i
ANALISA KETERSEDIAAN AIR DENGAN MENGGUNAKAN
GABUNGAN METODE MOCK DAN MODEL TANK
DI KALI SAMIN KABUPATEN KARANGANYAR
TUGAS AKHIR
untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh:
DESSY DWI UTAMI NIM : D 100 120 003
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
ii
iv
v
MOTTO
“Man Jadda Wa Jadda”
Barang siapa yang bersungguh – sungguh akan mendapatkannya.
“Dari annas bin malik berkata : telah bersabda rasulullah SAW: barang siapa keluar rumah untuk menuntut ilmu maka ia dalam jihad fisabilah hingga
kembali”
(HR.bukhari)
“Asal kita bersungguh-sungguh, kita akan menjadi yang kita inginkan”
(Mario Teguh.)
“Jalan awal terbaik untuk mewujudkan segala impian anda adalah bangun dan bangkit dari tempat tidur.”
(Paul Valery)
“Melihat keluarga bahagia karna kita adalah kebahagiaan yang sangat luar biasa”
“Jangan pernah menyerah sebelum kita mencobanya dan jangan pernah menyerah setelah mencobanya, Nothing impossible”
“Berbaiklah kepada semua orang, walau kita tidak tahu isi dalam hatinya dan jangan pernah bosan. Karna Allah Maha Segalannya”
vi PERSEMBAHAN
Segala puji syukur dipanjatkan ke hadirat ALLAH SWT yang telah memberikan hidayah, rezeki dan kemudahan dalam menuntut ilmu dan Nabi Muhammad SAW sauri tauladan bagi umat manusia.
Tugas Akhir ini Kupersembahkan Untuk :
o Orang tua yakni bapak HERI MASHUDI dan Ibu alasan terbesar saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih atas segala doa dan nasihat yang tak pernah berhenti sejak saya lahir. o Adek-adek ku yang selalu mendukung.
o Ferry Muhammad Annas yang tidak ada henti-hentinya untuk slalu memberi semangat, dorongan dan slalu mengingatkan agar cepat selesai skiripsinya.
o Laboratorium Teknik Sipil yang telah memberiku kesempatan untuk mengembangkan kemampuan ketekniksipilan.
o KMTS (Keluarga Mahasiswa Teknik Sipil), saya selalu jadi bagianmu dan keluargamu.
o Sahabat-sahabatku (Yogik, Rondi, Nia, Aik, Laila, Lana, Erwin, Eko, Mareno, Imam, Dian, Banteng, Permadi, Hakiki, Azar, Rafi, Jens, dimas, firda) dan teman-teman Pendi dkk, Sri Endah dkk, Ichwan dkk, Solekhan dkk dan Wasiti dkk) yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang selalu memberi warna warni hidup, menemani dan memberi semangat setiap perjalanan kuliah ini, Terima kasih atas kekonyolan dan kebahagian selama di UMS. Dan Mbak Sari trimakasih, walaupun kita baru kenal tetapi sudah banyak membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.
vii
o The genk Kost Nurani (Yesi, Astri, Nunung, ria, Lita, Riska) sahabat satu atap, trimakasih atas keseruan, kekonyolan, serta keidiotan kalian yang memberi warna warni dihidupku. o Seluruh teman” asisten, teman” KMTS, dan Teman” angkatan 2012 yang selalu membantuku dalam berbagai hal, terima kasih atas kenangan, bantuan, info serta cerita selama di UMS.
viii
PRAKATA
Assaalammualaikum Wr. Wb
Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan dapat menyelesaikan dan menyusun laporan Tugas Akhir berupa penelitian laboratorium yang berjudul “Analisa Ketersediaan Air Dengan Menggunakan Gabungan Metode Mock Dan Model Tank Di Kali Samin Kabupaten Karanganyar”.
Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada smua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada :
1) Bapak Gurawan Djati Wibowo S.T., M.Eng. selaku Pembimbing Utama sekaligus sebagai Anggota Dewan Penguji Tugas Akhir yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya.
2) Bapak Ir.A. Karim Fatchan, M.T. selaku Pembimbing Pendamping sekaligus sebagai Anggota Dewan Penguji Tugas Akhir yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya.
3) Bapak Kuswartomo.S.T. selaku anggota tim Penguji yang telah memberikan arahan serta bimbingan.
4) Bapak Muhammad Ujianto S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik. 5) Bapak Ir.Sri Sunarjono, MT, PhD., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
6) Bapak Mochamad Solikhin, ST. MT. PhD., Selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
ix
sekaligus sebagai Anggota Dewan Penguji Tugas Akhir yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya.
7) Ibu Yenny Nurchsanah, ST. MT., selaku Sekretaris Jurusan Teknik SIpil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
8) Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen Jurusan Fakultas Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta terima kasih atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan.
9) Teman-teman Teknik Sipil angkatan 2012 yang telah membantu penelitian 10) Pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, maka dengan segala kerendahan, keritik dan saran yang membangun sengat penyusun harapkan guna penyempurnaan laporan di masa yang akan dating, dan semoga laporan Tugas Akhir Ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Wassalamu’alaikum Wr Wb.
Surakarta, April 2016
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
MOTTO ... v
PERSEMBAHAN ... vi
PRAKATA ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR NOTASI ... xv ABSTRAKSI ... xvi BAB I PENDAHULUAN ... 1 A. Latar Belakang ... 1 B. Rumusan Masalah ... 2 C. Tujuan Penelitian ... 2 D. Batasan Penelitian ... 2 E. Manfaat Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
BAB III LANDASAN TEORI ... 7
A. Ketersediaan Air ... 7
B. Model Hidrologi ... 7
1. Klasifikasi Model hidrologi ... 9
2. klasifikasi Model Marematika ... 8
3. Perbedaan Antara Model Konsepsual dan Empirik ... 9
C. Model Hujan aliran ... 9
1. Model Mock ... 10
2. Model Tank ... 13
xi D. Parameter Model ... 19 1. Intersepsi ... 20 2. Evapotranspirasi ... 21 3. Hujan ... 23 4. Infiltrasi ... 24 5. Tataguna Lahan ... 25
BAB IV METODE PENELITIAN ... 27
A. Teknik pengumpulan Data ... 27
B. Lokasi Penelitian ... 27
C. Tahapan Penelitian ... 27
1. Tahapan Persiapan ... 27
2. Pengumpulan Data ... 28
3. Analisis Data ... 28
4. Hasil analisa dan pembahasan ... 28
5. Kesimpulan dan Saran ... 28
D. Bagan Alir Penelitian ... 29
BAB V HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 30
A. Data Hujan dan Data debit Tengah Bulan ... 31
B. Parameter Model ... 31
C. Program Kalibrasi ... 32
D. Perumusan Model ... 33
1. Evapotranspirasi ... 33
2. Analisis Data Hujan ... 40
3. Intersepsi ... 44 4. Hujan Permukaan ... 47 5. Limpasan Permukaan ... 47 6. Infiltrasi ... 48 7. Aliran Antara ... 49 8. Perkolasi ... 50 9. Aliran Dasar ... 51 10. Aliran Sungai ... 52
xii
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 59
A. Kesimpulan ... 59 B. Saran ... 59
