreneng yang merupakan suatu sinkhole selalu dipasok aliran konduit saat kejadian hujan.

c. Hubungan PAD-kalsium dan PAD-bikarbonat

Saat musim kemarau, terlihat perbedaan yang mencolok pada hubungan PAD- kalsium gua-gua di bagian atas dan bagian bawah daerah tangkapan hujan SBT Bribin. Sebagai kation terlarut suatu sungai bawah tanah, besar kecilnya kalsium terlarut ditentukan oleh besar kecilnya aliran dasar. Gua Bribin dan Ngreneng pada bagian hilir yang lokasinya berdekatan mempunyai nilai determinasi yang sama dan cukup besar yaitu 0,730 (PAD-kalsium) dan nilai diatas 0,850 untuk PAD-bikarbonat. Kesamaan nilai pada musim kemarau ini kemungkinan dapat diakibatkan karena sebagian komponen aliran di Gua Ngreneng berasal dari Gua Bribin. Sementara itu, di Sungai Pentung dijumpai hubungan yang kecil (0,352) pada kalsium karena sebagian besar air bukan berasal dari akuifer karst, sehingga kalsium bukan merupakan kation dominan pada saat aliran dasar memasok aliran Sungai Pentung, lain halnya hubungan PAD- bikarbonat yang determinasinya besar karena ion bikarbonat dapat berasal dari mineral lain selain mineral kalsit. Selanjutnya, Gua Gilap mempunyai determinasi sedang (PAD-kalsium) yaitu 0,588 yang lebih disebabkan karena posisinya di daerah hulu sehingga aliran dasar mempunyai time of residence (lama tinggal) yang relatif lebih singkat untuk melarutkan kalsium dalam air dibanding yang dialami oleh gua-gua di

daerah hilir. Selain itu, Gua Gilap juga mempunyai sifat melepas aliran dasar (K b ) lebih cepat dibanding Gua Bribin. Secara keseluruhan perbandingan determinasi antara PAD- kalsium dan bikarbonat terlarut pada gua-gua di SBT Bribin pada musim kemarau disajikan pada Tabel 9.

Saat periode hujan, secara umum hubungan antara unsur-unsur kalsium- bikarbonat dan PAD mengalami pengurangan karena besarnya pasokan air hujan saat musim hujan. Bahkan di G. Ngreneng dan Sungai Pentung mempunyai hubungan negatif, berarti kenaikan kalsium atau karbonat terjadi pada saat PAD naik. Pada lokasi- lokasi tersebut memang terdapat karakteristik khusus. Sebagai contoh adalah bahwa Sungai Pentung bukan merupakan sungai bawah tanah tetapi merupakan sungai permukaan dan bukan berasal dari akuifer karstik, sehingga kalsium terlarut tidak selalu dominan di dalam air. Sementara itu, Gua Ngreneng seperti sudah dijelaskan pada sub bab sebelumnya merupakan suatu sinkhole pada dasar sebuah lembah karst yang selalu

memperoleh aliran conduit dengan cepat (K c =kecil pada setiap terjadi hujan yang menyebabkan aliran permukaan.

Tabel 9. Perbandingan determinasi (R 2 ) antara PAD-kalsium dan PAD- karbonat di SBT Bribin

musim kemarau

LOKASI POSISI

CA² VS PAD

HCO₃ VS PAD

HIDROGEOKIMIA KETERANGAN Determinasi dengan

bikarbonat tinggi karena Sungai Pentung

Water-rock interaction

Inlet hulu

bukan dengan batuan

terdapat mineral sumber

karbonat

karbonat pada akufer vulkanik

Daerah hulu, aliran

dasarnya waktunya lebih Gua Gilap

Water-rock interaction

dengan batuan karbonat singkat kontak dengan

dengan time residence

batuan. Nilai K b rendah,

cukup singkat

pasokan fissure cukup besar

Water-rock interaction

Gua Bribin Hilir

Positif- tinggi

dengan batuan karbonat dengan time residence

Nilai K b tinggi

lama Water-rock interaction

dengan batuan karbonat Gua Ngreneng

Positif- tinggi

dengan time residence

Lokasi berdekatan, time

lama dan sebagian

residence aliran dasar

komponennya berasal

lebih lama

dari Gua Bribin

Sumber : hasil analisis data 2006-2007

Tabel 10. Perbandingan determinasi (R 2 ) antara PAD-kalsium dan PAD- karbonat di SBT Bribin musim hujan

LOKASI POSISI CA² VS

HCO₃ VS

KETERANGAN Mixing antara proses water-

HIDROGEOKIMIA

Sifat akuifer non-karst yang Pentung

rock interaction akuifer non Sungai

Negatif-rendah

Inlet hulu

Positif rendah (tanpa

karbonat dan aliran langsung

dari hujan. Aliran langsung membuat ion kalsium dan lebih cepat dibanding sungai

hubungan)

bikarbonat tidak dominan.

bawah tanah (Tb=kecil).

