PERHITUNGAN DEBIT ANDALAN SEBAGAI SUMBER AIR BERSIH PDAM JAYAPURA CALCULATION OF DEPENDABLE FLOW AS WATER SOURCE IN PDAM JAYAPURA Nohanamian Tambun Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS email :
[email protected] Abstrak Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk dan perkembangan pembangunan di segala bidang, kebutuhan air bersih tentu saja akan semakin meningkat. Selama ini penyediaan air bersih bagi penduduk Kota Jayapura dan Kabupaten Jayapura seringkali terkendala akibat kebocoran pipa serta debit dari sumber yang fluktuatif. Melihat permasalahan tersebut maka diperlukan perhitungan kembali debit andalan pada sumber-sumber air bersih. Perhitungan ini diperlukan agar pemenuhan kebutuhan air bersih sesuai dengan potensi yang ada. Dari perhitungan diperoleh debit andalan pada sumber air bersih PDAM Jayapura adalah 6,17 – 18,57 m3/det, dimana debit terendah terjadi di bulan Agustus dan debit tertinggi terjadi di bulan Maret. Untuk perhitungan kebutuhan air bersih, setelah diproyeksikan hingga tahun 2020, maka diperoleh hasil sebesar 1,18 m3/det. Kata Kunci : Curah Hujan, Debit Andalan, Kebutuhan Air
Abstract Along with the increasing population and development in all areas, the need for clean water will certainly increase. During this time, water supply for residents in the city of Jayapura is often constrained. One of the cause of the crisis of water availability is pipe leakage and the discharge from a fluctuating source. Seeing these problems will require recalculation dependable flow on the sources of clean water. Obtained from the calculation of dependable flow on the source of clean water in Jayapura is 6.17 to 18.57 m3/sec, where the lowest discharge occurs in August and the highest discharge occurs in March. For the calculation of clean water needs, after projected until 2020, then obtained a yield of 1.18 m3/sec. Keywords : Rainfall, Dependable Flow, Water Needs
1
1.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dengan adanya peningkatan jumlah penduduk dan perkembangan pembangunan di segala bidang, kebutuhan air bersih tentu saja akan semakin meningkat. Kondisi yang diinginkan oleh tiap orang adalah tersedianya air bersih sepanjang waktu dalam jumlah yang cukup dan kualitas yang memadai. Oleh karena itu diperlukan upaya-upaya untuk meningkatkan ketersediaan air bersih yang akan berguna bagi peningkatan kesejahteraan masyarakat. Penyediaan air bersih di Indonesia selama ini dilakukan oleh PDAM (Perusahaan Daerah Air Minum), salah satunya adalah PDAM Jayapura yang menyediakan air bersih untuk wilayah Kota Jayapura dan Kabupaten Jayapura. Selama ini penyediaan air bersih bagi penduduk Kota Jayapura dan Kabupaten Jayapura seringkali terkendala. Penyebab dari krisis ketersediaan air ini antara lain kebocoran pipa, debit dari sumber yang fluktuatif, dan lain sebagainya. Sumber air bersih untuk Kota Jayapura dan Kabupaten Jayapura ini berasal dari mata air dan sungai daerah upstream (hulu sungai). Sumber air bersih ini fluktuatif karena dipengaruhi oleh besarnya curah hujan. Semua sungai dan mata air yang menuju ke daerah Jayapura berasal dari Pegunungan Cycloop dengan struktur batuan metamorfosis. Di samping itu sebagian besar lapisan tanah bagian atas sangat tipis selebihnya merupakan batuan keras yang bukan merupakan akuifer. Melihat permasalahan tersebut maka diperlukan perhitungan kembali debit andalan pada sumber-sumber air bersih. Perhitungan ini diperlukan agar pemenuhan kebutuhan air bersih sesuai dengan potensi yang ada. Potensi air yang ada diharapkan dapat dijadikan indikator dalam jumlah pemenuhan kebutuhan air untuk komunitas wilayah, sehingga air dapat dimanfaatkan secara berkelanjutan dan pengembangan sumber daya air perlu dilaksanakan dengan tepat. 1.2 Perumusan Masalah Permasalahan yang akan dibahas dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah: 1. Berapa debit andalan dari tiap sumber air bersih PDAM Jayapura. 2
