BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kabupaten Malang yang terletak di Propinsi Jawa Timur merupakan daerah

dengan luas wilayah mencapai 351.456,99 yang sebagian besar terdiri atas wilayah

pemukiman / kawasan terbangun, pertanian, dan industri. Kepadatan penduduk

mencapai 689 jiwa/km2. Sebagian penduduk Kabupaten Malang bermata

pencaharian di bidang industri dan pertanian (BPN Kab. Malang, 2008).

Dengan semakin berkembangan penduduk serta kebutuhannya yang pesat di

Kabupaten Malang khususnya di Daerah Wagir Desa Sukodadi memerlukan dukungan

sarana dan prasarana yang memadai, termasuk ketersediaan air. Sungai Akir

merupakan salah satu sungai di DAS Metro yang mengalir di Desa Sukodadi

Kecamatan Wagir. Ini merupakan suatu potensi Sumber Daya Air untuk memenuhi

berbagai kebutuhan air khususnya untuk irigasi pertanian.

Sungai merupakan salah satu sumber alam yang dapat mensuplai air yang

dibutuhkan oleh kepentingan manusia. Kepentingan tersebut mencakup kebutuhan

untuk hidup manusia itu sendiri, di antaranya adalah pemanfaatan air baku dari sungai

dan untuk keperluan irigasi di bidang pertanian. Potensi ketersediaan dan pemanfaatan

air pada Sungai Akir (Neraca Air) sangat penting untuk diketahui dimana sejauh ini

data morfometri tentang potensi ketersediaan air tersebut masih belum lengkap.

Berdasarkan hasil studi terdahulu, muncul salah satu isu pokok mengenai

konflik pemakaian air di Desa Sukodadi Kecamatan Wagir Kabupaten Malang antara

pihak Dinas Pengairan selaku pengelola Jaringan Irigasi di sepanjang jaringan irigasi

Sungai Akir dengan masyarakat pengguna air sungai lainnya dimana pihak pengelola

menghimbau bahwa air sungai yang berada di sepanjang DI Akir digunakan

sepenuhnya untuk keperluan irigasi pertanian, namun sebagian penduduk

menggunakannya sebagai perikanan dan peternakan (Dinas Pengairan Kab. Malang).

Pihak Dinas Pengairan Kabupaten Malang selaku pengelola DI Sungai Akir

masih mengalami kesulitan dalam memprediksi ketersediaan air untuk wilayah yang

akan di airi. Dikarenakan belum tersedianya data tentang kuantitas dan kualitas

Sumber Daya Air di Desa Sukodadi yang memadai sehingga diperlukan adanya

semacam studi atau penelitian mengenai ketersediaan termasuk penggunaan dan

1

1

kondisi lingkungan Sungai Akir yang termasuk dalam permasalahan utama Sumber

Daya Air Sungai Akir itu sendiri. Analisa ini sangat diperlukan sebagai data acuan

untuk pola pengelolaan dari Sumber Daya Air yang optimal dan efisien yang dapat

menghasilkan keuntungan secara umum dan khususnya bagi masyarakat sekitar sungai

tersebut. Tingkat ketersediaan air haruslah lebih besar daripada tingkat

pemanfaatannya karena jika lebih kecil tingkat ketersediaan tersebut maka berpotensi

menimbulkan konflik, seperti kasus yang telah di jelaskan di atas.

Walaupun ketersediaan air permukaan dari waktu ke waktu relatif tetap sesuai

dengan siklus hidrologi, namun keadaan dan sifat kualitasnya dapat membatasi

pemakaian dan pemanfaatan. Di samping itu, kebutuhan air di Desa Sukodadi pada

saat ini dan pada masa yang mendatang akan terus meningkat sementara ketersediaan

air permukaan dan air tanah relatif tetap bahkan mungkin dapat berkurang.

Untuk menanggulangi masalah ini, maka perlu ditempuh suatu upaya secara

koordinatif untuk melakukan inventarisasi seluruh potensi ketersediaan air yang

selanjutnya disusun dalam bentuk sistem informasi sehingga estimasi kecukupan

potensi air bersih suatu wilayah pengembangan dapat dilakukan secara lebih akurat

dan representatif. Selain itu sistem informasi ini juga merupakan alat pengontrol atau

pengendali dalam pengelolaan air dalam jangka panjang.

Pada umumnya, perkiraan ketersediaan air dilakukan berdasarkan pencatatan

data debit aliran di sungai yang berkesinambungan dan panjang. Akan tetapi, di

Indonesia pada umumnya data yang berkesinambungan dan panjang adalah data hujan,

sedangkan data debit aliran sungai tidaklah panjang.

Belum tersedianya data debit di suatu wilayah sungai merupakan salah satu

kendala yang sering di jumpai. Untuk maksud pengembangan sumber daya air di suatu

wilayah, maka ketersediaan data yang lengkap sangat diperlukan, tetapi dengan adanya

keterbatasan data yang ada, maka diperlukan model – model hidrologi untuk mengalih

ragamkan data hujan menjadi data debit aliran.

Salah satu model hujan aliran yang relatif lebih sederhana dan telah

dikembangkan di Indonesia adalah model F.J. Mock. Model tersebut banyak

diterapkan untuk memprediksi data aliran, terutama untuk interval waktu yang cukup

panjang (Nurrochman dkk., 1998). Penggunaan dan penerapan model ini akan di kaji

pada daerah tangkapan air Bendung Akir Desa Sukodadi Kecamatan Wagir Kabupaten

Malang.

2

2

1.2. Batasan Studi

Pembahasan Laporan Praktik Kerja ini dititik beratkan pada pola simulasi debit

dengan model F.J. Mock pada daerah tangkapan air Bendung Akir Kecamatan Wagir

Kabupaten Malang.

Untuk mempersempit ruang lingkup bahasan, maka permasalahan dibatasi

sebagai berikut :

1. Data yang dipakai untuk analisa adalah data yang diperoleh dari curah hujan

daerah selama satu tahun (tahun 2007).

2. Ketersediaan debit sungai yang dimaksud dalam pembahasan laporan ini

adalah debit yang mengacu pada siklus hidrologi.

3. Debit sungai yang diperoleh dari analisa adalah debit aliran sungai selama

kurun waktu satu tahun (tahun 2007).

4. Tidak membahas tentang pemanfaatan kebutuhan air di lokasi studi.

1.3. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam laporan ini adalah :

1. Berapakah besarnya parameter – parameter metode F.J. Mock untuk daerah

tangkapan air Bendung Akir ?

2. Berapakah tingkat validitas penerapan model F.J. Mock di daerah tangkapan

air Bendung Akir ?

3. Berapakah besarnya debit aliran sungai dan komponen neraca air lahan

lainnya di Daerah tangkapan air Bendung Akir berdasarkan pendugaan

dengan model F.J. Mock ?

1.4. Tujuan dan Manfaat

Adapun tujuan dari penulisan laporan ini, antara lain :

1. Mengkaji penerapan Model F.J. Mock dalam menduga ketersediaan air pada

daerah tangkapan air Bendung Akir Kecamatan Wagir Kabupaten Malang.

2. Mengetahui parameter – parameter yang berpengaruh dalam model F.J. Mock

untuk menghitung debit sungai.

3. Mengetahui besarnya debit aliran sungai yang mengalir di DAS Akir

Kecamatan Wagir Kabupaten Malang.

3

3

Sedangkan manfaat dari penulisan laporan ini, antara lain :

1. Memberikan wacana dan pengetahuan tentang penerapan model F.J.

Mock yang digunakan sebagai sarana memproses data hujan menjadi data

debit.

