Mengapa Hydro-Economic Modeling (HEM) Kian Penting?
Pengelolaan sumber daya air menghadapi tantangan yang semakin kompleks akibat perubahan iklim, pertumbuhan populasi, urbanisasi, dan tekanan ekonomi yang meningkat. Hydro-Economic Modeling (HEM) muncul sebagai pendekatan integratif yang menggabungkan aspek biophysical, ekonomi, dan sosial untuk mendukung pengambilan keputusan dalam pengelolaan air yang berkelanjutan dan adaptif. Paper oleh J. Pablo Ortiz-Partida dkk. (2023) mereview perkembangan terkini aplikasi HEM, menyoroti kategori utama aplikasi, teknik pemodelan, serta tantangan yang masih dihadapi dan potensi inovasi ke depan.
Kerangka dan Metodologi Review
Penulis melakukan tinjauan literatur sistematis terhadap 169 artikel peer-reviewed yang dipublikasikan antara 2009 hingga Juli 2020, dengan fokus pada lima kategori utama aplikasi HEM:
- Dampak perubahan iklim dan adaptasi
- Manajemen nexus air-pangan-energi-ekosistem
- Integrasi HEM dengan model sektor lain
- Kebijakan inovatif pengelolaan air (pasar air, harga, pembayaran jasa ekosistem)
- Pengelolaan ketidakpastian dan risiko
Metode pemilihan artikel menggunakan kata kunci primer dan sekunder terkait ekonomi air, perubahan iklim, dan pengelolaan sumber daya. Analisis mendalam dilakukan terhadap teknik pemodelan, skala spasial dan temporal, variabel yang digunakan, serta implikasi kebijakan.
Teknik Pemodelan dan Karakteristik HEM
Optimasi vs Simulasi
- Sekitar 53% model menggunakan teknik optimasi (mencari solusi terbaik berdasarkan fungsi tujuan seperti memaksimalkan manfaat atau meminimalkan defisit air).
- 28% menggunakan simulasi untuk analisis “what-if” dan evaluasi skenario kebijakan.
- 19% menggabungkan keduanya, mengoptimalkan hasil dari simulasi.
Skala Spasial dan Temporal
- Mayoritas HEM beroperasi pada skala DAS (bassin) dengan resolusi tahunan, cocok untuk perencanaan jangka panjang.
- Beberapa model menggunakan resolusi bulanan atau regional untuk menangani kompleksitas sektor dan wilayah.
- Model dengan resolusi sub-bulanan masih jarang, padahal penting untuk menangkap kejadian ekstrem seperti banjir dan kekeringan.
Variabel yang Diperhitungkan
- Hydrologi (72% model): debit sungai, muka air tanah, curah hujan, kelembaban tanah
- Iklim (47%): suhu, evapotranspirasi, radiasi matahari
- Pertanian (53%): jenis tanaman, luas lahan, metode irigasi
- Energi (36%): produksi hidroelektrik, konsumsi energi
- Lingkungan (30%): aliran minimum ekologis, kualitas air
- Sosial (28%): populasi, penggunaan air domestik, biaya operasional
Aplikasi Utama HEM dan Studi Kasus Penting
1. Dampak Perubahan Iklim dan Adaptasi
HEM digunakan untuk mengevaluasi dampak perubahan iklim terhadap ketersediaan air dan sektor terkait. Misalnya, model di California menunjukkan bahwa pengelolaan air tanah dapat menjadi buffer penting selama kekeringan, mengurangi dampak ekonomi (Foster et al., 2017). Studi di Mediterania menyoroti perlunya kebijakan adaptasi berbasis skenario ekstrem untuk mengurangi kerugian di sektor pertanian (Escriva-Bou et al., 2017).
2. Manajemen Nexus Air-Pangan-Energi-Ekosistem
HEM membantu mengoptimalkan alokasi air antara irigasi, pembangkit listrik, dan kebutuhan lingkungan. Contoh di Sungai Mekong dan Amu Darya menunjukkan bahwa pengelolaan terintegrasi dapat meningkatkan produksi energi dan pertanian tanpa mengorbankan ekosistem (Jalilov et al., 2016; Do et al., 2020). Di wilayah kering seperti Afrika, pengelolaan air tanah yang berkelanjutan sangat krusial untuk ketahanan pangan (Gohar et al., 2019).
3. Integrasi dengan Model Sektor Lain
Penggabungan HEM dengan model iklim, agronomi, dan ekonomi memungkinkan analisis yang lebih holistik. Misalnya, penggabungan model agronomi dengan HEM di Murray-Darling Basin, Australia, membantu mengidentifikasi jenis tanaman yang lebih tahan iklim ekstrem (Qureshi et al., 2013). Model multi-agen juga digunakan untuk menggambarkan perilaku pengguna air dan interaksi sosial-ekonomi (Yang et al., 2009).
