OLEH:
Jehunias L.Tanesib S.Si, M.Sc *)
*)Dosen pada Jurusan Fisika Fak. Sains dan Teknik UNDANA Kupang
PENDAHULUAN
Propinsi Nusa Tenggara Timur terkenal sebagai daerah dengan iklim kering yang ditandai dengan curah hujan yang sangat rendah. Musim basah atau hujan dalam setahun hanya berlangsung sekitar 3-4 bulan antara bulan Nopember hingga Pebruari. Curah hujan yang sangat sedikit ini menyebabkan ketersediaan air untuk segala kebutuhan masyarakat juga terbatas. Untuk pemenuhan kebutuhan air bersih saja sangat terbatas, apalagi untuk lahan pertanian maupun ternak milik masyarakat.
Secara geologi, litologi pulau Timor didominasi oleh batuan gamping (limestone) atau biasa dikenal sebagai batukarang. Batu gamping memiliki porositas berupa ruang antar butir penyusun dan celah berupa rekahan sekitar 25-40 %. Namun demikian batuan tutupan di atas gamping pada umumnya berupa lempung yang sulit meneruskan air. Pada saat hujan air tidak dapat meresap dengan baik ke dalam tanah sehingga tidak banyak ditemukan cadangan air tersimpan dalam jumlah yang cukup untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. Terbatasnya cadangan air ini menyebabkan daerah-daerah di NTT lebih cocok untuk pengembangan pertanian lahan kering.
Sumber Mata Air
Cadangan air yang berada dalam tanah dapat merembes hingga permukaan tanah sebagai sumber mata air (SMA). Hal ini disebabkan karena adanya struktur geologi seperti retakan (kekar) dan patahan (sesar). Volume air yang muncul di permukaan tanah bervariasi tergantung pada curah hujan, struktur reservoir (penyimpan air tanah), kelerengan, geomorfologi dan sebagainya. Jika volume air yang keluar cukup besar dan didukung oleh kelerengan yang baik dan dari topografi yang lebih tinggi maka sumber mata air tadi dapat mengalir berupa sungai. Sumber mata air yang lain dalam volume yang lebih kecil dapat berupa pancuran ataupun sumur alami maupun sumur buatan manusia. Dapat juga tertampung pada suatu cekungan berupa danau atau rawa. Volume air yang mengalir dapat diukur besarnya yang dikenal sebagai debit dengan satuan liter/detik atau liter/jam atau m3/detik.
Komponen-komponen Penyusun Debit Air
Komponen-kompenen yang memperngaruhi besarnya debit air adalah:
1. Luas penampang sungai. Luas penampang sungai dipengaruhi oleh lebar dan kedalaman sungai. Lebar dan kedalaman sungai juga bervariasi yang bergantung pada struktur dan batuan yang dilalui aliran sungai.
2. Curah hujan. Hujan yang terjadi merupakan bagian dari siklus hidrologi berupa perubahan fase dari gas ke fase cair. Perubahan tersebut terjadi dalam jumlah yang banyak dan turun sebagai hujan selanjutnya sebagian mengalir di permukaan tanah dan sebagian lagi menerus ke dalam tanah hingga hingga kedalaman 100 meter tergantungan sifat porous batuan yang ditembusi. Air yang tersimpan dalam tanah dikenal sebagai air tanah. Kurang dari 20 meter dikenal sebagai air permukaan dan pada zona jenuh disebut sebagai air tanah.
3. Bentuk sungai. Sungai berkelok-kelok memiliki debit berbeda dengan sungai yang lurus. Debit sungai lurus lebih besar dari sungai yang berkelok-kelok, karena kecepatan aliran air lebih besar.
4. Kelerengan. Air mengalir lebih kencang pada media dengan kelerengan lebih besar, demikian juga debit sungai. Kelerengan besar mempengaruhi kecepatan aliran sehingga semakin besar pula debitnya.
5. Geomorfologi. Sungai dikelilingi oleh gunung, bukit, hutan berbeda dengan sungai pada daerah yang relatif datar dan tanpa vegetasi. Pada daerah perbukitan dengan vegetasi baik maka air yang tersimpan juga lebih besar volumenya.
Manajemen Sumber Mata Air
Keberadaan Sumber mata air di daerah NTT khususnya pulau Timor sangat terbatas dengan debit yang rata-rata kecil. Untuk pemenuhan kebutuhan akan air bersih saja masih kurang apalagi jika sumber air digunakan juga untuk kebutuhan lahan pertanian dan ternak. Untuk itu diperlukan pengelolaan yang terencana dan dilaksanakan dengan baik agar seluruh komponen yang membutuhan air dapat terpenuhi. Langkah-langkah penting dalam manajemen pengelolaan sumber mata air adalah sebagai berikut:
1. Memetakan sumber-sumber mata air yang ada di suatu daerah atau desa yang berupa mata air, sumur, sungai, danau, waduk dan sebagainya.
