Cara Mencegah Intrusi Air Laut

Intrusi air laut menjadi salah satu permasalahan lingkungan yang mempengaruhi banyak sektor di daerah pesisir laut, terutama mengenai ketersediaan air tanah tawar untuk kehidupan sehari-hari. Indonesia sebagai negara kepulauan selalu dibayang-bayangi dengan fenomena ini, namun ancaman ini masih dianggap belum mendapat perhatian lebih.

Artikel ini hendak membahas mengenai cara mencegah intrusi air laut: pencegahan maupun penanganannya. Faktor-faktor penyebab terjadinya intrusi air laut juga diulas secara singkat, serta dampaknya, yang bukan hanya mempengaruhi kualitas air tanah, namun juga pengaruh intrusi air laut terhadap bangunan. Beragam metode dapat diterapkan untuk mencegah intrusi air laut, mulai dari rekayasa bangunan, hingga penangan alami dengan melestarikan hutan Mangrove yang bisa menghambat terjadinya intrusi air laut.

 

PENANGANAN INTRUSI AIR LAUT

1. PENDAHULUAN

Dari sudut pandang pertanian dan industri, daerah pantai atau delta merupakan daerah yang berpotensi ekonomi tinggi. Sejaka zaman dahulu sudah terdapa daerah-daerah delta yang mempunyai produktivitas tinggi, seperti daerah delta yang berada di Cina, delta Sungai Merah di Vietnam Utara, delta-delta di muara dan pedalaman Sungai Indus, Euphrat dan Tigris, serta yang lebih terkenal lagi adalah delta-delta Sungai Nil dan Sungai Po (Italia).

Daerah pesisir dan sekitarnya sesuai dengan letak dan fungsi alami lahannya seharusnya menerima pasokan air tawar dalam jumlah besar dari aliran-aliran sungai yang mengarah padanya. Namun sebaliknya, daerah ini malah mengalami krisis air tawar yang signifikan dari waktu ke waktu akibat penurunan volume dan kualitas air sungai. Kondisi ini diperparah dengan air bawah permukaan di daerah pesisir yang cenderung mengalami penurunan kualitas akibat intrusi air laut. Eksploitasi air tanah yang tidak terkendali dan penggundulan jalur hijau di daerah ini menjadi factor utama yang memperburuk intrusi air laut. Maka, diperlukan tindakan-tindakan yang tepat guna mencegah laju intrusi, sekaligus mengembalikan kondisi alami daerah pesisir guna mengkonservasi reservoir air tawar bawah permukaan.

Kondisi daerah dimana terjadi intrusi air laut (anonimus)

2. ANALISIS INTRUSI AIR ASIN

2.1 Sumber Air Asin

Ada tujuh macam cara air asin bercampur dengan air permukaan didaerah delta dan pantai yaitu:

a.   Pemasokan air garam lewat atmosfir

Terdapat sejumlah garam dalam air hujan yang terbawa oleh angina yang meniup kedarat (kira-kira 20 ppm Cl-). Jumlah garam yang dipasok dengan cara ini jumlahnya tidak signifikan jika dibandingakan dengan cara lain, tetapi hal ini tidak boleh diabaikan jika ditinjau dalam kurun waktu geologi (ratusan hingga jutaan tahun).

b.   Masuknya garam lewat pintu pelayaran

Hal ini telah diselidiki oleh Henric Stevin. Harus dapat dibedakan, antara jumlah garam yang masuk karena mengisi lock chamber dengan air laut pada saat permukaan air laut lebih tinggi dari permukaan kanal yang berisi air tawar. Dengan, jumlah garam dari akibat pertukaran antara air laut dan air tawar dalam lock chamber, jika pintunya terbuka.

Ilustrasi mengenai masuknya air laut lewat "pintu pelayaran"

c.    Intrusi air laut ke muara (estuari)

Berdasarkan percobaan-percobaan yang telah dilakukan secara intensif, belum dapat dianalisis sepenuhnnya mengenai intrusi air laut ke daerah pesisir. Dalam beberapa hal (jika tidak ada pasang air laut, pelayaran, yang mempunyai pola yang sama) terbentuk perlapisan jenis air pada daerah ini, antara air tawar dan air asin yang berada di dasar sungai.

Terkadang malah tidak terdapat batas lapisan yang tegas antara air tawar dan air asin, tetapi terjadi percampuran hingga ke derajat tertentu. Dalam pendekatan klasik, ditinjau dari keseimbangan antara aliran garam ke arah laut dan aliran kehulu akibat penurunan konsentrasi.

d.   Drainase saline efluen

Air dalam sungai atau waduk di daerah delta dan pantai dapat terkontaminasi dengan masuknya rembesan air payau dan air salin yang berasal intrusi laut.

e.   Kadar garam dalam air sungai

Beberapa sungai mengalirkan garam dalam jumlah yang cukup besar misalnya Sungai Rhine, Colorado dan Tigris). Hal Ini dapat disebabkan oleh : (1)Salinitas alami dari komponen air tanah dari aliran sungai. (2)Aliran balik (return flow) dari daerah irigasi disebelah hulu. (3)Pembuangan air sisa rumah tangga. (4)Pembuangan air sisa industri.

