Dimana: A
= Luas daerah aliran km
2
An = Luas daerah pengaruh stasiun n km
2
Wn = Faktor pembobot daerah pengaruh stasiun n Rn
= Tinggi hujan pada stasiun n mm Metode Thiessen sesuai untuk daerah dengan jarak penakar hujan yang
tidak merata. 3. Isohyet Method
Isohyet adalah garis yang menunjukkan tempat-tempat yang mempunyai tinggi hujan yang sama.
Cara ini adalah cara yang paling teliti, tetapi cukup sulit pembuatannya. Pada umumnya digunakan untuk hujan tahunan, karena terlalu banyak
variasinya, sehingga isohyet akan berubah-ubah. Hujan rata-rata di daerah aliran dirumuskan sebagai berikut :
R = A
1,2
. R
1,2
+ A
2,3
. R
2,3
+ ... + A
n,n+1
. R
n,n+1
...................…………………2.3 A
A A
Dimana : A
n,n+1
= Luas antara isohyet I
n
, dan isohyct I
n+1
, R
n,n+1
= Tinggi hujan rata-rata antara isohyet I
n
, dan Isohyet I
n+1
2.1.3 Perhitungan Curah Hujan Effektif Reff
Besarnya curah hujan yang terjadi dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan air, sehingga dapat memperkecil debit yang diperlukan dari pintu
pengambilan. Mengingat bahwa jumlah curah hujan yang turun tersebut tidak semuanya dapat dipergunakan untuk tanarnan dalam melangsungkan
Universitas Sumatera Utara
kehidupannya, maka disini perlu diperhitungkan dan dicari curah hujan effektif yang merupakan besarnya angka kebutuhan air yang dapat dimanfaatkan oleh
tanaman.
Curah hujan effektif Reff ditentukan berdasarkan besarnya R-80 yang merupakan curah hujan yang besarnya dapat dilampaui sebanyak 80 atau
dengan kata lain dilampauinya 8 kali kejadian dari 10 kali kejadian. Dengan kata lain bahwa besarnya curah hujan yang terjadi lebih kecil dari R80 mempunyai
kemungkinan hanya 20.
Ada berbagai cara untuk mencari curah hujan effektif ini yang telah dikembangkan oleh berbagai ahli, diantaranya ialah:
1. Cara Empiris
Harza Engineering Comp. Int. menghitung besarnya curah hujan effektif berdasarkan R80 = Rainfall equal or exceeding in 8 years out
of 10 years. Bila dinyatakan dengan rumus adalah sebagai berikut : R80=n5+ 1……………………………………………………..2.4
Dimana : Reff
= R80 = Curah hujan efektif 80 mmhari n5 + I
= Rangking curah hujan effektif dihitung dan curah hujan terkecil
n = Jumlah data
2. Cara Statistik Dengan menghitung probabilitas curah hujan effektif yang 80
disamai atau dilampaui. Metode yang dapat dipakai antara lain adalah dengan metode Gumbel, Hazen, dan Log Pearson tipe III.
Universitas Sumatera Utara
Dalam tugas akhir ini perhitungan curah hujan effektif menggunakan cara empiris yang digunakan oleh Harza Engineering
Comp.Int. Pemilihan cara ini disebabkan data yang tersedia dapat dimasukkan ke dalam perhitungan rumus tersebut dan tidak ada
batasan-batasan khusus terhadap data yang ada.
Wiramihardja Sadeli, Hidrologi Pertanian, hal 51, Himpunan Mahasiswa ITB
2.2 PERHITUNGAN KLIMATOLOGI
2.2.1 Umum
Karakteristik hidrologi suatu daerah sebagian besar ditentukan oleh keadaan geologi dan geografinya, iklim mempunyai peranan penting dalam
penentuan karakteristik tersebut. Yang termasuk dalam data meteorologi antara lain : Temperatur udara, kelembaban udara, kecepatan angin dan lama penyinaran
matahari. 1. Temperatur
Suhu atau temperatur udara adalah salah satu variabel yang mempengaruhi besarnya hujan. evaporasi dan transpirasi. Yang biasa disebut
suhu udara atau temperatur adalah suhu yang diukur dengan termometer yang diletakkan pada sangkar meteorologi. Data temperatur udara dinyatakan
dalam derajat celsius °C’. derajat Fahrenheit °F atau derajat absolut yang merupakan data temperatur rata-rata harian.