2. Berapa kebutuhan air bersih penduduk Kota Jayapura. 3. Berapa keseimbangan air bersih di Kota Jayapura. 4. Memberikan rekomendasi untuk masalah krisis ketersediaan air bersih di Kota Jayapura. 1.3 Tujuan Tujuan penyusunan Tugas Akhir ini adalah: 1. Memperoleh hasil perhitungan debit andalan dari tiap sumber air bersih PDAM Jayapura. 2. Memperoleh hasil perhitungan kebutuhan air bersih penduduk Kota Jayapura. 3. Memperoleh hasil perhitungan keseimbangan air bersih di Kota Jayapura. 4. Memberikan rekomendasi untuk masalah krisis ketersediaan air bersih di Kota Jayapura. 1.4 Landasan Teori A. Ketersediaan Air Ketersediaan air diasumsikan dengan tersedianya air di sungai, meskipun dalam pengkajian irigasi, curah hujan efektif juga termasuk dalam ketersediaan air. Perhatian utama dalam ketersediaan air adalah pada aliran sungai, tetapi dengan beberapa pertimbangan hujan termasuk di dalamnya (Dep. PU 1983). Faktor-faktor yang mempengaruhi penggunaan air antara lain (Linsley, dkk. 1986). : 1. Iklim 2. Ciri-ciri penduduk 3. Masalah lingkungan hidup 4. Industri dan perdagangan 5. Iuran air dan meteran 6. Ukuran kota 7. Kebutuhan konservasi air
3
B. Siklus Hidrologi Siklus hidrologi adalah bagian inti dari hidrologi yang tidak mempunyai awal dan akhir, dimana siklus hidrologi merupakan gerakan air di permukaan bumi. Selama berlangsungnya siklus hidrologi, yaitu perjalanan air dari permukaan laut ke atmosfer kemudian ke permukaan tanah dan kembali lagi ke laut dan tidak pernah habis. Air tersebut akan tertahan sementara di sungai, waduk atau danau, dalam tanah sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia dan makhluk lain (Asdak, 1995).
Gambar 1 Siklus Hidrologi
C. Evapotranspirasi Untuk menentukan besarnya evapotranspirasi acuan dapat digunakan metode atau rumus empiris seperti metode Radiasi, metode Penman, metode Blaney-Criddle, metode Thornthwaite, dan metode Panci Evaporasi. Dari metode di atas metode yang umum dipakai adalah metode Penman yang dapat dirumuskan sebagai berikut: ETo = c x [w x Rn + (1-w) x f(u) x (ea-ed) Dimana: ETo : Evapotranspirasi acuan (mm/hari) w : Faktor berat antara temperatur dan penyinaran matahari Rn : Radiasi matahari f(u) : Fungsi dari kecepatan angin
4
ea-ed : Perbedaan antara tekanan uap air jenuh pada suhu udara rata-rata dengan tekanan uap air rata-rata di udara c : Faktor pengganti kondisi cuaca akibat siang dan malam D. Debit Andalan Debit andalan merupakan debit yang diandalkan untuk suatu probabilitas tertentu. Probabilitas untuk debit andalan ini berbeda-beda. Untuk keperluan irigasi biasa digunakan probabilitas 80%. Untuk keperluan air minum dan industri tentu saja dituntut probabilitas yang lebih tinggi, yaitu 90% sampai dengan 95% (Soemarto, 1987). Makin besar persentase andalan menunjukkan penting pemakaiannya dan menunjukkan prioritas yang makin awal yang harus diberi air. Dengan demikian debit andalan dapat disebut juga sebagai debit minimum pada tingkat peluang tertentu yang dapat dipakai untuk keperluan penyediaan air. Jadi perhitungan debit andalan ini diperlukan untuk menghitung debit dari sumber air yang dapat diandalkan untuk suatu keperluan tertentu. 2.