2. Dapat mengetahui aplikasi dari model F.J. Mock di lapangan.

4

4

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1. Siklus Hidrologi dan Neraca Air

Pada bumi kita 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 ini mengulangi terus-menerus sirkulasi penguapan, presipitasi dan pengaliran

keluar (outflow) yang dikenal dengan siklus hidrologi. Siklus hidrologi adalah gerakan

air laut ke udara, yang kemudian jatuh kepermukaan tanah sebagai hujan atau bentuk

presipitasi yang lain dan akhirnya mengalir ke laut kembali (http//:www.php2.com).

Gambar 2.1. Skema Siklus Hidrologi (Sumber : http//:www.php2.com)

Di alam, air mengalami siklus yang disebut siklus air. Hujan (P) turun ke bumi.

Sebagian air itu langsung menguap (E), sebagian mengalir diatas permukaan (Q)

sebagai danau, sungai dan laut. Air sungai, danau dan laut mengalami penguapan (E).

Sebagian lagi meresap kedalam tanah dan menjadi air simpanan (S). Air itu ada yang

meresap oleh tumbuhan dan menguap (Et), ada pula yang keluar sebagai mata air dan

mengalir sebagai air.

Siklus hidrologi seperti yang di uraikan tersebut merupakan siklus yang

menerus dan tidak akan pernah terputus, meskipun tidak selalu mengikuti siklus yang

lengkap. Masing – masing unsur aliran dipengaruhi dan mempengaruhi unsur lainnya,

5

5

dan tergantung dari faktor – faktor tertentu yang bersifat khas. Jenis faktor dan

perannya dalam masing – masing unsur aliran akan di bahas secara mendalam di

bagian masing – masing (Sri Harto Br, 2000).

Konsep neraca air pada dasarnya menunjukkan keseimbangan antara jumlah air

yang masuk ke, yang tersedia di, dan yang keluar dari sistem (sub sistem) tertentu.

Secara umum, persamaan neraca air di rumuskan sebagai berikut (Sri Harto Br, 2000).

I = O S (2-1)

di mana :

I = masukan (inflow)

O = keluaran (outflow)

S = perubahan tampungan

Yang dimaksud dengan masukan adalah semua air yang masuk ke dalam

sistem, sedangkan keluaran adalah semua air yang keluar dari sistem. Perubahan

tampungan adalah perbedaan antara jumlah semua kandungan air (dalam berbagai sub

sistem) dalam satu unit waktu yang di tinjau, yaitu antara waktu terjadinya masukan

dan waktu terjadinya keluaran. Persamaan ini tidak dapat di pisahkan dari konsep dasar

yang lainnya (siklus hidrologi) karena pada hakikatnya, masukan ke dalam sub sistem

yang ada, adalah keluaran dari sub sistem yang lain dalam siklus tersebut (Sri Harto

Br, 2000).

Neraca air merupakan hubungan antara masukan air total dan keluaran air total

yang terjadi pada suatu DAS yang di dalamnya terkandung komponen – komponen

seperti debit aliran sungai, curah hujan, evapotranspirasi, perkolasi, kelembaban tanah.

Semakin besar evapotranspirasi, semakin kecil debit aliran sungai. Evapotranspirasi di

pengaruhi oleh beberapa faktor antara lain iklim dan jenis vegetasi. Iklim tidak dapat

di modifikasi oleh manusia, sehingga faktor jenis vegetasi inilah yang menjadi

perhatian dalam pengelolaan sumber daya air (Asdak, 2002).

Persamaan neraca air dengan mengansumsikan bahwa aliran air bawah

permukaan yang masuk sama dengan yang keluar, dan panjang akar tanaman berada

jauh di atas permukaan air tanah, dapat di tulis sebagai berikut (Asdak, 2002).

6

6

Q = P – ET - L (2-2)

di mana :

Q = debit aliran (m3/dt)

P = curah hujan (mm/tahun)

= evapotranspirasi (mm/bulan)

L = perkolasi (mm/t)

S = kelembaban tanah (mm) mewakili satuan volume per satuan wilayah

t = periode waktu yang di perlukan untuk perhitungan (jam, hari, bulan)

Nilai positp menunjukkan penambahan kelembaban tanah, sementara

menunjukkan penurunan kelembaban tanah di tempat yang bersangkutan.

Perhitungan neraca air untuk suatu daerah tertentu yang terbatas, dapat di

lakukan dengan menggunakan persamaan (Sosrodarsono dan Takeda, 1987) :

P = (D2 – D1) + E + (G2 – G1) + H.Pa + M (2-3)

di mana :

D1 = debit aliran (m3/dt)

D2 = curah hujan (mm/tahun)

= evapotranspirasi (mm/bulan)

G1 = perkolasi (mm/t)

G2 = kelembaban tanah (mm) mewakili satuan volume per satuan wilayah

= periode waktu yang di perlukan untuk perhitungan (jam, hari,

bulan)

Pa = laju menahan udara rata – rata di bagian lapisan variasi air tanah

M = penambahan kadar kelembaban tanah

Brooks, et al. (1992) menuliskan persamaan neraca air yang dapat di gunakan

untuk memperkirakan besarnya evapotranspirasi. Dalam hal ini dinyatakan bahwa

evapotranspirasi mempengaruhi hasil air, sebagian besar menentukan proporsi input

curah hujan pada suatu DAS yang menjadi aliran sungai . Evapotranspirasi di

pengaruhi oleh hutan, jarak, dan usaha – usaha pertanian yang mengubah vegetasi.

Persamaan neraca air yang di gunakan adalah :

ET = P – Q - S - t (2-4)

7

7

di mana :

ET = evapotranspirasi (mm)

P = curah hujan pada periode waktu tertentu (mm)

Q = aliran sungai (mm)

S = perubahan tampungan DAS (mm)

= S1 – S2

di mana :

S1 = tampungan awal pada suatu periode waktu tertentu (mm)

S2 = tampungan akhir pada suatu periode waktu tertentu (mm)

t = perubahan ketebalan rembesan (mm)

= lo – l1

di mana :

lo = rembesan yang keluar DAS (mm)

l1 = rembesan yang kedalam DAS (mm)

Neraca air di sebuah DAS yang berhutan dapat di gambarkan dengan

persamaan sebagai berikut (www.library.usu.ac.id)

Pg = (T + Ic + Et + Es + w) + Q + S L + U (2-5)

di mana :

Pg = curah hujan kasar

Ic = Intersepsi tajuk

Et = evapotranspirasi total

S = perubahan kadar air tanah

Es + w = evaporasi dari permukaan tanah dan air

L = kebocoran ke dalam dan ke luar DAS

T = transpirasi

U = aliran sungai bawah tanah

Q = aliran sungai

Pada beberapa DAS, komponen evapotranspirasi pada neraca air bisa di atas

90% dari curah hujan. Perubahan vegetasi yang menurunkan evapotranspirasi tahunan

akan mengakibatkan peningkatan aliran sungai atau pengisian air tanah.

Dari sejumlah pendapat yang dikemukakan di atas, dapat di simpulkan bahwa

prinsip analisis neraca air adalah menghitung masukan dan keluaran pada suatu sistem

(DAS) yang di kaji. Dalam studi kali ini, di lakukan kajian terhadap penggunaan

8

8

Model F.J. Mock sebagai suatu konsep yang dapat memberikan keluaran dari sistem

DAS berikut hubungan antar komponen dan perubahannya.

