PENGEMBANGAN SUMBERDAYA AIR

Transkripsi

1 =7/18/2012 PENGEMBANGAN SUMBERDAYA AIR Dan kami turunkan di atas mereka hujan dari langit dengan berlimpah-limpah, dan kami jadikan sungai-sungai mengalir di bawahnya... (QS: Al-An am 6:6). Outcomes Mengapa kita perlu mempelajari PSDA? Setelah mengikuti kuliah Teknik Sumber Daya Air, mahasiswa diharapkan mampu: Menganalisis ketersediaan air, Menganalisis kebutuhan air Mensimulasikan alternatif skenario pengembangan sumber daya air di suatu DAS 1

2 =7/18/2012 Bagian hulu: dibangun waduk untuk mengendalikan banjir dan menyimpan air serta membangkitkan energi listrik 1. SIKLUS HIDROLOGI Bagian tengah: dibangun bendung untuk menyalurkan air bagi berbagai keperluan (domestik, industri, pertanian dsb) Bagian hilir: bendung untuk mencegah intrusi air laut DAS 2009 Seiring dengan meningkatnya kebutuhan air akibat bertambahnya penduduk serta perkembangan industri dan kegiatan pertanian serta rusaknya kondisi lingkungan terutama di daerah tangkapan air hujan (catchment area) maka diperlukan usaha-usaha pengembangan dan pengelolaan sumber daya air yang baik untuk menjamin ketersediaan air secara berkesinambungan DISTRIBUSI AIR DI DUNIA LOKASI VOLUME (KM3) PERSENTASE (%) Samudra ,2 Laut ,008 Es, Glasir ,15 Air Tanah ,61 Air Permukaan ,05 Danau Air Tawar ,009 Sungai ,0001 Atmosfir ,001 Lain-lain ,028 Jumlah ± 100,000 2

3 =7/18/2012 KEGIATAN DALAM PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR Sumber:Black,1991 POTENSI SUMBERDAYA AIR DI JAWA MUSIM HUJAN MUSIM KEMARAU 81 AIR BERLEBIHAN KEKURANGAN AIR 8 TDK TERSIMPAN TDK ADA CADANGAN TDK TERKENDALI KEKERINGAN BANJIR, LONGSOR KUALITAS JELEK MILYAR M 3 /TH MILYAR M 3 /TH MILYAR M 3 /TH KETERSEDIAAN AIR MILYAR M 3 / TAHUN POTENSI STABIL MILYAR M 3 /TH SURPLUS KEBUTUHAN 17 MILYAR M3/TH MINUS SEBAB: HUTAN GUNDUL KWS LINDUNG RUSAK TDK ADA KEPEDULIAN MISMANAGEMENT UPAYA: STOP PENEBANGAN HUTAN PEMULIHAN KWS LINDUNG PENYELAMATAN SD AIR BUDAYA PEDULI AIR KEBUTUHAN: 17 MILYAR M 3 /TH TERSEDIA: 8 MILYAR M 3 /TH Pengembangan SDA meliputi: 1. Air permukaan pada sungai, danau, rawa, dan sumber air permukaan lainya; 2. Airtanah pada cekungan airtanah; 3. Air hujan; dan 4. Air laut yang berada di darat. Lingkup kegiatan pengembangan SDA meliputi: 1. Pengelolaan daerah tangkapan hujan (watershed management) 2. Pengelolaan kuantitas air (water quantity management) 3. Pengelolaan kualitas air (water quality management) 4. Pengendalian banjir (flood control management) 5. Pengelolaan lingkungan sungai (river environment management) 6. Pemeliharaan prasarana pengairan (water resources infrastructure management) 7. Penelitian dan pengembangan (research and development) 3

4 =7/18/2012 Pengembangan SDA air permukaan Definisi-definisi dalam PSDA PERMASALAHAN KELESTARIAN SUMBERDAYA AIR RENCANA INDUK I RENCANA INDUK II ( RENCANA INDUK III RENCANA INDUK IV PELAKSANAAN ( ) PELAKSANAAN ( ) PELAKSANAAN ( ) PELAKSANAAN ( ) PENGENDALIAN BANJIR PENGEMBANGAN IRIGASI PENYEDIAAN AIR BAKU (KON & DOM.) PENYEDIAAN TENAGA LISTRIK (KON & DOM.) HASIL AKHIR SUMBERDAYA AIR YANG LESTARI Proyek sumber daya air (SDA): fasilitas yang mengendalikan, memanfaatkan ataupun membatasi pemakaian air. Perencanaan dalam SDA: identifikasi, formulasi dan analisis proyek. Dasar perencanaan SDA: ilmiah, hukum, etika, penilaian. RENCANA INDUK V ) PELAKSANAAN ( ) PENGELOLAAN & KONSERVASI SUMBERDAYA AIR 13 Pengelolaan Sumberdaya Air Terpadu Satu sungai, satu rencana, satu pengelolaan terpadu DAS adalah kesatuan terkecil dari pengelolaan air Aspek pengelolaan: Daerah tangkapan hujan Kuantitas Kualitas Pengendalian banjir Lingkungan sungai Prasarana pengairan Definisi-definisi dalam PSDA Sumber daya air pada dasarnya dikembangkan dalam rangka: Penyediaan air: irigasi, perkotaan & pedesaan, industri. Pengendalian banjir dan mitigasi bencana Penyediaan energi: mekanik & listrik Navigasi / Transportasi Rekreasi Komersial Drainase, pengendalian erosi & sedimentasi dan tindakan lain dalam rangka pengelolaan watersheds. Variasi dalam proyek SDA: tergantung a. tingkat kebutuhan air, b. permasalahan yang akan diselesaikan. 4

5 =7/18/2012 Definisi-definisi dalam PSDA Sumber daya air: air, sumber air, dan daya air yang terkandung di dalamnya. Air: semua air yang terdapat pada, di atas, ataupun di bawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini air permukaan, air tanah, air hujan, dan air laut yang berada di darat. Pengembangan sumber daya air (Water resources development): aktivitas fisik untuk meningkatkan pemanfaatan fungsi sumber daya air guna memenuhi kebutuhan hidup manusia. Definisi dan komponen river basin River basin / wilayah sungai: Wilayah sungai adalah kesatuan wilayah pengelolaan sumber daya air dalam satu atau lebih daerah aliran sungai dan/atau pulau-pulau kecil yang luasnya kurang dari atau sama dengan km 2. Daerah aliran sungai adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu 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 topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan. Komponen river basin: lahan, air, komponen biotik Definisi-definisi dalam PSDA Sumber air: adalah tempat atau wadah air alami dan/atau buatan yang terdapat pada, di atas, ataupun di bawah permukaan tanah. Daya air: adalah potensi yang terkandung dalam air dan atau pada sumber air yang dapat memberikan manfaat ataupun kerugian bagi kehidupan dan penghidupan manusia serta lingkungannya DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) / RIVER BASIN : (a). Merupakan wilayah daratan yang menampung dan menyimpan air hujan atau sumber-sumber air lain untuk kemudian menyalurkannya ke laut, melalui satu sungai utama. (b). Kawasan DAS terbagi dalam beberapa Sub DAS yaitu suatu wilayah daratan yang menampung dan menyimpan air hujan untuk kemudian menyalurkannya ke sungai utama melalui anak sungai atau sungai cabang. (c). Komponen DAS meliputi vegetasi, lahan dan sungai dengan air berperan sebagai pengikat keterkaitan dan ketergantungan antar komponen utama DAS dan Sub DAS. 5

6 =7/18/2012 DAS CITARUM 6,080 KM2 JAKARTA KARAWANG Air Permukaan: Mata Air, Sungai, Danau, Rawa Air Tanah: Sumur Dangkal, Sumur Dalam CIANJUR BANDUNG Potensi Sumber Daya Air Catatan: Pengisian kembali / pembaharuan air tanah memerlukan waktu yang relatif lama. Pemanfaatan air tanah, terutama air tanah dalam, diatur dengan perijinan. 6

7 =7/18/2012 <<<<sungai sungai drainasi utama Flap gate Sumber: Infrastruktur Pengembangan Sumber Daya Air Bendung Bendungan/Waduk/Reservoir Jaringan Irigasi Kanal Navigasi / Transportasi Air Bangunan Pelindung/Pengaman Sungai: Perkuatan lereng, Krib, Groundsill/Ambang Bangunan Pengendali Sedimen Tanggul Transmisi Air Baku Pompa air tenaga gravitasi video 7

8 =7/18/2012 Bendung karet / Rubber dam PLTA Cirata AKTIVITAS MANUSIA SUMBERDAYA AIR AKTIVITAS SOSEKBUD BIOTIK ABIOTIK SUMBER AIR (HUJAN) A. AIR TANAH DANGKAL DALAM B. AIR PERMUKAAN SITU SUNGAI Turbin Crossflow STRATEGI PENGELOLAAN PENYELAMATAN PELESTARIAN PEMANFAATAN OPTIMAL PEMANFAATAN SDA (BINAAN) SUMBERDAYA ALAM HAYATI HEWANI SUMBERDAYA ALAM TANAH AIR UDARA (+/-) MENJAMIN KELESTARIAN DAN TINGKAT KENYAMANAN HIDUP DAS

