Rn = Rns - Rnl
= Radiasi netto Rumus Penmann didasarkan atas anggapan bahwa suhu udara dan
permukaan air rata-rata adalah sama.
2.3 Analisa Debit Andalan
Debit andalan dependable discharge adalah besarnya debit yang tersedia sepanjang tahun dengan resiko kegagalan yang telah diperhitungkan. Dalam studi
ini, penentuan debit andalan menggunakan metode tahun dasar perencanaan basic year dimana debit yang diandalkan adalah debit yang pernah terjadi pada
tahun yang lalu. Tahapan yang digunakan untuk menentukan besarnya debit andalan adalah
sebagai berikut: 1.
Data debit tahunan rata-rata diurutkan dari besar ke kecil 2.
Dari data debit tahunan yang telah diurutkan tersebut, dicari probabilitas untuk tiap-tiap debit
3. Dari hasil perhitungan no. 2, kemudian dicari besarnya debit andalan yang
dibutuhkan. Debit andalan dihitung berdasarkan data debit yang telah tercatat dengan periode yang memadai.
2.3.1 Debit Andalan Metode DR. F.J. Mock
Dengan metode Water Balance dari DR.F.J Mock dapat diperoleh suatu estimasi empiris untuk mendapatkan debit andalan. Metode ini didasarkan pada
parameter data hujan, evapotranspirasi dan karakteristik DAS setempat. Untuk
Universitas Sumatera Utara
mendapatkan debit bulanan, pada pertimbangan hidrologi daerah irigasi digunakan metode Dr. F.J. Mock dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Hitung Evapotranspirasi Potensial
2. Hitung Limitted Evapotranspirasi
3. Hitung Water Balance
4. Hitung Aliran Dasar dan Limpasan Langsung
Berikut adalah data-data yang digunakan dalam perhitungan debit andalan metode F.J.Mock :
a. Data Curah Hujan
Data curah hujan digunakan adalah curah hujan efektif bulanan yang berada dalam DPS. Stasiun curah hujan yang dipakai adalah stasiun
yang dianggap mewakili kondisi hujan di daerah tersebut. b.
Evapotranspirasi Terbatas Et Evapotranspirasi terbatas adalah evapotranspirasi aktual dengan
mempertimbangkan kondisi vegetasi dan permukaan tanah serta frekwensi curah hujan. Untuk menghitung evapotranspirasi terbatas diperlukan data :
1. Curah hujan tengah bulanan P
2. Jumlah hari hujan tengah bulanan n
3. Jumlah permukaan kering setengah bulanan d, dihitung dengan
asumsi bahwa tanah dalam suatu hari hanya mampu menahan air 12 mm dan selalu menguap sebesar 4 mm.
Exposed surface m, ditaksir berdasarkan peta tata guna lahan, atau dengan asumsi.
m = 0 untuk lahan dengan hutan lebat
Universitas Sumatera Utara
m = 0 pada akhir musim hujan dan bertambah 10 setiap
bulan kering untuk lahan sekunder. m =
10 - 40 untuk lahan yang tererosi m =
20 - 50 untuk lahan pertanian yang diolah Secara matematis evapotranspirasi terbatas dirumuskan sebagai berikut :
ET = Ep - E E
= Epm2018-n...............................................2.6 dimana :
E = Beda antara evapotranspirasi potensial dengan
evapotranspirasi terbatas mm ET
= evapotranspirasi terbatas mm Ep
= evapotranspirasi potensial mm m
= singkapan lahan Exposed surface n
= jumlah hari hujan dalam sebulan c.
Faktor Karakteristik Hidrologi
Faktor bukaan lahan m = 0 untuk lahan dengan hutan lebat
m = 10 – 40 untuk lahan tererosi m = 30 – 50 untuk lahan pertanian yang diolah
Berdasarkan hasil pengamatan di lapangan untuk seluruh daerah studi yang merupakan daerah terbuka berbatu dapat diasumsikan
untuk faktor m diambil 20 - 40 .