2. Mengukur kualitas air dari sumber mata air yang ada.
3. Memetakan jumlah penduduk serta kebutuhannya akan air.
4. Memetakan jumlah ternak serta kebutuhannya akan air.
5. Memetakan jenis dan luas lahan pertanian yang ada.
6. Memetakan obyek-obyek vital lain yang juga membutuhkan air seperti pabrik, perkantoran dan sebagainya.
7. Menghitung total kebutuhan kemudian dibandingkan dengan debit sumber mata air yang tersedia.
Hal terpenting dari langkah-langkah di atas adalah memetakan potensi sumber mata air berupa menentukan posisi mata air dan menghitung volume air yang biasa disebut debit mata air. Posisi mata air yang wajib diketahui adalah:
1. Jaraknya terhadap pemukiman dan lahan pertanian.
2. Berada di atas pemukiman atau di bawah pemukiman, kedua hal ini penting untuk perhitungan besarnya biaya yang dibutuhkan untuk membawa air lebih dekat ke pemukiman.
Pengukuran debit air secara berkala sangat penting agar distribusi air dapat lebih merata sesuai waktu dan pemanfaatnya. Manfaat dari pengukuran debit adalah:
1. Jika mata air memenuhi standar air baku atau memenuhi syarat kesehatan maka dapat dimanfaatkan untuk PAM atau untuk kebutuhan sehari-hari masyarakat. Debit diperlukan demi ketersediaan air yang diproduksi.
2. Untuk mengetahui jumlah air yang dapat memenuhi waduk atau cekdam jika akan ditampung atau dibendung untuk kebutuhan lahan pertanian.
3. Untuk mengetahui volume air dalam jangka waktu tertentu karena volume air dan pemanfaatannya tergantung musim.
4. Untuk mengetahui kemampuan sungai dalam memenuhi kebutuhan lahan pertanian dan ternak.
Kualitas Air
Air yang memenuhi syarat sebagai air baku yang dapat digunakan sebagai air bersih untuk memenuhi kebutuhan manusia dapat ditinjau dari beberapa aspek antara lain:
1. Aspek fisik, secara fisik air terlihat jernih, tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa.
2. Aspek kimia, sumber air tidak tercemar bahan-bahan kimia berbahaya seperti logam berat (timbal, merkuri,dsb), minyak dan sampah kimia dari sisa makanan atau limbah pabrik. Untuk mengetahui kandungan bahan kimia maka diperlukan analisis laboratorium.
3. Aspek biologi, sumber mata air tidak tercemar bakteri yang terbawa oleh sampah biologi seperti dedaunan dan bakteri e-coli yang berasal dari kotoran ternak atau kotoran manusia. Untuk mengetahuinya diperlukan analisis laboratorium.
Pengukuran dan Perhitungan Debit Air
A. Sungai
Jika sumber mata air berupa sungai maka langkah-langkah pengukuran sebagai berikut:
1. Pengukuran kecepatan aliran air sungai
 a). sungai dengan titik uku 1 ke 2 |  b). penampang sungai |
Gambar 1. Model sungai dengan penampangnya
a. Sungai dibagi menjadi 3 bagian yang sama lebarnya, masing-masing tepi kiri, tengah dan tepi kanan.
b. Pelepasan pelampung (misalnya daun yang ringan) dilakukan pada ketiga bagian sungai masing-masing 3 kali.
c. Pengukuran waktu pelampung bergerak dari titik 1 ke titik 2 (lihat gambar 1), jarak titik 1 ke 2 misalkan 5 meter atau tergantung cepat atau lambatnya pelampung bergerak agar mudah terpantau dengan stopwatch. Catat waktunya.
d. Kecepatan aliran dihitung dengan rumus:
Dimana, s adalah jarak titik 1 ke titik 2 dan t adalah waktu pelampung bergerak dari titik 1 ke 2.
e. Kecepatan tiap bagian sungai adalah:
- Tepi kiri (a): Va= (V1a+V2a+V3a)/3
- Tepi kiri (b): Vb= (V1b+V2b+V3b)/3
- Tepi kiri (c): Vc= (V1c+V2c+V3c)/3
2. Pengukuran luas penampang sungai, dilakukan dengan cara membagi saluran sungai menjadi beberapa bagian yang sama lebarnya dimulai dar batas basah. Ukurlah berbagai kedalaman sungai kemudian dirata-ratakan, misalkan h=(h1+h2+h3+h4)/4. Jika lebar sungai l maka luas penampang sungai A= hxl.