9 =7/18/2012 SUMBERDAYA AIR DI INDONESIA (TIDAK TERMASUK LAUT) CURAH HUJAN LOKASI CH 1. SUNGAI 2. WADUK 3. DANAU 3. RAWA 4. MATA AIR 5. AIR TANAH ALIRAN PERMUKAAN NO. : BUAH : 120 BUAH : 42 BUAH : 3-6 JUTA HA :? : X106 M3/TH AIR TERSEDIA (mm/thn) (mm/thn) M3/dt/km2) (JUTA M3/THN SUMATRA , JAWA , KALIMANTAN , SULAWESI , BALI , MALUKU , NTB , NTT , IRIAN , LAJU SEDIMENTASI WADUK POTENSI AIR (M3)/KAPITA/TAHUN NAMA WADUK Karangkates Wlingi Wonogiri Saguling Cacaban LAJU TAHUNAN (JUTA M3/TAHUN) Prediksi (Desain) Eksis Terukur 0,33 0,38 1,60 1,10 0 2,04 1,42 4,20 2,10 1,07 JUMLAH PENDUDUK DAS 2009 DAS 2009 DAS 2009 DAS

10 =7/18/2012 AIR TANAH AKTIVITAS MANUSIA SUMBERDAYA AIR Air Permukaan PEMANFAATAN SDA (BINAAN) AKTIVITAS SOSEKBUD BIOTIK ABIOTIK SUMBERDAYA ALAM HAYATI HEWANI SUMBER AIR (HUJAN) A. AIR TANAH SUMBERDAYA ALAM TANAH AIR UDARA DANGKAL DALAM B. AIR PERMUKAAN SITU SUNGAI LAUTAN (+/-) MINTAKAT KENYAMANAN HIDUP STRATEGI PENGELOLAAN PENYELAMATAN PELESTARIAN PEMANFAATAN OPTIMAL Berdasarkan prinsip kesetimbangan air. Ketersediaan air permukaan dapat diperkirakan dari model hidrologi yang menghubungkan: Hujan (input) Karakteristik DAS Proses hidrologi Limpasan permukaan (output) Penggunaan model curah-hujan limpasan memerlukan kalibrasi. DAS 2009 Ketersediaan Air Air Permukaan Air Tanah Terkait erat dengan daur hidrologi: Presipitasi, misal: hujan. Evaporasi Evapotranspirasi Infiltrasi Perkolasi Limpasan permukaan Air Tanah Air tanah bersumber dari air hujan. Air hujan masuk kedalam tanah melalui infiltrasi dan perkolasi. Kerugian pemakaian air tanah berlebihan: Penurunan tanah Intrusi air asin 10

11 =7/18/2012 Konservasi Air Tanah Pemanfaatan air tanah harus terpantau: Sesuai dengan kapasitas yang diijinkan Pengamatan muka air tanah secara periodik. Pengisian kembali secara buatan (artificial recharge) Alokasi Efisiensi atas Kelangkaan Sumber Daya Air Manajemen Sumber Daya Air : Pengendalian banjir, pengembangan sumber daya air dan pemanfaatan air. Pengendalian banjir : dam, perbaikan saluran, keanekaan saluran air, manajemen tanah, pemindahan atau reorganisasi pemukiman. Pengembangan sumber daya air : pengawasan aliran air sehingga pola suplai air memenuhi pola permintaan di seluruh ruang dan waktu. Pemanfaatan air : suplai air kebutuhan kota, irigasi, pembangkit tenaga, pengawasan banjir, rekreasi, pengawasan pencemaran, pelayaran, perikanan dan untuk konservasi binatang di hutan. Potensi Kekurangan Air Menurut taksiran para ahli, jumlah air yang tersedia untuk dipakai manusia m3 per jiwa pertahun. Adanya pertambahan penduduk, persediaan air di tahun 2000 diperkirakan merosot menjadi 6000 m3 per jiwa pertahun.(konperensi Argentina,1977) Di Indonesia (tahun 1987): luas dataran sekitar km 2 memiliki curah hujan rata-rata mm setahun, setelah memperhatikan kehilangan dan penguapan maka limpahan yang tersedia sekitar 55% atau mm.th jumlah penduduk maka potensi air per jiwa pertahun ada sekitar m 3. (luas dataran x limpahan air : jumlah penduduk) Karena aliran sungai berfluktuasi maka aliran mantap sekitar 25-35% dari rata-rata aliran stahun, sehingga untuk Indonesia aliran mantapnya tersedia sebesar 4000 m3 per jiwa per tahun Di Jawa(tahun 1987): luas dataran sekitar km 2, curah hujan 1.200mm setahun dan jumlah penduduk maka potensi air per jiwa per tahun tersedia m 3, aliran mantap 381 m3 per jiwa per tahun; sedang tahun 1970 aliran mantap tersedia sekitar 500 m3 terdapat penurunan drastis 25% Manajemen air permukaan Ada dua syarat : (1) harus langsung dapat menjaga keseimbangan pada para pengguna yang saling berkompetisi dan (2) harus dapat menyediakan alat yang bisa mengendalikan arus air permukaan (dam dan waduk) Model untuk manajemen air permukaan : model optimasi dan simulasi, model statik dan dinamik, model deterministik dan stokastik, model investasi dan operasional 11

12 =7/18/2012 Manajemen Air Tanah Parameter NRECA Aspek ekonomi manajemen air tanah dapat dinyatakan secara sederhana dengan menggunakan fungsi Hamilton yang dapat diartikan sebagai net social benefit pada waktu t R0 (t) H= 0 D (u, t) du-w (s(t)).r0(t) + q (t) H(S(t))-R0(t) Suku pertama menunjukkan tingkat manfaat atau D(u,t) adalah fungsi permintaan. S(t) adalah stok efek pada produksi sekarang yaitu efek fisik terhadap kondisi yang akan datang dari persedaiaan sumber air, termasuk perubahan ongkos ekstraksi dna perubahan batas dari stok total yang disebabkan oleh ekstraksi sekarang. Di mana : t = waktu; Ro(t) = tingkat produksi, W= unit opportunity cost dari masukan kapital tenaga dan q(t)= angka pengganda Lagrange Untuk ini ada 2 syarat: (1) nilai marginal ari ditentukan oleh fungsi permintaan, harus sama dengan jumlah ongkos satuan pompa ditambah Scarcitiy rent (harga yg harus dibayar oleh produsen air untuk memproduksi tambahan air sekarang) terhadap air. (2) tingkat perubahan scarcity rent berhubungan dgn tingkat bunga dan stok efek. Soil moisture strorage capacity (NOMINAL) Aliran bawah permukaan / subsurface (PSUB) Persentase air yang masuk menjadi aliran air tanah (GWF) Model Neraca Air NRECA Parameter NRECA NOMINAL = Cx(rerata hujan tahunan) C=0.2, hujan sepanjang tahun C <0.2, daerah hujan musiman Tampungan Kelengasan PSUB PSUB =0.5, daerah normal 0.5<PSUB<0.9, tanah permeabel dan akuifer cukup tebal. 0.3<PSUB<0.5, akuifer tipis Tampungan Air Tanah GWF Debit Total GWF =0.5, daerah normal 0.5<GWF<0.8, debit aliran air tanah yang relatif kecil. 0.2<GWF<0.5, debit aliran air tanah yang dapat diandalkan 12

13 =7/18/2012 Analisa Debit FJ. MOCK Debit aliran rerata setengah bulanan dihitung dengan model Mock ( 15 HARIAN ) ER = EFF. RAINFALL DRO=DIRECT RUN OFF WS=WATER SURPLUSS SMC=SOIL MOISTURE CONTENT ISM=INITIAL SOIL MOISTURE GWS=GROUND WATER STORAGE IGWS=INITIAL GWS BF=BASE FLOW I=INFILTRATION QRO=Q RUN OFF DRO= WS - I parameter-parameter dalam Model Mock adalah sebagai berikut ini: a). b). c). d). e). Koefisien infiltrasi untuk musim kemarau (Cds) dan untuk musim penghujan (Cws). Initial Soil Moisture (ISM). Soil Moisture Capacity (SMC). Initial Ground Water Storage (IGWS). Ground Water Resesion Constant (K) akifer 1. PENGUAPAN (EVAPORATION) 2. TRANSPIRASI (TRANSPIRATION) 3. HUJAN (PRECIPITATION / RAINFALL) 4. ALIRAN LIMPASAN(OVERFLOW ) LIMPASAN PERMUKAAN (SURFACE RUNOFF) 5. INFILTRASI (INFILTRATION) 6. ALIRAN ANTARA (INTERFLOW / SUBSURFACE FLOW) 7. PERKOLASI (PERCOLATION) 8. ALIRAN AIR TANAH (GROUNDWATER FLOW) 9. LIDAH AIR ASIN (SALT WATER TONGE) m= % exposed surface n= number of rain in a half month SIKLUS HIDROLOGI (HYDROLOGIC CYCLE) 13

