ANALISA KETERSEDIAAN AIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI SEI SILAU UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN AIR BERSIH DI KOTA
KISARAN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
CHRISTO TRI AGUNG TAMBUNAN 14 0404 005
DOSEN PEMBIMBING : Dr. Ir. AHMAD PERWIRA MULIA, M.Sc
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
ABSTRAK
Kebutuhan akan sumberdaya air pada saat ini cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk sehingga terjadi ketidakseimbangan dalam memenuhi kebutuhan di sektor kebutuhan air baku. Sungai Sei Silau merupakan salah satu sumber mata air yang digunakan untuk kebutuhan air baku baik domestik dan non domestik di Kota Kisaran Kabupaten Asahan.
Lokasi studi penelitian berada di Sungai Sei Silau, di Kota Kisaran Kabupaten Asahan. Setelah memperoleh data yang diperlukan, di hitung besarnya ketersediaan air Sungai Sei Silau dengan menggunakan metode F.J Mock. Dari hasil analisis didapat besarnya debit andalan DAS Sei Silau. Menghitung kebutuhan air domestik dan non domestik untuk Kota Kisaran, dengan proyeksi sampai 30 tahun mendatang.
Berdasarkan perhitungan, debit andalan yang didapat berdasarkan metode F.J Mock adalah sebesar 9,69 m3/detik. Kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai adalah sebesar 1,94 m3/detik. Kebutuhan air domestik dan non domestik untuk Kota Kisaran Kabupaten Asahan untuk proyeksi 10 tahun kedepan adalah sebesar 0,191 m3/detik dan 30 tahun mendatang adalah sebesar 0,196 m3/detik.
Berdasarkan penelitian ini, distribusi untuk kebutuhan air pemeliharaan sungai sebesar 20%, dan kebutuhan air domestik dan non domestik sebesar 1,97%
pada proyeksi 10 tahun kedepan dan 2,02% pada 30 tahun mendatang. Maka, ketersediaan air sungai Sei Silau hingga 30 tahun mendatang masih mencukupi kebutuhan air keseluruhan untuk Kota Kisaran.
Kata kunci: Ketersediaan Air, Kebutuhan Air, DAS Sei Silau
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul tugas akhir yang digunakan adalah:
“Analisa Ketersediaan Dan Kebutuhan Air Pada Daerah Aliran Sungai Sei Silau Untuk Memenuhi Kebutuhan Air Bersih Di Kota Kisaran”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:
1. Orangtua tercinta, Ayahanda Harry Naldo Tambunan, SE yang merupakan motivator penulis dan ibunda Mart Linda Sinaga, Amd yang selalu memberi kasih sayangnya serta adik penulis Christianto Calvincent Wijaya Tambunan, Christeas Budianto Tambunan, Chrisdinata Brilliando Tambunan yang telah memberi doa, motivasi dan semangat.
2. Bapak Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc selaku dosen pembimbing dan koordinator tugas akhir sub jurusan Teknik Sumber daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, nasehat yang selalu mendidik, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, S.T., M.T., Ph.D selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr. M. Ridwan Anas, S.T., M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ivan Indrawan, S.T., M.T., dan Ibu Nurul Ika Putri Dalimunthe, S.T., MPSDA selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.
6. Untuk yang terkasih Mia Febrina Peranginangin yang telah memberi doa, motivasi, semangat, dan mendukung, sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Untuk Balai Wilayah Sungai II Sumatera Utara, dan untuk BMKG Sampali- Medan yang telah memberikan sambutan yang baik dan mempermudah semua urusan yang berkenaan dengan penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Untuk sahabat saya Dian Reynaldo, Kiteng yang selalu menyemangati, mendukung, dan membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
10. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2014, Tonny, Linus, Roimer, Bandry, Feri, Rozi, Vivi, Anshari, serta teman-teman angkatan 2011 yang tidak disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
11. Abangda angkatan 2013 Panji Boi yang telah meluangkan waktu, tenaga dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
12. Adik - adik angkatan 2017, Josep Tambunan, Aldi, Yogi, Yosua, Gilbert, Afan, Haris, serta adik – adik angkatan 2017 yang tidak disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Penulis,
Christo Tri Agung Tambunan 14 0404 005
DAFTAR ISI
Daftar Halaman
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR NOTASI ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Tujuan Penelitian ... 3
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
1.6. Sistematika Penulisan ... 4
1.7. Jadwal Penelitian ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1. Siklus Hidrologi ... 6
2.2. Pengertian Sungai ... 8
2.3. Daerah Aliran Sungai (DAS) ... 8
2.4. Analisis Curah Hujan Kawasan ... 12
2.5. Evapotranspirasi ... 13
2.6. Debit Andalan Metode FJ. Mock ... 14
2.7. Kebutuhan Air Baku ... 19
2.8. Proyeksi Pertumbuhan Jumlah Penduduk ... 21
2.9. Kebutuhan Air untuk Pelestarian Sungai ... 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 34
3.1. Deskripsi Daerah Penelitian ... 34
3.2. Desain Penelitian ... 34
3.3. Metode Analisis dan Pengolahan Data ... 35
3.3.1. Analisis Hidrologi ... 35
3.3.2. Menghitung Kebutuhan Air untuk Pelestarian Sungai ... 35
3.3.3. Menghitung Kebutuhan Air Penduduk ... 36
3.4. Analisa Data Perancangan ... 37
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 38
4.1. Analisa Hidrologi ... 38
4.1.1. Daerah Tangkapan Hujan DAS Sei Silau ... 38
4.1.2. Daerah Aliran Sungai Sei Silau ... 41
4.1.3. Evapotranspirasi ... 42
4.2. Analisa Debit ... 43
4.2.1. Debit Andalan Sei Silau dengan F.J. Mock ... 43
4.3. Analisa Kebutuhan Air ... 49
4.3.1. Kebutuhan Air Penduduk ( Domestik dan Non Domestik )... 49
4.3.1.1. Analisa Proyeksi Penduduk ... 49
4.3.1.2. Kebutuhan Air Domestik ... 51
4.3.1.3. Kebutuhan Air Bersih untuk Fasilitas Pendidikan ... 54
4.3.1.4. Kebutuhan Air Bersih untuk Fasilitas Ibadah ... 55
4.3.1.5. Kebutuhan Air Bersih untuk Fasilitas Kesehatan ... 56
4.3.1.6. Kebutuhan Air Bersih untuk Fasilitas Perkantoran ... 57
4.3.1.7. Kebutuhan Air Bersih untuk Fasilitas Niaga Besar ... 58
4.3.1.8. Kebutuhan Air Bersih untuk Fasilitas Niaga Kecil ... 59
4.3.1.9. Kebutuhan Air Total Domestik dan Non Domestik .. 60
4.4. Kebutuhan Air untuk Pemeliharaan Sungai ... 61
4.5. Evaluasi Ketersediaan Air dan Kebutuhan Air ... 63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 65 5.1. Kesimpulan ... 65 5.2. Saran ... 65
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 2.1. Siklus Hidrologi ... 8
Gambar 2.2. Daerah Aliran Sungai (DAS) ... 9
