PEMANENAN AIR HUJAN ( RAIN WATER HARVESTING ) SEBAGAI ALTERNATIF PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR DI RUMAH TANGGA ABSTRAK

Transkripsi

1 PEMANENAN AIR HUJAN ( RAIN WATER HARVESTING ) SEBAGAI ALTERNATIF PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR DI RUMAH TANGGA Nurhamimah Daulay 1, Terunajaya 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan nurhamimahdaulay@rocketmail.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan ABSTRAK Pada kecamatan Sosa, Kabupaten Padang Lawas dibuat sebuah sistem panen hujan untuk alternatif pengelolaan sumber daya air di Rumah Tangga. Daerah ini termasuk daerah kekeringan karena daerah ini terkenal dengan daerah perkebunan sawit. Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisa sistem panen hujan dan menghitung volume air hujan yang turun dengan kebutuhan air yang dibutuhkan agar sistem panen hujan yang ada dapat digunakan untuk orang banyak dan lingkup yang lebih luas. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode Rasional. Data yang digunakan adalah data primer dan data sekunder kemudian dianalisis berdasarkan analisis hidrologi dan analisis hidrolika. Dalam hasil analisa nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan intensitas curah hujan adalah nilai curah hujan Distribusi Log Person III. Waktu konsentrasi ditentukan dengan persamaan Kirpich. Untuk Intensitas curah hujan digunakan rumus Mononobe, dan untuk mencari debit saluran menggunakan metode Rasional. Dari hasil analisa dan perhitungan pemanenan air hujan diperoleh intensitas hujan selama 1 tahun sebanyak 56,508 mm/jam. Dengan intensitas yang diperoleh maka debit yang dapat ditampung adalah 0, m 3 /detik. Rata-rata hujan di Daerah Kecamatan Sosa Kabupaten Padang Lawas minimal berlangsung selama 10 menit atau 600 detik dalam sehari. Maka limpasan hujan yang mampu ditampung adalah liter (selama musim hujan). Kebutuhan air dalam 1 rumah (1 KK) dengan 5 orang jiwa ( Ayah + Ibu + 3 orang anak) diperoleh 300 liter. Kunci : analisa frekuensi,debit rencana,waktu konsentrasi, metode rasional. ABSTRACT In the Regional District of Sosa, Padang Lawas Regency created a rain harvesting system as an alternative water resource management in the Household. These areas include drought areas because the region is famous for palm oil plantations. This thesis aims to analyze the rain harvesting system and calculate the volume of rainwater that fell to the needs of water is needed, so that the rain harvesting system that could be used to crowds and a broader scope. The method used is the method of Rational. The data used are primary data and secondary data, then analyzed based on the analysis of hydrology and hydraulics analysis. From the analysis, the value of rainfall is used for the calculation of the intensity of rainfall is the rainfall distribution value Logs Person III. The time is determined by the equation concentration Kirpich. The intensity of rainfall is used for Mononobe formula, and to seek the debit of rain water using Rational method. From the analysis and calculation of rain water harvesting rainfall intensity obtained for 1 year as many as mm / hour. With an intensity that is obtained then debit that can be accommodated is m3 / sec. The average rainfall in the Regional District of Sosa, Padang Lawas regency lasted for at least 10 minutes or 600 seconds in a day. Then the rainfall runoff that can be accommodated is 2,298 liters (during the rainy season). Then the water needs in one house (1 KK) with 5 people (father + mother + 3 children) obtained 300 liters. Keywords: analysis of frequency, debit plans, time of concentration, rasional method.

