Analisis Hidrologi

1.1. Analisis Hidrologi

a)    Analisis ketersediaan air, kehilangan air dan water balance.

Jenis tanah disekitar lokasi genangan embung adalah berupa gravel dengan bercampur lanau. Jenis tanah semacam ini sangat porous, sehingga akan banyak air yang hilang akibat rembesan baik vertical maupun horizontal. Untuk itu analisis water balance sangat perlu sekali dilakukan untuk mengetahui sejauh mana tingkat penyimpanan air oleh embung. Jika ternyata losses akibat rembesan sangat besar dibandingkan debit yang masuk ke waduk, maka perlu dilakukan treatment pada dasar maupun dinding kolam sedemikian sehingga water balance yang direncanakan, khususnya dimusim kemarau dapat dicapai. Water balance tersebut meliputi :

(1)  Debit Aliran Masuk (Inflow)

Debit aliran masuk ke embung (inflow) terjadi akibat hujan yang jatuh di daerah tangkapan dan di atas kolam embung itu sendiri. Sebagai pendekatan untuk menghitung inflow pada daerah tangkapan yang relatif kecil dan data aliran yang relatif tidak tersedia dapat dilakukan dengan menggunakan rumus rasional.

V_j   = 10C_j R_j A

dengan :

V_j          =  Aliran bulanan dari seluruh daerah tadah hujan untuk bulan j (m³/det)

R_j         =  Curah hujan bulanan untuk bulan j (mm/bulan)

C_j         =  Koefisien pengaliran untuk bulan j

A          = Luas daerah tadah hujan efektif (ha), yaitu luas daerah tadah hujan             setelah dikurangi luas kolam  embung

V          =  Aliran masuk ke embung selama musim hujan (m³)

Nilai koefisien pengaliran (C) dapat ditentukan berdasarkan tinggi hujan bulanan dan kemiringan lahan.

(2)  Hujan Rata-rata bulanan

Daerah tangkapan hujan dan kolam embung relatif sangat kecil sehingga perkiraan aliran sudah cukup teliti bila diambil secara bulanan. Apalagi di daerah semi kering pada umumnya aliran dasar tidak ada dan embung tidak dibangun di sungai. Dalam keadaan seperti itu aliran masuk ke embung hanya dapat diperkirakan dari curah hujan. Curah hujan rata-rata bulanan dihitung melalui data dari pos hujan terdekat.

(3)  Evaporasi dan Evapotranspirasi Potensial

Evapotranspirasi potensial dan evaporasi hampir sama dari tahun ke tahun, dan dari satu lokasi ke lokasi lain di wilayah yang sama. Karena itu, dapat dipilih satu set evapotranspirasi penuh potensial yang mewakili seluruh wilayah.

Evapotranspirasi potensial adalah jumlah air yang dapat diuapkan bila ketersediaan air permukaan dan bawah permukaan dianggap berlebihan serta permukaan tanah ditutupi dengan jenis tanaman tertentu.

Sedangkan kehilangan air karena evapotranspirasi pada kondisi ketersediaan air dan penutup lahan yang sebenarnya sering disebut sebagai evapotranspirasi sebenarnya, nilainya lebih kecil atau sama dengan evapotranspirasi potensial.

Evapotranspirasi potensial dibutuhkan sebagai masukan untuk perhitungan debit bulanan, sedangkan penguapan dipakai untuk menghitung kapasitas embung yang diperlukan. Kedua parameter tersebut diperlukan dalam rata-rata bulanan.

(4)  Tampungan Embung

(a)  Kapasitas Tampungan

Embung yang akan dikembangkan diharapkan dapat menampung penuh air di musim hujan dan kemudian dioperasikan selama musim kemarau untuk melayani berbagai kebutuhan. Di daerah semi kering musim hujan akan berlangsung pendek 3-5 bulan, sedangkan musim kemarau berlangsung lebih dari 6 bulan, yaitu 7-9 bulan.

Dengan demikian kapasitas tampung embung yang dibutuhkan harus dapat memenuhi kebutuhan pada saat musim kemarau. Selain itu juga harus mempertimbangkan kehilangan air oleh penguapan di kolam dan resapan di dasar dan dinding kolam, serta menyediakan ruangan untuk sedimen. Jadi kapasitas tampung yang diperlukan (V_n) untuk semua embung adalah :

V_n                 = V_u + V_e + V_i + V_s

dengan :

V_n      = Kapasitas tampung total yang diperlukan suatu desa (m³)

V_u      = Volume hidup untuk melayani berbagai kebutuhan (m³)

V_e        = Jumlah penguapan kolam selama musim kering (m³)

V_i         = Jumlah resapan melalui dasar, dinding, dan tubuh embung                         selama musim kemarau (m³)

V_s        = Ruangan yang disediakan untuk sedimen (m³)

Namun demikian dalam menentukan kapasitas total suatu embung harus pula mempertimbangkan volume atau debit air yang tersedia (Vh) dan kemampuan topografi untuk menampung air (Vp). Apabila air yang tersedia atau kemampuan topografi kecil maka embung harus didesain dengan kapasitas yang lebih kecil dari pada kebutuhan maksimum suatu desa.

.

(b)  Ketersediaan Air

Air yang mengalir kedalam embung terdiri atas dua kelompok, yaitu Air permukaan dari seluruh daerah tadah hujan, dan Air hujan yang langsung jatuh di atas permukaan kolam. Dengan demikian jumlah air yang masuk ke dalam embung dapat dinyatakan seperti berikut ini.

