1
PERHITUNGAN DEBIT ANDALAN SEBAGAI SUMBER
AIR BERSIH PDAM JAYAPURA
CALCULATION OF DEPENDABLE FLOW AS
WATER SOURCE IN PDAM JAYAPURA
Nohanamian Tambun
Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS email : [email protected]
Abstrak
Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk dan perkembangan pembangunan di segala bidang, kebutuhan air bersih tentu saja akan semakin meningkat. Selama ini penyediaan air bersih bagi penduduk Kota Jayapura dan Kabupaten Jayapura seringkali terkendala akibat kebocoran pipa serta debit dari sumber yang fluktuatif. Melihat permasalahan tersebut maka diperlukan perhitungan kembali debit andalan pada sumber-sumber air bersih. Perhitungan ini diperlukan agar pemenuhan kebutuhan air bersih sesuai dengan potensi yang ada. Dari perhitungan diperoleh debit andalan pada sumber air bersih PDAM Jayapura adalah 6,17 – 18,57 m3/det, dimana debit terendah terjadi di bulan Agustus dan debit tertinggi terjadi di bulan Maret. Untuk perhitungan kebutuhan air bersih, setelah diproyeksikan hingga tahun 2020, maka diperoleh hasil sebesar 1,18 m3/det.
Kata Kunci : Curah Hujan, Debit Andalan, Kebutuhan Air
Abstract
Along with the increasing population and development in all areas, the need for clean water will certainly increase. During this time, water supply for residents in the city of Jayapura is often constrained. One of the cause of the crisis of water availability is pipe leakage and the discharge from a fluctuating source. Seeing these problems will require recalculation dependable flow on the sources of clean water. Obtained from the calculation of dependable flow on the source of clean water in Jayapura is 6.17 to 18.57 m3/sec, where the lowest discharge occurs in August and the highest discharge occurs in March. For the calculation of clean water needs, after projected until 2020, then obtained a yield of 1.18 m3/sec.
2 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan adanya peningkatan jumlah penduduk dan perkembangan pembangunan di segala bidang, kebutuhan air bersih tentu saja akan semakin meningkat. Kondisi yang diinginkan oleh tiap orang adalah tersedianya air bersih sepanjang waktu dalam jumlah yang cukup dan kualitas yang memadai. Oleh karena itu diperlukan upaya-upaya untuk meningkatkan ketersediaan air bersih yang akan berguna bagi peningkatan kesejahteraan masyarakat.
Penyediaan air bersih di Indonesia selama ini dilakukan oleh PDAM (Perusahaan Daerah Air Minum), salah satunya adalah PDAM Jayapura yang menyediakan air bersih untuk wilayah Kota Jayapura dan Kabupaten Jayapura. Selama ini penyediaan air bersih bagi penduduk Kota Jayapura dan Kabupaten Jayapura seringkali terkendala. Penyebab dari krisis ketersediaan air ini antara lain kebocoran pipa, debit dari sumber yang fluktuatif, dan lain sebagainya. Sumber air bersih untuk Kota Jayapura dan Kabupaten Jayapura ini berasal dari mata air dan sungai daerah
upstream (hulu sungai). Sumber air bersih ini fluktuatif karena dipengaruhi oleh besarnya curah
hujan. Semua sungai dan mata air yang menuju ke daerah Jayapura berasal dari Pegunungan Cycloop dengan struktur batuan metamorfosis. Di samping itu sebagian besar lapisan tanah bagian atas sangat tipis selebihnya merupakan batuan keras yang bukan merupakan akuifer.
Melihat permasalahan tersebut maka diperlukan perhitungan kembali debit andalan pada sumber-sumber air bersih. Perhitungan ini diperlukan agar pemenuhan kebutuhan air bersih sesuai dengan potensi yang ada. Potensi air yang ada diharapkan dapat dijadikan indikator dalam jumlah pemenuhan kebutuhan air untuk komunitas wilayah, sehingga air dapat dimanfaatkan secara berkelanjutan dan pengembangan sumber daya air perlu dilaksanakan dengan tepat.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang akan dibahas dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah: 1. Berapa debit andalan dari tiap sumber air bersih PDAM Jayapura.
3 2. Berapa kebutuhan air bersih penduduk Kota Jayapura.