Gambar 2.3. DAS Bentuk Memanjang ... 10
Gambar 2.4. DAS Bentuk Radial ... 11
Gambar 2.5. DAS Bentuk Paralel ... 11
Gambar 2.6. DAS Bentuk Komplek ... 12
Gambar 3.1. Sungai Sei Silau ... 34
Gambar 3.2. Diagram Alur Metode Penelitian ... 37
Gambar 4.1. Koordinat Stasiun penakar Hujan ... 38
Gambar 4.2. Daerah Aliran Sungai Sei Silau ... 41
Gambar 4.3. Luas Daerah Tangkapan Hujan Sungai Sei Silau... 42
Gambar 4.4. Grafik FDC Debit Q95 ... 49
Gambar 4.5. Kebutuhan Air Tahun 2018 – 2048 ... 64
Gambar 4.6. Grafik Perbandingan Ketersediaan Air dan Kebutuhan Air Tahun 2018 - 2048 ... 64
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
Tabel 1.1 Schedule Penelitian ... 5
Tabel 2.1. Kriteria Perencanaan Air Bersih ... 19
Tabel 2.2. Kebutuhan Air Non Domestik untuk Kategori I, II, III, IV ... 20
Tabel 2.3. Kebutuhan Air Non Domestik untuk Kategori V ... 21
Tabel 2.4. Kebutuhan Air Non Domestik untuk Kategori Lain ... 21
Tabel 2.5. Kebutuhan Air untuk Pemeliharaan Sungai ... 23
Tabel 2.6 Penelitian sebelumnya... 25
Tabel 4.1. Rata – Rata Curah Hujan Selama 10 Tahun ... 40
Tabel 4.2. Rekapitulasi Perhitungan Evapotranspirasi Potensial ... 43
Tabel 4.3. Perhitungan Debit Andalan F.J. Mock Tahun 2008 ... 46
Tabel 4.4. Perhitungan Debit Andalan Selama 10 Tahun ... 48
Tabel 4.5. Jumlah Penduduk Tahun 2008 - 2017 ... 50
Tabel 4.6. Proyeksi Penduduk ... 50
Tabel 4.7. Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU Tahun 2000 ... 51
Tabel 4.8. Kebutuhan Air Unit Sambungan Rumah ... 52
Tabel 4.9. Kebutuhan Air Unit Hidran Umum ... 53
Tabel 4.10. Kebutuhan Air Domestik ... 53
Tabel 4.11. Perkiraan Jumlah Siswa dan Guru ... 54
Tabel 4.12. Kebutuhan Air Fasilitas Pendidikan ... 55
Tabel 4.13. Perkiraan Jumlah Fasilitas Ibadah ... 55
Tabel 4.14. Kebutuhan Air Fasilitas Peribadatan ... 56
Tabel 4.15. Perkiraan Jumlah Fasilitas Kesehatan ... 56
Tabel 4.16. Kebutuhan Air Fasilitas Kesehatan ... 57
Tabel 4.17. Perkiraan Jumlah Tenaga Kerja Perkantoran ... 57
Tabel 4.18. Kebutuhan Air Perkantoran ... 58
Tabel 4.19. Perkiraan Jumlah Niaga Besar ... 58
Tabel 4.20. Kebutuhan Air Niaga Besar ... 59
Tabel 4.21. Perkiraan Jumlah Niaga Kecil ... 59
Tabel 4.22. Kebutuhan Air Niaga Kecil ... 60
Tabel 4.23. Rekapitulasi Kebutuhan Air Total Domestik dan Non Domestik.... 60
Tabel 4.24. Rekapitulasi Debit Sungai Sei Silau selama 10 Tahun ... 62
Tabel 4.25. Kebutuhan Air untuk Pemeliharaan Sungai ... 63
Tabel 4.26. Perbandingan Ketersediaan dan kebutuhan Air ... 63
DAFTAR NOTASI
Notasi Halaman
A = Luas daerah tangkapan (km )... 18
a = Konstanta ... 23
BF = Aliran dasar (m3/dtk/km2) ... 18
b = Koefisien arah regresi linear ... 23
DRO = Limpasan langsung ... 18
Ea = Evapotranspirasi aktual (mm) ... 15
ETo = Evapotranspirasi potensial (mm/hari) ... 13
e = Bilangan pokok sistem logaritma natural ... 23
ed = Tekanan uap nyata ... 14
F = Catchment area (km )... 18
f (ed) = Fungsi tekanan uap nyata ... 14
f (n/N) = Fungsi rasio lama penyinaran ... 14
Ka = Konstanta arithmatik ... 22
I = Infiltrasi (mm) ... 17
in = Infiltrasi bulan ke n (mm) ... 17
n = Banyak pos penakar curah hujan ... 13
n = Jumlah hari hujan dalam sebulan ... 15
n = Periode waktu yang ditinjau ... 23
P1 = Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun ke I ... 22
P2 = Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun terakhir ... 22
Pn = Jumlah penduduk pada tahun ke n ... 23
Po = Jumlah penduduk pada tahun awal ... 22
Q = Debit sungai (m3/detik) ... 18
Qf = Kebutuhan air untuk pelestarian sungai... 24
Qn = Banyaknya air yang tersedia dari sumbernya ... 18
qf = Kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai (liter/hari) ... 24
qo = Aliran tanah pada awal (bulan ke 0) ... 17
qt = Aliran tanah pada waktu t (bulan ke t) ... 17
R = Hujan bulanan (mm/hari) ... 16
= Curah hujan rata-rata... 13
Rn = Radiasi netto ... 14
Rs = Radiasi yang dating ... 14
Rnl = Radiasi netto gelombang panjang ... 14
Rns = Radiasi netto gelombang pendek ... 14
Ron = Limpasan periode n (m3/detik/km2) ... 18
r = Pertumbuhan geometrikal penduduk tiap tahun (%) ... 23
S = Kebutuhan air untuk penjenuhan ... 16
S(∆) = Keseimbangan air di permukaan tanah (mm/hari) ... 16
T1 = Tahun ke 1 yang diketahui ... 23
T2 = Tahun ke 2 yang diketahui ... 23
Tn = Tahun ke n ... 22
To = Tahun dasar ... 22
Vn = Volume simpanan air tanah periode n (m3) ... 17
Vn(∆) = Perubahan volume aliran tanah (m3) ... 18
Vn-1 = Volume simpanan air tanah periode n-1 (m3) ... 17
WS = Kelebihan air (water surplus) ... 16
X = Variabel independen ... 23 Ŷ = Nilai variabel berdasarkan garis regresi ... 23
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan wilayah pada suatu daerah akan menyebabkan kebutuhan air akan terus meningkat seiring dengan laju pertumbuhan penduduk. Pemenuhan kebutuhan pangan dan aktivitas penduduk selalu erat kaitannya dengan kebutuhan akan air. Tuntutan tersebut tidak akan dapat dihindari, tetapi haruslah diprediksi dan direncanakan pemanfaatannya sebaik mungkin.
Kecenderungan yang sering terjadi adalah adanya ketidakseimbangan antara ketersediaan dan kebutuhan air. Untuk mencapai keseimbangan antara kebutuhan air dan ketersediaan air di masa mendatang, diperlukan upaya pengkajian komponen-komponen kebutuhan air, serta efisiensi penggunaan air.
Komponen-komponen yang paling berpengaruh untuk menghitung neraca air adalah kebutuhan air irigasi dan kebutuhan air untuk domestik dan non domestik.
Dengan demikian hendaknya dilakukan suatu perencanaan yang tepat agar kebutuhan air dapat terpenuhi. Khusus kebutuhan air untuk irigasi diperlukan pengkajian dan perencanaan unit kebutuhan airnya secara cermat dan teliti, hal ini penting dilakukan karena kebutuhan air untuk irigasi merupakan komponen yang paling tinggi kebutuhan airnya.
Mengingat kecenderungan ketersediaan air khususnya dari air permukaan (sungai) yang tetap sedangkan kebutuhan yang terus meningkat akibat semakin bertambahnya jumlah penduduk, agar tidak terjadi kekurangan air maka harus segera dilakukan upaya-upaya efisiensi pemakaian air.
Sungai merupakan salah satu sumber air di daratan, yang mempunyai fungsi mengumpulkan curah hujan dalam suatu daerah tertentu. Saat ini sungai telah menjadi alternatif pilihan yang paling banyak dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan manusia akan air. Ketersediaan air dalam pengertian sumberdaya air pada dasarnya berasal dari air hujan (atmosferik), air permukaan dan air tanah.
