RJR( SAN'IISKNIK SIPII

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

UNIVERSITAS MERCU BUANA

Mata Kuliah : Rekayasa Hidrologi

Modul No.2 : Neraca Air (Water Balance)

Tujuan Instruksional Umum (TIU)

Mahasiswa mengetahui definisi Neraca Air atau keseimbangan antara air datang, air yang berubah ujud (hilang) dan air yang dapat dimanfaatkan untuk kepentingan manusia serta yang kembali lagi sesuai siklus hidrologi. Mengenal faktor-faktor yang mempengaruhi neraca air dan pentingnya pengetahuan keseimbangan air yang berkaitan dengan perencanaan bangunan air, khususnya pemanfaatan dan pengamanan terhadap pengaruh atas bangunan air.

Tujuan Instruksional Khusus ('I'IK)

Mahasiswa mampu menjelaskan definisi Neraca Air dan mampu menghitung secara sederhana besaran air yang dapat dimanfaatkan untuk kepentingan tampungan air (waduk), irigasi, kapasitan bangunan pelimpah, dll.

2. NERACA AIR (WATER BALANCE) 2.1. Pengertian Umum

Sirkulasi air telah dikemukakan dalam Bab I, hubungan dan saling keterkaitan secara singkat proses perjalanan dan perubahan air telah dijelaskan pada gambar 1. Dalam proses sirkulasi air, penjelasan mengenai hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu disebut neraca air (water balance).

Umumnya terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut :

P=D+E+G+M :(I.)

Dimana :

P :Presipitasi

D :air permukaan dari bagian hulu (Drainage)

E :Evapotranspirasi

G :penambahan (supply) air tanah (ground water)

M :penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content)

Dalam hal tertentu, beberapa parameter dalam persamaan 1. dapat diabaikan, tergantung dari periode perhitungan neraca air atau sifat-sifat dari daerah tersebut. Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu luas, maka mengingat variasi meteorologi itu berulang dalam sikius 1 tahun, kadar kebasahan tanah itu juga berulang dalam siklus 1 tahun, harga M dalam persamaan dapat diabaikan sehingga persamaan di atas menjadi :P=D+E+G(1)

Jika semua supply air tanah telah keluar ke permukaan di sebelah atas tempat pengukuran dan mengalir ke bawah, maka persamaan neraca air tahunan menjadi :

P=D+E(3)

Jika perhitungan neraca air itu diadakan pada suatu daerah tertentu yang terbatas, maka aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) dari D dan G kira-kira akan berbeda. Persamaan (1) menjadi :

P=(D2-DI)+E+(G2-GI)+H.Pa+M (4)

Dimana :

D1:Air permukaan dari bagian hulu yang mengalir ke dalam daerah yang ditinjau.

D2:Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.

GI:Air tanah yang mengalir dari bagian hulu kedalam daerah yang ditinjau. Air tanah yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau kebagian hilir.

H:Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau.

Pa:Laju menahan udara rata-rata (mean air holdingrate) di bagian lapisan variasi air tanah.Dalam persamaan ini P, DI., D2 dan H dapat diukur, GI and G2 dapat dihitung dengan menggunakan pengukuran variasi muka air tanah.

M dan Pa adalah harga - harga yang diperoleh dari profit tanah pada titik-titik tertentu yang dipilih di daerah pengaliran. Dalam perhitungan neraca air yang dipergunakan untuk irigasi, variasi kuantitatif berdasarkan faktor-faktor alamiah seperti presipitasi, pembekuan, evaporasi, transpirasi, aliran keluar (outflow) air permukaan tanah, air tanah dan lain-lain, beserta faktor-faktor buatan (artificial factors) seperti pengambilan air untuk irigasi, drainase air kelebihan, jenis dan cara penanaman dan lain-lain harus dirinci dengan jelas.

2.2. Faktor faktor yang mempengaruhi Neraca Air

Secara umum analisis hidrologi merupakan satu bagian analisis awal dalam perancangan bangunan-bangunan hidrolik. Pengertian yang terkandung didalamnya adalah informasi dan besaran-besaran yang diperoleh dalam analisis hidrologi merupakan masukan penting dalam analisis selanjutnya. Bangunan hidrolik dalam bidang teknik sipil dapat berupa gorong-gorong, saluran, sipon, bendung, waduk, bendungan, dsb. Bangunan-bangunan tersebut sangat tergantung dari tujuan pembangunan dan informasi yang diperoleh dari analisis hidrologi. Sebelum informasi yang jelas tentang sifat-sifat dan besaran hidroliknya. Demikian pula, pada dasarnya bangunan-bangunan tersebut di atas dirancang berdasar suatu patokan perancangan yang benar, yang diharapkan akan dapat menghasilkan rancangan yang merumuskan. Pengertian memuaskan dalam hal ini adalah bahwa bangunan hidrolik tersebut harus dapat berfungsi baik struktural maupun fungsional dalam jangka waktu yang ditetapkan. Dalam pengertian yang disebutkan di atas telah termasuk pengertian-pengertian kompromistik antara berbagai faktor yang berpengaruh dalam perancangan bangunan hidrolik (dan juga bangunan fisik pada umumnya) peranan faktor teknis dapat menjadi kecil, tetapi faktor - faktor non teknis menjadi berperan penting. Faktor-faktor yang dimaksudkan tersebut di antaranya :

