ANALISA KETERSEDIAAN AIR
3.1 UMUM
Maksud dari kuliah ini adalah untuk mengkaji kondisi hidrologi suatu Wilayah Sungai yang yang berada dalam sauatu wilayah studi khususnya menyangkut ketersediaan airnya. Sedangkan tujuannya ini adalah untuk memberikan data masukkan mengenai potensi pemanfaatan Daerah Aliran Sungai.
3.2 KETERSEDIAAN DATA
Analisis ketersediaan air dalam kasus ini digunakan analisa model hujan-limpasan untuk suatu Sungai. Hal ini dikarenakan tidak tersedianya data debit pengamatan di lokasi tersebut.
Data hujan yang tersedia seperti pada tabel, untuk itu sebelum digunakan dalam analisis simulasi hujan-limpasan perlu dilakukan analisis data hujan.
3.2.1. Analisa Data Hujan
a. Pengisian data hujan
Sehubungan data hujan yang tersedia tersebut tidak lengkap, maka perlu dilakukan pengisian data hujan terlebih dahulu. Proses pengisian data kosong bertujuan untuk mendapatkan data hujan dalam runtut waktu yang sama dan penuh dalam hal ini dari tahun 1989 sampai dengan 2000 yang selanjutnya akan digunakan untuk membuat hujan rata kawasan pada runtut waktu yang sama pula. Pengisian dilakukan dengan menggunakan metoda Aljabar seperti dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut ini.
Rx = Nx/Na * Ra dimana :
Rx = Hujan Station X (hasil pengisian)
Na = Curah hujan tahunan jangka panjang pada Pos A Nx = Curah hujan tahunan jangka panjang pada Pos X
Ra = Curah hujan pada Pos A (pada bulan dan tahun yang sama dengan Rx)
b. Hujan Wilayah
Mengingat lokasi pos hujan yang terletak di luar dari lokasi situ (karena luasan situ yang sangat kecil) dan tidak memungkinkan dilakukan penarikan poligon Thiessen, maka analisa hujan wilayah dalam studi ini dilakukan dengan cara rata-rata aljabar. Hasil analisis hujan wilayah untuk setiap situ/sungai untuk data hujan bulanan rata-rata seperti disajikan pada tabel berikut :
Tabel 3.2 Curah Hujan Wilayah Kota Palembang Bulan
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nov Des
1989 138 319 118 78 190 14 29 145 78 63 104 252 127 1990 511 277 53 51 105 38 112 60 20 52 120 286 140 1991 275 340 167 104 57 0 0 0 29 7 122 96 100 1992 328 206 150 233 255 52 25 76 82 86 162 388 170 1993 305 246 97 264 61 74 45 53 54 124 134 196 138 1994 257 292 263 102 47 41 0 0 0 26 154 48 103 1995 310 306 155 137 84 72 67 0 76 74 129 161 131 1996 172 244 202 173 166 80 19 57 44 135 153 231 140 1997 384 194 99 189 155 31 0 0 0 0 114 64 103 1998 174 140 302 296 232 213 94 149 113 177 93 132 176 1999 324 278 87 76 181 147 58 69 49 129 144 154 141 2000 282 252 68 74 136 38 51 92 73 0 0 0 118 Tahun RATA-RATA
3.2.2. Analisa Ketersediaan Air
a. Data yang digunakan
Analisis ketersediaan air dimaksudkan mengetahui besarnya debit yang mampu disediakan Situ/ Sungai dan bisa dimanfaatkan untuk berbagai keperluan atau yang biasa disebut sebagai debit andal.
Ada beberapa metode analisa ketersediaan air yang biasa digunakan di Indonesia, salah satunya adalah metode NRECA. Metode ini pula yang akan digunakan dalam studi ini, karena kesesuaian ketersediaan data yang ada yakni yang hanya berupa hujan bulanan. Masukan lain yang diperlukan dalam analisa ketersediaan air selain data hujan adalah besarnya evapotranspirasi.
b. Analisis Evaporasi
Analisis data klimatologi dilakukan guna perhitungan analisis ketersediaan air. Analisis data klimatologi terdiri dari analisis curah hujan, temperatur udara, kelembaban relatif, kecepatan angin, penyinaran matahari, dan penguapan. Di dalam daerah studi ini tidak terdapat stasiun pengamatan debit sungai sama sekali. Berdasarkan data klimatologi rata-rata dari ketiga stasiun tersebut selanjutnya dilakukan perhitungan Evapotranspirasi
Perhitungan evapotranspirasi dilakukan dengan menggunakan rumus-rumus empiris, yang ditetapkan berdasarkan data-data iklim (klimatologi) yang terdiri dari kelembaban udara, suhu udara, kecepatan angin dan penyinaran matahari.
