Variasi spasial temporal hidrogeokimia dan sifat aliran untuk karakterisasi sistem kaerst dinamis di sungai bawah tanah Bribin Kabupaten Gunung Kidul DIY

ADJI, Tjahyo Nugroho, Promotor Prof. Dr. Sudarmadji

2010 | Disertasi | S3 Ilmu Geografi

Penelitian ini dilakukan pada kawasan bertopografi karst, yaitu daerah tangkapan Sungai Bawah Tanah (SBT) Bribin yang secara administratif terletak di Kabupaten Gunungkidul, Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) menganalisis variasi spasial dan temporal karakteristik dan persentase aliran dasar (PAD) SBT Bribin; (2) mengevaluasi karakter hidrogeokimia SBT Bribin dan mencari hubungan dengan sifat alirannya; (3) mengkarakterisasi kondisi Sistem Karst Dinamis (SKD) SBT Bribin yang didekati dengan paramater tingkat agresivitas air terhadap batuan gamping dan hubungannya dengan kondisi paramater SKD SBT Bribin sepanjang tahun. Untuk mengetahui karakteristik aliran dan PAD, tiga alat pencatat fluktuasi muka air SBT dipasang di hulu, hilir, dan bocoran SBT Bribin selama satu tahun, dan pengukuran debit aliran dilakukan untuk memperoleh kurva hubungan debit dan tinggi muka air SBT. Kemudian, dilakukan pemisahan aliran dasar dengan cara digital filtering untuk menghitung besarnya PAD setelah sebelumnya dihitung nilai konstanta resesi aliran diffuse, fissure, dan conduitnya. Untuk mengetahui karakter hidrogeokimia SBT, sebanyak 120 sampel air diambil dan dianalisis sepanjang tahun di SBT Bribin yang meliputi air tetesan gua, air hujan, dan air SBT. Scatter plot antar parameter hidrogeokimia kemudian dilakukan untuk mengetahui hubungan antara PAD dan hidrogeokimia, serta untuk mengetahui proses hidrogeokimia yang terjadi. Selanjutnya, untuk mengetahui tingkat agresivitas air SBT dilakukan analisis Indeks Kejenuhan terhadap mineral kalsit, sedangkan hubungan antar parameter SKD pada gua di bagian hulu dan hilir dilakukan untuk mengkarakterisasi kondisi SKD sepanjang SBT Bribin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan karakteristik aliran sungai bawah tanah secara temporal dan spasial di SBT Bribin karena adanya perbedaan sifat akuifer karst untuk melepaskan komponen aliran diffuse, fissure, dan conduit. Hal ini mengakibatkan adanya perbedaan karakteristik PAD di sepanjang SBT Bribin. Selanjutnya, karakteristik PAD berpengaruh terhadap karakter hidrogeokimia sungai bawah tanah terutama pada musim kemarau. Pada musim hujan, hidrogeokimia sungai bawah tanah lebih dipengaruhi oleh kejadian banjir yang mengakibatkan turunnya PAD karena adanya proses pengenceran oleh air hujan (dilution by precipitation) yang menaikkan kandungan CO2 dalam air. Secara umum, gua di hilir SBT Bribin lebih bersifat agresif untuk melarutkan batuan gamping dibandingkan gua di daerah hulu karena adanya perbedaan sifat pelorongan gua, dimana bagian hilir mempunyai sifat pelorongan terbuka sehingga selalu ada pasokan gas karbondioksida untuk mendukung proses pelarutan.

This research is conducted in karst area, which is particularly enclosed by Bribin Underground River Catchment, Gunungkidul Regency. The objectives of this study are: (1) to understand spatial and temporal variation of flow characteristic as well as Diffuse Flow Proportion (PAD) of Bribin River; (2) to assess hydrogeochemistry and to recognize the relationship between hydrogeochemistry and flow characteristics of Bribin River, and (3) to define water agressivity of Bribin River with respect to carbonate mineral and to express the components of Karst Dynamic System (KDS) one-year behavior. To define flow characteristic and PAD, three water level data loggers are installed within upper, lower and the leakage point along Bribin River continued by discharge measurement with the purpose of attaining stage-discharge rating curve. Afterwards, PAD is defined by conducting digital filtering baseflow separation approach after calculation of diffuse, fissure, and conduit recession constant. Next, to figure out hydrogeochemical condition, 120 sample of karst water are analyzed including rain, underground-river, and drip water. After that, scatter plots between hydrogeochemical parameters are conducted to achieve the correlation between PAD and hydrogeochemistry as well as to figure out hydrogeochemical processes to occur. Subsequently, Saturation Indices analysis with respect to calcite mineral and KDS components correlation is carried out to define karst water agressivity and its manners along flowpath of Bribin River. The research’s result demonstrates that there is spatial and temporal differentiation of flow characteristics along Bribin River attributable to the comportment of karst aquifer toward discharging its diffuse, fissure, or conduit flow components, which consequence to the dissimilarity of PAD distribution along Bribin River. Accordingly, PAD characteristics result to dry season hydrogeochemical condition of Bribin River. However, wet season hydrogeochemical condition is more influenced by means of dilution by precipitation process within flood events, which exaggerates CO2 content of water. Generally, the upper-stream cave tend to more aggressive in dissolving limestone, contrast to down-steam cave that be inclined to precipitate carbonate mineral as a result of their differentiation of cavities configuration. In addition, down-stream cave is characterized by open system cavities, subsequent to the CO2 discharge to preserve dissolution process.

Kata Kunci : Flow characteristic, Diffuse, Fissure, Conduit, Hydrogeochemistry