EVALUASI KINERJA JARINGAN IRIGASI UJUNG GURAP UNTUK MENINGKATKAN EFEKTIFITAS DAN EFISIENSI PENGOLAHAN AIR IRIGASI TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh: MUSTAPA ALIHASMI SIREGAR 08 0404 033 B I D A N G S T U D I T E K N I K S U M B E R D A Y A A I R D E P A R T E M E N T E K N I K S I P I L F A K U L T A S T E K N I K UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2013
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Penulisan Tugas Akhir ini tidak akan dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, untuk itu penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada : 1. Bapak Ivan Indrawan, ST, selaku Dosen Pembimbing yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Syahrizal ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia Tarigan, M.Sc, Ibu Emma Patricia, ST. M.Eng, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku koordinator tugas akhir sub jurusan sumber daya air, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan izin dalam mewujudkan skripsi ini. 6. Kedua orang tua saya Rahmadi Siregar dan Weldiana Batubara yang telah memberikan bimbingan, dukungan, perhatian dan doanya selama ini serta adik-adikku Elvi Yunitas Sari Siregar, Hendriani Novita Sari Siregar, Musno Saidi Siregar, Muhammad Nispu Siregar, dan Zaskia Suci Nalurita Siregar yang selalu memberikan semangat. 7. Adinda Ayu Karmila yang telah memberikan motifasi, Do a dan membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Bapak/Ibu staf pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik.
9. Teman-teman seperjuangan stambuk 2008, rivay, saur, ican, johan, coy, rahmad, sutan, putra, andri, ivan, lindung, arta, rico, eric, nofandi, hafiz, dani, deni, panji, dewi, sandro, boy, agi, frengki, moy, abang dan kakak stambuk 05, 06, 07, adik-adik stambuk 09, 10, 11, adik-adik kos dian yulis wulandari, ayu pratiwi, citra gustianda, widia gustiasari dan semuanya yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu terima kasih atas bantuannya selama ini. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-nya atas bantuan dan dukungan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa di dalam penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini terdapat banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik sehingga dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi para pembaca. Medan, Juni 2013 Hormat Saya Mustapa Alihasmi Siregar
ABSTRAK Irigasi mempunyai peranan untuk meningkatkan produksi tanaman, dengan cara mengatur, menyediakan kebutuhan air bagi tanaman. Kebutuhan air bagi tanaman dipengaruhi oleh kehilangan air yang diakibatkan penurunan kinerja jaringan irigasi. Untuk itu diperlukan sistem irigasi yang baik agar kebutuhan air bagi tanaman dapat terpenuhi. Kehilangan air yang terjadi pada saluran irigasi dapat mempengaruhi efisiensi kebutuhan air yang diperlukan oleh tanaman. Untuk meningkatkan produksi tanaman dapat juga dilakukan dengan cara mengoptimalkan lahan yang tersedia sehingga penggunaan lahan menjadi lebih efektif. Lokasi studi penelitian berada di daerah irigasi Ujung Gurap Kecamatan Batu Nadua, Kabupaten Tapanuli Selatan Padang Sidempuan. Menghitung besarnya kebutuhan air irigasi dilakukan dengan menggunakan metode F.J.Mock, dari analisis kebutuhan air irigasi didapat besarnya debit andalan DAS Batang Angkola sehingga diperoleh pola dan masa tanam yang baik. Dari pengukuran debit tersebut diketahui efisiensi pada saluran irigasi. Sedangkan untuk menghitung efektifitas lahan dilakukan dengan cara membagi luas areal yang terairi dengan luas rancangan. Berdasarkan penelitian ini debit andalan adalah sebesar 19,39 m 3 /det dan kebutuhan air adalah sebesar 0,93 lt/dt/ha. Pola tanam yang harus digunakan adalah padi-padi-palawija dengan masa tanam awal November. Efisiensi pada jaringan sekunder sebesar 89,86 %, efisiensi ini perlu ditingkatkan agar mencapai efisiensi yang ditetapkan dalam Kriteria perencanaan Irigasi yaitu untuk saluran sekunder Efisiensinya 90 %. Dari hasil penelitian di dapat bahwa Irigasi Ujung Gurap saat ini kurang efektif. Ini terlihat dari awal rencana luas irigasi yang sebesar 1.396 ha dan yang dapat terairi hanya 890 ha, sehingga efektifitas pada irigasi Ujung Gurap hanya sebesar 63,75 %. Kata kunci: Analisis Kebutuhan Air, debit andalan, Efisiensi, Efektifitas.
