skripsi teknik pengairanrepository.ub.ac.id/1906/1/abadi, akbar gama.pdfdigunakan untuk menghitung...
TRANSCRIPT
-
STUDI PERENCANAAN POLA OPERASI WADUK LATOWU
PROVINSI SULAWESI TENGGARA GUNA PENYEDIAAN
AIR BAKU DAN AIR IRIGASI
SKRIPSI TEKNIK PENGAIRAN
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T.)
AKBAR GAMA ABADI
NIM. 115060401111013 - 64
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
MALANG
2017
-
LEMBAR PENGESAHAN
STUDI PERENCANAAN POLA OPERASI WADUK LATOWU
PROVINSI SULAWESI TENGGARA GUNA PENYEDIAAN AIR
BAKU DAN AIR IRIGASI
SKRIPSI
TEKNIK PENGAIRAN
KONSENTRASI PEMANFAATAN DAN PENDAYAGUNAAN SUMBER
DAYA AIR
Ditujukan untuk memenuhi persyaratan
memperoleh gelar Sarjana Teknik
AKBAR GAMA ABADI
NIM. 115060401111013
Skripsi ini telah direvisi dan disetujui oleh dosen pembimbing
pada tanggal 15 Mei 2017
2007
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Pengairan
Ir. Moh. Solichin, MT, Ph.D
NIP. 19670602 199802 1 001
Dosen Pembimbing I
Dr. Very Dermawan, ST. MT
NIP. 19730217 199903 1 001
Dosen Pembimbing II
Anggara WWS., ST.M. Tech.
NIP. 75330 061 10261
-
LEMBAR PERSETUJUAN
STUDI PERENCANAAN POLA OPERASI WADUK LATOWU
PROVINSI SULAWESI TENGGARA
GUNA PENYEDIAAN AIR BAKU DAN AIR IRIGASI
Disusun Oleh :
AKBAR GAMA ABADI
NIM. 115060401111013 – 64
Skripsi ini telah diuji dan dinyatakan lulus pada tanggal
Majelis Penguji:
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Pengairan
Ir. Moh. Solichin, MT, Ph.D
NIP. 19670602 199802 1 001
Dosen Pembimbing/Penguji
Dr. Very Dermawan, ST. MT
NIP. 19730217 199903 1 001
Dosen Pembimbing/Penguji
Anggara WWS, ST. M.Tech
NIP. 201102 750330 1 001
Dosen Penguji
Ir. Mochammad Taufiq
NIP. 19590703 198903 1 003
Dosen Penguji
Dian Chandrasasi, ST. MT
NIP. 201106 780702 2 001
-
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................................. i
DAFTAR ISI ............................................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ....................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. x
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2. Identifikasi Masalah ............................................................................. 2
1.3. Batasan masalah .................................................................................... 2
1.4. Rumusan masalah ................................................................................. 3
1.5. Maksud dan Tujuan .............................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................... 5
2.1. Umum ................................................................................................... 5
2.2. Curah Hujan Rerata Daerah .................................................................. 6
2.3. Uji Homogenitas Data Curah Hujan ..................................................... 9
2.4. Kebutuhan Air Irigasi ........................................................................... 12
2.4.1. Kebutuhan Air Tanaman ........................................................... 12
2.5. Evapotranspirasi ................................................................................... 13
2.5.1. Evaporasi .................................................................................. 13
2.5.2. Evapotranspirasi Potensial (Eto) ............................................... 14
2.5.3. Perkolasi .................................................................................... 17
2.5.4. Koefisien tanaman .................................................................... 18
2.5.5. Kebutuhan Air di Sawah ........................................................... 18
2.5.6 Kebutuhan Air Irigasi ............................................................... 19
2.6. Analisa Kebutuhan Air Baku ................................................................ 19
2.6.1. Proyeksi Jumlah Penduduk ....................................................... 19
2.6.2. Kebutuhan Air Baku ................................................................. 20
2.7. Analisis Ketersediaan Debbit Metode F.J. Mock ................................. 21
2.7.1. Konsep Dasar ............................................................................ 21
2.7.2. Parameter Karakteristik DAS ................................................... 22
2.7.3. Analisis Debit Andalan ............................................................. 25
-
iv
2.8. Program Dinamik .................................................................................. 26
2.9. Analisis Pola Operasi Embung ............................................................. 27
2.9.1. Simulasi Tampungan Embung .................................................. 27
2.9.2. Kegagalan dan Keandalan Embung .......................................... 30
BAB III METODOLOGI STUDI ............................................................................. 31
3.1. Lokasi Daerah Studi ................................................................................ 31
3.2. Kondisi daerah Studi ............................................................................... 32
3.2.1. Kondisi Geografis Wilayah Studi .............................................. 32
3.2.2. Jumlah dan Laju Pertumbuhan Penduduk .................................. 32
3.2.3. Kepadatan Penduduk .................................................................. 32
3.2.4. Kondisi Pertanian ....................................................................... 32
3.2.5. Tata Guna Lahan ........................................................................ 33
3.3. Pengumpulan Data .................................................................................. 34
3.4. Sistematika Pembahasan ......................................................................... 35
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ............................................................ 39
4.1. Data Teknis Waduk Latowu ................................................................. 39
4.1.1. Data Karakteristik Waduk Latowu .......................................... 39
4.1.2. Data Lengkung Kapasitas Waduk Latowu ............................... 39
4.2. Analisa Data Curah Hujan ................................................................... 40
4.2.1. Uji Homogenitas Data (Rescaled Adjusted Partial Sums) ........ 41
4.2.2. Uji Abnormalitas Data (Uji Inlier-Outlier) .............................. 43
4.3. Curah Hujan Efektif .............................................................................. 45
4.4. Evapotranspirasi Potensial .................................................................... 46
4.5. Perhitungan Ketersediaan Air ............................................................... 51
4.5.1. Perhitungan Debit Air Sungai ................................................... 51
4.5.2. Perhitungan Debit Andalan ....................................................... 66
4.6. Analisa Kebutuhan Air ......................................................................... 68
4.6.1. Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman ...................................... 69
4.6.2. Perhitungan Kebutuhan Air untuk Penyiapan Lahan .............. 70
4.6.3. Perhitungan Kebutuhan Air untuk Pergantian Lapisan Air ...... 70
4.6.4. Perhitungan Kebutuhan Air Kotor di Sawah ............................ 71
4.6.5. Perhitungan Kebutuhan Air Bersih di Sawah ........................... 71
4.6.6. Perhitungan Kebutuhan Air di Intake ....................................... 72
-
v
4.7. Perhitungan Kebutuhan Air Penduduk ................................................. 74
4.7.1. Uji Kesesuaian Metode Proyeksi .............................................. 75
4.7.2. Proyeksi Kebutuhan Air Baku .................................................. 78
4.8. Analisis Pola Operasi Waduk ............................................................... 82
4.8.1. Pendekatan Studi Simulasi Waduk ........................................... 84
4.8.2. Langkah Perhitungan Simulasi Waduk ..................................... 85
4.8.3. Rekapitulasi Hasil Analisa Simulasi Waduk ............................ 89
BAB V PENUTUP ................................................................................... 91
5.1 Kesimpulan ............................................................................... 91
5.2 Saran ................................................................................... 93
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. xi
-
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Pemilihan Metode Penentuan Curah Hujan Berdasarkan Jumla Pos
Penakar Hujan ....................................................................................... 8
Tabel 2.2. Pemilihan Metode Penentuan Curah Hujan Berdasarkan Luas DAS .... 9
Tabel 2.3. Nilai Q/√𝑛 dan R/√𝑛 ............................................................................ 11
Tabel 2.4. Nilai U dan A ......................................................................................... 12
Tabel 2.5. Vapour Pressure Curve Coefficient ....................................................... 15
Tabel 2.6. Solar Radiation Coefficient .................................................................... 16
Tabel 2.7. Lama Penyinaran Matahari .................................................................... 16
Tabel 2.8. Besar Angka Korelasi (c) Bulanan ......................................................... 17
Tabel 2.9. Harga Perkolasi untuk Berbagai Jenis Tanah ......................................... 17
Tabel 2.10. Standar Kebutuhan Air Bersih ............................................................... 21
Tabel 2.11. Singkapan Lahan Sesuai Tata Guna Lahan ........................................... 23
Tabel 2.12. Koefisien Infiltrasi Berdasarkan Jenis Batuan ....................................... 24
Tabel 2.13. Besarnya Keandalan Debit untuk Berbagai Keperluan .......................... 25
Tabel 4.1. Tampungan dan Luas Genangan Waduk Latowu .................................. 39
Tabel 4.2. Curah Hujan Maksimum Bulanan Stasiun Balandete ............................ 40
Tabel 4.3. Data Hujan Maksimum Tahunan ........................................................... 41
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Uji Homogenitas Data (RAPS) ................................ 42
Tabel 4.5. Hasil Uji Abnormalitas Data .................................................................. 44
Tabel 4.6. Curah Hujan Rerata Bulanan di Stasiun Balandete ................................ 45
Tabel 4.7. Curah Hujan Rerata Bulanan Setelah Diurutkan di Stasiun Balandete .. 45
Tabel 4.7. Curah Hujan R80 (Harian) ...................................................................... 47
Tabel 4.9. Curah Hujan Efektif Metode PU ............................................................ 48
Tabel 4.10. Data Klimatologi Stasiun Pomalaa ........................................................ 49
Tabel 4.11. Besarnya Evaporasi Potensial Metode Pennman Modifikasi ................. 51
Tabel 4.12. Penentuan Besarnya Prosentase Lahan Terbuka .................................... 52
Tabel 4.13. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2001 ............................................................................................. 55
Tabel 4.14. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2002 ............................................................................................. 56
-
vii
Tabel 4.15. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2003 ............................................................................................. 57
Tabel 4.16. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2004 ............................................................................................. 58