14 =7/18/2012 ER = hujan langsung yang sampai dipermukaan tanah (excess rainfall), dalam mm/bulan; P = hujan, dalam mm/bulan; Eto = evapotranspirasi potensial, dalam mm/bulan; Et = evapotranspirasi terbatas/actual, dalam mm/bulan; E = evapotranspirasi, dalam mm/bulan; n = jumlah hari hujan perbulan; SM = kandungan air dalam tanah (soil moisture), SM = 0 (tanah kering sekali) dan SM = max/kapasitas lapang (tanah pada saat jenuh air), dalam mm/bulan; WS = kelebihan air (water surplus), dalam mm/bulan; I= infiltrasi, dalam mm/bulan; GWS = jumlah air yang tertampung di dalam akuifer (ground water storage), dalam mm/bulan; DS = perubahan volume tampungan, dalam mm/bulan; ki = koefisien infiltrasi (musim kemarau dan musim hujan); k = faktor resesi air tanah; BF = aliran dasar, dalam mm/bulan; DRO = limpasan langsung, dalam mm/bulan; A = luas daerah aliran sungai, dalam km2; QRO= debit, dalam m3/dt. TANK MODEL 14

15 =7/18/2012 TANK MODEL EVAPOTRANSPIRASI Di bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3-1,4 milyard km3 air: 97,5% adalah air laut, 1,75% berbentuk es dan 0,73% berada di daratan sebagai air sungai, air danau, air tanah dan sebagainya. Hanya 0,001% berbentuk uap di udara. Air di bumi mengulangi terus menerus sirkulasi penguapan, presipitasi, dan pengaliran keluar (outflow). TUGAS-1 (1). Sebutkan minimal lima faktor yang mempengaruhi mengapa kondisi sungai-sungai di P. Jawa pada musim kemarau umumnya mengalami kekeringan. (2). Apakah curah hujan yang tinggi menjadi jaminan terhadap ketersediaan potensi air tanah dangkal dan air tanah dalam jelaskan dengan sketsa atau gambar. (3). Alasan apakah yang cukup mendasar bahwa dalam penyusunan RTRW lebih memperhatikan perbandingan antara ruang terbangun dengan RTH jelaskan. (4). Apa yang dimaksud dengan wilayah resapan air dan apa logika pengaturan Koefisien Dasar Bangunan (KDB) jelaskan. II. TERMINOLOGI GROUP-I GROUP-II GROUP-III (5). Bagi seorang Geograf bentuk konsepsi yang bagaimanakah pengelolaan sumberdaya air harus didesain, jelaskan. (6). Berdasarkan data air tersedia (3.B) coba hitung berapa potensi air (m3) per kapita di Prop Sumatra, P. Jawa, Kalimantan, Sulawesi, Bali, NTT, NTB, Maluku dan Irian. Evaporasi (penguapan) didefinisikan sebagai peristiwa berubahnya air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah dan permukaan air ke udara. Transpirasi didefinisikan sebagai peristiwa penguapan dari tanaman. Peristiwa Evaporasi yang diiringi Transpirasi secara bersama-sama disebut sebagai Evapotranspirasi. DAS

16 =7/18/2012 II. TERMINOLOGI Evaporasi dipengaruhi oleh temperatur, kelembaban, kecepatan angin, tekanan udara, dan radiasi sinar matahari. Transpirasi dipengaruhi oleh kondisi tanaman, dan kelembaban tanah. Dalam kenyataannya di lapangan, tidak mungkin membedakan antara evaporasi dengan transpirasi jika tanahnya tertutup oleh tumbuh-tumbuhan. Kedua proses tersebut, evaporasi dan transpirasi, saling berkaitan sehingga digunakan parameter evapotranspirasi. III. PENGAMATAN & PENGUKURAN Pengamatan & pengukuran evapotranspirasi umumnya dilakukan menggunakan panci evaporasi (evaporation pan). Panci evaporasi dibuat untuk meniru (simulate) kondisi evaporasi permukaan air bebas. Panci evaporasi dapat dipasang dengan posisi di atas permukaan tanah, di dalam tanah, dan mengambang di atas air. Ukuran panci standar di USA: Diameter 122 cm (4 ft) dan kedalaman 25,4 cm (10 ). Jumlah penguapan permukaan air yang luas seperti permukaan danau adalah 0,7 kali hasil yg didapat dengan alat ini. a. III. PENGAMATAN & PENGUKURAN c. b. Gambar 2a. Panci evaporasi Kelas A, 2b. Panci evaporasi Sunken Colorado, 2c. Instalasi panci evaporasi dg anemometer IV. PERHITUNGAN A. Pendekatan dengan persamaan (storage equation approach). tampungan Dengan, E : evapotranspirasi P : curah hujan I : inflow U : groundwater flow O : outflow S : perubahan tampungan 16

17 =7/18/2012 IV. PERHITUNGAN Latitu North de Jan Feb Mar Apr May June July Aug Sept Oct Nov Dec South July Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May June IV. PERHITUNGAN 3. Penman-Monteith where: ETo Rn G T u2 es ea es - ea D g :reference evapotranspiration [mm day-1], :net radiation at the crop surface [MJ m-2 day-1], :soil heat flux density [MJ m-2 day-1], :air temperature at 2 m height [ C], :wind speed at 2 m height [m s-1], :saturation vapour pressure [kpa], :actual vapour pressure [kpa], :saturation vapour pressure deficit [kpa], :slope vapour pressure curve [kpa C-1], :psychrometric constant [kpa C-1]. IV. PERHITUNGAN C. Metode Panci Evaporasi (Evaporation Pan Method) Prinsip dari metode panci evaporasi Panci ditempatkan (install) di lapangan. Panci diisi dengan air pada jumlah yg diketahui (luas permukaan dan kedalaman air diukur). Pengukuran dilakukan selama waktu terntentu (biasanya 24 jam). Pengukuran dapat dimulai jam 7 pagi. Curah hujan juga diukur secara bersamaan. Besarnya evaporasi dari panci dengan satuan mm/24 jam (E pan). E pan dikalikan dengan K pan untuk mendapatkan ETo. IV. PERHITUNGAN Persamaan untuk menghitung ETo adalah: Dimana: ETo = Evapotranspirasi K pan = koefisien panci Untuk panci kelas A, koef. berkisar 0,35 0,85, rata-rata = 0,70 Untuk panci Sunken Colorado, koef. Berikisar 0,45 1,10, rata-rata = 0,80 E pan = evapotranspirasi panci 17

18 =7/18/2012 V. LATIHAN SOAL 1. Data: Bulan Temperatur, t ( C) Januari -5 Februari 0 Maret 5 April 9 Mei 13 Juni 17 Juli 19 Agustus 17 September 13 Oktober 9 November 5 Desember 0 V. LATIHAN SOAL Menggunakan data tersebut, jika diketahui temperatur rata-rata bulanan sebesar 30 C pada bulan Juli 1949, tentukan besarnya evapotranspirasi (Ep)yang terjadi pada bulan tsb. Bulan tsb memiliki 31 hari dan 14 jam/hari (Belanda). Evapotranspirasi ditentukan menggunakan metode Thornthwaite. V. LATIHAN SOAL 3. Menggunakan metode panci evaporasi, tentukan evapotranspirasi yg terjadi dengan data sbb: a. Tipe panci: panci kelas A Kedalaman air hari 1 = 150 mm Kedalaman air hari 2 = 144 mm (setelah 24 jam) Hujan (selama 24 jam) = 0 mm K pan = 0,75 b. Tipe panci: panci Sunken Colorado Kedalaman air hari 1 = 411 mm Kedalaman air hari 2 = 409 mm (setelah 24 jam) Hujan (selama 24 jam) = 7 mm K pan = 0,90 I. INFILTRASI Infiltrasi adalah proses air masuk (penetrating) ke dalam tanah. Laju infiltrasi dipengaruhi oleh kondisi permukaan tanah, tanaman penutup, dan karakteristik tanah termasuk porositas, konduktivitas hidraulik, dan kejenuhan tanah. Aliran tak jenuh (aliran bawah permukaan) merupakan aliran yang melalui pori tanah ketika pori tanah sebagian terisi oleh udara. Aliran jenuh (aliran air tanah) merupakan aliran yang melalui pori tanah ketika pori tanah seluruhnya terisi oleh air. Water table (muka air tanah) adalah bidang batas antara aliran tak jenuh dan aliran jenuh dimana tekanan atmosfer terjadi. Aliran jenuh terjadi di bawah water table, sedangkan aliran tak jenuh terjadi di atas water table. 18

