Kajian Perencanaan Saluran Tresier dan Kuarter Irigasi Kecamatan Kampar KAJIAN PERENCANAAN SALURAN TERSIER DAN KUARTER PADA DAERAH IRIGASI RANAH SINGKUANG KECAMATAN KAMPAR KABUPATEN KAMPAR Sutopo ABSTRAK Tujuan utama dari penelitian ini adalah melakukan kajian perencanaan Saluran Tersier dan Saluran Kuarter Daerah Irigasi Ranah Singkuang Kabupaten Kampar melalui variasi pola tanam. Daerah Irigasi Ranah Singkuang denganluas fungsionalnya adalah 241.5 Ha.Pengolahan lahan pertanian di lokasi juga hanya dilakukan dua kali dalam setahun dengan pola tanam Padi-Padi-Bera. Metode penelitian yang digunakan adalah kriteria perencanaan irigasiyang diterbitkan oleh Departemen Pekerjaan umum Republik Indonesia sebagai dasar penetapan dimensi Saluran Tersier dan Saluran Kuarter pada Daerah Irigasi Ranah Singkuang Kabupaten Kampar untuk kebutuhan air irigasi. Hasil utama dari penelitian dengan menetapkan empat alternatif awal pola tanam yang direncanakan maka diperoleh nilai debit terbesar 1,381 lt/dt/ha dengan pola tanam Padi-Padi-Bera pada awal tanam Januari periode I. Hasil analisadimensi saluran sekunder dan tersier bentuk trapezium pada Daerah Irigasi Ranah Singkuang Kabupaten Kampar berturut-turut untuk lebar dasar saluran (b) 0.42 m dan 0.2 m,kedalaman air di saluran (h) 0.42 m dan 0.2 m dan tinggi jagaan (w) 0.14 m dan 0.67 dan kemiringan dasar saluran (I) 1.8 x 10-4 dan 1.8 x 10-4. Kata kunci : perencanaan, kebutuhan air irigasi, pola tanam, saluran sekunder, saluran tersier, dimensi saluran ABSTRACT The aim of this research is planning secondary and tertiary canalin Ranah Singkuang Irrigation Area ofkampar District through variation of crop patterns. Ranah Singkuang Irrigation area functional is 241.5 Ha.The processing of agricultural land at the location is also done twice a year with padi-padi-bero crop pattern. This research method used of criteria design irrigation at published Public Works Republic of Indonesia to obtain secondary and tertiary canal dimension in Ranah Singkuang Irrigation Area, District Kampar for net field requirement. The results of four early planting alternative planned. Crop pattern is obtained which get the greatest discharge 1,381 lt/s/ha is padi-padi-bero at early planting January period I. Result of analysis for secondary and tertiary trapezium canal dimension respectively for width of canal (b) 0.42 m and 0.2 m, water level of canal (h) 0.42 m and 0.2 m, working of canal (w) 0.14 m dan 0.67 and sloope of canal (I) 1.8 x 10-4 and 1.8 x 10-4. Key words : design, net field requirement, crop pattern,secondary canal, tertiary canal, canal dimension. 1. LATAR BELAKANG Tingkat pertumbuhan penduduk yang semakin tinggi merupakan suatu tantangan bagi pemerintah dalam penyediakan bahan pangan terutama beras, hal ini mendorong pemerintah, petani dan unsur terkait untuk dapat meningkatkan produktivitas padi sebagai bahan makanan pokok. Peningkatan produktivitas padi ini dapat dilakukan dengan cara pengaturan air secara tepat dan benar. Pengaturan air secara tepat dan benar dapat dilakukan salah satunya dengan membangun suatu sistim pengairan yang dapat dikontrol pembagian airnya yaitu dengan sistim irigasi dengan saluran yang direncanakan. Menurut laporan dari Badan Ketahahan Pangan Provinsi Riau (2007) bahwa prioritas pembangunan Provinsi Riau dalam mendukung kegiatan Operasi Pangan Riau Makmur (OPRM) khususnya bidang Sumber Daya Air (SDA) adalah mendukung upaya swasembada pangan Nasional dan kegiatan pertanian di Riau. Masih bersumber dari Badan Ketahanan Pangan Provinsi Riau (2007) bahwa sektor pertanian memegang peranan penting karena lebih 60% penduduknya bergerak pada sektor tersebut. Hal ini didukung oleh kondisi Sutopo, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau Page 121
geografis sangat mendukung guna di kembangkannya sektor pertanian khususnya tanaman pangan. Namun dengan segala potensi yang dimiliki Provinsi Riau diketahui bahwa Provinsi Riau masih mengalami defisit beras ± 130.000 ton/tahun Daerah Irigasi (DI) Ranah Singkuang yang terletak di Kecamatan Kampar Kabupaten Kampar merupakan salah satu daerah target kegiatan OPRM yang sangat potensial bagi pertanian dengan memiliki daerah yang relatif datar serta berpotensi besar menjadi daerah pertanian yang dapat menghasilkan lumbung padi Kabupaten Kampar. Faktor kendala mendasar yang dihadapi DI Ranah Singkuang dalam upaya meningkatkan hasil produksi padi adalah tata kelola pangairan yang masih bersifat semi teknis sehingga pembagian air ke petak sawah tidak merata. Maka penetapan tujuan utama penelitian adalah melakukan perencanaan Saluran Tersier dan Kuarter Pada Daerah Irigasi (DI) Ranah Singkuang Kecamatan Kampar Kabupaten Kampar dengan luas areal pengairan 241,5 ha di Kelurahan Air Tiris dengan sumber air Bendung Ketaman. Konsep Perimbangan Air Pada Sawah Air irigasi yang masuk ke petak sawah akan digunakan oleh tanaman untuk transpirasi dan tanah akan melepaskan evaporasi. Dan air yang ada di areal pertanian akan merembes kelapisan tanah yang disebut infiltrasi dan selanjutnya rembesan itu akan diteruskan ke lapisan yang paling dalam, peristiwa ini disebut perkolasi vertikal untuk rembesan kebawah dan perkolasi lateral untuk rembesan ke samping, air untuk evaporasi dan transpirasi disebut juga evapotransirasi. Menurut Triatmodjo (2008) secara empiris Van de Goor menyusun persamaan 1 seperti di bawah ini : Is + Re + Ig = S + U + Gv + Gh + Os... (1) Dengan Is adalah jumlah air yang masuk, Re adalah curah hujan efektif, Ig adalah air yang masuk dari bawah permukaan, S adalah jumlah air yang ada sebelumnya, U adalah evapotransirasi, Gv adalah perkolasi kebawah, Gh adalah perkolasi ke samping dan Os adalah air yang keluar dari petakan sawah. Apabila Ig sama dengan 0 dan P sama dengan penjumlahan Gv + Gh yang merupakan jumlah keseluruhan perkolasi (P), maka persamaan 1 dapat ditulis kembali menjadi persamaan 2 seperti di bawah ini : Is = (U Re) + S + P + O... (2) Dengan nilai (U Re) besar kebutuhan air komsumtif. Dan pada petakan sawah S adalah jumlah air untuk penjenuhan tanah, dimana pada saat pengolahan tanah hal tersebut sudah terpenuhi maka kebutuhan air saat pemeliharaan dapat ditulis kembali menjadi persamaan 3 seperti di bawah ini. Is = (U Re) + P... (3) Dengan Ossama dengan 0, melalui pintu pembuangan air Evapotranspirasi Menurut Soemarto (1995) bahwa evapotranspirasi adalah peristiwa berubahnya air menjadi uap ke udara bergerak dari permukaan tanah, permukaan air dan penguapan melalui tanaman.jika air yang tersedia dalam tanah cukup banyak maka evapotranspirasi itu disebut evapotranspirasi potensial.faktor-faktor yang mempengaruhi evapotranpirasi potensial adalah temperatur udara, kecepatan angin, kelembaban udara dan penyinaran matahari. Untuk selanjutnya evapotranspirasi potensial dapat dihitung dengan menggunakan rumus penman Modifikasi seperti persamaan 4 di bawah ini : E to = c [w x Rn + (I w) x f(u) x (ea ed) ]...(4) Dengan ea adalah tekanan uap jenuh dalam mmbar dalam fungsi t, t adalah temperatur berdasarkan dari data stasiun pengamatan dan d adalah tekanan uap nyata engan RH adalah kelembaban udara relatif berdasarkan hasil stasiun pengamatandan f(u) adalah fungsi angin. Dimana f(u) adalah persamaan 5 seperti di bawah ini: f(u) = 0.27. [1 + U 2 / 100]...(5) Dengan U 2 adalah kecepatan angin pada ketinggian pengukuran 2 meter yang disajikan pada Persamaan 6 di bawah ini : U 2 = U x (2/x) 0.15...(6) Dengan Xadalah tinggi pengukuran dalam m, W adalah faktor koreksi temperatur terhadap radiasi, dan Rns adalahradiasi gelombang pendek netto dalam mm/hari yang disajikan seperti pada Persamaan 7 di bawah ini:...(7) Page 122 JURNAL APTEK Vol. 4 No.2 Juli 2012
Kajian Perencanaan Saluran Tresier dan Kuarter Irigasi Kecamatan Kampar Sedangkan Rs adalah r adiasi sinar matahari yang disajikan seperti pada Persamaan 8 di bawah ini:... (8) Dengan Ra adalah radiasi ektra terextrialdan R s adalah radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas atmosfir (angka Angkot). Besar angka angot berhubungan dengan letak lintang dan letak bulan, n/nadalah perbandingan penyinaran matahari dalam satu hari yang dinyatakan dalam persen, radalah koefisien pemantulan / angka albedo dan Rnladalah radiasi gelombang netto dalammm/hari yang diekspresikan menggunakan Persamaan 9 seperti di bawah ini. Rn 1 = f (T) x f (ed) x (n/n)... (9) Perkolasi Menurut Soemarto (1995) bahwa perkolasi adalah gerakan air ke bawah zona tidak jenuh, yang terletak diantara permukaan tanah sampai kepermukaan air tanah (zona jenuh). Bersumber dari Kriteria Perencaanaan 01 (1986) bahwa perkolasi merupakan proses penjenuhan lapisan permukaan tanah. Laju perkolasi sangat tergantung pada sifat-sifat tanah.laju perkolasi dapat mencapai 1-3 mm/hari. Hujan Efektif (Re) Masih bersumber dari Kriteria Perencaanaan 01 (1986) bahwa hujan efektif adalah curah hujan yang jatuh di daerah irigasi yang langsung dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan air bagi tanaman. Untuk irigasi padi curah hujan efektif bulanan diambil 70% dari curah hujan minimum tengah bulanan dengan periode ulang 5 tahun. Efektif tanaman padi dihitung dengan Persamaan 10 sebagai berikut. R e = (70% x R 80 ) x 1/15... (10) Dengan bulanan dan dimensi n adalah pengamatan. dari urutan susunan data periode lama Penggunaan Konsumtif Masih bersumber dari Dirjen Dikti (1997) bahwa penggunaan konsumtif adalah sejumlah air diperlukan untuk mengganti air yang hilang akibat dari penguapan. Dihitung dengan Persamaan 11 seperti di bawah ini. E tc = K c x E to... (11) Dengan E tc adalah penggunaan konsumtif, K c adalah koefisien tanaman dan E to adalah evapotranspirasi potensial Kebutuhan air untuk pengelolahan tanah Kebutuhan air irigasi adalah kebutuhan air mulai dari pengolahan tanah hingga masa panen. Untuk menghitung jumlah kebutuhan air dipakai metode yang digunakan oleh Van de Goor dan Zijlstra (KP-01,1986) yang disajikan seperti pada Persamaan 12 seperti di bawah ini. IR = M.e k / (e k 1)...(12) DenganIRadalah kebutuhan air ditingkat persawahan, M adalah kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasidan perkolasi disawah yang sudah dijenuhkan yang disajikan seperti pada Persamaan 13 sebagai berikut: M = E o + P...(13) Dengan Eoadalah evaporasi air terbuka yang di ambil (1,1 x Eto), P adalah perkolasi. Penggantian Lapisan Air Bersumber dari penggantian lapisan air dilakukan setelah pemupukan menurut kebutuhan.jika tidak ada jadwal biasanya dilakukan dua kali. Masing-masing 50 mm (atau 3,3 mm/hari selama 0.5 bulan) selama sebulan setelah transplantasi (pemindahan bibit tanaman). (KP-01,1986) Kebutuhan air di sawah Kebutuhan air untuk pertumbuhan tanaman tergantung dari umur tanaman terdiri dari penggunaan konsumtif, perkolasi, adanya curah hujan serta untuk keperluan penggantian lapisan air. Kebutuhan air di sawah untuk tanaman padi dihitung dengan Persamaan 14ditambah dengan pergantian lapisan air sehingga menjadi : NFR = E tc + P R e + WLR...(14) Dengan NFR adalah kebutuhan air disawah, Etc adalah penggunaa konsumtif untuk tanaman dalam mm/hari, WLRadalah penggantian lapisan air dalam mm/hari, Re adalah curah hujan efektif dan Padalah perkolasi. Efisiensi irigasi Masih bersumber dari Kriteria Perencaanaan 01 (1986) bahwa efisiensi irigasi adalah perbandingan jumlah air yang dipakai untuk Sutopo, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau Page 123
kebutuhan tanaman dengan jumlah air yang keluar dari pintu pengambian. Besarnya Efisiensi irigasi akibat kehilangan air diperkirakan sebagai berikut saluran primer sebesar 90 %, saluran sekunder sebesar 90 % dan saluran tersier sebesar 80 %. Masih bersumber dari Kriteria Perencaanaan 03 (1986) maka efisiensi menyeluruh yang digunakan adalah 0,9 x 0,9 x 0,8 = 0,65. Pola Tanaman Masih bersumber dari Sudjarwadi (1979) bahwa pola tanaman adalah suatu sistem dalam menentukan jenis jenis tanaman atau pengaliran tanaman produksi pada suatu daerah tertentu yang disesuaikan dengan persediaan air yang ada dalam suatu periode musim hujan dan musim kemarau. Penentuan pola tanam merupakan hal halyang perlu dipertimbangkan untuk memenuhi kebutuhan air bagi tanaman.tujuan dari penerapan pola tanam adalah menghindarkan adanya ketidak seragaman tanaman, melaksanakan waktu tanam sesuai dengan jadwal yang telah ditetapkan, efisiensi irigasi dan peningkatan produksi pangan. Selanjutnya Tabel 2 adalah mendiskripsikan hubungan antara pola tanam dalam setahun dengan kondisi ketersediaan air di jaringan irigasi. Debit saluran Debit saluran adalah untuk menghitung banyaknya air yang diperlukan untuk memenuhi kapasitas air pada petak sawah dengan menggunakan Persamaan 15, Persamaan16 dan Persamaan 17 adalah sebagai berikut : Saluran Primer Q = (A x NFR ) / (Eff primer x Eff sek x Eff ter)... (15) Saluran Sekunder Q = (A x NFR ) / ( Eff sek x Eff ter)... (16) Saluran Tersier Q = (A x NFR ) / ( Eff ter)... (17) Dengan Q adalah debit air yang dibutuhkan dalam m 3 /dt, A adalah luas area yang diairi dalam ha, Eff adalah efisiensi irigasi dan NFR adalah kebutuhan air disawah dalam mm/hari. Dimensi Saluran Irigasi Dimensi saluran irigasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus Manning yang disajikan seperti pada Persamaan 18 dan Persamaan 19 di bawah ini: V= 1/n x R 2/3 x I 1/2...(18) Q = A x V...(19) DenganQ adalah debit saluran dalam m 3 /dt, n adalah koefisien Manning, R adalah jari jari hidrolis dalam m dan I adalah kemiringan saluran, V adalah kecepatan aliran dalam m/detik dan A adalah luas penampang basah saluran dalam m 2. Selanjutnya desain saluran irigasi umumnya menggunakan saluran yang berpenampang trapesium karena lebih mudah dan ekonomis. Untuk menetapkan tinggi jagaan saluran (w) dapat di hitung dengan Persamaan 20 seperti di bawah ini : W = 1/3 x h...(20) 2. METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Penelitian Penelitian dilakukan Daerah Irigasi (DI) Ranah Singkuang yang terletak di Kecamatan Kampar Kabupaten Kampar dengan luas areal pengairan 241,5 ha di Kelurahan Air Tiris dengan sumber air Bendung Ketaman. Ketersediaan Data Data curah hujan Data curah hujan yang digunakan dalam penelitian ini adalah data curah hujan bulanan disajikan sepanjang 10 tahun dari tahun 2002 sampai tahun 2012 dari dari Stasiun curah hujan Bangkinang. Data curah hujan bulanan tersebut selanjutnya dianalisa guna mengetahui harga curah hujan ratarata pada lokasi penelitian. Sedangkan data Jumlah hari hujanyang tersedia digunakan untuk menganalisa harga evapotranspirasi terbatas. Data Klimatologi Untuk memeperkirakan besarnya evaporasi dan evapotranspirasi yang terjadi pada daerah penelitian merupakan areal persawahan sangat diperlukan dukungan data klimatologi dari stasiun pengukuran yang dapat mewakili. Data klimatologi terdiri dari data temperatur, data kelembaban udara, data kecepatan angin, dan penyinaran matahari. Page 124 JURNAL APTEK Vol. 4 No.2 Juli 2012
Kajian Perencanaan Saluran Tresier dan Kuarter Irigasi Kecamatan Kampar Data Debit Sungai Bersumber dari Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura dan Irigasi Kabupaten Kampar disajikan data debit Sungai Ketaman pada tahun 2011. 3. ANALISA DAN PEMBAHASAN Analisa Hidrologi Perhitungan Evapotranspirasi Perhitungan Evapotranspirasi potensial menggunakan metode pendekatan Pennman Modifikasi hasil selengkapnya disajikan seperti pada Gambar 1 di bawah ini: Perhitungan Kebutuhan Air Bersumber dari hasil perhitungan kebutuhan air berdasarkan harga evapotranspirasi, curah hujan dengan pola tanam padi-padi-bero. Dengan mengambil empat alternatif mulai masa tanam untuk penyiapan lahan yaitu : Masa tanam bulan Januari periode 1 untuk periode tanam Padi I bulan Januari dan Padi II bulan Mei II. Masa tanam bulan April periode 1 untuk periode tanam Padi I bulan April dan Padi II bulan Agustus II. Masa tanam bulan Juni periode 1 untuk periode tanam Padi I bulan Juni dan Padi II bulan Oktober II. Masa tanam bulan Agustus periode 1 untuk periode tanam Padi I bulan Agustus dan Padi II bulan Desember II. Untuk perhitungan kebutuhan air irigasi alternatif I sampai IV hasil selengkapnya disajikan seperti pada Gambar 3 di bawah ini: Gambar 1. Perhitungan ETo Menggunakan Pennman Modifikasi Perhitungan Curah Hujan Effektif Perhitungan curah hujan effektif diambil dari harga curah hujan bulanan Stasiun pencatat hujan Kampar.Data-data yang digunakan adalah data curah hujan selama 10 tahun yaitu dari tahun 2002-2012. Untuk perhitungan curah hujan disajikan seperti pada Gambar 2 di bawah ini: Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Nilai Kebutuhan Air Irigasi Untuk Berbagai Alternatip Pola Tanam I sampai IV Berdasarkan hasil perhitungan kebutuhan air di sawah (NFR) yang disajikan pada Gambar 3 di atas untuk berbagai alternatif pola tanam I sampai IV maka dipilih Alternatip I karena diperoleh nilai NFR maksimum 1,381 lt/dt/ha. Gambar 2.Hasil Perhitungan Curah Hujan Effektif Sutopo, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau Page 125