• Metoda Thornth Waite
• Metoda Blaney – Criddle
• Metoda Penmann Modifikasi
Dalam pelaksanaan perhitungan evapotranspirasi untuk situ-situ di lokasi studi, ditetapkan memakai metoda Penmann Modifikasi sebagai pendekatan untuk mencari harga evapotranspirasi, karena dalam metoda tersebut digunakan parameter-parameter data klimatologi yang lebih lengkap, bila dibandingkan dengan kedua metoda yang lainnya.
Metode ini lebih dapat dipercaya karena dalam perhitungannya selain membutuhkan data-data iklim yang benar-benar terjadi disuatu tempat (disebut sebagai data terukur), juga memasukkan faktor-faktor energi. Berikut data-data terukur untuk perhitungan evaporasi potensial metode Penman modifikasi, yaitu :
• t, temperatur/suhu bulanan rerata (°C)
• RH, kelembaban relatif bulanan rerata (%)
• n/N, kecerahan matahari bulanan rerata (%)
• U, kecepatan angin bulanan rerata (m/det)
• LL, letak lintang daerah yang ditinjau
• C, angka koreksi Penman
Persamaan-persamaan empiris dalam perhitungan evaporasi potensial metode Penman modifikasi ini adalah sebagai berikut :
ET0 = C ×
[
(
W×Rn) (
+ 1−W) ( ) (
×f u × ea−ed)
]
dimana,ET0 = Evaporasi potensial (mm/hari)
C = Suatu faktor penyesuaian dari kondisi siang dan malam atau disebut juga angka koreksi.
Tabel 3.3 Nilai Angka Koefisien Bulanan (C), Untuk Rumus Penman
Bulan C Bulan C Januari Pebruari Maret April Mei Juni 1,1 1,1 1,0 0,9 0,9 0,9 Juli Agustus September Oktober Nopember Desember 0,9 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 Sumber : Suharjono, 1989 : 49
Tabel 3.4 Hubungan Suhu (t) dengan Nilai ea (mbar), w, (1 – w), dan f(t) Suhu (t) C ea mbar w elevasi 0 w elevasi 250 (1 – w) elevasi 0 (1 – w) elevasi 250 f(t) 24,0 24,2 24,4 24,6 24,8 25,0 25,2 25,4 25,6 25,8 26,0 26,2 26,4 26,6 26,8 27,0 27,2 27,4 27,6 27,8 28,0 28,2 28,4 28,6 28,8 29,0 29,85 30,21 30,57 30,94 31,31 31,69 32,06 32,45 32,83 33,22 33,62 34,02 34,42 34,83 35,25 35,66 36,09 36,50 36,94 37,37 37,81 38,25 38,70 39,14 39,61 40,06 0,730 0,732 0,734 0,736 0,738 0,740 0,742 0,744 0,746 0,748 0,750 0,752 0,754 0,756 0,758 0,760 0,762 0,764 0,766 0,768 0,770 0,771 0,772 0,773 0,774 0,775 0,735 0,737 0,739 0,741 0,743 0,745 0,747 0,749 0,751 0,753 0,755 0,757 0,759 0,761 0,763 0,765 0,767 0,769 0,771 0,773 0,775 0,777 0,779 0,781 0,783 0,785 0,270 0,268 0,266 0,264 0,262 0,260 0,258 0,256 0,254 0,252 0,250 0,248 0,246 0,244 0,242 0,240 0,238 0,236 0,234 0,232 0,230 0,229 0,228 0,227 0,226 0,225 0,265 0,263 0,261 0,259 0,270 0,255 0,253 0,251 0,249 0,247 0,245 0,243 0,241 0,239 0,237 0,235 0,233 0,231 0,229 0,227 0,225 0,223 0,221 0,219 0,217 0,215 15,40 15,45 15,50 15,55 15,60 15,65 15,70 15,75 15,80 15,85 15,90 15,94 15,98 16,02 16,06 16,10 16,14 16,18 16,22 16,26 16,30 16,34 16,38 16,42 16,46 16,50
Sumber : Suhardjono, 1989: 43 dan J. Pruitt, 1984: 13
Rn = Jumlah radiasi netto (mm/hari) = 0,75 . Rs – Rn1
Rs = Jumlah radiasi gelombang pendek yang sampai kepermukaan bumi (mm/hari) = N Ra n 0,54 0,25 × + ×
Ra = Radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfir bumi (angka angot), dalam (mm/hari). Lihat Tabel.