19 =7/18/2012 I. PENDAHULUAN II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN Pada kondisi 0,25 < η < 0,40, soil moisture content (kelembaban tanah), θ:. (2) Pada kondisi 0 θ η, untuk kondisi tanah kering: untuk kondisi jenuh: Gambar 2. Zona air bawah permukaan dan prosesnya II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN Penampang melintang dari pori tanah tak jenuh digunakan untuk mendefinisikan porositas (η):.. (1) Gambar 3. Penampang melintang tanah tak jenuh Gambar 4. Volume kontrol untuk mengembangkan persamaan kontinuitas 19

20 =7/18/2012 II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN Dari Gambar 4, diperoleh persamaan kontinuitas untuk aliran tak mantap satu dimensi dalam aliran tak jenuh, yaitu: Untuk aliran tak jenuh, gaya-gaya yang bekerja adalah gaya gravitasi, friksi, dan gaya hisap (suction force). Dalam aliran tak jenuh, ruang pori hanya sebagian diisi oleh air, sehingga air ditarik oleh permukaan partikel melalui gaya elektrostatik antara molekul air dan permukaan partikel. Energi karena gaya hisap tanah didefinisikan sebagai suction head (ψ) dalam aliran tak jenuh, yang nilainya berbeda tergantung dari kelembaban tanah. Total tenaga merupakan jumlah suction head dan gravity head:. (3). (5) II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN Hukum Darcy mengacu pada Darcy flux (q), yaitu laju kehilangan tenaga per satuan panjang. Untuk aliran dengan arah vertikal, kehilangan tenaga per satuan panjang adalah perubahan total tenaga h terhadap jarak tertentu z, misalnya h/ z, dimana tanda negatif menandakan penurunan total tenaga (akibat friksi) di sepanjang arah aliran. Sehingga:. (4) Dimana: q : Darcy flux K : konduktivitas hidraulik h : total tenaga z : jarak volume kontrol II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN Substitusikan pers (5) ke pers (4) sehingga Darcy flux (q) menjadi:. (6) Dimana:. (7) Sehingga pers (6) menjadi:. (8) 20

21 =7/18/2012 II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN Soil water diffusivity (D) didefinisikan sebagai:. (9) Substitusikan persamaan di atas ke pers (8) menjadi:. (10) Menggunakan pers. kontinuitas, diperoleh: II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN Contoh 1: Tentukan nilai Darcy flux untuk tanah dengan konduktivitas hidraulik yang merupakan fungsi dari suction head sebagai K = 250(-ψ)-2,11 dalam cm/det pada kedalaman z1= 80 cm, h1= -145 cm, dan ψ1= -65 cm, pada kedalaman z2= 100 cm, h2= -160 cm, dan ψ2= -60 cm.. (11) ALIRAN BAWAH PERMUKAAN II. ALIRAN BAWAH PERMUKAAN Penyelesaian: Average suction head (ψr): ψr = (ψ1+ ψ2)/2 = (-65+(-60))/2 = -62,5 cm Konduktivitas hidraulik (K): K = 250(-ψ)-2,11 = 250(62,5)-2,11 = 0,041 cm/det Sehingga: Gambar 5. Ilustrasi hubungan antara suction head dengan konduktivitas hidraulik dan kelembaban tanah 21

22 =7/18/2012 III. PROSES INFILTRASI Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi: 1. Curah hujan 2. Jenis tanah 3. Kelembaban tanah 4. Tanaman penutup (vegetation cover) 5. Kelandaian tanah (ground slope) IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Terdapat beberapa metode (persamaan) untuk memperkirakan besarnya laju infiltrasi, diantaranya adalah metode: 1. Horton 2. Φ-indeks (phi-indeks) 3. Green - Ampt 4. SCS IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI 1. Persamaan Horton (1940) Laju infiltrasi adalah laju pada saat air masuk ke dalam permukaan tanah, yang biasanya dinyatakan dalam satuan inch/jam atau cm/jam atau mm/jam. Laju infiltrasi potensial adalah laju pada saat air menggenangi permukaan tanah, jadi jika tidak terjadi genangan laju aktual lebih kecil dari laju potensial. Gambar 9. Ilustrasi pengembangan persamaan Horton 22

23 =7/18/2012 IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Persamaan Horton:. (12) Dimana: ft : kapasitas infiltrasi pada waktu t (mm/jam) f0 : kapasitas infiltrasi awal (mm/jam) fc : kapasitas infiltrasi akhir (mm/jam) K : konstanta emipiris (jam-1) Gambar 10. Perbedaan kapasitas infiltrasi akibat perbedaan kelembaban tanah IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Total infiltrasi (infiltrasi kumulatif) selama waktu T dirumuskan sebagai berikut:. (13) IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Contoh 2: Diketahui kapasitas infiltrasi awal f0 dari suatu luas tangkapan hujan adalah 4,5 mm/jam, konstanta waktu K adalah 0,35/jam, dan kapasitas infiltrasi akhir fc sebesar 0,4 mm/jam. Gunakan persamaan Horton untuk menentukan kapasitas infiltrasi pada t = 10 menit, 30 menit, 1 jam, 2 jam, dan 6 jam. Tentukan pula infiltrasi total selama selang waktu 6 jam tsb. Diasumsikan kondisi permukaan tanah tergenang secara kontinyu. 23

24 =7/18/2012 IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Penyelesaian: Dari persamaan Horton: IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Penyelesaian: Infiltrasi total selama selang waktu T = 6 jam adalah: Dengan demikian, kapasitas infiltrasi untuk setiap waktu t adalah: t (jam) 1/6 1/ ft (mm/jam) 4,27 3,84 3,29 2,44 0,90 IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI 2. Metode Φ-indeks Pada metode Φ-indeks diasumsikan nilai ft tidak bervariasi terhadap waktu. f0 = 4,50 mm/jam Pers. Horton : ft = 0,40 + (4,50 0,40) e-0,35t fc = 0,40 mm/jam Gambar 11. ilustrasi pengembangan metode Φ-indeks 24

25 =7/18/2012 IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Penyelesaian: Tinggi limpasan langsung ( Pef) dalam mm: VLL/A = 8.250/0,25x106 = 0,033 m = 33 mm Nilai Φ-indeks ditentukan dengan cara cobabanding. Pemisalan 1: Misal 3 mm/jam < Φ-indeks < 7 mm/jam Φ-indeks=[( )-33]/5=7,8 mm/jam Anggapan tidak benar, Φ-indeks > 7 mm/jam Menentukan nilai Φ-indeks Persamaan yang digunakan: Vol. limpasan langsung = Vol. hujan efektif VLL = Pef. A IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Contoh 3: Sebuah daerah tangkapan hujan dengan luas (A) 0,25 km2 terjadi hujan dengan profil sebagai berikut: Waktu (jam) Curah hujan (mm) IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Pemisalan 2: Misal 7 mm/jam < Φ-indeks < 10 mm/jam Φ-indeks = [( )-33]/4 = 8 mm/jam Anggapan benar, 7 mm/jam < Φ-indeks < 10 mm/jam Φ-indeks = 8 mm/jam Jika volume limpasan langsung (VLL) adalah m3, tentukan nilai Φ-indeks. 25

26 =7/18/2012 IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Gambar 11. ilustrasi perbedaan metode Horton dengan phi-indeks Gambar 13. Variabel dan potongan melintang media tanah dalam model Green-Ampt IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI 3. Metode Green Ampt (1911) IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Persamaan laju infiltrasi f:. (14) Dimana infiltrasi kumulatif dirumuskan sebagai:. (15) Gambar 12. Laju infiltrasi dan infiltrasi kumulatif Nilai F pada pers (15) diperoleh dengan cara coba-banding. Pertama, dari nilai K, t, ψ, dan Δθ, dimisalkan nilai F pada sisi kanan persamaan (nilai awal yg baik adalah F = Kt) sehingga diperoleh nilai F pada sisi kiri. Kedua, nilai F baru yg diperoleh pada tahap pertama digunakan sebagai pemisalan kedua pada sisi kanan persamaan. Langkah-langkah tsb diulangi sampai nilai F konstan. 26

27 =7/18/2012 IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Perubahan kelembaban (Δθ) ditulis sebagai:. (16) Dimana:. (17) Dengan: se = Kejenuhan efektif θe = Porositas efektif θ-θr = available moisture η-θr = maximum possible available moisture IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Tabel 1. Parameter infiltrasi Green-Ampt untuk berbagai kelas tanah IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Contoh 4: Menggunakan metode Green-Ampt, tentukan besarnya laju infiltrasi dan infiltrasi kumulatif untuk tanah lempung berlanau (silty clay soil) setiap selang waktu 0,1 jam selama 3 jam dimulai pada saat awal infiltrasi. Diasumsikan nilai kejenuhan efektif se adalah 20 persen dan terjadi genangan secara kontinyu. IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Penyelesaian: Dari Tabel 1 untuk tanah lempung berlanau diperoleh parameter: θe = 0,423; ψ = 29,22 cm; dan K = 0,05 cm/jam. Infiltrasi kumulatif dihitung dengan pers (15): Untuk t = 0,1 jam, diperoleh dengan cara cobabanding F(0,1) = 0,29 cm 27