Hujan yang jatuh di atas permukaan pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) atau Wilayah Sungai (WS) sebagian akan menguap kembali sesuai dengan proses iklimnya, sebagian akan mengalir melalui permukaan dan sub permukaan masuk
ke dalam saluran, sungai atau danau dan sebagian lagi akan meresap jatuh ke tanah sebagai pengisian kembali (recharge) pada kandungan air tanah yang ada (Anonim, 2006). Secara keseluruhan jumlah air di planet bumi ini relatif tetap dari masa ke masa (Suripin, 2002). Ketersediaan air yang merupakan bagian dari fenomena alam, sering sulit untuk diatur dan diprediksi dengan akurat. Hal ini karena ketersediaan air mengandung unsur variabilitas ruang (spatial variability) dan variabilitas waktu (temporal variability) yang sangat tinggi. Konsep siklus hidrologi adalah bahwa jumlah air di suatu luasan tertentu di hamparan bumi dipengaruhi oleh masukan (input) dan keluaran (output) yang terjadi. Kebutuhan air di kehidupan kita sangat luas dan selalu diinginkan dalam jumlah yang cukup pada saat yang tepat. Oleh karena itu, analisis kuantitatif dan kualitatif harus dilakukan secermat mungkin agar dapat dihasilkan informasi yang akurat untuk perencanaan dan pengelolaan sumberdaya air. Sungai Sei Silau terletak di kota Kisaran provinsi Sumatera Utara dan merupakan salah satu sumber utama dalam memenuhi kebutuhan air bersih di daerah sekitarnya.
Secara geografis DAS Sei Silau terletak pada 02°58’23,65” Lintang Utara dan 99°36’42,23” Bujur Timur. Luas total daerah pengaliran sungai Sei Silau sebesar 960 km2. Sungai Sei Silau sendiri mengalir dari daerah hulu yang terletak di Pegununggan Bukit Barisan Hutan Lindung Tormatutung hingga bermuara pada daerah hilir di Kota Tanjung Balai.
Perkembangan Kota Kisaran terus mengalami peningkatan. Dengan angka pertumbuhan penduduk yang terus meningkat dari tahun 2011 - 2016 ± 1,08%
dari total penduduk sebanyak 712.684 jiwa (tahun 2016). Banyak lahan yang semula berupa lahan terbuka atau hutan berubah menjadi areal permukiman maupun industri. Dengan adanya faktor tersebut tentu akan mempengaruhi sistem penyediaan air bersih yang mempergunakan ketersediaan air sungai Sei Silau.
Berdasarkan hal-hal tersebut di atas maka dibutuhkan adanya studi neraca air untuk melihat keseimbangan antara ketersediaan air di sungai Sei Silau dan kemungkinan penggunaan air pada masa mendatang untuk daerah sekitarnya, khususnya wilayah pelayanan PDAM Tirta Silaupiasa, apakah ketersediaan air di sungai Sei Silau mencukupi untuk kebutuhan air bersih di wilayah pelayanan PDAM Tirta Silaupiasa. Jika terjadi kekurangan air maka diperlukan adanya
perencanaan bangunan air untuk menanggulangi kekurangan air di DAS Sei Silau, seperti kolam retensi ataupun waduk. Dengan adanya analisis ini diharapkan pemakaian air sungai Sei Silau dapat dilakukan dengan suatu perencanaan yang lebih teratur dan terarah, sambil memperhatikan faktor ketersediaan air sungai tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Dengan adanya peningkatan kebutuhan air bersih di kota Kisaran, maka perlu dilakukan analisa kebutuhan air di wilayah tersebut.
2. Ketersediaan air di sungai Sei Silau untuk memenuhi kebutuhan air bersih di kota Kisaran.
1.3 Batasan Masalah
Mengingat sangat luasnya permasalahan yang bisa didapatkan dalam penelitian ini, maka saya membatasi ruang lingkup permasalahan yaitu:
1. Lokasi yang akan ditinjau ketersediaan airnya adalah kota Kisaran.
2. Perhitungan terhadap debit andalan menggunakan metode FJ Mock yang terdapat pada sungai Sei Silau.
3. Prediksi kebutuhan air di wilayah pelayanan PDAM Tirta Silaupiasa dilakukan dalam kurun waktu 30 tahun mendatang dan hanya meliputi kebutuhan air bersih.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk:
1. Mengetahui ketersediaan air pada DAS Sei Silau.
2. Mengetahui kebutuhan air di kota Kisaran.
3. Mendapatkan perbandingan antara ketersediaan air dan kebutuhan air saat ini hingga 30 tahun mendatang.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bagi penulis: sebagai studi mahasiswa tentang mata kuliah yang berkaitan dengan ketersediaan dan kebutuhan air (keseimbangan air) pada sungai.
2. Bagi akademik: sebagai mutu pembelajaran bagi pihak-pihak yang membutuhkan khususnya pada pembelajaran yang berhubungan dengan ketersediaan dan kebutuhan air pada sungai.
3. Bagi masyarakat: dengan adanya analisa ketersediaan dan kebutuhan air pada DAS Sei Silau ini diharapkan dapat membantu dalam penerapan pengelolaan air untuk masyarakat khususnya yang berada di sekitar DAS Sei Silau.
1.6 Sistematika Penulisan
Adapun tahapan sistematika penulisan tugas akhir ini:
Bab I, Pendahuluan, merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan meliputi tinjauan umum, latar belakang, ruang lingkup permasalahan, pembatasan masalah, tujuan, manfaat ,dan sistematika penulisan.
Bab II, Tinjauan Pustaka, menguraikan tentang teori yang berhubungan dengan penelitian agar dapat memberikan gambar model dan metode analisis yang akan digunakan dalam menganalisa masalah.
Bab III, Metodologi Penelitian dan Karakteristik Pelaksanakan Penelitian, menguraikan tentang metode yang akan digunakan dan rencana kerja dari penelitian serta mendeskripsikan lokasi penelitian.
Bab IV, Analisis Pembahasan, merupakan analisa tentang permasalahan, evaluasi dan perhitungan terhadap masalah yang ada pada penelitian.
Bab V, Kesimpulan dan Saran, merupakan kesimpulan dari butir–butir hasil analisa dan pembahasan yang telah dilakukan. Kesimpulan juga disertai dengan
rekomendasi saran yang ditujukan untuk penelitian selanjutnya atau untuk penerapan hasil penelitian di lapangan.
1.7 Jadwal Penelitian
Tabel 1.1 menunjukkan schedule dalam penelitian ini.
Tabel 1.1 Schedule Penelitian
No Kegiatan
Bulan
Jun Jul Agus Sep Okt Nov Des 1 Seminar Proposal
2 Survei Lapangan
3 Pengumpulan Data
4 Pengolahan Data
5 Seminar Hasil 6 Revisi
7 Laporan Akhir
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Siklus Hidrologi
Air di bumi antara lain meliputi yang ada di atmosfir, di atas permukaan tanah dan di bawah permukaan tanah . Jumlah air di bumi kurang lebih berjumlah 1400 x 10 = 1400 x 10 , yang terdiri dari:
1. Air laut = 97%
2. Air tawar = 3%, yang meliputi:
a. Salju, es, gletser = 75%
b. Air tanah = 24%
c. Air danau = 0,3%
d. Butir-butir daerah tak jenuh = 0,065%
e. Awan, kabut, embun, hujan = 0,035%
f. Air sungai = 0,030%
Air permukaan adalah air yang mengalir secara berkesinambungan atau dengan terputus-putus dalam alur sungai atau saluran dari sumbernya yang tertentu, dimana semua ini merupakan bagian dari sistem sungai yang menyeluruh. Yang termasuk air permukaan meliputiair sungai (rivers), saluran (stream), sumber (springs), danau dan waduk. Jumlah air permukaan diperkirakan hanya 0,35 juta km atau hanya sekitar 1% dari air tawar yang ada di bumi (Suripin, 2002). Aliran yang terukur di sungai atau saluran maupun danau merupakan ketersediaan debit air permukaan, begitu halnya dengan air yang mengalir ke dalam tanah, kandungan air yang tersimpan dalam tanah merupakan ketersediaan debit air tanah. Dari ketiga sumber air tersebut di atas, yang mempunyai ketersediaan paling besar untuk dimanfaatkan adalah sumber air permukaan dalam bentuk air di sungai, saluran, danau, waduk dan lainnya.