n = Rata-rata lamanya matahari sebenarnya (mm/hari)
N = lamanya cahaya matahari yang dimungkinkan secara maksimum (mm/hari)
= f(t) . f(ed) . f(n/N)
f(t) = fungsi suhu dari tabel hubungan antara suhu (t) dengan nilai f(t). Lihat Tabel.
f(ed) = fungsi tekanan uap =
(
0,34−(
0,044 ed)
)
f(n/N) = fungsi kecerahan matahari= + N n 0,9 0,1
f(u) = fungsi kecepatan angin rata-rata siang hari di ketinggian 2 meter (m/detik)
= 0,27 . (1+0,864 . U)
U = kecepatan angin rerata (m/detik)
ea–ed = defisit tekanan uap jenuh dengan tekanan uap sebenarnya pada suhu udara rata-rata (mbar)
ed = ea × RH
ea = tekanan uap sebenarnya. Lihat Tabel. RH = Kelembaban relatif (%)
Tabel 3.5 Besaran Nilai Angot (Ra) dalam Evaporasi Ekivalen dalam Hubungannya dengan Letak Lintang (mm/hari) (untuk daerah Indonesia, antara 5°LU sampai 10°LS)
Bulan Lintang Utara (LU) Lintang Selatan (LS)
5 4 2 0 2 4 6 8 10 Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember 13,0 14,0 15,0 15,1 15,3 15,0 15,1 15,3 15,1 15,7 14,3 14,6 14,3 15,0 15,5 15,5 14,9 14,4 14,6 15,1 15,3 15,1 14,5 14,1 14,7 15,3 15,6 15,3 14,6 14,2 14,3 14,9 15,3 15,3 14,8 14,4 15,0 15,5 15,7 15,3 14,4 13,9 14,1 14,8 15,3 15,4 15,1 14,8 15,3 15,7 15,7 15,1 14,1 13,5 13,7 14,5 15,2 15,5 15,3 15,1 15,5 15,8 15,6 14,9 13,8 13,2 13,4 14,3 15,1 15,6 15,5 15,4 15,8 16,0 15,6 14,7 13,4 12,8 13,1 14,0 15,0 15,7 15,8 15,7 16,1 16,1 15,5 14,4 13,1 12,4 12,7 13,7 14,9 15,8 16,0 16,0 16,1 16,0 15,3 14,0 12,6 12,6 11,8 12,2 13,3 14,6 15,6 16,0 Minimum Maksimum Rerata 13,0 15,7 14,8 14,1 15,5 14,9 14,2 15,6 14,9 13,9 15,7 14,9 13,5 15,7 14,9 13,2 15,8 14,8 12,8 16,0 14,8 12,4 16,1 14,7 11,8 16,1 14,2 Sumber : Suhardjono, 1989: 44
Tabel 3.6 Perhitungan Evapotranspirasi
B e s a r a n Jan. Feb. Mar. Apr. Mei Jun. Jul. Agt. Sep. Okt. Nov. Des.