2. Kelembaban, Humidity Udara sangat mudah menyerap air dalam bentuk uap air, hal ini
tergantung dari temperatur udara dan airnya. Temperatur udara makin besar maka makin banyak yang dapat mengisi udara dan hal ini akan berlangsung
Universitas Sumatera Utara
terus menerus sampai terjadi suatu keseimbangan dimana udara jenuh air, dan penyerapan air tidak banyak. Adanya air yang terkandung dalam udara inilah
yang disebut sebagai kelembaban udara. Alat yang digunakan untuk mengukur kelembaban udara dan hasil
pengukuran dinyatakan dalam persen . Kelembaban udara yang mutlak jarang dijumpai. yang ada adalah kelembaban udara nisbi atau relatif yang
merupakan perbandingan antara tekanan uap air dan tekanan uap jenuh. 3. Angin
Yang disebut arah angin adalah arah dari mana angin bertiup. Untuk penentuan arah angin ini digunakan lingkaran arah angin dan pencatat angin.
Angin sebagai udara yang bergerak merupakan faktor yang sangat berpengaruh dalam proses-proses hidrometeorologi. Angin cukup
berpengaruh dalam proses penguapan dan dalam memproduksi hujan. Kecepatan angin diukur dengan anemometer dimana kecepatan anginnya
dinyatakan dalam kmjam, miljam, mdt atau knots. 4. Penyinaran Matahari Suns Shine
Jumlah jam selama matahari bersinar disebut jam penyinaran matahari. Jumlah jam penyinaran yang terjadi dalam sehari adalah tetap yang
tergantung pada musim dan jarak lintang ke kutub. Lama penyinaran relatif suns shine adalah perbandingan antara jumlah
jam dengan jam penyinaran yang mungkin terjadi dalam satu hari. Makin besar harga perbandingan ini, makin baik keadaan cuaca. Lama penyinaran
matahari dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut scbagai Camphell Stokes Recorder atau Suns Shine Recorder.
Universitas Sumatera Utara
Dalam pengukuran data lama penyinaran matahari biasanya dinyatakan dalam persen .
2.2.2 Evapotranspirasi
Peristiwa berubahnya air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah dan permukaan air ke udara disebut evaporasi penguapan. Transpirasi adalah
proses dimana tanaman menghisap air dari dalam tanah dan menguapkannya ke udara sebagai uap. Peristiwa yang terjadi secara bersama-sama antara transpirasi
dan evaporasi disebut evapotranspirasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi adalah suhu air, suhu
udara, kelembaban, kecepatan angin, tekanan udara, sinar matahari dan lain-lain yang saling berhubungan satu sama lain.
Besamya evaporasi yang terjadi pada tanaman dihitung berdasarkan metode Penmann yang telah dimodifikasi. Dalam hal ini dipakai cara FAO yang
dalam perumusannya adalah sebagai berikut:
Eto = c. [W. Rn + 1-W. f u. ea-ed] .............................................................................2.5
dimana : Eto
= Evapotranspirasi acuan mmhari c
= Faktor koreksi terhadap perbedaan cuaca antara siang dan malam W
= Faktor koreksi temperatur terhadap radiasi fu
= Faktor pengaruh kecepatan angin kmhari Rn
= Radiasi netto mmhari ea
= Tekanan uap jenuh mbar ed
= Tekanan uap nyata mbar
Universitas Sumatera Utara
ea – ed = Perbedaan antara tekanan uap jenuh pada temperatur rata-rata udara
dengan tekanan rata-rata air di udara yang sebenarnya ed
= RH x ea = Tekanan uap nyata
mbar
, dimana RH = Kelembaban relatif fu
= 0,271 +u100 = Fungsi kecepatan angin, dimana u = Kecepatan angin kmjam
Nilai fungsi angin fu = 0,27 1+u100 untuk kecepatan angin pada tinggi 2m
1 -w = Faktor pembobot, dimana w Faktor pemberat
Rs = 0,25 + 0,5 . nN. Ra
= Radiasi gelombang pendek, dimana Ra = Radiasi Extra Teresterialmmhari
nN = Rasio Lama penyinaran
N = Lama penyinaran rnaksimum
Rns = Rs . 1-
α = Radiasi netto gelombang pendek, dim
ana α = 0,25 fT’