2.2. Teknik Evaluasi DAS

Secara umum Daerah Aliran Sungai (DAS) di definisikan sebagai suatu

wilayah yang dibatasi oleh alam, seperti punggung bukit-bukit atau gunung, maupun

batas buatan, seperti jalan atau tanggul, dimana air hujan yang turun di wilayah

tersebut memberikan kontribusi aliran ke satu titik kontrol (outlet) (Suripin, 2001)

Daerah aliran sungai dapat dianggap sebagai suatu ekosistem, dimana di

dalamnya terjadi interaksi antara faktor-faktor biotik, non biotik dan manusia. Sebagai

suatu ekosistem maka setiap ada masukan (input) ke dalamnya, proses yang terjadi dan

berlangsung di dalamnya dapat dievaluasi berdasarkan keluaran (output) dari

ekosistem tersebut. Komponen masukan dalam ekosistem DAS adalah curah hujan,

sedangkan komponen keluaran terdiri dari debit air dan muatan sedimen, sehingga

DAS menjadi dasar dari semua perencanaan hidrologi (Suripin, 2001).

Aktivitas suatu komponen ekosistem selalu memberi pengaruh pada komponen

ekosistem yang lain. Manusia adalah salah satu komponen yang penting. Sebagai

komponen yang dinamis, manusia dalam menjalankan aktivitasnya seringkali

mengakibatkan dampak pada salah satu komponen lingkungan, dan dengan demikian

akan mempengaruhi ekosistem secara keseluruhan. Maka apabila terjadi perubahan

pada salah satu komponen lingkungan, ia akan mempengaruhi komponen-komponen

yang lain. Pengaruh atau interaksi manusia pada suatu DAS yang tercakup dalam

pengelolaan tanaman dan praktek konservasi tanah, akan sangat mempengaruhi proses

terjadinya erosi atau sebaliknya (Suripin, 2001).

9

9

Gambar 2.2. Komponen-komponen sistem DAS hulu (Sumber : Suripin, 2001)

Sebagai suatu sistem, dengan adanya masukan ke dalam sistem (DAS) dapat di

evaluasi proses yang telah dan sedang berlangsung dengan melihat keluaran dari

sistem. Secara hidrologis, suatu pengelolaan DAS dapat dikatakan telah memberikan

suatu dampak yang positif (kondisi DAS membaik) apabila parameter – parameter

hidrologi yang di amati pada outlet dari suatu DAS menunjukkan kecenderungan

sebagai berikut (Siswoyo, Lelono dan Parnomo, 2004) :

1. Perbandingan antara debit maksimum bulanan (Qn) dengan debit

minimum nulanan (Qmin) dalam satu tahun menunjukkan kecenderungan

menurun

2. Unsur utama hidrograf aliran sungai menunjukkan time to peak dan

time base semakin lama, dan peak discharge semakin menurun

3. Volume base flow dan koefisien resesi semakin meningkat

4. Koefisien run off sesaat tahunan menurun

5. Muatan sedimen (sedimen load) yang merupakan jumlah seluruh

muatan yang terdiri dari muatan dasar (bed load), muatan suspensi (suspended

load), dan padatan terlarut (dissolved solid) menunjukkan kecenderungan

menurun

6. Kandungan unsur kimia dan hara di dalam perairan sungai merupakan

hasil proses hiogeokimia di dalam DAS menunjukkan kecenderungan menurun.

Evaluasi kondisi DAS dengan menggunakan teknik di atas mempunyai

keunggulan dapat menjelaskan secara kuantitatif, karena dihasilkan dari suatu

pengukuran langsung. Pemantauan dengan cara ini dapat di lakukan bila suatu DAS /

10

10

sub DAS telah terinstrumentasi dengan baik (well instrumented catchment). Apabila

DAS / sub DAS tidak terinstrumentasi dengan baik, maka dapat digunakan pendekatan

pemodelan hidrologi. Karena dengan model tersebut dapat dilakukan evaluasi dan

simulasi terhadap dampak hidrologi dan berbagai skenario perubahan – perubahan

lingkungan yang mungkin terjadi dengan cepat, baik alami maupun dengan bantuan

manusia.

2.2 Analisis Curah Hujan

2.2.1 Analisis Curah Hujan Titik (Point Rainfall)

Hujan titik (point rainfall) adalah analisa curah hujan terpusat yang datanya

diperoleh dengan alat pengukur hujan (rain gauge). Data tersebut masih merupakan

data kasar / data mentah yang tidak dapat langsung dipakai dan harus diolah sesuai

dengan kebutuhan, selain itu data yang satu dengan yang lain tidak saling

bergantungan sehingga proses pengolahannya menggunakan metode statistik.

Data curah hujan bisa didapatkan dengan melakukan pengukuran antara lain :

a) Besarnya curah hujan per jam

b) Jumlah hujan per hari dan lamanya

c) Jumlah hari hujan per bulan

d) Jumlah curah hujan per tahun

e) Besarnya hujan harian maksimum dalam satu tahun selama periode

pengamatan tertentu.

2.2.2 Analisis Curah Hujan Daerah

Untuk mendapatkan gambaran mengenai penyebaran hujan di seluruh daerah,

di beberapa tempat tersebar pada DAS dipasang alat penakar hujan. Pada daerah aliran

kecil kemungkinan hujan terjadi merata di seluruh daerah, tetapi tidak demikian pada

daerah aliran yang besar, hujan di berbagai tempat pada DAS yang besar tidak sama,

sedangkan pos-pos penakar hujan hanya mencatat hujan di suatu titik tertentu. Dengan

demikian akan sulit untuk menentukan berapa hujan yang turun di seluruh areal serta

sulit pula untuk menentukan hubungan antara besarnya debit banjir dan curah hujan

yang mengakibatkan banjir tersebut.

11

11

Ada tiga macam cara yang digunakan untuk menentukan tinggi curah hujan

rata-rata diatas areal tertentu dari angka-angka curah hujan di beberapa titik pos

penakar atau pencatat, yaitu (Suripin, 2001):

a. Metode rata-rata aljabar

Gambar 2.3 Hujan Rata-rata untuk Metode Rata-rata Aljabar (Sumber : Suripin, 2001)

Metode ini merupakan metode yang paling sederhana dalam perhitungan

hujan kawasan. Metode ini didasarkan pada asumsi bahwa semua penakar hujan

mempunyai pengaruh yang setara. Cara ini cocok untuk kawasan dengan topografi rata

atau datar, alat penakar tersebar merata/hampir merata dan harga individual curah

hujan tidak terlalu jauh dari harga rata-ratanya. Hujan kawasan diperoleh dari

persamaan :

(2-6)

Dimana P adalah curah hujan rata-rata daerah (mm), n adalah banyaknya pos

penakar hujan dan P1, P2, …, Pn adalah curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan.

b. Metode Thiessen

Gambar 2.4 Hujan Rata-rata untuk Metode Poligon Thiessen

12

12

(Sumber : Suripin, 2001)

Metode ini juga dikenal sebagai metode rata-rata timbang (weighted mean).

Cara ini memberikan proporsi luasan daerah pengaruh pos penakar hujan untuk

mengakomodasi ketidakseragaman jarak. Daerah pengaruh dibentuk dengan

menggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua

pos penakar terdekat. Diasumsikan bahwa variasi hujan antara pos yang satu dengan

lainnya adalah linier dan bahwa sembarang pos dianggap dapat mewakili kawasan

terdekat.

