BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN. Dompu, Nusa Tenggara Barat, sebuah fasilitas Bendung Irigasi akan

Transkripsi

1 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Uraian Umum Sesuai dengan program pengembangan sumber daya air di Mangge Asi, Dompu, Nusa Tenggara Barat, sebuah fasilitas Bendung Irigasi akan dikembangkan di daerah ini. Daerah penelitian untuk Bendung Irigasi meliputi Daerah Aliran Sungai (DAS) sungai Rababaka dan meliputi area seluas sekitar km2. Di daerah Mangge Asi data mengenai curah hujan diambil dari stasiun hujan BMKG Matua. Di antara data yang dikumpulkan, hanya beberapa tahun dari data yang dapat dihitung yaitu Perhitungan debit aliran sungai yang disarankan untuk menjadi dasar ditentukan pada periode yang cukup pengamatan. Output dari analisis hidrologi aliran air sungai Rababaka yang dapat digunakan untuk mengaliri irigasi persawahan. IV - 1

2 4.2 Survey Hidrologi Tahap Survei hidrologi dibagi menjadi ke pengumpulan data klimatologi termasuk curah hujan, suhu, sinar matahari, kelembaban relatif dan kecepatan angin Di antara data yang dikumpulkan, hanya beberapa tahun dari data yang dapat dihitung yaitu Aliran air yang direncanakan diambil dari Sungai Rambabaka. ( Lihat Lampiran ). 4.3 Analisis Curah Hujan Curah Hujan Harian Maksimum Data curah hujan daerah diperoleh dari stasiun pengamatan di daerah Mangge Asi, data yang digunakan dalam analisis adalah stasiun hujan BMG Matua karena data yang lengkap dan stasiun hujan terdekat. Data yang diperoleh adalah curah hujan harian. IV - 2

3 Curah hujan Maksimum Harian dan Tahunan seperti dapat dilihat pada Tabel 4.1 Tabel 4.1. Curah hujan Maksimum harian dan tahunan Analisis Frekuensi Curah Hujan Analisis frekuensi curah hujan ditujukan untuk mendapatkan tingkat curah hujan 2,5,10,25,50 dan periode ulang 100 tahun. Curah hujan metode analisis frekuensi yang digunakan dalam analisis adalah Distribusi Normal, Distribusi Log Normal 2, Distribusi Log Normal 3, Gumbell, Pearson III, Log IV - 3

4 Pearson III. Hasil analisis untuk setiap metode tersebut kemudian dibandingkan dengan distribusi metode uji akurasi Smirnov-Kolmogorov. a. Metode Distribusi Normal Distribusi normal atau kurva normal disebut juga distribusi Gauss. dimana: XT = Besarnya curah hujan yang terjadi dengan periode ulang T tahun = Nilai rata-rata hitung variat Sx = Standard deviasi KT = Faktor frekuensi (nilai variabel reduksi Gauss), merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang. Nilai faktor frekuensi dapat dilihat pada tabel 4.3 (Reduksi Gauss) IV - 4

5 Tr K Tr Probabilitas Tabel 4.2. Nilai Reduksi Gauss IV - 5

6 Tabel 4.3. Hasil Analisis Frekuensi Metode Distribusi Normal b. Metode Distribusi Log Normal dengan 2 Parameter IV - 6

7 Distribusi log normal adalah transformasi Distribusi Normal, yang mengubah variabel X terhadap logaritma X. Untuk 2 parameter Log metode normal persamaan transformasi dinyatakan sebagai: dimana: Log XT = Nilai variat X yang diharapkan terjadi pada periode ulang T tahun = Nilai rata-rata Log X S Log x KT = Standard deviasi nilai Log X = Karakteristik dari distribusi log normal dua parameter. Nilai k dapat diperoleh dari tabel yang merupakan fungsi dari periode ulang dan nilai koefisien variasinya (Cv) IV - 7

8 dimana: (Lihat Table 4.5) Koef. Variasi (Cv) Periode Ulang (tahun) ,0500-0,0250 0,8334 1,2965 1,6863 2,1341 2,4570 0,1000-0,0496 0,8222 1,3078 1,7247 2,2130 2,5489 0,1500-0,0738 0,8085 1,3156 1,7598 2,2899 2,2607 0,2000-0,0971 0,7926 1,3200 1,7911 2,3640 2,7716 0,2500-0,1194 0,7746 1,3209 1,8183 2,4318 2,8805 0,3000-0,1406 0,7647 1,3183 1,8414 2,5015 2,9866 0,3500-0,1604 0,7333 1,3126 1,8602 2,5638 3,0890 0,4000-0,1788 0,7100 1,3037 1,8746 2,6212 3,1870 0,4500-0,1957 0,6870 1,2920 1,8848 2,6731 3,2799 0,5000-0,2111 0,6626 1,2778 1,8909 2,7202 3,3673 0,5500-0,2251 0,6379 1,2613 1,8931 2,7613 3,4488 0,6000-0,2375 0,6129 1,2428 1,8915 2,7971 3,5211 0,6500-0,2185 0,5879 1,2226 1,8866 2,8279 3,3930 0,7000-0,2582 0,5631 1,2011 1,8786 2,8532 3,3663 0,7500-0,2667 0,5387 1,1784 1,8677 2,8735 3,7118 0,8000-0,2739 0,5118 1,1548 1,8543 2,8891 3,7617 IV - 8