Tabel 4.17. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2005 ............................................................................................. 59
Tabel 4.18. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2006 ............................................................................................. 60
Tabel 4.19. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2007 ............................................................................................. 61
Tabel 4.20. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2008 ............................................................................................. 62
Tabel 4.21. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2009 ............................................................................................. 63
Tabel 4.22. Perhitungan Debit Sungai Latowu dengan Metode F.J. Mock
Tahun 2010 ............................................................................................. 64
Tabel 4.23. Rekapitulasi Hasil Perhitungan F.J. Mock Sungai Latowu dari Tahun
2001 sampai dengan Tahun 2010 ........................................................... 65
Tabel 4.24. Perhitungan Debit Andalan (Basic Year) Sungai Latowu ...................... 67
Tabel 4.25. Ketersediaan Air Waduk Latowu untuk Debit Kering .......................... 68
Tabel 4.26. Ketersediaan Air Waduk Latowu untuk Debit Rendah ......................... 68
Tabel 4.27. Ketersediaan Air Waduk Latowu untuk Debit Normal ......................... 69
Tabel 4.28. Ketersediaan Air Waduk Latowu untuk Debit Cukup .......................... 69
Tabel 4.29. Perhitungan Pola Tata Tanam Januari Periode Sepuluh Hari Pertama
(Padi – Palawija – Palawija) ................................................................... 74
Tabel 4.30. Jumlah Penduduk Kecamatan Batu Putih Tahun 2011 – 2013 ............. 75
Tabel 4.31. Proyeksi Jumlah Penduduk Kecamatan Batu Putih ............................... 76
Tabel 4.32. Perhitungan Uji Kesesuaian Metode Proyeksi Penduduk ...................... 77
Tabel 4.33. Proyeksi Jumlah Penduduk Kecamatan Batu Putih ............................... 77
Tabel 4.34. Proyeksi Jumlah Penduduk Kecamatan Porehu ..................................... 78
Tabel 4.35. Proyeksi Jumlah Penduduk Kecamatan Tolala ...................................... 78
Tabel 4.36. Proyeksi Jumlah Penduduk Kecamatan Malili ....................................... 79
Tabel 4.37. Proyeksi Kebutuhan Air Baku Kecamatan Batu Putih ........................... 81
-
viii
Tabel 4.38. Proyeksi Kebutuhan Air Baku Kecamatan Porehu ............................... 81
Tabel 4.39. Proyeksi Kebutuhan Air Baku Kecamatan Tolala ................................. 82
Tabel 4.40. Proyeksi Kebutuhan Air Baku Kecamatan Malili .................................. 82
Tabel 4.41. Analisa Neraca Air Kondisi Eksisting .................................................. 83
Tabel 4.42. Simulasi Pola Operasi Tampungan Waduk Latowu pada Simulasi Time
Series Tahun 2001 (Probabilitas Debit 81,82%) Guna Pelayanan Air Baku
dan Air Irigasi dengan Pola Tata Tanam Padi I-Palawija-Palawija Awal
Tanam Januari Periode I ......................................................................... 89
Tabel 4.43. Rekapitulasi Hasil Simulasi Wadukk pada Tiap Debit Musim Kering .. 90
Tabel 4.44. Tingkat Pelayanan Waduk Latowu Berdasarkan Pola Tata Tanam Ter-
pilih dan Luas Wilayahnya ..................................................................... 92
-
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Idealisasi Masalah Kapasitas dan Kemampuan Waduk ................. 5
Gambar 2.2. Poligon Thiessen ............................................................................. 7
Gambar 2.3. Garis Isohyet ................................................................................... 8
Gambar 2.4. Kesetimbangan Air di Sawah ......................................................... 12
Gambar 2.5. Model Simulasi ............................................................................... 28
Gambar 2.6. Ilustrasi Model Simulasi dalam Perencanaan Kapasitas Tampungan
Waduk ............................................................................................. 29
Gambar 3.1. Peta Administrasi Kabupaten Kolaka Utara ................................... 31
Gambar 3.2. Peta Pola Pengelolaan SDA Wilayah Sungai Toari - Lasusua ....... 34
Gambar 3.3. Diagram Alir Pengerjaan Studi ....................................................... 36
Gambar 3.4. Diagram Alir Perencanaan Pola Operasi Waduk ........................... 37
Gambar 4.1. Lengkung Kapasitas Waduk Latowu ............................................. 40
Gambar 4.2. Grafik Debit Tahunan Metode F.J. Mock Tahun 2001 – 2010 ...... 66
Gambar 4.3. Grafik Neraca Air untuk Kebutuhan Eksisting ............................... 84
Gambar 4.4. Grafik Hubungan antara Tampungan Efektif dengan Periode
Waktu pada Simulasi Waduk Latowu Guna Pelayanan Air Baku
dan Air Irigasi dengan Pola Tata Tanam Padi – Padi – Palawija
Awal Tanam Bulan Januari Periode Ke-1 ..................................... 90
Gambar 4.5. Hasil Analisa Tingkat Pelayanan Waduk terhadap Kondisi Eksisting
Musim Kering ................................................................................. 93
-
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Denah Bendungan Latowu
Lampiran 2 Potongan Melintang Bendungan Latowu (As Bendung dan Center Line
A)
Lampiran 3 Potongan Melintang Bendungan Latowu (Center Line E dan H-Intake)
Lampiran 4 Peta Genangan Bendungan Latowu – Peta Tata Guna Lahan
Lampiran 5 Data Hujan Stasiun Balandete
Lampiran 6 Hasil Perhitungan Pola Tata Tanam
Lampiran 7 Hasil Simulasi Pola Operasi di Waduk Latowu
-
RINGKASAN
Akbar Gama Abadi, Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya,
Mei 2016, Studi Perencanaan Pola Operasi Waduk Latowu Provinsi Sulawesi Tenggara
Guna Penyediaan Air Baku dan Air Irigasi, Dosen Pembimbing: Dr. Very Dermawan. ST,
MT. dan Anggara WWS, ST, M.Tech.
Sumber daya air tawar adalah sumber daya yang terbarukan, meski suplai air bersih
terus berkurang. Permintaan air telah melebihi suplai di beberapa daerah dan populasi
dunia terus meningkat yang mengakibatkan peningkatan kebutuhan terhadap air bersih.
Salah satu upaya untuk mengatasi masalah tersebut dengan menampung air di waduk.
Akan tetapi terdapat masalah yang seringkali terjadi di Indonesia adalah tingginya
permintaan (demand) akan kebutuhan air, sedangkan ketersediaan (supply) yang ada belum
tentu dapat tercukupi oleh adanya waduk. Untuk itu perlu dilakukan perencanaan tentang
pengoperasian waduk sehingga dapat memenuhi kebutuhan khususnya kebutuhan air baku.
Dalam proses pengerjaan studi ini menggunakan data-data sekunder antara lain data
penduduk, curah hujan, klimatologi, karakteristik DAS, dan teknis waduk. Data penduduk
digunakan untuk menghitung kebutuhan air baku. Data hujan digunakan untuk menghitung
debit andalan (inflow) (26,02%, 50,68%, 75,34%, 97,30%). Dalam simulasi operasi waduk
menggunakan semua input data tersebut didapatkan debit outflow dengan jumlah penduduk
yang dapat terlayani, serta menentukan keandalan waduk. Dalam penentuan aturan lepasan
operasi embung didasarkan pada kebutuhan yang harus disuplai untuk pemenuhan air
irigasi dan air baku penduduk.
Dari hasil perhitungan kebutuhan air baku di Kecamatan Batu Putih, Porehu, Tolala,
dan Malili pada tahun 2035 kebutuhan air baku sebesar 133,54 liter/detik. Debit inflow
dengan beberapa kondisi keandalan (26,02%, 50,68%, 75,34%, 97,30%) didapatkan rata-
rata sebesar 5,683 m3/detik. Dari perhitungan simulasi operasi waduk yang direncakan
akan digunakan pada Waduk Latowu nantinya dapat melakukan pelayanan air irigasi pada
wilayah irigasi seluas 1885,03 Ha, hal ini merupakan peningkatan dari luas tanam yang
awalnya seluas 732,63 Ha.
Kata kunci : waduk, Kebutuhan Air Baku, Simulasi Operasi.
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sumber daya air tawar adalah sumber daya yang terbarukan, meski suplai air
bersih terus berkurang. Permintaan air telah melebihi suplai di beberapa daerah dan
populasi dunia terus meningkat yang mengakibatkan peningkatan kebutuhan terhadap
air bersih. Perhatian terhadap kepentingan global dalam mempertahankan air untuk
pelayanan ekosistem telah bermunculan dikarenakan semakin menurunnya kualitas
dan kuantitas air permukaan, terutama akibat berbagai macam aktifitas manusia dalam
hal pemanfaatan sumber daya air.
Indonesia merupakan salah satu negara dengan jumlah penduduk yang sangat
banyak. Dengan jumlah penduduk sekitar 221,2 juta jiwa pada tahun 2005 (data Badan
Pusat Statistik Tahun 2013), maka kebutuhan air juga sangat besar seiring dengan
pertumbuhan penduduknya. Sementara di lain pihak, ketersediaan sumber daya air
permukaan juga semakin terbatas, bahkan di beberapa tempat dikategorikan sangat
kritis.
Bila kita lihat dari segi kuantitasnya, pada musim kemarau rakyat Indonesia
seringkali kekurangan sumber daya air. Kebutuhan air pada musim kemarau banyak
yang tidak terpenuhi secara optimal dikarenakan pengelolaan sumber daya air yang
ada kurang baik. Salah satu upaya untuk memenuhi kebutuhan air adalah dengan
melakukan pembangunan waduk.
Waduk atau bendungan adalah tampungan buatan yang sengaja dibuat oleh
manusia dengan cara membendung aliran sungai. Waduk dibuat dengan berbagai
macam tujuan, antara lain; sebagai pengendali banjir, untuk memenuhi kebutuhan
irigasi, air baku, dan sebagai pembangkit tenaga listrik. Selain itu, dengan
dibangunnya waduk, air dapat diatur sesuai keperluan, misalnya pada musim hujan
sebagian air disimpan dan pada musim kemarau air waduk dialirkan untuk pemenuhan
kebutuhan masyarakat disekitarya.
Waduk Latowu adalah waduk yang memiliki fungsi utama untuk penyedia air
irigasi, dan sebagai sarana penyediaan air baku untuk wilayah sekitarnya. Debit yang
akan dialirkan bergantung pada kebutuhan air yang ada di hilir. Daerah di hilir sungai
-
2
merupakan daerah yang belum memiliki pengairan secara optimal. Sehingga dengan
adanya waduk ini dapat meningkatkan perekonomian dan kesejahteraan masyarakat di
daerah aliran pada khususnya, dan masyarakat Kabupaten Kolaka Utara pada
umumnya.
Namun masalah yang seringkali terjadi di Indonesia adalah tingginya
permintaan (demand) akan kebutuhan air, sedangkan ketersediaan (supply) yang ada
belum tentu dapat tercukupi oleh adanya waduk. Oleh karena itu diperlukan adanya
perencanaan pola operasi waduk yang tepat guna memelihara tampungan agar dapat
memenuhi kebutuhan yang ada.
1.2. Identifikasi Masalah
Pertumbuhan penduduk di Indonesia yang pesat ditambah dengan jumlah
penduduk yang besar menyebabkan tingginya kebutuhan air sedangkan sumber daya
air yang ada belum tentu dapat mencukupi kebutuhan tersebut.
Keadaan sumber daya air yang dari terbatas tersebut dapat diatasi, salah satu
upaya mengatasi masalah tersebut adalah dengan pembangunan waduk. Karena
dengan adanya waduk maka air yang dibutuhkan pada musim kemarau dapat
ditampung sementara pada musim penghujan sehingga dapat dimanfaatkan secara
berkala agar sumber daya air yang tersedia dapat dimanfaatkan secara optimal.
Untuk menjamin ketersediaan air bagi keperluan irigasi dan air baku selama
musim kemarau dan pencegahan kelebihan air pada musim penghujan, maka Waduk
Latowu difungsikan secara optimal untuk memenuhi kebutuhan air irigasi dan air baku
bagi wilayah DAS Latowu. Pembangunan waduk ini bertujuan untuk mengembangkan
kegiatan pertanian dan mencukupi kebutuhan air baku di wilayah studi.
Tujuan utama dari pengoperasian waduk adalah untuk menyeimbangkan antara
debit yang masuk (inflow), debit yang keluar (outflow), dan perubahan tampungan.
Oleh karena itu masalah tentang pengoperasian waduk harus terencana sesuai dengan
kapasitas dan debit yang ada. Sehingga tujuan pembangunan waduk tercapai, yaitu
untuk pemenuhan kebutuhan air irigasi dan air baku di daerah hilir.