Luas Daerah Pengaliran
Universitas Sumatera Utara
Semakin besar daerah pengaliran dari suatu aliran kemungkinan akan semakin besar pula ketersediaan debitnya.
Kapasitas Kelembaban Tanah SMC
Soil moisture capacity adalah kapasitas kandungan air pada lapisan tanah permukaan surface soil per m
2
. Besarnya Soil Moisture Capacity untuk perhitungan ketersediaan air ini
diperkirakan berdasarkan kondisi posositas lapisan tanah permukaan dari DPS. Semakin besar porositas tanah, akan
semakin besar pula Soil Moisture Capacity yang ada. Dalam perhitungan ini nilai SMC diambil antara 50 mm sampai dengan
250 mm. Persamaan yang digunakan untuk besarnya kapasitas kelembaban
tanah adalah : SMC
n
= SMC
n-1
+ IS
n
Ws =
As – IS…………………………2.7 dimana:
SMC = Kelembaban tanah diambil 50mm205mm
SMC
n
= Kelembaban tanah bulan ke n SMC
n-1
= Kelembaban tanah bulan ke n - 1 IS
= Tampungan awal initial storage ….. mm As
= Air hujan yang mencapai permukaan tanah d.
Keseimbangan air di permukaan tanah Keseimbangan air permukaan tanah di permukaan tanah
dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Air Hujan As
Air hujan yang mencapai permukaan tanah dapat dirumuskan sebagai berikut:
As = P – Et…………………………………………………2.8 di mana :
As = air hujan mencpai permukaan tanah P
= Curah hujan bulanan Et = Evapotranspirasi
Kandungan air tanah
Besar kandungan tanah tergantung dari harga As, bila harga As negatif, maka kepasitas kelembaban tanah akan berkurang dan bila
As positif maka kelembaban tanah akan bertambah. e.
Aliran dan Penyimpangan Air Tanah run off ground water storage Nilai run off dan ground water tergantung dari kesimbangan air
dan kondisi tanahnya. Data-data yang diperlukan untuk menentukan besarnya aliran air tanah adalah sebagai berikut :
Koefisien Infiltrasi
Koefisien nilai infiltrasi diperkirakan berdasarkan kondisi porositas tanah dan kemiringan DPS. Lahan DPS yang porous memiliki
koefisien infiltrasi yang besar. Sedangkan lahan yang terjal memiliki koefisien infiltrasi yang kecil, karena air akan sulit
terinfiltrasi ke dalam tanah. Batasan koefisien infiltrasi adalah 0-1.
Faktor Reresi Aliran Tanah k
Universitas Sumatera Utara
Faktor resesi adalah perbandingan antara aliran air tanah pada bulan ke-n dengan aliran air tanah pada awal bulan tersebut. Faktor
resesi aliran tanah dipengaruhi oleh sifat geologi DPS. Dalam perhitungan ketersediaan air dengan metode MOCK, besarnya nilai
k didapat dengan cara coba-coba trial, sehingga dapat dihasilkan aliran seperti yang diharapkan.
Initial Storage IS
Initial Storage atau tampungan awal adalah perkiraan besarnya volume air pada awal perhitungan.
Penyimpangan Air Tanah Ground Water Storage
Penyimpangan air tanah besarnya tergantung dari kondisi geologi setempat dan waktu. Sebagai permulaan dari simulasi harus
ditentukan penyimpangan awal initial storage terlebih dahulu. Persamaan yang dipergunakan dalam perhitungan penyimpanan air
tanah adalah sebagai berikut : Vn =
k V
n-1
+ 0.5 1 + k ln Vn =
Vn - V
n-1
....................................................2.9 dimana :
Vn = Volume air tanah bulan ke n
K = qtqo = faktor resesi aliran tanah
qt = aliran air tanah pada waktu bulan ke t
qo = aliran air tanah pada awal bulan bulan ke 0
v
n-1
= volume air tanah bulan ke n-1 vn
= Perubahan volume aliran air tanah
Universitas Sumatera Utara
f. Aliran Sungai
Aliran Dasar = infiltrasi - Perubahan aliran air dalam tanah
Aliran permukaan = volume air lebih - infiltrasi
Aliran sungai = aliran permukaan + aliran dasar
Debit andalan = Aliran sungai Luas DAS
1 bulan dalam detik …...…………………2.10
Air yang mengalir di sungai merupakan jumlah dari aliran lansung direct run off, aliran dalam tanah interflow, dan aliran tanah base flow.