3. PENGELOLAAN AIR

Metode untuk mengontrol intrusi air laut yang terjadi pada wilayah yang sangat luas bergantung pada sumber asal air asin tersebut, luasan dari intrusi air asin, kondisi geologi lokal, penggunaan air dan faktor industri serta ekonomi. Tabel berikut merangkum beberapa metode yang umumnya digunakan untuk memngatasi intrusi air laut dari berbagai macam sumber. Air tawar bawah permukaan berdasarkan standar kesehatan, dianggap tidak dapat dikonsumsi bila telah terkontaminasi sebanyak 2% air laut dari total volume air tawar bawah permukaan tersebut.

Berbagai metode yang diterapkan untuk mengontrol intrusi air laut

3.1 Tindakan Pencegahan

Intrusi air garam dapat dicegah atau dikurangi dengan tindakan-tindakan khusus sebagai berikut.

a.   Rintangan tekan (pneumatic barriers)

Dengan menyuntikkan gelembung-gelembung udara ke reservoir air bawah tanah sehingga pertukaran antara air tawar dan laut dapat dikurangi.

b.   Memperbesar debit sungai dari daerah hulu (dengan memanfaatkan penggunaan air tidak ekonomis) atau mengurangi kedalaman alur sungai (walaupun dianggap memerlukan biaya tinggi) dan menutup muara.

c.    Perencanaan waduk pantai. Terdapat dua jenis waduk yang dapat dibuat: (1)Waduk yang dibuat dari tangki-tangki yang terbentuk karena bendungan muara-muara dan tidal inlet. Tangki-tangki tersebut ditempatkan di permukaan tanah secara horisontal atau yang agak miring, dengan cara menimbun tanah disekitarnya. Saluran-saluran pengeringan air tawar dari daerah sekitarnya dikumpulkan dalam tangki tersebut melalui pemompaan atau gravitasi.

(2)Waduk-waduk pantai, yang prinsip dasarnya dapat dilihat pada gambar dibawah, ini dibuat dengan memisahkan tidal inlet, teluk atau muara sungai dengan membangun sebuah bendungan. Pada bendungan tersebut diberi pintu air untuk membuang air yang berlebihan dari waduk. Jika ke dalam waduk tersebut dapat dialirkan air tawar dalam jumlah yang cukup besar, maka air waduk tersebut lambat laun akan menjadi tawar dan cocok untuk digunakan bagi berbagai tujuan.

 

Perencanaan waduk di kawasan pesisir

3.2 Tindakan Penanganan

a.   Memodifikasi bentuk pemompaan, merubah lokasi dari pemompaan sumur, secara khusus dengan memisahkan sumur tersebut pada area lahan, dapat membantu menstabilkan kekuatan gradient hydraulic kearah laut. Juga mengurangi frekuensi pemompaan dari sumur yang ada dapat memberikan efek yang bermanfaat dan sumur-sumur dan menekan laju intrusi laut.

b.   Recharge Buatan. Level dari air tanah dapat meningkat dan terkontrol dengan menggunakan metode ini. Recharge buatan memanfaatkan pelebaran permukaan untuk membuat unconfined aquifer dan sumur recharge untuk confined aquifer. Metode ini membutuhkan biaya yang besar, terutama dalam penyedian air.

c.    Extraction barrier atau palang ekstraksi. Dibuat dengan mengontrol secara berkelanjutan proses bak pemompaan dengan garis dari sumur yang berbatasan dengan laut. Air asin bergerak ke dalam pulau dari arah laut melewati bak, sementara air tawar di dalam tanah mengalir kearah laut melewati bak. Proses yang berlangusng dengan menerapkan metode ini ditunjukkan pada gambar 3. Air yang terpompa adalah air payau, dan normalnya akan dibuang kembali ke laut.

Penanganan intrusi air laut dengan Extraction Barrier

d.   Bak/tanggul Injeksi. Metode ini mengontrol tekanan dari permukaan sepanjang pesisir dengan garis dari sumur recharge. Metode ini menginjeksi air tawar yang mengalir ke arah laut dan darat, seperti yang terlihat pada gambar 4. Tekanan air yang besar dibutuhkan untuk mengisi sumur recharge. Kombinasi antara Extraction barrier dan Injection Barrier dapat dilakukan untuk mengurangi jumlah yang air yang akan diinjeksikan dan yang dibuang keluar. Tetapi penerapan kombinasi metode ini membutuhkan jumlah sumur yang banyak. Kombinasi kedua metode tersebut sudah diterapkan di pesisir laut selatan California, Amerika Serikat. Air yang diinjeksi menjaga bentuk permukaan pizometrik air laut tetap membaji dibelakangan recharge well.