2 PENDAHULUAN Latar Belakang Air adalah unsur kehidupan utama bagi umat manusia. Tetapi air juga dapat menjadi musuh dahsyat bagi manusia bila tidak ditata dengan baik sebagaimana dialami oleh banyak Negara di dunia ini, termasuk Indonesia. Permasalahan lingkungan yang sering dijumpai di Negara kita pada saat ini adalah terjadinya banjir pada musim hujan dan kekeringan pada musim kamarau. Air hujan adalah air murni yang berasal dari sublimasi uap air di udara yang ketika turun melarutkan benda-benda di udara yang dapat mengotori dan mencemari air hujan seperti gas (O2, CO2, N2), debu, dan lain-lain. Kebutuhan akan air bersih masyarakat pada umumnya disuplai oleh PDAM. Namun hingga saat ini, tidak seluruh masyarakat memperoleh air bersih dari PDAM sehingga untuk mendapatkan air bersih diperoleh dari air tanah. Pemanfaatan air tanah untuk kebutuhan sehari - hari bagi keperluan rumah tangga merupakan hal yang wajar dan aman karena air tanah akan terisi kembali pada saat musim hujan. Namun akan menjadi berbahaya jika terjadi eksploitasi berlebihan terhadap air tanah. Eksploitasi air tanah ini terjadi karena terlalu banyak pihak yang menggunakan air tanah seperti perumahan-perumahan yang tidak berlangganan PDAM dan industri-industri kecil maupun besar yang membutuhkan banyak air setiap harinya. Kedua penyebab tersebut, semakin hari jumlahnya semakin banyak. Eksploitasi air tanah dapat menyebabkan tanah menjadi ambles (land subsidence). Selain itu, juga akan menyebabkan kesulitan air bersih karena air tanah tersebut semakin sulit diperoleh, beberapa daerah sudah mengalami krisis air. Pada musim kemarau di beberapa daerah juga dapat dijumpai sumur-sumur warga yang mengering sehingga untuk menutupi kebutuhan air bersih, warga harus membeli air dalam jeriken dan tentu saja ini akan menambah biaya kebutuhan sehari-hari. Apabila eksploitasi air tanah berlanjut, maka krisis air akan terus berkelanjutan. Pemanfaatan air tanah tidak sepenuhnya bisa digunakan oleh setiap masyarakat karena tidak semua tanah dapat menghasilkan air bersih. Pertumbuhan masyarakat tidak sesuai dengan persediaan air bersih yang menyebabkan terjadinya krisis air bersih. Untuk meminimalis krisis air bersih dapat dilakukan penghematan air, membuat lubang resapan air (biopori), mengembangkan teknologi untuk mengubah air laut menjadi air tawar, mengembangkan teknologi air limbah, dan membuat panen hujan. Kecamatan Sosa, Kabupaten Padang Lawas merupakan daerah rawan kekeringan karena daerah ini terkenal dengan daerah perkebunan sawit. Alternatif untuk mengatasi krisis air dalam Tugas Akhir ini adalah Pemanenan air hujan (rain water harvesting) merupakan salah satu cara sederhana. Butiran air hujan yang jatuh ditangkap oleh penangkap air hujan, penangkap air hujan yang digunakan adalah atap bangunan karena selain efektif juga efisien. Semakin luas atap bangunan, semakin banyak juga air hujan yang dapat ditangkap, kemudian air hujan tersebut dialirkan oleh talang-talang air ataupun pipa-pipa menuju ke tempat penampungan yaitu ke dalam tanah. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah pemanenan air hujan yang dilakukan di rumah tangga guna untuk penghematan sumber air bersih. Pada umumnya upaya pemanenan air hujan di Indonesia selama ini hanya dikenal di kawasan-kawasan dimana pemanfaatan air permukaan maupun air tanah yang kurang memungkinkan. Pembatasan Masalah 1. Metode yang dipakai untuk menghitung debit air hujan adalah metode rasional. 2. Perhitungan intensitas curah hujan menggunakan periode 1 tahun. 3. Pengujian dilakukan dengan cara teoritis dan eksperimen di lokasi Rumah Tangga. 4. Perhitungan distribusi hujan menggunakan Microsoft Excel dan Aplikasi Smada.

3 Tujuan 1. Mengetahui sistem memanen air hujan di Rumah tangga 2. Mengetahui apakah air hujan yang dihasilkan dari panen hujan dapat memenuhi kebutuhan air di Rumah Tangga. Manfaat Penulisan Sebagai mutu pembelajaran bagi pihak-pihak yang membutuhkan dan sebagai alternative pengembangan sumber daya air dalam penghematan air bersih. Metodologi Penelitian Lokasi Wilayah Studi Peninjauan lokasi dimulai pada semester B tahun ajaran dan dilaksanakan di Pasar Ujung Batu salah satu desa yang ada di kecamatan Sosa, kabupaten Padang Lawas, provinsi Sumatera Utara, Indonesia. Pengumpulan Data Pengumpulan data adalah hal yang paling penting yang harus dilakukan dalam sebuah penelitian, jadi data-data yang bersangkutan dengan studi ini sangat mendukung penyelesaian studi ini. Maka perlu penulisan dan pencari informasi untuk mengetahui sumber data, serta pengumpulan data yang dibutuhkan. Adapun data yang dibutuhkan sebagai berikut: a. Data Primer Data Primer adalah data yang diperoleh dengan pengamatan dan pengukuran di lapangan. Secara umum pengertian data primer adalah data yang diperoleh dari sumber pertama/sumber data atau data yang dikumpulkan peneliti secara langsung melalui objek penelitian. Data yang diperoleh adalah ukuran catchment area yaitu ukuran luasan atap. Bak penampung P (panjang) = 4meter, L (lebar) = 1meter, t (tinggi) = 1meter, pengukuran bertujuan untuk mengetahui volume air hujan yang dapat ditampung. Kedalaman sumur sedalam 7 meter, muka air tanah = 3meter. Kedalaman sumur penting diketahui untuk mengetahui apakah air hujan yang tertampung tidak meluap dari sumur tersebut apabila terjadi hujan maksimum. b. Data Sekunder Data sekunder adalah data yang mendukung penelitian dan memberikan gambaran umum tentang hal-hal yang mencakup penelitian. Pengumpulan data sekunder didapatkan melalui instansi-instansi yang terkait dalam permasalahan ini, seperti jurnal, buku literatur, internet dan data-data yang digunakan. Secara umum pengertian data sekunder adalah data yang diperoleh dari pihak kedua, data ini biasanya sudah dalam keadaan diolah. Data sekunder yaitu data curah hujan yang diperoleh dari BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) Stasiun Klimatologi Kelas I Sampali-Medan. Lokasi pengamatan / stasiun di Sosopan, Kabupaten Padang Lawas. Pengolahan Data Setelah semua data didapat, langkah berikutnya adalah pengolahan data. Data-data yang didapat dari instansi terkait dan survei lapangan akan dihitung guna untuk mengevaluasi sistem pemanenan air hujan di Rumah Tangga, menghitung kebutuhan air yang dapat ditampung air hujan.

