PEMANFAATAN AIR HUJAN UNTUK KEBUTUHAN AIR BERSIH DAN KONSERVASI DENGAN METODE
RAINWATER HARVESTING
(STUDI KASUS KAWASAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Mencapai Gelar Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil
Disusun Oleh : VIVI EFRILIANITA
(14 0404 070) Dosen Pembimbing : Ivan Indrawan, S.T.M.T
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2018
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pemanfaatan Air Hujan untuk Kebutuhan Air Bersih dan Konservasi dengan Metode Rainwater Harvesting” untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan studi serta dalam rangka memperoleh gelar Sarjana Teknik Strata Satu pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penghargaan dan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada Ayahanda tercinta Suryanto dan Ibunda yang kusayangi almarhumah Siti Masitah yang telah mencurahkan segenap cinta dan kasih sayang serta perhatian moril maupun materil. Semoga Allah SWT selalu melimpahkan Rahmat, Kesehatan, Karunia dan keberkahan di dunia dan di akhirat atas budi baik yang telah diberikan kepada penulis.
Terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak, sehingga pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati dan penuh rasa hormat penulis menghaturkan terima kasih yang sebesar-besarnya bagi semua pihak yang telah memberikan bantuan moril maupun materil baik langsung maupun tidak langsung dalam penyusunan skripsi ini hingga selesai, terutama kepada yang saya hormati:
1. Bapak Prof. Dr. Runtung, S.H.,M.Hum., selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Ir. Seri Maulina, M.Si.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, S.T.,M.T.,Ph.D., selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc., selaku koordinator sub jurusan Teknik Sumber Daya Air.
5. Bapak Ivan Indrawan, S.T.,M.T., selaku pembimbing yang telah membimbing dan memberi arahan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Hendri Irwandi, S.Si.,M.Si., selaku Peneliti Pertama BMKG Balai Besar Wilayah I Medan serta pembimbing yang telah memberi informasi dan masukan dalam pengolahan data.
7. Ibu Riza Inanda Siregar, S.T.,M.T., selaku pembanding I yang terlah memberi kritik dan saran yang membangun.
8. Bapak Robi Arianta Sembiring, S.T.,M.Eng., selaku pembanding II yang telah memberi kritik dan saran yang membangun.
9. Seluruh dosen Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada saya.
10. Teman – teman seperjuangan angkatan 2014 yang telah memberi banyak dukungan selama saya menuntut ilmu di Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Akhirnya, Penulis mengucapkan rasa terima kasih kepada semua pihak dan apabila ada yang tidak tersebutkan Penulis mohon maaf, dengan besar harapan semoga skripsi yang ditulis oleh Penulis ini dapat bermanfaat khususnya bagi Penulis sendiri dan umumnya bagi pembaca. Bagi para pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsi ini semoga segala amal dan kebaikannya mendapatkan balasan yang berlimpah dari Allah SWT, Aamiin.
Medan, Juli 2018
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL DEPAN ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN PERNYATAAN ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR NOTASI ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
ABSTRAK ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
1.7 Jadwal Penelitian ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Air ... 6
2.2 Konservasi Air ... 7
2.3 Siklus Hidrologi ... 9
2.4 Spektrum Curah Hujan ... 11
2.5 Pemanfaatan Air hujan ... 12
2.5.1 Komponen Panen Air Hujan ... 14
2.5.2 Keseimbangan Air dan Penentuan Ukuran Cistern ... 16
2.6 Metode Cistern ... 17
2.6.1 Langkah – Langkah Pembuatan Cistern ... 17
2.6.2 Keuntungan Cistern ... 19
2.6.3 Keterbatasan Cistern ... 19
2.6.4 Perhitungan Volume Cistern ... 19
2.6.5 Area Tangkapan Air Hujan ... 21
2.7 Kebutuhan Air Bersih ... 22
2.7.1 Kebutuhan Domestik ... 22
2.7.2 Kebutuhan Non Domestik ... 22
2.8 Fluktuasi Kebutuhan Air Bersih ... 24
2.8.1 Kebutuhan Rata – Rata ... 24
2.8.2 Kebutuhan Harian Maksimum ... 24
2.8.3 Kebutuhan Pada Jam Puncak ... 24
2.9 Pertumbuhan Penduduk ... 25
2.9.1 Metode Aritmatika ... 25
2.9.2 Metode Geometrik ... 25
2.9.3 Metode Least – Square ... 26
2.10 Studi Terdahulu ... 27
BAB III METODE PENELITIAN ... 30
3.1 Umum ... 30
3.2 Wilayah Studi ... 31
3.3 Konsep Metodologi Penelitian ... 33
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 36
4.1 Perhitungan Volume Cistern ... 36
4.1.1 Ketersediaan Air ... 36
4.1.1.1 Data Curah Hujan di Komplek Gedung Kuliah Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara ... 36
4.1.1.2 Daerah Tangkapan Hujan ... 40
4.1.1.3 Volume Ketersediaan Air ... 41
4.2.2 Kebutuhan Air ... 42
4.2.2.1 Jenis Kebutuhan Pemakaian Air ... 44
4.2.2.2 Perhitungan ... 45
4.2.3 Volume Cistern ... 46
4.3 Perhitungan Dimensi Pipa dan Banyaknya Pipa Air Hujan ... 48
4.3.1 Gedung J07 ... 48
4.3.2 Gedung J08 ... 49
4.3.3 Gedung J09 ... 49
4.3.4 Gedung J12 ... 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 51
5.1 Kesimpulan ... 51
5.2 Saran ... 52
DAFTAR PUSTAKA ... 53
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Volume Air di Permukaan Bumi ... 6
Tabel 2.2 Kelebihan dan Kekurangan dari Berbagai Jenis Cistern ... 18
Tabel 2.3 Kebutuhan Air Bersih untuk Domestik Berdasarkan Kategori Kota ... 22
Tabel 2.4 Kebutuhan Air Non Domestik ... 23
Tabel 4.1 Data Curah Hujan Balai Besar Wilayah I Medan ... 37
Tabel 4.2 Peringkat Hujan ... 38
Tabel 4.3 Curah Hujan Andalan ... 38
Tabel 4.4 Data Curah Hujan Harian Andalan ... 39
Tabel 4.5Luas dan Jenis Atap Gedung Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara ... 41
Tabel 4.6Volume Ketersediaan Air PAM dan Kebutuhan Air Perhari Berdasarkan Survei di Lapangan ... 42
Tabel 4.7Volume Ketersediaan Air PAM dan Kebutuhan Air Perhari Berdasarkan Peraturan Kebutuhan Air Non Domestik Juknis Perencanaan Sistem Penyedia Air Minum Perkotaan Vol. II, 1998 ... 43
Tabel 4.8 Kebutuhan Air Perhari ... 44
Tabel 4.9 Volume Pengeluaran Air Perhari vs Kebutuhan Air Perhari ... 45
Tabel 4.10 Desain Rencana Cistern ... 46
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi ... 10
Gambar2.2Kemungkinan Penggunaan Air Hujan untuk Bangunan Komersial ... 13
Gambar 2.3 Sistem Penampungan Air Hujan (PAH) ... 16
Gambar 2.4 Jejak Atap ... 21
Gambar 3.1 Peta Layout Gedung Fakultas Teknik ... 31
Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian ... 33
Gambar 4.1 Curah Hujan Andalan ... 38
Gambar 4.2Grafik Perbandingan Volume Pengeluaran dan Volume Kebutuhan Air Perhari ... 44
Gambar 4.3 Spesifikasi Teknis Heavyduty Tank ... 46
DAFTAR NOTASI
Vdemand = Volume Kebutuhan (L)
Vcistern = Volume Cistern (L)
Vsupply = Volume Ketersediaan (L)
V = Volume air tertampung (m3)
R = Curah hujan (m)
A = Luas daerah tangkapan (m3) K = Koefisien limpasan air
H = Tinggi muka air dalam sumur (m) Q = Debit air masuk (m3/jam)
v = Kecepatan Aliran (m/detik) F = Faktor geometrik (m) T = Durasi dominan hujan
R = Radius sumur (m)
