ANALISA VOLUME TAMPUNGAN EMBUNG UNTUK MENGATASI KEKERINGAN DI DESA PUTUKREJO
Ikrar Hanggara1 dan Harvi Irvani2
1)Teknik Sipil Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang 2)Teknik Sipil Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang
Ikrar.hanggara@unitri.ac.id
ABSTRACT
To overcome the drought, one of the most inexpensive, fast and effective strategies and immediate results is to harvest runoff water and stormwater in the rainy season through water harvesting. The research aims to analyze the volume capacity of small dam to overcome the drought that occurred in Putukrejo Village, Kalipare Sub-district, Malang Regency. The research begins with a water balance analysis to determine the needs and availability of water that can be accommodated and sourced from rain. Based on the analysis result obtained water requirement for dry month that is equal to 36,029 m3 projected until year 2026. Calculation of water availability obtained by doing dependable flow analysis by using FJ. Mock method, while to design the spillway using flood discharge using rational method. From several alternative locations the location of the embung was chosen at an elevation of +512 meters above sea level, by using a 2 year return period is 2.07 m3/s. The obtained volume capacity is 40,000 m3 with 2 meters height and 2 hectares of storage area can solve the drought problem in Putukrejo Village.
Kata kunci: Small DAM, Water Conservation, Drought.
ABSTRAK
Untuk mengatasi kekeringan, maka salah satu strategi yang paling murah, cepat dan efektif serta hasilnya langsung terlihat adalah dengan memanen aliran permukaan dan air hujan di musim penghujan melalui water harvesting. Penelitian bertujuan untuk melakukan analisa volume perencanaan embung untuk mengatasi kekeringan yang terjadi di Desa Putukrejo Kecamatan Kalipare Kabupaten Malang. Penelitian dilakukan dengan melakukan analisa neraca air untuk mengetahui kebutuhan dan ketersediaan air yang dapat ditampung dan bersumber dari hujan. Berdasarkan hasil analisa didapatkan kebutuhan air untuk bulan kering yaitu sebesar 36.029 m3 terproyeksi sampai tahun 2026. Perhitungan
ketersediaan air didapatkan dengan melakukan analisa debit andalan metode FJ Mock, sedangkan untuk rencana pelimpah menggunakan debit banjir rancangan non hidrograf metode rasional. Dari beberapa alternatif lokasi embung dipilih lokasi pada elevasi +512 meter diatas permukaan laut, dengan kala ulang 2 tahun sebesar 2.07 m3/dt. Volume tampungan didapat 40.000 m3 dengan ketinggian rencana 2 meter dan
luasan tampungan seluas 2 Ha dapat mengatasi kekeringan di Desa Putukrejo.
Kata kunci: Embung, Konservasi Air, Kekeringan.
PENDAHULUAN Latar Belakang
Pembuatan tampungan atau embung pada daerah dataran tinggi yang berbuit dan memiliki cekungan merupakan solusi teknis untuk permasalahan kekeringan. (Salam, 2015). Dalam perencanaan embung sebagai upaya pemenuhan kebutuhan air langkah awal yang perlu dilakukan adalah melakukan analisa hidrologi yaitu, analisis debit andalan, debit kebutuhan air dan debit banjir. (edo, Dkk. 2014).
Permasalahan yang muncul ketika melakukan analisa hidrologi untuk melakukan perencanaan volume tampungan embung adalah kondisi topografi dan klimatologi pada setiap daerah memiliki perbedaan karakteristik sehingga setiap wilayah layanan embung akan sangat mempengaruhi perencanaan embung nantinya.
Kekeringan yang terjadi di Kabupaten Malang khususnya di Desa Putukrejo Kecamatan Kalipare menarik untuk dikaji dan dilakukan penelitian guna mengatasinya. Pada penelitian ini fokus pembahasan yang akan dikaji adalah bagaimana desain debit banjir rencana yang digunakan untuk mendesain bangunan pelengkap embung.maka dari itu dapat dibuat rumusan masalah sebagai acuan pembahasan permasalahan yang akan dikaji sebagai berikut:
1. Berapa besar volume air yang diperlukan untuk mengatasi kekeringan di lokasi studi?
2. Berapa besar kapasitas embung yang dapat dipakai untuk mengatasi kekeringan di lokasi studi?
3. Bagaimana dimensi embung yang sesuai untuk lokasi studi?
METODE PENELITIAN
Pendekatan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah menggunakan neraca kebutuhan dan ketersedian air dihitung berdasarkan beberapa metode yaitu:
Proyeksi kebutuhan air bersih
Metode yang digunakan untuk memproyeksikan jumlah penduduk antara yaitu: Metode Geometrical Increase (Rohmaningsih,2016)
Pn = Po + (1 + r)n (1)
Dimana:
Pn = jumlah penduduk pada tahun ke-n Po = jumlah penduduk pada awal tahun
n = Periode waktu yang ditinjau Standar kebutuhan air baku
Kebutuhan air baku disini dititik beratkan pada penyediaan air baku untuk diolah menjadi air bersih. Standar kebutuhan air ada dua macam yaitu: (Permen PUPR, 2016)
a. Standar kebutuhan air domestik
Standar kebutuhan air domestic yaitu kebutuhan air yang digunakan pada tempat-tempat hunian pribadi untuk memenuhi keperluan sehari-hari (memasak, minum, mencuci dan keperluan rumah tangga lainnya) satuan yang dipakai adalah liter/orang/hari.
b. Standar kebutuhan air non domestic
Standar kebutuhan air non domestic adalah kebutuhana air bersih diluar keperluan rumah tangga, antara lain:
1. Pengguna komersil dan industri
2. Pengguna umum (bangunan pemerintah, rumahsakit, dan lain-lain)
Kebutuhan air non domestic untuk kota dapat dibagi dalam beberapa kategori antara lain: (Ditjen Cipta Karya, 2000).
Debit Banjir Metode Rasional
Metode untuk memperkirakan laju aliran permukaan puncak yang umum dipakai adalah metode rasional. Metode ini sangat simpel dan mudah penggunaannya, namun penggunaannya untuk daerah dengan ukuran kecil (Suripin,2004)
Q = 0,278 . C . I . A (2)
Dimana, Q adalah debit tertinggi untuk periode ulang t tahun (dalam m3/dt), A adalah luas daerah aliran hujan (dalam km2), I adalah intensitas hujan (dalam mm/jam), dan C adalah koefisien aliran.
Untuk mengetahui kondisi topografi lokasi penelitian digunakan data citra SRTM yang diolah dengan menggunakan global mapper versi 18, dan divisualisasikan menggunakan google earth untuk mengetahui lokasi, desain rencana embung sebagai alternatif penampung air limpasan di Desa Putukrejo.
Pengumpulan Data
Tahap pengumpulan data pada studi ini, meliputi pengumpulan data primer dan sekunder. Data primer yang digunakan antara lain:
2. Data fasilitas umum (puskesmas, Sekolah, Pasar dan tempat ibadah). Sedangkan data sekunder yang digunakan antara lain:
1. Data hujan bulanan (2012-2016) stasiun hujan Kalipare, Stasiun hujan Karangkates dan Stasiun hujan Donomulyo.
2. Data hari hujan bulanan (2012-2016) stasiun hujan Kalipare, Stasiun hujan Karangkates dan Stasiun hujan Donomulyo.
3. Data intensitas hujan bulanan (2012-2016) stasiun hujan Kalipare, Stasiun hujan Karangkates dan Stasiun hujan Donomulyo.
Pengolahan Data
Tahap pengolahan data adalah sebagai berikut:
1. Menghitung proyeksi jumlah penduduk. Proyeksi tersebut dapat dihitung dengan metode geometrik dan aritmatik disusun untuk jangka waktu 10 tahun (2016-2026).
2. Melakukan perhitungan kebutuhan air untuk sektor domestik dan sektor non domestik. Perhitungan dilkukan untuk menghitung volume kebutuhan air (m3)
dalam kurun waktu 4 bulan (bulan kering berdasarkan analisa hari hujan). 3. Melakukan analisa kapasitas tampungan dengan membuat model aliran sungai
(sub basin) menggunakan global mapper sehingga didapatkan sub-basin untuk tiap panjang sungai. Pembuatan area sub-basin dengan pendekatan luas minimal 2 Ha.
4. Menentukan lokasi-lokasi rencana embung berdasarkan kondisi topografi hasil analisa pada point.3. pada point ini ditentukan lokasi terbaik dengan melakukan pertimbangan terhadap elevasi tertinggi, ketinggian embung rencana terendah, volume terbesar dan panjang embung terpendek.
5. Melakukan analisa debit andalan dengan menggunakan metode FJ Mock.
6. Melakukan analisa hujan daerah dengan menggunakan rasio poligon thiessen guna mengetahui sebaran dominan hujan untuk tiap stasiun hujan.