28 =7/18/2012 IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Laju infiltrasi dihitung dengan pers (14) Untuk t = 0,1 jam, dimana F(0,1) = 0,29 cm, diperoleh f(0,1): Dengan cara yg sama diperoleh laju infiltrasi dan infiltrasi kumulatif untuk selang waktu yang lain. IV. MEMPERKIRAKAN LAJU INFILTRASI Kebutuhan Air Tabulasi laju infiltrasi dan infiltrasi kumulatif tiap selang waktu 0,1 jam selama 3 jam Waktu (jam) ft (cm/jam) Ft (cm) Waktu (jam) ft (cm/jam) Ft (cm) Waktu (jam) ft (cm/jam) Ft (cm) Manusia Tanaman (Irigasi) Industri Hewan Biotik Lahan 28

29 =7/18/2012 Kebutuhan Air Municipal/perkotaan: Domestic : 30 50% 7% Commercial : 10 50% 27% Industrial : 25 35% Public service : 5 10% Leakage : 8 24% Residential 12% 40% Commercial Industrial Public 14% Unaccounted Rural/perdesaan:? Kebutuhan Air Proyeksi Pertumbuhan Penduduk Jumlah Kebutuhan Air (l/org/hari) Jumlah Penduduk (jiwa) Jenis Kota > Metropolitan > Metropolitan Besar Besar Sedang kecil Aritmetik Geometrik Penurunan laju pertumbuhan Matematik / logistic curve fitting Perbandingan grafis Perbandingan dan korelasi Perkiraan rasio angkatan kerja 29

30 =7/18/2012 Kebutuhan Air Aritmatika Populasi bertambah dengan laju tetap. Untuk perencanaan jangka pendek (1 5 tahun). Kebutuhan Air Geometris Populasi bertambah secara proporsional dari tahun ke tahun. Untuk perencanaan jangka pendek (1 5 tahun). Kebutuhan Air Penurunan Laju Pertambahan Populasi diasumsikan mencapai harga batas atau titik jenuh. Kebutuhan Air Logistic curve fitting Asumsi: Populasi tumbuh secara logistik. 30

31 =7/18/2012 Pertumbuhan Penduduk Perbandingan Grafis Kebutuhan Air Industri Jumlah Penduduk Kota A 2020? Pertumbuhan Penduduk Rasio dan Korelasi Jumlah Penduduk Kota A 2010 jika populasi wilayah pada tahun 2010 adalah ? Dari garfik diperoleh rasio jumlah penduduk kota terhadap wilayah pada tahun 2010 adalah = 0,088, sehingga jumlah penduduk kota = 0,088 X = jiwa 31

32 =7/18/2012 Pengelolaan Sumberdaya Air Terpadu Luas Penduduk Potensi Air Potensi Ketersediaan Benua Eropa Amerika Utara Afrika Asia Amerika Selatan Australia & Oseania Dunia Jawa Bali, NTT dan NTB Kalimantan Sumatera Sulawesi Maluku dan Papua Indonesia juta km2 10,46 24,25 30,10 43,48 17,86 8,95 juta jiwa km3/tahun mm/tahun m3/kapita/thn ,10 0,13 0,09 0,19 0,47 0,54 0,49 1, Ketersediaan air permukaan tidak berimbang, sehingga akan muncul kelangkaan AIR 32

33 =7/18/2012 Permasalahan Kelangkaan Air Efisiensi Pembatasan pemakaian Perebutan Penguasaan Nilai Ekonomis Water has an economic value in all its competing uses and should be recognized as an economic good (Dublin Principles,1992). Pilihan Solusi Pembatasan Pemakaian Air, dengan menganggap Air sebagai Economic Good Peningkatan cadangan air dengan Konservasi, perlindungan daerah resapan, dan perbaikan kualitas lingkungan 33

34 =7/18/2012 FORMULASI LINGO FORMULASI LINGO FINAL 34

35 =7/18/2012 Tugas Bacalah UU Sumberdaya Air: buat ringkasan dan pendapat Anda. Hitung kebutuhan air aktual yang Anda perlukan! Upaya apa yang dapat dilakukan untuk menekan kebutuhan air? Apakah yang dimaksud dengan virtual water dan water footprints? Tuliskan juga opini Anda mengenai penjabaran dari istilah tersebut! Debit andalan dapat diperoleh dari analisa statistik data debit terukur yang ada. Apabila tidak ada data debit terukur maka dapat digunakan data debit hasil pemodelan/simulasi neraca air. Cara perhitungannya seperti mencari curah hujan andalan untuk dalam perencanaan irigasi. DEBIT ANDALAN Dalam perencanaan pengembangan sumber daya air diperlukan perhitungan ketersediaan air, dengan berdasarkan data debit aliran permukaan ataupun berdasarkan hasil simulasi neraca air. Perlu diketahui debit air yang dapat diandalkan menggunakan analisa statistik. Data diurutkan dari besar ke kecil. Masing-masing data di hitung probabilitas terlampauinya (exceedance probability): Pr = n/(m+1), dimana n adalah rangking dan m adalah banyaknya data dan Pr adalah kemungkinan debit tersebut dapat disamai atau dilampaui. 35

36 =7/18/2012 Perhitungan debit andalan operasi waduk (mingguan, sepuluh harian, bulanan) Perhitungan debit andalan untuk pembangkit tenaga listrik biasanya diperlukan data debit harian Untuk operasi waduk biasanya diperlukan perhitungan debit andalan untuk masing-masing bulan (Januari Des). Untuk kasus ini perhitungan debit andalan dilakukan untuk masing-masing bulan (seperti pada perhitungan curah hujan andalan pada perencanaan irigasi). Untuk perencanaan pembangkit listrik tenaga air perhitungan debit andalan dilakukan berdasarkan keseluruhan data, tidak perlu dianalisis per kelompok bulan. Kurva Massa Debit Tahun Q Jadi nilai Q80 untuk tahun 1991 adalah 4,58 m3/detik 36

37 =7/18/2012 ANALYSIS HIRACHI PROCESS Analisis yang menghasilkan urutan alternatif berdasarkan tujuan, kriteria-kriteria dan alternatif-alternatif yang ada. Manfaat penggunaan AHP: Bobot-bobot relatif dari masing- masing kriteria dan alternatif-alternatif yang ada dapat ditentukan, yang selanjutnya dapat digunakan untuk menyusun peringkat alternatif. Sebagai input dalam pengambilan keputusan. Langkah-langkah dalam AHP: Pembuatan struktur hirarki: tujuan, kriteria (dan sub kriteria), dan alternatif Menentukan tingkat kepentingan dari kriteria maupun sub-kriteria. Penyusunan perbandingan pasangan (pairwaise comparison) Data kualitatif dan kuantitatif dapat digunakan untuk menentukan bobot dan prioritas. Menentukan tingkat kepentingan dari alternatif-alternatif untuk tiap-tiap kriteria yang ada. Menghitung bobot dari tiap elemen matriks perbandingan pasangan, dengan menggunakan cara rata-rata geometrik atau dengan cara mencari eigenvector dari matriks-matriks tersebut. HITUNG EIGEN FACTOR Intensitas Kepentingan Keterangan 1 Kedua elemen sama pentingnya 3 Elemen yang satu sedikit lebih penting daripada elemen yang lainnya 5 Elemen yang satu lebih penting daripada yang lainnya 7 Satu elemen jelas lebih mutlak penting daripada elemen lainnya 9 Satu elemen mutlak penting daripada elemen lainnya 2,4,6,8 Nilai-nilai antara dua nilai pertimbangan-pertimbangan yang berdekatan Sumber: Decision Making For Leaders (Saaty,2001) Contoh Akan ditentukan lokasi suatu waduk, dari tiga alternatif yang tersedia, yaitu Lokasi A, Lokasi B dan Lokasi C. Terdapat tiga kriteria yang dipakai dalam penentuan alternatif terpilih, yaitu: dukungan masyarakat, luas genangan, efektifitas mengendalikan banjir. HITUNG PRIORITAS 37

38 =7/18/2012 HASIL SURVAI DIPEROLEH Tujuan: memilih lokasi waduk Kriteria: Dukungan masyarakat (DM) Luas genangan (LG) Efektifitas pengendalian banjir (EF) Alternatif: Lokasi A Lokasi B Lokasi C Dukungan masyarakat (DM) Luas genangan (LG) Efektifitas pengendalian banjir (EF) Contoh Pemilihan Lokasi Waduk Tujuan HITUNG EIGEN FACTOR Lokasi Waduk Kriteria Dukungan Masyarakat Luas Genangan Efektifitas penanggulangan banjir HITUNG PRIORITAS Eigen factor wi Site A Site B Prioritas xi Site C Alternatif 38