V_{h =} SV_{j +} 10 . _.A_{kt .} SR_j

dengan :

V_h   =  Volume air yang dapat mengisi kolam embung  selama musim

           hujan (m³)

V_j    =  Aliran bulanan pada bulan j (m³/bulan)

SV_j =  Jumlah aliran total selama musim hujan (m³)

Rj   =  Curah hujan bulanan pada bulan j (mm/bulan)

SR_j =  Curah hujan total selama musim hujan (mm), curah hujan musim                             kemarau diabaikan

A_kt  =  Luas permukaan kolam embung (Ha)

Volume air yang dapat mengisi embung (V_h) merupakan jumlah air maksimum yang dapat mengisi kolam embung. Oleh karena itu air yang tersedia ini harus dibandingkan dengan kapasitas tampung yang diperlukan (V_n) dalam menentukan kapasitas total/tinggi embung.

(c)  Kebutuhan Air dan Tampungan Hidup (V_u)

Berdasarkan penelitian Litbang Pengairan mengenai kebutuhan air untuk penduduk, hewan, dan kebun, maka dapat disimpulkan bahwa :

a. Kebutuhan air untuk penduduk Qp       =          150 l/hr/KK

b. Kebutuhan air untuk ternak Qh            =          200 l/hr/KK *)

c. Kebutuhan air untuk kebun                   =          450 l/hr/KK **)

Total Qu                                                     =          800 l/hari/KK

Dengan asumsi :

*)   Tiap KK dianggap memiliki 20 ekor ternak, KK = Kepala Keluarga

**) Tiap KK dianggap menggarap kebun seluas 200 m2

Kalau angka ini dianggap mewakili kebutuhan di daerah semi kering lainnya, maka kebutuhan total untuk tampungan hidup (Vu) adalah :

     V_{u =}  Jh  x  JKK x  Q_u

Dengan :

JKK      = Jumlah KK per desa, data dapat diperoleh dari buku  statistik yang                 dikeluarkan Pemerintah Daerah setempat, atau survey  lapangan.

Jh         = Jumlah hari selama musim kemarau, yang secara praktis                    sebesar  8 bulan x 30 hari  =  240 hari

Q_u        = Kebutuhan air untuk penduduk, ternak, dan kebun  (l/hari/KK)

Dengan memasukkan besaran diatas, maka :

V_u         = 240 x JKK x 800

            = 192000 JKK (dalam liter)

            = 192 JKK (dalam m³)

(d)  Ruang Sedimen ( V_s)

Ruang untuk sedimen perlu disediakan dikolam embung, Berdasarkan pengamatan, ruang sedimen diperkirakan setinggi 1.00 m diatas dasar kolam.

(e)  Jumlah Penguapan (V_e)

Di daerah semi kering penguapan dari kolam embung akan relatif cukup besar jumlahnya apalagi aliran masuk di musim kering tidak ada. Dengan demikian jumlah penguapan selama musim kemarau perlu diperhitungkan dalam penentuan kapasitas atau tinggi embung. Penguapan di permukaan kolam embung dapat dihitung secara sederhana seperti berikut ini.

V_e       =      10.A_kt.SE_kj

Dengan :

V_e   = Jumlah penguapan dari kolam embung selama musim kemarau (m³)

A_kt  = Luas permukaan kolam embung pada setengah tinggi  (Ha)

E_kj  = Penguapan bulanan di musim kemarau pada bulan ke-1 (mm/bulan)

(f)   Jumlah Resapan (Vi)

Air dalam kolam embung akan meresap masuk kedalam pori atau rongga di dasar dan dinding kolam. Besarnya resapan ini tergantung dari sifat lulus air material dasar dan dinding kolam. Sedangkan sifat ini tergantung pada jenis butiran tanah atau struktur batuan pembentuk dasar dan dinding kolam. Secara teoritik perhitungan resapan air ini cukup rumit dan sulit dilakukan. Tetapi berdasarkan beberapa analisis, dapat ditentukan cara praktis  untuk menentukan besarnya resapan air kolam embung.

  V_i      =      K.V_u 

Dengan

V_i             = Jumlah resapan tahunan (m³)

V_u            = Jumlah air untuk berbagai kebutuhan (m³)

K             = Faktor, yang nilainya tergantung dari sifat lulus air  material dasar        dan dinding kolam embung.

K             = 10 %, bila dasar dan dinding kolam emnung praktis rapat air                           (k-10^-5 cm/d), termasuk penggunaan lapisan batuan (selimut        lempung, geomembran, Rubber sheet, semen tanah)

K             = 25 %, bila dasar dan dinding kolam embung bersifat semi lulus air      (k = 10^-3 - 10^-4 cm/dt)

(g)  Menentukan Kapasitas Tampung Desain (V_d)

Untuk menentukan/memilih kapasitas tampung desain suatu embung (Vd) harus membandingkan ketiga hal, yaitu : Volume  tampungan yang diperlukan (V_n), untuk menyediakan:

·         Kebutuhan penduduk, hewan, dan kebun (V_u) di suatu desa

·         Volume cadangan untuk kehilangan air karena penguapan (V_e), dan resapan (V_i)

·         Ruangan untuk menampung sedimen (V_s)

·         Volume air yang tersedia (potensi) selama musim hujan (V_h), yang merupakan jumlah air maksimum yang dapat mengisi kolam embung,

·         Daya tampung (potensi) topografi untuk menampung air (V_p), yaitu volume maksimum kolam embung yeng terbentuk karena dibangunnya suatu embung.

Dari ketiga besaran tersebut, dipilih yang terkecil sebagai kapasitas tampung desain suatu embung (V_d). Bilamana V_h atau V_p yang menentukan, maka kemampuan embung melayani penduduk akan berkurang yaitu tidak sebesar yang diperlukan (V_n).