BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Hidrologi Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang kejadian,perputaran dan penyebaran air di atmofir,dipermukaan bumi maupun di bawah permukaan bumi.siklus hidrologi adalah bagian inti dari yang tidak mempunyai awal dan ahir,dimana siklus hidrologi merupakan gerakan air dipermukaan bumi.selama berlangsungnya siklus hidrologi,perjalanan air dari permukaan laut ke atmofir kemudian kepermukaan tanah dan kembali lagi ke laut dan tidak pernah habis.air tersebut akan tertahan semantara di Sungai,Waduk atau Danau,dalam tanah sehingga dapat dimanfatkan oleh manusia dan mahluk hidup lainya(asdak,1995). Gambar 2.1 Siklus Hidrologi (Asdak, 1995). xxii
B. Debit Andalan Debit andalan adalah debit yang tersedia sepanjang tahun dengan besarnya resiko kegagalan tertentu yang dapat dipakai untuk keperluan diantaranya seperti irigasi,air minum,plta,dan lainya. Dengan resiko kegagalan yang telah diperhitungkan jika ditetapkan debit andalan sebesar 80%berarti akan dihadapi resio adanya debit-debit yang lebih kecil dari debit andalan 20% pengamatan(anonim,1986:79). Perhitungan ketersediaan air atau debit andalan diperlukan untuk perhitungan neraca air sehingga dapat diketahui kemampuan air mengairi areal layanan.analisa debit andalan dilakukan dengan pendekatan berbeda beda tergantung dari data yang tersedia. 1. Jika terdapat pencatatan debit yang panjang, debit andalan dihitung berdasarkan data debit dengan menggunakan probabilitas keberhasilan 80%. 2. Jika terdapat pencatatan debit tetapi hanya dalam periode pendek, maka debit andalan dihitung berdasarkan data curah hujan, akan tetapi parameter yang digunakan dikalibrasi terhadap data debit yang ada. 3. Jika tidak terdapat pencatatan debit, maka debit andalan dihitung berdasarkan data curah hujan dihitung dengan menggunakan Metode F.J.Mock. xxiii
Debit andalan adalah debit minimum sungai kemungkinan debit dapat dipenuhi ditetapkan 80%, sehingga kemungkinan debit sungai lebih rendah dari debit andalan sebesar20%. Untuk mendapatkan debit andalan sungai,maka nilai debit, yang dianalisis adalah dengan Metode Mock, menurut tahun pengamatan yang diperoleh,harus diurut dari yang terbesar sampai yang terkecil. Kemudian dihitung tingkat keandalan debit tersebut dapat terjadi,berdasarkan probabilitas kejadian mengikuti rumus Weibull (Soewarto, 1995). P = x 100%... 2.1 Dengan : P : Probabilitas terjadinya kumpulan nilai yang diharapkan selama periode pengamatan (%). m : Nomor urut kejadian, dengan urutan variasi dari besar ke kecil. n : jumlah data. Dengan demikian pengertian debit andalan 80% adalah berdasarkan pada nilai debit yang mendekati atau sama dengan nilai probabilitas (P) 80%. xxiv
C. Metode F.J MOCK Gambar 2.2 Skema debit andalan F.J Mock Sumber : Mock (1973) dalam Fitriati (2015) xxv
Metode Mock dikembangkan oleh Dr.F.JMock. Metode Mock untukmemperkirakan besarnya debit suatu daerahaliran sungai berdasarkan konsep waterbalance. Air hujan yang jatuh (presipitasi)akan mengalami evapotranspirasi sesuaidengan vegetasi yang menutupi daerahtangkapan hujan. EvapotranspirasipadaMetode Mock adalah evapotranspirasiyangdipengaruhi oleh jenis vegetasi, permukaantanah dan jumlah hari hujan. Proses perhitungan yang dilakukan dalam metode Mock sebagaiberikut: (Indra, 2012). 1. Perhitungan evapotranspirasi potensial 2. Perhitungan evapotranspirasi aktual. 3. Perhitungan water surplus. 4.Perhitungan base flow dan direct runoff. Metode F.J Mock digunakan dalam menghitung keseimbangan air.data yang dibutuhkan dalam perhitungan ini antara lain hujan bulanan rata-rata (mm), jumlah hari hujan bulanan rata-rata (hari), evapotranspirasi, limpasan permukaan, tampungan tanah dan aliran dasar (base flow). xxvi
D. Presipitasi Presipitasi adalah curahan atau turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi dan laut dalam bentuk berbeda, yaitu curah hujan didaerah tropis dan curah hujan serta salju di daerah beriklim sedang (Indra, 2012). Curah hujan rata-rata bulanan dapat dihitung denganmenggunakan metode rata-rata aljabar, metode ishoyet, dan metodetheissen.metode Mock menggunakan curah hujan bulanan ratarata. E. Evapotranspirasi Evapotranspirasi adalah proses dimana air berubah menjadi uap air dan berpindah dari permukaan. Air menguap dari berbagai permukaanseperti danau, sungai, tanah, dan vegetasi yang basah. Transpirasi adalahproses penguapan air yang terkandung dalam lapisan tanaman menguapke atmosfer. Transpirasi tergantung pada pasokan energi, gradientekanan uap air, dan angin. Maka, radiasi matahari, suhu udara,kelembaban udara, dan angin harus dipertimbangkan ketika menentukan nilai transpirasi (Allen, 1998). Evapotranspirasi merupakan faktor penting dalam memprediksi debit dari data curah hujan dan klimatologi dengan menggunakan Metode Mock. Alasannya karena evapotranspirasi inimemberikan nilai yang besar untuk terjadinya debit dari suatu daerahaliran sungai. Evapotranspirasi diartikan sebagai kehilangan air darilahan dan permukaan air dari suatu daerah aliran sungai akibatkombinasi proses evaporasi dan transpirasi. Lebih rinci xxvii
tentangevapotranspirasi potensial dan evapotranspirasi aktual diuraikan dibawah ini 1. Evapotranspirasi Potensial Evapotranspirasi potensial adalah evapotranspirasi yangmungkin terjadi pada kondisi air yang tersedia berlebihan. Faktor penting yang mempengaruhi evapotranspirasi potensial adalahtersedianya air yang cukup banyak. Jika jumlah air selalu tersediasecara berlebihan dari yang diperlukan oleh tanaman selama prosestranspirasi, maka jumlah air yang ditranspirasikan relatif lebih besardibandingkan apabila tersedianya air di bawah keperluan. Beberaparumus empiris untuk menghitung evapotranspirasi potensial adalahrumus empiris dari: Thornthwaite, Blaney-Criddle, Penman danturc-langbein-wundt. Perhitunganevaporasi potensial Penman didasarkan pada keadaan evaporasi yang diperlukan panas 2. Evapotranspirasi Aktual Evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi yang terjadi pada kondisi air yang tersedia terbatas. Evapotranspirasi aktualdipengaruhi oleh proporsi permukaan luar yang tidak tertutuptumbuhan hijau (exposed surface) pada musim kemarau dan jumlahhari hujan dalam bulan yang bersangkutan. Besarnya exposedsurface untuk tiap daerah berbed-beda. xxviii
F. Irigasi Irigasi adalah menyalurkan air yang perlu untuk pertumbuhan tanaman ke tanah yang diolah danmendistribusinya secara sistematis (Sosrodarsono dantakeda, 2003). Irigasi adalah usaha penyediaan,pengaturan dan pembuangan air irigasi untukmenunjang pertanian yang jenisnya meliputi irigasipermukaan, irigasi rawa, irigasi air bawah tanah, irigasipompa, dan irigasi tambak (PP No. 20 tahun 2006 tentang Irigasi). Irigasi berguna juga untuk mempermudah dalam pengolahan tanah,mencegah pertumbuhan gulma,mencegah akumulasi garam,mengatur suhu tahandan membantu dalam usaha sanitasi(samsi,2012). Suroso (2006) mengartikan perairan sebagai pemanfaatan serta pengaturanair dan sumber air yang meliputi irigasi,pengembangan daerah rawa,pengendalian banjir,serta usaha perbaikan sungai,waduk dan pengaturan penyediaan air minum,air perkotaan dan air industri. Berdasarkan cara pengaturan,pengukuran,serta kelengkapan fasilitas,jaringan irigasi dapat dikelompokan mejadi 3jenis yaitu:jaringan irigasi sederhana,jaringan irigasi semi teknis,dan jaringan irigasi teknis. Dalam jaringan irigasi sederhana,pembagian air tidak diukur atau diatur sehingga air lebih akan mengalir kesaluran pembuangan. xxix
1. Kebutuhan Air Irigasi (Water Requisite) Air irigasi adalah sejumlah air yang umumnya yang diambil dari sungai atau waduk dan dialirkan melalui jaringan irigasi,guna menjaga keseimbangan jumlah air di lahan pertanian Kebutuhan air irigasi adalah jumlah volume air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evaporasi,kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alammelalui hujan dan kontribusi air tanah (Sosrodarsonodan Takeda, 2003). Menurut Susanto, (2004)perkiraan banyaknya air untuk irigasi didasarkan pada faktor-faktor jenis tanaman,jenis tanah,cara pemberian airnya.cara pengolahan tanah,banyaknya turun hujan,waktu penanaman,iklim pemeliharaan salurandan bangunan eksploitasi.banyaknya air pada petak sawah dapat dirumuskan sebagai berikut: = S + + P... 2.2 P S = kebutuhan air untuk irigasi(mm/hari). = perkolasi (mm/hari). = kebutuhan air untuk pengolahan tanah(mm/hari). =evapotranspirasi (mm/hari). = curah hujan efektif (mm/hari). xxx
