Makalah Modflow Fix 4e3f48

TUGAS MATA KULIAH DASAR PERMODELAN GROUNDWATER FLOW MODEL USING MOD-FLOW

Disusun Oleh : Annisa Rizqilana

21100113130094

Fandy Fahreza

21100113120023

Muhammad Taufiqurrahman

21100113130116

Wahyu Prasetio

21100113120011

PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG APRIL 2016

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Airtanah Air tanah adalah air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat di dalam ruang antar butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah yang disebut akuifer (Mutowal 2008). Pergerakan air dalam tanah jenuh akan mempengaruhi limpasan dan infiltrasi pada suatu daerah, sedangkan proses pergerakan air dalam tanah dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik tanah. Air tanah bersifat dinamis mempunyai pengertian bahwa bergerak

secara

tetap

dari

suatu

lokasi

ke

lokasi

air

lain

tanah melalui

perkolasi,evaporasi, evapotranspirasi, irigasi, presipitasi, limpasan (run off) dan drainase (Suharto, 2006).

Gambar.1.0. Pola aliran airtanah Sumber : Environment and Climate Change Canada

Air bergerak di dalam tanah secara horizontal dan vertikal. Pergerakan air secara horizontal disebut juga pergerakan air lateral. Pergerakan air vertikal dapat berupa pergerakan air ke bawah yang dipengaruhi oleh gerak gravitasi melalui infiltrasi dan perkolasi serta pergerakan air ke atas melalui gerak

kapilaritas air tanah yang dipengaruhi oleh porositas tanah dan temperatur tanah. Air tanah yang berada di bawah zona perakaran tanaman akan mengalir menuju zona perakaran tanaman disebabkan oleh kemampuan kapiler (cappilary rise) yang dimiliki oleh tanah. Air akan bergerak dari tanah yang lembab menuju tanah yang lebih kering. Pada

tanah

lembab

yang

jumlah

persentase

airnya

lebih tinggi, gradien tegangannya lebih besar dan lebih cepat perpindahannya.

Gambar.1.1. Efek kapilaritas pada airtanah Sumber: http://ecaaser3.ecaa.ntu.edu.tw

Pola

kapilaritas

airtanah

dipengaruhi

oleh

tegangan

dan

permeabilitas tanah. Nilai efek kapilaritas tidak beraturan pada setiap bagian tanah, karena ukuran pori-pori yang dilewatinya bersifat acak pula. Pada jenis tanah yang berbeda akan memberikan pola pergerakan air tanah yang

berbeda, akibatnya kecepatan pergerakan air vertikal ke bawah dan

pergerakan horizontal di dalam tanah bervariasi dari lambat hingga cepat. 1.2 Parameter Yang Mempengaruhi Airtanah Kondisi alami dan distribusi akuifer, aquiklud dan aquitard dalam sistem geologi dikendalikan oleh lithologi, stratigrafi dan struktur dari material simpanan geologi dan formasi (Freeze dan Cherry,1979). Pada litologi paramateter berupa komposisi mineral, ukuran butir dan kumpulan butiran yang terbentuk dari sedimentasi. Bentuk struktur seperti pecahan (cleavages), retakan (fracture), lipatan (folds), dan patahan (faults), merupakan sifat-sifat geometrik dari sistem

geologi yang dihasilkan oleh perubahan bentuk (deformation). Gerakan air tanah selanjutnya dapat digambarkan melalui Hukum Darcy. Permeabilitas, merupakan ukuran kemudahan aliran lewat media tersebut, menjadi konstanta

penting

dalam persamaan aliran. Penentuan besarnya permeabilitas secara langsung dapat dilakukan melalui pengukuran-pengukuran di lapangan

atau

di

laboratorium. Informasi mengenai gerakan air tanah dapat diperoleh dengan memberikan suatu zat ke dalam aliran yang kemudian dirumus dalam ruang dan waktu. Dari hukum Darcy dan persamaan kontinuitas persamaan umum aliran air tanah dapat dicari (Soemarto,1995).