9 0,8500-0,2801 0,4914 1,1306 1,8388 2,9002 3,8056 0,9000-0,2852 0,4686 1,1060 1,8212 2,9071 3,8137 0,9500-0,2895 0,4466 1,0810 1,8021 2,9103 3,8762 1,0000-0,2928 0,4254 1,0560 1,7815 2,9098 3,9035 Tabel 4.4. Faktor Frekuensi k Metode Distribusi Log Normal dengan 2 Parameter IV - 9

10 Tabel 4.5. Hasil Analisis Frekuensi Metode Distribusi Log Normal 2 Parameter IV - 10

11 c. Metode Distribusi Gumbell s Metode distribusi Gumbell adalah salah satu metode yang paling sering digunakan dan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : K = (YT Yn) / Sn dimana: XT = Besarnya curah hujan yang terjadi dengan periode ulang T tahun = Nilai rata-rata hitung variat curah hujan maksimum Sx = Standard deviasi K = Faktor karakteristik Yn = Nilai reduksi variat Sn = Nilai reduksi dari standar deviasi IV - 11

12 Hasil analisis frekuensi dengan metode ini dapat dilihat pada Tabel 4.6 T Yn (Sumber : CD Soemarto, Hidrologi Teknik, 1999) Tabel 4.7. Hubungan periode ulang (T) dengan Reduksi variat dari variabel (Yn) N Yn n Yn n Yn n Yn IV - 12

13 (Sumber : CD Soemarto, Hidrologi Teknik, 1999) Tabel 4.7. Hubungan Reduksi Variat Rata-Rata (Yn) dengan Jumlah Data (n) N Sn N Sn n sn n sn IV - 13

14 Tabel 4.8. Hubungan Deviasi Standart (Sn) dengan Jumlah Data (n) IV - 14

15 Tabel 4.9. Hasil Analisis Frekuensi Metode Distribusi Gumbell s IV - 15

16 d. Metode Distribusi Log Pearson Type III Persamaan distribusi Log Pearson III dapat dinyatakan sebagai berikut : dimana: Log XT = Nilai variat X yang diharapkan terjadi pada periode ulang T tahun = Nilai rata-rata Log X S Log x K = Standard deviasi nilai Log X = Faktor karakteristik dari distribusi log pearson III. Nilai k dapat diperoleh dari tabel yang merupakan fungsi dari periode ulang dan nilai koefisien kemencengan (CS) IV - 16

17 (Nilai CS dapat dilihat pada Table 4.12) Hasil analisis frekuensi dengan metode ini dapat dilihat pada Tabel 4.15 Tabel Hasil Analisis Frekuensi Metode Distribusi Log Pearson Type III IV - 17

18 4.3.3 Uji Keselarasan Distribusi Uji keselarasan dimaksudkan untuk menentukan persamaan distribusi peluang yang telah dipilih dapat mewakili distribusi statistik sampel data yang dianalisis. Ada dua jenis uji keselarasan, yaitu Chi Square dan Smirnov Kolmogorof. Pada tes ini yang diamati adalah nilai hasil perhitungan yang diharapkan dengan metode Smirnov Kolmogorof. Metode Smirnov Kolmogorof dikenal juga dengan uji kecocokan non parametric karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Prosedurnya sebagai berikut : 1. Urutkan data dari besar ke kecil atau sebaliknya dan tentukan peluangnya dari masing-masing data tersebut. 2. Tentukan nilai variabel reduksi f(t) 3. Tentukan peluang teoritis P'(Xi) dari nilai f(t) dengan table 4. Dari kedua nilai peluang tersebut tentukan selisih antara pengamatan dan peluang teoritis. D maks = Maksimal P(Xi) - P'(Xi) IV - 18

19 5. Berdasarkan tabel nilai kritis Smirnov Kolmogorof tentukan harga Do lihat table 4.11 dan 4.12 t α=0.05 t α= IV - 19

20 (Sumber : Suripin, Dr, Ir, M.Eng., 2004, "Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan") Tabel Wilayah Luas di bawah kurva normal uji smirnov kolmogorof untuk α = 5% N α , n>50 1,07/n 1,22/n 1.36/n 1,63/n IV - 20

21 (Sumber : Suripin, Dr, Ir, M.Eng., 2004, "Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan") Tabel Nilai Kritis (Do) uji Smirnov Kolmogorof Analisis perhitungan uji keselarasan Smirnov Kolmogorof untuk distribusi normal, distribusi log normal 2 parameter, distribusi log normal 3 parameter, distribusi gumbel, distribusi pearson type III, dan distribusi Log Pearson Type III dapat dilihat pada table 4.18 sampai 4.23 dengan standart deviasi nilai α = 5%. IV - 21

22 IV - 22

23 Tabel Uji Smirnov Kolmogorof Metode Distribusi Normal, Distribusi Gumbel dan distribusi Log Pearson Type III Tabel Rekapitulasi Analisis Curah Hujan Rencana IV - 23

24 Tabel Rekapitulasi keselarasan Analisis Frekuensi Curah Hujan Rencana Berdasarkan hasil perhitungan pada table 4.24 dan tabel 4.25 maka dapat diambil kesimpulan bahwa curah hujan rencana yang dipakai berdasarkan metode Log Pearson III dikarenakan nilai deviasi yang paling kecil dibandingkan dengan metode yang lain. IV - 24