4. Kebijakan Pasar Air dan Harga
HEM digunakan untuk merancang kebijakan harga air yang efisien dan adil, serta menilai potensi pasar air dalam mengatasi kelangkaan. Studi di Valencia, Spanyol, mengembangkan tarif air berbasis kelangkaan yang meningkatkan efisiensi penggunaan (Lopez-Nicolas et al., 2018). Di California, pasar air membantu mengurangi kerugian pertanian hingga 7% selama kekeringan (Jiang dan Grafton, 2012).
5. Pengelolaan Ketidakpastian dan Risiko
Model stochastic dan optimasi dinamis semakin banyak digunakan untuk mengatasi ketidakpastian iklim dan pasar. Misalnya, model reservoir multi-dam di Spanyol mengadopsi stochastic dual dynamic programming untuk mengoptimalkan operasi di bawah variabilitas aliran (Macian-Sorribes et al., 2017). Pengelolaan risiko juga penting dalam pengoperasian pembangkit listrik hidro dan penilaian dampak bencana (Foster et al., 2015).
Kelemahan dan Tantangan HEM Saat Ini
- Representasi ekosistem masih minim: Kebanyakan HEM hanya memasukkan aliran minimum ekologis, belum mengakomodasi kebutuhan kompleks ekosistem seperti kualitas air, waktu banjir alami, dan keanekaragaman hayati.
- Keterbatasan resolusi temporal dan spasial: Model skala besar dan tahunan kurang efektif untuk keputusan operasional dan respons terhadap kejadian ekstrem.
- Data dan integrasi sosial rendah: Preferensi dan perilaku pemangku kepentingan sering disederhanakan, mengurangi relevansi kebijakan dan penerimaan sosial.
- Keterbatasan integrasi air tanah: Banyak model menganggap air tanah sebagai buffer pasif, bukan sumber yang harus dikelola secara aktif.
- Kesenjangan antara model dan praktik: Kurangnya keterlibatan pemangku kepentingan dalam pengembangan model menghambat adopsi hasil penelitian.
Nilai Tambah dan Tren Masa Depan
- Pengembangan model generasi baru: Integrasi machine learning dan AI untuk memodelkan proses biophysical kompleks dan perilaku sosial.
- Peningkatan resolusi spasial dan temporal: Model sub-bulanan dan berbasis sensor real-time untuk pengelolaan operasional.
- Pendekatan multi-objektif dan multi-stakeholder: Memadukan tujuan ekonomi, sosial, dan lingkungan secara simultan.
- Fokus pada keadilan sosial dan kesehatan: Memasukkan indikator kesehatan masyarakat dan distribusi manfaat air.
- Penguatan kerjasama transboundary: Model yang mendukung negosiasi dan koordinasi antarnegara untuk pengelolaan air lintas batas.
Studi Kasus dan Angka Penting
- Murray-Darling Basin, Australia: Modernisasi irigasi dan pembelian hak air menghemat miliaran dolar dan membantu restorasi ekosistem.
- Nile River Basin: Model HEM menilai dampak pembangunan bendungan dan potensi kerjasama internasional untuk meningkatkan manfaat bersama (Jalilov et al., 2015).
- California, AS: Penggunaan model stochastic mengurangi biaya operasional pembangkit listrik hidro dan meningkatkan ketahanan sistem air.
- Senegal River Basin: Adaptasi kebijakan penyimpanan air di bendungan mengurangi dampak perubahan iklim secara signifikan (Raso et al., 2019).
HEM sebagai Alat Strategis Pengelolaan Air Masa Depan
Paper ini memberikan gambaran komprehensif tentang kemajuan dan tantangan hydro-economic modeling dalam konteks pengelolaan sumber daya air global. HEM telah berkembang dari alat evaluasi proyek menjadi sistem pendukung keputusan yang mengintegrasikan aspek hidrologi, ekonomi, sosial, dan lingkungan. Namun, agar HEM dapat benar-benar efektif, perlu ada peningkatan dalam representasi ekosistem, integrasi data sosial, peningkatan resolusi model, dan keterlibatan pemangku kepentingan.
Dalam menghadapi tantangan perubahan iklim dan pertumbuhan permintaan air, HEM menawarkan kerangka kerja yang adaptif dan holistik untuk merancang kebijakan dan investasi yang berkelanjutan. Ke depan, pengembangan model yang lebih operasional dan inklusif akan menjadi kunci untuk meningkatkan ketahanan air dan kesejahteraan masyarakat secara global.
Sumber Artikel
J. Pablo Ortiz-Partida, Angel Santiago Fernandez-Bou, Mahesh Maskey, José M. Rodríguez-Flores, Josué Medellín-Azuara, Samuel Sandoval-Solis, Tatiana Ermolieva, Zoe Kanavas, Reetik Kumar Sahu, Yoshihide Wada, Taher Kahil. Hydro-Economic Modeling of Water Resources Management Challenges: Current Applications and Future Directions. Water Economics and Policy, Vol. 9, No. 1 (2023) 2340003.