Gambar.1.2. Prinsip Hukum Darcy Sumber: http://fracfocus.org

Hukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Hal ini bergantung pada jumlah aliran antara dua titik secara langsung berkaitan dengan perbedaan tekanan antara titik, jarak antara titik, dan interkonektivitas jalur aliran dalam batuan antara titik. Pengukuran interkonektivitas disebut permeabilitas. Aliran fluida dalam di antara lapisan batuan diatur oleh permeabilitas batuan. Namun, untuk memperhitungkan permeabilitas, harus diukur baik dalam arah vertikal dan horizontal. Salah satu aplikasi dari Hukum Darcy adalah untuk mengalirkan air melalui akuifer. Hukum Darcy bersama dengan persamaan kekekalan massa yang setara dengan persamaan aliran air tanah, salah satu hubungan dasar hidrogeologi.

hukum Darcy juga digunakan untuk menggambarkan minyak, air, dan arus gas melalui reservoir minyak bumi. Hukum Darcy adalah hubungan proporsional sederhana antara tingkat debit langsung melalui media berpori, viskositas fluida dan penurunan tekanan atas jarak tertentu. Dengan mengetahui parameter yang berpengaruh pada aliran airtanah dan dikaitkan dengan hukum Darcy dan kekekalan massa, suatu model aliran aitanah dapat digambarkan dan ditetapkan sebagai konsep numerikal. Konsep permodelan ini menyesuaikan dengan tiap daerah yang mempunyai parameter tertentu. Melalui permodelan ini, hal yang berhubungan dengan kontaminasi pada airtanah, aliran airtanah, bahkan prediksi kedepan dapat ditentukan. Salah satu aplikasi yang mampu dalam pembuatan model konseptual dan numerikal adalah MOD-FLOW. 1.3 Permodelan Airtanah Domenico (1972) mendefinisikan model sebagai wakil kenyataan yang berusaha untuk menjelaskan tingkah laku beberapa aspek kenyataan dan selalu tidak sekompleks sistem yang sesungguhnya diwakili. Ketepatan hasil dari suatu model tergantung tingkat penyederhanaan serta ketepatan dan kelengkapan dari parameter-parameter yang dipakai dalam menentukan model. Suatu model matematik digunakan untuk mensimulasikan secara tidak langsung aliran airtanah menggunakan pemisalan/persamaan yang menunjukkan proses fisik yang terjadi di dalam sistem (Anderson dan Woessner, 1992). Model menjelaskan hubungan antar variabel dan parameter sebagai hubungan yang saling mempengaruhi antar komponen dalam sistem dan antara sistem dengan lingkungannya. Penyusunan

model

hidrogeologi dilakukan dengan adanya

asumsi dan batasan-batasan tertentu yang melalui beberapa tahapan pemodelan. Semakin

kompleks

suatu

model

semakin

banyak

parameter

yang

ditinjau dan digunakan sesuai dengan kondisi lingkungan. Pada kasus ini, permodelan hidrogeologi dilakukan dengan menggunakan aplikasi MODFLOW. MODFLOW adalah aplikasi permodelan 3 dimensi aliran yang menggunakan modul finite difference (pendekatan ekspansi Taylor di titik acuannya (x). Ada tiga jenis beda (difference) yaitu forward difference, backward

difference, dan central difference), sebagai kode komputer yang membantu menyelesaikan persamaan aliran airtanah

METODE Modflow merupakan perangkat lunak yang sangat terkenal, dan umumnya digunakan dalam keperluan hidrogeologi. Bagaimanapun juga Modflow memiliki salah satu tantangan yaitu kerumitan geologi, heterogenitas, dan struktur buatan seperti pori yang mengakibatkan perubahan aliran relatif di lingkungan geologi tersebut. The US Geological Survey (USGS) mengembangkan modflow berdasarkan pada stuktur grid (rectangular finite different grid) dimana masing masing sel dihubungkan dengan enam sel disekitarnya. Hubungan tersebut dapat dijelaskan dengan mudah oleh baris, kolom dan penomoran layer. Bagaimanapun, batas yang tidak umum tidak dapat disesuaikan tetap dengan sebuah grid persegi, yang membutuhkan banyak sel untuk pengaturan permodelan. Ada juga permasalahan ketika pendetailan resolusi grid yang khusus dibutuhkan pada beberapa bagian dari domain permodelan. Besar baris dan kolom dapat bervariasi, namun dimensi dari setiap baris dan kolom harus sama disemua domain modelling. Upaya untuk menghadapi keterbatasan tersebut mengarahkan untuk adanya pengembangan dari sebuah pendekatan pada kumpulan grid. Kumpulan grid umumnya menggunakan parent grid dengan resolusi yang lebih kasar dengan child grid dengan resolusi yang lebih detail, dimana digabungkan secara berulang . Modflow memiliki beberapa layanan yang disediakan yang dapat dipergunakan sesuai dengan kebutuhan yang akan dilakukan. Dan layanan ini dikembangkan berdasarkan pendekatan grid tidak terstruktur. Tabel 1.0 Daftar jenis layanan Modflow dan versi modflow yang menyediakan

Name BAS DIS DISU

Long name Required packages Basic Package Discretization Unstructured Discretization

Version introduced original MODFLOW-2000 (1.0) MODFLOW-USG (1.0)

OC BCF CLN GNC HFB HUF LPF SWI2 UPW UZF CHD FHB

FHB RCH WEL DAF DRN DRT ETS EVT GHB LAK MNW RES RIP RIV SFR STR

Output Control original Groundwater flow packages Block-Centered Flow Package original Connected Linear Network MODFLOW-USG (1.0) Process Ghost Node Correction Package MODFLOW-USG (1.0) Horizontal Flow Barrier Package MODFLOW-88 Hydrogeologic Unit Flow MODFLOW-2000 (1.1) Package Layer-Property Flow Package MODFLOW-2000 (1.0) Seawater Intrusion Package MODFLOW-2005 (1.11) Upstream Weighting Package MODFLOW-NWT (1.0) Unsaturated-Zone Flow Package MODFLOW-2005 (1.2) Specified Head boundary packages Constant-Head Boundary / TimeMODFLOW-88 Variant Specified-Head Flow and Head Boundary MODFLOW-96 (3.2) Package Specified flux boundary packages Flow and Head Boundary MODFLOW-96 (3.2) Package Recharge Package original Well Package original Head-dependent flux boundary packages DAFLOW MODFLOW-96 Drain Package original Drain Return Package MODFLOW-2000 (1.1) Evapotranspiration Segments MODFLOW-2000 (1.1) Package Evapotranspiration Package original General-Head Boundary Package original Lake Package MODFLOW-2000 (1.1) Multi-Node, Drawdown-Limited MODFLOW-2000 (1.11) Well Package Reservoir Package MODFLOW-88 (2.6) Riparian Evapotranspiration MODFLOW-OWHM Package (1.0) River Package original MODFLOW-2000 Streamflow-Routing Package (1.14.00) Stream Package MODFLOW-88

SWR

Surface-Water Routing Process

MODFLOW-NWT 1.08

UZF

MODFLOW-2005 (1.2)

DE4

Unsaturated-Zone Flow Package Solvers Direct Solver Package

GMG

Geometric Multigrid Solver

LMG

Link-AMG Package

NWT PCG PCGN SIP SMS SOR GAG HYD IBS KDEP LMT LVDA SUB SWT UTL OBS HOB DROB DTOB RVOB GBOB

MODFLOW-88 (2.5) MODFLOW-2000 (1.15.00) MODFLOW-2000 (1.4) [Note 1] MODFLOW-NWT (1.0)

Newton Preconditioned ConjugateMODFLOW-88 Gradient Package Preconditioned Conjugate Gradient Solver with Improved MODFLOW-2005 (1.9.0) Nonlinear Control Strongly Implicit Procedure original Package Sparse Matrix Solver MODFLOW-USG (1.0) Slice Successive Over-Relaxation original Package Miscellaneous packages Gage MODFLOW-2000 HYDMOD MODFLOW-2000 (1.1) Interbed-Storage MODFLOW-88 Hydraulic-Conductivity DepthMODFLOW-2000 (1.12) Dependence Capability Link-MT3DMS MODFLOW-2000 (1.5) Model-Layer Variable-Direction MODFLOW-2000 (1.12) Horizontal Anisotropy Capability Subsidence and Aquifer-System MODFLOW-2000 (1.12) Compaction Subsidence and Aquifer-System Compaction Package for WaterMODFLOW-2000 (1.18) Table Aquifers Utility original Observation process input files Input File For All Observations MODFLOW-2000 Head-Observation MODFLOW-2000 Drain Observation MODFLOW-2000 Drain Return Observation MODFLOW-2000 River Observation MODFLOW-2000 General-Head-Boundary MODFLOW-2000

Observation CHOB ADV STOB GFD TLK

Constant-Head Flow Observation Advective-Transport Observation Stream Observation Obsolete packages General Finite-Difference Transient Leakage

MODFLOW-2000 MODFLOW-2000 (1.0) MODFLOW-2000 MODFLOW-88 to 96 MODFLOW-88 to 96

Dalam pembuatan permodelan menggunakan modflow ada beberapa langkah data yang harus dilakukan, modflow digunakan sebagai simulator dalam model yang akan dibuat, namun sebelumnya hal yang harus dilakukan adalah memasukan data yang berupa data point x,y, dan z atau cross section atau data digitasi dari GIS kemudian data yang dimasukan dapat diperjelas dengan menginput data data geologi dan juga kondisi batas dari lingkungan model yang akan di buat. Kemdian memperjelas model domain dengan memperjelas dimana daerah yang akan dilaksanakan simulasi model. Setelah data yang dimasukan jelas, dilakukan permodelan numerikal yang menggunakan Modflow dengan mengaplikasikan grid/mesh, mengaplikasikan konseptual model kedalam grid dan membuat data yang dimasukan kedalam simulator berupa modflow. Langkah terakhir adalah menjalankan simulasi dan mengalisis hasil dari simulasi yang ada. Hal tersebut dapat dilihat seperti diagram pada gambar berikut.

Gambar 2.0 Diagram alir pembuatan model

HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bagian hasil dan pembahasan akan dibahas hasil beberapa studikasus yang penggunaan Modflow dalam pembuatan permodelan pada air tanah dan penyelesaian permasalahan dalam permodelan sebagai berikut. Paper: reduce order modeling of the newton formulation of MODFLOW to solve unconfined groundwater flow MODFLOW merupakan software untuk modeling yang mampu merepresentasikan permasalahan confine dan unconfined aquifer. MODFLOW didesain dengan seri-seri independen yang disebut packages. untuk permodelan mengenai permasalahan lingkungan, MODFLOW menggunakan permodelan 3 dimensi dengan blok berbeda yang terpusat. Persamaan non linearnya di selesaikan menggunakan metode picard. Permasalahan unconvine terbilang sulit untuk dipecahkan karena tingginya nilai diskrit. Hal tersebut memberikan beban pada proses komputasi dan runtime. Untuk itu diperlukan software lain yang mampu mereduksi beban tersebut. Paper: implementation of a 3D groundwater flow model in a semi-arid region using MODFLOW and GIS tools: The Zeramdine-Beni Hassen Miocene aquifer system MODFLOW merupakan software yang berbasis pada hukum Darcy. Software ini dipilih karena penggunaannya yang mudah. Kordinat pada software ini dapat mengadopsi sistem UTM global coordinat system. Grid cells pada MODFLOW dirancang untuk mennjadi aktif pada bagian dalam model, dan inactive pada bagian luar model. Untuk membuat permodelan menggunakan MODFLOW, yang perlu dilakukan adalah mengumpulkan data spatial, terkait peta topografi, peta geologi, peta elevasi, dan peta arah aliran, posisi geografi akuifer dan sumur pantau; data mengenai sistem akuifer, melalui metode geofisika, data curah hujan, data core, dan data elalui sumur pantau. Semua data geospatial yang digunakan untuk membuat konseptual model dapat dikonversi dalam format yang sesuai dengat software GIS. Model subsurface catchment, geometric boundary akuifer, zona recharge, daerah penelitian, dan posisi sumur pompa

