rekayasa hidrologi (2)

Bab II - 1

REKAYASA HIDROLOGI

MODUL 2

NERACA AIR

(WATER BALANCE)

Bab II - 1

JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAANUNIVERSITAS MERCU BUANA

Mata Kuliah : Rekayasa HidrologiModul No.2 : Neraca Air (Water Balance)

Tujuan Instruksional Umum (TIU)

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

Tujuan Instruksional Khusus ('I'IK)

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

2. NERACA AIR (WATER BALANCE)

2.1. Pengertian Umum

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

Umumnya terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut : P = D + E + G + M ..............:..........................(I.)

Dimana :

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Hadi Susilo MMPENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR

Bab II - 2

P : PresipitasiD : air permukaan dari bagian hulu (Drainage)E : EvapotranspirasiG : penambahan (supply) air tanah (ground water)M : penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content)

Dalam hal tertentu, beberapa parameter dalam persamaan 1. dapat diabaikan, tergantungdari periode perhitungan neraca air atau sifat-sifat dari daerah tersebut. Jika periodeperhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu luas, makamengingat variasi meteorologi itu berulang dalam sikius 1 tahun, kadar kebasahan tanahitu juga berulang dalam siklus 1 tahun, harga M dalam persamaan dapat diabaikansehingga persamaan di atas menjadi :

P = D + E + G ......................................(1)

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

P = D + E ..........................................(3)

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

P = ( D 2 - D I ) + E + ( G 2 - G I ) + H . P a + M ........................................................................................................

(4)

Dimana :

D1 : Air permukaan dari bagian hulu yang mengalir ke dalam daerah yang ditinjau.D2 : Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.GI : Air tanah yang mengalir dari bagian hulu kedalam daerah yang ditinjau. Air tanah

yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau kebagian hilir.H : Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau.Pa : Laju menahan udara rata-rata (mean air holdingrate) di bagian lapisan variasi air


Bab II - 3

tanah.

Dalam persamaan ini P, DI., D2 dan H dapat diukur, GI and G2 dapat dihitung denganmenggunakan pengukuran variasi muka air tanah.

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

2.2. Faktor faktor yang mempengaruhi Neraca Air

Secara umum analisis hidrologi merupakan satu bagian analisis awal dalamperancangan bangunan-bangunan hidrolik. Pengertian yang terkandung didalamnyaadalah informasi dan besaran-besaran yang diperoleh dalam analisis hidrologimerupakan masukan penting dalam analisis selanjutnya. Bangunan h idro l ik dalambidang teknik sipil dapat berupa gorong-gorong, saluran, sipon, bendung, waduk,bendungan, dsb. Bangunan-bangunan tersebut sangat tergantung dari tujuanpembangunan dan informasi yang diperoleh dari analisis hidrologi. Sebelum informasiyang jelas tentang sifat-sifat dan besaran hidroliknya. Demikian pula, pada dasarnyabangunan-bangunan tersebut di atas dirancang berdasar suatu patokan perancanganyang benar, yang diharapkan akan dapat menghasilkan rancangan yang merumuskan.Pengertian memuaskan dalam hal ini adalah bahwa bangunan hidrolik tersebut harusdapat berfungsi baik struktural maupun fungsional dalam jangka waktu yang ditetapkan.Dalam pengertian yang disebutkan di atas telah termasuk pengertian-pengertiankompromistik antara berbagai faktor yang berpengaruh dalam perancangan bangunanhidrolik (dan juga bangunan fisik pada umumnya) peranan faktor teknis dapat menjadikecil, tetapi faktor - faktor non teknis menjadi berperan penting. Faktor-faktor yangdimaksudkan tersebut di antaranya :