1.3. Batasan Masalah
Untuk mempertajam permasalahan yang dibahas dalam studi ini, maka
dilakukan batasan masalah. Sebagai berikut:
1. Daerah studi terletak di Waduk Latowu, Kabupaten Kolaka Utara, Provinsi
Sulawesi Tenggara.
-
3
2. Tidak membahas aspek ekonomi dan sosial.
3. Tidak membahas dampak lingkungan akibat pembangunan (AMDAL).
4. Titik pantau air (HWL dan LWL) ditentukan berdasarkan gambar perencanaan
waduk dari konsultan teknik.
5. Data curah hujan bulanan diambil dari tahun 2001-2010 dari Stasiun Hujan
Balandete.
6. Perhitungan proyeksi penduduk guna mendapatkan kebutuhan air baku sampai
dengan tahun 2035.
1.4. Rumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan batasan masalah di atas, maka dapat
dibuat suatu rumusan masalah sebagai berikut:
1. Berapa besarnya kebutuhan air baku dan air irigasi yang diperlukan untuk
daerah layanan Waduk Latowu?
2. Berapa besarnya debit inflow (berdasarkan keandalannya) pada Waduk
Latowu?
3. Berapakah parameter keandalan pola operasi Waduk Latowu yang
direncanakan?
4. Bagaimanakah pola operasi Waduk Latowu sesuai dengan kebutuhan air baku
dan air irigasi yang akan dilayani?
1.5. Maksud dan Tujuan
Studi ini dimaksudkan untuk memberikan alternatif desain perencanaan pola
operasi waduk yang sesuai dengan kebutuhan daerah layanan Waduk Latowu.
Adapun tujuan dari penyusunan skripsi ini adalah:
1. Mengetahui besarnya kebutuhan air baku dan air irigasi yang diperlukan untuk
daerah irigasi Latowu.
2. Mengetahui besarnya debit inflow dengan probabilitas 27,27%, 54,55%,
72,73%, dan 90,91% pada Waduk Latowu.
3. Mengetahui parameter keandalan pola operasi Waduk Latowu yang
direncanakan
4. Mengetahui pola operasi Waduk Latowu sesuai dengan kebutuhan air irigasi
dan air baku yang akan dilayani.
-
4
-
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Umum
Fungsi utama dari waduk adalah untuk menyediakan tampungan jadi karakter fisik
sangat penting adalah kapasitas tampungan. Tampungan yang dibutuhkan di suatu sungai
untuk memenuhi permintaan tertentu tergantung tiga faktor, yaitu:
1. Variabilitas aliran sungai.
2. Ukuran permintaan.
3. Tingkat kendalan dari pemenuhan permintaan.
Dalam bentuk yang paling sederhana, masalah waduk dapat digambarkan
sebagai berikut:
Rangkaian aliran Q (t) Rangkaian pelepasan terkendali
Waduk dan kapasitas tampungan aktif
Limpahan
Gambar 2.1 Idealisasi Masalah Kapasitas dan Kemampuan Waduk
Sumber: Mc. Mahon, 1978
Rangkaian aliran di sungai Q(t) akan dimanfaatkan untuk memenuhi permintaan
air dengan kebutuhan yang tertentu D(t). Dengan demikian pertanyaan yang muncul dapat
berupa, berapa besar kapasitas waduk (C) yang harus disediakan bagi suatu pelepasan
yang terkendali (release) dengan tingkat keandalan yang dapat diterima. Mungkin ada
variasi lain dari pertanyaan ini, misalnya menentukan pelepasan bagi suatu kapasitas
tertentu, tetapi masalah dasarnya tetap sama yaitu hubungan antara karakteristik aliran
masuk (inflow), kapasitas waduk, pelepasan yang terkendali (release) dan keandalan yang
ditemukan.
Secara umum persamaan neraca air dirumuskan dengan:
I = O ± ΔS (2-1)
Dengan:
I = masukan (inflow)
O = keluaran (outflow)
-
6
Neraca air merupakan hubungan antara masukan air total dan keluaran air total
yang terjadi pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) yang didalamnya terkandung
komponen-komponen seperti debit aliran sungai, curah hujan, evapotranspirasi,
perkolasi, kelembaban tanah, dan periode waktu.
Teknik neraca air sebagai salah satu subjek utama dalam hidrologi, merupakan
suatu cara untuk mendapatkan jawaban penting atas permasalahan praktis hidrologi, yaitu
dalam hal evaluasi kuantitatif sumberdaya air wilayah, serta perubahan akibat intervensi
kegiatan manusia. Informasi neraca air lahan dan waduk untuk suatu selang waktu
tertentu diperlukan untuk operasional pengelolaan air waduk dan untuk tujuan prakiraan
hidrologi dalam pengelolaan air umumnya. Perhitungan neraca air wilayah juga penting
untuk perbandingan potensi sumberdaya air suatu wilayah dengan wilayah lainnya.
2.2. Curah Hujan Rerata Daerah
Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan pemanfaatan air
adalah curah hujan rata-rata di seluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada
suatu titik tertentu. Curah hujan ini disebut sebagai curah hujan daerah dan dinyatakan
dalam mm (Sosrodarsono, 1976:27).
Mengingat hujan sangat bervariasi terhadap tempat (space), maka untuk kawasan
yang luas, satu alat penakar hujan belum dapat menggambarkan hujan wilayah tersebut.
Dalam hal ini diperlukan hujan kawasan yang diperoleh dari harga rata-rata curah hujan
beberapa stasiun penakar hujan yang ada didalam dan/atau di sekitar kawasan tersebut.
Ada tiga macam cara yang umum dipakai dalam menghitung hujan rata-rata kawasan
(Suripin, 2004:26):
1. Metode rata-rata hitung (rata-rata aljabar)
Merupakan metode yang paling sederhana dalam perhitungan hujan kawasan
karena di dasarkan 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. Curah hujan rerata daerah diperoleh dari persamaan sebagai berikut:
n
P
n
PPPPP
n
i
i
n
1321
... (2-2)
dengan P1, P2, …., Pn merupakan curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan 1, 2, 3,
…, n dan n adalah banyaknya pos penakar hujan.
-
7
2. Metode Poligon Thiessen
Metode ini dikenal sebagai metode rata-rata timbang (weighted mean). Cara ini
memberikan proporsi luasan daerah pengaruh pos penakar hujan untuk
mengakomodasi ketidakseragaman jarak. Meskipun belum dapat memberikan bobot
yang tepat sebagai sumbangan satu stasiun hujan untuk hujan daerah, metode ini telah
memberikan bobot tertentu kepada masing-masing stasiun sebagai fungsi jarak stasiun
hujan. Metode ini cocok untuk daerah datar dengan luas 500 - 5000 km2.
Hujan rerata daerah untuk metode Poligon Thiessen dihitung dengan persamaan
berikut (Suripin, 2004:27);
n
i
n
i
n
nn
Ai
AiPi
AAA
APAPAPP
1
1
21
2211
.
...
... (2-3)
Dengan P1, P2, …., Pn merupakan curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan
1, 2, …,. A1, A2, … An adalah luas areal poligon 1, 2, …, n. Dan n adalah banyaknya pos
penakar hujan.
Penjelasan metode Poligon Thiessen ini dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Poligon Thiessen
Sumber : (Suripin, 2004:27)
3. Metode Isohyet
Isohyet adalah kontur yang menghubungkan titik-titik dengan ketebalan hujan
yang sama dimana dua garis Isohyet tidak pernah saling berpotongan. Metode ini
merupakan metode yang paling akurat untuk menentukan curah hujan rerata daerah,
namun diperlukan keahlian dan pengalaman. Pada metode ini dapat mengkoreksi asumsi
-
8
Metode Poligon Thiessen dimana tiap-tiap pos penakar mencatat kedalaman yang sama
untuk daerah sekitarnya. Hal itu disebabkan pada metode ini memperhitungkan secara
aktual pengaruh tiap-tiap pos penakar hujan. Metode ini cocok untuk daerah berbukit dan
tidak teratur dengan luas lebih dari 5000 km2. Hujan rerata daerah dihitung dengan
persamaan berikut (Suripin, 2004:30).
1-21
1
1
32
2
21
1
+...++
)2
+(+...+)
2
+(+)
2
+(
=n
nn
n
AAA
PPA
PPA
PPA
P (2-4)
Penjelasan garis isohyet dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut ini.
Gambar 2.3. Garis Isohyet
Sumber: (Suripin, 2004:30)
Terlepas dari kelebihan dan kekurangan ketiga metode tersebut, pemilihan metode
yang cocok dipakai dalam perhitungan curah hujan rerata daerah dapat dilihat pada tabel
berikut dengan mempertimbangkan beberapa faktor sebagai berikut :
a. Jaring-jaring pos penakar hujan
Tabel 2.1. Pemilihan Metode Penentuan Curah Hujan Berdasarkan Jumlah Pos
Penakar Hujan
Jumlah Pos Penakar Hujan Metode
Cukup Isohyet, poligon Thiessen, atau Rata-rata Hitung
Terbatas Rata-rata Hitung atau poligon Thiessen
Tunggal Hujan Titik
Sumber : Suripin, 2004: 31
-
9
b. Luas DAS
Tabel 2.2. Pemilihan Metode Penentuan Curah Hujan Berdasarkan Luas DAS
Luas DAS Metode
DAS besar (> 5000 km2) Isohyet
DAS sedang (500 s/d 5000 km2) Poligon Thiessen
DAS kecil (< 500 km2) Rata-rata hitung
Sumber : Suripin, 2004: 31
2.3. Uji Homogenitas Data Curah Hujan
Uji konsistensi berarti menguji kebenaran data lapangan yang tidak dipengaruhi
oleh kesalahan pada saat pengiriman atau saat pengukuran, data tersebut harus betul-betul
menggambarkan fenomena hidrologi seperti keadaan sebenarnya di lapangan. Dengan
kata lain data hidrologi disebut tidak konsisten apabila terdapat perbedaan antara nilai
pengukuran dengan nilai sebenarnya (Soewarno, 1995:23). Data hujan disebut
konsistensi berarti data yang terukur dan dihitung adalah teliti dan benar sesuai dengan
fenomena saat hujan itu terjadi (Soewarno, 2000:199).
Pengecekan kualitas data merupakan keharusan sebelum data hidrologi diproses.
Pengecekan dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan (Soewarno,
1995:23):
1. Inspeksi ke lapangan,
2. Perbandingan hidrograf,
3. Analisis kurva masa ganda.
Umumnya dilakukan dengan analisis kurva masa ganda, dengan menggambarkan
besaran hujan kumulatif stasiun yang diuji dengan besaran hujan kumulatif rata-rata hujan
dari beberapa stasiun referensi disekitarnya. Ketidakpanggahan data ditunjukkan dengan
penyimpangan garisnya dari garis lurus. hal ini masih sering menimbulkan keraguan.
Kesulitan yang lain adalah ketidakyakinan akan prosedur itu sendiri, karena dalam satu
DAS, suatu stasiun akan berfungsi ganda, sebagai stasiun yang diuji dan stasiun referensi
pada pengujian lain (Harto, 1993:266).