25 4.3.4 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Curah hujan dalam jangka pendek dinyatakan dalam intensitas per jam yang disebut dengan intensitas curah hujan. Hujan dalam intensitas yang besar umumnya terjadi dalam waktu yang pendek. Hubungan intensitas hujan dengan waktu hujan banyak dirumuskan, yang pada umumnya tergantung pada parameter setempat. Intensitas curah hujan rata-rata digunakan sebagai parameter perhitungan debit. Rumus intensitas curah hujan yang akan digunakan antara lain : a. Metode Dr. Mononobe b. Metode Talbot a. Metode Dr. Mononobe Perhitungan intensitas curah hujan ini menggunakan metode Dr. Mononobe yang merupakan sebuah variasi dari persamaan persamaan curah hujan jangka pendek, persamaannya sebagai berikut (Soemarto, 1993, Hidrologi Teknik): IV - 25

26 dimana: I t = Intensitas curah hujan (mm/jam) = Lamanya curah hujan (jam) R24 = C urah hujan maksimum dalam 24 jam (mm) Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.25 Contoh : Untuk t = 5 menit = 5/60 = jam I2 = x ( ) 2/3 = mm/jam I5 = x ( ) 2/3 = mm/jam I10 = x ( ) 2/3 = mm/jam I25 = x ( ) 2/3 = mm/jam IV - 26

27 I50 = x ( ) 2/3 = mm/jam I100 = x ( ) 2/3 = mm/jam IV - 27

28 Perhitungan Selanjutnya ditabelkan : Perhitungan Intensitas Curah Hujan Berdasarkan Dr. Mononobe Tabel Perhitungan Intensitas Curah Hujan Met. Dr. Monobe IV - 28

29 Grafik Intensitas Curah Hujan Berdasarkan Dr. Mononobe Grafik 4.1. Grafik Intensitas Curah Hujan Metode Dr. Monobe b. Metode Talbot Persamaan : I = a t + b dimana: IV - 29

30 I t = Intensitas curah hujan (mm/jam) = Lamanya curah hujan (jam) a, b = Konstanta yang tergantung dari keadaan setempat Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.26 Metode Talbot menghendaki tetapan a dan b dalam persamaan dasar. Nilai a dan b dihitung bersadarkan masukan data dari tabel, dengan regresi linier sederhana nilai tersebut dapat ditentukan dengan prsamaan : Rincian perhitungan dapat dilihat sebagai berikut : Data curah hujan maksimum dari perhitungan sebelumnya : R2 = mm R25 = mm R5 = mm R50 = mm R10 = mm R100 = mm IV - 30

31 Untuk menghitung intensitas curah hujan diperlukan data curah hujan jangka pendek dengan persamaan : R2 = Mm R5 = Mm R10 = Mm R25 = Mm R50 = Mm R100 = Mm Presipitas/intensitas curah hujan jangka pendek : Perhitungan Selanjutnya ditabelkan : Periode Koefisien Untuk Periode Ulang 2 Tahun IV - 31

32 Tabel Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Talbot IV - 32

33 Intensitas Curah Hujan dengan Formula TALBOT a = 22,446, , a = b = , b = 0.00 Contoh Perhitungan untuk setiap periode ulang dengan t = 5 menit I2 = I5 = I10 = = mm/jam = mm/jam = mm/jam I25 = = mm/jam I50 = = mm/jam I100 = = mm/jam IV - 33

34 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Berdasarkan Talbot IV - 34

35 Tabel Hasil Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Talbot Grafik Intensitas Curah Hujan Berdasarkan Talbot Grafik 4.2. Grafik Intensitas Curah Hujan Metode Talbot IV - 35

36 4.4 nalisis Hidrograf Debit Banjir Rencana Metode penentuan debit banjir rencana akan dilakukan dengan dua cara yaitu metode hidrograf banjir dan metode empiris. Analisis Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Persamaan umum hidrograf satuan sintetik nakayasu adalah sebagai berikut : Parameter parameter yang diperlukan dalam perhitungan adalah sebagai berikut : IV - 36

37 Hasil Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu IV - 37

38 Tabel Hasil Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu IV - 38

39 Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Grafik 4.3. Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Metode Gamma Metode ini digunakan untuk memperkirakan harga debit banjir secara kasar dan cepat. Juga digunakan untuk memeriksa hasil yang didapat dengan perhitungan Gamma. IV - 39

40 Perhitungan disajikan sebagaimana berikut : IV - 40

41 Tabel Hasil Perhitungan Metode Gamma IV - 41

42 Grafik 4.4. Grafik Hidrograf Metode Gamma Metode Snyder Metode ini digunakan untuk memperkirakan harga debit banjir secara kasar dan cepat. Juga digunakan untuk memeriksa hasil yang didapat dengan perhitungan Snayder. IV - 42

43 Perhitungan disajikan sebagaimana berikut : IV - 43

44 Tabel Hasil Perhitungan Metode Snyder IV - 44

45 Grafik 4.5. Grafik Hidrograf Metode Snyder Rekapitulasi Hasil Perhitungan Debit Banjir Rencana IV - 45

46 Tabel Hasil Perhitungan Debit Banjir Rencana Berdasarkan rekapitulasi hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa debit banjir rencana yang diambil sebagai dasar perhitungan struktur bangunan air adalah debit banjir metode Nakayasu. IV - 46