7. Menghitung curah hujan maksimum rerata sebagai bahan perhitungan debit abnjir rencana berdasarkan rasio pada point 6.
9. Melakukan perhitungan intensitas hujan andalan dengan menggunakan metode Weibull yang akan dipakai sebagai data untuk menghitung debit banjir rancangan non hidrograf metode rasional.
10.Penentuan kala ulang debit banjir rencana yang sesuai untuk perencanaan dimensi embung dan bangunan pelengkapnya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Proyeksi kebutuhan air bersih Desa Putukrejo sampai dengan tahun 2026
Dari hasil perhitungan proyeksi jumlah penduduk dalam jangka waktu 10 tahun penduduk Desa Putukrejo meningkat menjadi 4476 jiwa. Dari hasil analisa proyeksi jumlah penduduk maka dapat dihitung kebutuhan air domestik untuk sambungan rumah tangga dan hidran umum. Sedangkan kebutuhan air sektor non domestik untuk fasilitas pendidikan, peribadatan, pasar dan kesehatan dari hasil perhitungan didapatkan total kebutuhan air bersih untuk kebutuhan domestik dan non domestik sebesar 3.48 liter/detik atau 0.0035 m3/detik. Berikut adalah rekap hasil perhitungan kebutuhan air
bersih di Desa Putukrejo sampai dengan tahun 2026.
Tabel 1: Total kebutuhan air bersih Desa Putukrejo sampai dengan tahun 2026
Tahun (Lt/Detik) SR (Lt/Detik) HU Pendidikan (Lt/Detik) (Lt/Detik) Masjid (Lt/Detik) Mushola (Lt/Detik) Pasar Puskesmas (Lt/Detik) (Lt/Detik) Jumlah
2017 2.43 0.45 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.32
2018 2.44 0.45 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.34
2019 2.45 0.45 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.36
2020 2.46 0.45 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.37
2021 2.48 0.45 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.39
2022 2.49 0.46 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.41
2023 2.50 0.46 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.42
2024 2.51 0.46 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.44
2025 2.53 0.46 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.46
2026 2.54 0.47 0.06 0.07 0.19 0.12 0.01 3.48
Sumber: Perhitungan Analisa Topografi
DTA (Daerah Tampungan Air) yang digunakan untuk menentukan arah / berkumpulnya aliran air berdasarkan hujan. Berikut adalah alternatif lokasi untuk letak embung.
Gambar 1: Lokasi Embung Terpilih
Tabel 2: Lokasi dan luasan DTA lokasi rencana Embung
No. Alternatif Koordinat X Koordinat y Luas DTA (Ha)
1 Lokasi 1 660203 9087938 25.3
2 Lokasi 2 660385 9088119 46.8
3 Lokasi 3 660485 9088400 90.9
4 Lokasi 4 660297 9088679 127
5 Lokasi 5 660394 9088770 147
6 Lokasi 6 660395 9089142 239
Sumber: Perhitungan Tabel 3: Luasan Tampungan luasan Lahan
(m2) kedalaman (m) Volume (m3)
20000 1 20000
20000 1.5 30000
20000 2 40000
20000 2.5 50000
20000 3 60000
20000 3.5 70000 Sumber: Perhitungan Analisa Debit Banjir Metode Rasional
dihitung debit banjir rancangannya dengan metode rasional (non-hidrograf). Berikut adalah hasil analisa debit banjir di Desa Putukrejo.
Gambar 2: Poligon Thiessen Desa Putukrejo Tabel 4: Koefisien Thiessen Desa Putukrejo
No. Stasiun Nama Luas DTA (m2) C
1 Karangkates 0 0
2 Kalipare 96.598 0.106
3 Donomulyo 812.31 0.894
Luas Total 908.9 1
Sumber: Perhitungan
Koefisien thiessen tersebut digunakan untuk menghitung distribusi dari data hujan wilayah dan intensitas hujannya. Untuk perhitungan intensitas hujan menggunakan rumus Mononobe, akan tetapi pada rumus mononobe ini besarnya durasi hujan dianggap 24 jam (1 hari), sedangkan pada kondisi nyata dilapangan kondisi durasi hujan yang terjadi jarang sekali selama 24 jam. Untuk melakukan pendekatan perhitungan durasi hujan dilakukan dengan mendapatkan data intensitas hujan di tiap stasiun hujan dan hari hujan, dari data tersebut kemudian dapat dilakukan perhitungan durasi hujan yang mendekati kondisi real di lapangan dengan metode weibull (diambil probabilitas 70%). Berikut adalah contoh perhitungan durasi hujan.
Tabel 5: Hujan Rerata Desa Putukrejo
Tahun Bulan
Kalipare Donomulyo Rerata Hujan Hujan Max
Hujan
Bulanan Hujan Hari C (0.106) Bulanan Hujan Hujan Hari Harian Hujan (0.894) C Harian (mm)
Harian Rata-rata
(mm)
2012 Jan 345 24 2 431 22 20 18 19.04
29
Feb 296 13 2 95 12 8 7 9.49
Tahun Bulan
Tabel 6: Data Intensitas Hujan Stasiun Donomulyo
TAHUN Satuan jan feb mar apr mei jun jul agust sep okt nop des
Tabel 7: Perhitungan Durasi Hujan Desa Putukrejo
Tahun I Kalipare (mm/hari) C (0.106) I Donomulyo (mm/hari) C (0.894) Intensitas Rerata I (mm/jam) R24 durasi
Tabel 8: Penentuan Durasi Hujan Metode Weibull
No. Durasi Hujan
Tabel 9: Hujan Rancangan Metode Log-Pearson III
Tr P
Tabel 10: Debit Banjir Rancangan Metode Rasional
Dari hasil perhitungan debit banjir rancangan didapatkan untuk perencanaan banjir pada bangunan embung biasanya dipakai kala ulang 2 tahun yaitu sebesar 2.07 m3/detik.
Debit tersebut dapat dipakai sebagai dasar perencanaan bangunan pelimpah yang akan dibangun pada embung.
Analisa Debit andalan metode FJ Mock
Perhitungan debit andalan digunakan untuk memprediksi keandalan debit air limpasan (run-off) sebagai pengisi tampungan yang akan direncakan. Perhitungan dengan metode FJ.Mock ini menggunakan data hujan, data tataguna lahan dan klimatologi sebagai pembangkit debit andalan. Data Klimatologi dan tataguna lahan digunakan untuk menghitung nilai Evapotranspirasi potensial (ET0) menggunakan metode Penman. Berikut hasil perhitungan debit andalan pada di Desa Putukrejo.
Koefisien infiltrasi sebesar 0.1 sesuai dengan kondisi kemiringan lahan yang curam, faktor resesi aliran tanah sebesar 0.5. Pada metode FJ Mock model simulasi yang digunakan adalah Air yang mengalir di sungai merupakan jumlah dari aliran langsung (direct run off), aliran dalam tanah (interflow) dan aliran tanah (base flow).
Sumber: Perhitungan
Gambar 3: Flow Duration Curve untuk menentukan keandalan Debit Tabel 13: Debit andalan dan volume komulatif
Keandalan Debit (m3/dt) Volume/hari (m3) Volume/bulan (m3) bulan (m3) Volume 2 bulan (m3) Volume 3 bulan (m3) Volume 4
10% 0.192 16588.8 497664 995328 1492992 1990656
20% 0.149 12873.6 386208 772416 1158624 1544832
30% 0.112 9676.8 290304 580608 870912 1161216
40% 0.083 7171.2 215136 430272 645408 860544
50% 0.07 6048 181440 362880 544320 725760
60% 0.043 3715.2 111456 222912 334368 445824
70% 0.026 2246.4 67392 134784 202176 269568
80% 0.004 345.6 10368 20736 31104 41472
Sumber: Perhitungan
Tabel 14: Simulasi Neraca Air Desa Putukrejo Keandalan 85% Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sep Okt Nop Des
Jumlah Hari 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
Kebutuhan Air Baku
(m3/dt) 0.00348 9321 8419 9321 9020 9321 9020 9321 9321 9020 9321 9020 9321
Ketersediaan (Q85)
(m3/dt) 0.00298 7982 7209 7982 7724 7982 7724 7982 7982 7724 7982 7724 7982
Neraca Volume
(m3) -1339 -1210 -1339 -1296 -1339 -1296 -1339 -1339 -1296 -1339 -1296 -1339
Tabel 15: Simulasi Neraca Air Desa Putukrejo Keandalan 80%
Tabel 16: Simulasi Neraca Air Desa Putukrejo Keandalan 70%
Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sep Okt Nop Des
Dari hasil perhitungan besaran kebutuhan dan ketersedian air, kemudian dapat dibuat simulasi neraca air guna mengetahui keberlangsungan sumberdaya air. Untuk kondisi keandalan 85% debit ketersesiaan tidak dapat memenuhi ( - ) kebutuhan air baku bulanan sebesar ± 1300 m3 sepanjang tahun, sedangkan untuk keandalan debit sebesar
80 % pola neraca air menunjukkan bahwa debit andalan mampu memenuhi kebutuhan air dengan sisa volume tampungan tiap bulannya sebesar +10722 (komulatif pada akhir tahun).
