Memanen air hujan atau dikenal dengan Rainwater Harvesting merupakan upaya pemanfaatan air hujan yang telah lama digunakan oleh nenek moyang, karena distribusi ketersediaan air yang tidak merata baik sebagai fungsi ruang maupun waktu.
Air hujan memiliki kualitas yang cukup baik, dengan pH netral, bebas dari polutan, kadar garam, mineral dan bahan-bahan polutan lain.
Keuntungan yang dapat diperoleh dari Memanen Air Hujan adalah diantaranya
- Air diperoleh secara bebas, tanpa membayar (gratis), biaya yang dikeluarkan hanya untuk pengumpulan dan pemanfaatan.
- Pengguna air biasanya dekat dengan lokasi pemanen, sehingga dapat mengurangi kompleksitas (biaya, maupun sistem) distribusi air.
- Pemanfaatan air hujan dapat digunakan untuk mengurangi penggunaan air tanah.
- Memanen air hujan dapat mengurangi biaya penggunaan air, misal pelanggan PDAM
Dari beberapa pustaka mengenai waduk kecil/embung, misal Pedoman Membuat Desain Embung Kecil untuk Daerah Semi Kering di Indonesia (1997) yang disusun oleh Departemen Pekerjaan Umum, disebutkan definisi embung adalah bangunan penyimpan air yang dibangun di daerah depresi, biasanya di luar sungai.
Waduk kecil / Embung akan menyimpan air di musim hujan, kemudian airnya dapat dimanfaatkan oleh suatu kawasan terutama pada saat musim kemarau atau saat kekurangan air. Pemanfaatan air yang ada pada waduk kecil untuk memenuhi kebutuhan harus dilakukan berdasar urutan prioritas, yaitu pemenuhan kebutuhan air untuk penduduk, ternak, dan sedikit kebun.
Fungsi Waduk Kecil / Embung :
Menampung air saat saat debit tinggi untuk digunakan saat saat debit sangat rendah. Hal ini berarti bahwa waduk memiliki fungsi untuk memodifikasi dari distribusi air menurut alam dan menciptakan distribusi air buatan.
Dari Pedoman Membuat Desain Embung Kecil untuk Daerah Semi Kering di Indonesia disebutkan batasan kondisi / teknologi embung:
1. Tinggi tubuh embung
- Maksimum 10 m untuk tipe urugan,
- Maksimum 6 m untuk tipe gravity atau komposit (tinggi tubuh embung diukur dari permukaan galian fondasi terdalam hingga ke puncak tubuh embung)
2. Kapasitas tampung embung maksimum 100.000 m³
3. Luas daerah tadah hujan maksimum 100 ha = 1 km²
Tipe tubuh embung antara lain
- Tipe homogen
- Tipe Urugan Majemuk
- Tipe Pasangan Batu atau Beton
- Tipe Komposit
Pemilihan tipe tergantung dari jenis fondasi, panjang/bentuk lembah, dan bahan bangunan yang tersedia di tempat. Tubuh embung bertipe urugan dapat dibangun pada pondasi tanah atau batu, sedangkan tipe pasangan batu atau beton hanya dapat dibangun pada pondasi batu. Di samping itu tipe pasangan batu atau beton karena mahal hanya disarankan bila lembah sempit (bentuk V) dimana kedua tebingnya curam dan terdiri dari material batu. Bilamana lembah panjang / lebar dan terdiri dari material batu maka tubuh bendung akan lebih murah bilamana dipilih tipe komposit.
Urugan tanah homogen
Tubuh embung dapat didesain sebagai urugan homogen, dimana bahan urugan seluruhnya atau sebagian besar hanya menggunakan satu macam material saja, yaitu lempung atau tanah berlempung. Tubuh embung yang didesain dengan tipe ini harus memperhatikan kemiringan lereng dan muka garis preatik atau rembesan.
Kemiringan lereng umumnya cukup landai terutama untuk menghindari terjadinya longsoran di lereng udik pada kondisi surut cepat serta menjaga stabilitas lereng hilir urugan pada kondisi rembesan langgeng.
Untuk mengontrol rembesan diperlukan pembuatan sistem penyalir di kaki hilir urugan Garis preatik harus diusahakan agar tidak keluar lewat lereng hilir.