47 4.5 Perhitungan Debit Andalan Pada sungai Mange Asi tidak terdapat pencatatan data AWLR (Automatic Water Lever Recorder) dan pencatatan debit sungai lainnya, maka untuk analisis debit andalan akan memakai data hujan yang diolah dengan metode F.J Mock. Metode F. J. Mock ini menganggap bahwa hujan yang jatuh pada daerah aliran sungai (catchment area) sebagian akan hilang sebagai evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi limpasan permukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk ke dalam tanah (infiltrasi). Infiltrasi ini pertama-tama akan menjenuhkan top soil dulu baru kemudian menjadi perkolasi ke tampungan air tanah yang nantinya akan keluar ke sungai sebagai base flow. Dalam hal ini harus ada keseimbangan antara hujan yang jatuh dengan evapotranspirasi, direct run off dan infiltrasi sebagai soil moisture dan ground water discharge. Aliran dalam sungai adalah jumlah aliran yang langsung di permukaan tanah (direct run off) dan base flow. Metode F.J Mock mempunyai dua prinsip pendekatan perhitungan aliran permukaan yang terjadi di sungai, yaitu neraca air di atas permukaan tanah dan neraca air bawah tanah yang semua berdasarkan hujan, iklim dan kondisi tanah. IV - 47

48 Dari data yang ada, diketahui Kabupaten Mangge Asi Nusa Tenggara termasuk daerah beriklim tropis dengan curah hujan harian maksimum 142,0 mm, Jumlah hari hujan rata rata 11 hari/bulan, Curah hujan yang tertinggi terjadi pada bulan Oktober sampai dengan Februari dan curah hujan terendah antara bulan Juni sampai dengan Agustus. Temperatur udara rata-rata berkisar antara 22,9 C. Sampai 31,05 C. Suhu udara terendah 24,72 C terjadi pada bulan Juli dan yang tertinggi 24,75 C pada bulan Desember. Kelembaban udara relatif 81-90%, tekanan udara 1,001-1,01/Hm Bar, kecepatan angin km/hari, elipasi sinar matahari 81,90%. Rumus untuk menghitung aliran permukaan terdiri dari : Hujan netto R net = ( R Eta) Dimana : Neraca air di atas permukaan: IV - 48

49 Dimana : Neraca air di bawah permukaan dimana: IV - 49

50 Aliran permukaan Dalam satuan debit Dimana : Dimana notasi rumus di atas: Rnet = hujan netto, mm R = hujan, mm Etp = evapotranspirasi potensial, mm/hari Eta = evapotranspirasi aktual, mm/hari Nd = jumlah hari kering (tidak hujan), hari Nr = jumlah hari hujan, hari m = koefisien debit = 0,8 WS = kelebihan air, mm SS = daya serap tanah atas air, mm = 100 mm IV - 50

51 Sm = kelembaban tanah, mm dv = perubahan kandungan air tanah, mm V = kandungan air tanah, mm = 100 mm i = laju infiltrasi, mm Ci = koefisien resapan (<1) = 0,43 K = koefisien resesi aliran air tanah (<1) = 0,83 DRO = aliran langsung, mm BF = aliran air tanah (mm) RO = aliran permukaan, mm H = jumah hari kalender dalam sebulan, hari A = luas DPS, km2 Q = debit aliran permukaan, m3/det t = waktu tinjau (periode sekarang t dan yang lalu t-1) Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (Etp) Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (Etp) menggunakan Rumus Penman Modifikasi, yaitu : IV - 51

52 dengan dimana: w = faktor yang berhubungan dengan temperatur (T) dan elevasi daerah. Untuk daerah Indonesia dengan elevasi antara m, hubungan harga T dan w seperti pada Tabel Rs = radiasi gelombang pendek dalam satuan evaporasi (mm/hari) (0,25 + 0,54 n/n) Ra Ra = radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfir (angka angot) yang dipengaruhi oleh letak lintang daerah. Rn1 = radiasi bersih gelombang panjang (mm/hari) f(t). f(ed). f(n/n) f(t) = fungsi suhu (Tabel 4.37) f(ed) = fungsi tekanan uap 0,34-0,44. (ed) IV - 52

53 f(n/n) = fungsi kecerahan 0,1 + 0,9 n/n f(u) = fungsi dari kecepatan angin pada ketinggian 2 m dalam satuan (m/dt) 0,27 (1 + 0,864 u) u = kecepatan angin (m/dt) = 160 Km/hari = 1,85 m/dt (ea-ed) = perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap yang sebenarnya ed = ea. Rh Rh = kelembaban udara relatif (%) = 83,6 % ea = tekanan uap jenuh (mbar) (Tabel 4.37). ed = tekanan uap sebenarnya (mbar) c = angka koreksi Penman yang memasukkan harga perbedaan kondisi cuaca siang dan malam. (Harga C tertera pada Tabel 4.24) IV - 53

54 Hubungan antara T, ea, w dan f(t) T Ea W F(t) 0 C Mbar Tabel Hubungan antara T, ea, w dan f(t) IV - 54

55 Angka Angot (Ra) (mm/hari) (Untuk Daerah Indonesia, antara 50 LU sampai 100 LS) Bulan Lintang Utara Lintang Selatan Januari Pebruari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember Tabel Angka Angot (Ra) IV - 55