Alat penguji lain adalah menguji ketidakpanggahan data suatu stasiun dengan data
dari stasiun itu sendiri, dengan mendeteksi penggeseran nilai rata-rata (mean). Cara ini
lebih dapat diterima, diantaranya adalah Von Neumann Test, Rescaled Adjusted Partial
Sum (RAPS), Weighted Adjusted Partial Sum, Worsley test dan Buishand test.
Salah satu cara klasik adalah Von Neumann Ratio dalam persamaan (Harto, 1993:59):
-
10
2
1
2
1
1
1
)(/)( YYYYN i
n
iii
n
i
(2-5)
Data dikatakan panggah apabila nilai E (N) = 2
Buishand (1982) memperkenalkan cara cumulative deviation, yaitu nilai kumulatif
penyimpangannya terhadap nilai rata-rata (mean) dengan :
nkYYSS i
k
iko ,...,1,)(,0
2
1
**
(2-6)
Nilai *
nS = 0. untuk data yang homogin, maka nilai *
kS berkisar nol. Karena tidak terdapat
kesalahan sistematik pada nilai iY terhadap nilaiY rata-rata. Oleh sebab itu,
*
kS (harga mutlak) dapat digunakan sebagai indikator terjadinya perubahan atau
ketidakpanggahan. Cara lain yang dapat digunakan adalah dengan RAPS (Rescaled
Adjusted Partial Sums) (Harto, 1993:59.).
DySS kk /***
, dengan k= 0,1,…,n (2-7)
nYYD i
n
iy /)(
2
1
2
(2-8)
Nilai statistic Q Q= maks **
0k
nkS
(2-9)
Nilai statistik R (Range)
R= maks **
0 knk S - min **
0 knk S (2-10)
Dengan :
S*o = simpangan awal
S*k = simpangan mutlak
S**k = nilai konsistensi data
n = jumlah data
Dy = simpangan rata-rata
Q = nilai statistik Q untuk 0≤ k≤ n
R = nilai statistik (range)
Nilai statistik Q dan R diberikan pada tabel berikut:
-
11
Tabel 2.3 Nilai Q/ n dan R/ n
N Q/ n R/ n
90% 95% 99% 90% 95% 99%
10 1.05 1.14 1.29 1.21 1.28 1.38
20 1.1 1.22 1.42 1.34 1.43 1.6
30 1.12 1.24 1.46 1.4 1.5 1.7
40 1.13 1.26 1.5 1.42 1.53 1.74
50 1.14 1.27 1.52 1.44 1.55 1.78
100 1.17 1.29 1.55 1.5 1.62 1.86
1.22 1.36 1.63 1.62 1.75 2
Sumber: Harto, 1993:60
Cara lain yang dapat digunakan adalah dengan WAPS (Weighted Adjusted Partial
Sums).
*5,0* )( kk SknkZ
; k= 1,2,..,n-1 (2-11)
ykk DZZ /***
(2-12)
V = maks**
11k
nkkZ
(2-13)
i/Statistik ini dapat disajikan dalam persamaan:
5,025,0 )1/()2( VVnW (2-14)
Dengan W adalah nilai Worsley’s test:
W = maks knk t11 (2-15)
Dengan tk adalah nilai ‘Student’s t’ untuk membedakan nilai rata-rata dari k
sample k yang pertama dan sample (n-k) terakhir. Pengujian ‘V’ berarti sama dengan
pengujian ‘W’.
Pengujian lain dengan cara ‘Bayesian’. Uji statistik yang dapat digunakan adalah:
2**1
1
)()}1(/{1 k
n
k
SnnU
(2-16)
2** )( kZA (2-17)
Nilai U dan A yang besar menunjukkan kecenderungan penyimpangan dari
kepanggahan data. Nilai statistik U dan A disajikan dalam tabel berikut ini. Sebelum
pemakaian cara ini sebaiknya dilakukan pengujian sebagai sarana pengujian silang.
-
12
Tabel 2.4 Nilai U dan A
N U A
90% 95% 99% 90% 95% 99%
10 0.336 0.414 0.575 1.9 2.31 3.14
20 0.343 0.447 0.662 1.93 2.44 3.5
30 0.344 0.444 0.691 1.92 2.42 3.7
40 0.341 0.448 0.693 1.91 2.44 3.66
50 0.342 0.452 0.718 1.92 2.48 3.78
100 0.341 0.457 0.712 1.92 2.48 3.82
0.347 0.461 0.743 1.93 2.49 3.86
(Sumber: Harto, 1993:62)
Dalam beberapa pengujian banding, cara-cara yang disebutkan di atas
memberikan hasil yang sama dengan cara pertama, selain keuntungan lain dapat
menghindarkan kemungkinan ketidakpanggahan data hujan stasiun-stasiun referensi..
Dalam studi ini dilakukan dengan metode RAPS (Harto, 1993:266).
2.4. Kebutuhan Air Irigasi
2.4.1. Kebutuhan Air Tanaman
Kebutuhan air tanaman adalah jumlah air yang di butukan untuk pertumbuhan
tanaman, yaitu untuk mengganti air yang hilang akibat evapotranspirasi. Secara
skematis dapat di lihat pada Gambar 2.6 berikut ini.
Gambar 2.6 Kesetimbangan air di sawah
Sumber : http://www.slideshare.net/Munzirkamala/kebutuhan-air-dan-pemberian-air
(diakses tangal 15 Januari 2016)
http://www.slideshare.net/Munzirkamala/kebutuhan-air-dan-pemberian-air
-
13
2.5. Evapotranspirasi
2.5.1. Evaporasi
Evaporasi adalah penguapan air dari permukaan air, tanah dan bentuk permukaan
bukan vegetasi lainnya oleh proses fisika. Dua faktor utama untuk berlangsung evaporasi
adalah energi (radiasi) matahari dan ketersediaan air (Asdak, 2004:101). Evaporasi
sangat mempengaruhi debit sungai, besarnya kapasitas waduk, besarnya kapasitas pompa
untuk irigasi, penggunaan konsumtif untuk tanaman dan lain-lain.
Besarnya faktor meteorologi yang mempengaruhi besarnya evaporasi adalah
sebagai berikut (Soemarto, 1986:43):
1. Radiasi matahari
Evaporasi merupakan konversi air ke uap air. Proses ini berjalan terus hampir
tanpa berhenti di siang hari dan kerap kali juga dimalam hari. Perubahan dari keadaan
cair menjadi gas ini memerlukan energi berupa panas untuk evaporasi. Proses evaporasi
akan sangat aktif jika ada penyinaran matahari langsung.
2. Angin
Jika air menguap ke atmosfer maka lapisan batas antara permukaaan tanah dan
udara menjadi jenuh oleh uap air sehingga proses penguapan berhenti. Agar proses
tersebut berjalan terus, lapisan jenuh harus diganti dengan udara kering. Pergantian
itu hanya mungkin kalau ada angin. Jadi, kecepatan angin memegang peranan penting
dalam proses evaporasi.
3. Kelembaban relatif (relative humidity)
Faktor lain yang mempengaruhi evaporasi adalah kelembaban relatif udara. Jika
kelembaban relatif naik, maka kemampuan udara untuk menyerap air akan berkurang
sehingga laju evaporasinya menurun. Penggantian lapisan udara pada batas tanah dan
udara dengan udara yang sama kelembaban relatifnya tidak akan menolong dalam
memperbesar laju evaporasinya.
4. Suhu (temperatur)
Energi matahari sangat dibutuhkan agar evaporasi bisa berjalan terus. Jika suhu
udara dan tanah cukup tinggi, proses evaporasi berjalan lebih cepat dibandingkan jika
suhu udara dan tanah rendah karena adanya energi panas yang tersedia.
-
14
2.5.2. Evapotranspirasi Potensial (Eto)
Evapotranspirasi merupakan gabungan antara proses penguapan dari permukaan
tanah bebas (evaporasi) dan penguapan yang berasal dari daun tanaman (transpirasi).
Besarnya evaporasi berhubungan erat dengan faktor iklim yang meliputi suhu udara,
kecepatan angin, kelembaban udara dan kecerahan matahari. Oleh karena itu
perkiraan besarnya evaporasi yang didapat merupakan evaporasi potensial.
Dalam menghitung evapotranspirasi potensial banyak metode yang bisa
digunakan, salah satu metode untuk menghitung evapotranspirasi potensial yang paling
sering dipakai yaitu metode Penman Modifikasi. Rumus Penman Modifikasi
membutuhkan lebih banyak data terukur, yaitu suhu udara bulanan rerata (t, 0C),
kelembaban relatif bulanan rerata (RH, %), kecerahan matahari bulanan (n/N, %),
kecepatan angin bulanan rerata (u, m/s), dan letak lintang daerah yang ditinjau.
Untuk perhitungan pada daerah-daerah di Indonesia rumus yang digunakan
adalah sebagai berikut (Suhardjono, 1994:54):
Eto = c . ET* (2-18)
ET* = w (0,75.Rs – Rn-1) + (1 – w) f(u) (ea – ed) (2-19)
Dalam hal ini:
Eto = evapotranpirasi potensial (mm/hari)
C = angka koreksi Penman yang memasukkan harga perbedaan kondisi
cuaca siang dan malam. Harga c tertera pada tabel 2.6.
ET* = besaran evapotranpirasi potensial sebalum dikoreksi (mm/hari)
W = faktor yang berhubungan dengan temperatur (t) dan elevasi daerah.
Untuk daerah Indonesia dengan elevasi antara 0-500 m, hubungan t dan w
seperti pada Tabel 2.5.
Rs = radiasi gelombang pendek dalam suatu evaporasi (mm/hari)
= (0,25 + 0,54 n/N) Ra (2-20)
Ra = radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfir
(angka angot) yang dipengaruhi oleh letak lintang daerah. (mm/hari)
Harga Ra seperti pada Tabel 2.6.