3. Berapa keseimbangan air bersih di Kota Jayapura.
4. Memberikan rekomendasi untuk masalah krisis ketersediaan air bersih di Kota Jayapura. 1.3 Tujuan
Tujuan penyusunan Tugas Akhir ini adalah:
1. Memperoleh hasil perhitungan debit andalan dari tiap sumber air bersih PDAM Jayapura. 2. Memperoleh hasil perhitungan kebutuhan air bersih penduduk Kota Jayapura.
3. Memperoleh hasil perhitungan keseimbangan air bersih di Kota Jayapura.
4. Memberikan rekomendasi untuk masalah krisis ketersediaan air bersih di Kota Jayapura. 1.4 Landasan Teori
A. Ketersediaan Air
Ketersediaan air diasumsikan dengan tersedianya air di sungai, meskipun dalam pengkajian irigasi, curah hujan efektif juga termasuk dalam ketersediaan air. Perhatian utama dalam ketersediaan air adalah pada aliran sungai, tetapi dengan beberapa pertimbangan hujan termasuk di dalamnya (Dep. PU 1983). Faktor-faktor yang mempengaruhi penggunaan air antara lain (Linsley,
dkk. 1986). :
1. Iklim
2. Ciri-ciri penduduk
3. Masalah lingkungan hidup 4. Industri dan perdagangan 5. Iuran air dan meteran 6. Ukuran kota
4 B. Siklus Hidrologi
Siklus hidrologi adalah bagian inti dari hidrologi yang tidak mempunyai awal dan akhir, dimana siklus hidrologi merupakan gerakan air di permukaan bumi. Selama berlangsungnya siklus hidrologi, yaitu perjalanan air dari permukaan laut ke atmosfer kemudian ke permukaan tanah dan kembali lagi ke laut dan tidak pernah habis. Air tersebut akan tertahan sementara di sungai, waduk atau danau, dalam tanah sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia dan makhluk lain (Asdak, 1995).
Gambar 1 Siklus Hidrologi
C. Evapotranspirasi
Untuk menentukan besarnya evapotranspirasi acuan dapat digunakan metode atau rumus empiris seperti metode Radiasi, metode Penman, metode Blaney-Criddle, metode Thornthwaite, dan metode Panci Evaporasi. Dari metode di atas metode yang umum dipakai adalah metode Penman yang dapat dirumuskan sebagai berikut:
ETo = c x [w x Rn + (1-w) x f(u) x (ea-ed) Dimana:
ETo : Evapotranspirasi acuan (mm/hari)
w : Faktor berat antara temperatur dan penyinaran matahari Rn : Radiasi matahari
5 ea-ed : Perbedaan antara tekanan uap air jenuh pada suhu udara rata-rata dengan tekanan uap air rata-rata di udara
c : Faktor pengganti kondisi cuaca akibat siang dan malam D. Debit Andalan
Debit andalan merupakan debit yang diandalkan untuk suatu probabilitas tertentu. Probabilitas untuk debit andalan ini berbeda-beda. Untuk keperluan irigasi biasa digunakan probabilitas 80%. Untuk keperluan air minum dan industri tentu saja dituntut probabilitas yang lebih tinggi, yaitu 90% sampai dengan 95% (Soemarto, 1987). Makin besar persentase andalan menunjukkan penting pemakaiannya dan menunjukkan prioritas yang makin awal yang harus diberi air. Dengan demikian debit andalan dapat disebut juga sebagai debit minimum pada tingkat peluang tertentu yang dapat dipakai untuk keperluan penyediaan air. Jadi perhitungan debit andalan ini diperlukan untuk menghitung debit dari sumber air yang dapat diandalkan untuk suatu keperluan tertentu. 2. METODOLOGI Studi Literatur • Air Bersih • Siklus Hidrologi • Curah Hujan • Evapotranspirasi • Infiltrasi
• Limpasan (Run Off) • Ketersediaan Air • Debit Andalan
Ide Tugas Akhir
Perhitungan debit andalan pada sumber air bersih PDAM Jayapura
6 Gambar 2 Kerangka Kajian
Dalam metodologi akan dilakukan hal-hal sebagai berikut:
a) Pengumpulan data hanya dilakukan untuk data sekunder. Data yang dikumpulkan antara lain: • Peta wilayah