56 Angka Koreksi ( c ) Bulanan Untuk Rumus Penman Bulan C Bulan C Januari 1.04 Juli 0.90 Pebruari 1.05 Agustus 1.00 Maret 1.06 September 1.10 April 0.90 Oktober 1.10 Mei 0.90 Nopember 1.10 Juni 0.90 Desember 1.10 Tabel Angka Koreksi (c) Bulanan untuk Rumus Penman Contoh perhitungan Q andalan untuk bulan Januari : Ra = 15,0 Rs = (0,25 + 0,54) Ra = 0,79 x 15,0 = 11,85 f(t) = 16,10 ea = 35,66 Rh = 83,6 % Ed = 35,66 x 83,6 % = 29,81 IV - 56

57 f(ed) = 0,34 0,44 ed f(n/n) = 1 = 0,34 0,44 29,81 = -2,06 = 16,1 x -2,06 x 1 = -33,20 f(u) = 0,27 + (1 + 0,864 x u) = 0,27 + (1 + 0,864 x 1,85) = 2,868 (ea ed) = 35,66 29,81 = 5,85 IV - 57

58 Maka Hujan netto R nett = ( R Eta) Dimana : R nett = R Eta = 142,00 26,87 = 152,33 mm Neraca air di atas permukaan: IV - 58

59 Neraca air di bawah permukaan dimana: Aliran permukaan Dalam satuan debit Dimana : IV - 59

60 Et* Etp Rnett WS dvt RO Qandalan Januari 35,89 37,33 152,33 52,33 3,59 48,74 3,28 Februari 36,37 38,19 151,70 51,70 3,34 48,36 3,26 Maret 36,46 38,65 151,37 51,37 3,21 48,16 3,24 April 36,53 32,88 155,53 55,53 4,85 50,68 3,41 Mei 34,73 31,25 156,70 56,70 5,31 51,39 3,46 Juni 33,22 29,90 157,67 57,67 5,69 51,98 3,50 Juli 33,41 30,07 157,55 57,55 5,64 51,91 3,50 Agustus 31,01 31,01 156,87 56,87 5,38 51,50 3,47 September 31,22 34,35 154,47 54,47 4,43 50,04 3,37 Oktober 34,43 37,88 151,93 51,93 3,43 48,50 3,27 November 35,68 39,25 150,94 50,94 3,04 47,90 3,23 Desember 35,80 39,38 150,85 50,85 3,01 47,84 3,22 Tabel Perhitungan Debit Andalan Bulan Januari Desember IV - 60

61 Qandalan T % Juli 3, % Juni 3, % Agustus 3, % Mei 3, % April 3, % September 3, % Januari 3, % Oktober 3, % Februari 3, % Maret 3, % November 3, % Desember 3, % Tabel Debit Andalan Berdasarkan Presentase Keberhasilan Grafik 4.6. Debit Andalan Berdasarkan Presentase Keberhasilan IV - 61

62 Dari data tersebut, diambil Debit Andalan untuk irigasi 80% = 3,34 m³/det termasuk untuk memenuhi kebutuhan Air baku, selama 100% waktu. 4.6 Pemanfaatan Sumber daya Air Berdasarkan UU No. 7 Tahun 2004 Penggunaan sumber daya air di prioritaskan untuk memenuhi kebutuhan pokok sehari-hari ( Air baku ) bagi perseorangan, baru dapat di gunakan bagi pertanian rakyat yang berada di dalam sistem irigasi. Maka peritungan pemanfaatan sumber daya air saya prioritaskan untuk keperluan Air Baku kemudian untuk keperluan Irigsi. IV - 62

63 4.6.1 Perhitungan Air Baku yang dapat di hasil kan Diketahui : Qa = 3,24 m³/dt Jumlah Orang = Orang Qo = 60 lt/org/hr ( Dari tabel standar kebutuhan air bersih untuk desa ) Jawab : Qorang Total = 60 x 5776 = lt/org/hr Qair baku = 346,560 m³/hari = 346,560 = 346,560 = m³/dt 24x60x Jadi Untuk Memenuhi kebutuhan air Baku untuk Orang di butuhkan air m³/dt Standar Kebutuhan Air Bersih Kategori kota Kebutuhan air bersih (lt/orang/hari) Kota Metropolitan Kota Besar Kota Sedang Kota Kecil Desa Sumber : DPU Cipta Karya, 1984 Tabel Standar Kebutuhan Air Bersih IV - 63

64 4.6.2 Analisa Kebutuhan Air Irigasi Analisis kebutuhan air irigasi merupakan salah satu tahap penting yang diperlukan dalam perencanaan dan pengelolaan sistern irigasi. Kebutuhan air tanaman didefinisikan sebagai jumlah air yang dibutuhkan oleh tanaman pada suatu periode untuk dapat tumbuh dan produksi secara normal. Kebutuhan air nyata untuk areal usaha pertanian meliputi evapotranspirasi (ET), sejumlah air yang dibutuhkan untuk pengoperasian secara khusus seperti penyiapan lahan dan penggantian air, serta kehilangan selama pemakaian. Sehingga kebutuhan air dapat dirumuskan sebagai berikut (Sudjarwadi 1990): KAI = ET + KA + KK dengan, KAI= Kebutuhan Air Irigasi ET = Evapotranspirasi KA = Kehilangan air KK = Kebutuhan Khusus IV - 64