Besarnya masing-masing aliran tersebut adalah : Interflow
= infiltrasi - volume air tanah Direct run off
= water surflus - infiltrasi Base flow
= aliran yang selalu ada sepanjang tahun Run off
= interflow + direct run off + base flow Dalam perhitungan debit andalan Sungai Percut, digunakan data curah
hujan wilayah metode Thiessen tengah bulanan dari stasiun Aek Pancur, Patumbak dan Tanjung Morawa.
Perhitungan debit andalan sei Percut dapat dilihat pada tabel 4.18
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Radiasi Ekstra Terretrial Ra, mmhari
Lintang Utara Posisi
Lintang Selatan Jan
Feb Mar
Apr Mei
Jun Jul
Ags Sep
Okt Nop
Des Lintang
Jan Feb
Mar Apr
Mei Jun
Jul Ags
Sep Okt
Nop Des
15,0 15,5
15,7 15,3
14,4 13,9
14,1 14,8
15,3 15,4
15,1 14,8
15,0 15,5
15,7 15,3
14,4 13,9
14,1 14,8
15,3 15,4
15,1 14,8
14,7 15,3
15,6 15,3
14,6 14,2
14,3 14,9
15,3 15,3
14,8 14,4
2 15,3
15,7 15,7
15,1 14,1
13,5 13,7
14,5 15,2
15,5 15,3
15,1 14,3
15,0 15,5
15,4 14,9
14,4 14,6
15,1 15,3
15,1 14,5
14,1 4
15,5 15,8
15,6 14,9
13,8 13,2
13,4 14,3
15,1 15,6
15,5 15,4
13,9 14,8
15,4 15,4
15,1 14,7
14,9 15,2
15,3 15,0
14,2 13,7
6 15,8
16,0 15,6
14,7 13,4
12,8 13,1
14,0 15,0
15,7 15,8
15,7 13,6
14,5 15,3
15,6 15,3
15,0 15,1
15,4 15,3
14,8 13,9
13,3 8
16,1 16,1
15,5 14,4
13,1 12,4
12,7 13,7
14,9 15,8
16,0 16,0
13,2 14,2
15,3 15,7
15,5 15,3
15,3 15,5
15,3 14,7
13,6 12,9
10 16,4
16,3 15,5
14,2 12,8
12,0 12,4
13,5 14,8
15,9 16,2
16,2 12,8
13,9 15,1
15,7 15,7
15,5 15,5
15,6 15,2
14,4 13,3
12,5 12
16,6 16,3
15,4 14,0
12,5 11,6
12,0 13,2
14,7 15,8
16,4 16,5
12,4 13,6
14,9 15,7
15,8 15,7
15,7 15,7
15,1 14,1
12,8 12,0
14 16,7
16,4 15,3
13,7 12,1
11,2 11,6
12,9 14,5
15,8 16,5
16,6 12,0
13,3 14,7
15,6 16,0
15,9 15,9
15,7 15,0
13,9 12,4
11,6 16
16,9 16,4
15,2 13,5
11,7 10,8
11,2 12,6
14,3 15,8
16,7 16,8
11,8 13,2
14,7 15,6
16,1 16,0
16,0 15,8
15,0 13,8
12,2 11,4
17 17,0
16,5 15,2
13,4 11,6
10,6 11,0
12,5 14,2
15,8 16,8
17,0 11,6
13,0 14,6
15,6 16,1
16,1 16,1
15,8 14,9
13,6 12,0
11,1 18
17,1 16,5
15,1 13,2
11,4 10,4
10,8 12,3
14,1 15,8
16,8 17,1
11,4 12,9
14,5 15,6
16,2 16,3
16,2 15,9
14,9 13,5
11,8 10,9
19 17,2
16,5 15,1