Peta digunakan untuk menunjukkan lokasi dimana perhitungan debit andalan akan dilaksanakan
• Data curah hujan
Data diperoleh dari stasiun hujan dimana akan digunakan untuk perhitungan debit andalan. • Data klimatologi yang terdiri dari data temperatur, kecepatan angin, kelembaban relatif, dan
lama penyinaran matahari. • Kondisi catchment area
b) Analisa perhitungan curah hujan rata-rata c) Analisa indeks evapotranspirasi
d) Analisa debit andalan
Pengumpulan Data • Peta wilayah
• Data curah hujan
• Data klimatologi yang terdiri dari data temperatur, kecepatan angin, kelembaban relatif, dan lama penyinaran matahari. • Kondisi catchment area
Analisa Data dan Perhitungan • Analisa perhitungan curah hujan rata-rata • Analisa indeks evapotranspirasi
• Analisa debit andalan tiap sumber air bersih
Kesimpulan
7 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data curah hujan diperoleh dari pos penakaran curah hujan Stasiun Meteorologi Dok II Jayapura. Untuk curah hujan bulanan rata-rata adalah sebagai berikut :
Tabel 1 Curah Hujan Bulanan Rata-rata Bulan Curah Hujan
(mm) Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember 221,6 307,5 339,4 241,5 209,9 185,1 171,6 157 176,2 192,9 202,6 244,8
Sumber: BMG Wilayah V Jayapura
8 Untuk perhitungan ini menggunakan rumus Penman yang menggunakan data iklim antara lain presipitasi, temperatur, penyinaran matahari, kelembaban relatif, kecepatan angin, dan tekanan udara, sehingga hasilnya lebih akurat. Menurut Penman besarnya evapotranspirasi diformulasikan sebagai berikut:
ETo = c [W.Rn + (1-W) f(u) (ea-ed)] Dimana:
ETo : Evapotranspirasi acuan (mm/hari)
W : Faktor berat antara temperatur dan penyinaran matahari Rn : Radiasi matahari
f(u) : Fungsi dari kecepatan angin
ea-ed : Perbedaan antara tekanan uap air jenuh pada suhu udara rata-rata dengan tekanan uap air rata-rata di udara
c : Faktor pengganti kondisi cuaca akibat siang dan malam
Tabel 2 Evapotranspirasi Bulanan Bulan Evapotranspirasi (mm/bulan) Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember 145,02 127,29 155,69 152,57 154,43 131,39 137,48 159,72 156,47 162,64 152,06 149,97
9 Gambar 4 Grafik Perhitungan Evapotranspirasi
Salah satu aspek yang harus diketahui sebelum mengadakan analisis neraca air untuk suatu daerah tertentu adalah jumlah ketersediaan air. Metode yang digunakan untuk menganalisi ketersediaan air adalah dengan menggunakan metode Mock. Diagram perhitungan dengan menggunakan metode Mock adalah:
Water Balance Hujan – Evapotranspirasi (P – ETo) SMC = SMC bulan sebelumnya + surplus SMC = 200 SMS = ISMS + surplus SS = 0 SS = surplus Surplus > 0 SMC = 200 WS = (P – ETo) – SS tidak tidak ya ya
10 Run Off – Ground Storage
Gambar 5 Diagram Perhitungan Debit Andalan Dengan Metode Mock
Direct Run off = WS - infiltrasi GS = K * (Gsom) + ½ * (1 + K) * i ½ * (1 + K) * i Infiltrasi = WS * if Base Flow = Infiltrasi - ∆GS ∆GS = -Gsom + GS
Gsom = GS bulan sebelumnya WS, if, K, PF
Debit = Total Run off * Luas
SRO = hujan * PF
SRO = 0 Hujan > 200
Total Run off = Base Flow + DRO + SRO
tidak
11 Gambar 6 Grafik Perhitungan Debit Andalan
Untuk itu jumlah penduduk diperhitungkan dalam kurun waktu tertentu dengan menggunakan proyeksi penduduk. Perhitungan proyeksi penduduk dilakukan mulai tahun 2010 sampai 2020.
Penentuan metode proyeksi penduduk yang akan digunakan adalah dengan berpedoman pada nilai koefisien korelasi (r). Nilai koefisien korelasi yang dipilih adalah nilai korelasi yang mendekati satu.