= σ . T
4
= Fungsi Temperatur fed
= 0,33- 0,044 . ed
0,5
= Fungsi tekanan uap nyata fnN
= 0,1 + 0,9 . nN = Fungsi rasio lama penyinaran
Rnl = fT’ . fed . fnN
= Radiasi netto gelombang panjang
Universitas Sumatera Utara
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
2.4.1 Kebutuhan Bersih Air di Sawah Net field Requirement = NFR
NFR adalah kebutuhan air untuk suatu areal sawah dengan memperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhinya, diantaranya adalah penyiapan lahan,
penggunaan konsumtif, perkolasi, pergantian lapisan air dan curah hujan efektif. Rumus yang dipakai adalah :
NFR = Etc + P + WLR Reff…………………………………………………….2.11
Dimana : NFR = Kebutuhan air bersih di sawah mmhari
Etc = Penggunaan konsumtif mmhari
P = Perkolasi mmhari
Reff = Curah hujan efektif mmhari
WLR = Penggantian lapisan air mm
2.4.2 Pengolahan Tanah
Pengolahan tanah merupakan langkah pertama dalam mempersiapkan tanah bagi penanaman. Besarnya kebutuhan air untuk pengolahan tanaman padi tergantung
dari : • Luas lahan yang harus dijenuhkan
• Lamanya pengolahan tanah • Besarnya evaporasi dan perkolasi yang terjadi
Rumus perhitungan pengolahan tanah menggunakan metode yang dikembangkan Vaan De Goor Zijistra 1968 yaitu :
Universitas Sumatera Utara
LP = .
–
k k
M e e
1
…………………………………………………………………………2.12
dimana :
LP = Kebutuhan air untuk pengolahan tanah mmhari
M = Kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan
perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan mmhan = Eo + P
c = Bilangan alam
Eo = Evaporasi air terbuka yang diambil 1,1 x Eto selama
penyiapan lahan mmhari P
= Perkolasi mmhari K
= S
M.T T
= Jangka waktu penyiapan lahan hari S
= Kebutuhan air untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air 50 mm, yakni 200 + 50 = 250 mm
Tabel 2.5 Kebutuhan air irigasi selama penyiapan lahan
M = Eo + P mmhari
T = 30 hari T = 45 hari
S = 250 mm S= 300 mm
S = 250 mm S= 300 mm
5,0 5.5
6.0 6,5
7.0 7,5
8.0 8,5
9,0 9,5
10,0 10,5
11,0 11.1
1 1.4 11.7
12,0 12.3
12,6 13.0
13,3 13.6
14.0 14,3
14.7 15,0
12,7 13,0
13,3 13.6
13.9 14,2
14.5 14.8
15,2 15,5
15.8 16.2
16.5 8.4
8.8 9.1
9,4 9.8
10,1 10.5
10.8 11.2
11.6 12,0
12.4 12.8
9,5 9,8
10.1 10.4
10.8 11,1
11.4 11,8
12.1 12.5
12,9 13.2
13,6
Sumber : Standart Perencanaan Irigasi KP-01
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Perkolasi
Perkolasi merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi perhitungan besarnya kebutuhan air di sawah. Perkolasi adalah proses mengalirnya air dibawah
permukaan tanah akibat adanya gaya gravitasi atau tekanan hidrostatik atau juga dari keduanya, dan suatu lapisan tanah ke lapisan tanah dibawahnya, hingga mencapai
permukaan air tanah pada lapisan jenuhnya. Jenis air ini tidak dapat dimanfaatkan untuk tanaman. Perkolasi atau peresapan air kedalam tanah dibedakan menjadi dua,
yaitu perkolasi vertikal dan perkolasi horizontal. Faktor-faktor yang mempengaruhi adalah :
• Sifat tanah • Air tanah
• Keadaan medan Jadi perkolasi disini adalah kehilangan air yang dipengaruhi oleh keadaan
fisik dilapangan. Besar angka perkolasi dapat dilihat pada Tabel 2.6 berikut ini
Tabel 2.6 Tingkat Perkolasi
Jenis Tanah Angka Perkolasi
Padi mmhari Palawija mmhari
Tekstur Berat Tekstur Sedang
Tekstur Ringan 1
2 5
2 4
10
Sumber : Standart Perencanaan Irigasi KP-01
2.4.4 Penggantian Lapisan Air Water Layer Requirement = WLR
Penggantian lapisan air mi dimaksudkan untuk mengisi kembali lapisan air setelah dilakukan pemupukan. Penggantian ini dilakukan sebanyak 2 kali, masing-
Universitas Sumatera Utara
masing 50 mm 3,3 mmhari selama setengah bulan selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi.