dapat disimpan dalam bentuk shapefile. Data aliran air dapat direpresentasikan secara matematik berdasarkan hukum water mass balance dan Darcy. Setelah melakukan permodelan, hal akhir yang dapat dilakukan adalah melakukan kalibrasi model. Terdapat 2 metode kalibrasi, yaitu steady state model, dan transient state simulations. Steady state model menggambarkan permodelan akuifer yang statis, sebelum dikalibrasi oleh data water resource. Kalibrasi dengan metode ini digunakan untuk memahami kecenderungan ketinggian air secara keseluruhan. Kalibrasi menggunakan metode transient state simulation menggambarkan simulasi perubahan muka air tanah berdasarkan faktor lingkungan yang bervariasi dan dan besarnya pengisian buatan (artificial recharge). Paper : MODFLOW-USG: the New Possibilities in Mine Hydrogeology Modelling (or What is Not Written in the Manuals) Heterogenitas geologi yang berhubungan dengan lapisan,ruang tambang terbuka, sesar karena tektonik dan rekahan bisa membuat pemodelan sulit, terutama untuk dewatering tambang.Heterogenitas ini sulit untuk disajikan dengan tradisional MODFLOW dengan jaringan terstruktur. Versi baru MODFLOW, disebut MODFLOW-USG (for Unstructured Grid), mendukung berbagai jenis grid terstruktur dan tidak terstruktur (Panday et al. dalam versi MODFLOW-USG1: versi jaringan terstruktur dari MODFLOW untuk simulasialiran air tanah dan proses ketat ditambahmenggunakan kontrol volume formulasi terbatasperbedaan.USGS, Reston, 2013) yang memberikan fleksibilitas untuk pemodelan struktur geologi sulit. Pada publikasi ini membandingkan aspek MODFLOW dan MODFLOW-USG, dan penggunaan lignit deposit Gbely sebagai contoh situasi untuk yang MODFLOW-USG dapat diterapkan. MODFLOW-USG sangat berguna untuk pemodelan aliran air di daerah tambang karena dapat menyajikan lebih baik meski dengan kondisi banyak kendala dimana Modflow sederhana tidak dapat menyelesaikannya. Paper : Modeling of Groundwater Flow in Fractured Rock Pembuatan

model

aliran

airtanah

secara

sederhana

bedasarkan pada hukum Darcy hanya dapat dilakukan jika aliran air dianggap laminer. Aliran air dapat berubah menjadi tidak laminer

pada daerah diskontinuitas seperti daerah karst dan patahan, yang berakibat tidak rasionalnya hukum Darcy. Untuk membuat model baik untuk aliran laminar dan non laminar dibutuhkan numerical solver atau model numerikal. Dalam hal ini dapat digunakan aplikasi MODFLOW-CFP oleh USGS. MODFLOW-CFP adalah

aplikasi

yang

baik

dalam

membantu memahami aliran air yang dipengaruhi oleh rekahan baik itu dari air inflitrasi hingga menjadi mataair. Model laboratorium dapat digunakan untuk menyatakan kebenaran dan ketepatan model numerikal yang dicari. Setelah verifikasi, model numerikal mampu memberikan permodelan yang bahkan tidak dapat pada model laboratorium. Kesulitan pada investigasi pada batuan yang terekahkan adalah adanya 2 regim aliran : aliran cepat pada rekahan dan aliran lambat pada batuan yang kompak. Hukum Darcy tidak rasional pada rekahan, permukaan yang tidak sama dan gua dimana arus dapat menjadi turbulen. Pendekatan “dual continuum” adalah salah satu yang dipercaya dapat digunakan untuk menjelaskan aliran pada batuan yang terekahkan. Untuk mendapatkan model numerikal pada kasus ini, digunakan model laboratorium ÖllősandNémethin1960 sebagai perbandingan dan evaluasi. Tujuan

model

laboratorium

dan

numerikal

untuk

menganalisis aliran air pada permukaan yang tidak rata pada massa batuan. Data untuk permodelan seperti geometri, presipitasi dan data discharge jarang ditemukan, sehingga permodelan butuh koleksi data daerah yang mirip dan asumsi data lainnya. Permodelan laboratorium Öllős-Németh dibuat dengan aplikasi MODFLOW-CFP.v2 yang merupakan modul baru dari permodelan

airtanah

finite-difference.

MODFLOW-CFP

mempunyai kemampuan untuk menstimulasi tidak hanya aliran laminar tapi juga aliran non laminar.

