analisis neraca sumber daya air das keduang fileneraca sumber daya air dibuat dengan aplikasi arcgis...

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

ANALISIS NERACA SUMBER DAYA AIR DAS

KEDUANG

ANALYSIS OF WATER BALANCE IN KEDUANG WATERSHED

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun Oleh :

ABDUL GHOFFAR AHMAD BAHARUDDIN SANI

I0114001

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018


ii


iii


iv

MOTTO

“Dan Barangsiapa yang Bertakwa kepada Allah, Allah akan mudahkan untuknya

jalan keluar” (At-Talaq : 2)

“Sungguh, Seseorang bersikap lembut kepada orang-orang yang duduk

bersamanya dan memperbagus akhlaknya bersama mereka, hal itu lebih baik

dibandingkan dengan dia mengerjakan sholat malam dan berpuasa di siang

hari” (Imam Fudhail bin’iyadh)

Rasulullah Bersabda :

“Barangsiapa menempuh jalan untuk mencari ilmu, maka Allah akan mudahkan

jalannya menuju surga” (Hr. Muslim)

“Sebaik-baik manusia adalah yang bermanfaat bagi manusia yang lainnya.”


v

PERSEMBAHAN

Skripsi ini Penulis Persembahkan kepada Almamater tercinta

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA


vi

ABSTRAK

Abdul Ghoffar Ahmad BS, RR Rintis Hadiani, Solichin, 2018. Analisis Neraca

Sumber Daya Air DAS Keduang. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil, Fakultas

Teknik. Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Ketersediaan air menjadi hal yang penting untuk diperharikan. Semakin banyak air

digunakan, maka ketersediaannya akan semakin berkurang. Oleh karena itu perlu

diakukan penelitian mengenai neraca Air, agar nantinya bisa dibuat perencanaan

yang baik, sehingga air masih dapat mencukupi kebutuhan masyarakat.

Data yang dibutuhkan dalam penelitian ini menggunakan data sekunder berupa data

curah hujan, data klimatologi, jumlah penduduk, jumlah ternak, data industri, data

perikanan, kalender tanam, dan luas lahan irigasi. Penelitian ini menggunakan

metode Global Rainfall-runoff Model (GR2M) sebagai metode untuk menganalisis

Hujan-Debit. Komponen kebutuhan Air disesuaikan dengan SNI 6728.1 tahun 2015

meliputi kebutuhan Rumah tangga, Perkotaan, Industri, Kebutuhan Peternakan,

perikanan, Irigasi dan kebutuhan Air untuk pemeliharaan sungai. prediksi curah

hujan dihitung menggunakan metode SARIMA dengan bantuan Aplikasi Minitab

18. Analisis evapotranspirasi disesuaikan dengan RSNI –T-01 tahun 2004. Peta

Neraca sumber daya air dibuat dengan aplikasi ArcGIS 10.2.1.

Neraca Air pada tahun 2017 Pada sub DAS titik Kontrol 1 terjadi surplus terbesar

terdapat pada Bulan Februari sebesar 4,161 x 106 m3/bulan. Sedangkan defisit

terbesar terjadi pada bulan Nopember dengan devisit sebesar 6,926 x 106 m3/bulan.

Pada sub DAS titik Kontrol 2 terjadi defisit terbesar terjadi pada bulan Nopermber

dengan defisit sebesar 239,862 x 106 m3/bulan. Prediksi Neraca Air pada Tahun

2018, Pada sub DAS titik Kontrol 1 terjadi Surplus terbesar terdapat pada Bulan

Februari sebesar 5,838 x 106 m3/bulan. Sedangkan defisit terbesar terjadi pada

bulan Oktober dengan defisit sebesar 6,157 x 106 m3/bulan. Pada sub DAS titik

Kontrol 2 terjadi surplus Air terbesar pada bulan Februari sebesar 7,444 x 106

m3/bulan. Sedangkan Defisit terbesar terjadi pada bulan Nopermber dengan defisit

sebesar 234,838 x 106 m3/bulan.

Kata Kunci : DAS Keduang, GR2M, prediksi SARIMA, Neraca Air.


vii

ABSTRACT

Abdul Ghoffar Ahmad BS, RR Rintis Hadiani, Solichin, 2018. Analysis Of Water

Balance In Keduang Watershed. Thesis. Departement of Civil Enggineering.

Faculty of Engineering. Sebelas Maret University. Surakarta.

Water Availability is an Inportant to pay Attention. If more water is used, the

availability will be reduced. Therefore, need a research of water balance, to can

maka the good planning, so that water can meet human needs.