Temperatur, t ( C ) 26.28 26.23 26.69 27.03 27.57 26.89 26.43 26.63 27.16 27.44 27.17 26.77
Kecooo. Angin, U (knots) 0.22 0.23 0.22 0.21 0.16 0.16 0.16 0.18 0.20 0.20 0.23 0.26
Kec. Angin, U (km/hr) 8.69 8.75 8.67 7.93 6.12 6.20 6.25 7.02 7.68 7.56 8.86 9.93 f(U)=0.27(1+U/100) 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 0.30 Sunshine, n/N (%) 39.33 39.00 54.00 58.67 63.67 66.00 71.00 74.33 73.00 60.00 48.00 44.33 RH (%) 86.00 86.33 84.67 83.33 80.00 80.33 77.33 76.67 75.33 78.00 81.33 82.33 ea (mbar) (Tabel ) 34.09 34.01 35.05 35.69 36.89 35.40 34.41 34.85 35.99 36.41 35.94 35.04 ed = ea x RH/100 29.32 29.36 29.68 29.74 29.51 28.44 26.61 26.71 27.12 28.40 29.23 28.85 ea - ed 4.77 4.65 5.37 5.95 7.38 6.96 7.80 8.13 8.88 8.01 6.71 6.19 W (Tabel ) 0.76 0.76 0.76 0.77 0.77 0.76 0.76 0.76 0.77 0.77 0.77 0.76 1 - W 0.24 0.24 0.24 0.23 0.23 0.24 0.24 0.24 0.23 0.23 0.23 0.24 Ra (Tabel ) 15.83 15.92 15.50 14.58 13.37 12.76 12.97 13.88 14.99 15.71 15.82 15.82 Rs = (0.25 + 0.5 n/N) Ra 7.07 7.08 8.06 7.92 7.60 7.40 7.85 8.63 9.22 8.64 7.75 7.46 Rns = (1 - a) Rs ; a=0.25 5.30 5.31 6.05 5.94 5.70 5.55 5.89 6.47 6.91 6.48 5.81 5.60 f(T) (Tabel ) 15.96 15.95 16.04 16.11 16.21 16.08 16.01 16.06 16.13 16.19 16.13 16.05 f(ed) = 0.34 - 0.044 Ved 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.10 0.10 f(n/N)= 0.1 + 0.9 n/N 0.45 0.45 0.59 0.63 0.67 0.69 0.74 0.77 0.76 0.64 0.53 0.50 Rn1 = f(T).f(ed).f(n/N) 0.74 0.73 0.94 1.01 1.10 1.18 1.34 1.39 1.35 1.09 0.88 0.83 Rn = Rns - Rn1 4.57 4.58 5.10 4.93 4.60 4.38 4.55 5.08 5.56 5.39 4.94 4.77 U (m/det) 0.10 0.10 0.10 0.09 0.07 0.07 0.07 0.08 0.09 0.09 0.10 0.11 U siang/ U malam 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 C (konstanta) 1.10 1.10 1.00 0.90 0.90 0.90 0.90 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 ET=C(W.Rn+(1-W)(ea-ed).f(U)) 4.18 4.18 4.26 3.76 3.63 3.43 3.59 4.87 5.35 5.15 4.67 4.48 ET (mm/bulan) 129.53 117.09 132.15 112.85 112.39 102.99 111.40 151.06 160.55 159.63 140.09 138.81
Perhitungan debit bulanan yang akan digunakan adalah dengan metode NRECA mencakup 19 tahap yaitu :
(Kolom 1) = Nama bulan.
(Kolom 2) = Data curah hujan rata-rata bulanan.
(Kolom 3) = Besarnya evapotranspirasi potensial (PET).
(Kolom 4) = Nilai tampungan kelengasan awal (W0). Nilai harus dicoba-coba, dan percobaan pertama diambil 600 (mm/bulan)di bulan Januari. (Kolom 5) = Tampungan kelengasan tanah = (kolom 4) / Nominal.
Nominal = 100 + 0,2 Ra
Ra = hujan tahunan (mm).
(Kolom 6) = Rasio Rb / PET = (kolom 2) / (kolom 3). (Kolom 7) = Rasio AET / PET.
Diperoleh dari grafik hubungan antara AET / PET dan nilai yang tergantung dari (kolom 6) dan (kolom 5).
(Kolom 8) = AET = (kolom 7) x (kolom 3) x (koefisien reduksi). (kolom 9) = Neraca air = (kolom 2) – (kolom 8).
(Kolom 10) = Rasio kelebihan kelengasan, yang dapat diperoleh sebagai berikut :
• Jika (kolom 9) positif, maka rasio tersebut dapat diperoleh dari grafik dengan memasukkan nilai (kolom 5).
• Jika (kolom 9) negatif, rasio = 0.
(Kolom 11) = Kelebihan kelengasan = (kolom 10) x (kolom 9) (Kolom 12) = Perubahan tampungan = (kolom 9) – (kolom 11). (kolom 13) = Tampungan air tanah = P1 x (kolom 11).