METODOLOGI Ide Tugas Akhir Perhitungan debit andalan pada sumber air bersih PDAM Jayapura
Studi Literatur • • • • • • • •
Air Bersih Siklus Hidrologi Curah Hujan Evapotranspirasi Infiltrasi Limpasan (Run Off) Ketersediaan Air Debit Andalan
A
5
A
Pengumpulan Data • Peta wilayah • Data curah hujan • Data klimatologi yang terdiri dari data temperatur, kecepatan angin, kelembaban relatif, dan lama penyinaran matahari. • Kondisi catchment area
Analisa Data dan Perhitungan • Analisa perhitungan curah hujan rata-rata • Analisa indeks evapotranspirasi • Analisa debit andalan tiap sumber air bersih
Kesimpulan
Gambar 2 Kerangka Kajian
Dalam metodologi akan dilakukan hal-hal sebagai berikut: a)
Pengumpulan data hanya dilakukan untuk data sekunder. Data yang dikumpulkan antara lain: • Peta wilayah Peta digunakan untuk menunjukkan lokasi dimana perhitungan debit andalan akan dilaksanakan • Data curah hujan Data diperoleh dari stasiun hujan dimana akan digunakan untuk perhitungan debit andalan. • Data klimatologi yang terdiri dari data temperatur, kecepatan angin, kelembaban relatif, dan lama penyinaran matahari. • Kondisi catchment area
b) Analisa perhitungan curah hujan rata-rata c)
Analisa indeks evapotranspirasi
d) Analisa debit andalan
6
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN Data curah hujan diperoleh dari pos penakaran curah hujan Stasiun Meteorologi Dok II
Jayapura. Untuk curah hujan bulanan rata-rata adalah sebagai berikut : Tabel 1 Curah Hujan Bulanan Rata-rata Curah Hujan (mm) 221,6 Januari Februari 307,5 339,4 Maret April 241,5 209,9 Mei 185,1 Juni Juli 171,6 157 Agustus 176,2 September 192,9 Oktober 202,6 November Desember 244,8 Sumber: BMG Wilayah V Jayapura Bulan
Gambar 3 Grafik Curah Hujan Bulanan Rata-rata
7
Untuk perhitungan ini menggunakan rumus Penman yang menggunakan data iklim antara lain presipitasi, temperatur, penyinaran matahari, kelembaban relatif, kecepatan angin, dan tekanan udara, sehingga hasilnya lebih akurat. Menurut Penman besarnya evapotranspirasi diformulasikan sebagai berikut: ETo = c [W.Rn + (1-W) f(u) (ea-ed)] Dimana: ETo : Evapotranspirasi acuan (mm/hari) W : Faktor berat antara temperatur dan penyinaran matahari Rn : Radiasi matahari f(u) : Fungsi dari kecepatan angin ea-ed : Perbedaan antara tekanan uap air jenuh pada suhu udara rata-rata dengan tekanan uap air rata-rata di udara c : Faktor pengganti kondisi cuaca akibat siang dan malam Tabel 2 Evapotranspirasi Bulanan Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Evapotranspirasi (mm/bulan) 145,02 127,29 155,69 152,57 154,43 131,39 137,48 159,72 156,47 162,64 152,06 149,97
8
Gambar 4 Grafik Perhitungan Evapotranspirasi
Salah satu aspek yang harus diketahui sebelum mengadakan analisis neraca air untuk suatu daerah tertentu adalah jumlah ketersediaan air. Metode yang digunakan untuk menganalisi ketersediaan air adalah dengan menggunakan metode Mock. Diagram perhitungan dengan menggunakan metode Mock adalah: Water Balance Hujan – Evapotranspirasi (P – ETo)
tidak SMC = SMC bulan sebelumnya + surplus
Surplus > 0 ya SMC = 200
SMS = ISMS + surplus tidak SMC = 200
SS = surplus
ya SS = 0
WS = (P – ETo) – SS
9
Run Off – Ground Storage WS, if, K, PF
Infiltrasi = WS * if
½ * (1 + K) * i
Gsom = GS bulan sebelumnya
GS = K * (Gsom) + ½ * (1 + K) * i
∆GS = -Gsom + GS
Base Flow = Infiltrasi - ∆GS
Direct Run off = WS - infiltrasi
tidak Hujan > 200
SRO = hujan * PF
ya SRO = 0
Total Run off = Base Flow + DRO + SRO
Debit = Total Run off * Luas
Gambar 5 Diagram Perhitungan Debit Andalan Dengan Metode Mock
10
Gambar 6 Grafik Perhitungan Debit Andalan
Untuk itu jumlah penduduk diperhitungkan dalam kurun waktu tertentu dengan menggunakan proyeksi penduduk. Perhitungan proyeksi penduduk dilakukan mulai tahun 2010 sampai 2020. Penentuan metode proyeksi penduduk yang akan digunakan adalah dengan berpedoman pada nilai koefisien korelasi (r). Nilai koefisien korelasi yang dipilih adalah nilai korelasi yang mendekati satu. Dari data Biro Pusat Statistik (BPS) jumlah penduduk dari tahun 2005 sampai tahun 2009 adalah sebagai berikut : Tabel 3 Data Pertumbuhan Penduduk Tahun 2005 2006 2007 2008 2009 Rata-rata