Penggunaan air tanah sangat membantu pemenuhan kebutuhan air baku maupun air irigasi pada daerah yang sulit mendapatkan air permukaan, namun pemanfaatan air tanah membutuhkan biaya operasional pompa yang sangat mahal (M. Anis A dkk, 1980). Air permukaan yang dibutuhkan untuk kehidupan dan
produksi adalah air yang terdapat dalam proses sirkulasi air (siklus hidrologi), jika sirkulasi tidak merata maka akan terjadi bermacam kesulitan diantaranya sirkulasi yang kurang, maka kekurangan air ini harus ditambah dalam suatu usaha pemanfaatan air. (Sosrodarsono, 2003). Untuk analisis ketersediaan air permukaan, yang akan digunakan sebagai acuan adalah andalan dari pencatatan yang ada. Yang paling berperan dalam studi ketersediaan air permukaan adalah data rekaman debit aliran sungai. Rekaman tersebut harus berkesinambungan dalam periode waktu yang dapat digunakan untuk pelaksanaan proyek penyediaan air. Apabila penyadapan air akan dilakukan dari sungai yang masih alami, maka diperlukan rekaman data dari periode-periode aliran rendah yang kristis yang cukup panjang, sehingga besar pasok air dapat diketahui. (Prakarsa Strategis Pengelolaan Sumber Daya Air Untuk Mengatasi Banjir Dan Kekeringan Di Pulau Jawa, 2006).
Siklus hidrologi merupakan rangkaian proses berpindahnya air permukaan bumi dari suatu tempat ke tempat lainnya hingga kembali ke tempat asalnya.
Air naik ke udara dari permukaan laut atau dari daratan melalui evaporasi. Air di atmosfer dalam bentuk uap air atau awan bergerak dalam massa yang besar di atas benua dan dipanaskan oleh radiasi tanah. Panas membuat uap air lebih naik lagi sehingga cukup tinggi dan dingin untuk terjadi kondensasi. Uap air berubah jadi embun dan seterusnya jadi hujan atau salju. Curahan (precipitation) turun ke bawah, ke daratan atau langsung ke laut. Air yang tiba di daratan kemudian mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali ke laut. (Limantara, 2010).
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi
2.2 Pengertian Sungai
Sungai adalah air hujan atau mata air yang mengalir secara alami melalui suatu lembah atau diantara dua tepian dengan batas jelas, menuju tempat lebih rendah (laut, danau atau sungai lain). Dengan kata lain sungai merupakan tempat terendah dipermukaan bumi yang terbentuk secara alamiah, bebrbentuk memanjang dan bercabang tempat mengalirnya air dalam jumlah besar. Sungai terdiri dari 3 bagian, yaitu bagian hulu, bagian tengah dan bagian hilir.
2.3 Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah aliran sungai adalah suatu wilayah daratan yang merupakan suatu kesatuan dengan sungai dan anak – anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografi dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktifitas daratan.
Air pada DAS merupakan aliran air yang mengalami siklus hidrologi secara alamiah. Selama berlangsungnya daur hidrologi, yaitu perjalanan air dari permukaan laut ke atmosfer kemudian ke permukaan tanah dan kembali lagi ke laut yang tidak pernah berhenti tersebut, air tersebut akan tertahan sementara di
sungai, danau, dan dalam tanah. Pembagian daerah aliran sungai berdasarkan fungsi hulu, tengah dan hilir (KP Irigasi 01, 2010) yaitu:
1. Bagian hulu didasarkan pada fungsi konservasi yang dikelola untuk mempertahankan kondisi lingkungan DAS agar tidak terdegradasi, yang antara lain dapat diindikasikan dari kondisi tutupan vegetasi lahan DAS, kualitas air, kemampuan menyimpan air, dan curah hujan.
2. Bagian tengah didasarkan pada fungsi pemanfaatan air sungai yang dikelola untuk memberikan manfaat bagi kepentingan sosial dan ekonomi, yang antara lain dapat diindikasikan dari kuantitas air, kualitas air, kemampuan menyalurkan air, dan ketinggian muka air tanah, serta terkait pada prasarana pengairan seperti pengolahan sungai, waduk, dan danau.
3. Bagian hilir didasarkan pada fungsi pemanfaatan air sungai yang dikelola untuk dapat memberikan manfaat bagi kepentingan sosial dan ekonomi, yang diindikasikan melalui kuantitas dan kualitas air, kemampuan menyalurkan air, ketinggian curah hujan, dan terkait untuk kebutuhan pertanian, air bersih, serta pengolahan air limbah.
Gambar 2.2 Daerah Aliran Sungai (DAS)
Bentuk bentuk DAS dapat dibagi dalam empat, antara lain:
A. Bentuk memanjang B. Bentuk radial C. Bentuk paralel D. Bentuk komplek
A. Bentuk memanjang
Biasanya induk sungainya akan memanjang dengan anak anak sungai langsung mengalir ke induk sungai kadang kadang berbentuk seperti bulu burung.
Bentuk ini biasanya akan menyebabkan besar aliran banjir relatif lebih kecil karena perjalanan banjir dari anak sungai itu berbeda beda, dan banjir berlangsung agak lama. Bentuk dari DAS ini ditunjukkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 DAS bentuk memanjang
B. Bentuk radial
Bentuk DAS ini seolah olah memusat pada satu titik sehingga menggambarkan adanya bentuk radial, kadang kadang gambaran tersebut memberi bentuk kipas atau lingkaran. Sebagai akibat dari bentuk tersebut maka waktu yang diperlukan aliran yang datang dari segala penjuru anak sungai memerlukan waktu yang hampir bersamaan. Sebagai contoh DAS Bengawan Solo seperti pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 DAS bentuk radial
C. Bentuk paralel
DAS ini dibentuk oleh dua jalur DAS yang bersatu dibagian hilir. Apabila terjadi banjir di daerah hilir biasanya terjadi setelah dibawah titik pertemuan.
Sebagai contoh adalah banjir di Batang Hari di bawah pertemuan Batang Tembesi seperti pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 DAS bentuk paralel
D. Bentuk komplek
DAS Bentuk komplek merupakan bentuk kejadian gabungan dari beberapa bentuk DAS yang dijelaskan di atas, sebagai contoh pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 DAS bentuk komplek
2.4 Analisis Curah Hujan Kawasan
Hujan merupakan faktor terpenting dalam analisis hidrologi. Intensitas hujan yang tinggi pada suatu kawasan hunian yang kecil dapat mengakibatkan genangan pada jalan-jalan, tempat parker, dan tempat-tempat lainnya karena fasilitas drainase tidak didesain untuk mengalirkan air akibat intensitas hujan yang tinggi.
Sebaliknya, tidak ada hujan untuk jangka lama dapat berakibat mengecilnya aliran sungai dan turunnya air waduk dan danau. Pendek kata, hujan dengan kejadian ekstrim, baik ekstrim tinggi maupun ekstrim rendah, dapat menimbulkan bencana bagi makhluk di bumi.
Hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses hidrologi. Karena jumlah kedalaman hujan ini yang dialihragamkan menjadi aliran disungai, baik melalui limpasan permukaan maupun aliran dasar. Jadi besar kecilnya jumlah kedalaman hujan akan berpengaruh terhadap besar kecilnya aliran sungai.
Ada tiga macam cara yang umum dipakai dalam menghitung hujan rata-rata kawasan, yaitu metode rata-rata aljabar, metode poligon Thiessen, dan metode Isohyet. Dalam Tugas Akhir ini, penulis hanya akan membahas metode rata-rata aljabar (Aritmatik) untuk menghitung hujan rata-rata kawasan.
Metode ini menggunakan perhitungan curah hujan wilayah dengan merata- ratakan semua jumlah curah hujan yang ada pada wilayah tersebut. Metode rata- rata aritamatik ini adalah cara yang paling mudah diantara cara lainnya (poligon dan isohet). Digunakan khususnya untuk daerah seragam dengan variasi CH kecil.