P = (2-7)

Dimana P adalah curah hujan rata-rata daerah (mm). P1,P2, …, Pn adalah

curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan 1, 2, …n. A1,A2, …, An adalah luas

areal poligon 1, 2, …n. Dimana n adalah banyaknya pos penakar hujan.

c. Metode garis Isohiet

Gambar 2.5 Hujan Rata-rata untuk Metode Isohiet(Sumber : Suripin, 2001)

Metode ini merupakan metode yang paling akurat untuk menentukan hujan

rata-rata, namun diperlukan keahlian dan pengalaman. Cara ini memperhitungkan

secara aktual pengaruh tiap-tiap pos penakar hujan, dengan kata lain mengkoreksi

asumsi metode Thiessen yang menganggap bahwa tiap-tiap pos penakar mencatat

kedalaman yang sama untuk daerah sekitarnya dapat dikoreksi.

Untuk menghitung hujan rata-rata DAS dengan persamaan berikut :

13

13

P = (2-

8)

Cara Memilih Metode

Selain berdasarkan stasiun pengamatan, curah hujan daerah dapat dihitung

dengan parameter luas daerah tinjauan sebagai berikut :

a. Untuk daerah tinjauan dengan luas 250 ha dengan variasi topografi kecil

dapat diwakili oleh sebuah stasiun pengamatan.

b. Untuk daerah tinjauan dengan luas 250-50.000 ha yang memiliki 2 atau 3

stasiun pengamatan dapat menggunakan metode rata-rata aljabar.

c. Untuk daerah tinjauan dengan luas 120.000-500.000 ha yang memiliki

beberapa stasiun pengamatan tersebar cukup merata dapat menggunakan

metode rata-rata aljabar, tetapi jika stasiun pengamatan tersebar tidak merata

dapat menggunakan metode Thiessen.

d. Untuk daerah tinjauan dengan luas lebih dari 500.000 ha menggunakan

metode Isohiet atau metode potongan antara.

Sedangkan dari Suripin (2004: 31), lepas dari kelebihan dan kelemahan

ketiga metode yang tesebut diatas, pemilihan metode yang cocok dipakai pada suatu

DAS dapat ditentukan dengan pertimbangan tiga faktor berikut :

1. Jaring-jaring pos penakar hujan dalam DAS

Jumlah pos penakar hujan cukupMetode isohyet, Thiessen atau rata-

rata aljabar dapat dipakai

Jumlah pos penakar hujan terbatas Metode rata-rata aljabar atau Thiessen

Pos penakar hujan tunggal Metode hujan titik

2. Luas DAS

DAS besar (> 5000 km2) Metode isohyet

DAS sedang (500 s/d 5000 km2) Metode Thiessen

DAS kecil (< 500 km2) Metode rata-rata aljabar

3. Topografi DAS

14

14

Pegunungan Metode rata-rata aljabar

Dataran Metode Thiessen

Berbukit dan tidak beraturan Metode Isohyet

Pada studi kali ini cukup digunakan Metode hujan titik karena hanya satu

stasiun hujan saja yang berpengaruh pada daerah tangkapan air Bendung Akir yaitu

Stasiun Hujan Wagir.

2.3 Evapotranspirasi

Peristiwa berubahnya air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah dan

air disebut evaporasi (penguapan). Peristiwa penguapan dari tanaman disebut

transpirasi. Jika kedua proses tersebut terjadi dalam waktu yang bersamaan disebut

evapotranspirasi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi adalah suhu, air,

kelembaban udara, kecepatan angin, tekanan udara, sinar matahari, dan lain-lainnya.

Pada waktu pengukuran perlu diperhatikan keadaan tersebut karena saling

berhubungan antara satu dengan yang lain dan mengingat faktor tersebut sangat

dipengaruhi oleh lingkungan.

Karena kondisi yang berubah dari waktu ke waktu, maka harus diakui bahwa

perkiraan evapotranspirasi yang menggunakan harga yang hanya diukur pada sebagian

daerah adalah sulit dan sangat menyimpang. Jika evaporasi pada suatu daerah

meningkat, maka transpirasi akan menurun, begitu juga jika sebaliknya jika evaporasi

menurun maka transpirasi meningkat. Oleh karena itu komponen E dan T tidak bisa

diukur secara terpisah, sehingga kombinasi ET destimasi dengan keseimbangan air

tanah atau metode keseimbangan energi di atas tanah.

2.3.1 Evapotranspirasi Potensial (ETp)

Evapotranspirasi yang mungkin terjadi pada kondisi air tersedia berlebih

disebut evapotransprasii potensial. Meskipun demikian kondisi air yang berlebih

sering tidak terjadi.

Dalam studi kali ini, perhitungan besarnya evapotranspirasi potensial dipakai

rumus empiris menggunakan metode Pennman Modifikasi, Blaney Criddle, dan,

Radiasi.

15

15

2.3.1.1 Evapotranspirasi Cara Penmann

Air dalam tanah juga dapat naik ke udara melalui tumbuh-tumbuhan.

Peristiwa ini disebut evapotranspirasi. Banyaknya berbeda-beda, tergantung dari kadar

kelembaban tanah dan jenis tumbuh-tumbuhan. Umumnya banyak transpirasi yang

diperlukan untuk menghasilkan satu gram bahan kering disebut laju transpirasi dan

dinyatakan dalam gram. Di daerah yang lembab, banyaknya kira-kira 200-600 gram.

Dan untuk daerah kering kira-kira dua kali sebanyak itu.

Transpirasi dan evaporasi dari permukaaan tanah bersama-sama disebut

evapotranspirasi atau kebutuhan air (consumtive use). Jika air yang tersedia pada tanah

cukup banyak, maka evapotranspirasi itu disebut evapotranspirasi potensial.

Mengingat faktor-faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi itu lebih banyak dan

lebih sulit daripada faktor-faktor yang mempengaruhi evaporasi maka banyaknya

evapotranspirasi tidak dapat diperkirakan dengan teliti. Akan tetapi evapotranspirasi

adalah faktor dasar untuk menentukan kebutuhan air dalam rencana irigasi dan

merupakan proses yang penting dalam siklus hidrologi. Oleh sebab itu, maka telah

banyak jenis cara penentuan yang telah diadakan antara lain dengan menggunakan

rumus Lysimetre, cara perkiraan dengan banyaknya evaporasi dan panci evaporasi, dan

lain-lain.

Dalam studi ini perhitungan besarnya evaporasi dipakai rumus empiris

Pennman sebagai berikut :

ETp = F1 . R (1 - r) – F2 (0,1 + 0,9 S) + F3 (K + 0,01 w) (2-9)

Di mana F1, F2, F3 merupakan konstanta yang di cari dengan persamaan :

F1 = (2-10)

F2 = (2-11)

F3 = (2-12)

Keterangan :

ETp = evapotranspirasi potensial (mm/hari)

A = slope tekanan uap air berdasarkan nilai temperatur (Hg/oF)

B = radiasi benda hitam berdasarkan nilai temperatur (Hg/oF)

ea = tekanan uap jenuh dengan tekanan uap yang sebenarnya (mm Hg)

16

16

ed = tekanan uap jenuh aktual (mm Hg)

= ea x h

h = kelembaban relatif (%)

S = rasio penyinaran matahari (%)

R = radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfir

atau angka angot (mm/hari)

r = koefisien refleksi

K = koefisien kekasaran evaporasi permukaan (1,0)

w = kecepatan angin (mil/hari)

Data terukur yang diperlukan adalah :

t = suhu bulanan rata-rata (oC)

h = kelembaban relatif bulanan rata-rata (%)

S = kecerahan matahari bulanan (%)

w = kecepatan angin bulanan rata-rata (m/dt)

Letak lintang daerah yang ditinjau

2.3.1.2 Evapotranspirasi Cara Blaney-Criddle

Rumus ini menghasilkan evapotranspirasi untuk sembarang tanaman sebagai

fungsi suhu jumlah jam siang hari dan koefisien tanaman empiris. Rumus ini berlaku

untuk daerah yang luas dengan iklim kering dan sedang. Dalam pemakaian rumus ini

perlu memasukkan suhu udara, kelembaban udara, kecepatan, dan waktu relatif sinar

matahari. Data tersebut merupakan data-data meteoriologi biasa. Radiasi matahari

dapat diukur dengan radiometer.