I = Intensitas hujan (m/j) As = Luas tampang sumur (m2) P = Keliling sumur (m)
Qh = Pemakaian air rata – rata (m3/jam) Qd = Pemakaian air rata – rata sehari (m3) C1 = Konstanta (1,2 – 2,0)
Pn = Jumlah penduduk pada tahun ke n
Pt = Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun ke I
Po = Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun terakhir t = Jumlah tahun yang diketahui
n = Jumlah interval
r = Laju pertumbuhan penduduk
Ŷ = Nilai variabel berdasarkan garis regresi X = Variabel independen
a = Konstanta
b = Koefisien arah regresi linear
m = Data urutan ke m yang dipakai sbg curah hujan efektif
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Curah Hujan Balai Besar Wilayah I Medan ... 55
Lampiran 2. Volume Tangkapan Air Hujan Pada Atap ... 56
Lampiran 3. Tabulasi Neraca Air ... 62
Lampiran 4. Data Survei Volume Pengeluaran Air Perhari ... 86
Lampiran 5. Data Hasil Survei Kebutuhan Air Bersih ... 90
Lampiran 6. Brosur Penguin Heavyduty Tank ... 106
Lampiran 7. Brosur Filter Air ... 112
Lampiran 8. Peta Layout Gedung Fakultas Teknik ... 113
Lampiran 9. Gambar Tampak Samping Penampung Air Hujan 2000 L ... 114
Lampiran 10. Gambar Tampak Samping Penampung Air Hujan 3000 L... 115
Lampiran 11. Saluran Penampung Air Hujan Gedung J07 ... 116
Lampiran 12. Saluran Penampung Air Hujan Gedung J09 ... 117
Lampiran 13. Saluran Penampung Air Hujan Gedung J09 ... 118
Lampiran 14. Saluran Penampung Air Hujan Gedung J12 ... 119
ABSTRAK
Universitas Sumatera Utara merupakan salah satu universitas tertua di pulau Sumatera. Didirikan pada tanggal 4 Juni 1952. Salah satu fakultas tertua yang ada di universitas ini adalah Fakultas Teknik yang didirikan pada tahun 1957. Seiring berjalannya waktu, civitas akademik di kawasan Fakultas Teknik semakin meningkat, baik mahasiswa, dosen, maupun pegawainya. Hal ini tentu berdampak pada permasalahan mengenai kuantitas dan kontinuitas air bersih yang terjadi pada gedung – gedung di kawasan tersebut. Metode panen air hujan dengan cistern merupakan salah satu upaya konservasi air, dimana air hujan yang dipanen dapat digunakan pada toilet sehingga dapat menutupi kekurangan air yang selama ini menggunakan air PAM. Penelitian yang dilakukan adalah dengan memanfaatkan potensi air hujan sebagai alternatif sumber air pada penggunaan toilet yang ada pada gedung – gedung di kawasan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Dengan menggunakan metode panen hujan, air hujan yang jatuh pada luasan atap gedung di kawasan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan tertahan di dalam wadah penampung yang berupa cistern dapat dihitung untuk selanjutnya dimanfaatkan sebagai sumber air alternatif dalam memenuhi kebutuhan air untuk menyiram toilet. Dari hasil penelitian dapat dilihat beberapa gedung di kawasan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara mengalami kekurangan air yang bersumber dari air PAM. Gedung – gedung tersebut adalah gedung J07, J08, J09, dan J12. Kebutuhan rata – rata harian pada gedung J07 adalah sebesar 2,158 m3 per hari, pada gedung J08 adalah sebesar 3,982 m3 per hari, pada gedung J09 adalah sebesar 1,019 m3 per hari, dan pada gedung J12 adalah sebesar 2,188 m3 per hari. Berdasarkan jumlah kekurangan air pada masing – masing gedung, maka direncanakan desain dan ukuran cistern yang akan digunakan untuk menampung air hujan. Untuk gedung J07 digunakan tangki dengan kapasitas 3000 liter sebanyak 1 unit, untuk gedung J08 digunakan tangki dengan kapasitas 2000 liter sebanyak 2 unit, untuk gedung J09 digunakan tangki dengan kapasitas 2000 liter sebanyak 1 unit, dan untuk gedung J12 digunakan tangki dengan kapasitas 3000 liter sebanyak 1 unit dengan penempatan didekat drainase.
Kata kunci : Panen Hujan, Cistern, Gedung Fakultas Teknik
ABSTRAK
The University of Sumatera Utara is one of the oldest universities on the island of Sumatera. Established on June 4, 1952. One of the oldest faculty in the university is the Faculty of Engineering established in 1957. Over time, the academic community in the Faculty of Engineering has been increasing, both students, lecturers, and staff. This certainly has an impact on the issue of the quantity and continuity of clean water that occurs in buildings in the area. The method of rainwater harvesting with cistern is one of water conservation efforts, where rainwater harvested can be used in the toilet so as to cover the shortage of water that has been using PAM water. The research is conducted by utilizing the potential of rain water as an alternative source of water on the use of existing toilets in buildings in the area of the Faculty of Engineering, University of Sumatera Utara. By using the rain harvesting method, rainwater that falls on the roof area of the building in the Faculty of Engineering, University of Sumatera Utara and stuck in a container container in the form of cistern can be calculated for further utilized as an alternative water source in meeting the needs of water to flush the toilet. From the research results can be seen several buildings in the Faculty of Engineering, University of Sumatera Utara experiencing lack of water that comes from PAM water. The buildings are J07, J08, J09, and J12. The average daily requirement in the J07 building is 2,158 m3 per day, the J08 building is 3,982 m3 per day, the J09 building is 1,019 m3 per day, and the J12 building is 2,188 m3 per day. Based on the amount of water shortage in each building, it is planned the design and size of cistern that will be used to accommodate rain water. For J07 building used tank with capacity of 3000 liters as much as 1 unit, for J08 building used tank with capacity 2.000 liters as much as 2 units, for building of J09 used tank with capacity of 2000 liters 1 unit, and for building J12 used tank with capacity 3000 liters 1 unit with a placement near the drainage.
Keywords: Rain Harvesting, Cistern, Building of Faculty of Engineering
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu kebutuhan primer bagi kehidupan manusia yang dapat dimanfaatkan ke dalam beberapa fungsi, baik untuk keperluan sehari-hari maupun untuk pemanfaatan energi. Dalam Undang-Undang No.23 tahun 1997 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup disebutkan bahwa konservasi sumber daya alam adalah pengelolaan sumber daya alam tak terbaharui untuk menjamin pemanfaatannya secara bijaksana dan sumber daya alam yang terbaharui untuk menjamin kesinambungan ketersediaannya dengan tetap memelihara dan meningkatkan kualitas nilainya.
Konservasi sumber daya air adalah upaya memelihara keberadaan dan keberlanjutan keadaan, sifat, dan fungsi air agar senantiasa tersedia dalam kuantitas dan kualitas yang memadai untuk memenuhi kebutuhan makhluk hidup, baik pada waktu sekarang maupun yang akan datang. Selanjutnya Arsyad (2000); menyatakan bahwa konservasi air dan konservasi tanah merupakan dua kegiatan yang berhubungan sangat erat satu sama lainnya. Setiap perlakuan yang dilakukan pada sebidang tanah akan memengaruhi tata air pada tempat itu (on site) dan areal-areal di hilirnya (off site).