Cara ini dilakukan dengan mengukur serempak untuk lama waktu tertentu dari semua alat penakar dan dijumlahkan seluruhnya. Kemudian hasil penjumlahannya dibagi dengan jumlah penakar hujan maka akan dihasilkan rata-rata curah hujan di daerah tersebut. Menurut Sosrodarsono (2003), secara matematik ditulis persamaan sebagai berikut:
R =R1 + R2 + R3 + ⋯ Rn di mana:
= curah hujan rata-rata (mm) n = jumlah stasiun pengukuran hujan
R1….Rn = besarnya curah hujan pada masing-masing stasiun (mm)
2.5 Evapotranspirasi
Evapotranspirasi adalah penguapan yang terjadi dari permukaan yang bertanaman (vegetated surface). Nilai evapotranspirasi merupakan penjumlahan dari evaporasi (evaporation) dan transpirasi (transpiration) secara bersama-sama.
Evapotranspirasi (Eto) dapat diartikan sebagai kehilangan air dari lahan dan permukaan air pada DAS. Evapotranpirasi potensial dapat dihitung dengan metode Penman yang dipengaruhi oleh faktor-faktor klimatologi yaitu:
Temperatur, Penyinaran Matahari, Kelembaban Udara, Penyinaran Matahari, Jumlah Hari Hujan, Kecepatan Angin, dan Expose Surface (Permukaan Luar).
Penelitian ini akan menggunakan Metode Penman yang dapat dihitung berdasarkan persamaan:
ETo = C(W.Rn+(1-W)(ea-ed).f(U)) (2.2)
Tahapan perhitungan Evapotranspirasi dengan Metode Penman adalah sebagai berikut:
1) Menghitung radiasi yang dating (Rs)
Rs = (0.25 + 0.5 n/N) Ra (2.3)
2) Menghitung tekanan uap nyata (ed)
ed = Rh x ea (2.4)
3) Menghitung radiasi netto gelombang pendek
Rns = Rs . (1 – α) (2.5)
4) Menghitung fungsi tekanan uap nyata
f (ed) = 0,33 – 0,044 . (ed)0.5 (2.6)
5) Menghitung fungsi rasio lama penyinaran
f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N (2.7)
6) Menghitung radiasi netto gelombang panjang
Rnl = f (T) . f (ed) . f (n/N) (2.8)
7) Menghitung radiasi netto
Rn = Rns – Rnl (2.9)
8) Menghitung evapotranspirasi
ETo = C(W.Rn+(1-W)(ea-ed).f(U)) (2.10)
2.6 Debit Andalan Metode Dr. F. J. Mock
Metode ini ditemukan oleh Dr. F. J. Mock. Metode ini dikembangkan untuk menghitung debit bulanan rata-rata. Dengan metode ini, besarnya aliran dari data curah hujan, karakteristik hidrologi daerah pengaliran dan evapotranspirasi dapat dihitung. Pada dasarnya metode ini adalah hujan yang jatuh pada catchment area sebagian akan hilang sebagai evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi aliran permukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk ke dalam tanah (infiltrasi), dimana infiltrasi pertama-tama akan menjenuhkan top soil, kemudian
menjadi perkolasi membentuk air bawah tanah (ground water) yang nantinya akan keluar ke sungai sebagai aliran dasar (base flow). Prinsip metode Dr. F. J. Mock adalah:
1. Memperhitungkan volume air yang masuk (hujan), keluar (infiltrasi, perkolasi dan evapotranspirasi) dan yang disimpan dalam tanah (soil storage).
2. Dalam sistem mengacu pada water balance, volume air total yang berada di Bumi tetap, hanya sirkulasi dan distribusi yang bervariasi.
Adapun ketentuan dari metode ini adalah sebagai berikut:
1. Data meteorologi
Data meteorologi yang digunakan mencakup:
a. Data presipitasi dalam hal ini adalah data curah hujan bulanan dan data curah hujan harian.
b. Data klimatologi berupa data kecepatan angin, kelembapan udara, temperatur udara dan penyinaran Matahari untuk menentukan evapotranspirasi potensial (Eto) yang dihitung berdasarkan metode
“Penman Modifikasi”.
2. Evapotranspirasi aktual (Ea)
Penentuan harga evapotranspirasi aktual ditentukan berdasarkan persamaan:
E = Eto x d / 30 x m (2.11)
E = Eto x (m / 20) x (18 – n) (2.12)
Ea = Eto – E (2.13)
di mana:
Ea = Evapotranspirasi aktual (mm) Eto = Evapotranspirasi potensial (mm) d = 27 – (3 / 2) x n
n = Jumlah hari hujan dalam sebulan
m = Perbandingan permukaan tanah yang tidak tertutup dengan tumbuh- tumbuhan penahan hujan koefisien yang tergantung jenis areal dan musiman dalam %.
3. Keseimbangan air dipermukaan tanah (∆S)
a. Air hujan yang mencapai permukaan tanah dapat dirumuskan sebagai berikut:
∆S = R – Ea (2.14)
di mana:
∆S = Keseimbangan air dipermukaan tanah R = Hujan bulanan
Ea = Evapotranspirasi actual
Bila harga positif (R > Ea) maka air akan masuk ke dalam tanah bila kapasitas kelembapan tanah belum terpenuhi. Sebaliknya, jika kondisi kelembapan tanah sudah tercapai maka akan terjadi limpasan permukaan (surface run off).
Bila harga tanah ∆S negative (R > Ea), air hujan tidak dapat masuk ke dalam tanah (infiltrasi) tetapi air tanah akan keluar dan tanah akan kekurangan air (defisit).
b. Perubahan kandungan air tanah (soil storage) tergantung dari harga ∆S.
Bila ∆S negative, maka kapasitas kelembapan tanah akan kekurangan dan bila harga ∆S positif akan menambah kekurangan kapasitas kelembapan tanah bulan sebelumnya.
c. Kapasitas kelembapan tanah (soil moisture capacity). Di dalam memperkirakan kapasitas kelembapan tanah awal diperlukan pada saat dimulainya perhitungan dan besarnya tergantung dari kondisi porositas lapisan tanah atas dari daerah pengaliran. Biasanya diambil 50 s/d 250 mm, yaitu kapasitas kandungan air di dalam tanah per m3. Semakin besar porositas tanah maka kelembapan tanah akan besar pula.
d. Kelebihan air (water surplus)
Besarnya air lebih dapat mengikuti formula sebagai berikut:
WS = ∆S – Tampungan tanah (2.15)
di mana:
WS = Water surplus S = R – Ea
Tampungan tanah = Perbedaan kelembapan tanah
4. Limpasan dan penyimpanan air tanah (run off dan ground water storage) a. Infiltrasi (i)
Infiltrasi ditaksir berdasarkan kondisi porositas tanah dan kemiringan daerah pengaliran. Daya infiltrasi ditentukan oleh permukaan lapisan atas dari tanah. Misalnya kerikil mempunyai daya infiltrasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanah liat yang kedap air. Untuk lahan yang terjal dimana air sangat cepat menipis diatas permukaan tanah sehingga air tidak dapat sempat berinfiltrasi yang menyebabkan daya infiltrasi lebih kecil.
Formula dari infiltrasi ini adalah sebagai berikut:
i = Koefisien infiltrasi x WS (2.16)
di mana:
i = Infiltrasi (koefisien infiltrasi, (i) = 0 s/d 1,0) WS = Kelebihan air
b. Penyimpanan air tanah (ground water storage)
Pada permulaan perhitungan yang telah ditentukan penyimpanan air awal yang besarnya tergantung dari kondisi geologi setempat dan waktu.