U = k x f (2-13)

Dimana :

U = evaporasi bulanan

T = suhu udara rata-rata bulanan

k = koefisien tanaman bulanan

Keuntungan dari penggunaan rumus ini adalah kesederhanaan

perhitungannya, meskipun belum diketahui apakah cara ini dapat dipergunakan untuk

semua tempat. Tetapi cara ini dapat digunakan untuk perkiraan evapotranspirasi jangka

waktu yang panjang.

Rumus tersebut dapat dimodifikasi lagi menjadi :

17

17

U = [ ] (2-

14)

K = Kt x Kc (2-15)

Kt = 0,0311 t + 0,240 (2-16)

Dimana:

U = banyaknya transpirasi bulanan.

t = suhu rata-rata bulanan.

Kc = koefisien tanaman bulanan.

P = prosentase jam siang bulanan dalam setahun.

2.3.1.3 Evapotranspirasi Cara RadiasiRumus radiasi menggunakan pendekatan perhitungan banyaknya radiasi

gelombang pendek yang diterima bumi dalam perhitungan ETo. Besar evapotranspirasi

potensial ETo dalam pendekatan ini di hitung dengan rumus (Suhardjono, 1994) :

(2-17)

(2-18)

(2-19)

di mana :

W = faktor pengaruh suhu dan elevasi ketinggian daerah

Rs = radiasi gelombang pendek yang diterima bumi (mm/hari)

n/N = kecerahan matahari (%)

Ra = radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfer, tergantung

letak lintang daerah.

2.3.2 Evapotranspirasi Aktual (ETa)

Evapotranspirasi tetap terjadi dalam kondisi air tidak berlebih meskipun tidak

sebesar evaporasi potensial. Evaporasi ini disebut evapotranspirasi aktual. Selain itu

juga dikenal evapotranspirasi terbatas yaitu evapotranspirasi aktual dengan

mempertimbangkan kondisi vegetasi dan permukaan tanah serta frekuensi curah hujan

(Mock, 1973). Hubungan dari tersebut dapat dilihat pada persamaan berikut :

18

18

E = ETp . (d/30) . m (2-20)

dimana,

E = Perbedaan antara evapotranspirasi potensial dengan evapotranspirasi terbatas

ETp = Evapotranspirasi potensial

d = Jumlah hari kering atau tanpa hujan dalam 1 bulan

m = Prosentase lahan yang tertutup vegetasi, ditaksir dari peta tata guna lahan dan

diambil,

m = 0 untuk lahan dengan hutan lebat.

m = 0 untuk lahan dengan hutan sekunder pada akhir musim hujan dan

bertambah 10 % setiap bulan kering berikutnya.

m = 10 – 40 % untuk lahan yang tererosi.

m = 30 – 50 % untuk lahan pertanian yang diolah (misal : sawah,

ladang).

Berdasarkan frekuensi curah hujan dan Indonesia dan sifat infiltrasi serta

penguapan dari tanah permukaan, didapatkan hubungan :

d = 3/2 . (18 - n) atau d = 27 – 3/2h (2-21)

n = Jumlah hari hujan dalam sebulan

Substitusi dari persamaan (2-4) ke (2-3) didapatkan

E/ETp= (m/20) . (18 – h) (2-22)

ETa = ETp - E (2-23)

ETa = Evapotranspirasi aktual

2.4. Pendugaan Ketersediaan Air Dengan Metode F.J. Mock

F.J. Mock pada tahun 1973 mengusulkan suatu model simulasi keseimbangan

air bulanan untuk daerah pengaliran di Indonesia. Model perhitungan ini didapat dari

hujan, evapotranspirasi, tanah dan tampungan air tanah.

Model ini diterangkan dalam makalahnya Guideline PSA 001 sebagai suatu

pendekatan perkiraan debit bulanan. Buku pedoman ini menekankan bahwa, tidak ada

debit bangkitan yang dapat dipercaya, sampai debit tersebut dikalibrasi dengan debit

penga matan. Model Mock ini juga disarankan didalam Standar Perencanaan Irigasi

KP-01, tetapi tanpa uraian lebih lanjut bagaimana cara menggunakannya. Cara Mock

ini cukup sederhana dalam perhitungannya dan terbukti sangat populer dikalangan

konsultan Indonesia. Sangat banyak contoh perhitungan yang salah, karena para

19

19

pengguna tidak mempelajari acuan yang asli, akan tetapi mengikuti studi kasus yang

telah ada. Juga banyak para pengguna tidak biasa memperhatikan atau mencoba

pilihan parameter yang ada. Hal ini terbukti dari banyaknya parameter yang digunakan

diambil secara langsung dari studi kasus yang telah ada tanpa mengadakan pengecekan

lebih lanjut pada pengguna annya. Kesalahan umum yang lain yang terjadi adalah tidak

cukupnya data hujan dalam satu tahun secara berurutan dalam tenggang waktu

tertentu.

Mock (1973) menjelaskan metode untuk menduga debit aliran sungai dengan

tahapan - tahapan sebagai berikut :

Rumus untuk menghitung aliran permukaan terdiri dari :

1. Evapotranspirasi Terbatas (Limited Evapotranspiration)

S = P – ETp (2-24)

E/ETp= (m/20) . (18 – n) (2-25)

E = Etp . (m/20) . (18-h) ETt (2-26)

ETa = ETp – E (2-27)

2. Keseimbangan Air (Water Balance)

WS = P – SS (S ) (2-28)

SS = SMCn – SMCn–1 (2-29)

SMCn= SMCn-1 + P1 (2-30)

3. Neraca air di bawah permukaan

dVn = Vn – Vn-1 WS (2-31)

I = i . WS dVn (2-32)

Vn = 1/2 . (1 + k) . I + k . Vn-1 (2-33)

4. Aliran permukaan

Ro = BF + DRo (2-34)

BF = 1 – dVn (2-35)

DRo = WS – I (2-36)

Keterangan :

S = Hujan netto (mm)

P = Hujan (mm)

ETp = Evapotranspirasi potensial (mm)

ETa = Evapotranspirai terbatas (mm)

20

20

WS = Kelebihan air (mm)

SS = Kandungan air tanah (mm)

SMC = Kelembaban tanah (mm)

dV = Perubahan kandungan air tanah (mm)

V = Kandungan air tanah (mm)

I = Laju infiltrasi (mm/dt)

i = Koefisien infiltrasi (<1)

k = Koefisien resesi aliran air tanah (<1)

DRo = Aliran langsung (mm)

BF = Aliran air tanah (mm)

Ro = Aliran permukaan (mm)

n = Jumlah hari kalender dalam 1 bulan

m = Bobot lahan yang tidak tertutup vegetasi (0 < m < 50 %)

2.5. Parameter Model F.J. Mock

Model F.J.Mock memiliki lima parameter yang menggambarkan karakteristik

DAS, meliputi :

1. Singkapan lahan

Singkapan lahan disesuaikan dengan penggunaan tata guna lahan.