Dalam pembangunan suatu gedung tak lepas juga dari peranan akan kebutuhan air bersih. Kebutuhan air pada suatu bangunan berarti air yang dipergunakan baik oleh penghuni bangunan tersebut ataupun untuk keperluan- keperluan lain yang berkaitan dengan fasilitas bangunan. Kebutuhan air suatu bangunan tergantung pada fungsi kegunaan dari bangunan tersebut dan jumlah penghuninya (Tjouwardi, 2015). Hal ini mendasari bahwa setiap jenis bangunan memiliki kebutuhan air bersih yang berbeda dan memanfaatkan sumber-sumber air yang ada secara efektif dan efisien terhadap kesejahteraan masyarakat.
Kegiatan ini diperlukan untuk mengurangi polusi dan pencemaran sumber daya air akibat perlakuan eksploitasi berlebihan dalam rangka memenuhi kebutuhan masyarakat yang semakin meningkat.
Universitas Sumatera Utara merupakan salah satu universitas tertua di pulau Sumatera. Didirikan pada tanggal 4 Juni 1952. Salah satu fakultas tertua yang ada di universitas ini adalah Fakultas Teknik yang didirikan pada tahun 1957.
Seiring berjalannya waktu, civitas akademik di kawasan Fakultas Teknik semakin meningkat, baik mahasiswa, dosen, maupun pegawainya. Hal ini tentu berdampak pada permasalahan mengenai kuantitas dan kontinuitas air bersih yang terjadi pada gedung – gedung di kawasan tersebut.
Dari permasalahan diatas, penulis mencoba untuk menganalisis kebutuhan dan ketersediaan air bersih di kawasan tersebut serta memberikan solusi sumber air alternatif dengan memanfaatkan metode panen air hujan. Metode ini dilakukan dengan mengumpulkan air hujan pada suatu daerah tangkapan yang dalam skripsi ini berupa atap dari gedung di kawasan Fakultas Teknik.
1.2 Rumusan Masalah
Untuk memenuhi kekurangan air PAM, salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan menampung air hujan yang biasa disebut dengan panen air hujan atau rainwater harvesting.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain sebagai berikut :
1. Menganalisis debit kebutuhan air bersih di kawasan Fakultas Teknik
2. Menganalisis debit air hujan yang dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kekurangan kebutuhan air bersih di kawasan Fakultas Teknik
3. Merencanakan desain bangunan panen air hujan
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada penelitian ini antara lain :
1. Studi kasus berada di kawasan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang mencakup gedung J01, J02, J03, J04, J05, J06, J07, J08, J09, J11, J12, dan J13.
2. Sumber air alternatif berasal dari air hujan.
3. Daerah tangkapan hanya berupa atap gedung.
4. Dalam analisis perhitungan diasumsikan bahwa faktor penguapan dan faktor angin diabaikan.
5. Air diasumsikan memenuhi syarat kualitas untuk pemanfaatan air non - domestik.
6. Kebutuhan air yang dilayani dari penelitian ini hanya berupa kebutuhan air untuk toilet.
1.5 Manfaat Penelitian
Tugas akhir ini diharapkan bermanfaat untuk:
a. Mempertahankan kelangsungan ketersediaan air bersih di kawasan Fakultas Teknik
b. Memberikan masukan kepada instansi/institusi terkait, alternatif yang dapat dilakukan untuk mengembangkan pelayanan air bersih
c. Memberikan referensi bagi pihak – pihak yang membutuhkan
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini adalah sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini memuat teori mengenai hal-hal yang berkaitan dengan penelitian.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi uraian tentang persiapan analisis mencakup pengumpulan data hingga pelaksanaan analisis.
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi hasil pengamatan di lapangan kebutuhan dan ketersediaan air bersih di kawasan fakultas teknik Universitas Sumatera Utara serta penentuan ukuran dan jumlah penampung air hujan yang direncanakan.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada kebutuhan dan ketersediaan air bersih yang ada serta perencanaan sumber alternatif untuk memenuhi kekurangan air pada gedung – gedung di kawasan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
1.7 Jadwal Penelitian
No. Kegiatan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli
1 Studi Literatur
2 Pengumpulan Data Primer dan Data Sekunder
3 Penulisan Proposal TA
4 Pendaftaran Seminar Proposal TA
5 Seminar Proposal TA
6 Revisi Proposal TA
7 Penyusunan TA
8 Pendaftaran Seminar Hasil TA
9 Seminar Hasil TA
10 Revisi TA
11 Pendaftaran Sidang TA
12 Sidang TA
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air menjadi salah satu aspek yang paling menentukan dalam kelangsungan bumi beserta isinya. Air merupakan kandungan zat terbesar di bumi yaitu sekitar sepertiga dari kandungan bumi. Air mempunyai sifat dan bentuk yang berbeda – beda, tergantung dalam kondisi apa air itu berada. Dengan kondisi itulah maka secara umum air di bumi pada dasarnya jumlahnya tetap, yang berbeda adalah bentuknya. Tabel 2.1 berikut ini menggambarkan bentuk – bentuk air beserta komposisinya. Dari tabel terlihat bahwa komposisi air di bumi ini memang bervariasi. Masing – masing penampung air (reservoir) mempunyai jumlah air yang berbeda – beda. Namun demikian, dimanapun air berada akan berputar sesuai siklusnya.
Tabel 2.1 Volume Air di Permukaan Bumi
Reservoir Volume (mil kubik) Persentase (%)
Lautan 317.000.000 97,25
Kutub Es dan Glacier 7.300.000 2,05
Air Tanah 2.000.000 0,68
Danau Tawar 30.000 0,01
Danau Asin 25.000 0,005
Atmosfer 3.100 0,001
Sungai 280 0,0001
Sumber : www.e-dukasi.net, 2006
Air sepenuhnya menjadi kebutuhan mutlak bagi manusia serta makhluk hidup lainnya di bumi. Terutama bagi manusia, air berperan sangat vital bagi semua aspek kehidupan manusia, untuk konsumsi langsung, pertanian, perikanan, transportasi, konstruksi, dan lain – lain. Dengan pesatnya tingkat pertumbuhan populasi manusia, maka kebutuhan akan air pun meningkat dan hanya merupakan masalah waktu hingga suatu saat di berbagai belahan bumi air
akan menjadi sangat langka dan kebutuhan akan air tidak akan dapat terpenuhi lagi.
Permasalahan air di Indonesia telah dalam kondisi memprihatinkan.
Permasalahan air di Indonesia tidak hanya berkaitan dengan krisis air bersih semata tetapi krisis air secara umum. Di Indonesia muncul kecenderungan terjadinya ketidakseimbangan volume air yang sangat kontras antara musim hujan dan musim kemarau. Pada saat musim hujan, volume air sangat besar sehingga sering menyebabkan timbulnya banjir. Sebaliknya pada saat musim kemarau terjadi kekeringan akibat volume air yang sangat kecil. Hal ini diperburuk dengan adanya fakta bahwa tingkat resapan air tanah semakin kecil akibat perubahan fungsi lahan sebagai lahan pemukiman karena air hujan yang jatuh tidak dapat langsung meresap ke dalam tanah sehingga air hujan akan menjadi limpasan.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka perlu dilakukan aktivitas konservasi air. Konservasi air merupakan upaya yang komprehensif untuk pengamanan, pelestarian air, sumber daya air, lingkungan ekosistem terkait serta upaya – upaya penghematan konsumsi. Konservasi air berdasarkan upaya yang diambil dalam penggunaan air secara efisien terdiri dari dua bagian :
Konservasi sumber daya air – pengelolaan yang efisien, penyimpanan, alokasi dan penyaluran air baku.
Konservasi pasokan air – distribusi dengan kehilangan air minimum dan penghematan air.
Untuk melakukan upaya – upaya konservasi air, maka kebutuhan air siklus hidrologi sangat penting untuk diketahui.