2.4.5 Koefisien Tanaman
Besarnya koefisien tanaman yang diperlukan untuk menghitung evapotranspirasi tergantung dari jenis dan umur tanaman tersebut. Koefisien tanaman
ini merupakan faktor yang mencari besarnya air yang habis terpakai oleh tanaman untuk pertumbuhannya. Dalam studi ini harga-harga koefisien tanaman padi dan
palawija yang akan dipakai berdasarkan data-data dan FAO yang telah dipakai secara umum di Indonesia. Harga koefisien tersebut dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 2.7 Harga Koefisien Tanaman
Bulan Padi
Palawija Varietas Biasa
Varietas Unggul Keledai
K. Tanah Jagung
0,5 1,0
1,5 2,0
2,5 3,0
3,5 4,0
4,5 1,10
1,10 1,10
1,10 1,10
1,05 0,95
0,00 1,10
1,10 1,05
1,05 0,95
0,00 0,50
0,75 1,00
1,00 0,82
0,45 0,50
0,51 0,66
0,85 0,95
0,95 0,95
0,55
0,55 0,50
0,95 0,96
1,05 1,02
0,95
Sumber : Standart Perencanaan Irigasi KP-01
Catatan
- = untuk sisanya kurang dan 12 bulan
- Umur kedelai = 85 hari - Umur kacang tanah = 130 hari
- Umur jagung = 80 hari
2.4.6 Penggunaan Konsumtif
Penggunaan air yang dikonsumsi tanarnan tergantung pada data iklim dan koefisien tanaman pada tahap pertumbuhannya. Rumus yang dipakai adalah :
Etc = Kc x Eto ………………………………………………………………….2.13
Universitas Sumatera Utara
Dimana :
Etc = Evapotranspirasi tanaman mmhari Kc = Koefisien tanaman
Eto = Evapotranspirasi Penman Modifikasi mmhari
2.4.7 Pola Tanam
Dengan keterbatasan persediaan air, maka pengaturan pola tanam dan jadwal tanam perlu dilaksanakan untuk mengurangi banyaknya air yang diperlukan.
Pola tanam adalah suatu sistem dalam menentukan jenis-jenis tanaman atau pergiliran tanaman pada suatu daerah tertentu yang disesuaikan dengan persediaan air
yang ada dan dilaksanakan sesuai jadwal penanarnan yang ditetapkan. Alternatif pola tanam disusun dengan rnemperhatikan hal-hal sebagai berikut:
1. Dengan membagi areal irigasi dalam beberapa golongan berdasarkan pertimbangan pemasokan air dan tenaga kerja yang tersedia
2. Jenis tanaman
Gambar 2.1 Pola Tanam
J F
M A
M J
J A
S O
N D
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
PALAWIJA PADI
PADI 85 hari
90 hari setelah 90 hari
transplantasi setelah
transplantasi
Sumber : Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi 1986
Universitas Sumatera Utara
Untuk mempermudah perhitungan, pola tanam pada gambar 2.8 dibuat dalam bentuk skema seperti terlihat pada tabel 2.9 Masa tanam tidak serentak berperiode
tengah bulanan dengan waktu bebas timelag satu setengah bulan, diandaikan mencakup 3 bulan yang disediakan untuk penyiapan lahan 45 hari.
Lapisan air setinggi 50 mm diberikan dengan jangka waktu satu setengah bulan, jadi kebutuhan air tambahan adalah 3,3 mmhari. Berdasarkan data-data yang
diketahui dan skema pola tanam dengan koefisien tanaman, kebutuhan air untuk pola tanam yang diterapkan dapat dihitung. Selama jangka waktu penyiapan lahan 45
hari, air irigasi diberikan secara terus menerus dan merata untuk seluruh areal. Tidak dibedakan antara areal yang sudah ditanami atau areal yang masih dalam tahap
penyiapan.
Tabel 2.8 Skema Pola Tanam Dengam Koefisien Tanaman
jan Feb
Mar Apr
Mei Juni
Juli Ags
Sep Okt
Nop Des
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
I I
C1 1.
05 0.
95 LP
1. 10
1. 10
1. 05
1. 05
0. 95
0. 50
0. 75
1. 00
1. 00
0. 82
0. 45
LP 1.
10 1.
10 1.
05 C2
1. 05
1. 05
0. 95
LP LP
1. 10
1. 10
1. 05
1. 05
0. 95
0. 50
0. 75
1. 00
1. 00
0. 82
0. 45
LP LP
1. 10
1. 10
C3 1.
10 1.
05 1.
05 0.
95 LP
LP LP
1. 10
1. 10
1. 05
1. 05
0. 95
0. 50
0. 75
1. 00
1. 00
0. 82
0. 45
LP LP
LP 1.
10 C
1. 07
1. 02
0. 67
0. 32
0. 00
LP LP
LP 1.
08 1.
07 1.
02 0.
67 0.
48 0.
42 0.
75 0.
92 0.
94 0.
76 0.
42 0.
15 LP
LP LP
1. 08
Sumber : Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi 1986
Tabel 2.9 Penggantian Lapisan Air
jan Feb
Mar Apr
Mei Juni
Juli Ags
Sep Okt
Nop Des
I II
I II
I II
I II
I II
I II
I II
I II
I II
I II
I II
I II
WL R1
3 ,3
3 ,3
3 ,3
3 ,3
WL R2
3 ,3
3 ,3
3 ,3
3 ,3
WL R3
3 ,3
3 ,3
3 ,3
3 ,3
WL R
1, 10
2, 20
1, 10
1, 10
1, 10
1, 10
2, 20
1, 10
1, 10
1, 10
Sumber : Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi 1986
Universitas Sumatera Utara
2.4.8 Efisiensi Irigasi
Efisiensi irigasi adalah perbandingan antara jumlah air yang digunakan dengan jumlah air yang digunakan untuk pertumbuhan tanaman dengan jumlah air
yang dikeluarkan dari pintu pengambilan yang dinyatakan dalam persen . Supaya air yang sampai pada tanaman tepat pada jumlahnya, maka air yang dikeluarkan dari
pintu pengambilan harus lebih besar dari kebutuhan, untuk itu diperlukan faktor efisiensi irigasi
Besarnya efisiensi irigasi dipengaruhi olch jumlah air yang hilang selama diperjalanan. Kehilangan air yang dimaksud adalah :
1. Kehilangan air di tingkat primer Meliputi kehilangan air di saluran primer dan bangunan-bangunannya.
2. Kehilangan air di tingkat sekunder Meliputi kehilangan air di saluran sekunder dan bangunan-bangunannya.
3. Kehilangan air di tingkat tersier Meliputi kehilangan air di sawah, di saluran kuarter dan saluran tersier serta di
bangunan- bangunannya. Pada dacrah irigasi Bandar Sidoras kehilangan air di tingkat saluran
diasumsikan sebagai berikut: 1. Kehilangan air di tingkat primer
: 10 2. Kehilangan air di tingkat sekunder
: 10 3. Kehilangan air di tingkat tersier
: 20 Berdasarkan besamya kehilangan air tersebut, maka besarnya efisiensi di
masing-masing tingkat saluran dapat ditentukan sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
1. Efisiensi ditingkat primer = 100 - 10 = 90
2. Efisiensi ditingkat sekunder = 100 - 10 = 90 3. Efisiensi ditingkat tersier
= 100 - 20 = 80 Sehingga besamya efisiensi irigasi totalE:
E= 90 x 90 x 80 = 65 ………………………………………………….2.14
2.4.9 Kebutuhan Air di Pintu Pengambilan
Besamya kebutuhan air di pintu pengambilan adalah banyaknya kebutuhan air bersih di sawah dibagi dengan efisiensi proyek. Rumus yang digunakan adalah:
DR = . ,
NFR E 8 64
…………………………………………………………………....2.15
Dimana : DR
= Kebutuhan air di pintu pengambilan ldtha NFR = Kebutuhan air di sawah mmhari
E = Efisiensi irigasi
18,64 = Angka konversi satuan dari mmhari ke ltdtha
2.5 Tata Letak Saluran
Saluran terdiri dari saluran primer, sekunder dan tersier. Saluran tersebut dapat menjadi sebagai saluran garis tinggi trances dan dapat juga sebagai saluran
punggung Standar Perencanaan Irigasi KP-01 Direktorat Irigasi 1986. Menurut Reksokusumo, 1977, saluran primer pada umumnya selalu mengikuti
titik yang tertinggi dari daerah yang akan diairi, sehingga seluruh daerah yang akan
Universitas Sumatera Utara
direncanakan dapat diairi, maka saluran induknya akan mengikuti garis yang menghubungkan titik-titik yang sama tinggi dari daerah yang bersangkutan,
sedangkan saluran sekunder akan mengikuti punggung medan. Apabila daerah yang akan diairi diapit oleh dua buah sungai atau parit, maka saluran induk akan mengikuti
garis pemisah air garis pembagi tangkapan air.
2.6 Penentuan Petak-Petak Persawahan
Dalam penentuan petak-petak persawahan topografi sangat diperlukan untuk membagi batas-batas daerah seperti : batas kampung, jalan raya, sungai, saluran
pembuang dan lain sebagainya untuk memudahkan penentuan ukuran-ukuran luas bagian petak persawahan yang diperlukan untuk pembagian daerah-daerah
persawahan kedalam kategori yang lebih kecil. Pembagian ini dilakukan dari pembagian yang lebih besar, petak primer atau sekunder ke pembagian yang lebih
kecil,petak tersier Reksokusumo,1977. Menurut Standar Perencanaan Irigasi KP-01 Dierektorat Irigasi 1986, beda
garis tinggi untuk daerah datar dengan kemiringan tanahnya lebih kecil dari 2 , maka interval garis tinggi diambil 0,50 meter dan untuk daerah landai dengan
kemiringan tanahnya antara 2–5, maka diambil interval garis tinggi 1 meter, selanjutnya untuk daerah berbukit-bukit dengan kemiringan tanahnya antara 5-20,
maka diambil interval garis tinggi 2 meter danuntuk daerah dan untuk daerah pegunungan dengan kemiringan tanahnya diatas 20, maka diambil interval garis
tinggi 5 meter.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Soetodjo, 1974, pembagian petak-petak persawahan didasari kepada kriteria-kriteria sebagai berikut :
a. Luas petak tersier maksimum 160 Ha pada daerah datar dan pada daerah
berbukit-bukit maksimum luasnya adalah 80 Ha. Luas tersebut sedapat mungkin sama untuk setiap petak tersier, agar memudahkan pengawasan
atas banyaknya air yang diperlukan dan juga sangat berguna bagi daerah penanam padi yang menggunakan sistem pemberian air secara bergiliran.
b. Luas petak tersier diberi batas yang nyata, misalnya jalan raya, jalan desa,
jalan kereta api, sungai, saluran pembuang, pemukiman penduduk dan lain-lain. Hal ini perlu bagi si pemakai air itu sendiri agar tidak timbul
keraguan dari saluran mana ia mesti mengalirkan air kesawahnya. c.
Letak Tersier diusahakan sedekat mungkin dengan pintu pengambilan agar pengukuran atau pengambilan air dipetak tersebut mudah dilakukan.
d. Petak tersier hanya mendapatkan air dari satu bangunan sadap tersier atau
dari satu saluran tersier. e.
Bentuk petak sedapat mungkin sama panjang dengan lebar untuk menghindari terlalupanjangnya saluran tersier.
Menurut Reksokusumo,1977, petak tersier sedapat mungkin kelihatan bebas survey able dan jaraknya dari petak tersier dengan bangunan sadap tidak melebihi 3
km, sehingga pembagian air tidak terlalu sukar. Pembagian daerah persawahan kedalam petak-petak sekunder atau primer
dapat berpedoman pada Standar Perencanaan Irigasi KP-01 Direktorat Irigasi 1986. Petak sekunder terdiri dari beberapa petak tersier yang airnya dibagikan oleh satu
Universitas Sumatera Utara
saluran pembagi sekunder dan menerima air langsung dari bangunan bagi yang terletak di saluran primer atau di saluran sekunder. Sebagai batas-batas petak
sekunder pada umumnya digunakan tanda-tanda topografi yang jelas seperti saluran pembuang, jalan raya, jalan desa, jalan kereta api, dan lain-lain. Luas petak sekunder
tergantung dari pada medan yang dapat diairi oleh satu saluran sekunder. Petak primer terdiri dari beberapa petak sekunder yang airnya dibagikan oleh satu saluran
pembagi sekunder dan mengalirkan air langsung dari sumbernya Bendung atau waduk
2.7 Perhitungan Debit