Gambar.3.1. Model konseptual

Permodelan keadaan batuan yang tidak menerus, permukaan tidak sama dan terdapat rekahan dilakukan pada susunan pipa, tangki air seperti gambar diatas. Aliran air yang masuk dianggap sebagai aliran recharge. Dalam perhitungannya, digunakan 2 angka Reynold. Nilai yang tinggi menunjukkan perubahan dari aliran laminar ke turbulen dan sebaliknya. Nilai Reynold tinggi yang digunakan adalah 2320 karena aliran air pada angka ini selalu turbulen dan nilai rendah untuk angka Reynold adalah 1000. Parameter kalibrasi adalah kesamaan permukaan dan diameter. Dalam pembuatan model numerik ini terdapat beberapa tahapan yaitu: pengumpulan data dan model terdahulu serta model laboratorium, kalibrasi dan validasi serta uji sensitifitas.Proses kalibrasi pada kasus ini dibagi atas kalibrasi permukaan dan diameter.

Perbedaan

nilai

antara

model

numerikal

dan

laboratorium didapatkan pada nilai ysng tetap setelah beberapa kali percobaan termasuk percobaan mengubah muka air. Selain itu, dihitung juga faktor friksi untuk membantu permodelan. Faktor friksi didapatkan dari model laboratorium dan untuk kalibrasi permukaan digunakan persamaan Colebrook- White. Nilai kalibrasi

ini disesuaikan dengan permodelan yang menggunakan diameter pipa. Terdapat perbedaan nilai hydraulic head pada permodelan numerik dan laboratorium yang mungkin disebabkan oleh pengukuran oleh zona yang overpressure. Dari proses kalibrasi ini didapatkan nilai titik discharge, debit discharge, debit recharge, dan Tinggi muka air. Setelah kalibrasi beberapa model, dapat dilakukan validasi. Parameter dan hasil perbedaan tiap model didapatkan serta polanya. Untuk pencocokan model, dari beberapa permodelan yang dibuat menunjukkan angka yang bervariasi, dapat lebih tinggi dan lebih rendah dari model laboratorium. Setelah verifikasi, dilakukan juga proses uji sensitifitas untuk mengetahui pengaruh nilai suatu parameter terhadap model yang dibuat.

Gambar.3.1. Hasil visualisasi (kiri) model konseptual, (kanan) model numerikal

Table3.1.Modelcases

Markofamodelcas e

Disc ihargerate

A B C D E F

s 8 0 0 0 0,4300

OtherModificati ons

52203 (cm 8400 4500 9000 4570 4000 ,2 s

Hydraulic head

differences(cm) 1.5-6 5-9 3-9 9-11 rechargepoints:1 10.5-17 2dischargepoint 4-8

G H I J

0 0

8460 finergrid 8760 finergrid+6thick 1008 erpipes finergrid+11thic pipes 9000 finergrid+11thic pipes

2-9 2.5-8 10-19 2.5-14

Gambar.3.2. Uji sensitivitas parameter

Paper : Assessing soil salinity hazard in cultivated areas using MODFLOW model and GIS tools: A case study from the Jezre’el Valley, Israel Irigasi pertanian di Jezre'el Lembah Israel berada di area dengan proses salinisasi tinggi dan muka air tanah yang tinggi. lembah ini, terletak di Bawah Galilea di bagian utara negara itu, mencakup hampir 300 km2. Pada umumunya proses salinisasi dipercepat ketika sebuah tempat yang dangkal, semi akuifer tertekan mendesak tekanan hidrolik keatas, yang menghambat drainase dari lapisan tanah di atasnya. Karena pengaruh setting hidrologi di Jezre’el, Israel

memiliki masalah drainase yang

kompleks. Sehingga dari kerumitan dari masalah drainase tersebut dapat dibuat permodelan dengan Software mudflow dan GIS tools. Dari kedua software tersebut digunakan untuk mensimulasikan tingkat muka air tanah di tempat tersebut. metode arcgis dan geo-database diperlukan untuk memasukan permodelan , komponen yang diperlukan seperti tanggal masukan dan penilaian bahaya salinitas tanah berdasarkan dua criteria hidrogeologi: a) kedalaman muka air tanah dari permukaan tanah b) perbedaan antara tingkat air tanah di lapisan tanah atas dan akuifer semiterbatas.