39 =7/18/2012 HASIL AKHIR 39

40 =7/18/2012 Konsistensi Proses Erosi Permukaan Perubahan nilai pada suatu matriks akan mempengaruhi nilai eigen-nya. Dapat dituliskan: A.w =.w (A- I).w = 0, karena w 0, maka (A- I) = 0, sehingga harga max dapat diperoleh dari syarat: det(a- I) = 0. Index Konsistensi (CI)= ( max n)/(n-1) Konsisten jika CI < 0.1 # Erosi Lahan Erosi Lahan Erosi "Erosion is the wearing away of the land surface by rain or irrigation water, wind, ice or other natural or anthropogenic agents that abrade, detach and remove soil from one point on the earth s surface and deposit it elsewhere." (Glossary of Soil Science Terms. Soil Sci. Soc. Am. 1997) 40

41 =7/18/2012 Universal Soil Loss Equation Erosi merupakan salah satu bagian dari proses sedimentasi. Proses sedimentasi meliputi: Erosion: lepasnya partikel sedimen Entrainment: mulai terbawa sedimen Transportation: terangkutnya sedimen Deposition: terendapkannya sedimen Compaction: terpadatkannya sedimen A=R.K.LS.C.P A : laju erosi, ton/acre/tahun, ton/ha/tahun R : erosivitas hujan K : faktor tanah LS: faktor topografi C : faktor tutupan lahan / pola tanam P : faktor usaha pencegahan erosi Perhitungan Erosi Lahan R, erosivitas hujan ton/ha/tahun Erosi dapat dihitung sebagai hasil perkalian dari faktor penyebab dan penghambat erosi: Energi kinetik hujan Erodibilitas tanah Faktor topografi Tanaman penutup dan cara bertanam Metoda pencegahan erosi R : erosivitas hujan Ri : curah hujan bulan ke i (cm) Catatan: erosivitas hujan ini oleh Wischmeier didefinisikan sebagai fungsi dari energi kinetik hujan dengan intensitas 30 menit (EI 30). 41

42 =7/18/2012 K, faktor tanah SL, faktor topografi C, faktor tutupan lahan Wischmeier & Smith (1965) : panjang lereng, dalam feet : kemiringan lereng dalam derajat n = 0.3 untuk kemiringan / slope ( V: H) 3% n = 0.4 untuk kemiringan = 4% n = 0.5 untuk kemiringan 5% C = C1.C2.C3 C1=pengaruh kanopi / tutupan oleh tumbuhan tinggi C2=pengaruh tutupan oleh mulsa / tanaman dekat permukaan tanah. C3=pengaruh residual akibat penggunaan lahan 42

43 =7/18/2012 C1 C2 C3 P, pengaruh usaha konservasi 43

44 =7/18/2012 Strip Cropping, Contour Contoh Perhitungan Hitung R, diperoleh = 1099 / tahun K = 0.23 LS = 12 C1 = 0.8, C2 = 0.25, C3 = 1 P = 1.0 A =..ton/acre/tahun. Sehingga laju erosi pada lahan tersebut adalah ton/acre/tahun Contoh Perhitungan Diketahui suatu lahan dengan panjang lereng 300 meter, kemiringan lahan 20%. Prosentase debu+pasir halus = 42%, pasir 0.1 2mm = 12%, Struktur tanah termasuk tipe 3 (medium), permeabilitas termasuk tipe 3 (moderate). Jika diketahui data hujan bulanan adalah: Tinggi pohon rata-rata adalah 2 meter, lahan yang tertutup pohon adalah 40%. Sisa lahan yang ada tertutup vegetasi rendah / mulsa dan belum ada perubahan tata guna lahan. Pada lahan tersebut tidak dilakukan usaha konservasi. Hitunglah besar erosi tahunan pada lahan tersebut (ton/acre/tahun) Keterbatasan USLE Dikembangkan dari data yang relatif terbatas (jumlah maupun sebaran area-nya). Dikembangkan untuk erosi jenis sheet dan rill. Untuk material diameter 1 mm. Tidak ada tinjauan hubungan antar parameter (K, LS, C, P) Apakah semua sedimen yang tererosi di lahan akan masuk ke dalam aliran sungai? 44

45 =7/18/2012 Sedimentasi Waduk SUMUR DAN PARIT RESAPAN Untuk menanggulangi defisit air tanah, telah banyak pemikir yang mengajukan konsep pengisian buatan (artificial recharge), misalnya dengan genangan buatan dengan sumber air dari sungai, membuat kolam-kolam di sekitar rumah, pemanfaatan pipa jaring-jaring drainase yang porus guna meresapkan air hujan di sekitar rumah, dan menyebarkan air pada lahan yang luas dan sekaligus untuk mengairi daerah pertanian. Cara yang terakhir ini telah lama dipraktikkan di Jawa dan Bali yaitu pada lahan pertanian basah (padi sawah). 7/18/ I. PENDAHULUAN Pengisian air tanah buatan ke dalam waduk bawah tanah mempunyai kegunaan sebagai berikut: 1. Menyimpan kelebihan air permukaan di dalam waduk bawah tanah. 2. Memperbaiki kualitas air tanah lokal melalui pencampuran dengan pengisian air tanah yang berasal dari air hujan. 3. Pembentukan lapis tekanan (pressure barriers) untuk mencegah intrusi air laut. 4. Meningkatkan produksi air tanah, baik untuk air minum maupun keperluan lainnya. 5. Pengurangan biaya operasi pompa dengan meningginya muka air tanah. 6. Mencegah terjadinya penurunan muka tanah (land subsidence). 7/18/

46 =7/18/2012 II. SUMUR RESAPAN DANGKAL I. PENDAHULUAN Walaupun kegunaan pengisian air tanah buatan sangat banyak, namun tidak dapat diterapkan di sembarang tempat. Beberapa persyaratan fisik yang harus dipenuhi dalam pembuatan pengisian air tanah buatan antara lain: 1. Tersedia kapasitas yang memadai. 2. Tersedia air yang cukup dengan kualitas yang memadai (lebih baik dari kualitas air tanah lokal). 3. Tanah atau batuan pada lokasi mempunyai permeabilitas yang cukup. 7/18/ /18/2012 Gambar 1. Ilustrasi sumur resapan di halaman rumah tinggal II. SUMUR RESAPAN DANGKAL 183 II. SUMUR RESAPAN DANGKAL Sumur resapan sebenarnya telah banyak digunakan oleh nenek moyang kita, yaitu dengan membuat lubang-lubang galian di kebun halaman serta memanfaatkan sumur-sumur yang tidak terpakai sebagai penampung air hujan. Konsep dasar sumur resapan pada hakekatnya adalah memberi kesempatan dan jalan pada air hujan yang jatuh di atap atau lahan yang kedap air untuk meresap ke dalam tanah dengan jalan menampung air tersebut pada suatu sistem resapan. Berbeda dengan cara konvensional dimana air hujan dibuang/dialirkan ke sungai diteruskan ke laut, dengan cara seperti ini dapat mengalirkan air hujan ke dalam sumur-sumur resapan yang dibuat di halaman rumah. 7/18/ Gambar 2. Contoh sumur resapan di halaman rumah tinggal 7/18/

47 =7/18/2012 II. SUMUR RESAPAN DANGKAL II. SUMUR RESAPAN DANGKAL Berdasarkan konsep tersebut, maka ukuran atau dimensi sumur yang diperlukan untuk suatu lahan atau kapling sangat bergantung dari beberapa faktor berikut: 1. Luas permukaan penutupan 2. Karakteristik hujan 3. Koefisien permeabilitas tanah 4. Tinggi mukai air tanah Gambar 3. Konstruksi sumur resapan dilengkapi bak kontrol 7/18/ /18/2012 II. SUMUR RESAPAN DANGKAL II. SUMUR RESAPAN DANGKAL Sumur resapan ini merupakan sumur kosong dengan kapasitas tampungan yang cukup besar sebelum air meresap ke dalam tanah. Dengan adanya tampungan, maka air hujan mempunyai cukup waktu untuk meresap ke dalam tanah, sehingga pengisian tanah menjadi optimal. 7/18/ Metode Litbang Permukiman PU (1990) Pusat penelitian dan Pengembangan Permukiman, Departemen PU (1990) telah menyusun standar tata cara perencanaan teknis sumur resapan air hujan untuk lahan pekarangan yang dituangkan dalam SK SNI T F. Metode PU menyatakan bahwa dimensi atau jumlah sumur resapan air hujan yang diperlukan pada suatu lahan pekarangan ditentukan oleh curah hujan maksimum, permeabilitas tanah dan luas bidang tanah. 7/18/