Ilustrasi Injection Barrier

e.   Subsurface Barrier atau tanggul bawah permukaan. Metode ini diterapkan dengan cara membangun lapisan impermeable di bawah permukaan secara parallel di daerah pesisir, serta dibangun melewati batas vertikal lapisan akuifer, sehingga dapat secara efektif mencegah perpindahan dari air laut ke dalam cekungan ar tawar, seperti yang ditunjukkan pada gambar 5. Material yang digunakan dalam membangun lapisan impermeable ini adalah lumpur lempung, asphalt yang teremuslikan, grout semen, bentonite, kalsium akrilik. Resiko dalam pembangunan lapisan ini adalah kerentanannya terhadap gempa bumi dan erosi kimia. Pembangunan tanggul ini memerlukan biaya yang sangat tinggi juga menjadi salah satu pokok pertimbangan.

Metode pencegahan dengan Lapisan Impermeable Bawah Permukaan

 4.   KEADAAN DAERAH PADA PULAU KECIL

Keadaan geohidrologi daerah pulau kecil tentu berbeda dengan pulau besar. Berikut beberapa keadaan geohidrologi pulau kecil dan saran mengenai pembuatan sumur atau lubang bor.

1.   Sumur atau lubang bor dibuat agak jauh dari pesisir pantai, dan pastikan kondisi muka air pada bawah permukaan berada di atas permukaan air laut.

2.   Sumur atau lubang bor dibuat jauh dari pesisir pantai dan dari pembajian muka air laut alami. Tetapi kandungan air pada akuifer harus lebih banyak dari kemampuan recharge area nya, dan kemampuan ini harus berlangsung cukup lama.

3.   Sumur atau lubang bor dibuat dekat dengan pesisir, tapi daerah tersebut tidak terpengaruh dengan air asin. Terdapat resiko apabila pemompaan air tanah tawar lebih besar daripada kemampuan recharge air tawar, yakni air laut dapat mengkontaminasi air sumur.

 

5. PROSES DESALINASI

Desalinasi adalah proses pengolahan air yang mengurangi total dissolved salt (TDS) dalam air (Buros, 1989). Proses Ini dapat menghasilkan air yang dapat diminum dengan mengolah air laut atau air payau.

Semua proses desalinasi melibatkan tiga aliran, satu aliran masuk dan dua aliran yang lain keluar. Air asin  (air asin atau air payau) dimasukkan ke dalam proses desalinasi. Keluaran dari proses ini adalah air dengan kadar garam rendah (juga disebut sebagai air destilasi) dan air dengan kadar garam yang tinggi. Air berkonsentrasi garam tinggi akan dibuang kembali ke laut atau saluran air tanah yang mengalir ke arah laut.

Ada beberapa cara dalam teknik desalinasi, yang pertama adalah destilasi, dan yang kedua menggunakan membrane process.

1.   Proses Destilasi

Proses destilasi terjadi melalui langkah-langkah berikut: proses penguapan air laut, kemudian uap ditransfer ke kondensor atau pendingin sehingga proses kondensasi berlangsung. Untuk memaksimalkan sistem ini secara ekonomis dapat dilakukan produksi sebanyak mungkin unit untuk proses penguapan, sirkulasi panas sangat dibutuhkan untuk dilakukan secara terus menerus.

Destilasi dapat dilakukan dalam beberapa cara Multi Stage Flash (MSF). Dalam proses ini, air laut yang telah panas dimasukkan kedalam lubang wadah (chamber) tahap pertama dimana tekanan mengalami penurunan akibat air yang panas, melepaskan uap.

MSF umunya digunakan pada produkai skala sedang hingga besar serta membutuhkan banyak energy untuk proses destilasinya.

Skema proses desalinasi dengan metode Multistage Flash

2.   Proses Membran

Terdapat dua tipe dari proses membrane yakni Reverse Osmosis dan Elektrodialysis.

Membran semi permeable memisahkan dua jenis air, yakni air murni dan air asin. Air tawar melewati membrane dalam proses untuk mengimbangi konsentrasi garam pada kedua sisi membran. Proses ini meniru proses natural pada fluida yang disebut sebagai osmosis. Proses akan berhenti ketika tekanan pada air asin diberikan, sehingga membrane akan menyaring molekul padat yang tidak dapat menembus membran semipermiabel, hal ini disebut sebagai reverse osmosis.

Prinsip dasar Osmosis dan Reverse Osmosis

 

Electrodialysis didasarkan pada prinsip bahwa ion dalam garam bermigrasi ke muatan lain ketika arus elektrik melewati garam terlarut, serta menggunakan membran selektif untuk memisahkan anion dan kation dari air asin tersebut. Air asin bergerak melewati ruang pada membran yang sempit, yang mana pada bagian luarnya diletakkan elektroda positif dan negatif, seperti yang ditunjukkan pada gambar 11. Membran didesain sebagai jalur perpindahan ion, bukan sebagai jalur air yang diproses.

Komponen dasar dari proses Elektrodialysis Plant

Referensi:

Falkland, A. 1991. Hydrogeology And Water Resources of Small Island : a Practical Guide. United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization. Paris

Rhaghunath, H M. Ground Water, Second Edition. Wiley Eastern Limited. India

Soemarto C.D,.1995. Hidrologi Teknik. Edisi Kedua. Erlangga. Ciracas,Jakarta.

Todd,David Keith. 1923. Groundwater Hydrology, Second Edition. John Wiley & Sons,Inc. Canada