Di Jezre'el Lembah Israel total luas dengan salinisasi tanah intensif 325 ha, dan dengan salinisasi tanah potensial 6275 ha. Dengan input yang tepat, permodelan aliran terdistribusi secara spasial seperti MODFLOW dapat memberikan informasi yang dapat dipercaya untuk perencanaan sistem drainase efektif bawah permukaan untuk mencegah bahaya salinisasi tanah.

Gambar 3. Lokasi sumur observasi

Metodologi

yang

digunakan

untuk

permodelan

ini

yakni

mengkombinasikan model airtanah dari mudflow dan ArcGIS. Software Modflow dapat digunakan untuk membuat permodelan prediksi 3D dari aliran airtanah. Kemudian dari ArcGIS digunakan untuk spatial analisis dari perbedaan parameter yang diperlukan untuk membuat dan mengkalibrasi aliran airtanah, seperti drainase, konduktivitas hydrolic, tingkat kedalaman airtanah pada sumur observasi, zona recharge, dan reservoir dari air. Kemudian dari informasi data yang ada peta kedalaman

air tanah dari permukaan tanah dan peta bahaya salinitas tanah dibuat dengan mengunakan arcGIS. Tabel 1. Data sumur observasi

Berdasarkan data tersebut kemudian diolah dengan aplikasi mudflow terlebih dahulu dengan adanya kalibrasi data. Kemudian dari data sumur obervasi tersebut juga nantinya ditentukan parameter airtanah nya seperti litologi seperti zona akuifer, zona akuiklud, akuitard dan akuifug.

Gambar 2. Contoh Data kalibrasi dari data sumur obervasi

Standard error dari estimasi adalah 0,099 m dan RMSnya 1,198%. Nilai-nilai konduktivitas hidrolik lapisan Model dihitung selama kalibrasi model dibandingkan dengan nilai awal, berdasarkan memompa tes pemulihan di sumur observasi. Selama proses kalibrasi diamati bahwa nilai-nilai konduktivitas hidrolik, dihitung dalam model, cocok dengan yang diamati selama pumping test.

Gambar 3. Permodelan di Modflow

Gambar ketiga menjelaskan dari permodelan bentukan layer airtanah pada sumur obervasi dimana yang diambil contoh yakni di sumur P22- new sampai P22a-new dan pada sumur-4. Sehingga dari bentukan model layer yang dihasilkan oleh Modflow dapat diinpretasi bahwa P22new – semi-confined aquifer; P22a-new – upper unconfined aquifer.

Gambar 4. Groundwater head contours and flow path in Layer 1

Dari gambar tersebut menjelaskan tentang bentukan model kontur dari airtanah di area budidaya pertanian the jezre’el valley, Israel. Dan juga arah dari pergerakan dari aliran airtanah yang berasal dari zona reservoir airtanah.

Gambar 5 peta zona kedalaman air tanah

Dari gambar diatas menjelaskan tentang hasil bentukan dari ArcGIS yang menggambarkan peta zona kedalaman air tanah, kurang dari 0,5 m menjelaskan tentang layer dari sungai dan lembah dengan luas 500ha dengan proses salinitasi yang intensiv. Pada kedalaman kurang dari 1,5m dengan luas 700ha menggambarkan muka tanah dengan proses salinitasi yang sedang. Kemudian kedalaman lebih dari 1,5m menggambarkan layer tanah dengan drainase dalam dan daerah kering.

Gambar 6. Peta Hasil overlay dengan ArcGIS dari tingkat keretanan salinitas tanah di lembah Jezre’el, Israel

Dari gambar tersebut menggambarkan Peta Hasil overlay dengan ArcGIS dari tingkat keretanan salinitas tanah di lembah Jezre’el, Israel dimana dari peta tersebut menjelaskan letak dari daerah mana saja yang termasuk zona dengan bahaya salinitas tanah,reservoir air dan sumur obervasi. Kemudian dapat disimpulkan dari pembuatan model dari penilaian tingkat bahaya dari salinitas tanah di area budidaya pertanian the jezre’el valley, Israel dengan software mudflow dan ArcGIS sebagai berikut: 1. Sebuah model terdistribusi spasial aliran air tanah seperti MODFLOW, dikombinasikan dengan alat ArcGIS, dapat memberikan informasi yang dapat dipercaya dalam menilai salinitas bahaya tanah dan perencanaan sistem drainase bawah permukaan yang efektif di bawah kondisi pertanian hidrologi yang intensif kompleks.