P1 = Parameter yang menggambarkan karakteristik tanah permukaan (kedalaman 0 – 2).
P1 = 0,1 bila bersifat kedap air. P1 = 0,5 bila bersifat lulus air.
(Kolom 14) = Tampungan air tanah awal yang harus dicoba-coba dengan nilai awal = 2.
(Kolom 15) = Tampungan air tanah akhir = (kolom 13) + (kolom 14) (Kolom 16) = Aliran air tanah = P2 x (kolom 15)
P2 = Parameter seperti P1 tetapi untuk lapisan tanah dalam (kedalaman 2 – 10 m).
P2 = 0,9 bila bersifat kedap air. P2 = 0,5 bila bersifat lulus air.
(Kolom 17) = Aliran langsung = (kolom 11) – (kolom 13). (Kolom 18) = Aliran total = (kolom 17) + (kolom 16).
(Kolom 19) = Aliran total = (kolom 18) x 10 x luas tadah hujan (ha)
Untuk perhitungan bulan berikutnya diperlukan nilai tampungan kelengasan (kolom 4) untuk bulan berikutnya dan tampungan air tanah (kolom 14) bulan berikutnya yang dapat dihitung dengan rumus :
• Tampungan kelengasan = (kolom 4) + (kolom 12), semuanya dari bulan sebelumnya.
• Tampungan air tanah = (kolom 15) – (kolom 16), semuanya dari bulan sebelumnya.
• Sebagai patokan di akhir perhitungan, nilai tampungan kelengasan awal (Januari) harus mendekati tampungan kelengasan bulan Desember. Jika perbedaan antara keduanya cukup jauh (> 200 mm), perhitungan perlu diulang mulai bulan Januari lagi dengan mengambil nilai tampungan kelengasan awal (Januari) = tampungan kelengasan bulan Desember.
Hasil Analisis ketersediaan air metode NRECA untuk masing-masing situ disajikan pada Tabel-tabel berikut :
Tabel 3.7 : Ketersediaan Air di Situ/ Sungai (l/dt)
Tahun Bulan
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nov Dec
1989 24.48 229.15 84.31 22.77 7.93 2.95 1.03 0.37 0.14 0.05 2.60 56.21 1990 399.58 553.08 102.91 38.28 13.34 4.96 1.73 0.62 0.23 0.08 0.03 85.25 1991 159.39 309.50 55.58 62.36 14.47 5.38 1.87 0.67 0.25 0.09 11.81 6.33 1992 290.41 503.20 174.04 49.38 180.99 12.85 12.85 4.63 1.72 0.60 24.44 262.59 1993 136.35 255.97 46.07 194.81 36.94 4.79 4.79 1.72 0.64 0.22 2.04 16.30 1994 191.27 349.13 340.32 116.80 33.42 4.33 4.33 1.56 0.58 0.20 2.64 0.47 1995 361.27 381.40 170.35 50.10 93.64 14.20 14.20 5.11 1.90 0.66 60.78 146.73 1996 102.09 221.17 55.15 86.78 69.04 13.21 13.21 3.40 1.26 0.44 9.02 93.63 1997 88.22 101.12 19.31 81.23 15.41 2.00 2.00 0.72 0.27 0.09 0.03 8.65 1998 44.85 70.88 172.80 257.81 137.19 69.84 69.84 25.14 36.33 7.96 2.96 15.12 1999 291.97 410.39 76.33 28.39 86.09 6.22 6.22 2.24 0.83 9.95 17.52 83.45 2000 141.64 512.32 87.93 52.22 14.80 1.92 1.92 0.69 0.26 0.09 0.03 0.01 Rata-rata 185.96 324.78 115.42 86.74 58.60 11.89 11.17 3.91 3.70 1.70 11.16 64.56 Maksimum 399.58 553.08 340.32 257.81 180.99 69.84 69.84 25.14 36.33 9.95 60.78 262.59 Minimum 24.48 70.88 19.31 22.77 7.93 1.92 1.03 0.37 0.14 0.05 0.03 0.01 Q80% 62.20 101.12 30.01 32.35 13.79 2.38 1.79 0.64 0.24 0.08 0.03 7.26