Persamaan yang digunakan adalah:
Vn = k (Vn-1) + ½ (1 + k ) in (2.17)
di mana:
Vn = Volume simpanan air tanah periode n (m3), Vn-1 = Volume simpanan air tanah periode n – 1 (m3)
k = qt / qo = Faktor resesi aliran tanah (k) berkisar antara 0 s/d 1 qt = Aliran tanah pada waktu t (bulan ke t)
qo = Aliran tanah pada awal (bulan ke 0) in = Infiltrasi bulan ke n (mm)
Untuk mendapatkan perubahan volume aliran air dalam tanah mengikuti persamaan:
∆Vn = Vn – Vn-1 (2.18)
c. Limpasan (run off)
Air hujan atau presipitasi akan menempuh tiga jalur menuju ke sungai.
Satu bagian akan mengalir sebagai limpasan permukaan dan masuk ke dalam tanah lalu mengalir ke kiri dan kanan nya membentuk aliran antara.
Bagian ketiga akan ber-perkolasi jauh ke dalam tanah hingga mencapai lapisan air tanah. Aliran permukaan tanah serta aliran antara sering digabungkan sebagai limpasan langsung (direct run off). Untuk memperoleh limpasan, maka persamaan yang digunakan adalah:
BF = I – (∆ Vn) (2.19)
Dro = WS – I (2.20)
Ron = BF + Dro (2.21)
di mana:
BF = Aliran dasar (m3/dtk/km) I = Infiltrasi (mm)
∆Vn = Perubahan volume aliran tanah (m3) Dro = Limpasan langsung (mm)
WS = Kelebihan air
Ron = Limpasan periode n (m3/dtk/km2)
d. Banyaknya air yang tersedia dari sumbernya Persamaan yang digunakan adalah:
Qn = Ron x A (2.22)
di mana:
Qn = Banyaknya air yang tersedia dari sumbernya A = Luas daerah tangkapan (catchment area) km2
Neraca air metode FJ Mock dirumuskan sebagai berikut:
Q = (Dro + Bf) F (2.23)
di mana:
Q = Debit andalan (m3/dtk) Dro = Direct run off (m3/dtk/km2) Bf = Base flow (m3/dtk/km2)
F = Catchment area (km2)
2.7 Kebutuhan Air Baku
Dilihat dari pengertiannya air baku adalah air yang digunakan untuk kepentingan manusia sehari-hari.
Data –data yang mempengaruhi neraca air baku:
1. Hubungan debit andalan 20% terkering dengan jumlah penduduk yang dapat dilayani.
2. Kebutuhan air baku untuk penduduk / liter / hari.
3. Kebutuhan air baku untuk penduduk dan atau hewan.
Menurut Ditjen Cipta Karya (1996) standar kebutuhan air ada 2 (dua) macam yaitu:
a. Standar kebutuhan air domestik
Standar kebutuhan air domestik yaitu kebutuhan air yang digunakan pada tempat-tempat hunian pribadi untuk memenuhi keperluan sehari-hari. Seperti memasak, minum, mencuci dan keperluan rumah tangga lainnya. Satuan yang dipakai adalah liter/orang/hari.
Tabel 2.1 Kriteria Perencanaan Air Bersih
NO URAIAN
>1.000.000
METRO
500.000 s/d 1.000.000
BESAR
100.000 s/d 500.000 SEDANG
20.000 s/d 100.000 KECIL
<20.000
DESA
1
Konsumsi unit sambungan rumah (SR) l/o/h
190 170 130 100 80
2
Konsumsi unit hidran umum (HU) l/o/h
30 30 30 30 30
3 Konsumsi unit non
domestik l/o/h (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 20-30 4 Kehilangan air (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 20-30 5 Faktor hari
maksimum 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
6 Faktor jam puncak 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
7 Jumlah jiwa per SR 5 5 5 5 5
8 Jumlah jiwa per HU 100 100 100 100 100
9 Sisa tekan di
penyediaan distribusi 10 10 10 10 10
(mka)
10 Jam operasi 24 24 24 24 24
11 Volume reservoir (%
max day demand) 20 20 20 20 20
12 SR : HR 50:50 s/d
80:20
50:50 s/d
80:20 80:20 70:30 70:30 13 Cakupan Pelayanan
(%) *) 90 90 90 90 **) 70
Sumber: Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996
b. Standar kebutuhan air non domestik
Standar kebutuhan air non domestik adalah kebutuhan air bersih diluar keperluan rumah tangga. Kebutuhan air non domestik antara lain:
1) Penggunaan komersil dan industri, yaitu penggunaan air oleh badan-badan komersil dan industri.
2) Penggunaan umum, yaitu penggunaan air untuk bangunan-bangunan pemerintah, rumah sakit, sekolah-sekolah dan tempat-tempat ibadah.
Kebutuhan air non domestik untuk kota dapat dibagi dalam beberapa kategori antara lain:
▪ Kota kategori I (Metro)
▪ Kota kategori II (Kota besar)
▪ Kota kategori III (Kota sedang)
▪ Kota kategori IV (Kota kecil)
▪ Kota kategori V (Desa)
Lebih jelasnya akan dijelaskan satu persatu melalui tabel dibawah ini:
Tabel 2.2 Kebutuhan Air Non Domestik untuk Kategori I, II, III, IV
SEKTOR NILAI SATUAN
Sekolah 10 Liter/Murid/Hari
Rumah Sakit 2000 Liter/Unit/Hari
Masjid 2000 Liter/Unit/Hari
Kantor 10 Liter/Pegawai/Hari
Pasar 12000 Liter/Hektar/Hari
Hotel 150 Liter/Bed/Hari
Rumah Makan 100 Liter/Tempat Duduk/Hari
Kompleks Militer 60 Liter/Orang/Hari
Kawasan Industri 0,2 - 0,8 Liter/Detik/Hektar Kawasan Pariwisata 0,1 - 0,3 Liter/Detik/Hektar Sumber: Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996
Tabel 2.3 Kebutuhan Air Non Domestik untuk Kategori V
SEKTOR NILAI SATUAN
Sekolah 5 Liter/Murid/Hari
Rumah Sakit 200 Liter/Bed/Hari
PUSKESMAS 1200 Liter/Unit/Hari
Masjid 3000 Liter/Unit/Hari
Musholla 2000 Liter/Unit/Hari
Pasar 12000 Liter/Hektar/Hari
Komersial/Industri 10 Liter/Hektar/Hari
Sumber: Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996
Tabel 2.4 Kebutuhan Air Non Domestik untuk Kategori Lain
SEKTOR NILAI SATUAN
Lapangan Terbang 10 Liter/Orang/Detik
Pelabuhan 50 Liter/Orang/Detik
Stasiun Kereta Api
dan Terminal Bus 10 Liter/Orang/Detik Kawasan Industri 0,75 Liter/Detik/Hektar
Sumber: Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996
2.8 Proyeksi Pertumbuhan Jumlah Penduduk
Proyeksi kebutuhan air bersih dapat ditentukan dengan memperhatikan pertumbuhan penduduk untuk diproyeksikan terhadap kebutuhan air bersih sampai dengan lima puluh tahun mendatang atau tergantung dari proyeksi yang dikehendaki.(Soemarto, 1999).
Umur rencana yang ditetapkan sebagai dasar perencanaan kebutuhan air baku adalah dua puluh tahun. Dari angka pertumbuhan penduduk digunakan
untuk memproyeksikan jumlah penduduk sesuai dengan umur rencana. Hal ini dijadikan sebagai dasar perhitungan volume kebutuhan air di masa mendatang.