dan di daerah irigasi

2. Menggabungkan model dengan geo-database dapat meningkatkan pemahaman kita tentang faktor salinisasi tanah di sawah irigasi dan memprediksi waktu, lingkup, dan durasi perubahan muka air tanah dangkal. 3. Berdasarkan simulasi model aliran air tanah di Lembah Yizreel, daerah irigasi Total dengan salinisasi tanah intensif 325 ha, dan bahwa dengan salinisasi tanah potensial 6275 ha, dari 14.000 ha.

RANGKUMAN MODFLOW merupakan software untuk permodelan yang banyak digunakan karena mudah diperoleh dan digunakan. Software ini memiliki banyak jenis, dengan basis hukum yang berbeda, dan keunggulan yang berbeda pula. Tahapan dalam membuat model menggunakan MODFLOW secara umum adalah mengumpulkan data, membuat konseptual model, dan mengkalibrasinya dengan model lainnya. Semakin kompleks suatu bentukan model, semakin banyak pula data yang dibutuhkan. Karenanya, biasanya untuk model yang rumit dibutuhkan software lain untuk mendukung kinerjanya. Kemudian penggunaan software Modflow bisa diaplikasikan dengan kombinasi software lain seperti ArcGIS. Pengkombinasian dengan software lain akan lebih memberikan informasi yang detail, akurat dan dapat dapat dipercaya.

REFERENSI Carroll, Rosemary WH,Pohll, Greg M, Earman, Sam, Hershey, Ronald L. 2008. A comparison of groundwater fluxes computed with MODFLOW and a mixing model using deuterium: Application to the eastern Nevada Test Site and vicinity.Desert Research Institute : United State. F. Lachaal, A. Mlayah, M. Be´dir, J. Tarhouni, C. Leduc. 2012. Implementation of a #-D groundwater flow model in a semi-arid region using MODFLOW and GIS tools: Ze´radine-Be´ni Hassen Miocene

aquifer

system

(east-central

Tunisia).

Tunisia:

ScienceDirect Fienen, Michael N, Nolan, Bernard T,Feinstein, Daniel T. 2015. Evaluating the sources of water to wells: Three techniques for metamodeling of a groundwater flow model. US Geological Survey: United State I. Borsi, R. Rossetto, C. Sifani, M. C. Hill. 2013. Modeling unsaturated zone flow and runoff processes by Integrating MODFLOW-LGR and VSV, and Creating the new CFL package. 2013. Italy: ScienceDirect International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR))Krcˇma´rˇ , David .

Ondra Sracek . 2014 .

MODFLOW-USG: the New Possibilities in Mine Hydrogeology Modelling (or What is Not Written in the Manuals) . Berlin . Jerman Karay, Gy dan Hajnal, G. 2015. Modelling of Groundwater Flow in Fractured Rocks. Budapest University : Hungary. ( Procedding for 7th Groundwater Symposium of the Laura K. Lautz, Donald I. Siegel. 2015.Modeling surface and ground water mixing in the hyporheic zone using MODFLOW and MT3D.2016.USA:Science Direct Putranto , Thomas Triadi . 2011 . Aplikasi Pemodelan Aliran Airtanah Dalam

Konsep

Pengelolaan

Airtanah

Berbasis

Proceeding Olimpiade Karya Tulis Inovatif (OKTI) 2011

Cekungan.

S. E. Boyce, T. Nishikawa, W. W-G. Yeh. 2015. Reduced order modeling of the Newton formulation of MODFLOW to solve unconfined groundwater flow. US: ScienceDirect SHI , Weifang . 2010 . Application of Visual MODFLOW to assess the Sewage Plant accident pool leakage impact on groundwater in the Guanting Reservoir area of Beijing. Berlin Jerman V. Mirlas.2011.Assessing soil salinity hazard in cultivated areas using MODFLOW model and GIS tools: A case study from the Jezre’el Valley, Israel.2012. Israel:Science Direct