Jumlah Penduduk
Pertambahan Penduduk
200.360 211.129 215.609 220.109 224.165
10.769 4.480 4.500 4.056 5.951,25
Persentase Pertumbuhan 5,375 2,122 2,087 1,843 2,857
Dari ketiga metode tersebut, maka didapat nilai korelasinya adalah: Tabel 4 Koefisien Korelasi Metode
Korelasi ( r )
Aritmatik
3,96
Geometri
0,9746
Least Square
0,9239
11
Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa nilai korelasi yang paling mendekati satu adalah Metode Geometri yaitu sebesar 0.9746. Maka dengan menggunakan persamaan Geometri Pn = Po (1 + r)n Dapat ditentukan proyeksi penduduknya dari tahun 2010 sampai dengan tahun 2020 dengan menggunakan metode Geometri. Tabel 5 Proyeksi Penduduk sampai Tahun 2020 Tahun 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Jumlah Penduduk Awal Proyeksi 224.165 224.165 224.165 224.165 224.165 224.165 224.165 224.165 224.165 224.165 224.165
Rata2 Pertumbuhan
Jumlah Penduduk
0,02857 0,02857 0,02857 0,02857 0,02857 0,02857 0,02857 0,02857 0,02857 0,02857 0,02857
230.569 237.157 243.932 250.901 258.070 265.443 273.026 280.827 288.850 297.103 305.591
Sementara itu untuk hasil perhitungan proyeksi fasilitas untuk tahun 2020 adalah sebagai berikut Tabel 6 Penyebaran Fasilitas Tahun 2020 Fasilitas Pendidikan Rumah Sakit Puskesmas Posyandu Perdagangan Hotel Industri Besar Industri Kecil Gereja Masjid Pura Vihara
Jumlah 347 10 56 218 2543 45 18 696 395 312 12 5
12
Untuk perhitungan kebutuhan air domestik hingga tahun 2020 dapat dilihat di tabel berikut Tabel 7 Kebutuhan Air Domestik Tahun 2010-2020 Tahun
∑Penduduk
%
∑Terlayani
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
230.569 237.157 243.932 250.901 258.070 265.443 273.026 280.827 288.850 297.103 305.591
80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80
184455 189726 195146 200721 206456 212354 218421 224662 231080 237682 244473
SR (orang) 147564 151780 156116 160577 165165 169884 174737 179729 184864 190146 195578
SR (unit) 29513 30356 31223 32115 33033 33977 34947 35946 36973 38029 39116
KU (orang) 36891 37945 39029 40144 41291 42471 43684 44932 46216 47536 48895
KU (unit) 369 379 390 401 413 425 437 449 462 475 489
QSR (L/hari) 22134624 22767072 23417472 24086496 24774720 25482528 26210496 26959392 27729600 28521888 29336736
QKU (L/hari) 1106731 1138354 1170874 1204325 1238736 1274126 1310525 1347970 1386480 1426094 1466837
Qdom (L/hari) 23241355 23905426 24588346 25290821 26013456 26756654 27521021 28307362 29116080 29947982 30803573
Qdom (L/detik) 269,00 276,68 284,59 292,72 301,08 309,68 318,53 327,63 336,99 346,62 356,52
Untuk perhitungan kebutuhan air non domestik hingga tahun 2020 dapat dilihat di tabel berikut Tabel 8 Kebutuhan Air Bersih per Fasilitas Umum No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Fasilitas Rumah Sakit Puskesmas Posyandu Pendidikan Toko (perdagangan) Hotel Industri Masjid Gereja Pura Vihara Total
Total Kebutuhan Air (L/hari)
Total Kebutuhan Air (L/dtk)
350000 56000 218000 5638750
4,05 0,65 2,52 65,26
2543000
29,43
1125000 21420000 3744000 395000 12000 5000
13,02 247,92 43,33 4,57 0,14 0,06
35506750
410,96
Dalam memperhitungkan kebutuhan air total, perlu diperhatikan beberapa kriteria sebagai berikut :
Kebocoran air = 20% x (Q domestik + Q non domestik)
Q rata-rata (Q ave) = Q dom. + Q non dom. + kebocoran
Q pemadam kebakaran = 10% x (Q domestik + Q non domestik)
Kebutuhan air (Q hm) 13
Q hm = fhm x Q ave f hm = faktor hari max = 1,15 – 1,2 Untuk perencanaan ini digunakan f hm = 1,2
Kebutuhan air puncak (Q jp) Q jp = f jp x Q hari maksimum F jp = faktor jam puncak = 1,75 – 2,1 Untuk perencanaan ini digunakan f jp = 2
Kebutuhan air total Q total = Q jp + Q pemadam kebakaran
Contoh perhitungan untuk tahun 2020 Q dom = 356,52 L/dtk Q non dom = 410,96 L/dtk Kebocoran air = 20 % x (356,52 +410,96) = 153,496 L/dtk Q pemadam kebakaran = 10% x (356,52 + 410,96) = 76,748 L/dtk Q rata- rata harian = 356,52 + 410,96+ 153,496 = 920,976 L/dtk Q hari maksimum = 1,2 x 920,976 = 1105,17 L/dtk Q total adalah = 1105,17 + 76,748 = 1181,92 L/dtk Total Kebutuhan Air (Q total) tahun 2020 adalah sebesar 1181,92 L/detik.