Urugan majemuk
Tubuh embung dapat didesain sebagai urugan majemuk apabila tersedia material urugan lebih dari satu macam. Urugan terdiri dari urugan kedap air, urugan semi kedap air (transisi) dan urugan lulus air. Urugan kedap air atau inti kedap air umumnya dari lempung atau tanah berlempung, dan ditempatkan vertikal didesain di bagian tengah. Tanah bahan urugan inti harus mengandung lempung minimal 25% (perbandingan berat). Bagian inti tanah ini dilindungi dengan urugan semi kedap air di bagian udik dan hilirnya. Sedangkan bagian paling luar terdiri dari urugan lulus air. Dengan susunan seperti itu koefisien kelulusan air dan gradasi material berubah secra bertahap, makin ke luar makin besar. Untuk mencegah terangkutnya butiran halus, material urugan inti ke dalam urugan paling luar yang lulus air oleh aliran rembesan, maka urugan semi kedap air di hulu dan di hilir inti kedap air harus dapat berfungsi sebagai filter dan transisi. Apabila tanah bahan inti tidak dapat diperoleh di tempat, maka inti dapat dibuat dari bahan substitusi, misal: beton atau semen tanah. Bila bahan substitusi dipakai maka inti mnenjadi relatif tipis, tebal minimal 0,60 m dan disebut diafragma.
Pasangan batu / beton
Apabila pondasi tubuh embung terdiri dari satuan batu, maka tubuh embung dapat dibuat dari pasangan batu / beton. Pada lembah yang sempit dan curam, berbentuk V, tubuh embung didesain berbentuk grafiti, sehingga stabilitasnya dapat diperoleh dari berat strukturnya sendiri. Tubuh embung bagian hilir didesain dengan kemiringan tidak lebih curamdari 1H:1V, sedang tingginya maksimum diambil 7,00 m dari galian fondasi. Bangunan pelimpah yang menjadi satu dengan tubuh embung dapat berbentuk ogee dan peredam energi USBR tipe I.
Komposit
Tipe komposit dibangun pada fondasi yang terdiri dari satuan batu, dengan lembah yang cukup panjang. Bangunan pelimpah dibangun menjadi satu dengan tubuh embung. Bangunan pelimpah didesain sebagai pelimpah dari pasangan batu atau beton, sedang tubuh embung dibangun di kiri kanan pelimpah yang dapat didesain sebagai urugan homogen atau urugan majemuk. Penetapan suatu tipe tubuh bendung yang sesuai dengan tempat kedudukan yang sesuai dengan tempat kedudukan embung dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut ini :
- Kualitas serta kuantitas dari bahan tubuh embung yang terdapat di daerah sekitar embung yang akan dikembangkan.
- Kondisi pengerjaan terhadap bahan tubuh embung, meliputi cara penggalian, pengolahan, pengangkutan dan sebagianya.
- Kondisi lapangan tanah pondasi pada kedudukan embung.
Dinding halang
Apabila kondisi tubuh embung terdiri dari material tanah yang lulus air di bagian atas, sedangkan material yang kedap air terletak cukup dalam di bawahnya, maka rembesan harus dikurangi agar tidak terjadi proses erosi buluh maupun kehilangan air yang cukup besar. Umumnya diperlukan dinding halang untuk menghubungkan lapisan kedap air di fondasi dengan zona kedap air dari urugan embung. Dinding halang dibangun pada paritan yang digali sejajar sumbu urugan hingga mencapai lapisan fondasi kedap air, dan dibuat dari lembah sampai pada kedua bukti tumpu. Lebar dasar paritan minimum 1,50 m dengan kemiringan galian lereng tidak boleh lebih curam dari 1h:1v. Paritan diisi dengan lapisan urugan kedap air dari lempung yang dipadatkan pada kondisi kadar air cukup tinggi (basah).
Lebar puncak
Lebar puncak tubuh embung ditentukan dengan mempertimbangkan apakah puncak tubuh embung dimanfaatkan untuk lalu lintas. Apabila puncak urugan akan digunakan untuk lalu lintas umum, maka di kiri dan kanan badan jalan masing-masing selebar 1,0 m. Sedangkan puncak tubuh embung tipe pasangan/beton tidak disarankan unt uk lalu lintas karena biaya konstruksi akan menjadi mahal.
Kemiringan lereng urugan
Kemiringan lereng urugan harus ditentukan sedemikian rupa agar stabil terhadap longsoran. Hal ini sangat tergantung pada jenis material urugan yang hendak dipakai. Kestabilan urugan harus diperhitungkan terhadap surut cepat muka air kolam, dan rembesan langgeng, serta harus tahan terhadap gempa. Dengan mempertimbangkan hal tersebut di atas dan mengambil koefisien gempa 0,15 g diperoleh kemiringan urugan yang disarankan.