65 Misalnya evapotranspirasi suatu tanaman pada suatu lahan tertentu pada suatu periode adalah 5 mm per hari, kehilangan air ke bawah (perkolasi) adalah 2 mm per hari dan kebutuhan khusus untuk penggantian lapis air adalah 3 mm per hari maka. kebutuhan air pada periode tersebut dapat dihitung sebagai berikut KAI= KAI = 10 mm perhari Untuk memenuhi kebutuhan air ingasi terdapat dua sumber utama. yaitu pernberian air irigasi (PAI) dan hujan efektif (HE). Disamping itu terdapat sumber lain yang dapat dimanfaatkan adalah kelengasan yang ada di daerah perakaran serta kontribusi air bawah permukaan. Pemberian Air Irigasi dapat dipandang sebagai kebutuhan air dikurangi hujan efektif dan sumbangan air tanah. PAI = KAI - HE KAT dengan, PAI = Pemberian air irigasi KAI = Kebutuhan air HE = Hujan efektif KAT = Kontribusi air tanah IV - 65

66 Sebagai contoh misalnya kebutuhan air pada suatu periode telah dihitung sebesar 10 mm per hari, sumbangan hujan efektif pada periode tersebut juga telah dihitung sebesar 3 mm per hari dan kontribusi air tanah adalah 1 mm per han, maka air yang perlu diberikan adalah : PAI = PAI = 6 mm per hari Kebutuhan Air Padi di Sawah Analisis kebutuhan air untuk tanaman padi di sawah dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut ini, (1) pengolahan lahan, (2) penggunaan konsumtif, (3) perkolasi (4) penggantian lapisan air, dan (5) sumbangan. hujan efektif. Kebutuhan air total di sawah merupakan jumlah faktor 1 sampai dengan 4, sedangkan kebutuhan netto air di sawah merupakan kebutuhan total dikurangi faktor hujan efektif. Kebutuhan air di sawah dapat dinyatakan dalam satuan mm/hari ataupun lt/dt Kebutuhan air untuk pengolahan lahan padi Periode pengolahan lahan membutuhkan air yang paling besar jika dibandingkan tahap pertumbuhan. Kebutuhan air untuk pengolahan lahan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah (1) karakteristika tanah, (2) waktu pengolahan, (3) tersedianya tenaga dan ternak, serta (4) mekanisasi pertanian. IV - 66

67 Kebutuhan air untuk penyiapan dapat ditentukan berdasarkan kedalaman tanah dan porositas tanah di sawah, seperti diusulkan pada Kriteria Perencanaan Irigasi 1986 sebagai berikut. PWR =(Sa Sb )N.d+ Pd + F dengan, PWR = kebutuhan air untuk penyiapan lahan (mm) Sa = derajad kejenuhan tanah setelah penyiapan lahan dimulai (%) Sb = derajad kejenuhan tanah sebelum penyiapan lahan dimulai (%) N = porositas tanah, dalam % rata-rata per kedalaman tanah d = asumsi kedalaman tanah setelah pekerjaan penyiapan lahan (mm) Pd = kedalaman genangan setelah pekerjaan penyiapan lahan (mm) F 1 = kehilangan air di sawah selama 1 hari (mm) Kebutuhan air untuk penyiapan lahan dapat ditentukan secara empiris sebesar 250 mm, meliputi kebutuhan untuk penyiapan lahan dan untuk lapisan air awal setelah transplantasi selesai. (Kriteria Perencanaan Irigasi KP 01). Untuk lahan yang sudah lama tidak ditanami (bero), kebutuhan air untuk penyiapan lahan dapat ditentukan sebesar 300 mm. Kebutuhan air untuk persemaian termasuk dalam kebutuhan air untuk penyiapan lahan. IV - 67

68 Analisis kebutuhan air selama pengolahan lahan dapat menggunakan metode seperti diusulkan oleh Van de Goor dan Ziljstra (1968) sebagai berikut IR = M (e k 1) M = Eo + P k = MT S Dengan, IR = kebutuhan air untuk pengolahan lahan (mm/hari) M = kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan (mm/hari) Eo = Evaporasi potensial (mm/hari) P k T S = perkolasi (mm/hari) = konstanta = jangka waktu pengolahan (hari) = kebutuhan air untuk penjenuhan (mm) e = bilangan eksponen: 2,7182 Sebagai contoh hitungan apabila diketahui data sebagai berikut, kebutuhan air untuk menjenuhkan (S) adalah 250 mm, perkolasi (P) sebesar 2 mm per hari, waktu pengolahan Wm (T) adalah 30 hari dan evaporasi potensial (Eo) adalah sebesar 4 mm per hari maka kebutuhan air untuk pengolahan dapat dihitung dengan tahapan sebagai berikut. IV - 68

69 menghitung air untuk mengganti evaporasi dan perkolasi (persamaan 4.5) M = Eo + P M = = 6 mm/hari IV - 69