Rn-1 = radiasi bersih gelombang panjang (mm/hari)
= f(t) . f(ed) . f(n/N) (2-21)
-
15
f(t) = fungsi suhu
= σ . Ta4 (2-22)
σ = konstanta
Ta = suhu (°K)
f(ed) = fungsi tekanan uap
= 0,34 - (0,044 . ed0.5) (2-23)
f(n/N) = fungsi kecerahan
= 0,1 + (0,9 . n/N) (2-24)
N = jumlah jam yang sebenarnya dalam 1 hari matahari bersinar terang (jam)
f(u) = fungsi dari kecepatan angin pada ketinggian 2 m dalam satuan (m/dt)
= 0,27 (1 + 0,864 u) (2-25)
u = kecepatan angin (m/dt)
(ea-ed) = perbedaan tekanan uap jenuh dengan takanan uap yang sebenarnya
ed = ea . Rh (2-26)
Rh = kelembaban udara relatif (%)
ea = tekanan uap jenuh (mbar)
ed = tekanan uap sebenarnya (mbar)
Tabel 2.5 Vapour Pressure Curve Coefficient
0,06
0,07
0,18
0,09
0,11
0,04
18,52
14,29
-2,80
-0,70
-1,80
0,21
17,54
16,13
16,64
14,93
''w''
0,60
-0,05
0,55
0,30
5,75
''p'' ''q''
5,29
''v''
6,30
5 - 15
4,57
4,71
4,90
5,05
Temperatur
range
25 - 35
30 - 40
10 - 20
15 - 25
20 - 30
0 - 10
15,63
-
16
Tabel 2.6 Solar Radiation Coeffiecient
Tabel 2.7. Lama Penyinaran Matahari
Sumber: Suhardjono,1994: 59
Tabel 2.8. Besar Angka Koreksi ( c ) Bulanan
Bulan Angka koreksi ( c )
Blaney-criddle Radiasi Penman
Januari 0.800 0.800 1.100
Februari 0.800 0.800 1.100
Maret 0.750 0.750 1.000
April 0.750 0.750 1.000
Mei 0.700 0.700 0.950
Juni 0.700 0.700 0.950
Juli 0.750 0.750 1.000
Agustus 0.750 0.750 1.000
September 0.800 0.800 1.100
Oktober 0.800 0.800 1.100
November 0.825 0.825 1.150
Desember 0.825 0.825 1.150
Sumber: Suhardjono, 1994 : 64
Location
Countries
N.W. Europe, Canada
Australia
Saudi Arabia
East Africa
India
Singapore
Indonesia
Climates
Cool climates
Moderate
Sub-tropical
Tropics (dry)
Tropics (wet) 0,49
''b''
0,55
0,50
0,47
0,53
0,47
0,48
0,48
0,50
0,31
0,25
0,25
0,26
0,25
0,23
0,490,28
0,55
0,53
0,21
''a''
0,21
0,26
0,36
0,23
Bulan 600S 500S 400S 300S 200S 100S 0 100N 200N 300N 400N 500N 600N
Jan 18,1 15,9 14,7 13,9 13,2 12,6 12,1 11,6 11,1 10,4 9,7 8,6 6,8
Peb 15,7 14,5 13,8 13,2 12,8 12,5 12,1 11,8 11,5 11,1 10,6 10,0 9,0
Mar 13,0 12,7 12,5 12,4 12,3 12,2 12,1 12,1 12,0 12,0 11,9 11,8 11,7
Apr 10,3 10,8 11,2 11,5 11,7 11,9 12,1 12,3 12,6 12,9 13,2 13,7 14,5
Mei 7,7 9,1 10,0 10,7 11,2 11,7 12,1 12,6 13,1 13,6 14,3 15,4 17,1
Jun 6,1 8,2 9,4 10,3 10,9 11,6 12,1 12,7 13,3 14,0 15,0 16,3 18,7
Jul 6,8 8,6 9,7 10,4 11,1 11,6 12,1 12,6 13,2 13,9 14,7 15,9 18,0
Agt 9,0 10,0 10,6 11,1 11,5 11,8 12,1 12,5 12,8 13,2 13,8 14,5 15,7
Sep 11,7 11,8 11,9 12,0 12,0 12,1 12,1 12,1 12,3 12,4 12,5 12,7 13,0
Okt 14,5 13,7 13,2 12,9 12,6 12,3 12,1 11,9 11,7 11,5 11,2 10,8 10,3
Nop 17,1 15,4 14,3 13,6 13,1 12,6 12,1 11,7 11,2 10,7 10,0 9,1 7,7
Des 18,7 16,3 15,0 14,0 13,3 12,7 12,1 11,6 10,9 10,3 9,4 8,2 6,2
-
17
2.5.3. Perkolasi
Perkolasi adalah Pergerakan air ke bawah dari daerah tidak jenuh (antara
permukaan tanah sampai ke permukaan air tanah ) ke dalam daerah jenuh (daerah di
bawah permukaan air tanah ) (Soemarto, 1987:80).
Angkah perkolasi untuk berbagai jenis tanah sawah dengan lapisan tanah bagian
atas (top soil) lebih tebal dari 50 cm adalah sebagai berikut:
Tabel 2.9 Harga Perkolasi Untuk Berbagai Jenis Tanah
Macam Tanah Angka Perkolasi
Padi (mm/hari) Palawija (mm/hari)
Tekstur Berat 1 2
Tekstur Sedang 2 4
Tekstur Ringan 5 10
Sumber: Standar Perencanaan Irigasi KP 01
Faktor – Faktor yang mempengaruhi perkolasi di antaranya yaitu (Soemarto, 1987:80):
a. Tekstur tanah, makin kasar tekstur makin besar angka perkolasinya.
b. Permeabilitas tanah.
c. Tabel lapisan tanah
d. Letak permukaan tanah, makin tinggi kedudukan air tanahnya makin rendah
angka perkolasinya
Berdasarkan karakteristik tanah di areal irigasi Batu Putih dan sekitarnya dengan
jenis tanahnya Tekstur Berat diambil nilai perkolasinya sebesar 1 mm/hari.
2.5.4. Koefisien Tanaman
Besarnya koefisien tanaman untuk setiap jenis tanaman akan berbeda – beda yang
besarnya berubah setiap priode pertumbuhan tanaman itu sendiri.
Dalam studi ini koefisien tanaman padi diambil berdasarkan laporan dari
PROSIDA Jawa timur yang bekerja sama dengan NEDECO. Sedangkan koefisien
tanaman palawija diperoleh dari lysimeter studi yang di adakan di beberapa negara,
kemudian di kembangkan dengan data – data Pennman.
2.5.5. Kebutuhan Air di Sawah
Perhitungan kebutuhan air di sawah di dasarkan pada prinsip kesetimbangan air
yang di nyatakan dengan persamaan sebagai berikut (Dirjen Pengairan: KP-01):
-
18
Wr = Cu + Pd + P + Nr – Re (2-27)
Dalam hal ini :
Wr = Kebutuhan air di sawah (mm)
Cu = Kebutuhan air untuk tanaman (mm)
Pd = Kebutuhan air untuk pengolahan tanah (mm)
P = Perkolasi (mm)
Nr = Kebutuhan air untuk pembibitan (mm)
Re = Curah hujan efektif (mm)
Kebutuhan air di intake dapat di hitung dengan rumus sebagai berikut :
𝐼𝑟𝑟 = 𝑊𝑟
𝐸𝑓𝑓 (untuk tanaman padi) (2-28)
𝐼𝑟𝑟 = (𝐸𝑇𝑐−𝑅𝑒)
𝐸𝑓𝑓 ( untuk tanaman palawija) (2-29)
Dengan:
Etc = Penggunaan Konsumtif (mm/hr)
Eff = Efisiensi irigasi secara keseluruan
2.5.6. Kebutuhan Air Irigasi
Kebutuhan air irigasi pada pintu pengambilan dapat di hitung dengan persamaan
sebagai berikut (Dirjen Pengairan: KP-01);
𝐷𝑟 = 𝑊𝑟
𝐸𝑓𝑓∗ 𝐴 (2-30)
Dengan:
Dr = Kebutuhan air Irigasi pada pintu Pengambilan (m³/dt)
Wr = Kebutuhan Air Irigasi pada lahan pertanian (lt/dt/ha)
Eff = Efisiensi irigasi (%)
A =Luas areal irigasi yang akan dialiri (ha)
2.6. Analisa Kebutuhan Air Baku
2.6.1. Proyeksi Jumlah Penduduk
Fungsi utama dari Waduk Latowu adalah untuk memenuhi kebutuhan air baku
penduduk kecamatan Batu Putih dan sekitarnya. Kebutuhan air baku dalam studi ini,
dihitung berdasarkan jumlah penduduk yang akan dilayani sampai pada jangka waktu
tertentu. Proyeksi pertambahan jumlah penduduk tersebut dapat dihitung berdasarkan
metode:
-
19
1. Metode Geometri (Geometric Rate of Growth)
Perkiraan laju pertumbuhan geometri diasumsikan mengikuti deret geometris dengan
rasio pertumbuhan adalah sama untuk setiap tahun. Rumus dari rasio pertumbuhan
adalah (Muliakusuma, 2000:254):
Pn = Po. (1+r)n (2-31)
dengan:
Pn = Jumlah penduduk pada tahun ke n (orang)
Po = jumlah penduduk pada awal tahun (orang)
r = angka pertumbuhan penduduk (%)
n = interval waktu (tahun)
2. Metode Aritmatik
Dalam metode ini pertumbuhan rata-rata penduduk berkisar pada prosentase r yang
konstan setiap tahun, maka Pn (jumlah penduduk pada tahun ke-n) dan Po (jumlah
penduduk pada tahun ke-0) dirumuskan sebagai berikut (Muliakusuma, 2000:254):
Pn = Po + K.t (2-32)
Dengan:
Pn = jumlah penduduk yang diperkirakan (jiwa)
Po = jumlah penduduk pada akhir tahun data (jiwa)
K = pertambahan penduduk rata-rata tiap tahun
t = jumlah tahun proyeksi (tahun)
3. Metode Eksponensial (Exponential Rate of Growth)
Perkiraan laju pertumbuhan eksponensial diasumsikan pertambahan penduduk
secara terus menerus setiap hari dengan angka pertumbuhan konstan. Perhitungan
menggunakan rumus sebagai berikut (Muliakusuma, 2000:254):
Pn = Po . er n (2-33)
dengan:
Pn = Jumlah penduduk pada tahun ke n (orang)
Po = jumlah penduduk pada awal tahun (orang)
r = angka pertumbuhan penduduk
n = interval waktu
e = Bilangan logaritma natural (2,718281828)
-
20
2.6.2. Kebutuhan Air Baku
Kebutuhan air baku diartikan sebagai kebutuhan akan air bersih yang difungsikan
untuk kebutuhan rumah tangga. Penggunaan air ini meningkat secara proporsional
dengan jumlah penduduk pada umunmya. Kebutuhan air per orang per hari disesuaikan
dengan dimana orang tersebut tinggal. Kebutuhan air baku yang perlu disediakan dapat
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Q = Pn x q (2-34)
dengan:
Q = Kebutuhan air baku (unit volume per satuan waktu)
Pn = Jumlah penduduk terlayani (jiwa)
q = Debit keluaran individu (Unit volume per satuan waktu)
Kebutuhan air per orang per hari disesuaikan dengan dimana orang tersebut
tinggal. Dalam setiap kategori kota tertentu orang mempunyai kebutuhan akan air yang
berbeda satu sama lain yang dapat dilihat pada Tabel 2.10:
Tabel 2.10. Standar Kebutuhan Air Bersih
Kategori
Kota Keterangan
Jumlah Penduduk
(orang)
Kebutuhan Air
(liter/orang/hari)
I Kota Metropolitan Diatas 1 juta 190
II Kota Besar 500000 s.d 1 juta 170
III Kota Sedang 100000 s.d 500000 150
IV Kota Kecil 20000 s.d. 100000 130
V Desa 10000 s.d. 20000 100
VI Desa Kecil 3000 s.d. 10000 60
Sumber: https://younggeomorphologys.wordpress.com/2011/03/19/konsepsi-kebutuhan-
air-batasan-dan-cara-perhitungannya/
(diakses tanggal 16 Januari 2016)
2.7. Analisis Ketersediaan Debit Metode F.J. Mock
2.7.1. Konsep Dasar
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.
Metode ini menganggap bahwa hujan yang jatuh pada catchment area sebagian
akan hilang sebagai evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi limpasan
permukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk ke dalam tanah dan menjadi air
tanah (ground water). Metode Mock mempunyai dua prinsip pendekatan perhitungan
https://younggeomorphologys.wordpress.com/2011/03/19/konsepsi-kebutuhan-air-batasan-dan-cara-perhitungannya/https://younggeomorphologys.wordpress.com/2011/03/19/konsepsi-kebutuhan-air-batasan-dan-cara-perhitungannya/
-
21
aliran permukaan yang terjadi di sungai, yaitu neraca air di atas permukaan tanah dan
neraca air bawah tanah yang semua berdasarkan hujan, iklim dan kondisi tanah.
Mock (1973) menjelaskan metode untuk menduga debit aliran sungai dengan
tahapan - tahapan sebagai berikut :
a. Evapotranspirasi Terbatas (Limited Evapotranspiration)
S = P – ETp (2-35)
E/ETp = (m/20) . (18 – n) (2-36)
E = Etp . (m/20) . (18-h) ETt (2-37)
ETa = ETp – E (2-38)
b. Keseimbangan Air (Water Balance)
WS = P – SS (S ) (2-39)
SS = SMCn – SMCn–1 (2-40)
SMCn = SMCn-1 + P1 (2-41)
c. Neraca air di bawah permukaan
dVn = Vn – Vn-1 WS (2-42)
I = i . WS dVn (2-43)
Vn = 1/2 . (1 + k) . I + k . Vn-1 (2-44)
d. Aliran permukaan
Ro = BF + DRo (2-45)
BF = 1 – dVn (2-46)
DRo = WS – I (2-47)
Dengan:
S = Hujan netto (mm)
P = Hujan (mm)
ETp = Evapotranspirasi potensial (mm)
ETa = Evapotranspirai terbatas (mm)
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)
-
22
i = Koefisien infiltrasi (
-
23
Tabel 2.12. Singkapan Lahan Sesuai Tata Guna Lahan
No. Jenis Penggunaan Lahan m
(%)
1 Hutan Lebat 0
2 Lahan Tererosi 10 - 40
3 Lahan Pertanian (Sawah Ladang) 30 - 50
Sumber: http://air.bappenas.go.id (diakses 20 Januari 2016)
2. Koefisien Infiltrasi.
Infiltrasi yaitu proses masuknya air hujan kedalam permukaan tanah/batuan
melalui gaya gravitasi dan kapiler. Infiltrasi merupakan gerakan air dari atas ke dalam
permukaan tanah. Gerakan air ini disebabkan antara lain oleh berat air sendiri, rekahan
tanah atau celah tanah yang cukup dan tingkat kejenuhan dari tanah tersebut. Jumlah air
yang masuk tersebut bergantung pada jenis tanah/batuan. Kemampuan untuk
memasukkan air hujan ini dinyatakan dalam Infiltrasi (I). Sedangkan kapasitas untuk
memasukkan air hujan ini dinyatakan sebagai Faktor Infiltrasi/Koefisien infiltrasi (Ci).
Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi adalah (Sosrodarsono, 1976 :77-79):
a. Dalamnya genangan di atas permukaan tanah
b. Kelembaban tanah
c. Pemampatan oleh curah hujan
d. Penyumbatan oleh bahan-bahan halus
e. Pemampatan oleh orang dan hewan
f. Struktur tanah
g. Tanaman penutup tanah
h. Udara yang terdapat dalam tanah
Nilai Infiltrasi dapat dihitung dengan rumus :
In = Wsn . Ci (2-48)
dengan:
In = infiltrasi (mm), dalam per bulan tertentu dalam luas 1 m2
Wsn = water surplus (mm), dalam per bulan tertentu dalam luas 1 m2
Ci = koefisien infiltrasi
Indeks n menyatakan perhitungan dalam bulan tertentu n.
Koefisien infiltrasi ditentukan berdasarkan kondisi porositas tanah, kemiringan
daerah pengaliran, dan keadaan geologi. Koefisien infiltrasi merupakan banyaknya
http://air.bappenas.go.id/
-
24
porositas tanah yang bisa mengalirkan air bila infiltrasi merupakan aliran melewati pipa-
pipa kecil dalam jumlah banyak. Dalam simulasi Mock, infiltrasi tinggi pada permulaan
hujan dan mengecil setelah kandungan air pada tanah meningkat pada satu kejadian hujan.
Infiltrasi yang diperhitungkan adalah dari beberapa kejadian hujan dalam satu bulan. Pada
Tabel 2.13 menyajikan besarnya koefisien infiltrasi berdasarkan jenis batuan.
Tabel 2.13. Koefisien Infiltrasi Berdasarkan Jenis Batuan
No. Jenis Batuan Ci
1.
2.
3.
4.
5.
Vulkanik muda
Vulkanik tua, muda, dan sedimen
Batu pasir
Sedimen lanau, batu cukup kedap
Batu gamping
0,30 – 0,60
0,15 – 0,25
0,15
0,15
0,30 – 0,50
Sumber : Arsyad: 2006
3. Kapasitas Kelembaban Tanah (Soil Moisture Capacity)
Kapasitas kelembaban tanah adalah banyaknya air yang dapat dikandung oleh
tanah (Sosrodarsono.1976:72). Besarnya kapasitas ditentukan berdasarkan kondisi
porositas lapisan tanah atas per 1 m2. Pada simulasi Mock besarnya kapasitas kelembaban
tanah ditentukan berdasarkan kelembaban maksimum tanah tersebut. Misalnya untuk
tanah dengan kelembaban tanah maksimum 25% maka kapasitas tanah tersebut 25 cm air
pada tanah seluas 1 m2. Biasanya kelembaban tanah ditaksir berkisar antara 50 sampai
dengan 250 mm per m2. Perubahan kandungan air tanah di daerah lengas tanah (soil
storage) adalah selisih antara kelembaban tanah (soil moisture capacity) bulan sekarang
dengan bulan sebelumnya.
4. Initial Storage.
Initial Storage adalah besarnya volume air pada saat awal perhitungan.
5. Faktor Resesi Air tanah
Dalam perhitungan kandungan air tanah (Ground Water Storage) terdapat faktor
resesi air tanah (k), yakni perbandingan air tanah pada suatu bulan dengan aliran air tanah
pada awal bulan.
2.7.3. Analisis Debit Andalan
Debit andalan adalah besarnya debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan air
dengan resiko kegagalan yang telah diperhitungkan. Dalam perencanaan proyek–proyek
-
25
penyediaan air terlebih dahulu harus dicari debit andalan (dependable discharge), yang
tujuannya adalah untuk menentukan debit perencanaan yang diharapkan selalu tersedia
di sungai (Soemarto, 1986).
Debit tersebut digunakan sebagai patokan ketersediaan debit yang masuk ke
embung pada saat pengoperasiannya.
Debit andalan diartikan sebagai debit yang tersedia untuk keperluan tertentu
(seperti irigasi, PLTA, air baku, dan lain-lain) sepanjang tahun, dengan resiko kegagalan
yang telah diperhitungkan. Menurut pengamatan, besarnya debit andalan untuk berbagai
keperluan adalah :
Tabel 2.14. Besarnya Keandalan Debit untuk Berbagai Keperluan
Kegunaan Keandalan
1. Penyediaan air minum
2. Penyediaan air industri
3. Penyediaan air irigasi untuk :
- Daerah iklim setengah lembap
- Daerah iklim kering
4. Pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
99%
95 - 98%
70 - 85%
80 - 95%
85 - 90%
Sumber : Soemarto, 1986:214
Debit andalan dapat ditentukan dengan berbagai metode, masing-masing cara
mempunyai ciri khas sendiri-sendiri. Pemilihan metode yang sesuai umumnya didasarkan
atas pertimbangan data yang tersedia, jenis kepentingan, dan pengalaman. Metode-
metode untuk analisis debit andalan tersebut antara lain sebagai berikut :
a. Metode karakteristik aliran (flow characteristic)
Perhitungan debit andalan dengan metode ini memakai data yang didapatkan
berdasarkan karakteristik alirannya. Metode ini dipakai untuk :
1. Daerah Aliran Sungai (DAS) dengan fluktuasi maksimum dan minimumnya
relatif besar dari tahun ke tahun
2. Kebutuhan yang relatif tidak konstan sepanjang tahun
3. Data yang tersedia cukup panjang.
Karakteristik aliran dalam hal ini dihubungkan dengan kriteria sebagai berikut :
1. Tahun normal, jika debit rata-rata tahunnya sama dengan atau mendekati debit
rata-rata dari tahun ke tahun
2. Tahun kering, jika debit rata-rata tahunannya dibawah debit rata-rata dari tahun
ke tahun
-
26
3. Tahun basah, jika debit rata-rata tahunnya diatas debit rata-rata dari tahun ke
tahun.
b. Metode tahun penentu (basic year)
Penentuan debit andalan dengan metode ini, antara lain dengan menentukan suatu
tahun tertentu sebagai dasar perencanaan.
c. Metode bulan penentu (basic month)
Metode ini adalah menentukan bulan tertentu sebagai dasar perencanaan.
d. Metode Q rata-rata minimum
Penentuan debit andalan dengan metode ini berdasarkan pada data debit rata-rata
bulanan yang minimum, biasanya dipakai untuk:
1. DAS dengan fluktuasi debit maksimum dan minimum tidak terlalu besar dari
tahun ke tahun
2. Kebutuhan relatif konstan sepanjang tahun.
Peluang kejadian debit dihitung dengan rumus probabilitas dari persamaan
Weibull. Cara menghitung rerata debit dalam satu tahun untuk tiap tahun data yang
diketahui adalah :
1. Merangkum data mulai dari yang kecil ke besar
2. Menghitung probabilitas untuk masing-masing data dengan menggunakan
persamaan Weibull (Subarkah, 1980:111):
P = 1n
mx 100% (2-49)
Dengan:
P = Probabilitas (%)
m = Nomor urut data debit
n = Jumlah data pengamatan debit
2.8. Program Dinamik
Probelem Optimasi dalam pengelolahaan sumber daya air lebih sering
bersifat non linier salah satu metode untuk menyeleseikan adalah dengan
menggunakan Program Dinamik (Dynamic Programming atau di singkat DP).
Orang yang merumuskan dan memperkenalkan DP adalah Richard Bellman.
Tidak seperti Program Linier, yang mempunyai prosedur penyeleseaan Standar
seperti simplex, pada DP tidak ada prosedur penyelesean yang standar. Namun
ada konsep dasar DP sebagai berikut (Subarkah, 1980:111):
-
27
1. Dekomposisi problem menjadi subproblem.
2. Kombinasi non-optimasi secara otomatis teretiminasi.
3. Subproblem – subproblem di hubungkan satu sama lain sedimikian
sehingga tidak terdapat kemungkinan untuk mengoptimasi kombinasi-
kombinasi yang tidak feasible.
2.9. Analisis Pola Operasi Embung
Pola operasi embung bertujuan untuk menentukan pelepasan air dari tampungan
dengan memperhatikan inflow dan outflow. Pola operasi embung dilakukan dengan
mengacu pada hasil simulasi tampungan. Untuk mendapatkan pola operasi yang
diharapkan, perlu diperhatikan jumlah penduduk yang terpenuhi dalam menggunakan air
baku.
2.9.1. Simulasi Tampungan Embung
Tergantung dari kebutuhannya, maka lingkup waktu dari simulasi mencakup 1
tahun operasi atau lebih. Salah satu operasi dibagi-bagi menjadi sejumlah periode,
misalnya bulanan, 15 harian, 10 harian, mingguan, maupun harian. Persamaan umum
simulasi operasi embung adalah Neraca Keseimbangan Air (water balance).
