STUDI KESEIMBANGAN AIR WADUK KEULILING KABUPATEN ACEH BESAR NAD UNTUK OPTIMASI IRIGASI

Transkripsi

1 STUDI KESEIMBANGAN AIR WADUK KEULILING KABUPATEN ACEH BESAR NAD UNTUK OPTIMASI IRIGASI Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian pendidikan Sarjana Teknik Sipil ALEFYA ABRAR BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 ABSTRAK Irigasi merupakan komponen yang sangat penting guna meningkatkan produksi pertanian dalam rangka ketahanan pangan nasional dan kesejahteraan masyarakat. Waduk sebagai salah satu sarana pemanfaatan sumber daya air mempunyai fungsi sebagai penyimpan dan penyedia air, salah satunya untuk keperluan irigasi. Keseimbangan air waduk harus selalu diperhatikan agar diperoleh produksi pertanian yang maksimal. Dalam studi keseimbangan air ini yang pertama dilakukan adalah pengumpulan data sekunder dari instansi terkait, seperti data curah hujan, data iklim, data tampungan waduk dan gambar-gambar teknik yang menunjang dalam penulisan. Data-data tersebut digunakan dalam analisa hidrologi, analisa evapotranspirasi, perhitungan kebutuhan air irigasi untuk memberikan gambaran analisa tampungan Waduk Keuliling terhadap optimasi. Dalam menentukan curah hujan regional rata-rata digunakan metode poligon thiessen dengan data curah hujan 10 tahun dari tiga stasiun penakar hujan untuk mendapatkan nilai curah hujan efektif pada lokasi penelitian. Perhitungan Evapotranspirasi dilakukan dengan metode dan Metode Penmann. Nilai curah hujan efektif dan evapotranspirasi dibutuhkan dalam perhitungan kebutuhan air irigasi dan perencanaan pola tanam. Nilai debit inflow andalan diperoleh dari metode F.J. Mock. Berdasarkan nilai debit andalan dan nilai kebutuhan air irigasi yang diperoleh pada daerah layanan waduk, maka didapatkan gambaran neraca air Waduk Keuliling dan gambaran keseimbangan tampungan waduk terhadap hasil optimasi irigasinya. Berdasarkan hasil analisa dengan menggunakan 24 alternatif pola tanam didapat nilai NFR yang terkecil yaitu sebesar 2,71 mm/hari, dimana alternatif yang digunakan adalah alternatif ke-20. Dengan awal Land Preparation pada periode Oktober II. Nilai debit andalan maksimum didapat pada bulan Januari sebesar 7,20 m 3 /det dan sebit minimum andalan 0,48 m 3 /det pada bulan April. Dari perhitungan neraca air dan simulasi tampungan waduk disimpulkan bahwa tampungan waduk dan debit inflow waduk masih sangat mencukupi untuk kebutuhan air Daerah Irigasi Waduk Keuliling. Dengan elevasi muka air bervariasi, masih jauh dari muka air rendah yaitu 37,50 m dan jauh dari volume muka air rendah yaitu ,455 m 3 Kata kunci : Waduk, Keseimbangan Air, Optimasi Irigasi i

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur bagi allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Stara Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: Studi Keseimbangan Air Waduk Keuliling Kabupaten Aceh Besar NAD untuk Optimasi Irigasi Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Bapak Ir. Boas Hutagalung, M.Sc selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ivan Indrawan ST, MT selaku Dosen Pembimbing II yang juga telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu dalam membantu penulisan Tugas Akhir ini. ii

4 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, Bapak Ir.Ahmad Hamdani Gultom, Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 7. Ayahanda Nilhasmidi Hasan dan Ibunda Mardiana Peukan tercinta yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat, saudarasaudari tercinta: Royyan Ashri, Alyefi Asrar, Qashtalani Haramaini, Allessia Titusa dan Boschieva Gammirahimi beserta keluarga besar yang selalu mendoakan dan mendukung penulis. 8. Om Yan, Mami Latifah dan Rita En Herlina atas bantuan dan dukungannya selama pengerjaan Tugas Akhir ini 9. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 10. Najmatun Sajida yang selalu memberikan dukungan, semangat dan doa kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 11. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. 12. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2007, Faiz, Dikin, Dean, Diva, Aulia, Saki, Iqbal, Ghufran, Alfry, Tesa, Vivi, Putri, Falah, Arul, Alfi, Yowa, Tomo, Bagus, iii

5 Dicky, Ajo, Herry, Arie, Didi, Vina, Dina, Dita, serta teman-teman angkatan 2007 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 13. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Juni 2012 Penulis, Alefya Abrar iv

6 DAFTAR ISI ABSTRAK....i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR...viii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR NOTASI... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Manfaat Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Daerah Aliran Sungai Waduk Analisa Hidrologi Curah Hujan Rata Rata Areal Debit Andalan Ketersediaan Air Metode Meteorogical Water Balance F.J Mock Analisa Evapotranspirasi v

7 2.6.1 Evapotranspirasi Potensial Evapotranspirasi Aktual Analisa Kebutuhan Air untuk Irigasi Curah Hujan Efektif Efisiensi Irigasi Kebutuhan Air di Sawah Kebutuhan Air di Pintu Pengambilan Kebutuhan Penyiapan Lahan Kebutuhan Air untuk Konsumtif Tanaman Perkolasi Pola Tanam Neraca Air Waduk Simulasi Tampungan Waduk BAB III METODOLOGI PENELITIAN Deskripsi Daerah Studi Kondisi Umum Kondisi Topografi Kondisi Iklim Lokasi Studi Data Teknis di Lapangan Bangunan-bangunan Waduk Keuliling Data Teknis Waduk Keuliling Metodologi Penelitian Uraian Tahapan Penelitian vi