Dari data Biro Pusat Statistik (BPS) jumlah penduduk dari tahun 2005 sampai tahun 2009 adalah sebagai berikut :
Tabel 3 Data Pertumbuhan Penduduk
Tahun Jumlah Penduduk Pertambahan Penduduk Persentase Pertumbuhan 2005 200.360 - - 2006 211.129 10.769 5,375 2007 215.609 4.480 2,122 2008 220.109 4.500 2,087 2009 224.165 4.056 1,843 Rata-rata 5.951,25 2,857
Dari ketiga metode tersebut, maka didapat nilai korelasinya adalah: Tabel 4 Koefisien Korelasi
Metode Korelasi ( r ) Aritmatik 3,96 Geometri 0,9746 Least Square 0,9239
12 Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa nilai korelasi yang paling mendekati satu adalah Metode Geometri yaitu sebesar 0.9746. Maka dengan menggunakan persamaan Geometri
Pn = Po (1 + r)n
Dapat ditentukan proyeksi penduduknya dari tahun 2010 sampai dengan tahun 2020 dengan menggunakan metode Geometri.
Tabel 5 Proyeksi Penduduk sampai Tahun 2020
Tahun Jumlah Penduduk
Awal Proyeksi Rata2 Pertumbuhan Jumlah Penduduk 2010 224.165 0,02857 230.569 2011 224.165 0,02857 237.157 2012 224.165 0,02857 243.932 2013 224.165 0,02857 250.901 2014 224.165 0,02857 258.070 2015 224.165 0,02857 265.443 2016 224.165 0,02857 273.026 2017 224.165 0,02857 280.827 2018 224.165 0,02857 288.850 2019 224.165 0,02857 297.103 2020 224.165 0,02857 305.591
Sementara itu untuk hasil perhitungan proyeksi fasilitas untuk tahun 2020 adalah sebagai berikut Tabel 6 Penyebaran Fasilitas Tahun 2020
Fasilitas Jumlah Pendidikan 347 Rumah Sakit 10 Puskesmas 56 Posyandu 218 Perdagangan 2543 Hotel 45 Industri Besar 18 Industri Kecil 696 Gereja 395 Masjid 312 Pura 12 Vihara 5
13 Untuk perhitungan kebutuhan air domestik hingga tahun 2020 dapat dilihat di tabel berikut
Tabel 7 Kebutuhan Air Domestik Tahun 2010-2020
Untuk perhitungan kebutuhan air non domestik hingga tahun 2020 dapat dilihat di tabel berikut Tabel 8 Kebutuhan Air Bersih per Fasilitas Umum
No Fasilitas Total Kebutuhan Air (L/hari) Total Kebutuhan Air (L/dtk) 1 Rumah Sakit 350000 4,05 2 Puskesmas 56000 0,65 3 Posyandu 218000 2,52 4 Pendidikan 5638750 65,26 5 Toko (perdagangan) 2543000 29,43 6 Hotel 1125000 13,02 7 Industri 21420000 247,92 8 Masjid 3744000 43,33 9 Gereja 395000 4,57 10 Pura 12000 0,14 11 Vihara 5000 0,06 Total 35506750 410,96
Dalam memperhitungkan kebutuhan air total, perlu diperhatikan beberapa kriteria sebagai berikut :
Kebocoran air = 20% x (Q domestik + Q non domestik)
Q rata-rata (Q ave) = Q dom. + Q non dom. + kebocoran
Q pemadam kebakaran = 10% x (Q domestik + Q non domestik)
Kebutuhan air (Q hm) Tahun ∑Penduduk % ∑Terlayani SR
(orang) SR (unit) KU (orang) KU (unit) QSR (L/hari) QKU (L/hari) Qdom (L/hari) Qdom (L/detik) 2010 230.569 80 184455 147564 29513 36891 369 22134624 1106731 23241355 269,00 2011 237.157 80 189726 151780 30356 37945 379 22767072 1138354 23905426 276,68 2012 243.932 80 195146 156116 31223 39029 390 23417472 1170874 24588346 284,59 2013 250.901 80 200721 160577 32115 40144 401 24086496 1204325 25290821 292,72 2014 258.070 80 206456 165165 33033 41291 413 24774720 1238736 26013456 301,08 2015 265.443 80 212354 169884 33977 42471 425 25482528 1274126 26756654 309,68 2016 273.026 80 218421 174737 34947 43684 437 26210496 1310525 27521021 318,53 2017 280.827 80 224662 179729 35946 44932 449 26959392 1347970 28307362 327,63 2018 288.850 80 231080 184864 36973 46216 462 27729600 1386480 29116080 336,99 2019 297.103 80 237682 190146 38029 47536 475 28521888 1426094 29947982 346,62 2020 305.591 80 244473 195578 39116 48895 489 29336736 1466837 30803573 356,52
14 Q hm = fhm x Q ave
f hm = faktor hari max = 1,15 – 1,2
Untuk perencanaan ini digunakan f hm = 1,2
Kebutuhan air puncak (Q jp) Q jp = f jp x Q hari maksimum
F jp = faktor jam puncak = 1,75 – 2,1 Untuk perencanaan ini digunakan f jp = 2
Kebutuhan air total
Q total = Q jp + Q pemadam kebakaran Contoh perhitungan untuk tahun 2020 Q dom = 356,52 L/dtk Q non dom = 410,96 L/dtk Kebocoran air = 20 % x (356,52 +410,96) = 153,496 L/dtk Q pemadam kebakaran = 10% x (356,52 + 410,96) = 76,748 L/dtk
Q rata- rata harian = 356,52 + 410,96+ 153,496 = 920,976 L/dtk
Q hari maksimum = 1,2 x 920,976 = 1105,17 L/dtk Q total adalah = 1105,17 + 76,748