Macam-macam metode yang digunakan untuk memproyeksikan jumlah penduduk yaitu:
a) Metode Arithmatik
Pn = Po + Ka . (Tn – To) (2.24)
Ka = (2.25)
di mana:
Pn = Jumlah penduduk pada tahun ke n Po = Jumlah penduduk pda tahun dasar Tn = Tahun ke n
To = Tahun dasar
Ka = Konstanta arithmatik
P1 = Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun ke I P2 = Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun terakhir T1 = Tahun ke I yang diketahui
T2 = Tahun ke II yang diketahui
b) Metode Geometrik
Pn = Po + (1 + r)n (2.26)
di mana:
Pn = Jumlah penduduk pada tahun ke-n Po = Jumlah penduduk pada awal tahun
r = Presentase pertumbuhan geometrical penduduk tiap tahun n = Periode waktu yang ditinjau
c) Metode Eksponensial
Pn = Po × e r n (2.27)
di mana:
Po = Penduduk pada tahun awal
n = Waktu dalam tahun (periode proyeksi) r = Angka pertumbuhan penduduk (%)
Pn = Penduduk pada tahun n
e = Bilangan pokok system logaritma natural (2,7182818)
d) Metode Least Square
Ŷ = a + bX (2.28)
di mana:
Ŷ = Nilai variabel berdasrkan garis regresi X = Variabel independen
a = Konstanta
b = Koefisien arah regresi linear
2.9 Kebutuhan Air untuk Pelestarian Sungai
Kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai/penggelontoran saluran diestimasi berdasarkan perkalian antara jumlah penduduk perkotaan dengan kebutuhan air untuk pemeliharaan/penggelontoran perkapita. Menurut IWRM (Integrated Water Resources Management), besar kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai/saluran akan semakin berkurang dengan semakin bertambahnya penduduk yang memiliki sistem pengelolaan limbah. Proyeksi kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai adalah sesuai dengan ketentuan berikut:
Tabel 2.5 Kebutuhan Air untuk Pemeliharaan Sungai
Proyeksi Tahun Kebutuhan Air Pemeliharaan Sungai (Liter/Kapita/Hari)
1990 – 2000 330
2000 – 2015 360
2015 – 2020 300
Sumber: Bambang Triatmodjo, 2008,321
Kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Qf = 365 hari x q(f) x P(n) (2.29)
di mana:
Qf = Jumlah kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai (m3/tahun)
q(f) = Kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai (liter/kapita/hari) P(n) = Jumlah penduduk (jiwa)
Tabel 2.6 Penelitian Sebelumnya
No. Nama peneliti
Judul Penelitian
Lokasi Penelitian
Metode Penelitian
Hasil Penelitian 1. Raden
Mohamad Barly Sukmanda, Terunajaya (2016)
Analisa dan Kebutuhan Air Pada Daerah Aliran Sungai Percut Untuk Memenuhi Kebutuhan Air Bersih Di Kabupaten Deli Serdang
Daerah Aliran Sungai Percut Kecamatan Percut Sei Tuan
Kabupaten Deli Serdang Provinsi Sumatera Utara
Menggunak an Metode Analitis dan Pengolahan Data
Perbandingan antara ketersediaan air daerah aliran sungai Percut dengan total kebutuhan air keseluruhan, dapat disimpulkan bahwa ketersediaan air pada proyeksi 2 tahun mendatang hingga 50 tahun mendatang masih mencukupi untuk memenuhi kebutuhan air total.
2. Jeffry S.F.
Sumarauw, Lambertus Tanudjaja (2015)
Aanalisis Neraca Air Sungai
Akembuala
Di Kota
Tahunan Kabupaten Sangihe
Kabupaten Sangihe Provinsi Sulawesi Utara
a. Survey dan Investiga si b. Observa
si /Pengam atan c. Perumus
an masalah
1. Perhitungan dengan
Metode Nreca
didapatkan besarnya debit andalan sungai Akembuala tahun 2033, dimana debit minimum pada bulan September yaitu 0,032 m 3 /dtk, dan debit maksimum berada pada bulan Mei dan Juni yaitu 0,50 m 3/dtk.
2. Kebutuhan air bersih
untuk prediksi tahun
2033 di DAS
Akembuala sebesar 0,03365568 m 3 /dtk.
3. Dari hasil analisis neraca air di DAS Akembula
menunjukkan bahwa
debit sungai
Akembuala pada bulan Januari sampai Juni ketersediaan air masih melebihi kebutuhan air, untuk bulan-bulan tertentu.
3. Meri Gustian.
Azmeri.
Alfiansyah Yulianur
Optimasi Parameter Model DR.
Mock Uuntuk Pengelolaan Daerah Aliran Sungai
Daerah Aliran Sungai Krueng Keumireu Kabupaten Aceh Besar Provinsi Aceh
Menggunak an Metode Analitis dan Data
Sekunder Dengan Parameter Model DR.
Mock
A. Optimasi terhadap parameter model yang berhubungan dengan karakteristik hidrologi DAS mampu memberikan nilai yang optimal terhadap parameter tersebut sehingga error antara nilai debit sungai hasil pemodelan dan observasi dapat diminimalkan.
B. Besarnya error pada kondisi optimal adalah 0,288 dengan
R 2 sebesar 0,60.
Nilai optimal parameter model yang berhubungan dengan karakteristik hidrologi DAS adalah sebagai berikut:
Faktor m berkisar 30,00% - 33,76%, hal ini menggambarkan proporsi permukaan lahan yang tidak tertutup oleh vegetasi relatif besar.
Kapasitas kelembapan tanah
(SMC) yang
mencapai 400 mm menunjukkan bahwa tanah memiliki kemampuan
menyerap air yang tinggi.
Faktor kontribusi curah hujan areal bulanan terhadap limpasan (PF) adalah sebesar 0,10.
Konstanta resesi air tanah (proporsi air tanah bulan t-1 yang
masih ada pada bulan t, RC) adalah sebesar 0,60 - 0,68.
Kemiringan lereng yang relatif landai dan tanah yang memiliki
kemampuan
menyerap air tinggi memberikan nilai faktor infiltrasi (IF) berkisar 0,50 0,70.
4. Androniku s
Pebakirang Lambertus Tanudjaja, Jeffry S. F.
Sumarauw (2015)
Perencanaan Sistem Penyediaan Air Bersih Di Desa
Munte Kecamatan Likupang Barat Kabupaten Minahasa Utara
Desa Munte Kecamatan Likupang Barat Kabupaten Minahasa Utara
a. Survey dan Investigas i
b. Observasi /Pengamat an
c. Perumusa n masalah
1. Ketersediaan air yang bersumber dari sungai terdekat berdasarkan analisis debit andalan 90%
bulanan adalah sebesar 4,491 liter/detik.
2. Kebutuhan air bersih penduduk Desa Munte sesuai tahun rencana yaitu hingga tahun 2024 dengan jumlah 2939 jiwa, diperoleh dari hasil analisa regresi polinomial didapat sebesar 2,1564 liter/detik.
3. Untuk penyaluran air
dari sungai ke Desa Munte, direncanakan
dengan tipe
pengambilan
langsung (free intake) dengan saluran pengambilan menuju ke IPA, dari
IPA dengan
menggunakan pipa HDPE diameter 2”, air dialirkan ke reservoir distribusi berkuran 4m x 4m x 3,35m dan dari reservoir air dialirkan
melalui pipa
distribusi induk HDPE diameter 2”
menuju desa dimana untuk pelayanan bagi masyarakat dipasang 30 kran umum.
5. Indra Kusuma Sari, Lily Montarcih Limantara, Dwi
Priyantoro (2013)
Analisa Ketersediaan Dan
Kebutuhan Air Pada DAS Sampean
Daerah Aliran Sungai Sampean Kabupaten Bondowoso dan
Kabupaten Situbondo
a. Survey dan Investiga si b. Observasi
/Pengamat an
c. Perumusa n masalah
1. Ketersediaan air pada
DAS Sampean
untuk pemenuhan sektor domesik dan
non domestik
berasal dari mata air yang dikelola oleh Perusahaan Daerah Air Minum pada
enam bangunan penangkap dengan kapasitas total sebesar 44 lt/dt.
Berdasarkan data selama 10 tahun terakhir debit relatif tidak mengalami perubahan yang signifikan dengan pergeseran 25,2 % untuk debit mata air dan debit sungai yang diamati pada 21 daerah layanan dan diwakili 21
bendung pada
sungai 20 sungai orde 1 dan 20 sungai orde 2 mengalami debit air cukup dengan keandalan 26,0 % mencapai 594.222,98 lt/dt, sedangkan debit air
musim kering
dengan keandalan 97,3 % mencapai 85.6 lt/dt.