14
Analisa keseimbangan air diperoleh dengan membandingkan ketersediaan air dengan kebutuhan air. Tabel 9 Keseimbangan Air Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Q Andalan (m3/det) 9,04 18,54 18,57 12,5 10,02 12 11,15 6,17 8,64 8,51 8,31 12,02
Kebutuhan Air (m3/det) 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18
Water Balance (m3/det) 7,86 17,36 17,39 11,32 8,84 10,82 9,97 4,99 7,46 7,33 7,13 10,84
Gambar 7 Grafik Keseimbangan Air
4.
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan Dari hasil analisa dan pembahasan dalam tugas akhir ini, dapat diambil kesimpulan antara lain: 1.
Debit andalan untuk pemenuhan kebutuhan air bersih pada PDAM Jayapura berkisar antara 6,17 – 18,57 m3/det dimana yang terendah adalah di bulan Agustus dan tertinggi adalah di bulan Maret
15
2.
Kebutuhan air bersih penduduk Kota Jayapura setelah dilakukan proyeksi hingga tahun 2020 adalah 1181,92 L/det.
3.
Dari hasil perhitungan keseimbangan air bersih, pemenuhan kebutuhan air bersih bagi penduduk sudah dapat tercukupi dilihat dari hasil perhitungan water balance.
4.2 Saran 1.
Diperlukan penambahan stasiun pengamat hujan karena hanya terdapat 1 stasiun pengamat hujan di Kota Jayapura
2.
Diperlukan perawatan secara berkala pada sarana pendistribusian air bersih, sehingga debit air menuju penduduk tidak berkurang secara drastis akibat kebocoran pipa.
3.
Diperlukan penanganan khusus bagi kelebihan air dengan cara pembangunan reservoir sebagai sarana penyimpanan air sehingga dapat dimanfaatkan untuk peningkatan kesejahteraan masyarakat.
DAFTAR PUSTAKA Asdak, C. (1995). Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta Departemen Pekerjaan Umum. (1983). Pedoman Klimatologi. Direktorat Penyelidikan Masalah Air. Departemen Pekerjaan Umum. Bandung Hakim, N., M. Y. Nyakpa, A. M. Lubis, S. G. Nugroho, M. A. Diha, G. B. Hong, dan H. H. Bailey., (1986). Dasar - Dasar llmu Tanah. Penerbit Universitas Lampung. Lampung. Handoko. (1995). Klimatologi Dasar. Pustaka Jaya. Jakarta. Lee, R., (1990). Hidrologi Hutan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Linsley, R.K, Franzini. Joseph, B.F. Sasongko, Djoko. (1986). Teknik Sumber Daya Air . Jilid 2 edisi ketiga. Erlangga. Jakarta Linsley, R.K.Jr and M.A. Kohler. (1982). Hydrology For Engineers. Mc Graw Hill. Kogakusha. Tokyo 16
Mock, F.J., (1973). Water Availability Appraisal. Basic study prepared for FAO/UNDP Land Capability Appraisal Project. Bogor. Soemarto, C.D, (1987). Hidrologi Teknik. Surabaya : Usaha Nasional. Suyono, S. (1985). Hidrologi Untuk Pengairan. Direktorat Jendral Pengairan. Departemen Pekerjaan Umum. Bandung
17