8 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Analisa Curah Hujan Curah Hujan Efektif Analisa Evapotranspirasi Penyiapan Lahan dan Koefisien Tanaman Analisa Kebutuhan Air Irigasi Pola Tanam Perhitungan Debit Inflow Waduk Keulling Perhitungan Debit Presipitasi yang Langsung jatuh di Waduk Perhitungan Debit Andalan Perhitungan Debit Presipitasi yang Jatuh di Daratan Catchment Area Waduk Keuliling Analisa Keseimbangan Air Waduk Keuliling Simulasi Operasi Waduk Terhadap Hasil Optimasi BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA...99 LAMPIRAN vii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Parameter Neraca Air... 9 Gambar 2. 2 Cara Poligon Thiessen Gambar 2. 2 Cara Garis Isohyet Gambar 2. 4 Struktur Model F.J Mock Gambar 2. 5 Skema Neraca Air Gambar 3. 1 Gambar Pencitraan Waduk Keuliling via Google Earth Gambar 3. 2 Peta Lokasi Waduk Keuliling pada DAS Krueng Aceh Gambar 3. 3 Bagan Alir Pengerjaan Tugas Akhir Gambar 3. 4 Bagan Alir Tahapan Penentuan Awal Masa Tanam Gambar 4. 1 Poligon Thiessen Tiga Stasiun Penakar Hujan DAS Krueng Aceh Gambar 4. 2 Skema Perencanaan Pola Tanam Gambar 4.3 Grafik Kebutuhan dan Ketersediaan Air Gambar 4.4 Grafik Genangan Waduk Keuliling Gambar 4. 5 Grafik Hasil Simulasi Tampungan Waduk viii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Koefisien Tanaman Tabel 4. 1 Curah Hujan Regional DAS Krueng Aceh..51 Tabel 4. 2 Curah Hujan Efektif Tabel 4. 3 Rekapitulasi Curah Hujan Efektif Tabel 4. 4 Perhitungan Evapotranspirasi Tabel 4. 5 Rekapitulasi Evapotranspirasi Tabel 4. 6 Tabel Land Preperation Tabel 4. 7 Analisa Kebutuhan Air Irigasi untuk Alternatif Tabel 4. 8 Analisa Kebutuhan Air Irigasi untuk Alternatif Tabel 4. 9 Analisa Kebutuhan Air Irigasi untuk Alternatif Tabel Analisa Kebutuhan Air Irigasi untuk Alternatif Tabel Rekapitulasi Hasil Analisa Kebutuhan Air Tabel Perhitungan Debit Presipitasi Ke Waduk Keuliling Tahun Tabel Perhitungan Debit Andalan Metode F.J Mock Tabel Perhitungan Debit Presipitasi Ke Catchment Area Waduk Keuliling Tahun Tabel Perhitungan Debit Inflow Waduk Keuliling Tahun Tabel Volume Inflow Bulanan Waduk Keuliling Tabel Volume Inflow Bulanan Waduk Keuliling Setelah Dirangking Tabel Neraca Air Waduk Keuliling Tabel Elevasi Muka Air dan Genangan Waduk Keuliling Tabel Hasil Simulasi Tampungan Waduk Keuliling Tahun Tabel Hasil Simulasi Tampungan Waduk Keuliling Tahun ix

11 Tabel Hasil Simulasi Tampungan Waduk Keuliling Tahun Tabel Hasil Simulasi Tampungan Waduk Keuliling Tahun x

12 DAFTAR NOTASI A = luas daerah pengaliran (km 2 ) a = Kebutuhan air normal (ltr/dtk/ha) An = Luas daerah Pengaruh Stasiun n (km 2 ) A n,n+1 = Luas antara isohyets I n, dan IsohyetI n+1 C = koefisien limpasan c = Faktor koreksi terhadap perbedaan cuaca antara siang dan malam DR = Kebutuhan air di pintu pengambilan (l/dt/ha) E = Efisiensi irigasi Eo = Evaporasi air tebuka Eto = Evapotranspirasi acuan (mm/hari) ea = Tekanan uap jenuh (mbar) ed = Tekanan uap nyata (mbar) Etc = Penggunaan konsumtif (mm/hari) f(ed) = Fungsi tekanan uap f(u) = Fungsi kecepatan angin f(n/n) = Fungsi lama penyinaran f(t ) = Fungsi temperatur Kc = Koefisien Tanaman M = Kebutuhan air untuk mengganti kehilangan airakibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan (mm/hari) N = Lama penyinaran maksimum NFR = Kebutuhan air bersih disawah (mm/hari) xi

13 n = Jumlah hari hujan tengah bulanan n/n = Rasio lama penyinaran P = Curah hujan tengah bulanan R = curah hujan rata-rata (mm) Reff = Curah hujan effektif R80 = Curah hujan effektif 80 % (mm/hari) Rn = Tinggi hujan tiap stasiun n (mm) Rnl = Radiasi netto gelombang panjang Rs = Radiasi gelombang pendek (mm/hari) Rns = Radiasi netto gelombang pendek S = Kebutuhan air untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air 50mm, yakni 250 mm t = Koefisien tegal Wn = Faktor Pembobot daerah pengaruh stasiun n W = Faktor koreksi temperatur terhadap radiasi WLR = Penggantian lapisan air (mm) P = Presipitasi rata-rata bulanan (mm/bulan) Aa = Luas permukaan air waduk E = Evaporasi waduk Qi Qg = direct run-off = baseflow ΔS = Perubahan dalam cadangan t 1 = muka air setelah kehilangan t 2 = muka air sebelum kehilangan xii