Prosentase singkapan lahan ini berpengaruh terhadap evapotranspirasi aktual

yang terjadi yang membedakan dengan evapotranspirasi potensial.

2. Koefisien Infiltrasi

Infiltrasi adalah gerakan air dari atas ke dalam permukaan tanah.

Gerakan air ini disebabkan antara lain oleh berat sendiri, rekahan tanah (celah

tanah) yang cukup dan tingkat kejenuhan dari tanah tersebut. Koefisien infiltrasi

(i) ditentukan berdasarkan kondisi porositas tanah dan kemiringan daerah

pengaliran. Lahan yang porous maka infiltrasi akan besar, lahan yang terjal

dimana air tidak sempat infiltrasi ke dalam tanah maka koefisien infiltrasi kecil.

Besarnya koefisien infiltrasi lebih kecil dari 1.

3. Kapasitas kelembaban tanah

Kapasitas kelembaban tanah (Soil Moisture Capacity) ditaksir

berdasarkan kodisi porositas lapisan tanah atas, biasanya ditaksir antara 50 mm –

250 mm, yaitu kapasitas kandungan air dalam tanah per m2. Jika porositas tanah

lapisan atas tersebut makin besar, maka Soil Moisture Capacity makin besar pula.

21

21

4. Penyimpanan awal

Penyimpanan awal (initial storage) adalah besarnya volume air pada

saat awal perhitungan. Ditaksir sesuai dengan keadaan musim, seandainya bisa

sama dengan Soil Moisture Capacity dan lebih kecil daripada musim kemarau.

5. Faktor resesi air tanah

Dalam perhitungan kandungan air tanah (Ground Water Storage)

terdapat faktor resesi aliran air tanah (k), yaitu perbandingan air tanah pada suatu

bulan dengan aliran air tanah pada awal bulan.

Rumus – rumus storage air tanah :

Vn = k . Vn-1 + ½ (1+k). In (2-37)

Dimana,

Vn = Volume air tanah

k = qt/qo = Faktor resesi aliran air tanah

qt = Aliran air tanah pada periode ke t

qo = Aliran air tanah pada awal periode ke t

dVn = Vn – Vn-1

Vn = Volume air tanah bulan ke n

Vn-1 = Volume air tanah bulan ke n – 1

Pendugaan nilai parameter dengan menggunakan rumus pada sub bab 2.4

berhenti dengan tolok ukur berikut.

KAR (Kesalahan Absolut Rerata) tidak bisa lebih kecil lagi

Jumlah titik (bulan) yang mempunyai KAR > 25% paling sedikit

Kesalahan Absolut Maksimum paling kecil

Kedekatan gambar debit antara perhitungan (Q mod) dan pengamatan (Q

obs)

Kesalahan Absolut Rerata dirumuskan pada persamaan berikut. (Adidarma dan

Mulyantari, 2003).

(2-38)

22

22

dengan:

KAR = kesalahan absolut rerata

n = jumlah data (bulan)

i = bulan ke-i

Qobs = debit pengamatan

Qcom = debit perhitungan

23

23

Gambar 2.7 Diagram alir pendugaan debit aliran sungai Model F.J. MockBAB III

24

24

KAJIAN DAERAH STUDI

3.1. Lokasi Studi

Studi ini dilaksanakan di DAS Metro di daerah tangkapan air Bendung Akir.

Secara administratif, lokasi studi terletak di Desa Sukodadi, Kecamatan Wagir

Kabupaten Malang Propinsi Jawa Timur. Secara geografis terletak antara 112o 34’

32,8” LS dan 8o 00’25,9” BT. Berdasarkan hasil interpretasi Peta Rupa Bumi

Indonesia dapat diketahui bahwa luas Sungai Akir mencapai 5,21 km2. Berdasarkan

hasil survei data hidrologi, lokasi daerah studi dipengaruhi oleh Stasiun Hujan Wagir

yang terletak antara 112o 35’ 37” LS dan 8o 00’ 44” BT.

Gambar 3.1 Lokasi studi di lihat dari peta administrasi

Berdasarkan hasil survei wawancara dengan penduduk setempat, daerah

Wagir merupakan salah satu daerah kering artinya bahwa daerah ini cukup sulit

mendapatkan pasokan air terutama air baku dengan kualitas yang baik.

25

25

Lokasi studi

3.2. Waktu Studi

Studi ini direncanakan berlangsung dalam kurun waktu 2 bulan, terhitung

mulai 20 Mei sampai 20 Juli 2008, namun penulis berhasil menyelesaikan laporan

studinya selama kurang dari satu bulan dengan rincian pekerjaan pencarian data

dilakukan selama 1 minggu terhitung mulai tanggal 20 Mei sampai 26 Mei 2008,

pengerjaan pengolahan data di mulai pada tanggal 26 Mei 2008 sampai 1 Juni 2008.

Laporan studi diselesaikan pada tanggal 14 Juni 2008.

3.3. Data Untuk Studi

Untuk menganalisa debit aliran yang tersedia di lokasi, data yang diperlukan

untuk studi kali ini antara lain :

1. Data curah hujan harian, dalam studi kali ini dipakai data dari Stasiun

Hujan Wagir (112o 35’ 37” LS dan 8o 00’ 44” BT) tahun 2007 yang di

peroleh dari Dinas Pengairan Kabupaten Malang.

2. Data klimatologi yang terdiri dari data temperatur udara, kelembaban,

kecepatan angin, lama penyinaran matahari. Data – data tersebut diperoleh

dari Stasiun BMG Klimatologi Karangploso selam 10 tahun terakhir (1997 –

2006).

3. Peta Rupa Bumi 1 : 25.000 yang diperoleh dari BAKOSURTANAL

(Badan Koordinasi Survei dan Pemetaan Nasional).

4. Data debit observasi aliran sungai di Bendung Akir tahun 2007.

3.4. Tahapan Studi

Analisa debit aliran dengan menggunakan model F.J. Mock di DAS Akir

Kecamatan Wagir Kabupaten Malang melalui beberapa tahapan, antara lain :

1. Tahap Persiapan

Pada tahap ini dilakukan survei lapangan yaitu mengamati kondisi lapangan .

Pengamatan yang dilakukan mempunyai tujuan antara lain :

Mencari koordinat posisi dari Bendung Akir dan stasiun yang

berpengaruh (Stasiun Hujan Wagir) dengan alat pendeteksi posisi

koordinat di bumi yaitu dengan alat GPS.

Mengukur kecepatan air di lokasi dengan alat ukur current meter di hulu

bendung dan mengukur tinggi air yang melimpas di crest bendung yang

26

26

kemudian data ini disimulasi menjadi data debit tersedia di lokasi. Data

ini kemudian dibandingkan dengan data debit observasi dari Dinas

Pengairan dan hasil dari perhitungan menggunakan Model F.J. Mock.

Mencari data untuk studi seperti data curah hujan dan data klimatologi.

Selain survei lapangan, pada tahap ini juga dilakukan wawancara dengan

penduduk setempat tentang keadaan di sekitar sungai dan berbagai

permasalahan yang mencakup daerah studi, serta pencarian data yang terkait

yaitu data curah hujan, data klimatologi, data topografi, data debit sungai, dan

lain – lain.

2. Tahap pra analisa data

Tahap yang dimaksud di sini adalah tahap persiapan sebelum data – data akan

di olah. Pada tahap ini hasil survei lapangan mengenai koordinat posisi

bendung dan stasiun hujan di plot di Peta Rupa Bumi, tujuannya untuk

menghitung morfometri DAS khususnya untuk mencari luas DAS dan

panjang sungai utama daerah studi dan mengetahui stasiun hujan yang

berpengaruh (Stasiun Hujan Wagir).