The Data used in this research is secondary data in the form of rain-fall data,

climatology, population, number of livestock, industrial, fishery, Planting calendar

dan area of irigation land. The reseach is using Global Rainfall-runoff Model

(GR2M) method to Analysis rainfall-runoff. Components of water needs are

adjusted to SNI 6728.1 years 2015 include the water need for domestic, city,

livestock, fishery, irrigation and river maintenance. Rainfall prediction is

calculated using the SARIMA Method with Minitab 18 Aplication.

Evapotranspiration Analysis is calculated based on RSNI-T-01 years 2004. Water

balance maps are made with ArcGIS 10.2.1 Aplications.

The results of the study show that the water balance in 2017 in control point 1 has

a biggest surplus of 4,161 x 106 m3/mouth in Februari. While the biggest deficit

occurred of 6,926 x 106 m3/mouth in November. in control point 2, the biggest

deficit occurred of 239,862 x 106 m3/mouth in November. The water balance

prediction in 2018, in control point 1 has a biggest surplus of 5,838 x 106 m3/mouth

in Februari. While the biggest deficit occurred of 6,157 x 106 m3/mouth in

October. in control point 2, the biggest surplus occurred of 7,444 x 106 m3/mouth

in February. While the biggest deficit occurred of 234,838 x 106 m3/mouth in

November.

Keywords : Keduang watershed, GR2M, predictions SARIMA, Water balance


viii

KATA PENGANTAR

Segala puji penyusun panjatkan kepada Allah Subhanahu wata’ala, yang telah

melimpahkan rahmatNya kepada penyusun, sehingga dapat menyelesaikan

penelitian dengan judul “Analisis Neraca Sumber Daya Air DAS Keduang” .

Sholawat serta Salam selalu penyusun haturkan untuk Nabi Muhammad

Salallahu’alaihi wa sallam. Ini adalah penelitian yang merupakan salah satu

persyaratan akademik untuk meraih gelar Sarjana pada program studi Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam penelitian ini, Penyusun banyak menerima bantuan dari berbagai pihak, oleh

karena itu, penyusun mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Ir. RR Rintis Hadiani, M.T, selaku dosen pembimbing 1 yang telah

memberi banyak pengarahan hingga terselesaikannya penelitian ini.

2. Ir. Solichin, MT selaku dosen pembimbing 2 yang telah memberikan banyak

pengarahan sehingga terselesaikannya penelitian ini.

3. Seluruh teman-teman Mahasiswa program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

UNS.

4. Seluruh pihak yang penyusun tidak bisa menyebutkannya satu persatu yang

telah menyumbangkan semangat, harta maupun Do’a demi kelancaran

penelitian ini.

Dalam penelitian ini, penyusun menyadari banyak kekurangan dalam penyusunan

laporan penelitian ini. Oleh karena itu, penyusun mengharapkan kritik dan saran

yang membangun dari para pembaca.

Akhir kata, Semoga Penelitian ini bermanfaat bagi penyusun khususnya dan

pembaca pada umumnya.

Surakarta, Agustus 2018

Abdul Ghoffar Ahmad BS


ix

DAFTAR ISI

HALAMAN COVER ............................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................... Error! Bookmark not defined.

PENGESAHAN SKRIPSI ...................................................................................... ii

MOTTO ................................................................................................................. iii

PERSEMBAHAN .................................................................................................... v

ABSTRAK ............................................................................................................. vi

ABSTRACT ............................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR NOTASI ................................................................................................ xv

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xviii

BAB 1 PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ......................................... 5

2.1 Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 5

2.2 Dasar Teori ............................................................................................. 10

2.2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) .......................................................... 10