2.2 Konservasi Air
Konservasi air pada prinsipnya adalah penggunaan air hujan yang jatuh ke atas permukaan tanah seefisien mungkin dengan pengaturan waktu aliran yang tepat sehingga tidak terjadi banjir pada musim hujan dan tersedia cukup air pada musim kemarau (Arsyad.2000). Konservasi air dapat dilakukan dengan meningkatkan pemanfaatan komponen hidrologi berupa air permukaan dan air
tanah serta meningkatkan efisiensi pemakaian air irigasi (Subagyono, 2007).
Teknologi konservasi air dirancang untuk meningkatkan masuknya air kedalam tanah melalui proses infiltrasi dan pengisian kantong-kantong air di daerah cekungan serta mengurangi kehilangan air melalui proses evapotranspirasi dan menguap ke atmosfir. Keuntungan yang diperoleh melalui strategi konservasi air yang diarahkan untuk peningkatan cadangan air pada lapisan tanah dan disekitar zona perakaran tanaman pada wilayah pertanian adalah: terwujudnya pengendalian aliran permukaan, peningakatan infiltrasi dan pengurangan evaporasi. Ada dua pendekatan yang dapat ditempuh untuk mengefisienkan penggunaan air pada wilayah perkebunan yaitu: melalui pemilihan jenis tanaman sesuai dengan kondisi iklim dan melalui teknik konservasi air dengan penggunaan mulsa, gulud, dan teknik tanpa olah tanah (Santoso et al, 2004).
Untuk menjamin terselenggaranya pengelolaan sumber daya air yang dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi kepentingan masyarakat dalam segala bidang kehidupan diperlukan pola pengelolaan sumber daya air yang didasarkan pada prinsip keseimbangan antara upaya konservasi dan pendayagunaan sumber daya air. Pola pengelolaan sumber daya air disusun berdasarkan wilayah sungai dengan prinsip keterpaduan antara air permukaan dan air tanah.
Penerapan teknologi konservasi air lebih efektif dan luwes dilakukan di wilayah hulu suatu DAS karena wilayah tersebut merupakan daerah menerima, menampung dan mengalirkan air lebih banyak dan lebih luas sehingga berpengaruh besar terhadap wilayah hilirnya. Ada banyak pilihan tenoklogi konservasi air yang tersedia dan telah menjadi pengetahuan umum para petani dapat menjadi pertimbangan menurut kondisi fisik wilayahnya. Oleh karena itu dibutuhkan pemahaman yang utuh dari seluruh masyarakat untuk mendukung program-program nasional dalam beberapa bentuk seperti: penyelamatan tanah dan air, pencegahan lahan kritis, pembangunan dam-dam yang semuanya diarahkan untuk konservasi air dan tanah di wilayah hulu suatu DAS.
Pengelolaan sumber daya air adalah upaya merencanakan, melaksanakan, memantau, dan mengevaluasi penyelenggaraan konservasi sumber daya air, pendayagunaan sumber daya air, dan pengendalian daya rusak air. Pola
pengelolaan sumber daya air adalah kerangka dasar dalam merencanakan, melaksanakan, memantau, dan mengevaluasi kegiatan konservasi sumber daya air, pendayagunaan sumber daya air, dan pengendalian daya rusak air. Di alam, air hanya dapat dikendalikan melalui wadah daerah tangkapan (catchment area) atau Daerah Aliran Sungai. Oleh karena daerah ini mampu menerima air yang masuk seberapapun, dan dapat menyimpannya, dan mengalirkannya ke laut.
Aliran permukaan merupakan komponen penting dalam konservasi air, sehingga tindakan-tindakan yang berhubungan dengan pengendalian dan pengelolaan aliran permukaan dapat diformulasikan dalam strategi konservasi air (Arsyad, 2000). Konservasi tanah dengan metode vegetatif yang dikenal murah dan mudah dilakukan oleh petani; Konservasi sumberdaya air di daerah tangkapan dengan cara kombinasi konservasi tanah dan air; dan peningkatan efisiensi pemanfaatan air dengan teknologi budidaya tepat guna. Hutan masih diakui berbagai pihak sebagai penjaga kesuburan tanah dan perbaiakan tata air (Gintings, 2007; Junaidi dan Tarigan, 2011).
2.3 Siklus Hidrologi
Siklus hidrologi merupakan bagian penting dari alam yang sangat berpengaruh terhadap kelangsungan hidup manusia. Siklus ini merupakan suatu proses perpindahan air dari suatu tempat ke tempat lain, yang mana mempengaruhi ketersediaan air pada suatu daerah. Meskipun jumlah air di bumi (relatif) tidak berubah dari tahun ke tahun, tetapi ketersediaan air pada suatu area merupakan bagian dari pendistribusian air pada siklus hidrologi ini, yang mempengaruhi terjadinya siklus hidrologi.
Dalam siklus hidrologi, matahari terus menerus menguapkan air ke atmosfir.
Sebagian dari air yang diuapkan itu kembali ke bumi sebagai hujan dan salju.
Sebagian dari hujan ini diuapkan kembali ke atmosfir, ada juga yang mengalir ke danau dan sungai sebelum kembali ke laut. Selain itu, air juga meresap ke dalam tanah menjadi air tanah. Secara alami, perlahan – lahan air tanah akan muncul kembali menjadi air permukaan dan menjadi sumber utama dari aliran sungai.
Tumbuhan menyatukan sebagian dari air tanah di dalam jaringannya kemudian melepaskan sebagian dari air tersebut ke atmosfir dalam proses transpirasi.
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi (sumber : www.ebiologi.net )
Pada Gambar 2.1 siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
Evaporasi / transpirasi – Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya. Kemudian akan menguap ke atmosfir dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air akan menjadi bintik – bintik air yang selanjutnya akan turun (presipitasi) dalam bentuk hujan, salju, dan es.
Infiltrasi / perkolasi ke dalam tanah – Air bergerak ke dalam tanah melalui celah – celah dan pori – pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
Air permukaan – Air bergerak di atas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori - pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai – sungai bergabung satu sama
lain yang kemudian membentuk sungai utama yang membawa seluruh aliran permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.
2.4 Spektrum Curah Hujan
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya pada bagian siklus hidrologi air hujan yang jatuh ke permukaan bumi (presipitasi) akan bergerak secara kontinu melalui tiga cara yang berbeda. Setiap terjadinya hujan, intensitas yang terjadi tidak selalu sama (konstan) karena dipengaruhi oleh faktor penguapan, kelembaban dan tekanan udara, angin dan sebagainya.
Hujan yang terjadi memiliki distribusi intensitas curah hujan yang berbeda – beda. Distribusi intensitas curah hujan ini dapat digolongkan menjadi kelompok tertentu yang biasa disebut dengan spektrum curah hujan. Penggolongan spektrum curah hujan ini dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :
Hujan kecil dengan intensitas sebesar 75% (0 – 20 mm)
Hujan besar, dengan intensitas sebesar 20% (21 – 51 mm)
Hujan sangat besar (ekstrim), dengan intensitas sebesar 5% (>50 mm)
Dari sebaran hujan ini sebenarnya tidak semuanya hujan yang jatuh dibiarkan begitu saja menjadi aliran permukaan lalu mengalir ke laut, sebenarnya dapat dilakukan beberapa manajemen praktis berdasarkan spektrum curah hujan yang terjadi.
Untuk hujan kecil dengan intensitas sebesar 75% (0 – 20 mm), hujan ini dapat dimanfaatkan sebagai pengisian kembali air tanah dalam (deep ground water) melalui proses infiltrasi dan juga penerapan Low Impact Development (LID) yang salah satunya metode panen air hujan (rain water harvesting) guna mengurangi volume limpasan yang terjadi.