2. Kebutuhan air yang digunakan pada
DAS Sampean
sebagai berikut:
a. Kebutuhan air domestik dan Non Domestik sebesar 50,93 lt/dt untuk saat ini, 68,34 lt/dt untuk 2 tahun mendatang, 87,09 lt/dt untuk 5 tahun mendatang, 111,96 lt/dt untuk 10 tahun mendatang dan sebesar 160,06 lt/dt untuk 20 tahun mendatang.
b. Kebutuhan air irigasi total sebesar 37.836.04 lt/dt mengairi sawah seluas 29.344 ha.
c. Kebutuahan air Industri sebesar 4,96 lt/dt untuk saat ini, 4,74 lt/dt untuk 2 tahun mendatang, 4,84 lt/dt untuk 5 tahun mendatang, 5,04 lt/dt untuk 10 tahun mendatang dan sebesar 5,54 lt/dt untuk 20 tahun mendatang.
d. Kebutuhan air Perikanan sebesar 303,72 lt/dt untuk saat ini, 319,46 lt/dt untuk 2 tahun mendatang, 345,42 lt/dt untuk 5 tahun mendatang, 396,07 lt/dt untuk 10 tahun mendatang dan sebesar 535,17 lt/dt untuk 20 tahun mendatang.
3. Daerah layanan yang mengalami defisit air pada:
a. Saat ini: Pakem, Botolinggo,Tlogosar i, Bondowoso b. 2 tahun mendatang:
Pakem, Botolinggo, Tlogosari,
Bondowoso
c. 5 tahun mendatang:
Pakem, Botolinggo, Tlogosari,
Bondowoso, Tenggarang, Sukosari
d. 10 tahun mendatang:
Pakem, Botolinggo, Tlogosari,
Bondowoso, Tenggarang, Sukosari, Maesan e. 20 tahun mendatang:
Pakem, Botolinggo, Tlogosari,
Bondowoso, Tenggarang,
Sukosari, Maesan, Prajekan,
Curahdami
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Deskripsi Daerah Penelitian
Kegiatan penelitian tugas akhir ini dilakukan di Sungai Sei Silau yang terletak di Kota Kisaran, Kabupaten Asahan. Dengan posisi geografis 02°58’23,65” Lintang Utara dan 99°36’42,23” Bujur Timur. Sungai Sei Silau dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Sungai Sei Silau
3.2 Desain Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan kuantitatif bersifat deskriptif, yakni melalui studi pustaka, pengumpulan data, dan analisis data. Proses tahap penelitian ini dibagi menjadi 3 tahap, yaitu: tahap pengumpulan data sekunder dan literatur, tahapan analisa data dan tahapan penyusunan laporan.
Kegiatan penelitian yang dilakukan dengan beberapa tahap adalah sebagai berikut:
• Tahapan pendahuluan, tahapan ini merupakan tahapan studi pustaka, yakni dengan cara mengumpulkan dan mempelajari literatur-literatur yang terkait dengan penelitian ini. Hasil dari tahapan ini berupa sketsa dan penafsiran sementara keadaan daerah penelitian yang akan digunakan pada tahap pengambilan data.
• Tahapan pengambilan data sekunder, tahapan ini meliputi pengambilan data, meliputi: data curah hujan daerah penelitian, data klimatologi.
• Tahapan analisa dan perhitungan data, melakukan pengolahan data dari hasil pengambilan yaitu analisa debit andalan untuk memperoleh besar ketersediaan air, menganalisa curah hujan efektif.
• Tahapan penyusunan laporan, merupakan tahapan akhir dari tahap penelitian di mana tahap ini hanya menyusun data – data di tahap awal hingga akhir yang selanjutnya akan dirangkum menjadi sebuah laporan penelitian.
3.3 Metode Analisis dan Pengolahan Data 3.3.1. Analisis Hidrologi
Analisis hidrologi bertujuan untuk menyajikan data-data dalam analisis hidrologi. Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi antara lain:
a. Menentukan Daerah Aliran Sungai ( DAS ) beserta luasnya.
b. Menentukan rata-rata curah hujan bulanan selama kurun waktu 30 tahun.
c. Menentukan rata-rata bulanan dari suhu udara, kelembaban udara, penyinaran matahari dan kecepatan angin dari data klimatologi.
d. Menghitung angka evapotranspirasi menggunakan data-data tersebut.
3.3.2. Menghitung Kebutuhan Air untuk Pelestarian Sungai
Kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai/penggelontoran saluran diestimasi berdasarkan perkalian antara jumlah penduduk perkotaan dengan kebutuhan air untuk pemeliharaan/penggelontoran perkapita. Proyeksi kebutuhan air untuk pemeliharaan sungai dapat dilihat pada tabel 2.6.
3.3.3. Menghitung Kebutuhan Air Penduduk
Kebutuhan air penduduk perlu dihitung untuk mengetahui berapa besar jumlah air baku yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan air penduduk.
Adapun langkah-langkah dalam menghitung kebutuhan air penduduk adalah sebagai berikut:
a. Menghitung proyeksi pertumbuhan penduduk tiap tahun, dengan menggunakan beberapa metode yaitu: metode arithmatik, metode geometrik, metode eskponensial, dan metode last square.
b. Menghitung standar deviasi untuk menentukan metode proyeksi yang mana yang akan digunakan untuk proyeksi pertumbuhan penduduk.
c. Menghitung kebutuhan air domestik, meliputi konsumsi sambungan rumah tangga (SR) dan konsumsi unit hidran umum (HU).
d. Menghitung kebutuhan air non domestik.
e. Menghitung besarnya kehilangan air terhadap kebutuhan air domestik dan non domestik.
f. Menghitung total kebutuhan air penduduk.
3.4 Analisa Data Perancangan
Tahapan-tahapan penelitian dapat dilihat pada diagram alur berikut ini.
Gambar 3.2 Diagram Alur Metode Penelitian Tinjauan Pustaka
Data Klimatologi
Mulai
Pengumpulan
Data Penduduk
• Curah Hujan Rata-Rata
• Analisa
Evapotranspirasi
• Perhitungan Debit Andalan
• Proyeksi Pertumbuhan Penduduk
• Perhitungan Kebutuhan Air Penduduk
Analisa Kebutuhan Air Analisa
Ketersediaan
Evaluasi Ketersediaan Air Dengan Besar
Kebutuhan Air
Kesimpulan & Saran Hasil
Selesai
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Hidrologi
4.1.1 Daerah Tangkapan Hujan DAS Sei Silau
Sumber air pada penelitian ini berasal dari Sungai Sei Silau. Dalam penelitian ini, dalam dipilih 3 stasiun curah hujan, yaitu, Stasiun Simpang Kawat, Stasiun Ujung Seribu, Stasiun Terusan Tengah. Dari ketiga stasiun curah hujan ini akandi hitung besar curah hujan dari setiap stasiunnya. Setelah mencari besar curah hujan setiap stasiun selanjutnya mencari peta DAS sungai dengan menggunakan aplikasi Google Earth.
.
Gambar 4.1 Koordinat Stasiun Penakar Hujan
Setelah peta DAS Sei Silau didapat selanjutnya menghitung rata-rata besar curah hujan tiap bulannya selama 10 tahun untuk mencari debit inflow sungai.
Berikut contoh perhitungannya.
20 KM
Diketahui:
Curah hujan bulan Januari tahun 2008.
(Data curah hujan tercantum di lampiran).
Stasiun Simpang Kawat (R1) = 59,9 mm/bulan Stasiun Ujung Seribu (R2) = 153,3 mm/bulan Stasiun Terusan Tengah (R3) = 63 mm/bulan Maka,
= 1 + 2 + 3 3
=59,9 + 153,3 + 63 3
=276,2 3
= 92,07 mm/bulan
Dengan cara yang sama, maka diperoleh nilai curah hujan rata-rata selama 10 tahun, dapat dilihat pada tabel 4.1.