13,1 11,2
10,2 10,6
12,2 14,0
15,8 16,9
17,3 11,2
12,7 14,4
15,6 16,3
16,4 16,3
15,9 14,8
13,3 11,6
10,7 20
17,3 16,5
15,0 13,0
11,0 10,0
10,4 12,0
13,9 15,8
17,0 17,4
10,7 12,3
14,2 15,5
16,3 16,4
16,4 15,8
14,6 13,0
11,1 10,2
22 17,4
16,5 14,8
12,6 10,6
9,6 10,0
11,6 13,7
15,7 17,0
17,5 10,2
11,9 13,9
15,4 16,4
16,6 16,5
15,8 14,5
12,6 10,7
9,7 24
17,5 16,5
14,6 12,3
10,2 9,1
9,5 11,2
13,4 15,6
17,1 17,7
9,8 11,5
13,7 15,3
16,4 16,7
16,6 15,7
14,3 12,3
10,3 9,3
26 17,6
16,4 14,4
12,0 9,7
8,7 9,1
10,9 13,2
15,5 17,2
17,8 9,3
11,1 13,4
15,3 16,5
16,8 16,7
15,7 14,1
12,0 9,9
8,8 28
17,7 16,4
14,3 11,6
9,3 8,2
8,6 10,4
13,0 15,4
17,2 17,9
8,8 10,7
13,1 15,2
16,5 17,0
16,8 15,7
13,9 11,6
9,5 8,3
30 17,8
16,4 14,0
11,3 8,9
7,8 8,1
10,1 12,7
15,3 17,3
18,1 8,3
10,2 12,8
15,0 16,5
17,0 16,8
15,6 13,6
11,2 9,0
7,8 32
17,8 16,2
13,8 10,9
8,5 7,3
7,7 9,6
12,4 15,1
17,2 18,1
7,9 9,8
12,4 14,8
16,5 17,1
16,8 15,5
13,4 10,8
8,5 7,2
34 17,8
16,1 13,5
10,5 8,0
6,8 7,2
9,2 12,0
14,9 17,1
18,2 7,4
9,4 12,1
14,7 16,4
17,2 16,7
15,4 13,1
10,6 8,0
6,6 36
17,9 16,0
13,2 10,1
7,5 6,3
6,8 8,8
11,7 14,6
17,0 18,2
6,9 9,0
11,8 14,5
16,4 17,2
16,7 15,3
12,8 10,0
7,5 6,1
38 17,9
15,8 12,8
9,6 7,1
5,8 6,3
8,3 11,4
14,4 17,0
18,3 6,4
8,6 11,4
14,3 16,4
17,3 16,7
15,2 12,5
9,6 7,0
5,7 40
17,9 15,7
12,5 9,2
6,6 5,3
5,9 7,9
11,0 14,2
16,9 18,3
5,9 8,1
11,0 14,0
16,2 17,3
16,7 15,0
12,2 9,1
6,5 5,2
42 17,8
15,5 12,2
8,8 6,1
4,9 5,4
7,4 10,6
14,0 16,8
18,3 5,3
7,6 10,6
13,7 16,1
17,2 16,6
14,7 11,9
8,7 6,0
4,7 44
17,8 15,3
11,9 8,4
5,7 4,4
4,9 6,9
10,2 13,7
16,7 18,3
4,9 7,1
10,2 13,3
16,0 17,2
16,6 14,5
11,5 8,3
5,5 4,3
46 17,7
15,1 11,5
7,9 5,2
4,0 4,4
6,5 9,7
13,4 16,7
18,3 4,3
6,6 9,8
13,0 ,15,9
17,2 16,5
14,3 11,2
7,8 5,0
3,7 48
17,6 14,9
11,2 7,5
4,7 3,5
4,0 6,0
9,3 13,2
16,6 18,2
3,8 6,1
9,4 12,7
15,8 17,1
16,4 14,1
10,9 7,4
4,5 3,2
50 17,5
14,7 10,9
7,0 4,2
3,1 3,5
5,5 8,9
12,9 16,5
18,2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Pengaruh Suhu Udara pada Panjang Gelombang Radiasi fT
Suhu udara ◦C
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
21 22
24 26
28 30
32 34
36
fT = c Ta 4
11,0 11,4
11,7 12,0 12,4 12,7 13,1 13,5 13,8 14,2 14,6 14,8 15,0 15,4 15,9 16,3 16,7 17,2 17,7 18,1
Sumber : Laporan Nota Perencanaan Jaringan Utama dan Tertier CV. Biro Permcanaan Sketsa 1995
Tabel 2.3 Tekanan Uap Jenuh ea, mbar
Suhu udara ◦C
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19
fT = c Ta 4 6,1
6,6 7,1
7,6 8,1
8,7 9,3
10,0 10,7 11,5 12,3 13,1 14,0 15,0 16,1 17,0 18,2 19,4 20,6 22,0
Suhu udara ◦C
20 21
22 23
24 25
26 27
28 29
30 31
32 33
34 35
36 37
38 39
fT = c Ta 4 23,4
24,9 26,4 28,1 29,8 31,7 33,6 35,7 37,8 40,1 42,4 44,9 47,6 50,3 53,2 56,2 59,4 62,8 66,3 69,9
Sumber : Laporan Nota Perencanaan Jaringan Utama dan Tertier CV. Biro Permcanaan Sketsa 1995
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4 Sudut Tekanan Uap Jenuh D, mbar
Ta 0,0
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7 0,8
0,9 13
0,973 0,979
0,985 0,992
0,998 1,004
1,010 1,017
1,023 1,029
14 1,035
1,042 1,048
1,054 1,060
1,067 1,073
1,079 2,085
1,092 15
1,098 1,104
1,110 1,117
1,124 1,130
1,136 1,143
1,149 1,156
16 1,162
1,169 1,175
1,182 1,188
1,195 1,202
1,028 1,215
1,221 17
1,228 1,235
1,242 1,249
1,256 1,236
1,270 1,277
1,284 1,291
18 1,298
1,305 1,313
1,320 1,327
1,335 1,342
1,349 1,356
1,364 19
1,371 1,379
1,386 1,394
1,402 1,410
1,417 1,425
1,433 1,440
20 1,448
1,456 1,464
1,472 1,480
1,488 1,496
1,504 1,512
1,520 21
1,528 1,536
1,545 1,553
1,562 1,570
1,578 1,587
1,595 1,604
22 1,612
1,621 1,629
1,638 1,647
1,656 1,664
1,673 1,682
1,690 23
1,699 1,708
1,717 1,726
1,735 1,745
1,754 1,769
1,772 1,781
24 1,790
1,800 1,809
1,819 1,828
1,838 1,848
1,857 1,867
1,876 25
1,886 1,896
1,906 1,916
1,926 1,936
1,946 1,956
1,966 1,976
26 1,986
1,997 2,007
2,018 2,028
2,039 2,049
2,060 2,070
2,081 27
2,092 2,102
2,113 2,123
2,134 2,144
2,155 2,165
2,176 2,186
28 2,197
2,207 2,218
2,228 2,239
2,249 2,260
2,270 2,281
2,291 29
2,302 2,312
2,323 2,333
2,344 2,354
2,365 2,375
2,386 2,396
30 2,397
2,417 2,428
2,438 2,449
2,495 2,470
2,480 2,491
2,501
Sumber : Direktorat Irigasi, Pedoman dan Kriteria Perencanaan Teknik Irigasi, Volume IV, 1980, Jakarta
Universitas Sumatera Utara
2.4 KEBUTUHAN AIR UNTUK TANAMAN