Tabel 17: Simulasi Pola Operasi Embung Desa Putukrejo (Keandalan Debit 80%)
No
. Bulan Jumlah Hari
INFLOW OUTFLOW Volum
e akhir Pelimpah Tampungan ELEVASI AKHIR
Inlet Air Baku
m3/dt m3 m3/dt m3 m3 m3 m3/dt m3 m
2 0
7 Juli 31 0.00382 10231 0.0035 9321 6228 0.0000 0.0000 6228 513.31 8 Agustus 31 0.00382 10231 0.0035 9321 7138 0.0000 0.0000 7138 513.36 9 September 30 0.00382 9901 0.0035 9020 8020 0.0000 0.0000 8020 513.40 10 Oktober 31 0.00382 10231 0.0035 9321 8930 0.0000 0.0000 8930 513.45 11 Nopember 30 0.00382 9901 0.0035 9020 9812 0.0000 0.0000 9812 513.49 12 Desember 31 0.00382 10231 0.0035 9321 10722 0.0000 0.0000 10722 513.54 Sumber: Perhitungan
Sumber: Perhitungan
Gambar 4: Dimensi Simulasi Embung
Dari hasil tersebut dapat dikatakan bahwa untuk memenuhi kebutuhan air bersih di Desa Putukrejo sepanjang tahun dapat terpenuhi dengan tingkat keandalan sebesar 70% dimana debit kebutuhan air sebesar 0.0035 m3/detik dan ketersedian debit andalan
sebesar 0.026 m3/detik, debit andalan tersebut dianggap memiliki efisiensi agar pada
kondisi asli dilapangan jika terjadi pengurangan inflow debit ataupun penambahan outflow debit dapat dikenakan pada pada faktor efisiensi tersebut.
KESIMPULAN
1. Berdasarkan dari hasil analisa kebutuhan air di Desa Putukrejo Kecamatan Kalipare, volume kebutuhan air yang diperlukan untuk menghindari bencana
Dead Storage
+ 512 m + 513 m
+ 515 m
kekeringan sebesar 36.029 m3 terproyeksi sampai tahun 2026 dan pelayanan
kebutuhan air untuk 4 bulan pemakaian air.
2. Berdasarkan hasil analisa kondisi topografi pada lokasi studi didapatkan untuk pembuatan embung setinggi 2 meter dengan luasan genangan seluas 2 Ha sudah dapat menghasilkan tampungan sebesar 40.000 m3
3. Lokasi embung berada pada elevasi +512 m DPL, dengan ketinggian efektif rencana 2 meter dan debit banjir rencana kala ulang 2 tahun sebesar 2.07 m3/detik.
DAFTAR PUSTAKA
EDO, Himawan; MUHAMMAD, Donny KN. PERENCANAAN EMBUNG CABEAN DI KABUPATEN SUKOHARJO. 2014. PhD Thesis. Diponegoro University. Rohmaningsih, Elin., dkk (2017). Kajian Pengembangan Sistem Penyediaan Air Bersih
Pada Daerah Rawan Air di Desa Sumberasih Kecamatan Panggungrejo Kabupaten Blitar. Jurnal Teknik Pengairan. Volume 8.
SAFITRI, Leni. Analisis Pemanenan Hujan menggunakan Model Embung untuk Kebutuhan Pertanian di Kabupaten Majalengka Jawa Barat. 2016.
Misdanik, Anna Amalia. Perencanaan Embung Ohoi Marvun Kecamatan Kei Kecil Timur Kabupaten Maluku Tenggara. Diss. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2017.
CD Soemarto, Ir., B.I.E., Dipl.HE., ”Hidrologi Teknik”, Erlangga, Jakarta, 1995.
Soewarno, “Hidrologi Aplikasi Metode Statistik untuk Analisa Data Jilid 2”, Nova, Bandung, 1995.
Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. ANDI Offset. Yogyakarta.
Data Curah Hujan, (2012-2016). Sumber Data: BMKG Karangploso Kabupaten Malang.
Data Kecamatan Kalipare Dalam Angka, (2012-2016). Sumber Data: Badan Pusat Statistik Kabupaten Malang.