3. Tahap analisa data

Analisa data curah hujan. Dilakukan analisa curah hujan titik

(point rainfall), karena hanya satu stasiun hujan saja yang berpengaruh.

Analisa data klimatologi. Dengan menganalisa data

klimatologi (temperatur udara, kelembaban, penyinaran matahari, dan

kecepatan angin) menggunakan metode Penmann, maka diperoleh data

evapotranspirasi potensial.

Analisa Ketersediaan Air. Dengan menganalisa data curah

hujan dan menghitung besarnya evapotranspirasi potensial, maka

perhitngan parameter – parameter dan ketersediaan air model F.J. Mock

dapat ditentukan. Perhitungan parameter dan ketersediaan air dengan

model F.J. Mock lebih jelas dapat dilihat pada bab IV.

27

27

BAB IVHASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Curah Hujan

Analisis curah hujan yang digunakan dalam perhitungan kali ini adalah analisis

curah hujan titk (point rainfall) karena hanya satu stasiun hujan saja yang berpengaruh

pada kondisi studi yakni stasiun hujan Wagir. Data hujan yang di pakai adalah data

hujan bulanan.

4.2 Evapotranspirasi Potensial Cara Penmann

Besarnya evapotranspirasi potensial dihitung menggunakan metode Penmann,

metode Blaney-Criddle, dan metode Radiasi. Namun setelah melalui beberapa

pertimbangan mengenai hasil yang berbeda – beda antara ketiganya, maka di ambil

metode Penmann karena nilai kesalahan absolut relatifnya paling kecil di antara dua

metode yang lainnya.

Langkah – langkah perhitungan Evapotranspirasi Potensial dengan

menggunakan metode Penmann adalah sebagai berikut (di ambil contoh bulan

Januari) :

1. Input data klimatologi yang meliputi suhu, kelembaban relatif, penyinaran

matahari, dan kecepatan angin.

2. Menentukan besarnya koefisien F1, F2, dan F3 menggunakan persamaan (2-10),

(2-11), dan (2-13).

F1 =

=

= 0,314

Di mana A adalah besarnya nilai slope tekanan uap berdasarkan suhu pada

bulan Januari sebesar 23,7oC. Sedangkan S adalah data rata – rata lamanya

penyinaran matahari dalam satu bulan.

F2 =

=

28

28

= 1,958

Di mana B adalah besarnya nilai radiasi benda hitam berdasarkan suhu pada

bulan Januari sebesar 23,7oC. Sedangkan ed adalah nilai tekanan uap jenuh

aktual.

F3 =

=

= 0,382

ETp = F1 . R (1 - r) – F2 (0,1 + 0,9 S) + F3 (K + 0,01 w)

= 0,314 . 13,75 (1 – 0,2) – 1,958 (0,1 + 0,9. 0,454) + 0,382 (1 +

0,01.75,68)

= 97,502 mm/bln

Di mana R adalah angka angot yang besarnya ditentukan oleh letak lintang

stasiun klimatologi, r adalah besarnya koefisien refleksi, dan K adalah

koefisien evaporasi permukaan.

Perhitungan evapotranspirasi potensial untuk bulan berikutnya di sajikan pada

tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Evapotranspirasi Potensial Metode Penmann

No BulanETp

(mm)1 Jan 97.5022 Feb 93.5733 Mar 117.4994 Apr 126.4265 May 141.6866 Jun 130.7797 Jul 139.0408 Aug 147.1279 Sep 143.88710 Oct 142.66611 Nov 112.07012 Dec 92.189

Sumber : Hasil Perhitungan

4. 3 Analisis Model F.J. Mock

29

29

Langkah – langkah pendugaan debit aliran yang tersedia dengan model F.J.

Mock adalah sebagai berikut (di ambil contoh bulan Januari) :

I. Input data curah hujan bulanan

II. Menentukan besarnya nilai evapotranspirasi aktual (Eta)

1. Input data Evapotranspirasi potensial (ETp) pada bulan Januari yang di

diperoleh dari perhitungan sebelumnya yakni sebesar 97,502 mm/bln.

2. Menentukan besarnya parameter permukaan lahan terbuka (m). Untuk

lahan pertanian yang di olah (sawah dan ladang) ditaksir harga m sebesar

50 %.

3. = . (18 – 7) = 27,5

4. E = ETp . (m/20) . (18 - h)

97,502 . 0,275

= 26,813

5. ETa = ETp - E

= 97,502 – 26,813

= 70,689 mm/bln

III. Menentukan besarnya parameter keseimbangan air dalam tanah

1. Menghitung besarnya air hujan yang mencapai permukaan tanah (S )

S = P – ETa

= 114 – 70,689

= 43,311 mm/bln

2. Menentukan besarnya kandungan kelembaban air tanah. Jika nilai S >

0, maka kandungan kelembaban air di dalam tanah adalah 0, sebaliknya

jika S < 0, maka besarnya kandungan kelembaban air dalam tanah

adalah nilai S itu sendiri, ini berarti bila harga S positif (P > ETa) maka

air akan masuk ke dalam tanah bila kapasitas kelembaban tanah belum

terpenuhi, dan sebaliknya akan melimpas bila kondisi tanah jenuh. Bila

harga S negatif (R < ETa), sebagian air tanah akan keluar dan terjadi

kekurangan (deficit). Pada bulan Januari P > ETa sehingga S > 0, oleh

karena itu besarnya kandungan kelembaban air tanah pada bulan Januari

adalah 0.

30

30

3. Menentukan parameter kapasitas kelembaban tanah (SMC). Nilai SMC

awal pada bulan Januari periode pertama ditaksir sebesar 250 mm. Untuk

bulan / periode berikutnya, tergantung dari nilai kandungan kelembaban

air dalam tanah. Jika nilainya negatif, maka besarnya SMC pada bulan

berikutnya merupakan seleisih dari nilai SMC bulan / periode sebelumnya

dengan nilai S pada bulan berikutnya.

4. Menentukan besarnya kelebihan air di permukaan tanah (WS). Besarnya

WS tergantung dari nilai nilai S. Jika S > 0 artinya permukaan tanah

mendapat kelebihan air sebesar S. Namun jika S < 0 artinya permukaan

tanah tidak kelebihan air, justru kandungan air tanahnya berkurang

sebesar S. Jadi pada bulan Januari periode pertama nilai WS sama

dengan nilai S yakni sebesar 43,311 mm/bln.

IV. Menentukan besarnya aliran dan tampungan air tanah

1. Menghitung besarnya Infiltrasi (I).

I = WS . i

= 43,311 . 0,4

= 21,656 mm/bln

i adalah nilai parameter, yakni koefisien infiltrasi bersasarkan kondisi

porositas tanah dan kemiringan daerah pengaliran. Untuk daerah ini

ditaksir harga i sebesar 0,5.

2. 0,5 . (1 + k) I = 0,5 . (1 + 0,7) . 21,656 = 18,407 mm/bln

k adalah besarnya parameter, yakni faktor resesi aliran air tanah yang

ditaksir sebesar 0,7

3. k . V (n-1) = 0,7 . 1000 = 700

V (n-1) adalah kandungan air tanah pada bulan sebelumnya. Untuk

penentuan pada awal bulan (initial storage) ditaksir sebesar 1000 mm.