70 Penggunaan konsumtif Penggunaan air untuk kebutuhan tanaman (consumtive use) dapat didekati dengan menghitung evapotranspirasi tanaman, yang besarnya dipengaruhi oleh jenis tanaman, umur tanaman dan faktor klimatologi. Nilai evapotranspirasi merupakan jumlah dari evaporasi dan transpirasi. Yang dimaksud dengan evaporasi adalah proses perubahan molekul air di permukaan menjadi molekul air di atmosfir. Sedangkan transpirasi adalah proses fisiologis alamiah pada tanarnan, dimana air yang dihisap oleh akar diteruskan lewat tubuh tanaman dan diuapkan kembali melalui pucuk daun. Nilai evapotranspirasi dapat diperoleh dengan pengukuran di lapangan atau dengan rumus-rumus empiris. Untuk keperluan perhitungan kebutuhan air irigasi dibutuhkan nilai evapotranspirasi potensial (Eto) yaitu evapotranspirasi yang terjadi apabila tersedia cukup air. Kebutuhan air untuk tanaman adalah nilai Eto dikalikan dengan suatu koefisien tanaman. ET = kc x Et. dimana : ET = Evapotranpirasi tanaman (mm/hari) ETo = Evaporasi tetapan/tanarnan acuan (mm/hari) kc = Koefisien tanaman IV - 70

71 Kebutuhan air konsumtif ini dipengaruhi oleh jenis dan usia tanaman (tingkat pertumbuhan tanaman). Pada saat tanaman mulai tumbuh, nilai kebutuhan air konsumtif meningkat sesuai pertumbuhannya dan mencapai maksimum pada saat pertumbuhan vegetasi maksimum. Setelah mencapai maksimum dan berlangsung beberapa saat menurut jenis tanaman, nilai kebutuhan air konsumtif akan menurun sejalan dengan pematangan biji. Pengaruh watak tanaman terhadap kebutuhan tersebut dengan faktor tanaman (kc). Nilai koefisien pertumbuhan tanaman ini tergantung jenis tanaman yang ditanam. Untuk tanaman jenis yang sama juga berbeda menurut varietasnya. Sebagai contoh padi dengan varietas unggul masa tumbuhnya lebih pendek dari padi varietas biasa. Pada Tabel 4.1 disajikan harga-harga koefisien tanaman padi dengan varietas unggul dan varitas biasa menurut Nedeco/Prosida dan FAO. IV - 71

72 Harga Koefisien Tanaman Padi Periode Nedeco / Prosida FAO 15 hari ke Varitas Biasa Varitas Unggul Varitas Biasa ,20 1,20 1,32 1,40 1,35 1,25 1,12 0 1,20 1,27 1,33 1,30 1, ,10 1,10 1,10 1,10 1,10 1,05 0,95 0 Sumber : Standar Perencanaan Irigasi, Perencanaan Jaringan Irigasi KP - 0 1, 1986 Tabel Harga Koefisien Tanaman Padi Varitas Unggul 1,10 1,10 1,05 1,05 1,05 0, Yang dimaksud ETo, adalah evapotranspirasi tetapan yaitu laju evaportranspirasi dari suatu permukaan luas tanaman rumput hijau setinggi 8 sampai 15 cm yang menutup tanah dengan ketinggian seragam dan seluruh permukaan teduh tanpa suatu bagian yang menerima sinar secara langsung serta rumput masih tumbuh aktif tanpa kekurangan air. Evapotranspirasi tetapan disebut juga dengan evapotranspirasi referensi/ keluar. Terdapat beberapa cara untuk menentukan evapotranspirasi tetapan, salah satunya seperti yang diusulkan oleh Kriteria Perencanaan Irigasi 1986 sebagai berikut : ETo = E pan. k pan dengan : IV - 72

73 ETo = Evaporasi tetapan/tanaman acuan (mm/hari) Epan = Pembacaan panci Evaporasi kpan = koefisien panic Sebagai contoh berikut ini disarnpaikan catatan evaporasi rata-rata tengah bulanan dari panci evaporasi. Data Evaporasi Rata-rata Setengah Bulanan Setengah bulan ke Evaporasi Rata-rata Setengah bulan ke Evaporasi Rata-rata Setengah bulan ke Evaporasi Rata-rata Setengah bulan ke Evaporasi Rata-rata ,54 4,54 4,55 4,55 4,80 4, ,24 5,24 5,51 5,51 5,51 5, ,67 5,67 5,74 5,74 5,94 5, ,59 5,59 4,98 4,98 4,78 4,78 Tabel Data Evaporasi Rata-rata Setengah Bulan Apabila panci evaporasi tersebut mempunyai koefisien (k pan ) sebesar 0,8, maka, berdasarkan persaman 3.8 dapat dihitung evaporasi potensial dengan hasil sebagai berikut : IV - 73

74 Koefisien Panci = 0,8 Hasil Hitungan Evaporasi Potensial (ETo) Setengah bulan ke Evaporasi Rata-rata 4,54 4,54 4,55 4,55 4,80 4,80 5,24 5,24 5,51 5,51 5,51 5,51 Evaporasi Potensial Rata-rata 3,63 3,63 3,64 3,64 3,84 3,84 4,19 4,19 4,41 4,41 4,41 4,41 Setengah Bulan ke Evaporasi Rata- rata (mm/hari) 5,67 5,67 5,74 5,74 5,94 5,94 5,59 5,59 4,98 4,98 4,78 4,78 Evaporasi potensial rata-rata (mm/hari) 4,54 4,54 4,59 4,59 4,75 4,75 4,47 4,47 3,98 3,98 3,82 3,82 Tabel Hasil Hitungan Evaporasi Potensial (ETo) Besaran evaporasi potensial (Eo) dikaitkan dengan waktu tanam dan koefisien tanaman seperti pada Tabel 2. 1, dapat digunakan untuk menghitung evapotraspirasi. Besaran evaporasi potensial (Eo) dikaitkan dengan waktu tanam dan koefisien tanaman seperti pada Tabel 2.1, dapat digunakan untuk menghitung evapotranspirasi. Misalnya dihitung evapotranspirasi untuk tanaman padi varitas unggul dengan waktu tanam antara setengah bulan ke 3 sampai IV - 74