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel III.1 Data Klimatologi yang dibutuhkan Evapotraspirasi ... 23
Tabel V.1 Daftar Nama Parameter Model ... 32
Tabel V.2 Data Klimatologi ... 34
Tabel V.3 Hasil Perhitungan Evapotraspirasi Dari Aplikasi CROPWAT ... 37
Tabel V.4 Hasil Perhitungan Evapotraspirasi Dari Perhitungan Manual Metode Penman ... 38
Tabel V.5 Data Curah Hujan di Stasiun Tawangmangu ... 40
Tabel V.6 Data Curah Hujan di Stasiun Matesih ... 41
Tabel V. 7 Data Curah Hujan di Stasiun Karanganyar ... 41
Tabel V.8 Data Curah Hujan Rerata Tengah Bulan ... 43
Tabel V. 9 Hasil Perhitungan Y1 dan Y2 Dari Tahun 1996 – 1997 ... 44
Tabel V. 10 Prosentase Jenis Lahan ... 46
Tabel V. 11 Nilai Kerapatan Penutupan Lahan ... 47
Tabel V.12 Perbandingan Debit Model Andalan dan Debit Tercatat ... 53
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar III.1 Skema Model Matematika ... 8
Gambar III.2 Ilustrasi Skema Model Tangki Sederhana ... 14
Gambar III.2 Gambar Struktur hujan Aliran PLN-PPE Release 01 ... 17
Gambar IV.1 Bagan Alir Penelitian ... 29
Gambar V.1 Perbandingan Data Hujan Rerata Tengah Bulanan dan Data Debit Rerata Tengah Bulanan Selama 2 Tahun ... 30
Gambar V.2 Polygon Thiessen pada DAS ... 42
Gambar V.3 Grafik Hasil Kalibrasi Debit Kali Samin Tahun 1996-1997 .... 55
Gambar V.4 Grafik Hasil simulai Debit Kali Samin Tahun 1998-2003... 55
xv
DAFTAR NOTASI
A1 : Koefisisen aliran antara A2 : Koefisien aliran air tanah AINF1 : Air infiltrasi (mm)
AINF2 : Air infiltrasi dari tangki 1 atau Perkolasi (mm) ALIMP1 : Limpasan antara (mm)
ALIMP2 : Aliran air tanah (mm) ALIMP : Debit sungai (mm)
ALPER : Bagian air hujan yang mengalir di permukaan tanah. ATAMP1 : Tinggi tampungan awal tangki I (mm)
ATAMP2 : Tinggi tampungan awal tangki II (mm) B1 : Konstanta rosotan aliran antara
B2 : Konstanta rosotan aliran air tanah
BSFLOW : Debit minimum aliran sungai yang tercatat (mm) CRO : Koefisien limpasan permukaan
COICP : Koefisien intersepsi wilayah, koefisien intersepsi ini merupakan dari tataguna lahan yang ada.
Eto1 : Evaporatraspirasi (mm/hr) KAIN : Kapasitas Infiltrasi (mm) KLAPANG : Kapasitas Lapang (mm) HUPER : Hujan permukaan (mm)
KTAMP2 : Tampungan air tidak aktif (mm) ICPW : Kapasitas intersepsi wilayah (mm)
Dc-i : Kerapatan penutupan jenis penggunaan lahan i PTGLi : Prosentase jenis penngunaan lahan
TTAMP1 : Tinggi tampungan di tangki 1 (mm) TTAMP2 : Tinggi tampungan di tangki II (mm) PERCO : Nilai lump berdasar data sekunder (mm) STAMP1 : Sisa tampungan di tangki 1 (mm)
xvi
ANALISA KETERSEDIAAN AIR DENGAN MENGGUNAKAN GABUNGAN METODE MOCK DAN MODEL TANK DI KALI SAMIN
KABUPATEN KARANGANYAR
ABSTRAKSI
Keterbatasan data aliran merupakan kendala yang sering terjadi pada analisis ketersediaan air. Data aliran yang ada di Indonesia berkisar 2 - 4 tahun, hal ini disebabkan oleh beberapa faktor antara lain stasiun hidrometri yang rusak karena banjir, longsor maupun ulah tangan manusia. Hal ini terjadi pula di daerah Jawa Tengah tepatnya di Karanganyar yang terdapat Kali Samin, yaitu kali yang menjadi salah satu sumber air yang hulunya berada di Karanganyar dan hilirnya di Sukoharjo. Berdasarkan dari analisis data debit dan data hujan banyak yang sudah hilang bahkan penah terjadi kekeringan pada Kali Samin. Tujuan utama dari penelitian adalah menganalisa ketersediaan air pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) menggunakan pendekatan model hujan aliran dengan menggunakan gabungan Model Mock dan Tangki untuk pembuatan algoritma hujan aliran. Salah satu model yang menggabungkan Model Mock dan Tangki adalah Model Hujan Aliran PLN-PPE 01. Dengan menghitung parameter – parameter yang mewakili kondisi Daerah Aliran Sungai (DAS) di Kali Samin. Pada penelitian ini untuk mengkalibrasi rumus model hujan aliran dengan menggunakan caratrial error pada program Solver Basis Microsoft Excel. Hasil penelitian menunjukkan beberapa kesimpulan. Pertama, Keandalan model hujan aliran (Model Mock dan Tanki) dari debit tercatat dan debit model yang sudah dikalibrasi selama 2 tahun menunjukan jumlah error kuadrat sebesar 3139.350 m3/dtkdan Korelasi antara debit tercatat dan debit model sebesar 0.736. Kedua, Dari perhitungan kalibrasi terapan model pada parameter menghasilkan A1 = 0.019; A2 = 0.2957; B1 = 3.828; B2 = 0.702; PERCO = 1.2285 mm/hr; KAIN = 64. 105 mm; KLAPANG = 23.12 mm; ATAMP1 = 26. 407 mm; ATAMP2 = 298.99 mm; KTAMP2 = 40.021 mm; CRO = 0.8; CSRO = 0.8. Ketiga, Ketersediaan air di Kali Samin dengan debit keandalan 80% menggunakan rumus rangking dengan hasil volume sebesar 35216692438.56 m3 dan untuk rumus Weibull mendapatkan hasil sebesar 33406653559.944 m3 selama satu tahun.
xvii
WATER AVAILABILITY ANALYSIS WITH USED METHOD COMBINED MOCK AND MODEL TANK IN RIVER SAMIN
DISTRICT KARANGANYAR
Limitations of the flow data is one of in water management problems that often occured on the water availability analysis. Streams data that exist in Indonesia ranges from 2-4 year, this is caused by several factors, among others hidrometri station damaged by floods, landslides and act of human hands. This is also happensed in the Central Java, that is Samin River. Samin River becomes water source for daily needs, which upstream is located in Karanganyar and downstream is located in Sukoharjo. Based on the analysis of discharge and rainfall data, much of them has been damaged, moreover Samin River has been drought saverel time. The main objective of the research is to analyze the availability of water in a
watershed (DAS) using the rain flow model approach combining Mock and Tank
Model for establising the rain flow algorithm. One of the model which combine Mock and Tank Model is Rain Flow PPE-PLN 01 Model. By calculating the parameters that represent watershed conditions in the river. In this research, trial and error procedur Solver Base Microsoft Excel program was used for calibrating rain flow model formula. Base on the results we can conclude some point. First, Reliability rain flow models (Model Mock and Tank) which has been calibrated for 2 years show the member square 3139,350 m3 and correlation 0.736 beetwean recorded discharge and the model discharge . second, from the parameters calculation which is calibrated using this applied model yield A1 = 0.019; A2 = 0.2957; B1 = 3828; B2 = 0702; Perco = 1.2285 mm / hr; KAIN = 64. 105 mm; KLAPANG = 23:12 mm; 26. ATAMP1 = 407 mm; ATAMP2 = 298.99 mm; KTAMP2 = 40 021 mm; CRO = 0.8; CSRO = 0.8. Third, the water availability in Samin River with 80% of discharge realibity computed by Rangking formula is 35216692438.56 m3 for one years and if computed by Weibull formula is 33406653559,944 m3 for one year.