4 Parameter Penelitian Dari hasil pengolahan, akan dilakukan analisa data sehingga dapat diperoleh kesimpulan akhir yang berarti. Adapun parameter penelitian yaitu: Data curah hujan Data ini digunakan untuk perhitungan intensitas hujan. Hasil dan Pembahasan Peritungan Logaritma Hujan Rencana Log X T = Log X + K. S T = 1 tahun Log X 5 = Log X + K. S Log X 5 = 1,56 + (-2,379) (0,32) Log X 5 = 0,806 X 5 = 6,39 mm Perhitungan Intensitas Hujan Jam-jaman Berdasarkan perhitungan sebelumnya besar hujan rancangan untuk kala ulang 1 tahun adalah : X tahun =6,39 mm Untuk perhitungan Tc (waktu Konsentrasi) menggunakan metode yang dikembangkan oleh Kirpich yang diasumsikan dari rumus Manning untuk koefisien kekasaran rata-rata dan jari-jari hidraulis yang berlaku umum adalah sebagai berikut: t = 0,0195, di mana: t = waktu pengaliran (menit), L = panjang talang air (pemasukan) sampai ke pipa pengaliran (m), s = slope (kemiringan daerah pengaliran). Maka waktu konsentrasi = waktu pemasukan + waktu pengaliran atau: t = t + t Perhitungan: Atap rumah dengan sudut kemiringan 45 o dan panjang kemiringan 5,648 m. Waktu limpas permukaan : t = 1 menit = 0,0167 jam Panjang Talang Air (L) = 6 meter Waktu pengaliran: t = 0,0195, t = 0,0195, = 2,39 menit = 0,0398 jam, Waktu konsentrasi: t = t + t t = 0, ,0398 =0,0565 jam Intensitas Curah Hujan 5 tahun: I= R ' 24 *24 t + '/- I=,-. ' ', '/- =56,508 mm/jam Tabel 4.15 Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan

5 T T I (mm/jam) (menit) (jam) R1 R2 R5 R10 R (Sumber : Analisis dan Pengolahan data) Intensitas Curah Hujan (mm/jam) Grafik Intensitas Curah Hujan Waktu Konsentrasi (menit) R1 R2 R5 R10 R25 Gambar 4.9. Grafik Intensitas Curah Hujan Debit Air Hujan Metode yang digunakan untuk menghitung debit air hujan pada saluran dalam studi ini adalah metode rasional USSCS (1973). Bentuk umum persamaan ini adalah sebagai berikut (Suripin, 2004) : Q ah = 0,00278 C I A m 3 /det. Dimana Q = debit banjir rencana (m3/det), C = koefisien run off, I = intensitas hujan untuk waktu konstan (mm/jam) A = luas catchment area atap (km 2 ).