DAFTAR ISI Daftar Halaman KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vii DAFTAR NOTASI... viii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian... 3 1.3. Metode dan Tahapan Penelitian... 4 1.4. Pembatasan Masalah... 6 1.5. Sistematika Penulisan... 8 BAB II TIJAUAN PUSTAKA... 9 2.1. Siklus Hidrologi... 9 2.2. Daerah Aliran Sungai... 11 2.3. Jaringan Irigasi... 13 2.3.1. Klasifikasi Jaringan Irigasi... 14 2.3.1.1. Jaringan Sederhana... 14 2.3.1.2. Jaringan Irigasi Semi Teknis... 16 2.3.1.3. Jaringan Irigasi Teknis... 17 2.3.2. Petak Tersier... 18 2.3.3. Petak Sekunder... 18 2.3.4. Petak Primer... 19 2.4. Bangunan Irigasi... 19 2.4.1. Bangunan Utama... 20 2.4.1.1. Bendung... 20 2.4.1.2. Pengambilan Bebas... 21
2.4.1.3. Pengambilan dari Waduk... 21 2.4.1.4. Stasiun Pompa... 21 2.4.2. Bangunan Pembawa... 22 2.4.3. Bangunan Bagi dan Sadap... 23 2.4.4. Bangunan Pengatur dan Pengukur... 23 2.4.5. Bangunan Drainase... 24 2.4.6. Bangunan Pelengkap... 25 2.5. Analisa Hidrologi... 25 2.5.1. Curah Hujan Regional... 25 2.5.2. Kesetimbangan Air... 29 2.5.2.1. Metode Dr. F. J. Mock... 29 2.5.3. Debit... 34 2.5.3.1. Debit Air... 34 2.5.3.2. Pengukuran Debit... 35 2.5.3.3. Debit Andalan... 41 2.6. Analisa Kebutuhan Air untuk Irigasi... 41 2.7. Kebutuhan Air Padi di Sawah... 43 2.7.1. Kebutuhan Air Untuk Pengolahan Lahan Padi... 43 2.7.2. Penggunaan Konsumtif... 44 2.7.3. Perlokasi... 47 2.7.4. Penggantian Lapisan Air... 47 2.7.5. Curah Hujan Efektif... 47 2.7.6. Efisiensi Irigasi... 48 2.7.7. Efektifitas Irigasi... 49 2.7.8. Kebutuhan Air Sawah... 49 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 51 3.1. Deskripsi Daerah Studi... 51 3.1.1. Kondisi Umum... 51 3.1.2. Lokasi Studi... 51 3.1.3. Kondisi Klimatologi... 53 3.2. Data Teknis Lapangan... 53
3.2.1. Jaringan Irigasi Ujung Gurap... 53 3.3. Metode Pengumpulan Data... 54 3.4. Metode Analisis dan Pengolahan Data... 55 3.4.1. Analisis Hidrologi... 55 3.4.2. Mengukur Debit Aliran... 55 3.4.3. Analisis Tingkat Efisiensi... 55 3.4.4. Analisis Tingkat Efektifitas... 56 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN... 58 4.1. Analisa Hidrologi... 58 4.1.1. Perhitungan Curah Hujan Regional... 58 4.1.2. Curah Hujan Efektif... 60 4.1.3. Daerah Aliran Sungai Batang Angkola... 63 4.1.4. Evapotranspirasi... 64 4.1.5. Debit Andalan Batang Angkola dengan F.J.Mock... 65 4.2. Analisa Kebutuhan Air... 69 4.2.1. Pola Tanam... 69 4.2.2. Penyiapan Lahan dan Koefisien Tanaman... 70 4.2.3. Pergantian Lapisan Air... 71 4.2.4. Curah Hujan Efektif Bulanan Tanaman Palawija... 72 4.3. Kebutuhan Air di Ujung Gurap... 72 4.4. Analisis Tingkat Efisiensi dan Efektifitas... 78 4.5. Perhitungan Efektifitas Saluran... 90 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 91 5.1. Kesimpulan... 91 5.2. Saran... 92 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 1.1. Diagram Alir Metode Penelitian... 5 Gambar 1.2. Peta Lokasi Pekerjaan D.I. Ujung Gurap... 7 Gambar 2.1. Siklus Pendek... 10 Gambar 2.2. Siklus Sedang... 10 Gambar 2.3. Siklus Panjang... 11 Gambar 2.4. Siklus Hidrologi Secara Lengkap... 11 Gambar 2.5. Skematis Contoh Jaringan Irigasi Sederhana... 15 Gambar 2.6. Skematis Contoh Jaringan Irigasi Semi Teknis... 