48 =7/18/2012 II. SUMUR RESAPAN DANGKAL II. SUMUR RESAPAN DANGKAL b. Dinding sumur kedap air a. Dinding sumur porus A = Luas Atap I = Intensitas Hujan T = Durasi Hujan As = Luas sumur K = Koefisien Permeabilitas P = keliling basah sumur (2) Gambar 4. keseimbangan air dinding sumur porus Volume Volume Volume Volume 7/18/2012 air masuk Vol i air keluar lewat dasar Vol od air keluar lewat samping Vol tampungan Vol t os =AIT = As T K =PHTK = As H 189 II. SUMUR RESAPAN DANGKAL Keseimbangan menjadi: Vol t = Vol i (Vol od + Vol os) As H = A I T - As T K - P H T K H (As + P T K) = A I T As T K Maka: Sunjoto (1988) Secara teoritis, volume dan efisiensi sumur resapan dapat dihitung berdasarkan keseimbangan air yang masuk ke dalam sumur dan air yang meresap ke dalam tanah (Sunjoto, 1988) dan dapat dituliskan sebagai berikut. Volume air masuk Vol i =AIT Volume air keluar lewat dasar Vol od = As T K Volume air keluar lewat samping Vol os =PHTK Volume tampungan Vol t = As H 7/18/2012 Dengan: H : tinggi muka air dalam sumur (m) I : intensitas hujan (m/jam) A : luas atap (m2) AS : luas tampang sumur (m2) P : keliling sumur (m) K : koefisien permeabilitas tanah (m/jam) 7/18/2012 T : durasi hujan/pengaliran (jam) (1) 190 Dengan: H : tinggi muka air dalam sumur (m) F : faktor geometrik (m) K : koefisien permeabilitas tanah (m/jam) T : durasi dominan hujan (jam) R : radius sumur (m) Q : debit air masuk (m3/jam) Q = C I A C : koefisien runoff atap (-) I : intensitas hujan (m/jam) A : luas atap (m2) 7/18/2012 (3)

49 =7/18/2012 II.1. Konstruksi Sumur Resapan Dangkal II.2. Persyaratan Sumur Resapan Dangkal Pada dasarnya sumur resapan dapat dibuat dari berbagai macam bahan yang tersedia di lokasi. Yang perlu diperhatikan bahwa untuk keamanan, sumur resapan perlu dilengkapi dengan dinding (Gambar 5). Bahan-bahan yang diperlukan untuk sumur resapan meliputi: 1. Saluran pemasukan/pengeluaran dapat menggunakan pipa besi, pipa PVC, atau dari pasangan batu. 2. Dinding sumur dapat menggunakan anyaman bambu, drum bekas, tangki fiberglass, pasangan batu bata, atau buis beton. 3. Dasar sumur dan sela-sela antara galian tanah dan dinding tempat air meresap dapat diisi dengan ijuk atau kerikil. Tabel 1. Jarak minimum sumur resapan dengan bangunan lainnya 7/18/ II.1. Konstruksi Sumur Resapan Dangkal No. Bangunan/obyek yang ada Jarak minimal dengan sumur resapan (m) 1 Bangunan/rumah 2 Batas pemilikan lahan/kapling 3,0 1,5 3 Sumur untuk air minum 10,0 4 Septik tank 10,0 5 Aliran air (sungai) 30,0 6 Pipa air minum 3,0 7 Jalan umum 1,5 8 Pohon besar 3,0 7/18/ II.2. Persyaratan Sumur Resapan Dangkal Gambar 7. Tata letak sumur resapan (atas) dan konstruksinya (bawah) untuk resapan air hujan rumah tinggal Gambar 6. Salah satu contoh konstruksi sumur resapan 7/18/ /18/

50 =7/18/2012 II.3. Perencanaan Praktis Sumur Resapan II.4. Sumur Resapan Kolektif Secara analitis untuk menentukan besarnya sumur resapan memerlukan data dan perhitungan yang cukup rumit, khususnya bagi orang awam, karena banyak faktor yang harus diperhitungkan kemungkinan sangat bervariasi dari satu lokasi dengan lokasi lainnya. Untuk memasyarakatkan sumur resapan ini, maka tiap-tiap daerah perlu membuat peta sumur resapan, yang memuat data tanah, kedalaman air tanah dan sekaligus dimensi sumur untuk tiap satuan luas lahan. Tabel 2 menampilkan contoh kebutuhan sumur resapan untuk berbagai luas kapling pada tanah dengan permeabilitas rendah (SK. Gub. No. 17 Th dalam Dinas Pertambangan DKI Jakarta dalam Suripin, 2004). 7/18/ II.3. Perencanaan Praktis Sumur Resapan Luas Kapling (m2) Volume sumur resapan dengan saluran drainase sebagai pelimpasan (m3) Volume sumur resapan tanpa saluran drainase sebagai pelimpasan (m3) ,3 2,1 2,1 4, ,6 4,1 4,1 7, ,9 6,2 6,2 11, ,2 6,2 8,2 15, ,8 12,3 12,3 23, ,4 16,4 16,4 31, ,0 20,5 20,5 39, ,6 24,6 24,6 47, ,2 28,7 28,7 55, ,8 32,8 32,8 63, ,4 36,8 36,8 71,1 12 7/18/ ,0 41,0 41,0 79,0 199 II.4. Sumur Resapan Kolektif Tabel 2. Volume sumur resapan pada tanah dengan permeabilitas rendah No. Gambar 8. Konstruksi kolam resapan dipadukan pertamanan 7/18/ Kolam resapan merupakan kolam terbuka yang khusus dibuat untuk menampung air hujan dan meresapkannya ke dalam tanah. Model kolam ini cocok untuk kawasan dimana air tanahnya dangkal namun tersedia lahan yang cukup luas. Model ini dapat dipadukan dengan pertamanan atau hutan kota/hutan masyarakat. Dengan demikian kolam resapan dapat mempunyai fungsi ganda, konservasi air dan udara, sekaligus mempunyai nilai estetika. 7/18/

51 =7/18/2012 III.1. Kapasitas Sumur Resapan Dalam III.1. Kapasitas Sumur Resapan Dalam Kapasitas sumur resapan dalam dapat didekati dengan persamaan dasar yang dikembangkan dari percobaan Darcy, yang menyatakan bahwa kapasitas akuifer untuk meloloskan air tergantung pada permeabilitas lapisan akuifer, tebal akuifer, dan beda potensiometric head. Secara matematis kapasitas sumur dalam dapat ditulis dalam bentuk: Jika tidak menggunakan sumur pantau, persamaan dapat ditulis dalam bentuk lain menjadi: (5) (4) Dimana: Q : debit (m3/det) K : Permeabilitas akuifer (m/det) B : tebal confined aquifer (m) h1, h2 : ketinggian potensiometric surface sumur pantau (m) r1, r2 : jarak sumur pantau terhadap pusat sumur pengisian (m) 7/18/ Dimana: Q : debit (m3/det) K : permeabilitas akuifer (m/det) B : tebal confined aquifer (m) H : ketinggian potensiometric surface r : jari-jari pipa (m) 7/18/2012 III.1. Kapasitas Sumur Resapan Dalam 203 IV. PARIT RESAPAN 1. Sunjoto (1996) Secara analitis Sunjoto menurunkan formula ini dengan asas kesetimbangan dinamik sebagai berikut: (6) 7/18/2012 Gambar 11. Sumur resapan dalam 202 Dengan: B b f K H T Q C I A 7/18/2012 L : panjang parit (m) : lebar parit (m) : faktor geometrik parit (m) : koefisien permeabilitas tanah (m/jam) : tinggi muka air dalam parit (m) : durasi dominan hujan (jam) : debit masuk (m3/jam) Q = C I A : runoff coefficient atap (-) : intensitas hujan (m/jam) : luas atap (m2) : tinggi dinding parit porus (m)

52 =7/18/2012 V. LATIHAN SOAL V. LATIHAN SOAL Soal: Rencanakan sumur resapan untuk menampung air dari luas bangunan (atap) dengan luas 300 m2 dengan data sebagai berikut: a. K = 1,5 x 10-4 m/det b. I = 100 mm/jam c. A = 300 m2 d. T = 2 jam e. F =2πR f. R = 50 cm g. C = 0,95 Semua satuan harus disamakan dalam M-K-S 7/18/ Penyelesaian: Debit air yang masuk sumur adalah: Q =CIA Q = 0,95 x (100/1000) x 300 Q = 28,50 m3/jam 7/18/ Apa definisi banjir? Apa penyebab banjir? Apa saja jenis-jenis banjir yang ada? Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi banjir? Apa saja dampak banjir? Bagaimana cara memperkirakan banjir? Bagaimana merencanakan perlindungan terhadap bahaya banjir? Menurut Sunjoto (1988) Jika digunakan sumur dengan kedalaman 5 m, maka jumlah sumur yang dapat dibuat adalah 4 buah. 1.1 Concept Flood / Banjir V. LATIHAN SOAL 7/18/