Faktor ekonomi

Faktor sosial

Faktor politik

Faktor keamanan dan

Faktor teknis serta

Faktor lingkungan

Dan keenam faktor di atas sebenarnya faktor teknis sangat ditentukan oleh faktor-faktor lainnya. Misalkan dalam perancangan konstruksi tanggul pengaman banjir, untuk melindungi daerah pemukiman terhadap banjir dengan besaran tertentu. Secara teknis, tidak terlalu sulit untuk menetapkan berapa besar banjir yang diperkirakan akan terjadi dengan kala ulang tertentu 25 tahun, 50 tahun, atau 100 tahun. Demikian pula tidak akan menyulitkan dalam analisis hidrolik dan analisis perancangan tanggulnya. Akan tetapi, untuk menetapkan banjir yang mana yang akan dihindari, tidak terlalu mudah untuk dijawab. Pertimbangan sosial ekonomi, lingkungan dan faktor non teknis lain paling menentukan, misalnya berapa luas daerah yang akan di lindungi bukan pemukiman, akan tetapi misalnya daerah pertanian atau industri. Paling tidak, setiap perancangan seperti ini harus melewati tahap analisis ekonomi, untuk melihat seberapa besar keuntungan yang dapat diharapkan dari pekerjaan fisik tersebut. Analisis ekonomi ini pun juga tidak terlalu mudah, berbagai pertimbangan dan kepekaan terhadap keadaaan dan aspirasi wilayah sangat diperlukan.

2.3. Contoh Pengertian Neraca Air

Beberapa contoh di bawah ini memberikan gambaran lebih lanjut mengenai pentingnya pengetahuan hidrologi dan khususnya pengertian akan pengetahuan keseimbangan air dalam proses siklus hidrologi untuk suatu tinjauan perencanaan daerah tertentu.

Waduk :

Perumusan isi waduk :

1 = ( . f . r

Dimana

l= Isi waduk

n= Koefisien pengisian waduk

f= Luas daerah pematusan waduk

r= Tinggi hujan selama periode tertentu (misal 1 tahun).

Sedangkan isi waduk efektif adalah :

Ief = I - Ih

Dimana :

Ief= Isi waduk yang efektif (bermanfaat)

I

= Isi waduk

Ih = Isi waduk yang hilang karena penguapan dan rembesan

Ih = e+t+R+G

e

= Evaporasi

t

= Transpirasi

R

= Run-off/ pcngaliran

G= Ground water /air tanah

Untuk menemukan tinggi mercu bendung dan ukuran pelimpahan air banjir, digunakan perhitungan besaran air masuk ke dalam waduk, daya tampung waduk dan dikurangi besaran air yang hilang serta rencana penyebaran dan jalannya banjir dari awal masuk ke daerah waduk hingga sampai ke bangunan pelimpah / pelepas air lebih dari bendungan.

Irigasi

Contoh lain penggunaan pengertian neraca air adalah jalannya pemberian air pada tanaman dapat dirumuskan sebagai berikut :

q = qk+rh

Dimana :

q

= Banyaknya air yang diberikan pada tanaman

qk= Banyaknya air yang diambil dari sungai

rh = Tinggi hujan yang bisa di pandang diberikan pada tanaman

Untuk mendapatkan harga qk dan rh perlu data-data hidrologis, jalannya Hidrograf dari sungai dan data-data curah hujan. Sedangkan untuk menentukan tinggi mercu tembok bangunan penangkap air dari sungai, perlu diketahui debit andalan dari sungai yang dapat dimanfaatkan untuk kepentingan irigasi sesuai yang direncanakan.

Jembatan

Untuk menentukan tinggi bebas jembatan perlu diketahui tinggi air di bawah jembatan dan memerlukan data hidrologi, ialah hujan maksimum yang pernah tercatat. Untuk perhitungan debit maksimum ada yang memakai tinggi banjir rencana.

Dari contoh tersebut diatas, dapat diambil kesimpulan bahwa dalam perencanaan bangunan waduk, irigasi dan jembatan memerlukan data-data hidrologis dan pengertian akan neraca dari perilaku suatu pengaliran air.

2.4. Istilah Istilah

Water BalanceRun off

InflowIsi efektif waduk

OutflowBanjir Rencana

2.5. Soal Latihan

1. Sebutkan parameter-parameter yang mempengaruhi isi efektif dari suatu waduk irigasi yang Saudara ketahui sehubungan dengan neraca air.

2. Berapa banyaknya air yang dapat diambil dari suatu sungai untuk memenuhi kebutuhan irigasi/pertanian, apabila diketahui bahwa kebutuhan air untuk irigasi/pertanian sebesar 1,2 m3/delik dan air hujan yang dapat dimanfaatkan untuk membantu kebutuhan irigasi/ pertanian adalah sebesar 0,30 m3/det.

3. Jelaskan pengertian banjir rencana 20 tahunan dan berikan contoh penggunaannya.

2.6. Referensi

1. Hidrologi Untuk Pengairan, Ir. Suyono Sosrodarsono, Kensaku Takeda, PT. Pradnya Paramila, Jakarta , 1976.

2. Hydrologi for Engineers. Ray K. Linsley Ir. Max. A. Kohler, Joseph LII. Apaulhus. Mc.grawhill, 1986.3. Mcngenal dasar dasar hidrologi, Ir. Joke martha, Ir. Wanny Adidarma Dip!. H. Nova, Bandung.

4. Hidrologi & Pemakaiannya, jilid I, Prof. Ir. Soemadyo, diktat kuliah ITS. 1976.

REKAYASA HIDROLOGI

MODUL 2

NERACA AIR

(WATER BALANCE)

AGUSTUS 2009

HADI SUSILO

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA