Buku Ajar PSDA 1 [PDF]

Citation preview

PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR (PSDA) 1. PENDAHULUAN Ketersediaan air sebagai sumber kehidupan sangat dibutuhkan. Sesungguhnya jika merujuk pada teorema tentang siklus hidrologi, keberadaan air di muka bumi ini jumlahnya tetap dan mencukupi bahkan berlebih. Namun dengan kegiatan manusia di dalamnya menimbulkan dampak yang mengakibatkan pemenuhan kebutuhan terhadap air ini menjadi langka. Kegiatan yang dimaksud adalah pengrusakan daerah konservasi air yang sedianya digunakan untuk menahan air ke dalam tanah, kini tidak tejadi lagi. Lahan terbuka memberikan kontribusi besar terhadap ‘hilangnya’ air. Sementara di sisi lain air hujan yang jatuh dan mengalir menjadi aliran permukaan menjadi sangat besar dan menimbulkan banjir. Kesadaran terhadap kegiatan manusia yang terus berkembang membangkitkan semangat untuk mengatur dan mengendalikan air sedemikian rupa sehingga keberadaannya dapat memenuhi kebutuhan manusia yang sekaligus ramah dengan lingkungannya. Suatu upaya untuk mewujudkan pelestarian alam dan lingkungan adalah dengan melakukan kegiatan pengembangan sumber daya air.



1.1



Umum



Secara terminologi PSDA terdiri dari : a. Sumber air b. Pendayagunaan sumber air c. Peningkatan dari sistem pendayagunaan sumber air yang ada



PSDA juga meningkatkan yang kurang berdayaguna untuk lebih bermanfaat. Sebagai contoh pemanfaatan air hujan untuk mengairi tanah kering menjadi sawah. Air hujan yang dapat digunakan langsung sangat sedikit, sisanya lewat begitu saja ke laut. Hal ini perlu modifikasi agar air hujan dapat digunakan pada tempat dan waktu yang berbeda dengan turunnya hujan. Contoh sederhana dari kegiatan ini adalah menampung air hujan yang jatuh ke atap rumah/ talang dengan menggunakan drum/ bak. Air tersebut suatu saat dapat digunakan sekalipun tidak ada hujan. Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



1



Secara alami sebenarnya hal ini sudah terjadi yakni bahwa air yang jatuh ke permukaan bumi akan meresap ke dalam tanah diserap oleh humus dan saat musim kemarau air ini keluar sebagai mata air. Awalnya manusia menggunakan air untuk memenuhi kebutuhannya, namun seiring perkembangan manusia mempunyai keinginan lebih yang pada gilirannya mengeksploitasi alam secara berlebihan dan menimbulkan ketidakseimbangan sistem dan merusak alam.



1.1



Definisi



Pengembangan Sumber Daya Air (water resources development) didefinisikan sebagai aktivitas fisik untuk meningkatkan pemanfaatan air untuk air bersih, irigasi, penanggulangan banjir, listrik tenaga air, perhubungan, pariwisata, perikanan dan lain sebagainya. Perencanaan Sumber Daya Air (water resources planning) adalah perencanaan pengembangan dan alokasi dari sumber daya air yang bersifat langka bersifat sektoral dan antar sector, menyeimbangkan kebutuhan air dengan ketersediaan air, dengan memperhatikan tujuan nasional, kendala, dan kehendak pihak yang berkepentingan. Pengelolaan sumber daya air (water resources management) adalah kumpulan aktivitas teknis, mengembangkan, mengoperasikan, dan mengatur sumber daya air. Potensi Sumber Air Potensi sumber air dalam pengelolaan sumber daya air meliputi : a.air permukaan berupa debit aliran yang berfluktuasi sesuai musim b.air tanah. Permasalahan 1)



Banjir Meluapnya air sungai pada saat debit besar pada musim hujan karena sungai



yang ada tidak mampu menampung air mengakibatkan tergenangnya daerah sekitar sungai dan banjir menimbulkan kerugian yang tidak sedikit. 2)



Kekeringan Tidak termanfaatkannya sumber air secara optimal, terutama pada musim



kemarau mengakibatkan terjadinya kekurangan air. Hal ini dapat menimbulkan kerugian karena areal persawahan mengalami kekeringan dan gagal berproduksi.



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



2



Pada daerah tertentu air minum masih menjadi barang langka pada saat ini seperti pada daerah rawa. 3)



Erosi dan Sedimentasi Akibat pembukaan kawasan yang mengalihkan fungsi lahan sebagai peresap air



menjadi lahan pertanian, pemukiman dan lain-lain yang berlebihan mengakibatkan kerawanan terhadap erosi. Dampaknya adalah laju sedimentasi yang tinggi di waduk-waduk yang ada di sebelah hilirnya dan pada akhirnya akan menyebabkan kerusakan lingkungan dan banjir. 4)



Intrusi Air Laut Pada waktu musim kemarau, dikala debit sungai kecil, intrusi air laut dengan



tingkat salinitas tertentu menuju jauh ke arah hulu. Intrusi ini sangat membatasi pemanfaatan air untuk keperluan air minum, irigasi maupun industri. 5)



Pencemaran Air Berkembangnya industri di sekitar sungai yang setiap waktunya melaju pesat



sangat berpotensi mencemari sungai. Kandungan Chemical Oxygen Demand (COD) dan Biological Oxygen Demand (BOD) yang melampaui ambang batas maksimum (baku mutu B : COD = 10 mg/lt, BOD = 6 mg/lt) menimbulkan pencemaran yang harus ditangani dengan serius karena hal ini akan sangat membatasi pemanfaatan air di sebelah hilirnya. 1.1



Kegiatan PSDA



Secara umum pengembangan sumber daya air meliputi berbagai komponen antara lain : a. Pengendalian banjir b. Irigasi c. Listrik tenaga air d. Navigasi e. Air baku domestik dan industri f. Konservasi lahan dan pengendalian erosi g. Rekreasi dan pariwisata h. Perikanan dan satwa liar i. Pengendalian pencemaran j. Pengendalian gulma dan serangga k. Drainase Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



3



l. Pengendalian sesdimen m. Pengendalian salinitas n. Pengendalian kekeringan o. Pengembangan air tanah Guna menjamin terselenggaranya tata pengaturan air secara optimal, ditetapkan wilayah sungai sebagai suatu Satuan Wilayah Pengembangan yang mencakup satu atau lebih Daerah Pengaliran Sungai (DPS). Untuk pengelolaan sumber daya air ini dilaksanakan kegiatan-kegiatan yang mencakup 4 (empat) aspek sebagai berikut : 1) Aspek perlindungan, yaitu usaha untuk melindungi dan melestarikan sumber daya air dari kerusakan hidrologis akibat aktivitas manusia yang tidak terarah dengan baik, sehingga timbul masalah-masalah banjir, erosi, kekeringan dan lain-lain. 2) Aspek pengembangan, yaitu usaha pengembangan sumber daya air untuk pengembangan wilayah, antara lain meliputi pengembangan pertanian, PLTA, perikanan, perindustrian, pariwisata, dan lain-lain. 3) Aspek penggunaan, yaitu upaha memanfaatkan sumber daya air secara optimal meliputi operasi, penentuan alokasi penggunaan air dan pemeliharaan bangunan sarana dan prasarana. 4) Aspek pengendalian, yaitu usaha untuk mengendalikan daya rusak sungai terhadap daerah sekitarnya, melakukan perlindungan terhadap bangunan sungai agar tetap berfungsi dengan baik dan melakukan pencegahan terhadap terjadinya pencemaran air sungai dan lingkungannya.



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



4



Perlindungan, Pelestarian, dan Pengendalian



Konservasi air dan tanah Penetapan Daerah Bantaran Pengendalian Kualitas Air Pendirian Tanggul Batas Penanganan Turap



Hukum/ Adm.



Penyediaan air untuk keperluan pokok dan rumah tangga Penyediaan air bersih/ kota Penyediaan air untuk Irigasi Air dan Sumber Air



Pemanfaatan dengan/ tanpa ijin



Penyediaan air untuk tenaga listrik



Pengairan



Penyediaan air untuk industri Penyediaan air untuk penggelontoran kota/ pemukiman Penyedian air untuk lalu lintas Penyediaan air untuk keperluan lain-lain



Pengembangan



Pengendalian Banjir Pengembangan Wilayah Sungai untuk berbagai keperluan Pengembangan jaringan irigasi, dll



Teknis



Gambar 1 Aspek-aspek Pengelolaan Sumber Daya Air 1.1



Tahapan Kegiatan PSDA



Dalam setiap pelaksanaan pekerjaan bidang pengairan, secara umum tahapantahapan PSDA mengikuti pola studi sebagai berikut : 1) studi inventarisasi potensi PSDA secara umum 2) studi identifikasi umum proyek pengairan setelah tahap inventaris 3) studi rekonesan (reconnaisance) atau pengenalan data pendahuluan 4) studi rencana induk (master plan) atau perencanaan umum pengembangan



terpadu menyeluruh SDA di suatu wilayah sungai. Tahap ini dahulu disebut prefeasibility study Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



5



5) studi kelayakan (feasibility) atau telaah kemungkinan masing-masing elemen



proyek SDA yang akan dikembangkan 6) perencanaan teknis sampai dokumen kontrak siap pelaksanaan fisik (detailed



design) 7) pembebasan lahan (land acquisition) 8) konstruksi atau peaksanaan fisik di lapangan 9) operasi dan pemeliharaan prasarana yang dibangun (termasuk pengaturan



sumber air dan pemanfaatan pada tingkat pemakai air) 10)pendidikan masyarakat, tahapan ini merupakan usulan yang ditambahkan



kemudian. Pada masa kini tahapan kegiatan proyek pengairan dikenal dengan nama SIDLAKOM, yaitu Survei, Investigasi, Desain, Land Acquisition (pembebasan lahan), Konstruksi, Operasi dan Maintenance (pemeliharaan). Pada perkembangan selanjutnya tahapan itu diusulkan menjadi SIDELAKOM, yaitu adanya penambahan tahapan E (public Education) atau pendidikan masyarakat. PERENCANAAN RENCAN OPERSAI KONSTRUKSI PENDIDIKAN STUDIDAN PENDAHULUAN PEMELIHARAA MASYARAKAT PENGENALAN IDENTIFIKASI KELAYAKAN ADETAIL AWAL INDUKN



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



6



Gambar 2 Skema tahapan pelaksanaan proyek Tabel 1 Proses kegiatan dan produknya No.



KEGIATAN



PRODUK



1



Survey



Reconaisance report & Master plan



2



Investigation



Feasibility report



3



Design



Dokumen tender & OM Manual



4



public Education



LSM



5



Land Acquisition



Pembebasan tnaah



6



Contruction



Produk & Uji coba (commisioning)



7



Operation & Maintenance



Trial run, OM manual & jaringan berfungsi



1.5 Pendekatan Analisis Sistem Pengembangan sumber daya air merupakan suatu masalah yang sangat luas dan kompleks. Untuk itu digunakan suatu pendekatan analisis sistem. PENGGABUNGAN IDENTIFIKASI PHASE KEGIATAN RENCANA PHASE TUJUAN ANALISIS HASIL ANALISA ANALISA AWAL ANALISIS PHASE ANALSIS ANALISIS PERSIAPAN - RENCANA MASALAH KONDISI AWAL KERJA PRIORITAS SKENARIO DAN DAMPAK MODEL PHENOMEN EKONOMI PEMANFAAT MASALAH - TUJUAN KRITERIA MAKRO AN A - KRITERIA AIR AIR



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



7



Gambar 3 Skema Analisa sistem sumber daya ir



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



8



1. SIKLUS HIDROLOGI Secara keseluruhan jumlah air di bumi ini relatif tetap dari masa ke masa. Air di bumi mengalami siklus melalui suatu rangkaian peristiwa yang berlangsung terus menerus. Serangkaian peristiwa ini dinamakan siklus hidrologi (hydrologic cycle). Perhatikan gambar di bawah ini.



Gambar 1 Siklus Hidrologi



Presipitasi yang jatuh di permukaan bumi menyebar ke berbagai arah dengan beberapa cara. Sebagian akan tertahan sementara di permukaan bumi sebagai es atau salju, atau genangan air yang dikenal dengan simpanan depresi. Sebagian air hujan atau lelehan salju akan mengalir ke saluran atau sungai. Hal ini disebut aliran/ limpasan permukaan. Jika permukaan tanah porous, maka sebagian air akan meresap ke dalam tanah melalui peristiwa infiltrasi. Sebagian lagi akan kembali ke atmosfer melalui penguapan dan transpirasi oleh tanaman (evapotranspirasi). Air yang mengalir dalam saluran atau sungai dapat berasal dari aliran permukaan atau dari air tanah yang merembes di dasar sungai di sebut aliran dasar sungai. Kontribusi air tanah pada aliran sungai disebut aliran dasar (base flow), sementara total aliran disebut debit (runoff). Air yang tersimpan di waduk, danau, dan sungai disebut air permukaan (surface water).



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



9



Sebagaimana digambarkan pada siklus hidrologi, bahwa dalam perjalanannya sampai ke bumi hujan mengalami peristiwa sebagai berikut : ✔ Sebagian menguap kembali sebelum sampai di bumi (evaporasi) ✔ Sebagian dipotong dan ditahan tumbuhan (intersepsi) ✔ Sebagian meresap ke dalam tanah saat pori tanah masih kosong (infiltrasi) ✔ Sebagian menguap (transpirasi) ✔ Sebagian meresap terus hingga jenuh/ air sampai di Muka Air Tanah dan MAT menaik ✔ Sebagian mengalir melalui pori horisontal menuju ke yang lebih rendah saat pori jenuh (perkolasi) ✔ Sebagian mengalir di atas permukaan tanah (aliran permukaan) Air yang menguap, air yang tertahan di pohon dan lain-lain atau air yang tidak ikut masuk ke sungai yang berasal dari hujan disebut air hilang seperti evaporasi, intersepsi, transpirasi, dan infiltrasi. Menghitung banyaknya air yang masuk sungai menjadi banjir yang berasal dari air hujan. Banjir di dalam sungai terjadi dari hujan, besarnya banjir bergantung pada : 1. Derasnya hujan 2. Lama hujan 3. Daerah tangkapan hujan 4. Kehilangan air Banjir tebesar di sungai terjadi jika : 1. Hujan deras/ besar 2. Durasi hujan lama 3. DAS luas 4. Kehilangan air kecil 5. Hujan merata di seluruh DAS dengan intensitas hujan maksimum dan merata (distribusi hujan merata)



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



10



Batas DAS = punggung kontur



Gambar 4 Daerah Tangkapan Hujan



Faktor lain yang mempengaruhi besarnya banjir : ✔ Sifat/ jenis penutup tanah (pohon2) ✔ Sifat daya serap permukaan tanah, beton dll ✔ Sifat/ jenis tanah, pasir dsb ✔ Kemiringan permukaan tanah Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



11



Sumber air yang berpotensi besar untuk dimanfaatkan adalah sumber air permukaan dalam bentuk air di sungai, saluran, danau, dan tampungan lainnya. Penggunaan air tanah yang kenyataannya sangat membantu pemenuhan kebutuhan air baku maupun irigasi pada daerah yang sulit mendapatkan air permukaan harus dijaga agar pengambilannya tetap berada di bawah debit aman.



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



12



1. KETERSEDIAAN AIR Ketersediaan air diperlukan untuk mengetahui seberapa besar ia dapat memenuhi berbagai kebutuhan. Penentuan besar ketersediaan air mengikuti langkah-langkah sebagai berikut : a. Penentuan Lokasi Tampungan Air Lokasi tampungan air ini adalah titik tempat berakumulasinya air hujan yang jatuh di DPS ini yang kemudian mengalir dan tertampung di lokasi ini. Agar air yang mengalir di sungai dapat dimanfaatkan maka pada lokasi ini dibuat bangunan air yang berbentuk bendung atau bendungan. b. Penentuan Daerah Pengaliran Sungai DPS adalah suatu daerah dimana bila terjadi hujan, maka semua air hujan yang turun di daerah tersebut akan mengalir dan tertampung pada suatu lokasi yang ditentukan. Batas DPS merupakan kumpulan titik-titik tertinggi, biasanya puncak/ punggung bukit dan gunung, kemudian dihubungkan satu sama lain hingga membentuk garis batas (Gambar 4 - garis putus-putus). DPS ini harus diukur luasnya. c. Penentuan Stasiun Pengukuran Curah Hujan Untuk menghitung air yang dapat ditampung di bendung, maka diperlukan data curah hujan. Data tersebut diperoleh dari stasiun pengukuran curah hujan yang ada di dalam atau sekitar DPS yang ditinjau. Data ini bisa didapatkan dari Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG). Data yang diambil adalah data curah hujan (baik curah hujan bulanan atau harian) dan data klimatologi (misalnya temperatur rata-rata, kelembapan ratarata, penyinaran matahari, kecepatan angin dan lain-lain). d. Perhitungan Curah Hujan Regional Data curah hujan yang didapat dari stasiun pengukuran surah hujan bentuknya masih data curah hujan untuk lokasi stasiun. Untuk mendapatkan data curah hujan regional atau kawasan DPS yang ditinjau, maka harus dilakukan pengolahan data dari data curah hujan per satuan menjadi data curah hujan regional. Beberapa cara yang sering dipakai adalah sebagai berikut :  Cara Rata–rata Aljabar



Metode ini adalah yang paling sederhana yaitu dengan merata–ratakan tinggi curah hujan yang terukur dalam daerah yang ditinjau secara aritmatik. Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



13



Keuntungan cara ini adalah lebih objektif jika dibandingkan dengan cara lain. Hasil yang diperoleh dengan cara ini tidak berbeda jauh dari hasil yang didapat dengan cara lain jika dipakai pada: - daerah datar; - stasiun–stasiun penakarnya banyak dan tersebar merata, dan jika ; - masing–masing data tidak bervariasi banyak dari nilai rata–ratanya. Hujan rata–rata dapat dihitung dengan rumus pendekatan: RH =



atau 1 n ∑ Ri n i =1



R=



R1 + R 2 + R 3 + .......... .......... ... + R N N



Keterangan : Ri = hujan pada masing–masing stasiun i (1,2,...., n dalam area yang ditinjau). N = jumlah stasiun. RH = rata–rata hujan.