Faktor ekonomi

Faktor sosial

Faktor politik


Bab II - 4

Faktor keamanan dan

Faktor teknis serta

Faktor lingkungan

Dan keenam faktor di atas sebenarnya faktor teknis sangat ditentukan oleh faktor-faktorlainnya. Misalkan dalam perancangan konstruksi tanggul pengaman banjir, untukmelindungi daerah pemukiman terhadap banjir dengan besaran tertentu. Secara teknis,tidak terlalu sulit untuk menetapkan berapa besar banjir yang diperkirakan akan terjadidengan kala ulang tertentu 25 tahun, 50 tahun, atau 100 tahun. Demikian pula tidakakan menyulitkan dalam analisis hidrolik dan analisis perancangan tanggulnya. A k a ntetapi, untuk menetapkan banjir yang mana yang akan dihindari, tidak terlalu mudahuntuk dijawab. Pertimbangan sosial ekonomi, lingkungan dan faktor non teknis lainpaling menentukan, misalnya berapa luas daerah yang akan di lindungi bukanpemukiman, akan tetapi misalnya daerah pertanian atau industri. Paling tidak, setiapperancangan seperti ini harus melewati tahap analisis ekonomi, untuk melihat seberapabesar keuntungan yang dapat diharapkan dari pekerjaan fisik tersebut. Analisis ekonomi inipun juga tidak terlalu mudah, berbagai pertimbangan dan kepekaan terhadapkeadaaan dan aspirasi wilayah sangat diperlukan.

2.3. Contoh Pengertian Neraca Air

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

Waduk :

Perumusan isi waduk :

1 = . f . r

Dimanal = Isi wadukn = Koefisien pengisian wadukf = Luas daerah pematusan wadukr = Tinggi hujan selama periode tertentu (misal 1 tahun).


Bab II - 5

Sedangkan isi waduk efektif adalah :Ief = I - Ih

Dimana :Ief = Isi waduk yang efektif (bermanfaat) I = Isi wadukIh = Isi waduk yang hilang karena penguapan dan rembesan

Ih = e+ t + R + Ge = Evaporasit = TranspirasiR = Run-off/ pcngaliranG = Ground water /air tanah

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

Irigasi

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

q = q k + r h

Dimana :q = Banyaknya air yang diberikan pada tanamanqk = Banyaknya air yang diambil dari sungairh = Tinggi hujan yang bisa di pandang diberikan pada tanaman

Untuk mendapatkan harga qk dan rh perlu data-data hidrologis, jalannyaHidrograf dari sungai dan data-data curah hujan. Sedangkan untukmenentukan tinggi mercu tembok bangunan penangkap air dari sungai, perludiketahui debit andalan dari sungai yang dapat dimanfaatkan untukkepentingan irigasi sesuai yang direncanakan.


Bab II - 6

Jembatan

Untuk menentukan tinggi bebas jembatan per lu diketahui tinggi air di bawah jembatandan memerlukan data hidrologi, ialah hujan maksimum yang pernah tercatat. Untukperhitungan debit maksimum ada yang memakai tinggi banjir rencana.

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

2.4. Istilah Istilah

Water Balance Run offInflow Isi efektif wadukOutflow Banjir Rencana

2.5. Soal Latihan

1. Sebutkan parameter-parameter yang mempengaruhi isi efektif dari suatu wadukirigasi yang Saudara ketahui sehubungan dengan neraca air.2. Berapa banyaknya air yang dapat diambil dari suatu sungai untuk memenuhikebutuhan irigasi/pertanian, apabila diketahui bahwa kebutuhan air untuk irigasi/pertaniansebesar 1,2 m3/delik dan air hujan yang dapat dimanfaatkan untuk membantu kebutuhanirigasi/ pertanian adalah sebesar 0,30 m3/det.3. Jelaskan pengertian banjir rencana 20 tahunan dan berikan contohpenggunaannya.

2.6. Referensi

1. Hidrologi Untuk Pengairan, Ir. Suyono Sosrodarsono, Kensaku Takeda, PT.Pradnya Paramila, Jakarta , 1976.2. Hydrologi for Engineers. Ray K. Linsley Ir. Max. A. Kohler, Joseph LII. Apaulhus.Mc.grawhill, 1986.3. Mcngenal dasar dasar hidrologi, Ir. Joke martha, Ir. Wanny Adidarma Dip!. H. Nova,Bandung.


Bab II - 7

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


rekayasa hidrologi (2)

Documents