3. Pengukuran debit sungai menggunakan rumus:
Q=k.V.A liter/detik
Dengan Q: debit sungai
K: 0.86
V: kecepatan aliran sungai (meter/detik)
A: luas penampang sungai (m2)
B. Mata air berupa pancuran
 Gambar 2. Pengukuran debit menggunakan ember | Pengukuran debit dapat menggunakan ember plastik transparan atau gelas ukur yang telah diberi skala garis tiap 1 liter seperti pada gambar 2. Dengan menggunakan stopwatch catalah waktu ysng diperlukan air mengalir yang tertampung dalam gelas ukur atau ember. |
Selanjutnya hitunglah debit dengan menggunakan rumus: Q= volume/waktu
Misalnya dalam waktu 5 menit air yang tertampung sebagnyak 5 liter maka debit mata air tesebut adalah
Q=5 lt/5 menit= 1 liter/menit atau
Q=5 liter/ 60 detik = 0,0833 liter/detik (1 menit=60 detik).
Untuk aplikasinya akan diberikan satu contoh soal perhitungan debit air hingga perhitungan pemanfaatan untuk kebutuhan manusia,ternak dan lahan pertanian.
Sebuah desa berpenduduk 50 KK dengan jumlah penduduk 200 jiwa. Di desa tersebut terdapat 2 sumber mata air berupa sungai dan sebuah pancuran. Luas lahan yang dapat dijadikan lahan persawahan 5 H,. Kebun Sayur seluas 10 Ha.Jumlah ternak sapi 20 ekor Apakah kedua sumber mata air dapat memenuhi kebuthan desa tersebut jika:
1. Untuk kebutuhan rumah tangga maka 1 jiwa menggunakan 50 liter per hari.
2. Untuk kebuthan ternak sapi 20 liter dalam 1 hari
3. Untuk mengairi persawahan diperlukan air setinggi 3 cm
4. Untuk kebun sayur 10 Ha dapat ditanami 10 ribu tanaman sayur dengan kebutuhan air tiap pohon adalah 1 liter per hari.
SOLUSI:
1. Hitung kebutuhan seluruh komponen pada desa tersebut
a. Kebutuhan rumah tangga sejumlah 200 jiwa adalah 200 jiwa x50 liter = 10.000 liter/hari
b. Ternak: 20 ekor sapi x20 liter = 400 liter/hari
c. Persawahan: Luas 5 Ha = 100 m x 100 m =10.000 m2
Tinggi air 3 cm = 0.03 meter, maka volume sawah adalah 10.000 m2 x 0.03 m = 300 m3.
Karena 1 m3=1000 liter maka total kebutuhan persawahan adalah 300 m3x1000=300.000 liter
d. Kebun sayur membutuhkan 10.000x1 liter= 10.000 liter per hari.
e. Maka total kebutuhan desa tersebut adalah:
10.000+400+300.000+10.000 = 320.400 liter per hari.
2. Pengukuran debit mata air
a. Mata air pancuran terukur 2.2 liter/detik. Dalam 1 hari =24 jam, 1 jam =60 menit dan 1 menit = 60 menit maka dalam 1 hari = 24x60x60= 86.400 detik. Berarti dalam 1 hari mata air tersebut mengalir 2.2 liter/detik x 86.400 detik = 190.080 liter.
b. Sungai terukur kedalaman air rata-rata 10 cm=0.1meter dan lebar sungai rata-rata 1 meter, maka luas penampang sungai
- A=0.1x1=0.1 m2.
- Kecepatan pelampung terukur adalah 0.5 meter/detik maka debit adalah:
Q=0.86 x 0.5 x 0.1 =0.043 m3/detik atau 0.043x1000 liter = 43 liter/detik.
Maka dala 1 hari sungai tersebut dapat mengalirkan air sejumlah:
43 liter/detik x 86.400 detik = 3.715.200 liter
Maka total air yang tersedia di desa tersebut adalah 190.080 + 3.715.200 = 3.905.280 liter per hari.
KESIMPULAN: Kebutuhan desa tersebut sebesar 320.400 liter per hari sangat terpenuhi jika dibandingkan dengan volume air yang tersedia yaitu 3.715.200 liter per hari.
SIMPULAN:
1. Pemetaan sumber-sumber mata air diperlukan dalam Manajemen sumber mata air pada suatu daerah
2. Perhitungan debit mata air dapat digunakan untuk menghitung kebutuhan air pada suatu daerah.
3. Manajemen sumber mata air diperlukan demi pendistribusian air secara merata dalam hal waktu dan pemanfaatnya.
Semoga berguna
Sunae, 28-30 Oktober 2011
Jehunias leonidas tanesib S.Si, M.Sc
Tidak ada komentar:
Posting Komentar