 Cara Poligon Thiessen Cara ini sering dipakai karena mengimbangi tidak meratanya distribusi alat ukur dengan menyediakan suatu faktor pembobot (weighting factor) bagi masing– masing stasiun. Cara Poligon Theiessen dapat dipakai pada daerah dataran atau daerah pegunungan (dataran tinggi) dan stasiun pengamat hujan minimal ada tiga, sehingga dapat membentuk segitiga. Koordinat/lokasi stasiun diplot pada peta, kemudian hubungkan tiap titik yang berdekatan dengan sebuah garis lurus sehingga membentuk segitiga. Garis–garis bagi tegak lurus dari garis–garis penghubung ini membentuk poligon di sekitar masing–masing stasiun. Sisi–sisi setiap poligon merupakan batas luas efektif yang diasumsikan untuk stasiun tersebut. Luas masing–masing poligon ditentukan dengan planimetri atau cara lain. Hujan rata–rata dapat dihitung dengan rumus pendekatan Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



14



atau n



RH =



∑ Ri. Ai i =1



R=



A1R1 + A2R 2 + A 3R 4 + .......... .......... ......... + ANR N A1 + A 2 + A3 + .......... .......... + AN



n



∑ Ai i =1



Keterangan : Ri = hujan pada masing–masing stasiun 1,2 ……



n.



Li = luas poligon masing–masing stasiun 1,2,……….,n. N = jumlah stasiun yang ditinjau. RH = rata–rata hujan. Gambar 5 mendeskripsikan penentuan curah hujan representatif dengan cara Poligon Thiessen. R AA ARGambar R 1 312 3



5 Penentuan curah hujan representatif cara Poligon Thiessen.



Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



15



 Cara Isohyet Cara ini merupakan cara rasional yang terbaik dalam merata–ratakan hujan pada suatu daerah, jika garis–garis digambar dengan akurat. Cara ini dapat dipakai bila stasiun curah hujan cukup banyak dan tersebar merata pada daerah aliran sungai. Cara ini proses penggambaran peta isohyet (serupa dengan garis kontur pada peta topografi) harus mempertimbangkan topografl, arah angin dan faktor di daerah yang bersangkutan. Lokasi stasiun dan besar datanya diplot dalam peta, kemudian digambar garis yang menghubungkan curah hujan yang sama (prosesnya sama dengan penggambaran garis kontur pada peta topografi) dengan perbedaan interval berkisar antara 10 sampai 20 mm. Luas bagian daerah antara dua garis isohyet berdekatan yang termasuk bagian–bagian daerah itu kemudian diukur dengan planimetri. Besamya rerata curah hujan dapat dihitung dengan formulasi sebagai berikut : atau n



RH =



∑ Ri. Ai i =1



R=



A1R1 + A2R 2 + A 3R 4 + .......... .......... ......... + ANR N A1 + A 2 + A3 + .......... .......... + AN



n



∑ Ai i =1



Keterangan : Ri = hujan pada masing–masing stasiun L1, L2 ……… Ln. Li = luas bagian–bagian antara garis–garis isohyet. n



= jumlah bagian–bagian antara garis–garis isohyet.



RH = rata–rata hujan. Cara ini akan menjadi lebih sulit jika titik–titik pengamatan hujan itu banyak dan variasi curah hujan yang cukup besar pada daerah tersebut. Hal ini disebabkan kemungkinan individual error si penggambar isohyet akan bertambah besar. Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1



16



a. Perhitungan Debit. Untuk memperhitungkan debit atau volume air per bulan pada DPS tersebut dapat dipergunakan pendekatan dengan rumus Rasional yang sederhana. Sedangkan untuk lebih teliti dapat menggunakan model matematik yang lebih akurat. Cara perhitungan dengan menggunakan rumus rasional adalah sebagai berikut : Q=C∙I∙A



Dalam hal ini : Q = Debit (m3/dtk) C = Koefisien Pengaliran I = Intensitas hujan (m/dtk) A = Luas DPS total (km2) Koefisien Pengaliran C bernilai tidak lebih dari 1. Untuk DPS yang gundul C