Aturan umum dalam simulasi embung adalah:
Air embung tidak boleh turun di bawah tampungan aktif. Dalam banyak keadaan,
maka batas bawah tampungan aktif ini ditentukan oleh tingginya lubang outlet
embung.
Air embung tidak dapat melebihi batas atas tampungan aktif. Dalam banyak keadaan
maka batas atas tampungan aktif ini ditentukan oleh puncak spillway. Apabila terjadi
kelebihan air, maka kelebihan ini akan melimpah (spillout).
Ada beberapa embung (embung multiguna) yang memiliki batasan debit yang
dikeluarkan (outflow), baik debit maksimum atau debit minimum.
Persamaan yang digunakan dalam perhitungan simulasi waduk adalah
kontinuitas tampungan (mass strorage equation) yang memberi hubungan antara
masukan, keluaran dan perubahan tampungan.
Persamaan secara matematika simulasi kapasitas tampungan waduk dinyatakan
sebagai berikut (Mc. Mahon, 1978:24);
-
28
Gambar 2.4 Model Simulasi
Sumber: Mc. Mahon (1978:24)
tttttt LEDQSS 1 dengan kendala 0≤St+1≥C (2-33)
Dengan:
Stt+1 = Tampungan waktu pada akhir interval waktu (m3)
t = Interval waktu yang digunakan (bulan)
St = Tampungan embung pada awal interval waktu
Qt = Aliran masuk selama interval waktu t
Dt = Lepasan air selama interval waktu t
Et = Evaporasi selama interval waktu t
Lt = Kehilangan-kehilangan air lain dari embung selama interval waktu t,
mempunyai harga yang kecil dan dapat diabaikan (m3)
C = Tampungan aktif (tampungan efektif) (m3)
Untuk lebih jelas, simulasi tampungan tersebut dalam suatu waduk tersebut
diilustrasikan pada Gambar 2.5 berikut ini
Waduk Lepasan (Dt)
Evaporasi (Et)
Inflow (Qt)
Tampungan (St)
-
29
Gambar 2.5. Ilustrasi Metode Simulasi dalam Perencanaan Kapasitas
Tampungan Waduk
Sumber: http://air.bappenas.go.id (diakses tanggal 20 Januari 2016)
Periode waktu yang umum dalam perencanaan kapasitas tampungan adalah satu
bulan, tetapi periode yang lain juga dapat dipakai. Kehilangan akibat evaporasi
(penguapan) besarnya tergantung pada luas permukaan air di waduk dan kondisi
hidrologinya. Sedangkan kehilangan lainnya umumnya tidak besar dan biasanya
diabaikan.
Batasan yang dipakai dalam metode simulasi adalah (Mc. Mahon, 1978:24):
1. Waduk pada permulaannya dianggap penuh. Pengaruh asumsi ini terhadap ukuran
waduk bisa diperiksa dengan menelaah diagram perilaku untuk berbagai kondisi awal.
Analisis yang didasarkan pada data yang dibangkitkan memberikan gambaran bahwa
paling sedikit dibutuhkan data aliran sungai sepanjang 100 tahun pada beberapa
sungai sebelum pengaruh penuhnya waduk yang diasumsikan bisa diabaikan.
2. Pelepasan (draft) yang berhubungan dengan tingkat pertumbuhan dalam waktu
(misalnya peningkatan permintaan air kota melalui peningkatan populasi) tidak
mudah ditangani, karena sulitnya menghubungkan permintaan mendatang dengan
tahun tertentu pada data aliran historik.
Keuntungan menggunakan metode ini adalah prosedurnya sangat sederhana dan
dengan jelas menunjukkan perilaku air yang ditampung, selain itu cara ini dapat
diterapkan pada data yang didasarkan pada segala interval waktu.
loss
reservoir
storage
spill out
sediment
deposit
release
water inflow
sediment inflow
http://air.bappenas.go.id/
-
30
2.9.2 Kegagalan dan Keandalan Embung
Peluang kegagalan sebuah tampungan waduk adalah perbandingan antara jumlah
satuan waktu pada waktu waduk kosong dengan jumlah satuan total yang digunakan
dalam proses analitis (Mc. Mahon, 1978:17) :
Pe = N
P x 100% (2-34)
Sedangkan definisi keandalan adalah:
Re = 100 – Pe
dengan:
Pe = Peluang kegagalan (%)
Re = Peluang keandalan (%)
P = Jumlah kejadian gagal
N = Jumlah total kejadian.
-
31
BAB III
METODOLOGI STUDI
3.1 Lokasi Daerah Studi
Waduk Latowu berada di Kecamatan Batu Putih, Kabupaten Kolaka Utara,
Provinsi Sulawesi Tenggara dengaan Luas DAS sebesar 236,91 km2 dan memiliki sebuah
sungai dengan panjang 43,50 km. Daerah Kecamatan Batu Putih merupakan salah satu
kecamatan yang terletak di dataran tinggi bagian utara Kabupaten Kolaka Utara yang
melintang dari utara ke selatan kira – kira 2°50’0” LS - 3°10’0” LS dan membujur dari
barat ke timur antara 121°0’0” BT - 121°20’0” BT.
Adapun batasan wilayah Kecamatan Batu Putih adalah sebagai berikut:
Sebelah utara berbatasan dengan Kecamatan Purehu dan Kecamatan Tolala
Sebelah timur berbatasan dengan Kecamatan Uluwoi Kabupaten Kolaka
Sebelah selatan berbatasan dengan Kecamatan Pakue Utara
Sebelah barat berbatasan denga Teluk Bone
Gambar 3.1 Peta Administrasi Kabupaten Kolaka Utara
-
32
3.2 Kondisi Daerah Studi
3.2.1 Kondisi Geografis Wilayah Studi
Wilayah Kecamatan Batu Putih mencakup wilayah daratan dan lautan karena
terletak di pesisir Pantai Teluk Bone. Luas daratan Kecamatan Batu Putih sebesar 410,43
km2 atau 11,06% dari luas daratan Kabupaten Kolaka Utara. Relief permukaan daratan
Kecamatan Batu Putih terdiri dari daerah pegunungan di bagian timur dan dataran yang
landai di bagian utara, sedangkan di bagian selatan mengarah ke barat adalah daratan yang
sedikit terjal dan dataran yang merata hampir di sepanjang bibir pantai Teluk Bone.
3.2.2 Jumlah dan Laju Pertumbuhan Penduduk
Berbagai usaha untuk menekan laju pertumbuhan penduduk yang tinggi telah
dilakukan pemerintah melalui berbagai program keluarga berencana (KB) yang telah
dimulai sejak awal tahun 1970-an. Meski demikian, kebijakan kependudukan dan program
pembangunan sosial dan ekonomi yang telah dilaksanakan pemerintah selama ini berhasil
menekan laju pertumbuhan penduduk khususnya di Kecamatan Batu Putih. Kecenderungan
grafik penurunan laju pertumbuhan penduduk dapat dilihat dari kurun waktu dua sensus
penduduk, dimana dalam kurun waktu 1990 – 2000 laju pertumbuhan penduduk menjadi
3,21% setiap tahunnya.
3.2.3 Kepadatan Penduduk
Sebaran jumlah penduduk di Kecamatan Batu Putih tidak merata di setiap wilayah
administrasinya. Kecenderungan ini terlihat pada kepadatan penduduk yang terpusat pada
daerah tertentu. Kepadatan penduduk Kecamatan Batu Putih sedikit mengalami kenaikan
yaitu sebelumnya 18 penduduk per kilometer persegi di tahun 2010 dan pada tahun 2011
menjadi 19 penduduk per kilometer persegi. Kepadatan tertinggi terjadi di Desa Puncak
Harapan (176 penduduk per kilometer persegi), menyusul Kelurahan Batu Putih (131
penduduk per kilometer persegi), sedangkan Desa Bukit Tinggi merupakan desa yang
memiliki kepadatan penduduk paling kecil yakni sebesar 3 penduduk per kilometer
persegi.
3.2.4 Kondisi Pertanian
Jenis penggunaan tanah pada tahun 2011 meluputi jenis penggunaan tanah sawah,
bangunan dan halaman sekitarnya, tanah tegalan/kebun, tanah lading/huma, tanah padang
-
33
rumput, tanah rawa yang ditanami, tambak, lahan yang sementara tidak diusahakan, lahan
tanaman kayu – kayuan, hutan negara, perkebunan dan tanah lainnya.
3.2.5 Tata Guna Lahan
Di Kabupaten Kolaka penggunaan lahan diklasifikasikan ke dalam 13 kategori,
yaitu sawah, tanah pekarangan/tanah untuk bangunan dan halaman sekitarnya, tegal/kebun,
tanah ladang/huma, tanah padang rumput, tanah rawa yang tidak dapat ditanami, tanah
tambak/kolam dan empang, tanah lahan yang sementara tidak diusahakan, lahan tanaman
kayu-kayuan, tanah hutan negara, tanah perkebunan dan tanah lain-lain.
Untuk Kabupaten Kolaka Utara, jenis penggunaan tanah meliputi tanah sawah,
bangunan dan pekarangan, tanah tegalan/kebun, tanah ladang/huma, tanah padang rumput,
tanah rawa yang tidak ditanami, tambak/kolam/empang, lahan yang sementara tidak
diusahakan, lahan tanaman kayu-kayuan, hutan negara, perkebunan, dan tanah lainnya.
Penggunaan lahan yang terluas adalah hutan negara seluas 265.843 ha dari 339.162 ha
seluruh luas penggunaan tanah di Kabupaten Kolaka Utara.
Kondisi penggunaan lahan di Wilayah Sungai (WS) Towari Lasusua (Toari-
Lasusua) terdiri dari lahan permukiman, lahan perkebunan, lahan sawah, hutan, tanah
ladang, rawa, air tawar. Penggunaan lahan paling dominan pada Wilayah Sungai (WS)
Towari Lasusua (Toari-Lasusua) yaitu berupa hutan seluas 5.041,172 km² atau sekitar
86,53% dari total luas Wilayah Sungai (WS) Towari Lasusua (Toari-Lasusua). Sedangkan
penggunaan lahan yang paling kecil luasnya adalah berupa lahan rawa yaitu 8,744 km²
atau sekitar 0,15% dari total luas Wilayah Sungai (WS) Towari Lasusua (Toari-Lasusua).
Luas penggunaan lahan di Wilayah Sungai (WS) Towari Lasusua (Toari-
Lasusua).Penggunaan Lahan pada lokasi ini disajikan sebagai berikut:
-
34
Gambar 3.2.Peta Pola Pengelolaan SDA Wilayah Sungai Toari – Lasusua
3.3 Pengumpulan Data
Setelah mengetahui kondisi daerah studi, kemudian dilakukan pengumpulan data
penunjang. Data-data yang diperlukan tersebut adalah sebagai berikut :
1. Data topografi
Data topografi wilayah dikhususkan pada topografi Waduk Latowu guna
mengetahui luas genangan dan mengetahui besarnya tampungan Waduk Latowu
sesuai dengan kondisi topografinya. Peta topografi dapat dilihat pada Lampiran.
2. Data profil bendungan.
Data profil Waduk Latowu berupa gambar teknis waduk yang dapat dilihat pada
Lampiran Gambar.