4. Menentukan besarnya volume penyimpanan air tanah (Vn)

Vn = k . Vn-1 + ½ (1+k). I

= 700 + 18,407

= 718,407 mm/bln

5. Menentukan besarnya perubahan volume air (dVn)

dVn = Vn - Vn-1

= 718,407 – 1000

31

31

= -281,593 mm/bln

6. Menentukan besarnya aliran dasar (BF)

BF = I - dVn

= 21,656 – (-281,593)

= 303,248 mm/bln

7. Menentukan besarnya aliran permukaan (DRo)

DRo = WS – I

= 43,311 – 21,656

= 21,656 mm/bln

8. Menentukan besarnya aliran (Ro)

Ro = BF + DRo

= 303,248 + 21,656

= 324,904 mm/bln

V. Menentukan besarnya debit aliran sungai pada DAS

Q =

=

= 0,632 m3/dt

Jadi besarnya debit aliran sungai yang mengalir pada daerah tangkapan air

Bendung Akir pada Bulan Januari adalah sebesar 0,632 m3/dt.

Parameterisasi Model F.J. Mock di lakukan dengan cara mencoba – coban nilai

dari parameter Model F.J. Mock seperti singkapan lahan (m), koefisien infiltrasi (i),

kapasitas kelembaban tanah (SMC), penyimpanan awal (IS), dan faktor resesi aliran air

tanah (k) hingga mendapatkan Q model (debit hasil pendugaan Model F.J. Mock) yang

nilainya mendekati nilai Q observasi (debit hasil pengukuran lapangan). Hasil

parameterisasi Model F.J. Mock disajikan pada tabel 4.2 dan hasil pendugaan

komponen neraca air DAS Akir menggunakan Model F.J. Mock di sajikan pada tabel

4.3

Tabel 4.2 Parameter - parameter Model F.J. Mock Pada DAS Akir

32

32

No Parameter Keterangan Besar

1 m Singkapan lahan 50.02 i Koefisien infiltrasi 0.5

3 SMC Kapasitas kelembaban tanah 250.04 IS Penyimpanan awal 1000.05 k Faktor resesi aliran air tanah 0.7

Sumber : Hasil Perhitungan

Tabel 4.3 Komponen Neraca Air DAS Akir Menggunakan Model F.J. Mock

No BulanP ETa GWS BF Ro Q mod KAR

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (%)1 Jan 114 70.689 0.000 303.248 21.656 324.904 0.0122 Feb 295 84.216 0.000 231.331 105.392 336.723 0.1383 Mar 409 117.499 0.000 199.603 145.750 345.353 0.1774 Apr 314 120.105 0.000 176.127 96.948 273.074 0.2155 May 70 92.096 -22.096 137.831 0.000 137.831 0.3756 Jun 173 94.815 0.000 102.346 39.093 141.438 0.2237 Jul 25 83.424 -58.424 77.506 0.000 77.506 0.5858 Aug 0 80.920 -80.920 54.254 0.000 54.254 0.7139 Sep 0 79.138 -79.138 37.978 0.000 37.978 0.73710 Oct 31 85.599 -54.599 26.584 0.000 26.584 0.66211 Nov 330 100.863 0.000 35.794 114.568 150.363 0.15312 Dec 607 103.712 0.000 79.988 251.644 331.632 0.146

Sumber : Hasil Perhitungan

Rata – rata KAR = 0,34 = 34 %

Keterangan :

ETa = Evapotranspirasi aktual

GWS= Tampungan air tanah

BF = Aliran dasar

Ro = Aliran permukaan

Q mod = Debit pendugaan dengan Model F.J. Mock

KAR = Kesalahan absolut relatifPerbandingan Debit Aliran Sungai di DAS AkirHasil Pendugaan Model Mock dan Pengamatan (Kondisi Eksisting Tahun 2007)

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Bulan

Q (

mm

)

Model Mock Data pengamatan

33

33

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Debit Aliran Sungai DAS Akir Hasil Pendugaan Model F.J. Mock dan Debit Hasil Pengamatan (Penggunaan Lahan Eksisting Tahun 2007)

Gambar 4.2 Grafik Komponen Neraca Air DAS Akir Menggunakan Model F.J. Mock Kondisi Eksisting Penggunaan Lahan Tahun 2007

BAB VPENUTUP

Pola Neraca Air DAS Akir di Kecamatan WagirKondisi Eksisting Penggunaan Lahan Tahun 2007

0.000

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

700.000

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Bulan

Q (

mm

)

Hujan Evapotranspirasi aktual Debit aliran sungai

34

34

5. 1 Kesimpulan

Berdasarkan seluruh rangkaian kegiatan studi ini, maka dapat diberikan

kesimpulan sebagai berikut.

1. Besar parameter-parameter Model F.J. Mock untuk Daerah Tangkapan Air

Bendung Akir adalah sebagai berikut.

m = 50 %

i = 0,5

SMC = 250

IS = 1000

k = 0,7

2. Tingkat validitas atau akurasi yang ditunjukkan dengan Kesalahan Absolut

Rata-rata (KAR) pada tahap parameterisasi Model F.J. Mock ini adalah sebesar

34,00 %.

3. Hasil pendugaan komponen neraca air pada Daerah Tangkapan Air Bendung

Akir pada tahun 2007 adalah sebagai berikut :

Hujan (P) = 2368,00 mm

Evapotranspirasi Aktual (ETa) = 1113,07 mm

Limpasan Langsung (DRo) = 775,05 mm

Aliran Air Tanah (GWS) = -295,176 mm

Aliran Dasar (BF) = 1462,59 mm

Debit Aliran Sungai (Q) = 2237,64 mm

5. 2 Saran

1. Model F.J. Mock ini perlu dikembangkan lebih lanjut pada berbagai

DAS di Indonesia sebagai alat perencanaan pengelolaan DAS.

2. Untuk memperoleh hasil pemodelan yang lebih mempresentasikan

kondisi di lapangan, maka diperlukan pengukuran dan pengamatan langsung

di lapangan

3. Data yang digunakan dalam pemodelan sebaiknya sedapat mungkin

berasal dari lokasi DAS yang bersangkutan, misalnya stasiun hujan dan

stasiun klimatologi berada di dalam DAS tersebut. Data tersebut harus juga

bersesuaian antara periode pencatatan data input (data hujan dan data iklim)

35

35

dengan data debit yang digunakan untuk kalibrasi, agar mendapatkan hasil

pemodelan yang mempresentasikan kondisi lapangan sesunguhnya.

4. Semakin panjang periode data input yang digunakan, semakin

menghasilkan nilai kesalahan hasil pemodelan terhadap data terukur yang

kecil.

DAFTAR PUSTAKA

36

36

Asdak, C. (2002). Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Hanafi, Imam. (2008). Aplikasi Model SWMHMS untuk Menduga Debit Aliran Sungai (Studi Kasus DAS Ciliman). Skripsi Sarjana Teknik. Tidak Diterbitkan. Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Malang.

Mock, F.J., (1973). Basic Study Prepared for the FAO / UNDP Land Capability Apprasial Project. Tidak Diterbitkan. Bogor Indonesia

Rivani, Achmad. (2005). Analisis Neraca Air DAS Welang Menggunakan Model NRECA dan Model SWMHMS. Skripsi Sarjana Teknik. Tidak Diterbitkan. Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Malang.

Sosrodarsono, S dan K, Takeda. (1976). Hidrologi untuk Pengairan. PT. Pradnya Paramita. Jakarta.

Sri Harto Br. (2000). Hidrologi (Teori, Masalah, Penyelesaian). PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Suhardjono. (1994). Kebutuhan Air Tanaman. Institut Teknologi Nasional Malang Press. Malang.

Suripin, (2004). Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Andi Yogyakarta. Yogyakarta.

37

37