Gua Gilap posisinya agak Kuatnya komponen fissure

ke hulu, beda antara fissure, yang cukup stabil (K i =besar),

diffuse dan conduit tidak kenaikan aliran conduit tidak

terlalu tegas, karena Gua Gilap

terlalu fluktuatif ketika terjadi singkatnya time of banjir, (K c besar). Proses residence dari diffuse flow. water-rock interaction paling

Selain itu akuifer G. Gilap

kuat dibanding gua-gua lain

lebih lambat melepas conduit dibanding gua-gua

lain (K c besar). Kejadian banjir membawa

conduit ,sehingga Gua Bribin Beda komposisi diffuse flow Hilir 0.143 0.149 Positif- rendah (tanpa aliran

hubungan)

terjadi proses dillution by dan conduit flow yang tegas precipitation

karena posisinya di hilir Pasokan conduit yang sering

Morfologi gua sebagai

terjadi dan nilai K c yang kecil, sinkhole sehingga setiap Gua Ngreneng

Negatif- tinggi

bocoran

0.882 0.253 rendah (hubungan

,sehingga terjadi proses kejadian hujan akan

terbalik)

dillution by precipitation yang memasok aliran conduit ke

dominan

sungai bawah tanah

Sumber : hasil analisis data 2006-2007

Sementara itu, nilai determinasi kalsium & bikarbonat dengan PAD di Gua Gilap saat musim hujan paling stabil dibanding G. Bribin dan Ngreneng. Kenyataan ini tidak terlepas karena G. Gilap merupakan gua yang letaknya pada bagian hulu dengan Sementara itu, nilai determinasi kalsium & bikarbonat dengan PAD di Gua Gilap saat musim hujan paling stabil dibanding G. Bribin dan Ngreneng. Kenyataan ini tidak terlepas karena G. Gilap merupakan gua yang letaknya pada bagian hulu dengan

Dari telaahan nilai determinasi antar parameter kimia dengan kondisi aliran di aliran SBT Bribin baik secara spasial maupun temporal, maka dapat dijelaskan bahwa:

(1) selama musim kemarau, terdapat hubungan yang kuat antara persentase aliran dasar (PAD) atau besar kecilnya diffuse flow dalam air dengan besar kecilnya unsur terlarut dominan dalam air (hidrogeokimia). Hal ini dapat dilihat dari tingginya nilai determinasi antara DHL dan unsur-unsur terlarut yang mengindikasinya kuatnya proses water-rock interaction (Desmarais dan Rojstaczer, 2002). Hal lain yang menunjukkan hubungan antara karakteristik hidrogeokimia dan besar kecilnya aliran dasar adalah tingginya determinasi antara PAD dan unsur-unsur terlarut. Lebh jauh lagi, besar kecilnya determinasi saat musim kemarau juga dipengaruhi oleh posisi spasialnya pada daerah tangkapan hujan SBT Bribin (lokasinya di hilir, hulu, atau sebagai bocoran, atau bahkan kedudukannya sebagai sungai permukaan atau sungai bawah tanah). Besar

kecilnya variasi nilai konstanta resesi aliran baik itu aliran dasar-diffuse (K b ), aliran antara-fissure (K i ), serta aliran langsung-conduit (K c ), juga berpengaruh terhadap karakter hidrogeokimia di SBT Bribin.

(2) Selama musim hujan, proses hidrogeokimia bergeser dari proses water-rock interaction ke arah dillution by precipitation karena besarnya pasokan air hujan

maupun hujan yang tertinggal pada sungai bawah tanah. Hal ini ditandai dengan turunnya nilai determinasi antara PAD dan unsur-unsur dominan terlarut serta DHL-unsur-unsur dominan terlarut. Hal lain yang berpengaruh terhadap hidrogeokimia sungai bawah tanah saat hujan adalah perbedaan posisi spasial dan karakteristik aliran seperti yang sudah dijelaskan sebelumya.