16 Gambar 2.7. Skematis Contoh Jaringan Irigasi Teknis... 17 Gambar 3.1.Peta Lokasi Irigasi Ujung Gurap... 51 Gambar 3.2. Alur Pengerjaan dan Pengolahan Data... 58 Gambar 4.1. Daerah Aliran Sungai Batang Angkola... 64 Gambar 4.2. Debit Andalan Metode F.J. Mock... 69 Gambar 4.3. Skema Jaringan Irigasi Ujung Gurap... 78 Gambar 4.3. Saluran BB1-BUG1 Inflow (Skala 1:50)... 79 Gambar 4.4. Saluran BB1-BUG1 Outflow (Skala 1:50)... 81 Gambar 4.5. Saluran BUG2-BUG3 Inflow (Skala 1:50)...82 Gambar 4.6. Saluran BUG2-BUG3 Outflow (Skala 1:50)... 84 Gambar 4.7. Saluran BUG4-BUG5 Inflow (Skala 1:50)... 85 Gambar 4.8. Saluran BUG4-BUG5 Outflow (Skala 1:50)... 87
DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 2.1. Klasifikasi Jaringan Irigasi... 14 Tabel 2.2. Contoh Bangunan Pengukuran Debit... 24 Tabel 2.3. Jenis-Jenis Alat Pengukuran Debit... 36 Tabel 2.4. Harga Koefisien Keseragaman Manning... 41 Tabel 2.5. Harga Koefisiensi Tanaman... 47 Tabel 4.1. Curah Hujan Regional DAS Batang Angkola... 61 Tabel 4.2. Rangking Curah Hujan Regional... 63 Tabel 4.3. Curah Hujan Efektif untuk Tanaman Padi... 64 Tabel 4.4. Rekapitulasi Perhitungan Evaporation Potensial (mm/hari)... 67 Tabel 4.5. Perhitungan Debit Andalan Metode F. J. Mock... 70 Tabel 4.6. Pola Tanaman Untuk Masa Tanam Awal November... 71 Tabel 4.7. Penyiapan Lahan dan Koefisiensi Tanaman Awal November... 72 Tabel 4.8. Pergantian Lapisan Air Masa Tanam Awal November... 73 Tabel 4.9. Curah Hujan Efektif Bulanan Tanaman Palawija... 73 Tabel 4.10. Analisa Kebutuhan Air Irigasi Untuk Masa Tanam Awal November... 77 Tabel 4.11. Tingkat Efisiensi pada Setiap Saluran Jaringan Irigasi... 79 Tabel 4.12. Efisiensi Saluran Sekunder Irigasi Ujung Gurap... 88
DAFTAR NOTASI Notasi Halaman A = Luas Daerah yang Dibatasi oleh Garis Isohyet... 28 An = luas basah eksploitasi normal (m 2 )... 30 BF = Aliran Dasar (m 3 /dtk/km)... 33 d = 27 (3/2) x n... 30 Dro = Limpasan Langsung... 32 Ea = evapotranspirasi aktual (mm)... 30 Ee = Evapotranspirasi terbatas(mm)... 32 Etc = penggunaan konsumtif (mm/hari)... 32 Eto = evapotranspirasi potensial (mm)... 30 ET = Evapotranspirasi... 43 Fr = bilangan Froude... 70 G = Volume air tanah (mm)... 70 g = percepatan gravitasi (m/s 2 )... 70 HE = Hujan Efektif... 43 I = Garis Isohyet... 28 i = Faktor infiltrasi... 70 I = Infiltrasi (mm)... 70 in = Inflasi Bulan ke n (mm)... 32 k = Faktor resesi air tanah... 34 ks = koefisien kekasaran (m 1/3 /det)... 71 KAI = Kebutuhan Air Irigasi... 43
KA = Kehilangan Air... 43 KK = Kebutuhan Khusus... 43 KAT = Kontribusi Air Tanah... 43 L = Penyimpanan volume air tanah awal terkoreksi... 70 m = Permukaan lahan terbuka (%)... 32 n = Jumlah Stasiun Pengamat... 26 NFR = kebutuhan air irigasi di sawah (lt/det/ha)... 50 PAI = Pemberian Air Irigasi... 43 P = Curah Hujan Wilayah... 27 Qn = Banyaknya Air yang Tersedia... 33 qt = Aliran Tanah... 32 qo = Aliran Tanah pada Awal Bulan... 32 Ron = Limpasan Priode n (m 3 /dtk/km 2 )... 33 R = Area Rainfall (mm)... 26 R1, R2,... = Poin Raun Fall Stasiun Ke-i... 26 R = Hujan Bulnan... 30 ΔS = Keseimbangan Air di Permukaan Tanah... 30 Vn = Volume Simpanan... 32 Vn-1 = volume simpanan air tanah periode n 1 (m 3 )... 32 WS = Water Surplus... 31