= 1181,92 L/dtk
15 Analisa keseimbangan air diperoleh dengan membandingkan ketersediaan air dengan kebutuhan air.
Tabel 9 Keseimbangan Air Bulan Q Andalan (m3/det) Kebutuhan Air (m3/det) Water Balance (m3/det) Januari 9,04 1,18 7,86 Februari 18,54 1,18 17,36 Maret 18,57 1,18 17,39 April 12,5 1,18 11,32 Mei 10,02 1,18 8,84 Juni 12 1,18 10,82 Juli 11,15 1,18 9,97 Agustus 6,17 1,18 4,99 September 8,64 1,18 7,46 Oktober 8,51 1,18 7,33 November 8,31 1,18 7,13 Desember 12,02 1,18 10,84
Gambar 7 Grafik Keseimbangan Air 4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa dan pembahasan dalam tugas akhir ini, dapat diambil kesimpulan antara lain:
1. Debit andalan untuk pemenuhan kebutuhan air bersih pada PDAM Jayapura berkisar antara 6,17 – 18,57 m3/det dimana yang terendah adalah di bulan Agustus dan tertinggi adalah di bulan Maret
16 2. Kebutuhan air bersih penduduk Kota Jayapura setelah dilakukan proyeksi hingga tahun 2020
adalah 1181,92 L/det.
3. Dari hasil perhitungan keseimbangan air bersih, pemenuhan kebutuhan air bersih bagi penduduk sudah dapat tercukupi dilihat dari hasil perhitungan water balance.
4.2 Saran
1. Diperlukan penambahan stasiun pengamat hujan karena hanya terdapat 1 stasiun pengamat hujan di Kota Jayapura
2. Diperlukan perawatan secara berkala pada sarana pendistribusian air bersih, sehingga debit air menuju penduduk tidak berkurang secara drastis akibat kebocoran pipa.
3. Diperlukan penanganan khusus bagi kelebihan air dengan cara pembangunan reservoir sebagai sarana penyimpanan air sehingga dapat dimanfaatkan untuk peningkatan kesejahteraan masyarakat.
DAFTAR PUSTAKA
Asdak, C. (1995). Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta
Departemen Pekerjaan Umum. (1983). Pedoman Klimatologi. Direktorat Penyelidikan Masalah Air. Departemen Pekerjaan Umum. Bandung
Hakim, N., M. Y. Nyakpa, A. M. Lubis, S. G. Nugroho, M. A. Diha, G. B. Hong, dan H. H. Bailey., (1986). Dasar - Dasar llmu Tanah. Penerbit Universitas Lampung. Lampung.
Handoko. (1995). Klimatologi Dasar. Pustaka Jaya. Jakarta.
Lee, R., (1990). Hidrologi Hutan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Linsley, R.K, Franzini. Joseph, B.F. Sasongko, Djoko. (1986). Teknik Sumber Daya Air . Jilid 2 edisi ketiga. Erlangga. Jakarta
Linsley, R.K.Jr and M.A. Kohler. (1982). Hydrology For Engineers. Mc Graw Hill. Kogakusha. Tokyo
17 Mock, F.J., (1973). Water Availability Appraisal. Basic study prepared for FAO/UNDP Land
Capability Appraisal Project. Bogor.
Soemarto, C.D, (1987). Hidrologi Teknik. Surabaya : Usaha Nasional.
Suyono, S. (1985). Hidrologi Untuk Pengairan. Direktorat Jendral Pengairan. Departemen Pekerjaan Umum. Bandung