75 dengan setengah bulan ke 9, maka besar evapotranspirasi (penggunaan konsumtif) adalah sebagai berikut. Setengah bulan ke Contoh Analisis Evapotranspirasi Evaporasi Potensial 4,55 4,55 4,80 4,80 5,24 5,24 5,51 Koefisien Tanaman Padi 1,10 1,10 1,05 1,05 1,05 0,95 0 Evapotranspirasi (mm/hari) 5,00 5,00 5,04 5,04 5,50 4,98 0 Tabel Contoh Analisis Evapotranspirasi Perkolasi Laju perkolasi sangat tergantung pada sifat-sifat tanah. Data-data mengenai perkolasi akan diperoleh dari penelitian kemampuan tanah maka diperlukan penyelidikan kelulusan tanah. Pada tanah lempung berat dengan karakteristik pengolahan (puddling) yang baik, laju perkolasi dapat mencapai 1-3 mm/hari. Pada tanah-tanah yang lebih ringan, laju perkolasi bisa lebih tinggi. Untuk menentukan Iaju perkolasi, perlu diperhitungkan tinggi muka air tanahnya. Sedangkan rembesan terjadi akibat meresapnya air melalui tanggul sawah. IV - 75

76 Penggantian lapisan air Setelah pemupukan perlu dijadwalkan dan mengganti lapisan air menurut kebutuhan. Penggantian diperkirakan sebanyak 2 kali masing-masing 50 mm satu bulan dan dua bulan setelah transplantasi (atau 3,3 mm/hari selama 1/2 bulan) Hujan Efektif Untuk menentukan besar sumbangan hujan terhadap kebutuhan air oleh tanaman, terdapat beberapa cara, diantaranya secara empirik maupun dan simulasi. Kriteria Perencanaan Irigasi mengusulkan hitungan hujan efektif berdasarkan data pengukuran curah hujan di setasiun terdekat, dengan panjang pengamatan selama 10 tahun Hitungan Kebutuhan Air Untuk Padi di sawah Tahapan yang dilakukan untuk analisis kebutuhan air untuk padi di sawah adalah (1) analisis hujan efektif, dan (2) analisis kebutuhan air di lahan Contoh Analisis Kebutuhan Air Untuk Padi di Lahan Apabila telah tersedia data (1) evaporasi rerata. setengah bulanan, (2) data jenis tanah, (3) jenis (varitas) padi dan (4) hasil analisis curah hujan efektif, maka analisis kebutuhan air untuk tanaman padi di sawah dapat dilakukan. Dalam modul ini disertakan program komputer sederhana untuk menganalisis kebutuhan air untuk tanaman padi. IV - 76

77 Apabila diketahui data evaporasi seperti pada Tabel 4.31, serta jenis tanah adalah lempung berpasir, maka analisis kebutuhan air baku dapat dilakukan dengan prosedur seperti tersebut di atas. Hasil analisis kebutuhan air untuk tanaman padi dapat dilihat pada Tabel Hasil Analisis Kebutuhan Air Untuk Padi Setengah Kebutuhan Air Untuk Padi Bulan ke (mm/hari) (lt/dt/hektar) 1 8,79 1,02 2 8,54 0,99 3 6,47 0,75 4 5,86 0,68 5 6,99 0,81 6 7,61 0,88 7 6,66 0,77 8 0,00 0, ,31 1, ,31 1, ,55 1, ,55 1, ,46 1, ,46 1, ,36 0, ,00 0, ,31 1, ,31 1, ,62 1, ,62 1, ,88 1, ,08 0, ,66 0, ,00 0,00 Tabel 4.34.Hasil Analisis Kebutuhan Air untuk Padi IV - 77

78 4.6.3 Perhitungan sawah yang dapat di aliri Irigasi Diketahui : Qa = 3,24 m³/dt 0, 0040 m³/dt = 3,236 m³/dt Qi Qi = 1,420 lt/dt/ht = 1,420 lt/dt/ht 1000 Qi = 0,00142 m³/dt/ht Jawab : Luas Sawah yang dapat di aliri = 3,226 m³/dt 0,00142 m³/dt/ht Luas Sawah yang dapat di aliri = Hektar Jadi Luas Sawah yang dapat di aliri Hektar Hasil Perhitungan NO KEBUTUHAN AIR BAKU DAN HASIL TINJAUAN AIR BAKU DAN KESIMPULAN IRIGASI YANG DIINGINKAN IRIGASI YANG DAPAT DI HASILKAN 1. Air Baku = KK. Air Baku = KK. Dapat memenuhi target kebutuhan Air Baku yang diinginkan. 2. Irigasi = 2.132,61 Ha Irigasi = Ha Melebihi target luas sawah yang dapat di aliri Air Irigasi. Tabel 4.35.Hasil Analisis Kebutuhan Air untuk Padi IV - 78