Perhitungan Debit Saluran Dengan menetapkan kebutuhan air irigasi (NFR) maksimum adalah sebesar 1,381 lt/dt/ha untuk pola tanam alternatip I, langkah selanjutnya menghitung debit saluran Tersier B dengan menggunakan Persamaan 17 yang hasil selengkapnya adalah sebagai berikut : Q = (A x NFR ) / ( Eff ter) Q = (58 x 1.381 ) / (0.8) = 100.05 lt/dt Hasil perhitungan debit untuk saluran sekunder disajikan seperti pada Gambar 4 di bawah ini. Analisa Debit di Pintu Pengambilan Dengan menetapkan kebutuhan air irigasi (NFR) maksimum adalah sebesar 1,381 lt/dt/ha untuk pola tanam alternatip I, langkah selanjutnya menghitung debit saluran primer dengan menggunakan Persamaan 15 dengan contoh perhitungan Saluran Primer Q = (241.5 x 1.381 ) / (0.65) Q = 513 lt/dt maka debit air yang diharapkan dari sungai untuk mengairi sawah sebesar 0,513 m 3 /dt sedangkan debit sungai Ketaman dengan debit maksimum sebesar 1,520 m 3 /dt dan minimum sebesar 0,505 m 3 /dt seperti yang terlihat pada Gambar 5seperti di bawah ini dapat memenuhi kebutuhan air pada sawah Gambar 4. Grafik Hasil Perhitungan Debit Saluran Sekunder Daerah Irigasi Ranah Singkuang Kabupaten Kampar Langkah selanjutnya hasil perhitungan debit untuk saluran tersier disajikan seperti pada Gambar 5 di bawah ini. Sumber : Dinas Pertanian Tanaman Pangan Hortikultura Dan Irigasi Kabupaten Kampar Gambar 5. Grafik Nilai Debit Rata-rata Sungai Ketaman Perhitungan Dimensi Saluran Saluran Tersier b 1 Luas areal yang dialiri = 58 Ha Debit (Q ) = 0.1005 m 3 /dt b/h = 1 atau b=h untuk m=1 Kekasaran Manning (n) = 0.015 Kecepatan aliran (v) = 0.3 m/dt Gambar 5. Grafik Hasil Perhitungan Debit Saluran Sekunder Daerah Irigasi Ranah Singkuang Kabupaten Kampar Berdasarkan data-data di atas maka akan diperoleh hasil yang disajikan seperti pada tabel 1 di bawah ini : Page 126 JURNAL APTEK Vol. 4 No.2 Juli 2012
Kajian Perencanaan Saluran Tresier dan Kuarter Irigasi Kecamatan Kampar Tabel 1. Hasil Perhitungan Dimensi Saluran Tersier b 1 Parameter Rumus Hasil Luas penampang basah A= Q/V 0.334 saluran (A) Keliling penampang basah saluran (P) P= b+ h (m 2 +1) 1/2 Jari-jari R=A/P hidrolis (R) Kedalaman h Air (h) Lebar dasar b saluran (b) Kemiringan Saluran (I) Tinggi W=1/3xh jagaan (w) Sumber : Hasil Perhitungan 1.562 0.192 0.408 0.408 I= [(v.n)/r 2/3 1/2 0.00018 ] 0.136 DAFTAR PUSTAKA Direktorat Jenderal Pengairan. 1986. Standar Perencanaan Irigasi KP-01. Bandung: C.V. Galang Persada Direktorat Jenderal Pengairan. 1986. Standar Perencanaan Irigasi KP-02. Bandung: C.V. Galang Persada Sudjarwadi. 1979. Pengantar Teknik Irigasi. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada. Soemarto, C.D. 1979. Hidrologi Teknik, Jakarta: Erlangga. Triatmodjo, Bambang. 2008. Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta Offset 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil kajian perencanaan Saluran Tersier dan Saluran Kuarter pada Daerah Irigasi Ranah Singkuang Kabupaten Kampar, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut : Dengan melakukan empat variasi awal tanam kebutuhan air di sawah (NFR) dengan pola tanam padi-padi-bero untuk alternatip I akan diperoleh nilai NFR maksimum sebesar 1,381 lt/dt/ha. Dimensi saluran tersier dan kuarter berturut - turut untuk lebar dasar saluran (b) 0.42 m dan 0.2 m, tinggi air pada saluran (h) 0.42 m dan 0.20 m, tinggi jagaan (w) 0.14 m dan 0.67 m dan kemiringan dasar saluran (I) 1.8 x 10-4 dan 1.8 x 10-4. Sutopo, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau Page 127
Page 128 JURNAL APTEK Vol. 4 No.2 Juli 2012