3. Data klimatologi
Data klimatologi didapatkan dari Stasiun BMG Pomalaa dari tahun 2003 – 2012.
Data di bawah ini merupakan data dari tahun 2012.
4. Data curah hujan guna keperluan hidrologi.
Diambil dari stasiun Balandete dari tahun 2001-2010.
5. Data pola tata tanam dan luasan lahan pertanian.
Data pola tata tanam diperlukan untuk mengetahui kebutuhan air irigasi sesuai
dengan musim tanam, sedangkan data luasan lahan pertanian diperlukan untuk
mengetahui kebutuhan air irigasi sesuai dengan luasan lahan yang sedang ditanami.
6. Data penduduk untuk memproyeksikan jumlah penduduk dan menghitung
kebutuhan air baku.Data penduduk akan diproyeksikan sampai dengan tahun 2035
-
35
guna mendapatkan data kebutuhan air baku yang akan terus meningkat seiring
dengan bertambahnya jumlah penduduk.
3.4 Sistematika Pembahasan
Sistematika pembahasan dalam studi ini secara umum dapat dijelaskan sebagai
berikut:
1. Pengumpulan data
Data yang berupa data debit, data penduduk, data klimatologi, dan data teknis
Bendungan Latowu.
2. Menghitung proyeksi jumlah penduduk untuk mengetahui kebutuhan air baku.
3. Menghitung kebutuhan air irigasi:
- Data curah hujan dihitung sebagai curah hujan efektif untuk tanaman padi dan
palawija.
- Dari data klimatologi, dihitung rerata masing-masing parameter.
- Dari data pola tata tanam didapat kebutuhan air irigasi minimal.
4. Data debit dihitung probabilitasnya dengan probabilitas 80% digunakan sebagai debit
andalan.
5. Menghitung volume outflow yang harus dikeluarkan oleh Bendungan Latowu.
6. Menentukan pola operasi Bendungan Latowu.
7. Menghitung keandalan operasi Bendungan Latowu untuk pemberian air baku dan
irigasi sesuai dengan kebutuhan yang akan dilayani.
-
36
Gambar 3.4 Diagram Alir Pengerjaan Studi
-
37
Gambar 3.5 Diagram Alir Perencanaan Pola Operasi Waduk
-
38
-
39
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Teknis Waduk Latowu
4.1.1. Data Karakteristik Waduk Latowu
Adapun data-data teknis dari waduk adalah sebagai berikut :
- Elevasi Crest Pelimpah : +66,0 m
- Elevasi Outlet : +53,0 m
- Elevasi Dasar Sungai : +15,0 m
4.1.2. Data Lengkung Kapasitas Waduk Latowu
Lengkung kapasitas adalah kurva yang memberikan hubungan antara elevasi, luas
genangan dan volume tampungan. Data lengkung kapasitas Waduk Latowu dapat dilihat
sebagai berikut:
Tabel 4.1. Tampungan dan Luas Genangan Waduk Latowu
Elevasi
Beda
Tinggi
Luas
Genangan
Selisih Volume
Genangan
Volume
Genangan
(m) (juta m2) (juta m3) (juta m3)
15 0 0,00428 0,00000 0,00000
20 5 0,03963 0,10976 0,10976
25 5 0,10559 0,36305 0,47281
30 5 0,17593 0,70381 1,17663
35 5 0,30518 1,20278 2,37940
40 5 0,40356 1,77185 4,15125
45 5 0,48547 2,22258 6,37383
50 5 0,56911 2,63647 9,01030
53 3 0,61920 1,78246 10,79276
55 2 0,65259 1,27178 12,06454
60 5 0,73157 3,46039 15,52493
65 5 0,83163 3,90800 19,43292
66 1 0,85074 0,84118 20,27411
Total Tampungan 20,27411 juta m3
Tampungan Mati 10,79276 juta m3
Tampungan Efektif 9,48135 juta m3
Sumber: Hasil Perhitungan
-
40
Gambar 4.1 Lengkung Kapasitas Waduk Latowu
Sumber: Hasil Analisa
4.2. Analisa Data Curah Hujan
Data hujan diperoleh dari Badan Meteorologi dan Geofisika Pomalaa. Data hujan
yang dipergunakan dalam analisis hidrologi diambil dari stasiun penakar hujan yaitu stasiun
Balandete. Data hujan yang digunakan dalam analisis hidrologi ini meliputi data curah hujan
harian dengan periode pengamatan tahun 2001 sampai dengan tahun 2010 yang disajikan
dalam lampiran data curah hujan harian (Lampiran V).
Berikut adalah rekapitulasi data hujan pada stasiun hujan Balandete tahun 2001
sampai dengan tahun 2010;
Tabel 4.2. Curah Hujan Maksimum Bulanan Stasiun Balandete
Sumber: Stasiun Hujan Balandete
JAN FEB MAR APR MEI JUNI JULI AGS SEP OKT NOV DES
2001 25 6 27 16 30 22 17 0 5 11 12 12 30
2002 42 40 46 39 49 41 35 10 8 5 6 5 49
2003 56 40 30 35 38 38 38 40 41 39 40 46 56
2004 25 46 23 35 35 35 23 35 15 25 17 38 46
2005 41 29 21 35 50 40 25 20 21 35 21 25 50
2006 25 30 25 28 32 28 8 0 14 0 0 0 32
2007 11 11 37 6 40 14 5 0 0 3 6 27 40
2008 4 0 4 4 70 90 4 80 8 5 6 5 90
2009 90 4 90 7 3 4 60 0 76 40 13 20 90
2010 16 35 39 42 11 3 30 16 8 9 5 15 42
Jumlah 335 241 342 247 358 315 245 201 196 172 126 193
MaksimumCurah Hujan Maksimum Bulanan (mm)
Tahun Dasar
-
41
Analisa Hidrologi dimulai dengan menganalisa data hujan dari stasiun hujan
terdekat, yaitu stasiun hujan Bayu Lor. Langkah-langkah perhitungan yang dilakukan untuk
memperoleh curah hujan rancangan dan curah hujan efektif adalah sebagai berikut:
1. Uji Homogenitas data (Rescaled Adjusted Partial Sum)
2. Uji abnormalitas data (uji Inlier-Outlier)
3. Perhitungan curah hujan andalan
4. Perhitungan curah hujan efektif
4.2.1 Uji Homogenitas Data (Rescaled Adjusted Partial Sums)
Data-data hujan yang ada sebelum digunakan untuk menghitung curah hujan
rancangan dan curah hujan efektif perlu diuji dulu kualitas dari data tersebut.
Pengujian homogenitas data dengan menggunakan metode RAPS untuk curah hujan
satu harian adalah sebagai berikut:
1. Data hujan yang ada, diambil data hujan harian maksimum untuk setiap tahunnya dalam
periode hujan tahun 2001-2010. Tabel hujan harian maksimum untuk setiap tahunnya
dalam periode hujan tahun 2001-2010 adalah sebagai berikut:
Tabel 4.3 Data Hujan Maksimum Tahunan
Sumber: Data
2. Selanjutnya, data hujan yang ada di atas nantinya akan digunakan dalam perhitungan uji
homogenitas data dengan menggunakan metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial
Sums), hasil perhitungan metode RAPS ditabelkan pada Tabel 4.4.
1 2001 30
2 2002 49
3 2003 56
4 2004 46
5 2005 50
6 2006 32
7 2007 40
8 2008 90
9 2009 90
10 2010 42
Curah Hujan
(mm)No. Tahun
-
42
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Uji Homogenitas Data (RAPS)
No Tahun Curah
Hujan Sk* [Sk*] Dy2 Dy Sk** [Sk**]
1 2001 30 -22,50 22,50 50,63
20,195
1,11 1,11
2 2002 49 -3,50 3,50 1,23 0,17 0,17
3 2003 56 3,50 3,50 1,23 0,17 0,17
4 2004 46 -6,50 6,50 4,23 0,32 0,32
5 2005 50 -2,50 2,50 0,63 0,12 0,12
6 2006 32 -20,50 20,50 42,03 1,02 1,02
7 2007 40 -12,50 12,50 15,63 0,62 0,62
8 2008 90 37,50 37,50 140,63 1,86 1,86
9 2009 90 37,50 37,50 140,63 1,86 1,86
10 2010 42 -10,50 10,50 11,03 0,52 0,52
Rerata 52,50 Max 1,86 1,86
Jumlah 407,85 Min 0,12 0,12
Sumber: Hasil Perhitungan
Contoh perhitungan:
- Misalkan data yang digunakan sebagai contoh perhitungan adalah data tahun 2001
dengan hujan harian maksimum dalam satu tahun sebesar 30 mm dan curah hujan
rerata tahunan sebesar 52,50 mm.
- Sk* = xx = 50,5200,30 = -22,50
- [Sk*] = nilai mutlak dari Sk* = 22,50
- Dy2 = n
Sk2* )(
= 10
)50,22( 2 = 50,63
- Dy = 2
yD = 85,407 = 20,195
- Sk** = y
k
D
S*
= 195,20
50,22 = 1,11
[Sk**] = nilai mutlak dari Sk
** = 1,11
3. Dari hasil analisa di atas, kemudian dilanjutkan dengan melakukan analisis lanjutan
untuk mengetahui ketidak-sesuaian (inconsistensy) data. Hasil dari analisa tersebut
adalah sebagai berikut:
n = 10 (jumlah data)
[Sk**] maksimum = 1,86
[Sk**] minimum = 0,12
-
43
Q = maksSk**
= 1,86
R = Sk**maks – Sk**min = 1,86 – 0,12 = 1,74
n
Q =
10
74.1= 0,587 < dari
n
Q tabel =1,29 (OK!)
n
Q tabel diambil dengan probabilitas 99 % dan n = 10 (Tabel 2.3)
n
R =
10
74,1= 0,548 < dari
n
R tabel =1.38 (OK!)
n
Rtabel diambil dengan probabilitas 99 % dan n = 10 (Tabel 2.3)
4.2.2 Uji Abnormalitas Data (Uji Inlier-Outlier)
Uji ini digunakan untuk mengetahui apakah data maksimum dan minimum dari
rangkaian data yang ada layak digunakan atau tidak. Uji yang digunakan adalah uji inlier-
outlier. Dimana data yang menyimpang dari dua batas ambang, yaitu ambang bawah (XL)
dan ambang atas (XH) akan dihilangkan. Sedangkan langkah-langkah untuk menghitung uji
abnormalitas data dengan menggunakan metode Inlier-Outlier adalah sebagai berikut:
Data yang akan diuji adalah data hujan harian maksimum untuk setiap tahunnya
dalam periode hujan tahun 2001-2010. Tujuan dari uji abnormalitas data adalah untuk
menghilangkan data-data yang menyimpang dari dua batas ambang, yaitu ambang bawah
(XL) dan ambang atas (XH).
-
44
Tabel 4.5 Hasil Uji Abnormalitas Data
No Tahun Curah Hujan
Log x Keterangan (mm)
1 2001 30 1,477
2 2006 32 1,505 Nilai ambang atas, Xh
3 2007 40 1,602 XH 104,95
4 2010 42 1,623
5 2004 46 1,663 Nilai ambang bawah, Xi
6 2002 49 1,690 XL 23,03
7 2005 50 1,699
8 2003 56 1,748
9 2008 90 1,954