2. Penggunaan Konsumtif (Etc) Kebutuhan air konsumtif adalah jumlah air yang secara potensial diperlukan untuk memenuhi evapotranspirasi suatuareal tanaman agar dapat tumbuh secara normal.pemakaian konsumtif (evapotranspirasi)merupakan jumlah air suatu areal pertanaman yang diguakanuntuk transpirasi,diuapkan dari permukaan tanah dan permukaan air serta yang di intersepsi oleh tanaman.evapotranspirasi dinyatakan dalam volume airpersatuan luas seperti meter kubik per hekar atau dalam tinggi air seperti milimeter (Arysad,1989). Penggunaan konsumtif dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Etc = Eto x kc... 2.3 Etc Eto Kc = penggunaan konsumtif (mm/hari). = evapotranspirsi potensial (mm/hari). = koefisien tanaman. 3. Pekolasi (P) Perkolasi adalah gerakan air ke bawah dari zona tidak jenuh, yang tertekan diantara permukaan tanah sampai ke permukaan air tanah (zona jenuh).laju perkolasi tergantung pada sifat-sifat tanah. Perembesan terjadi akibat meresapnya airmelalui xxxi
tanggul sawah perlokasi dan rembesan air sawah berdasarkan (Direktorat Jendral Pengairan,1986)yaitu sebesar 2 mm/hari. 4. Pengganti Lapisan Air (Wlr) Pengganti lapisan air dilakukan sebanyak dua kali,masingmasing 50 mm (3,33 mm/hari)selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi atau pemindahan bibit (Direktorat Jendral Pengairan,1986). 5. Kebutuhan Air Irigasi Kebutuhan air irigasi adalah jumlah volume air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evaporasi,kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman denganmemperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alammelalui hujan dan kontribusi air tanah (Sosrodarsonodan Takeda, 2003). Untuk perhitungan kebutuhan irigasi selama penyiapan lahan, digunakan metode yangdikembangkan oleh Van de Goor dan Zijlsha (1968).Metode tersebut didasarkan pada laju air konstan dalam lt/dt/ha selama periode penyiapan lahan danmenghasilkan rumus sebagai berikut : IR = /( 1 )... 2.4 IR = Kebutuhan air irigasi ditingkat persawahan (mm/hari). M = Kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan. xxxii
M = + P... 2.5 Eo = Evaporasi air terbuka yang diambil 1,1 ETselama penyiapan lahan (mm/hari). P = Perkolasi (mm/hari). k = M.T/ S... 2.6 T = Jangka waktu penyiapan lahan (hari). S = Kebutuhan air, untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air 50 mm. 6. Curah Hujan Efektif (Re). Curah hujan efektif adalah curah hujan yang secara efektif dan secara langsung dipergunakan memenuhi kebutuhan air tanaman untuk pertumbuhan.besarnya curah hujanefektif untuk tanaman ditentukan sebesar 80% dari curah hujan rerata per 15 harian bulanan dengan kemungkinan kegagalan 20% atau dapat juga disebut dengan curah hujan untuk perhitungan curah hujan efektif ini menggunakan metode basic month dengan rumus: = + 1... 2.7 = curah hujan andalan dengan probilitas 80%. n = jumlah data/pengamatan (tahun). xxxiii
Untuk tanaman padi,curah hujan efektifnya dapat dihitung dengan persamaan berikut: = 0,7 x... 2.8 = hujan efektif tanaman padi (mm). = hujan rancangan dengan probilitas 80%. 7. Kebutuhan Air Di Sawah (NFR) Perkiraan banyaknya air untuk irigasi didasarkan pada faktor-faktor jenis tanaman,jenis tanah,cara pemberianya,cara pengolahan tanah,banyak turun curah hujan,waktu penanaman,iklim,pemeliharaan saluran dan bangunan bendung dan sebaginya. NFR = Etc + Ir + WLR + P - Re... 2.9 NFR Etc P = kebutuhan air irigasi di sawah (it/dt/ha). = penggunaan konsumtif (mm/hari). = perkolasi (mm/hari). WLR = penggantian lapisan air (mm/hari). Re Ir = curah hujan efektif. = penyiapan lahan xxxiv
G. Pola Taman Untuk memenuhi kebutuhan air irigasi disuatu daerah guna menentukan pola tanam maka perlu dipertimbangkan. Tabel dibawah ini merupakan contoh Tabel2.1 : Pola tanam yang dapat dipakai: Ketersediaan air Pola tanam dalam satu untuk tahun jaringan irigasi 1. Tersedia air cukup banyak Padi Padi Palawija Padi Padi Palawija 2. Tersedia air dalam jumlah cukup 3. Daerah yang cenderung kekurangan air Padi Padi Bera Padi Palawija Palawija Padi Palawija Bera Palawija Padi Bera (Sumber : Sidharta, Irigasi dan Bangunan Air, 1997) xxxv