Untuk hujan besar dengan intensitas sebesar 20% (21 – 50 mm), hujan ini memiliki laju limpasan permukaan yang besar sehingga tidak dapat dimanfaatkan untuk pengisian sumber air tanah dalam sehingga harus dikendalikan laju limpasan permukaan yang terjadi dengan melakukan penyimpanan air pada badan – badan air (storaging).
Untuk hujan sangat besar (ekstrim) dengan intensitas sebesar 5% (>50 mm), hujan ini memiliki laju limpasan permukaan yang sangat besar sehingga tidak
dapat dimanfaatkan untuk pengisian sumber air tanah dalam dan juga jika hujan seperti ini tidak dikendalikan dapat menyebabkan banjir sehingga diperlukan upaya pengendalian laju limpasan permukaan yang terjadi dengan sistem drainase, reservoir alam/danau yang baik.
Karena air yang dimanfaatkan untuk konsumsi oleh manusia hanya jenis air tawar yang jumlahnya terbatas, maka manusia harus melakukan modifikasi dalam siklus hidrologi dengan membangun sumur – sumur dari lubang bor, waduk, sistem suplai air, sistem drainase, jaringan irigasi, dan fasilitas sejenis.
Seiring dengan perkembangan zaman, maka terjadilah ledakan jumlah penduduk yang mengakibatkan peningkatan kebutuhan manusia akan air. Maka timbullah fenomena eksploitasi sumber daya air akibat modifikasi siklus hidrologi tanpa memperhatikan kelestariannya dan manajemen air yang buruk sehingga menyebabkan kondisi kelangkaan air. Hal ini diperparah dengan banyaknya perubahan dalam siklus hidrologi.
2.5 Pemanfaatan Air Hujan
Pemanfaatan air hujan dapat dilakukan dengan mengumpulkan air di atap (roof catchment), dan mengumpulkan air di tanah (ground catchment). Air hujan yang disimpan dapat digunakan untuk binatu, bilas toilet dan urinal, mencuci mobil, serta penggunaan air dekoratif (misalnya air mancur). Pemanfaatan ini bahkan dapat digunakan untuk make – up menara pendingin. Kegunaan utama dari pemanfaatan air hujan ada dua. Pertama, mengurangi kebutuhan pasokan PDAM atau ekstraksi air tanah. Kedua, juga mengurangi limpasan air hujan ke sistem drainase kota sehingga mengurangi masalah banjir.
Gambar 2.2 Kemungkinan Penggunaan Air Hujan untuk Bangunan Komersial
(sumber : Panduan Pengguna Bangunan Gedung Hijau Jakarta) Keterangan :
Dapat diterima Memungkinkan
Tidak direkomendasikan
AIR HUJAN (Hanya Atap)
AIR BADAI (Atap & Tanah) Fasilitas/kamar mandi
Dapur/persiapan makanan
Sistem air panas Penyiram toilet Binatu
Pengairan
Pencucian kendaraan Menara pendingin Kolam air top up Air proses lainnya
2.5.1 Komponen Panen Air Hujan
Panen air hujan merupakan proses penangkapan, diversi, dan penyimpanan air hujan untuk beragam tujuan, irigasi, sumber air minum, kebutuhan rumah tangga, dan pengisian kembali akifer.
Pada aplikasi dengan skala kecil, panen air hujan dapat dibuat sederhana dengan menyalurkan aliran air hujan dari atap yang tidak menggunakan talang langsung menuju sebuah daerah lansekap dengan memanfaatkan kontur pada daerah lansekap tersebut. Sistem yang lebih kompleks meliputi talang, saluran pengelontor air hujan pertama (first flush diverters), pipa, penampungan, penyaring, pompa dan unit pengolahan air.
Komponen dasar dari sistem ini tergantung dengan kerumitan dari sistem tersebut. Namun secara umum, sistem panen air hujan memiliki enam komponen dasar, yaitu:
1. Permukaan daerah tangkapan air hujan
Atap bangunan merupakan pilihan sebagai area penangkapan hujan. Jumlah air yang dapat ditampung dari sebuah atap tergantung dari material atap tersebut, dimana semakin baik jika permukaan semakin halus.
2. Talang dan pipa downspout
Sistem drainase atau pengiriman air hujan dari permukaan atap ke wadah penyimpanan adalah dengan menggunakan talang dan pipa vertikal. Saat pemilihan talang dan pipa vertikal penting untuk mempertimbangkan 3 faktor yaitu ukuran, pemasangan yang tepat dan estetika.
Ukuran talang sebaiknya berukuran sedemikian rupa sehingga cukup memindahkan air hujan dengan intensitas tinggi. Sebagai aturan umum talang yang digunakan berukuran minimal 3 – 5 inch.
Ukuran pipa air vertikal yang digunakan dengan diameter 3 – 8-inch yang akan diteruskan ke tangki penyimpanan/reservoir.
Jumlah pipa pengaliran dapat dihitung dengan menggunakan rumus kontinuitas :
Q = v.A (2.1) Dimana :
Q = Debit Pengaliran (m3/detik) v = Kecepatan Pengaliran (m/detik) A = Luas Lingkaran Pipa (m2)
3. Saringan daun, saluran pengelontor air hujan pertama (first flush diverters), dan pencuci atap
Komponen penghilang kotoran dari air yang ditangkap oleh prmukaan penangkap sebelum menuju penampungan. Umumnya sebelum air hujan masuk ke dalam penampungan air hujan yang pertama kali turun dialirkan terlebih dahulu melalui saluran pengelontor air hujan pertama (first flush diverters). Karena air hujan yang pertama kali jatuh membasahi atap membawa berbagai kotoran, zat kimia berbahaya, dan beberapa jenis bakteri yang berasal dari sisa – sisa organisme.
4. Tangki/unit penampungan
Bagian ini merupakan bagian termahal dalam sistem panen air hujan. Ukuran dari unit penampungan ditentukan oleh berbagai faktor, antara lain : persediaan air hujan, permintaan kebutuhan air, lama musim kemarau, penampung area penangkap, dan dana yang tersedia.
5. Pemurnian dan penyaringan air
Komponen ini hanya dipakai pada sistem panen air hujan sebagai sumber air minum.
Gambar 2.3 Sistem Penampungan Air Hujan (PAH) (sumber : Rainharvesting System)
2.5.2 Keseimbangan Air dan Penentuan Ukuran Cistern
Aturan utama dalam penentuan ukuran cistern adalah volume air hujan yang dapat ditangkap harus sama dengan atau melebihi permintaan kebutuhan air.
Variabel dari air hujan dan kebutuhan air menggambarkan hubungan antara daerah tangkapan yang dibutuhkan dan kapasitas penyimpanan. Pada beberapa kasus, diperlukan perluasan daerah tangkapan air seiring dengan penambahan kapasitas penampungan untuk memenuhi permintaan kebutuhan air. Sistem penampungan haris dapat menampung air lebih sebagai antisipasi pemenuhan kebutuhan air pada saat air hujan tidak turun dalam keadaan yang cukup lama.
Hal ini menunjukkan cara untuk menghitung jumlah air hujan, estimasi permintaan kebutuhan air, dan besar kapasitas penyimpanan air yang dibutuhkan sebagai persediaan air.
Secara teori, diperkirakan air yang dapat ditampung sebesar 0,62 galon per kaki persegi area penangkapan (1 galon = 0,003785 m3, 1 kaki = 0,3048 m).
Tetapi pada praktiknya, sejumlah air hujan hilang menuju saluran pengelontor
air hujan pertama (first flush diverters), melimpas dari talang saat hujan deras atau kemungkinan mengalami kebocoran. Hal ini berdampak cistern tidak dapat mencapai efisiensi yang maksimal dalam menangkap semua air pada saat hujan puncak. Apalagi pada saat penampungan sudah penuh maka air hujan akan hilang sebagai air limpasan. Untuk keperluan perencanaan, inefisiensi yang terjadi dalam sistem ini harus diperhitungkan.
2.6 Metode Cistern
Metode cistern merupakan metode penampaungan air hujan yang sederhana.
Pada dasarnya metode cistern memiliki konsep dasar yang sama dengan metode panen air hujan pada umumnya, yaitu menampung langsung air hujan yang jatuh di atap dengan melalui komponen – komponen sistem panen air hujan seperti talang (gutter), pipa downspout, saluran pengelontor air hujan pertama (first flush diverters), dan unit penampung air.
2.6.1 Langkah – Langkah Pembuatan Cistern
Agar cistern yang dibuat memenuhi efisiensi semaksimal mungkin sesuai dengan yang diinginkan, maka langkah – langkah yang harus dijalankan dalam pembuatan cistern adalah :
Menghitung ukuran cistern
Dalam tahap ini, dilakukan perhitungan volume air hujan tertampung sebagai air limpasan yang dialirkan melalui talang dan kemudian dikumpulkan ke dalam suatu uni penampungan air dalam hal ini cistern.
Dari perhitungan ini kemudian ditentukan volume cistern yang haru dibuat agar mampu menampung air hujan.
Pemilihan jenis cistern
Pemilihan jenis cistern yang akan digunakan merupakan langkah yang sangat penting dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan yang ada pada setiap bahan cistern. Pada dasarnya cistern harus memenuhi kriteria : tidak tembus air, tahan lama, dapat dibersihkan, dan memiliki permukaan bagian dalam yang halus.
Adapun kelebihan dan kekurangan jenis – jenis cistern adalah :
Tabel 2.2 Kelebihan dan Kekurangan dari Berbagai Jenis Cistern
Jenis Cistern Kelebihan Kekurangan
Fiberglass tank
Mencegah timbulnya algae Mencegah evaporasi Tahan karat
Tahan lama
Dana awal besar Terjadi penurunan
Polyethylene tank
Ukuran beragam Tipis
Mudah diganti Tidak mahal Mudah dipindah
Dapat merusak jika terkena sinar UV
55 gallon steel drums
Banyak tersedia Tahan lama
Mudah dipindahkan
Cocok untuk cistern yang kecil
Mudah karat
Galvanized tanks
Murah
Menarik dilihat Mudah dipindahkan Mudah untuk diganti
Biaya investasi dan perawatan tinggi
Concrete tank/block, ferrocement
Tahan lama Permanen
Berpotensi retak Perawatan rumit Sumber : Energy Technical Bulletin
Penempatan cistern
Cistern dapat diletakkan di dalam tanah ataupun di atas tanah. Cistern yang diletakkan di atas tanah menghabiskan biaya yang lebih murah daripada cistern di dalam tanah. Cistern yang terletak di dalam tanah membutuhkan desain yang lebih rumit karena dalam menyalurkan air membutuhkan pompa untuk melawan gaya gravitasi. Pada cistern yang terletak di atas tanah, dengan memanfaatkan ketinggian maka air hujan dari dalam penampungan disalurkan dengan bantuan gaya gravitasi.
Pembuatan sistem penyaluran air menuju cistern
Dalam tahap ini yang dilakukan adalah membuat talang, downspout dan pipa saluran pengelontor air hujan pertama (first plush diverters) sesuai dengan volume air yang lewat sehingga memperkecil limpasan dari saluran dan membuat pipa saringan untuk mencegah kotoran atau daun masuk menuju cistern.
2.6.2 Keuntungan Cistern
Metode cistern dipilih karena pada dasarnya cistern lebih mudah untuk diterapkan, jumlah air yang tertampung cukup besar, dan tidak membutuhkan lahan yang luas. Secara lebih rinci keuntungan dari penggunaan cistern adalah :
Dapat mengurangi jumlah permintaan air untuk penggunaan air yang tidak diminum seperti menyiram tanaman, sehingga dapat terjadi penghematan biaya dan penghematan air guna konservasi air.
Dapat mengurangi volume limpasan air hujan, sehingga air dapat ditahan dan digunakan untuk memenuhi permintaan kebutuhan akan air.
Air yang tertampung dapat disimpan untuk nantinya digunakan pada saat musim kemarau atau pada saat hujan tidak turun dalam waktu cukup lama, dan pada saat suplai air tanah berkurang.
2.6.3 Keterbatasan Cistern
Metode cistern memiliki keterbatasan, yaitu :
Ketergantungan nilai efisiensi cistern dengan volume cistern yang harus disediakan. Jadi untuk mencapai efisiensi maksimal, volume cistern harus semakin besar.
Jika volume air telah melebihi, volume yang mampu ditampung oleh cistern akan menjadi air limpasan yang terbuang.
Air yang dihasilkan dari cistern memiliki kualitas yang rendah karena tidak adanya fasilitas pengolahan air primer yang dapat menghilangkan polutan.
2.6.4 Perhitungan Volume Cistern
Ukuran kapasitas cistern harus dapat memenuhi permintaan kebutuhan air sepanjang tahun atau minimal sepanjang musim hujan. Untuk itu, sebelum melaksanakan pembuatan cistern perlu dilakukan perhitungan volume air hujan
yang dapat tertampung oleh atap dengan memperhitungkan terjadinya kebocoran dan limpasan dengan asumsi efisiensi air yang tertampung sebesar 75 – 90% dari volume keseluruhan air yang dapat tertampung.
Penentuan ukuran penampung/cistern dapat dilakukan dengan bebrapa cara, yaitu :
1. Metode 1 – Pendekatan dari segi kebutuhan air
Metode ini merupakan metode perhitungan paling sederhana dimana hanya menghitung volume air yang dibutuhkan yang langsung dianggap sebagai volume cistern yang harus disediakan. Adapun persamaan yang berlaku adalah:
Vdemand = Vcistern (2.2) Metode ini mengambil asumsi bahwa curah hujan dan daerah tangkapan memadai secara konsisten seperti kondisi di atas. Untuk itu dilakukan pengembangan pemodelan perhitungan yaitu metode pendekatan dari segi ketersediaan air.
2. Metode 2 – Pendekatan dari segi ketersediaan air
Metode ini hanya memperhitungkan jumlah air yang bisa ditangkap oleh suatu daerah tangkapan dengan mengetahui jumlah kebutuhan air sebagai pedoman bahwa volume ketersediaan air harus lebih besar daripada kebutuhan air yang dianggap sama setiap hari sepanjang tahun.
Vsupply = Vcistern (2.3)
3. Metode 3 – Perhitungan neraca air
Pada metode ini, perhitungan volume cistern ditentukan dengan mempertimbangkan keseimbangan antara ketersediaan air dan kebutuhan air yang terjadi. Ketersediaan air berasal dari atap sedangkan kebutuhan air merupakan volume air yang dibutuhkan.
V = R x A x k (2.4) Dimana :
V = volume air tertampung (m3) R = curah hujan (m)
A = luas daerah tangkapan (m3) K = koefisien limpasan air
Perhitungan hujan andalan dilakukan melalui pengolahan data curah hujan bulanan yang ada dengan mengurutkan peringkat data curah hujan berdasarkan besar curah hujan rata – rata bulanan dengan menggunakan rumus :
( ) ( ) Dimana :
m = Data urutan ke m yang dipakai sbg curah hujan efektif n = Banyak Tahun Pengamatan
2.6.5 Area Tangkapan Air Hujan
Ukuran area tangkapan air pada atap akan menentukan berapa banyak air hujan yang dapat dimanfaatkan. Area tersebut berdasarkan pada “jejak” dari atap, yang dapat dihitung dengan mencari luas gedung ditambah area teritisan.
Gambar 2.4 Jejak Atap
(sumber : Panduan Pengguna Bangunan Gedung Hijau Jakarta)
2.7 Kebutuhan Air Bersih
Pada umumnya, penggunaan air untuk berbagai macam tujuan dapat dibagi dalam beberapa kebutuhan, antara lain :
2.7.1 Kebutuhan domestik
Kebutuhan domestik yaitu kebutuhan pemakaian air bersih untuk rumah tangga yang biasanya ditentukan berdasarkan banyaknya penduduk dan persentasi kebutuhan air.
Kebutuhan air bersih untuk domestik berdasarkan kategori kota, dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 2.3 Kebutuhan Air Bersih untuk Domestik Berdasarkan Kategori Kota
No Kategori Kota Jumlah Penduduk Kebutuhan
(jiwa) (ltr/org/hari)
1 Metropolitan >1.000.000 170 – 190
2 Kota besar 500.000 – 1.000.000 150 – 170
3 Kota sedang 100.000 – 500.000 130 – 150
4 Kota kecil 20.000 – 100.000 100 – 130
5 Kota kecamatan <20.000 90 – 100
Sumber : Ditjen Cipta Karya, Dep PU, 1997 2.7.2 Kebutuhan non domestik
Kebutuhan non domestik merupakan kebutuhan air bersih yang sudah ditentukan berdasarkan pemakaian tiap – tiap orang di tempat – tempat tertentu.
Untuk lebih jelsanya, kebutuhan air non domestik dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 2.4 Kebutuhan Air Non Domestik
No Kategori
Pemakaian air rata – rata per
hari (liter)
Keterangan
1 Kantor 70 – 100 Tiap karyawan
2 Rumah sakit 250 – 1000 Tiap pasien
3 Gedung bioskop 10 Tiap pengunjung
4 Sekolah dasar, SMP 40 – 50 Tiap siswa
5 SMA dan lebih tinggi 80 Tiap siswa
6 Laboratorium 100 – 200 Tiap karyawan
7 Toserba 3 Tiap pengunjung
8 Industri/pabrik 80 (pria) Tiap orang/shift
100 (wanita) Tiap orang/shift
9 Stasiun dan terminal 3 Tiap penumpang
10 Restoran 30 Tiap tamu
11 Hotel 250 – 300 Tiap tamu
12 Perkumpulan sosial 30 Tiap orang
13 Tempat ibadah 10 Tiap jama’ah
Sumber : Sampe, dkk., di dalam Juknis Perencanaan Sistem Penyediaan Air Minum Perkotaan Vol.II, 1998.
Kebutuhan akan air bersih oleh masyarakat bervariasi yang dinyatakan dalam persentase terhadap konsumsi rata – rata harian selama setahun.
Kebutuhan air tidak akan selalu sama, tetapi akan berfluktuasi.
2.8 Fluktuasi Kebutuhan Air Bersih
Jumlah pemakaian air oleh masyarakat untuk setiap waktu tidak berada nilai yang sama. Aktivitas manusia yang berubah – ubah untuk setiap waktu menyebabkan pemakaian air selama satu hari mengalami perubahan naik dan turun atau dapat disebut fluktuasi kebutuhan air.
Pada umumnya kebutuhan air dibagi dalam tiga kelompok : 2.8.1 Kebutuhan rata – rata
Pemakaian air rata – rata menggunakan persamaan berikut :
( ) Dimana :
Qh = Pemakaian air rata – rata (m3/jam) Qd = Pemakaian air rata – rata sehari (m3) T = Jangka waktu pemakaian (jam) 2.8.2 Kebutuhan harian maksimum
Kebutuhan air harian dengan menggunakan rumus :
Kebutuhan air per hari = jumlah penduduk x kebutuhan rata – rata per hari
2.8.3 Kebutuhan pada jam puncak
Jam puncak merupakan jam dimana terjadi pemakaian air terbesar. Faktor jam puncak mempunyai nilai yang berbalik dengan jumlah penduduk. Semakin tinggi jumlah penduduk maka besarnya faktor jam puncak akan semakin kecil.
Hal terjadi karena dengan bertambahnya jumlah penduduk maka aktivitas penduduk tersebut semakin beragam sehingga fluktuasi pemakaian air semakin kecil (Soufyan, Takeo. 2005).
Kebutuhan air harian maksimum dan jam puncak dihitung berdasarkan kebutuhan dasar dan nilai kebocoran dengan pendekatan sebagai berikut :
( ) Dimana :
C1 = Konstanta (1,2 – 2,0)
2.9 Pertumbuhan Penduduk
Perkiraan dan pertambahan jumlah penduduk erat sekali hubungannya dengan perencanaan suatu sistem penyediaan air bersih pada suatu daerah.
Perkembangan dan pertambahan jumlah penduduk akan menentukan besarnya kebutuhan air bersih dimasa yang akan datang, dimana hasilnya merupakan pendekatan dari hasil sebenarnya.
2.9.1 Metode Arithmatika
Metode perhitungan dengan cara aritmatik didasarkan pada kenaikan rata- rata jumlah penduduk dengan menggunakan data terakhir dan rata-rata sebelumnya. Dengan cara ini perkembangan dan pertambahan penduduk akan bersifat linier. Perhitungan ini menggunakan persamaan berikut :
Pn = Pt + I ( n ) dan (Po – Pt) / t (2.8) Dimana :
Pn = Jumlah penduduk pada tahun ke n
Pt = Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun ke I Po = Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun terakhir t = Jumlah tahun yang diketahui
n = Jumlah interval 2.9.2 Metode Geometrik
Perhitungan perkembangan populasi berdasarkan pada angka kenaikan penduduk rata – rata pertahun. Presentase pertumbuhan penduduk rata – rata dapat dihitung dari data sensus tahun sebelumnya. Persamaan yang digunakan untuk metode Geometrik ini adalah :
Pn = Po ( 1 + r )n (2.9) Dimana :
Pn = jumlah penduduk pada tahun ke n
Po = jumlah penduduk pada tahun dasar r = laju pertumbuhan penduduk
n = jumlah interval
2.9.3 Metode Least-square
Metode ini umumnya digunakan pada daerah yang tingkat pertambahan penduduk cukup tinggi. Perhitungan pertambahan jumlah penduduk dengan metode ini didasarkan pada data tahuntahun sebelumnya dengan menganggap bahwa pertambahan jumlah penduduk suatu daerah disebabkan oleh kematiaan, kelahiran, dan migrasi. Persamaan untuk metode ini adalah :
Ŷ = a.X + b (2.10) Dimana :
Ŷ = nilai variabel berdasarkan garis regresi X = variabel independen
a = konstanta
b = koefisien arah regresi linear
2.10 Studi Terdahulu
No. Referensi Topik/Masalah Metode Penelitian Hasil
1 Faez Hussein Buraihia,c, Abdul Rashid Mohamed Shariffb. 2015. Selection Of Rainwater Harvesting Sites By Using Remote Sensing And Gis Techniques: A Case Study Of Kirkuk, Iraq.
Universitas Putra Malaysia.
Malaysia
Di Kota Kirkuk, Irak, penduduk tidak memiliki akses ke sumber air tetap dan karenanya bergantung pada air hujan dan air tanah untuk aktivitas sehari- hari mereka. Muka air tanah di Kirkuk secara bertahap turun karena
perubahan iklim dan penggalian sumur oleh petani secara sembarangan.
Situasi ini menyoroti kebutuhan untuk membangun sebuah sistem untuk menyimpan air dari curah hujan, yang kemudian dapat dimanfaatkan sebagai sumber air tambahan selama musim kemarau. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan lokasi optimal untuk struktur RWH di DAS Pisangan di Distrik Ajmer.
Dalam penelitian ini, lapisan yang berbeda diselidiki untuk menilai bobot kriteria, yang meliputi tekstur tanah, kemiringan, data curah hujan, LULC, geomorfologi, litologi, garis aliran, dan aliran drainase.