6 Gambar Pemanenan Air Hujan Contoh: Perhitungan Pada saluran 1 didapat hasil sebagai berikut : dimana : C = 0.90 / =56,508 00/120 A = 5,648 m x 6 m = 33,89 m 2 = 0, ha C s = 0,8 koefisien retensi ( Hindarko, 2000) Maka Debit air hujan yang dihasilkan pada bak penampung yaitu: Q = x 0.8 x 0,90 x 56,508 x 0, = 0, m 3 /detik Volume pada bak penampung yaitu : V = P x L x t Dimana : V : Volume (liter) P : Panjang (m) L : Lebar (m) t : Tinggi (m) Gambar Bak penampung Maka, V = P x L x t V = 4m x 1m x 1m V = 4m 3 V = 4000 liter Rata-rata hujan di Daerah Kecamatan Sosa Kabupaten Padang Lawas minimal berlangsung selama 10 menit atau 600 detik dalam sehari. Maka limpasan hujan yang mampu ditampung adalah: Volume = 0, m 3 /detik x 600 detik = 0,2298 m 3 = liter (selama musim hujan)

7 kebutuhan air dalam 1 rumah (1KK) dengan 5 orang jiwa ( Ayah + Ibu + 3 orang Anak ) adalah kebutuhan air selama musim hujan = 1 rumah x 5 orang/rumah x 60 liter/hari/orang = 300 liter selama musim hujan. Misalkan hujan terjadi selama 3 hari maka volume = liter x 3 hari = liter (selama musim hujan ) Kebutuhan = 300 liter x 3 hari = 900 liter (selama musim hujan ) Dengan ketersediaan penampungan bak penampung sebanyak = 4000 liter. Volume air hujan yang diperoleh selama 3 hari = liter (selama musim hujan). Kebutuhan air selama 3 hari = 900 liter (selama musim hujan). Diperoleh volume = liter 900 liter = liter Dengan ketersediaan bak penampung sebanyak 4000 liter, maka ada kelebihan air sebanyak = liter. Dan kelebihan air tersebut akan mengalir secara otomatis ke sumur. Gambar Sumur Diasumsikan sumur kedap air, maka : V = 34 '.t 1,994 m 3 = 3,14 x (0,5 m) 2 x t t = 2,54 m Pada dasarnya sumur di atas tidak kedap air. Curah hujan yang mencapai permukaan tanah akan bergerak sebagai limpasan permukaan atau infiltrasi. Hal ini tergantung dari besar kecilnya intensitas curah hujan terhadap kapasitas infiltrasi (Suyono, 1976). KESIMPULAN Ada beberapa kesimpulan yang bisa kita ambil dari hasil Pemanenan Air Hujan (Rain Water Harvesting) Sebagai Alternatif Pengelolaan Sumber Daya Air Di Rumah Tangga ini yaitu: 1. Dengan luas catchment area 33,89 m 2 diperoleh Debit = 0, m 3 /detik dan Volume Efektif Bak = liter. 2. Dari hasil perhitungan maka ada kelebihan air hasil pemanenan air hujan selama musim hujan sebesar liter.

8 3. Dengan kedalaman sumur 7 meter, muka air tanahnya sedalam 3 meter, kelebihan air sebanyak liter di alirkan ke dalam sumur, maka volume air sumur bertambah setinggi 2,54 meter. Jumlah volume air menjadi setinggi 5,54 meter. 4. Kelebihan air yang ada tidak meluap keluar dari sumur karena kedalaman sumur 7 meter sedangkanair yang ada dan air yang bertambah dengan asumsi sumur tidak kedap air setinggi 5,54 meter. Kelebihan air juga bisa dipergunakan untuk menghadapi musim kemarau dan kebutuhan sekunder lainnya. DAFTAR PUSTAKA Br. Sri Harto, 1993, Analisa Hidrologi, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Dandekar M.M, Sharma K.N, 1991, Pembangkit Listrik Tenaga Air, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta. Edisi 2010, 2010, Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 7 Tahun 2004, Penerbit Citra Umbara, Bandung. Linsley Ray K, Franzini Joseph B, 1996, Teknik Sumber Daya Air, Penerbit Erlangga, Jakarta. Linsley, Jr Ray K, 1989, Hidrologi Untuk Insinyur. Penerbit Erlangga, Jakarta. Roviq Abdul, 2011, Jurnal Pemanen Air Hujan Sebagai Pemenuhan Kebutuhan Air Pengungsian Bencana Banjir, Undip, Semarang. Bersih Subarkah Ir.Iman, 1978, Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air, Penerbit Idea Dharma Bandung, Bandung. Suripin. Dr. Ir. M. Eng, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Penerbit ANDI, Yogyakarta. Triatmojo Bambang, 1995, Hidrolika II, Beta Offset, Yogyakarta. Widyawati, 2008, Air Hujan sebagai Air Bersih, Penerbit CV. Sinar Cemerlang A Abadi, Semarang. Yulistyorini Anie, 2011, jurnal Pemanen Air Hujan Sebagai Alternatif Pengolahan Sumber Daya Air di Perkotaan, Universitas Negeri Malang, Malang. Yusuf. M. Harry, 2014, Perencanaan Sistem Drainase pada Rencana Kawasan Industri Deli Serdang di Kecamatan Medan Amplas. Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, FT-USU