53 =7/18/2012 Definisi Banjir Chow (1956): A flood is a relatively high flow which overtaxes the natural channel provided for runoff. Rostvedt et al. (1968): A flood is any high streamflow which overtops natural or artificial banks of a stream. Ward (1978): A flood is a body of water which rises to overflow land which is not normally submerged. Jenis Banjir Jenis banjir: Banjir di sungai (river floods) Terjadi pada bantaran Terdapat debit yang melebihi kapasitas Banjir di derah pantai (coastal floods) Penggenangan oleh air laut akibat dinamika air laut (pasang surut, badai) Banjir: Luapan aliran akibat air atau bentuk air lain yg melebihi normalnya, atau penumpukan air akibat pengaliran di suatu daerah yg biasanya terendam (flood) Banjir bandang: Banjir yg berlangsung dlm selang waktu pendek dg puncak debit yg cukup tinggi Banjir tahunan: Debit puncak harian yg tertinggi dalam tahun air, atau Banjir yg ketinggiannya sama atau melebihi ratarata tahunannya 53

54 =7/18/2012 Prasarana Sumber Daya Air Prasarana SDA adalah bangunan air beserta bangunan lain yang menunjang kegiatan pengelolaan sumber daya air, baik langsung maupun tidak langsung. Contoh: Waduk/reservoir, bangunanbangunan irigasi, bangunan pengatur sungai/perlindungan tebing sungai. Tanggul Tanah Pengurangan Dampak Banjir 1. Mengurangi debit puncak Reservoir 2. Membatasi area pergerakan air Tanggul Banjir 3. Mengurangi elevasi muka air banjir Perbaikan saluran 4. Pemindahan aliran Kanal Banjir 5. Floodproofing 6. Pengurangan limpasan Manajemen kawasan 7. Peringatan dini dan evakuasi 8. Manajemen dataran banjir 54

55 =7/18/2012 Tanggul Beton Lokasi Penanggulan Tanggul Beton Lokasi Penanggulan 55

56 =7/18/2012 Lokasi Penanggulan Peninggian Tanggul Darurat Pengalihan Debit Banjir 56

57 =7/18/2012 DAERAH PENGUASAAN SUNGAI DEBIT > 50 TAHUNAN GS BANJIR GS DATARAN BANJIR ( FLOOD PLAIN ) DATARAN BANJIR SUNGAI TIDAK LAYAK DAN LEBIH BERBAHAYA BANJIR TERBESAR (PMF) TANGGUL MASALAH BANJIR MASALAH BANJIR GS GS MAB MAB M.A.N BEBAS BANJIRKAH?? TIDAK DIJAMIN MAS, DATARAN BANJIR! GS BANJIR Garis Sempadan (GS) SUNGAI GS GS M.A.B M.A.N DATARAN BANJIR PALUNG SUNGAI DEBIT/ALIRAN NORMAL DEBIT/ALIRAN NORMAL BANJIR YANG LAYAK DIKENDALIKAN BANJIR TERBESAR (PMF) Pemanfaatan air Pengendalian daya rusak air Pengaturan badan air (sungai, situ, danau) BANJIR DAN MASALAH BANJIR TRADISIONAL OK NO PROBLEM TANGGUL (STRUKTUR) TIDAK BISA MENJAMIN DATARAN BANJIR TERBEBAS DARI BANJIR DAN GENANGAN SECARA MUTLAK. SETUJU?? Struktural: DATARAN BANJIR ( FLOOD PLAIN ) DATARAN BANJIR DATARAN BANJIR BANTARAN Kegiatan Pengembangan Sumber Daya Air DAERAH PENGUASAAN SUNGAI DEBIT > 50 TAHUNAN PALUNG SUNGAI BANTARAN Non-struktural: MODEREN Penyusunan peraturan Penyusunan program kegiatan Penghijauan, konservasi lahan DATARAN BANJIR KONDISI BANJIR us 57

58 =7/18/2012 Waduk Definisi: Adalah bangunan untuk menampung air pada waktu terjadi surplus air di sumber air agar dapat dipakai sewaktu terjadi kekurangan air. Fungsi: penyimpanan air, pemanfaatan air, pengendalian banjir. Waduk buatan/bendungan Waduk lapangan (pengempangan mata air) Embung (sejenis waduk kecil di NTB) Situ (sejenis waduk kecil di jawa barat) Jenis simpanan: Dead storage: volume dibawah elevasi muka air minimum Life storage: volume diantara elevasi muka air minimum dan elevasi mercu pelimpah / spillway. Tampungan banjir: volume diantara elevasi muka air banjir rencana dan elevasi mercu pelimpah/spillway Muka air normal / Normal pool level: elevasi muka air maksimum di reservoir dalam kondisi operasi. Muka air minimum / Minimum pool level: elevasi muka air terendah akibat pengambilan dalam waktu operasi. Useful storage/live storage: tampungan air yang berada diantara muka air normal (normal pool level) dan muka air minimum (minimum pool level). Dead storage : volume tampungan air di bawah muka air minimum. Surcharge storage / Flood storage: volume air di atas muka air normal akibat banjir. Bank storage: tampungan yang terjadi pada tebing waduk yang lolos air / permeable. Karakteristik Waduk Contoh: Volume Elevasi Luas 58

59 =7/18/2012 Penentuan Tampungan Waduk Perhitungan Tampungan Waduk Metoda Rippl Diketahui kurva massa inflow sebagaimana dalam gambar di samping. Berapakah tampungan waduk yang diperlukan apabila kebutuhan air adalah acre ft/tahun? Inflow berubah-ubah terhadap waktu. Metoda Rippl Perhitungan Tampungan Waduk Metoda Rippl Perhatikan kurva massa inflow waduk di samping. Berapakah suplai air yang bisa disediakan dari suatu reservoir dengan kapasitas acre ft? 59

60 =7/18/2012 Keandalan Waduk Keandalan waduk didefinisikan sebagai probabilitas di mana waduk dapat mensuplai kebutuhan yang diharapkan selama usia guna (lifetime) tanpa adanya kekurangan. Usia guna biasanya antara tahun. Bagaimana cara perhitungannya? Menyusun set kondisi inflow dan pengambilan. Lama waktu dari masing-masing set adalah sama dengan usia guna / lifetime. Dari masing-masing set diambil harga tampungan yang diperlukan. Lakukan analisis frekuensi pada harga-harga tampungan. Buat kurva keandalan: volume tampungan vs. probabilitas. Makin besar volume tampungan makin besar keandalannya. Sun, Wind, Water ELECTRICITY Solar Electricity - Simpe - Reliable - No moving parts - Low maintenance - Resources available to most people Wind Electricity - Requires tall towers - Requires regular maintenance - Complements PV - Resource available to few people Hydro Electricity - Most cost effective - reasonable maintenance - constant output - resource available to fewest people Sedimentasi Waduk Hydro Power Full Scale Hydro (> 10 MW) - Large towns and extensive grid supplies Mini Hydro (300 kw to 10 MW) - Micro Hydro (50 W 300 kw) - - ideal for remote areas away from the grid group of houses to small factories (mini grid) AC or DC Cost ranging between $2,000 $10,000 Pico Hydro (< 50 W)

61 =7/18/2012 Micro Hydro - Settling basin Advantages Uses portion of stream flow environmentally design AC or DC Flow as low as 5 gpm, head as low as 2 ft No fuel reuqired Available energy is predictable Available to meet continual demand Low maintenance and operating costs Long lasting and reliable Can be connected to the utility grid Forebay tank Channel Intake and diversion weir Saw mill Powerhouse - - Micro Hydro - Disadvantages - - Certain flow, head and output characteristics are required Very site specific seasonal variations in flow Lack of knowledge and skills to sustain technology Not all sites where there is potential energy available will allow micro hydro to be developed in a cost effective fashion. Fixed costs Energy released by a falling body of water of mass, m, over a height, h (static head) E = mgh = ρvol. gh (Joules) Power associated with falling body of water P = de/dt = ρgh. dvol/dt P = ρghq (Watts) where Q flow rate in m3/s entering the turbine Include friction losses in penstocks and channel, etc.. P net = e o P = e o ρghq (Watts) Since ρg = 10 kn/m3 for water, a quick estimate of Pnet can be determined by taking eo = 0.5. Thus, Pnet = eo P = 0.5x10xhxQ (kwatts) 61

62 =7/18/2012 Measuring Flow Weir Method Bucket Method Float Method Weir Method Salt Dilution Method Flow meter Float Method Salt Dilution Method Q = M/kA Flow = Area x average velocity M: mass of salt (g) A: area under curve (Ω 1s) k: Conversion factor (gω/l) Area = Stream Width x Average Depth 62