Stabilitas lereng dihitung dengan menggunakan metode A.W. Bishop, sedangkan parameter urugannya diperoleh dengan pengujian di laboratorium. Stabilitas lereng embung dapat dihitung dengan menggunakan metode A.W. Bishop.
Stabilitas lereng tubuh embung ditinjau pada 3 (tiga) keadaan:
- Setelah selesai pelaksanaan konstruksi (end of construction)
- Penurunan muka air yang tiba-tiba (sudden drawdown)
- Pada saat rembesan mantap (steady seepage)
Tinggi jagaan
Tinggi jagaan adalah jarak vertikal antara muka air kolam pada waktu banjir desain (50 tahunan) dan puncak tubuh embung. Tinggi jagaan pada tubuh embung dimaksudkan untuk memberi keamanan tubuh embung terhadap peluapan karena banjir. Besar tinggi jagaan tergantung tipe tubuh embung dan diambil.
Tinggi tubuh embung
Tinggi tubuh embung harus ditentukan dengan mempertimbangkan kebutuhan tampungan air dan keamanan tubuh embung terhadap peluapan oleh banjir. Dengan demikian tubuh embung sebesar tinggi muka air kolam pada kondisi penuh (kapasitas tapung desain) ditambah tinggi tampungan banjir, dan tinggi jagaan.
Hd= Hk +Hb+Hf
- Hd = tinggi tubuh embung desain (m)
- Hk = tinggi muka air kolam pada kondisi penuh (m)
- Hb = tinggi tampungan banjir (m)
- Hf = tinggi jagaan (m)
Pada tubuh embung tipe urugan diperlukan cadangan untuk penuruan yang secara praktis dapat diambil sebesar 0,25 m. Cadangan penurunan ini perlu ditambahkan pada puncak embung di bagian lembah terdalam. Untuk tubuh embung tipe pasangan beton hal ini tidak diperlukan.
Pelimpah
Bangunan pelimpah digunakan untuk melimpaskan air pada elevasi tertentu sesuai dengan elevasi yang direncanakan sesuai dengan analisis hidrologi dan hidrolika, untuk menghindari terjadinya luapan pada bagian tubuh bendung.
Tipe pelimpah yang umum digunakan pada konstruksi embung adalah
- Pelimpah tipe saluran terbuka
- Pelimpah tipe ogee (overflow) dengan peredam energi USBR tipe 1.
Pelimpah tipe saluran terbuka dipilih bilamana tubuh embung bertipe urugan. Pelimpah ini harus diletakkan terpisah dengan tubuh embung dan dapat dibangun di atas bukit tanah atau batu.
Pelimpah tipe ogee digunakan bilamana fondasi berjenis batu sehingga tubuh embung dipilh dari pasangan batu/beton atau komposit. Pelimpah ini dibangun menyatu dengan tubuh embung.
Konsep Eko hidraulik
Pemanfaatan vegetasi untuk kelestarian waduk kecil/embung
- Ring pertama pada umumnya ditumbuhi pohon-pohon besar yang biasa ada di daerah yang bersangkutan (misal pohon Beringin di daerah Jawa) .
- Ring kedua dipenuhi dengan pohon-pohon lebih kecil yang relatif kurang rapat dibanding dengan ring pertama.
- Ring ketiga atau ring luar berbatasan dengan daerah luar telaga, dengan tingkat kerapatan tanaman lebih jarang.
- Jika kondisi vegetasi di sekeliling danau atau telaga ini punah, maka dapat dipastikan bahwa umur telaga akan memendek, baik disebabkan oleh tingkat penguapan dan suhu yang tinggi maupun tingkat sedimentasi yang tinggi.
Pembuatan bangunan waduk kecil/embung merupakan salah satu rekomendasi untuk melakukan konservasi air yang dapat dimanfaatan untuk berbagai keperluan (multi purpose) dan merupakan salah satu teknik dalam memanen air hujan (rainwater harvesting).
Perencanaan, pelaksanaan, operasi dan pemeliharaan bangunan waduk kecil tersebut memerlukan kajian yang terpadu dari berbagai disiplin ilmu dan dengan mempertimbangkan aspirasi dan keikutsertaan masyarakat.
Konsep eko hidraulik, perlu diterapkan untuk menjamin kelestarian waduk kecil / embung tersebut.