Hasil penelitian ini dapat memberi manfaat bagi pengambil keputusan karena mereka menetapkan rencana pengelolaan air untuk Kirkuk dengan bantuan analisis keputusan multi kriteria (MCDA) dan akhirnya menyelesaikan kelangkaan air di kota.
Lokasi optimum lokasi konstruksi RWH ditentukan dalam penelitian ini.
2 Faisal Nurrohman, Satria Waskita Eka Paksi. 2015.
Perencanaan Panen Air Hujan sebagai Sumber Air Alternatif pada Kampus Universitas Diponegoro.
Volume 4:283 - 292
Seiring dengan perkembangan kampus Universitas Diponegoro dan semakin meningkatnya kebutuhan akomodasi untuk mahasiswa, menjadikan kawasan sekitar kampus mengalami perubahan tata guna lahan menjadi kawasan terbangun berupa
permukiman.
Hal tersebut mengakibatkan
berkurangnya lahan resapan air yang berakibat pada meningkatnya volume aliran limpasan air permukaan sehingga volume air yang mengalami
Metode Penelitian yang dilakukan adalah :
1. Melakukan pengumpulan data 2. Analisis jumlah air bersih yang
dimanfaatkan dan analisis hidrologi
3. Analisis kondisi infiltrasi dan kondisi pengambilan air sumur terhadap kebutuhan
4. Analisis bangunan panen air hujan 5. Perencanaan dan desain bangunan
panen air hujan
Didapatkan volume kapasitas bangunan panen air hujan dan volume sumur resapan serta lokasi pembuatan bangunan panen air hujan di beberapa titik di kawasan
Universitas Diponegoro
infiltrasi dan menjadi air tanah berkurang. Keadaan tersebut dapat mengurangi jumlah air tanah yang merupakan sumber air tawar sebagai sumber air bersih. Selain itu,
pertambahan jumlah populasi yang didukung dengan tindakan konsumtif yang berlebihan serta kurang
kepedulian terhadap lingkungan juga menyebabkan berkurangnya air bersih.
Tujuan studi ini adalah untuk menganalisis potensi dan
merencanakan penggunaan air hujan sebagai sumber air alternatif untuk mengurangi penggunaan air tanah dalam usaha kegiatan konservasi di wilayah kampus Universitas Diponegoro.
3 Mohamad Suhaily Yusri Che Ngah, Zainudin Othman, Mohmadisa Hashim, Nasir Nayan & Yazid Saleh. 2014.
Rainwater as a Potential Alternative Source of Water in Tanjong Malim, Perak.
Geografi Vol. 2 No.1.
Universitas Putra Malaysia.
Malaysia
Sumber air baru seperti air hujan harus dikembangkan sebagai alternatif untuk berbagai penggunaan industri, rumah tangga, dan pertanian, terutama di kawasan Tanjong Malim karena rata- rata curah hujan tahunan yang diterima di atas rata-rata nasional (2.500 mm per tahun) (Mohamad Suhaily Yusri, 2007). Selain itu, ini memberi keuntungan untuk menghemat
penggunaan air bersih untuk keperluan pembilasan toilet, penyiraman tanaman dan daerah cuci. Biaya yang
dikeluarkan oleh anggota masyarakat untuk membayar tagihan air ke
Penelitian ini dilakukan di Tanjong Malim, terletak di selatan Perak.
Lokasi geografisnya di kaki
Pegunungan Titiwangsa merupakan keuntungan bagi Tanjong Malim dalam hal curah hujan dan kelembaban yang diterima. Data curah hujan tahunan jangka panjang (data sekunder) diperoleh dari DID dan dianalisis untuk melihat
kecenderungan curah hujan (data tahunan) dengan menggunakan grafik kecenderungan curah hujan.
kecenderungan curah hujan penting untuk memastikan bahwa Tanjong
Berdasarkan data yang diperoleh dari DID, curah hujan bulanan tertinggi tercatat di Tanjong Malim pada bulan November 2003 dengan curah hujan 707 mm per bulan.
Jumlah tertinggi kedua adalah pada bulan April 2004 dengan curah hujan 628 mm per bulan (Gambar 4). Dalam sebulan, jumlah curah hujan maksimum tercatat pada tanggal 28 April 2001 yang merupakan curah hujan 140,5 mm dalam sehari.
Sedangkan dalam tiga hari, curah hujan maksimum tercatat pada April 2001 dengan total curah hujan 204,8 mm. Berdasarkan hasil analisis ini, terbukti bahwa tingkat intensitas curah hujan di Tanjong Malim
operator air yaitu Dewan Air Perak (PAP) dapat dikurangi sekaligus membuka lembaran pendidikan baru kepada masyarakat untuk beralih ke upaya konservasi melalui
pengumpulan air hujan.
Malim memiliki potensi sumber curah hujan tinggi untuk waktu yang lama.
Ukuran waduk juga dihitung berdasarkan curah hujan harian / bulanan yang diterima untuk mengetahui kapabilitas / kontinuitas pasokan sambil mempertimbangkan selang waktu berhari-hari tanpa hujan.
Hal ini untuk memungkinkan pengguna untuk memiliki ukuran reservoir yang sesuai untuk
menyimpan air dan dapat digunakan pada tingkat optimal tanpa hujan.
tinggi dibanding daerah lainnya.
Kemungkinan banjir di Tanjong Malim sangat hebat namun fenomena ini tidak terjadi di Tanjong Malim yang mungkin karena kurangnya kegiatan pembangunan yang dilakukan. Dari hasil analisis, terlihat bahwa jumlah curah hujan tahunan, curah hujan total per bulan, jumlah hari hujan dan tingkat intensitas curah hujan tinggi. Oleh karena itu, praktik pemanenan air hujan di Tanjong Malim sesuai dan tidak
mengganggu penurunan aliran alami sistem drainase yang ada khususnya sungai.
4 Susana, Tri Yayuk. 2012.
Analisa Pemanfaatan Potensi Air Hujan dengan
Menggunakan Cistern sebagai Alternatif Sumber Air Pertamanan pada Gedung Perkantoran Bank Indonesia. Fakultas Teknik.
Universitas Indonesia. Depok
Selama ini, di Komple Perkantoran Bank Indonesia, air hujan yang melimpas hanya dialirkan ke saluran pembuangan untuk kemudian dibuang ke saluran perkotaan. Untuk mencegah hal tersebut, maka perlu dilakukan upaya konservasi air. Metode panen air hujan dengan cistern merupakan salah satu upaya konservasi air tersebut, dimana air hujan yang dipanen dapat digunakan untuk keperluan menyiram tanaman di area taman pada Komplek Perkantoran Bank Indonesia, sehingga dapat mengurangi kebutuhan air untuk penyiraman tanaman yang selama ini menggunakan air PAM yang biayanya terbilang mahal.
Penelitian yang dilakukan adalah dengan memanfaatkan potensi air hujan sebagai alternatif sumber air pertamanan yang ada pada gedung Perkantoran Bank Indonesia, Jakarta.
Dengan menggunakan metode panen hujan, air hujan yang jatuh pada luasan atap gedung Perkantoran Bank
Indonesia dan tertahan di dalam wadah penampung yang berupa cistern dapat dihitung untuk selanjutnya
dimanfaatkan sebagai alternatif sumber air dalam memenuhi kebutuhan air untuk menyiram tanaman pada gedung Perkantoran Bank Indonesia.
Hasil penelitian ini menunjukkan potensi penghematan air PAM sebesar 65,41% dari total kebutuhan air pertamanan yang sebelumnya menggunakan air PAM hanya untuk menyiram tanaman. Disamping itu, pemanfaatan air hujan ini dapat
memberikan nilai tambah terhadap upaya konservasi sumber daya air.