2.2.2 Pengisian Data Hujan yang Hilang ................................................. 10

2.2.3 Kepanggahan Data Hujan ............................................................... 10

2.2.4 Hujan Wilayah ................................................................................ 11

2.2.5 Prediksi Hujan Wilayah .................................................................. 12

2.2.6 Klimatologi ..................................................................................... 13

2.2.7 Evapotranspirasi Tanaman Acuan (ET0) ......................................... 13

2.2.8 Simulasi Hujan–Debit dengan Metode GR2M ............................... 18


x

2.2.9 Debit Andalan ................................................................................. 20

2.2.10 Prediksi Data Penduduk .................................................................. 21

2.2.11 Kebutuhan Air Rumah Tangga, Perkotaan dan Industri (RKI)....... 21

2.2.12 Kebutuhan untuk Peternakan .......................................................... 23

2.2.13 Kebutuhan untuk perikanan ............................................................ 23

2.2.14 Kebutuhan Air Irigasi ...................................................................... 23

2.2.15 Kebutuhan Air untuk Pemeliharaan Sungai .................................... 27

2.2.16 Neraca Sumber Daya Air ................................................................ 27

2.2.17 Sistem Informasi Geografis (SIG) .................................................. 28

BAB 3 METODE PENELITIAN........................................................................... 29

3.1 Metode Penelitian ................................................................................... 29

3.2 Data ........................................................................................................ 29

3.3 Lokasi Penelitian .................................................................................... 30

3.4 Alat yang digunakan ............................................................................... 30

3.5 Tahap penelitian ..................................................................................... 30

3.5.1 Pengumpulan data ........................................................................... 30

4.5.2 Pengolahan Data Hujan ................................................................... 31

4.5.3 Perhitungan Evapotranspirasi tanaman Acuan................................ 31

4.5.4 Perhitungan Simulasi Hujan-debit GR2M ...................................... 31

4.5.5 Perhitungan Debit Andalan ............................................................. 31

4.5.6 Perhitungan kebutuhan air............................................................... 31

4.5.7 Perhitungan Neraca Sumber Data Air ............................................. 32

4.5.8 Pembuatan Peta Neraca Sumber Daya Air...................................... 32

1.5 Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 33

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ........................................................... 34

4.1 Data ........................................................................................................ 34

4.2 Pengisian Data Hujan yang hilang ......................................................... 34

4.3 Uji Konsistensi Data Hujan .................................................................... 36

4.4 Titik Kontrol ........................................................................................... 37

4.5 Debit Lapangan ...................................................................................... 38

4.6 Hujan Wilayah ........................................................................................ 39

4.6.1 Poligon Thiessen ............................................................................. 39


xi

4.6.2 Koefisien Thiessen .......................................................................... 39

4.6.3 Perhitungan Hujan Wilayah ............................................................ 40

4.6.4 Prediksi Hujan Wilayah tahun 2018 ............................................... 40

4.7 Evapotranspirasi Potensial (ETo) ........................................................... 47

4.8 Analisis Hujan Debit GR2M .................................................................. 52

4.9 Debit Andalan ......................................................................................... 54

4.10 Kebutuhan Air RKI (Rumah Tangga, Perkotaan dan Industri) .............. 57

4.10.1 Prediksi Jumlah Penduduk .................................................................. 57

4.10.2 Kebutuhan Air Rumah Tangga ....................................................... 58

4.10.3 Kebutuhan Air Perkotaan ................................................................ 58

4.10.4 Kebutuhan Air Industri ................................................................... 59

4.10.5 Kebutuhan Air RKI pada Sub DAS Titik Kontrol 1 ....................... 59

4.10.6 Kebutuhan Air RKI pada Sub DAS Titik Kontrol 2 ....................... 61

4.11 Kebutuhan Air Peternakan ..................................................................... 62

4.12 Kebutuhan Air Perikanan ....................................................................... 64

4.13 Kebutuhan Air Irigasi ............................................................................. 64

4.13.1 Curah Hujan Efektif ........................................................................ 64

4.13.2 Kebutuhan Air untuk Penyiapan lahan (IRpl) .................................. 66

4.13.3 Perhitungan kebutuhan Irigasi......................................................... 67

4.14 Kebutuhan Air Pemeliharaan Sungai ..................................................... 71

4.15 Neraca Sumber Daya Air ....................................................................... 71

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 78

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 80


xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Novelty Penelitian ................................................................................. 7

Tabel 2. 2 Daftar Nomor Urut Hari dalam Setahun, RSNI-T-01 (2004) ............. 15

Tabel 2. 3 Parameter GR2M, Perrin dkk (2007) .................................................. 18

Tabel 2. 4 Kebutuhan Air Bersih Rumah Tangga per Orang per Hari ................. 22

Tabel 2. 5 Kebutuhan Air untuk Ternak, SNI 67281 (2015)................................ 23

Tabel 2. 6 Simbol Warna neraca Air (IPA), SNI 6728.1 (2015) .......................... 27

Tabel 2. 7 Simbol Warna Indeks Pemakaian Air (IPA) , SNI 6728.1 (2015) ...... 28

Tabel 4. 1 Hasil Pengisian Data Hujan yang Hilang.............................................35

Tabel 4. 2 Penjelasan Titik Kontrol Sub DAS Keduang ...................................... 37

Tabel 4. 3 Debit Lapangan Tahun 2008 ............................................................... 38

Tabel 4. 4 Perhitungan koefisien thiessen DAS Keduang .................................... 40

Tabel 4. 5 Prediksi Hujan Wilayah Tahun 2018 .................................................. 47

Tabel 4. 6 Rekapitulasi Analisis Evapotranspirasi Bulanan ................................. 51

Tabel 4. 7 Batas Nilai parameter GR2M .............................................................. 52

Tabel 4. 8 Debit Andalan Tahun 2017 ................................................................ 56

Tabel 4. 9 Debit Andalan Tahun 2018 ................................................................. 56

Tabel 4. 10 Persentase Pertumbuhan Penduduk Desa Padarangin ..................... 57

Tabel 4. 11 Kebutuhan Air Industri tahun 2017 dan 2018 ................................... 59

Tabel 4. 12 Kebutuhan Air RKI pada SubDAS Titik kontrol 1 ........................... 61

Tabel 4. 13 Kebutuhan Air RKI pada SubDAS Titik kontrol 2 ........................... 62

Tabel 4. 14 Kebutuhan Air Peternakan tahun 2017 dan 2018 .............................. 63

Tabel 4. 15 Nilai curah hujan dengan probabilitas 80% (R80) ............................. 64

Tabel 4. 16 Hujan efektif (ER) padi dan palawija untuk Analisis Tahun 2017 dan

2018 .................................................................................................... 66

Tabel 4. 17 Nilai IR untuk Perhitungan Tahun 2017 dan 2018............................ 67

Tabel 4. 18 Persentase Luas sawah untuk Padi dan Palawija............................... 70

Tabel 4. 19 Kebutuhan Air untuk Pemeliharaan Sungai (m3/bulan) .................... 71

Tabel 4. 20 Neraca Air Tahunan DAS Keduang (m3/Tahun) .............................. 76


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. 1 Lokasi Umum DAS Keduang ........................................................... 2

Gambar 2. 1 Poligon Thiessen ............................................................................. 12

Gambar 2. 2 Model GR2M, Mouclh (2006) ........................................................ 19

Gambar 3. 1 Peta DAS Keduang, Wonogiri, ...................................................... 30

Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 33

Gambar 4. 1 Jarak Antar Stasiun Hujan .............................................................. 35

Gambar 4. 2 Grafik Hasil Analisis Kurva Massa ganda ..................................... 37

Gambar 4. 3 Titik Kontrol Rencana .................................................................... 38

Gambar 4. 4 Poligon Thiessen DAS Keduang penelitian ................................... 39

Gambar 4. 5 Grafik Hasil Plot data Hujan Wilayah DAS Keduang.................... 41

Gambar 4. 6 Grafik Box-Cox Plot Pada Data Modifikasi ................................... 42

Gambar 4. 7 Grafik Box-Cox plot Setelah dilakukan Transformasi .................. 42

Gambar 4. 8 Diagram ACF dari data transformasi .............................................. 43

Gambar 4. 9 Diagram ACF Setelah dilakukan Differencing 1 kali..................... 44

Gambar 4. 10 Diagram ACF Setelah dilakukan Differencing Musiman (lag 12) 44

Gambar 4. 11 Diagram PACF setelah dilakukan Differencing 12 kali ............... 45

Gambar 4. 12 Analisis Prediksi Hujan dengan SARIMA di Minitab 18 ............ 46

Gambar 4. 13 ARIMA; Forecasts ........................................................................ 46

Gambar 4. 14 Grafik Debit GR2M dan Debit Lapangan Tahun 2008 ................ 54

Gambar 4. 15 Desa-desa yang terbagi ke dalam 2 SubDAS ............................... 60

Gambar 4. 16 Grafik Kebutuhan dan Ketersediaan Air SubDAS TK 1 Tahun

2017 ............................................................................................. 72

Gambar 4. 17 Grafik Neraca Sumber Daya Air SubDAS TK 1 Tahun 2017 ..... 73


2017 ............................................................................................. 73

Gambar 4. 19 Grafik Neraca Sumber Daya Air SubDAS TK 2 Tahun 2017 .... 74


2018 ............................................................................................. 74


Gambar 4. 22 Kebutuhan dan ketersediaan Air SubDAS TK 2 Tahun 2018 ...... 75


xiv


Gambar 4. 24 Skema Neraca Sumber Daya Air bulan Januari 2017 .................. 76

Gambar 4. 25 Peta Neraca Sumber Daya Air Tahun 2017 .................................. 77


xv

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

A1, A2,...,An Luas Airea Poligon 1, ,...n Km2

Px Hujan yang hilang di stasiun x mm/bulam

Pi Data hujan di stasiun sekitarnya pada

periode yang sama mm/bulan

Li Jarak Antar stasiun Hujan km

N Jumlah Stasiun Hujan

Kemiringan Kurva tekanan uap air

terhadap suhu kPa/0C

E Evapotranspirasi (perhitungan GR2M) Mm/bulan

ea Tekanan uap air aktual kPa

es Tekanan uap air jenuh kPa

ET Evapotranspirasi (perhitungan Tank

Model) mm/bulan

ET0 Evapotranspirasi tanaman acuan mm/hari

H Tinggi air mm/bulan

Ha, Hb, Hc,

dan Hd

Tinggi air pada masing-masing tangki

( tangki A, B, C, dan D) mm/bulan

I Data ke...

Li Jarak stasiun X dengan stasiun di

sekitarnya Km

N Jumlah data

P Curah hujan bulanan mm/bulan

Pi Data hujan di stasiun sekitarnya pada

periode yang sama mm

Px Hujan yang hilang di stasiun X mm

P1, P2, ....., Pn Curah yang tercatat di pos penakar

hujan 1, 2, ..,n mm

P1 Aliran permukaan(perhitungan GR2M) mm

P2 Kedalaman hujan akibat pengurangan

S2-S (perhitungan GR2M) mm/bulan

P3 Kedalaman hujan total (P1+P2)

(perhitungan GR2M) mm/bulan

Rn Radiasi matahari netto di atas

permukaan tanaman MJ/m2/hari

S0 Kelengasan awal tanah mm/bulan

S1 Kelengasan tanah akibat presipitasi mm/bulan

S2 Kelengasan tanah akibat presipitasi

dan evapotranspirasi mm/bulan

S3 Kelengasan tanah akibat infiltrasi

kelapisan tanah mm/bulan

T Suhu udara rata-rata 0C

T Waktu bulan


xvi


U2 Kecepatan angin pada ketinggian 2 m

dari atas permukaan tanah m/s

X1 Kelengasan maksimum tanah mm/bulan

X2 Koefisien penyerapan air tanah

IG Kebutuhan air irigasi m3/bulan

Etc Kebutuhan air konsumtif mm/hari

IR Kebutuhan air untuk penyiapan lahan mm/hari

RW kebutuhan air untuk mengganti

lapisan air mm/hari

P Perlokasi mm/hari

ER Hujan Efektif mm/hari

IE Efisiensi irigasi

A Luas areal irigasi m2

Etc Kebutuhan air konsumtif mm/hari

Eto Evapotranspirasi mm/hari

Kc koefisien tanaman

M

Kebutuhan air untuk mengganti

kehilangan air akibat evaporasi dan

perlokasi di sawah yang telah

dijenuhkan

mm/hari

T Jangka waktu penyiapan air (hari)

S Kebutuhan air untuk penjenuhan

ditambah dengan lapisan air mm

ER(t) Hujan efektif dasar tiap satuan waktu mm

Hujan(t) Tebal hujan mm

IC(t) Kapasitas intersepsi tiap satuan waktu mm

P (X x)

Probabilitas terjadinya variabel X

(debit) yang sama dengan atau lebih

besar x

m3/s

M Peringkat data

nd Jumlah data

X Seri data debit

X

Debit andalan jika probabilitas sesuai

dengan peruntukannya,

misalnya P (X Q80%) = 0,8

Qe Kebutuhan air untuk ternak l/hari

q(1) Kebutuhan untuk sapi, kerbau dan

kuda l/ekor/hari

q(2) kebutuhan air untuk kambing dan

domba l/ekor/hari

q(3) Kebutuhan air untuk unggas l/ekor/hari

P(1) Jumlah sapi, kerbau dan kuda ekor

P(2) Jumlah kambing dan domba ekor

P(3) jumlah unggas ekor

Qfp Kebutuhan air untuk perikanan m3/hari

Q(fp) Kebutuhan air untuk pembilasan l/hari/ha


xvii


A(fp) luas kolam ikan ha

Pn Jumlah data setelah n tahun ke depan orang

P0 Jumlah data pada tahun Awal

R Angka pertumbuhan data

N jangka waktu dalam setahun.


xviii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA....................................................................

LAMPIRAN B ANALISIS DATA ................................................

LAMPIRAN C SKEMA NERACA SUMBER DAYA AIR..........

LAMPIRAN D PETA.....................................................................

LAMPIRAN E SURAT KELENGKAPAN SKRIPSI....................

A-1 – A.54

B-1 – B-75

C-1 – C-8

D-1 – D-2

E-1

analisis neraca sumber daya air das keduang fileneraca sumber daya air dibuat dengan aplikasi arcgis...

Documents